JPS5939083A - 面発光型半導体レ−ザ - Google Patents
面発光型半導体レ−ザInfo
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- JPS5939083A JPS5939083A JP14866282A JP14866282A JPS5939083A JP S5939083 A JPS5939083 A JP S5939083A JP 14866282 A JP14866282 A JP 14866282A JP 14866282 A JP14866282 A JP 14866282A JP S5939083 A JPS5939083 A JP S5939083A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
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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】
＜技術分野＞
本発明は面発光型半導体レーザーに関する。
＜背景技術＞
従来の半導体レーザではＰｎ接合面に垂直に半導体ウェ
ハを壁界して対向する２つの壁開面を形成し、これを共
振器として使用している。また通常製作上の理由でこの
場合の共振器の間隔は２５０μｍ程度に形成される。
ハを壁界して対向する２つの壁開面を形成し、これを共
振器として使用している。また通常製作上の理由でこの
場合の共振器の間隔は２５０μｍ程度に形成される。
このために、例えばＧａＡｌＡｓ（ガリウムアルミ砒素
）系半導体レーザでは、１００Å程度のレーザ発振可能
な増幅帯域幅を有することとなる。
）系半導体レーザでは、１００Å程度のレーザ発振可能
な増幅帯域幅を有することとなる。
一般に相対する一対の鏡面で共振器が形成されている時
、ｍを整数、ｎを半導体のこう屈折率、ｌを共振器間隔
として次式が成立する。
、ｍを整数、ｎを半導体のこう屈折率、ｌを共振器間隔
として次式が成立する。
入＝２ｎｌ／ｍ
尚、上記入は共振器で共振可能な波長であり、従って、
例えば８４００Å〜８５００Åの間に増巾帯域幅を有す
る半導体レーザでは共振器間隔ｌを５〜６μｍに設定す
ることになり単一縦モード発振が可能となる。
例えば８４００Å〜８５００Åの間に増巾帯域幅を有す
る半導体レーザでは共振器間隔ｌを５〜６μｍに設定す
ることになり単一縦モード発振が可能となる。
しかし、従来の■開ではこのように短い共振器間隔を形
成することは困難である。
成することは困難である。
そこで、従来より面発光型半導体レーザが提案されてい
る。斯る面発光型半導体レーザでは実際に再結合光を生
じる活性層竿の成長層表面と平行に共振器を形成し、斯
る成長層表面に垂直な方向にレーザ光を放射せんとする
ものである。
る。斯る面発光型半導体レーザでは実際に再結合光を生
じる活性層竿の成長層表面と平行に共振器を形成し、斯
る成長層表面に垂直な方向にレーザ光を放射せんとする
ものである。
第１図はダブルへテロ型半導体レーザの溌振層（１）を
原理的に示した図であり、（２）は実際に発光再結合が
生じる活性層、（３）（４）は該活性層を挾装するよう
に配された第１、第２クラッド層であり、該第１、第２
クラッド層は上記活性層（２）よりバンド．ギャップが
大である材料で構成することにより上記活性層（２）内
に電子及び正孔を閉じ込めて高効率発光を得んとするも
のである。
原理的に示した図であり、（２）は実際に発光再結合が
生じる活性層、（３）（４）は該活性層を挾装するよう
に配された第１、第２クラッド層であり、該第１、第２
クラッド層は上記活性層（２）よりバンド．ギャップが
大である材料で構成することにより上記活性層（２）内
に電子及び正孔を閉じ込めて高効率発光を得んとするも
のである。
斯る発振層（１）において面発光を生じさせるには、活
性層（２）と各クラッド層（３）（４）との界面に平行
な第１、第２クラッド層（３）（４）の各表面に共振器
を設ければよい。このように構成すれば、上記発振層（
１）は１０μｍ以下とすることが可能であるため単一縦
モードのレーザ光を得ることができる。
