JPS59104172A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS59104172A JPS59104172A JP57215257A JP21525782A JPS59104172A JP S59104172 A JPS59104172 A JP S59104172A JP 57215257 A JP57215257 A JP 57215257A JP 21525782 A JP21525782 A JP 21525782A JP S59104172 A JPS59104172 A JP S59104172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- current
- semiconductor laser
- oscillation
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は半導体レーザ素子に関し、特にディヌク装置等
に用いた場合の光学系からの戻り光による干渉雑音を低
減した半導体レーザ素子に関するものである。
に用いた場合の光学系からの戻り光による干渉雑音を低
減した半導体レーザ素子に関するものである。
〈従来技術〉
従来、半導体レーザ装置をディスク装置の光源として使
用した場合、ビデオディスク、オーディオディヌクの光
学系との結合に於いて、デイスク面からの反射による出
力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射すると
、出力光に対する再入射光の干渉により第１図の実線に
示す如く注入電流と光出力の間の直線性が低下し、まだ
第２図に実線１１で示す如く出力光の雑音が増加するた
め、実用に供することができなくなることがある。
用した場合、ビデオディスク、オーディオディヌクの光
学系との結合に於いて、デイスク面からの反射による出
力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射すると
、出力光に対する再入射光の干渉により第１図の実線に
示す如く注入電流と光出力の間の直線性が低下し、まだ
第２図に実線１１で示す如く出力光の雑音が増加するた
め、実用に供することができなくなることがある。
この問題を解決する手段として、電流注入幅即ちストラ
イプ幅を通常の１０〜］、 ５１１ｍに比べて活性層中
のキャリア拡散長距度即ち２〜４μｍ程度に狭くし、歪
の発生あるいは戻り光雑音の増加を回避することが試行
されている。このような半導体レーザでは、利得分布に
よりレーザの光分布が決定されるが、共振器体積の小さ
いことから自然放出光のレーザモードの関与が大きくな
ると共に注入電流密度が大きいため利得のスペクトル幅
が拡大され、多軸モードにより発振してこの多軸モード
発振により再入射光の影響が低減される。あるいは利得
導波機構の狭ストライプ構造のレーザ素子にみられるよ
うに、キャリアの積（方向への拡散によりレーザ発振領
域と非発振領域との間でキャリアの振動が４トし、その
結果、レーザ光出力に緩和振動周波数に共振した高周波
の自己発振現象が生じる。このため、レーザ光がＡＭ変
調あるいはキャリアの増減による屈折率の変化によって
ＦＭ変調され、発振ヌベクｌ−）Ｖ幅は〜１Ａ程度に拡
大する。この結果、コヒーレント長が短かくなり、光学
系から反射してレーザ素子へ再入ル１する光の位相が無
秩序になることにより再入射光との干渉性の雑音の発生
がなくなり、入射光の影響が低減される。しかしながら
、内部に電流狭窄構造をもつ屈折率導波機構の半導体レ
ーザ素子では、非発振領域に流入するレーザ発振に寄与
しない無効電流が非常に少ないため、狭ストライプレー
ザ素子にみられるよう々自己発振は起らない。電流通路
となるＶ型溝以外のクラッド層を厚くすることによって
