JPS5961982A - 半導体レ−ザ− - Google Patents
半導体レ−ザ−Info
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- JPS5961982A JPS5961982A JP57172202A JP17220282A JPS5961982A JP S5961982 A JPS5961982 A JP S5961982A JP 57172202 A JP57172202 A JP 57172202A JP 17220282 A JP17220282 A JP 17220282A JP S5961982 A JPS5961982 A JP S5961982A
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- light
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、例えば光学式ビデオディスク、デジタルオー
ディオディスク等の記録、肉?1:装置において、その
記録、或いは読出しの光源として好適な半導体レーザー
に係る。
ディオディスク等の記録、肉?1:装置において、その
記録、或いは読出しの光源として好適な半導体レーザー
に係る。
11″景技術とその問題点
従来一般の半導体レーザーはそのキャリア及び光の閉し
込機構によって屈折率ガイ1−′(インデソクスカイド
)型と刊iqガイド(ケインガイド)型に大別される。
込機構によって屈折率ガイ1−′(インデソクスカイド
)型と刊iqガイド(ケインガイド)型に大別される。
屈折率ガイド型の半導体レーザーの例としζは、例えば
第1図或いは第2図に示すように例えはN型のGaAs
g板f1+が設りられ、その−−1゛面に一方向に伸び
るストライプ状の凹部(2)、或いは凸部(3)が予め
設りられ、この四部(2)、或いは凸部(3)」二を含
んで基板(1)−1−に、例えばN型の八IX Ga1
−xAsより成る第1のクラッドj−(4)と、史にこ
れの十にI)型若しくはN型の例えばGaAsより成る
活性層(5)と、史にこれの上に1〕型の AlxGa
1−y的より成る第2のクラッド層(01と、更にこれ
の十に電極のオーミック接続に供するP型のキャップ層
(7)か人々連続エピタキシャルによって形成されて成
る。第1及び第2のクラッド層(/l)及び(6)は、
活性層(5)よ、りその禁1.1m ’ff!幅が人に
選定されることによって活性r@+51と第1及び第2
のクラッド層(4)及び(6)間にはへテロ接合が形成
され、且つ基板(11の四部(2)或いは凸部(3)の
存在によって一方向に相対向し′C伸びるストライプ状
状の発光領域(8)がその屈曲部間に形成される。すな
わちこの屈曲部によって屈折率差による光の閉込めがな
される。
第1図或いは第2図に示すように例えはN型のGaAs
g板f1+が設りられ、その−−1゛面に一方向に伸び
るストライプ状の凹部(2)、或いは凸部(3)が予め
設りられ、この四部(2)、或いは凸部(3)」二を含
んで基板(1)−1−に、例えばN型の八IX Ga1
−xAsより成る第1のクラッドj−(4)と、史にこ
れの十にI)型若しくはN型の例えばGaAsより成る
活性層(5)と、史にこれの上に1〕型の AlxGa
1−y的より成る第2のクラッド層(01と、更にこれ
の十に電極のオーミック接続に供するP型のキャップ層
(7)か人々連続エピタキシャルによって形成されて成
る。第1及び第2のクラッド層(/l)及び(6)は、
活性層(5)よ、りその禁1.1m ’ff!幅が人に
選定されることによって活性r@+51と第1及び第2
のクラッド層(4)及び(6)間にはへテロ接合が形成
され、且つ基板(11の四部(2)或いは凸部(3)の
存在によって一方向に相対向し′C伸びるストライプ状
状の発光領域(8)がその屈曲部間に形成される。すな
わちこの屈曲部によって屈折率差による光の閉込めがな
される。
一方、利(ηガイド型半導体レーザーは、例えば第3図
に示すような平坦面を有する基板(1)上に、前述した
と同様の第1のクラッド層(4)、活性層(5)、第2