性層（２）と各クラッド層（３）（４）との界面に平行
な第１、第２クラッド層（３）（４）の各表面に共振器
を設ければよい。このように構成すれば、上記発振層（
１）は１０μｍ以下とすることが可能であるため単一縦
モードのレーザ光を得ることができる。
＜問題点＞
ところがこのように面発光を生じさせんとするときには
上記共振器の作成に問題があった。つまり従来のレーザ
の如く、■開により共振器を形成することはできなく、
また、現在適当な共振器も見出されていない。そのため
面発光型半導体レーザが単一縦モード発振が可能である
にもかかわらず実用化に到っていなかった。
上記共振器の作成に問題があった。つまり従来のレーザ
の如く、■開により共振器を形成することはできなく、
また、現在適当な共振器も見出されていない。そのため
面発光型半導体レーザが単一縦モード発振が可能である
にもかかわらず実用化に到っていなかった。
本発明は斯る問題点に鑑みてなされたもので、面発光型
半導体レーザに最適な共振器を提供せんとするものであ
る。
半導体レーザに最適な共振器を提供せんとするものであ
る。
＜発明の構成＞
本発明の特徴は活性層、該活性層を挾振し、該活性層よ
りバンドギャップが大なる第１、第２クラッド層からな
る発振層と、上記活性層とクラッド層との界面に平行に
配された一対の共振器とを有した面発光型半導体レーザ
において 上記共振器の少なくとも一つは、光屈折率が
異なる２つの層を交互に複数層積層したことである。
りバンドギャップが大なる第１、第２クラッド層からな
る発振層と、上記活性層とクラッド層との界面に平行に
配された一対の共振器とを有した面発光型半導体レーザ
において 上記共振器の少なくとも一つは、光屈折率が
異なる２つの層を交互に複数層積層したことである。
＜発明の作用＞
一般に屈折率の高い第１層と屈折率の低さに第２層とを
交互に基板に複数層積層してなる膜の反射率Ｒは次式で
与えられる。
交互に基板に複数層積層してなる膜の反射率Ｒは次式で
与えられる。
尚、ｎｓ−−−基板の光屈折率
ｎＨ−−−第１層の光屈折率
ｎＬ−−−第２層の光屈折率
Ｎ−−−−第１、第２層を１組とした層の数上記各
層の層圧は反射される光の波長を入とすると入／４程度
が最適である。上記式に基づいて各層の光屈折率及びＮ
の値を適当に選ぶことにより反射率Ｒをほぼ１とするこ
とができる。
層の層圧は反射される光の波長を入とすると入／４程度
が最適である。上記式に基づいて各層の光屈折率及びＮ
の値を適当に選ぶことにより反射率Ｒをほぼ１とするこ
とができる。
尚、本発明では上記複数層が発振層の一主面に形成され
ることとなるので、発振層中のクラッド層が上記基板に
対応することとなる。
ることとなるので、発振層中のクラッド層が上記基板に
対応することとなる。
従って、発振層の一主面に光屈折率が異なる２層を交互
に積層することにより、実質的に活性層とクラッド層と
の界面に平行な共振器が形成でき高効率な面発光型半導
体レーザが得られる。
に積層することにより、実質的に活性層とクラッド層と
の界面に平行な共振器が形成でき高効率な面発光型半導
体レーザが得られる。
＜実施例＞
第２図は本発明の一実施例を示し、（１１）はｎ型Ｇａ
Ａｓ（ガリウム砒素）からなる基盤、（２）は該基板の
一主面に形成された発振層であり、該発振層はノンドー
プＧａＡｓからなる活性層（１３）と、該活性層よりバ
ンドギャップが大でかつ斯る活性層（１３）を挾振する
第１、第２クラッド層（１４）（１５）とからなる。上
記第１、第２クラッド層（１４）（１５）は夫々ｎ型Ｇ
ｏ１−ｘＡｌｘＡｓからなる。（１６）は上記発振層（
１２）の第２クラッド層（１５）表面に形成された第１
の共振器で、該共振器はＰ型Ｇｏ１−ＹＡｌＹＡｓから
なる第１層（１７）とｐ型Ｇａ１−ｚＡｌｚＡｓ（Ｙ≠
Ｚ） からなる第２層（１８）とを交互に複数層積層し
たものである。（１９）は上記共振器（１６）の露出表
面に形成されたＰ型ＧａＡｓからなるキャップ層であり
、該キャップ層は斯る層表面に形成される第１電極（２
０）とのオーミック特性を良好となす。（２１）は上記
キャップ層（１９）表面より例えばＺｎ（亜鉛）等のＰ
型不純物を拡散することにより得られる。
Ａｓ（ガリウム砒素）からなる基盤、（２）は該基板の