非発振領域へ流入する電流を増加することができ、上述
の自己発振を発生させることができるが、クラッド層（
ＧａＡｓ基板 ）の厚さが増すため、光のカスプリング
層即ち電流阻止層（ＧａＡｓ）層）への“滲み出し°が
なくなる。従って５レ一ザ発振領域と非発振領域との実
効的外屈折率差が々く々す、利得導波機構を有するレー
ザ構造となってし捷う。これは、電流狭窄を行う電流目
止層と光の横方向のとじこめを行うだめの実効的な屈折
率差を作りだすだめの光のカンプリング層が一体となっ
ているためである。
イプ幅を通常の１０〜］、 ５１１ｍに比べて活性層中
のキャリア拡散長距度即ち２〜４μｍ程度に狭くし、歪
の発生あるいは戻り光雑音の増加を回避することが試行
されている。このような半導体レーザでは、利得分布に
よりレーザの光分布が決定されるが、共振器体積の小さ
いことから自然放出光のレーザモードの関与が大きくな
ると共に注入電流密度が大きいため利得のスペクトル幅
が拡大され、多軸モードにより発振してこの多軸モード
発振により再入射光の影響が低減される。あるいは利得
導波機構の狭ストライプ構造のレーザ素子にみられるよ
うに、キャリアの積（方向への拡散によりレーザ発振領
域と非発振領域との間でキャリアの振動が４トし、その
結果、レーザ光出力に緩和振動周波数に共振した高周波
の自己発振現象が生じる。このため、レーザ光がＡＭ変
調あるいはキャリアの増減による屈折率の変化によって
ＦＭ変調され、発振ヌベクｌ−）Ｖ幅は〜１Ａ程度に拡
大する。この結果、コヒーレント長が短かくなり、光学
系から反射してレーザ素子へ再入ル１する光の位相が無
秩序になることにより再入射光との干渉性の雑音の発生
がなくなり、入射光の影響が低減される。しかしながら
、内部に電流狭窄構造をもつ屈折率導波機構の半導体レ
ーザ素子では、非発振領域に流入するレーザ発振に寄与
しない無効電流が非常に少ないため、狭ストライプレー
ザ素子にみられるよう々自己発振は起らない。電流通路
となるＶ型溝以外のクラッド層を厚くすることによって
非発振領域へ流入する電流を増加することができ、上述
の自己発振を発生させることができるが、クラッド層（
ＧａＡｓ基板 ）の厚さが増すため、光のカスプリング
層即ち電流阻止層（ＧａＡｓ）層）への“滲み出し°が
なくなる。従って５レ一ザ発振領域と非発振領域との実
効的外屈折率差が々く々す、利得導波機構を有するレー
ザ構造となってし捷う。これは、電流狭窄を行う電流目
止層と光の横方向のとじこめを行うだめの実効的な屈折
率差を作りだすだめの光のカンプリング層が一体となっ
ているためである。
このように従来の構造では、利７１シのスペクトル幅を
拡大し、多軸モー１−′発振を行ったり、自己発振によ
って単軸モート゛のスペクトル幅を拡大して再入射光の
影響を低減すれば、利得導波機構の半導体レーザとなっ
てし捷う。しかしながら、利得導波機構の半導体レーザ
素子はｎＥ入電流あるいは経時変化等によって近視野像
が変化するため、光学系との結合が不安定になりかつ非
点収差が大きいためレンズ等の光学系との結合効率が低
下する欠点を生じる。
拡大し、多軸モー１−′発振を行ったり、自己発振によ
って単軸モート゛のスペクトル幅を拡大して再入射光の
影響を低減すれば、利得導波機構の半導体レーザとなっ
てし捷う。しかしながら、利得導波機構の半導体レーザ
素子はｎＥ入電流あるいは経時変化等によって近視野像
が変化するため、光学系との結合が不安定になりかつ非
点収差が大きいためレンズ等の光学系との結合効率が低
下する欠点を生じる。
〈発明の目的〉
本発明は、従来の半導体レーザ素子に於ける上述の欠点
を根本的に解決するものであり、屈折率導波機構１を有
しかつ単軸モード発振する半導体レーザ素子に於いて、
単軸モードのスペクトル幅を拡大することにより、再入
射光の影響を排除し注入電流と光出力との関係に良好な
直線性を付与しかつ雑音の増加を防止した新規有用な半