のクラッドl1i5 (61、キャップ層(7)を順次
エピタキシ、トル成長し、キートップ層(7)の上方よ
り例えばプロ[ンの打込を選択的になして高抵抗化され
た層(9)を形成し、この高抵抗層(9)によってスト
ライプ状の電流通路00)を形成して電流集中を行わし
めてこの電流集中によっ゛ζ活性N(5)にストライプ
状に限定的に発光領域が生じるようにするものである。
に示すような平坦面を有する基板(1)上に、前述した
と同様の第1のクラッド層(4)、活性層(5)、第2
のクラッドl1i5 (61、キャップ層(7)を順次
エピタキシ、トル成長し、キートップ層(7)の上方よ
り例えばプロ[ンの打込を選択的になして高抵抗化され
た層(9)を形成し、この高抵抗層(9)によってスト
ライプ状の電流通路00)を形成して電流集中を行わし
めてこの電流集中によっ゛ζ活性N(5)にストライプ
状に限定的に発光領域が生じるようにするものである。
上述した屈折率ガイド型の半導体レーザーと利得ガイド
型半導体レーザーは、夫々利点を有する反面、夫々欠点
を有する。すなわち屈折率ガイド型によるものにおいて
は、その縦モードが単一モードであるため例えば光学式
ビデオディスク等においてのその書込み、或いは読出し
用光源として用いた場合に戻り光によるノイズに弱いと
いう欠点がある。しかしながら反面いわゆるビームウェ
スト位置(beam 1vaist position
)”が発光領域の先端面近傍に存するために実際の使
用に当たゲこその焦点位置の設定がし易いという利点を
有する。
型半導体レーザーは、夫々利点を有する反面、夫々欠点
を有する。すなわち屈折率ガイド型によるものにおいて
は、その縦モードが単一モードであるため例えば光学式
ビデオディスク等においてのその書込み、或いは読出し
用光源として用いた場合に戻り光によるノイズに弱いと
いう欠点がある。しかしながら反面いわゆるビームウェ
スト位置(beam 1vaist position
)”が発光領域の先端面近傍に存するために実際の使
用に当たゲこその焦点位置の設定がし易いという利点を
有する。
更にまた接合に平行方向に関する断面における遠距離像
いわゆるファーフィールドパターン(farfield
pattern )が左右対称的であって同様に例え
ば実際の使用における重体の光或いは読出し光として歪
の小さいスポット形状を得易いという利点がある。これ
に比し利得ガイド型半導体レーザーにおいてはビームウ
ェスト位置が発光領域の光端面より内側20μm程度の
とごろにイi在しζしまい、更にまたファーフィールド
パターンが左右非対称であるために非点収差が大でスポ
ット企が比校的大きくなるという欠点がある。しかしな
がらこの利得ガイド型半導体レーザーにおいては、その
縦モー1−′がマルチモードであって前述した戻り光に
よるノイズに強いという利点を有する。
いわゆるファーフィールドパターン(farfield
pattern )が左右対称的であって同様に例え
ば実際の使用における重体の光或いは読出し光として歪
の小さいスポット形状を得易いという利点がある。これ
に比し利得ガイド型半導体レーザーにおいてはビームウ
ェスト位置が発光領域の光端面より内側20μm程度の
とごろにイi在しζしまい、更にまたファーフィールド
パターンが左右非対称であるために非点収差が大でスポ
ット企が比校的大きくなるという欠点がある。しかしな
がらこの利得ガイド型半導体レーザーにおいては、その
縦モー1−′がマルチモードであって前述した戻り光に
よるノイズに強いという利点を有する。
発明の目的
本発明は上述した屈折率型半導体レーザーと利得ガイド
型半導体レーザーの両者の利点を生がし両者の欠点を相
補うようにして例えは光学式ビデオディスク或いはデジ
タルオーディオディスク等の71込み或いは読出し光源
としζそのスポット形状に優れ、光学的レンス糸の設計
を容易にし更に優れたビーフ2スポツト形状を容易に(
Mるごとができるよ−)にした゛1屯専イ本レーザーを
1にイ共する1)のである。
型半導体レーザーの両者の利点を生がし両者の欠点を相
補うようにして例えは光学式ビデオディスク或いはデジ