一主面に形成された発振層であり、該発振層はノンドー
プＧａＡｓからなる活性層（１３）と、該活性層よりバ
ンドギャップが大でかつ斯る活性層（１３）を挾振する
第１、第２クラッド層（１４）（１５）とからなる。上
記第１、第２クラッド層（１４）（１５）は夫々ｎ型Ｇ
ｏ１−ｘＡｌｘＡｓからなる。（１６）は上記発振層（
１２）の第２クラッド層（１５）表面に形成された第１
の共振器で、該共振器はＰ型Ｇｏ１−ＹＡｌＹＡｓから
なる第１層（１７）とｐ型Ｇａ１−ｚＡｌｚＡｓ（Ｙ≠
Ｚ） からなる第２層（１８）とを交互に複数層積層し
たものである。（１９）は上記共振器（１６）の露出表
面に形成されたＰ型ＧａＡｓからなるキャップ層であり
、該キャップ層は斯る層表面に形成される第１電極（２
０）とのオーミック特性を良好となす。（２１）は上記
キャップ層（１９）表面より例えばＺｎ（亜鉛）等のＰ
型不純物を拡散することにより得られる。
上記基板（１１）は上記拡散領域（２１）の直上部分が
除去されると共に除去されなかった表面にはオーミック
性の第２電極（２２）が形成されている。
除去されると共に除去されなかった表面にはオーミック
性の第２電極（２２）が形成されている。
また、上記第２電極（２２）直上及び基板（１１）の一
部を除去することにより露出した第１クラッド層（１４
）表面上に第２の共振器（２３）が形成されている。斯
る共振器（２３）は半透明な金（Ａｕ）薄膜からなる。
部を除去することにより露出した第１クラッド層（１４
）表面上に第２の共振器（２３）が形成されている。斯
る共振器（２３）は半透明な金（Ａｕ）薄膜からなる。
尚、斯る金薄膜を単に共振器として用いるだけなら露出
した第１クラッド層（１４）表面のみに形成すればよい
。
した第１クラッド層（１４）表面のみに形成すればよい
。
本実施例レーザーでは、第１、第２電極（２０）（２２
）間に順方向バイアスを印加すると電流は拡散領域（２
１）→拡散領域（２１）直上の活性層（１３）→第１ク
ラッド層（１４）→基板（１１）という経路を電流が流
れる。従って拡散領域（２１）直上の活性層（１３）内
に電子及び正孔が閉じ込められることとなり、斯る電素
及び正孔の両結合により発光が生じる。
）間に順方向バイアスを印加すると電流は拡散領域（２
１）→拡散領域（２１）直上の活性層（１３）→第１ク
ラッド層（１４）→基板（１１）という経路を電流が流
れる。従って拡散領域（２１）直上の活性層（１３）内
に電子及び正孔が閉じ込められることとなり、斯る電素
及び正孔の両結合により発光が生じる。
上記第１共振器（１６）が既逑した如く、反射率がほぼ
１となるように構成されていれば金薄膜からなる第２共
振器（２３）は反射率が高いため、上記活性層（１３）
で生じた光は第１、第２共振器（１６）（２３）を進行
することにより活性層（１３）内で誘導放出が生じ こ
れにより光は増幅され、ついには共振器を透過して外部
にレーザ光として発振する。
１となるように構成されていれば金薄膜からなる第２共
振器（２３）は反射率が高いため、上記活性層（１３）
で生じた光は第１、第２共振器（１６）（２３）を進行
することにより活性層（１３）内で誘導放出が生じ こ
れにより光は増幅され、ついには共振器を透過して外部
にレーザ光として発振する。
尚、このとき上記第１共振器（１６）を構成する各層（
１７）（１８）は上記活性増（１３）から発した光に対
して非吸収性である必要があり、つまり活性層（１３）
よりバンドギャップが大なる材料で構成されねばならな
い。また第１共振器（１６）表面にはオーミック特性が
良好な低バンドギャップのキャップ層（１９）が配され
ているため斯る第１共振器（１６）側よりレーザ光を取
出そうとすると斯るキャップ層（１９）での吸収損失が
大きく、従って第１共振器（１６）では完全に光を反射
し、かつレーザこの取出しは第２共振器（２３）側で行
なうことが望ましい。
１７）（１８）は上記活性増（１３）から発した光に対
して非吸収性である必要があり、つまり活性層（１３）
よりバンドギャップが大なる材料で構成されねばならな
い。また第１共振器（１６）表面にはオーミック特性が
良好な低バンドギャップのキャップ層（１９）が配され
ているため斯る第１共振器（１６）側よりレーザ光を取
出そうとすると斯るキャップ層（１９）での吸収損失が