導体レーザ素子を提供することを目的とするものである
。
を根本的に解決するものであり、屈折率導波機構１を有
しかつ単軸モード発振する半導体レーザ素子に於いて、
単軸モードのスペクトル幅を拡大することにより、再入
射光の影響を排除し注入電流と光出力との関係に良好な
直線性を付与しかつ雑音の増加を防止した新規有用な半
導体レーザ素子を提供することを目的とするものである
。
すなわち、本発明は光の滲み出し効果を利用して光の横
方向の閉じ込めを行なうだめに、実効的な屈折率差を作
り出すだめの光のカップリング層中にレーザの非発振領
域に電流を流す電流拡散層を作ることによって屈折率導
波機構を保持しながら電流の拡がりを増大せしめること
を企画するものであり、光のカップリング層と電流狭窄
を行なう電流阻止層が独立している結果、光学的なガイ
ド幅を一定に保持したままで電流狭窄の程度を任意に変
化することができるため、非発振領域に流れる電流を多
くすることができ、レーザ発振領域と非発振領域との間
でキャリアの振動が生じ、レーザの自己発振による単軸
モードのスペクトル幅の拡大を歩留りよく安定に生じさ
せることができる。
方向の閉じ込めを行なうだめに、実効的な屈折率差を作
り出すだめの光のカップリング層中にレーザの非発振領
域に電流を流す電流拡散層を作ることによって屈折率導
波機構を保持しながら電流の拡がりを増大せしめること
を企画するものであり、光のカップリング層と電流狭窄
を行なう電流阻止層が独立している結果、光学的なガイ
ド幅を一定に保持したままで電流狭窄の程度を任意に変
化することができるため、非発振領域に流れる電流を多
くすることができ、レーザ発振領域と非発振領域との間
でキャリアの振動が生じ、レーザの自己発振による単軸
モードのスペクトル幅の拡大を歩留りよく安定に生じさ
せることができる。
この結果、屈折率導波機構であって光の閉じ込めが安定
に々す、スポット状の発振を行なうことができかつ非点
収差もないため近視野像が安定になる。更に縦シングル
モードで発振し、安定な自己発振を行なうためスペクト
ル幅を拡大することができる。
に々す、スポット状の発振を行なうことができかつ非点
収差もないため近視野像が安定になる。更に縦シングル
モードで発振し、安定な自己発振を行なうためスペクト
ル幅を拡大することができる。
実施例
第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。
視図である。
１、 Ｘｌ、 ０１８ｃｍ ’のキャリア濃度を有する
Ｚｎドープｐ−ＧａＡｓ基板（１）上に液相エピクキシ
ャル成長法によりキャリア濃度５ Ｘ ］、 ００１８
ｃｍ ”を有するＴｅドープｎ −ＧａＡｓからなる電
流阻止層（２）を０．５μｍの厚さに、続いてキャリア
濃度２ Ｘ １０１８Ｃｍ−３を有するＺｎドープｐ−
ＧａＡｓからなる電流拡散層兼光のカップリング層（３
）を０．２ ｔｔｍの厚さに成長させる。その後、電流
拡散層（３）と電流阻止層（２）よりＧａＡｓ基板（１
）に至る迄ストライプ状の溝（８）をエツチング加工す
る。ストライプ溝（８）の幅は約３μｍとする。このス
トライプ溝（８）を３００μｍピッチでウェハー−にに
平行に形成した後、再度液相エピタキシャル成長法でＺ
ｎ ドープｐ −Ｇａｏ、７Ａ ｌ ｏ、ｚ Ａ ｓか
らなる第１クラッド層（４）を層厚０．３μｍで、Ｓ１
ドープｎ −Ｇ ａＯ，９ＲＡ、ｇｏ、ｏｓ Ａｓから
なる活性層（５）を層厚０．１．ｔｉｍで、Ｔｅドープ
ｎ Ｇａ。、７ Ａｌｏ、３Ａ ｓから成る第２クラ
ッド層（６）を層厚１μｍで、Ｔｅドープｎ−ＧａＡｓ
から成るキャップ層（７）を層厚３μｍで、それぞれ順
次堆積させる。
Ｚｎドープｐ−ＧａＡｓ基板（１）上に液相エピクキシ
ャル成長法によりキャリア濃度５ Ｘ ］、 ００１８
ｃｍ ”を有するＴｅドープｎ −ＧａＡｓからなる電