タルオーディオディスク等の71込み或いは読出し光源
としζそのスポット形状に優れ、光学的レンス糸の設計
を容易にし更に優れたビーフ2スポツト形状を容易に(
Mるごとができるよ−)にした゛1屯専イ本レーザーを
1にイ共する1)のである。
発明の概要
本発明においては活性層にストライプ状の発光領域が形
成されるようにし、この発光領域の光0111面部にお
い′こごの発光領域の1h程度の範囲で71111層の
ki1曲部が設りられ、また発光領域の中央部におい′
(その活性層の1191が発光領域の幅よりも充分に広
くされるようにする。ずなゎぢ本発明におい(は発光領
域の両端部の光取出し端面におい°(は屈JJi率ガイ
ド型となし、これより内側の少なくとも一部におい′(
は利得ガイド型構成とするものである。
成されるようにし、この発光領域の光0111面部にお
い′こごの発光領域の1h程度の範囲で71111層の
ki1曲部が設りられ、また発光領域の中央部におい′
(その活性層の1191が発光領域の幅よりも充分に広
くされるようにする。ずなゎぢ本発明におい(は発光領
域の両端部の光取出し端面におい°(は屈JJi率ガイ
ド型となし、これより内側の少なくとも一部におい′(
は利得ガイド型構成とするものである。
実施例
第4図ないし第6図を参照して本発明による半導体レー
ザーの一例を説明する。第4図はその拡大+(I−面図
で、Z(’r J図及び第6図は人々第4図のA−A線
上及びB−B線、ヒの拡大断面図である。
ザーの一例を説明する。第4図はその拡大+(I−面図
で、Z(’r J図及び第6図は人々第4図のA−A線
上及びB−B線、ヒの拡大断面図である。
本発明におい“C4)単結晶基体例えばN型のGaAs
基板(11)を設け、これの上に基板(11)と同導電
型の例えばN型のAIX (ra、xAsよりなるバッ
ファ層を兼ねる第1のクラッド層(12)をエピタキシ
中ル成1しし、これの上にN型若しくはP型の例えばG
aAsよりなるl占性Jm(13)をエピタキシャル成
1しし、史にこれの−1−に第2の例えば1)型の八I
X Ga1xAsよりなる第2のクラッド層(14)を
エビクキシャル成長し、史にこれの上にP型の11JI
濃度を有するGa八へ等よりなるキャップ層(15)を
エピタキシ中ル成長する。これら半導体層(12)〜(
15)は夫々例えば分子線エピタキシャル成長法或いは
金属酸化物の熱分解法、ずなわら、例えばトリメチルア
ルミニウム、i−リメチルガリウム、アルシンの熱分解
による気相エピタキシャル成長法等によって一連の作業
によって連続的に形成し得る。そして例えば半導体It
s(15)の表面より選択的にプl:tトンの打込を行
っ゛ζストライプ状の電流通(♂δ部分(16)を残し
て他部にプロI・ンが打込まれたことによって商JIE
抗化されノこ電流制限領域(17)を形成する。この電
流制限領域(17)すなわちプロトンの打込の深さは、
第2のクラッド層(14)に至るも活性層(13)に達
することのない深さに選定される。このようにして一方
向に延長するストライプ構造を形成して第3図で説明し
たいわゆる利得ガイド型構造によって活性層(13)に
一方向に伸びるストライプ状の発光領域を形成するもの
であるが特に本発明においては、例えばこのストライプ
の両端すなわち発光領域の光取出し両81面部において
基板(11)に例えば四部(18)を予め形成しおき、
この凹部(18)内Gき前述したクラッド1! (12
) 、活性N (13) 、クラッド層(14)が順次
形成されるようにしζ発光領域の光取出し両端面部にお
いてはこの凹部(18)の存在にょゲ(活性層(13)
の発光領域を挟んでその両側に屈曲部が存在するように
して、屈折率ガイド型構成が採られるようにする。
基板(11)を設け、これの上に基板(11)と同導電
型の例えばN型のAIX (ra、xAsよりなるバッ
ファ層を兼ねる第1のクラッド層(12)をエピタキシ
中ル成1しし、これの上にN型若しくはP型の例えばG
aAsよりなるl占性Jm(13)をエピタキシャル成
1しし、史にこれの−1−に第2の例えば1)型の八I