大きく、従って第１共振器（１６）では完全に光を反射
し、かつレーザこの取出しは第２共振器（２３）側で行
なうことが望ましい。
本実施例では、各層を、下表の如く構成した。
また上記第１、第２層（１７）（１８）を１組として、
３０回積層（全体で６０層）することにより第１共振器
（１６）の反射率Ｒはほぼ１となり反射面としての機能
を充分果たせる。更に金薄膜からなる第２共振器（２３
）の層圧を５００Å程度すれば反射率もほぼ１となる。
３０回積層（全体で６０層）することにより第１共振器
（１６）の反射率Ｒはほぼ１となり反射面としての機能
を充分果たせる。更に金薄膜からなる第２共振器（２３
）の層圧を５００Å程度すれば反射率もほぼ１となる。
従って本実施例では、活性層（１３）と各クラッド層（
１４）（１５）との界面に平行に反射率が高い共振器が
得られるので高効率発光が得られ、かつ共振器間隔が１
０μｍと非常に小さいので単一縦モード発振が可能であ
る。
１４）（１５）との界面に平行に反射率が高い共振器が
得られるので高効率発光が得られ、かつ共振器間隔が１
０μｍと非常に小さいので単一縦モード発振が可能であ
る。
尚、第１層（１７）、第２層（１８）及び発振層（１６
）は気相、液相もしくは分子線ピタキシャル成長方法等
の周知のエピタキシャル成長方法により形成できる。
）は気相、液相もしくは分子線ピタキシャル成長方法等
の周知のエピタキシャル成長方法により形成できる。
第３図は他の実施例を示す。第１の実施例におて第２の
共振器（２３）として金薄膜を用いたが、斯る金薄膜は
光反射性においては充分な効果を発揮するが、斯る金薄
膜はレーザ光が透過する際にはその透過する光を吸収す
る性質があり、出力低下を招くという問題がある。
共振器（２３）として金薄膜を用いたが、斯る金薄膜は
光反射性においては充分な効果を発揮するが、斯る金薄
膜はレーザ光が透過する際にはその透過する光を吸収す
る性質があり、出力低下を招くという問題がある。
本実施例では上記、欠点を改良したものであり、具体的
には第２共振器としての金薄膜に替えて光屈折率が異な
り、かつ活性層（１３）から発するレーザ光を吸収しな
い第３、第４層（３１）（３２）を交互に複数層積層し
たものを用いたことである。
には第２共振器としての金薄膜に替えて光屈折率が異な
り、かつ活性層（１３）から発するレーザ光を吸収しな
い第３、第４層（３１）（３２）を交互に複数層積層し
たものを用いたことである。
斯る第３、第４層（３１）（３２）からなる第２共振器
（２３）は第１クラッド層（１４）表面にのみ形成すれ
ばよい。
（２３）は第１クラッド層（１４）表面にのみ形成すれ
ばよい。
このようにすれば、既逑した如く、第２共振器（２３）
も高い反射率でレーザ光を得ることが可能となる。
も高い反射率でレーザ光を得ることが可能となる。
本実施例では、第３層（３１）を光屈折率が３．５のＳ
ｉ（シリコン）とし、第４層（３２）を光屈折率が１．
７のＡｌ２ｏ３（アルミナ）とし、各層の層圧を６２０
Å、１３００Åとすると共に第３層（３１）と第４層（
３２）とを１組とする層を３層（全体で６層）積層した
。このように構成することにより、第２共振器（２３）
の反射率はほぼ１となり、またＳｉ，Ａｌ２ｏ３は金に
比べて光吸収性が低いため、第２共振器（２３）を透過
して外部に放射されるレーザ光の損出も低減できるので
より高効率発光が得られる。上記第３、第４層（３１）
（３２）は周知の蒸着技術により形成できる。
ｉ（シリコン）とし、第４層（３２）を光屈折率が１．
７のＡｌ２ｏ３（アルミナ）とし、各層の層圧を６２０
Å、１３００Åとすると共に第３層（３１）と第４層（
３２）とを１組とする層を３層（全体で６層）積層した
。このように構成することにより、第２共振器（２３）
の反射率はほぼ１となり、またＳｉ，Ａｌ２ｏ３は金に
比べて光吸収性が低いため、第２共振器（２３）を透過
して外部に放射されるレーザ光の損出も低減できるので
より高効率発光が得られる。上記第３、第４層（３１）
（３２）は周知の蒸着技術により形成できる。
尚、上記第１、第２実施例ではだい１共振器（１６）を
発振層（１２）と同一材料で構成したがこれに限るもの
ではなく、他の光屈折率が異なる２種類の材料を交互に