流阻止層（２）を０．５μｍの厚さに、続いてキャリア
濃度２ Ｘ １０１８Ｃｍ−３を有するＺｎドープｐ−
ＧａＡｓからなる電流拡散層兼光のカップリング層（３
）を０．２ ｔｔｍの厚さに成長させる。その後、電流
拡散層（３）と電流阻止層（２）よりＧａＡｓ基板（１
）に至る迄ストライプ状の溝（８）をエツチング加工す
る。ストライプ溝（８）の幅は約３μｍとする。このス
トライプ溝（８）を３００μｍピッチでウェハー−にに
平行に形成した後、再度液相エピタキシャル成長法でＺ
ｎ ドープｐ −Ｇａｏ、７Ａ ｌ ｏ、ｚ Ａ ｓか
らなる第１クラッド層（４）を層厚０．３μｍで、Ｓ１
ドープｎ −Ｇ ａＯ，９ＲＡ、ｇｏ、ｏｓ Ａｓから
なる活性層（５）を層厚０．１．ｔｉｍで、Ｔｅドープ
ｎ Ｇａ。、７ Ａｌｏ、３Ａ ｓから成る第２クラ
ッド層（６）を層厚１μｍで、Ｔｅドープｎ−ＧａＡｓ
から成るキャップ層（７）を層厚３μｍで、それぞれ順
次堆積させる。
次にｐ−ＧａＡｓ基板（１）面にｎ側電極（９）、キャ
ップ層（７） ｌ−にｎ側電極００を蒸着形成し、スト
ライプ溝（８）を中心とする３００μｍ幅にウェハーを
分割し、層間法で共振器端面を形成して、第３図に示す
半導体レーザ素子が得られる。
ップ層（７） ｌ−にｎ側電極００を蒸着形成し、スト
ライプ溝（８）を中心とする３００μｍ幅にウェハーを
分割し、層間法で共振器端面を形成して、第３図に示す
半導体レーザ素子が得られる。
第４図に従来の内部ストライプ構造の半導体レーザ素子
（点線で示す）と、上記実施例の電流拡散層をもつ内部
ストライプ構造半導体レーザ素子（実線で示す）の光出
力−電流特性及び発振スペクトル特性を示す。上記実施
例の電流拡散層をもつ内部ストライプ構造半導体レーザ
素子は、非発振領域への電流が多くなるため発振閾値は
若干大きくなるが、レーザ発振領域と非発振領域との間
でキャリアの振動が生じ、その結果単軸モードスペクト
ル幅がＩＡ程度に広くなっているととが認められる。
（点線で示す）と、上記実施例の電流拡散層をもつ内部
ストライプ構造半導体レーザ素子（実線で示す）の光出
力−電流特性及び発振スペクトル特性を示す。上記実施
例の電流拡散層をもつ内部ストライプ構造半導体レーザ
素子は、非発振領域への電流が多くなるため発振閾値は
若干大きくなるが、レーザ発振領域と非発振領域との間
でキャリアの振動が生じ、その結果単軸モードスペクト
ル幅がＩＡ程度に広くなっているととが認められる。
第５図には−に記電流拡散層をもつ内部ヌトライプ構造
半導体レーザ素子のへテロ接合に平行方向のビームウェ
スト位置を測定した結果を示す。第５図より明らかな如
くビームウェスト位置は共振器端面上に一致しているこ
とが認められる。
半導体レーザ素子のへテロ接合に平行方向のビームウェ
スト位置を測定した結果を示す。第５図より明らかな如
くビームウェスト位置は共振器端面上に一致しているこ
とが認められる。
尚、」−記実施例はＧａＡｓ−ＧａＡ／Ａｓ系半導体レ
ーザについて述べたが他の月利を用いた半導体レーザ例
えばＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系のレーザについても同様
に適用することができる。
ーザについて述べたが他の月利を用いた半導体レーザ例
えばＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系のレーザについても同様
に適用することができる。
〈発明の効果〉
以」−の説明より明らかなように本発明によれは単軸モ
ード発振を行ないかつ非点収差がなく出力光スペクトル
幅の広い安定なレーザ発振動作が得られるため、再入射
光の影響が小さく注入電流と光出力との関係に良好な直
線性を有しかつ雑音の増加が抑制されたレーザ装置を確
立することができる。
ード発振を行ないかつ非点収差がなく出力光スペクトル
幅の広い安定なレーザ発振動作が得られるため、再入射