積層することにより得られる。同様に第２実施例の第２
共振器（２３）も他の材料を席層することにより得られ
る。
発振層（１２）と同一材料で構成したがこれに限るもの
ではなく、他の光屈折率が異なる２種類の材料を交互に
積層することにより得られる。同様に第２実施例の第２
共振器（２３）も他の材料を席層することにより得られ
る。
また、本発明は上記実施例に示した半導体レーザにのみ
に適用できるものではなく他の面発光型の半導体レーザ
にも適用できる。
に適用できるものではなく他の面発光型の半導体レーザ
にも適用できる。
＜効 果＞
以上の説明から明らかな如く、本発明によれば反射率の
優れた共振器を有した高効率発光が可能な面発光型半導
体レーザが得られる。
優れた共振器を有した高効率発光が可能な面発光型半導
体レーザが得られる。
第１図はダブルへテロ接合型の発振層を示す原理図、第
２図及び第３図は本発明の第１、第２実施例を示す断面
図である。 （１２）・・・発振層、（１３）・・・活性層、（１４
）（１５）・・・クラッド層、（１６）（２３）・・・
共振層、（１７）（１８）（３１）（３２）・・・第１
、第２、第３第４層 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 佐野静■
２図及び第３図は本発明の第１、第２実施例を示す断面
図である。 （１２）・・・発振層、（１３）・・・活性層、（１４
）（１５）・・・クラッド層、（１６）（２３）・・・
共振層、（１７）（１８）（３１）（３２）・・・第１
、第２、第３第４層 出願人 三洋電機株式会社 代理人 弁理士 佐野静■
Claims (1)
- （１）活性層、該活性層を挾装し、該活性層よりバンド
キャップが大なる第１、第２クラッド層からなる発振層
と、上記活性層とクラッド層との界面に平行に配された
１対の共振器とを有した面発光型半導体レーザーにおい
て、上記共振器の少なくとも一つは、光屈折率が異なる
２つの層を交互に複数層積層してなることを特徴とする
面発光型半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14866282A JPS5939083A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 面発光型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14866282A JPS5939083A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 面発光型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939083A true JPS5939083A (ja) | 1984-03-03 |
Family
ID=15457811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14866282A Pending JPS5939083A (ja) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | 面発光型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939083A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61152205A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-10 | 株式会社クボタ | 農作業機の昇降制御装置 |
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Citations (1)
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-
1982
- 1982-08-26 JP JP14866282A patent/JPS5939083A/ja active Pending
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