光の影響が小さく注入電流と光出力との関係に良好な直
線性を有しかつ雑音の増加が抑制されたレーザ装置を確
立することができる。
第１図は従来の半導体レーザ素子の注入電流−光出力特
性図である。実線は再入射光が存在する場合、破線は再
入射光がない場合の特性曲線である。第２図は従来の半
導体レーザ素子の雑音特性図である。曲線１１は再入射
光が存在する場合、曲線１２は再入射光がない場合の特
性曲線である。 第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。第４図は従来の半導体レーザ素子の光出力
−電流特性を点線で、本発明による新規な半導体レーザ
による光出力−電流特性を実線で、更に各々の３ｍｗで
の発振スベク）／Ｖを示す説明図である。第５図はへテ
ロ接合に平行方向のレーザビーム幅を測定した結果を示
す説明図である。 １・・・ｐ−ＧａＡｓ基板 ２・・・電流狭窄層３・
・・電流拡散層兼カップリング層 ４・・・第１クラッド層 ６・・・第２クラッド層７
・・・キャップ層 ８・・・溝 ９・・・ｎ側電極
１０・・・ｎ側電極 代理人 ブｆ理士 福 士 愛 彦（他２名）特開昭
５９−１０４１７２ （４）
性図である。実線は再入射光が存在する場合、破線は再
入射光がない場合の特性曲線である。第２図は従来の半
導体レーザ素子の雑音特性図である。曲線１１は再入射
光が存在する場合、曲線１２は再入射光がない場合の特
性曲線である。 第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子の斜
視図である。第４図は従来の半導体レーザ素子の光出力
−電流特性を点線で、本発明による新規な半導体レーザ
による光出力−電流特性を実線で、更に各々の３ｍｗで
の発振スベク）／Ｖを示す説明図である。第５図はへテ
ロ接合に平行方向のレーザビーム幅を測定した結果を示
す説明図である。 １・・・ｐ−ＧａＡｓ基板 ２・・・電流狭窄層３・
・・電流拡散層兼カップリング層 ４・・・第１クラッド層 ６・・・第２クラッド層７
・・・キャップ層 ８・・・溝 ９・・・ｎ側電極
１０・・・ｎ側電極 代理人 ブｆ理士 福 士 愛 彦（他２名）特開昭
５９−１０４１７２ （４）
Claims (1)
- １、 半導体基板のエピタキシャル成長面に逆導電型に
設定された電流狭窄層を介してレーザ発振用活性層を有
する多層結晶層を積層し、かつ前記活性層に対して屈折
率導波機構を形成した半導体レーザ素子に於いて、前記
電流狭窄層の前記多層結晶層との接合界面に薄い電流拡
散層を形成したことを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215257A JPS59104172A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215257A JPS59104172A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59104172A true JPS59104172A (ja) | 1984-06-15 |
Family
ID=16669313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215257A Pending JPS59104172A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59104172A (ja) |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP57215257A patent/JPS59104172A/ja active Pending
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