X Ga1xAsよりなる第2のクラッド層(14)を
エビクキシャル成長し、史にこれの上にP型の11JI
濃度を有するGa八へ等よりなるキャップ層(15)を
エピタキシ中ル成長する。これら半導体層(12)〜(
15)は夫々例えば分子線エピタキシャル成長法或いは
金属酸化物の熱分解法、ずなわら、例えばトリメチルア
ルミニウム、i−リメチルガリウム、アルシンの熱分解
による気相エピタキシャル成長法等によって一連の作業
によって連続的に形成し得る。そして例えば半導体It
s(15)の表面より選択的にプl:tトンの打込を行
っ゛ζストライプ状の電流通(♂δ部分(16)を残し
て他部にプロI・ンが打込まれたことによって商JIE
抗化されノこ電流制限領域(17)を形成する。この電
流制限領域(17)すなわちプロトンの打込の深さは、
第2のクラッド層(14)に至るも活性層(13)に達
することのない深さに選定される。このようにして一方
向に延長するストライプ構造を形成して第3図で説明し
たいわゆる利得ガイド型構造によって活性層(13)に
一方向に伸びるストライプ状の発光領域を形成するもの
であるが特に本発明においては、例えばこのストライプ
の両端すなわち発光領域の光取出し両81面部において
基板(11)に例えば四部(18)を予め形成しおき、
この凹部(18)内Gき前述したクラッド1! (12
) 、活性N (13) 、クラッド層(14)が順次
形成されるようにしζ発光領域の光取出し両端面部にお
いてはこの凹部(18)の存在にょゲ(活性層(13)
の発光領域を挟んでその両側に屈曲部が存在するように
して、屈折率ガイド型構成が採られるようにする。
尚、上述した例においては、基・級(II) ?こ凹部
(18)を設けて屈折率ガイド型の部分が形成されるよ
うにした場合であるが、ある場合は四部(18)に代え
て第2図で説明したように凸部を基4N(11)上に設
けることによっ°ζ発光領域のそのストライプ方向の両
端すなわち先取出し端面に限定的に凸部を設け”ζこれ
の上に順次第1のクラッド層、活性層、第2のクラッド
層(14)等を形成するようになして活性層(13)に
おける発光領域の両側に屈曲部が形成され゛ζ屈折率ガ
イド型構成が形成されるようになすごともできる。
(18)を設けて屈折率ガイド型の部分が形成されるよ
うにした場合であるが、ある場合は四部(18)に代え
て第2図で説明したように凸部を基4N(11)上に設
けることによっ°ζ発光領域のそのストライプ方向の両
端すなわち先取出し端面に限定的に凸部を設け”ζこれ
の上に順次第1のクラッド層、活性層、第2のクラッド
層(14)等を形成するようになして活性層(13)に
おける発光領域の両側に屈曲部が形成され゛ζ屈折率ガ
イド型構成が形成されるようになすごともできる。
上述したように本発明においζは基4i(11)に四部
若しくは凸部を設けて発光領域の両端にその両側が屈曲
部によっC挾まれて屈折率ガイド構成が形成されるよう
にするものであるが、この場合これら凸部或いは四部の
幅を適当に選定し、また第2のクランド層(14)の厚
さを適当に選定することによってこのクラッド層(14
)の表面においては基板(11)の凸部或いは凹部が埋
込まれてほぼ平坦な面が形成されるようにし、このほぼ
平坦状のキャップ(15)が形成されるようになし得る
。
若しくは凸部を設けて発光領域の両端にその両側が屈曲
部によっC挾まれて屈折率ガイド構成が形成されるよう
にするものであるが、この場合これら凸部或いは四部の
幅を適当に選定し、また第2のクランド層(14)の厚
さを適当に選定することによってこのクラッド層(14
)の表面においては基板(11)の凸部或いは凹部が埋
込まれてほぼ平坦な面が形成されるようにし、このほぼ
平坦状のキャップ(15)が形成されるようになし得る
。
そして、活(IJ I@(13)に確実に屈曲部が基板
(11)上の凹部(18)または凸部に沿って生しるよ
うにするには、各層(12)〜(14)の形成は」−述
した分子線エピタキシナル法、或いはi;16分解エピ
タキシャシル法よるごとが望ましい。また、図ボしない
がキャップ層(15)−ヒには絶縁化された電流制限流
域(17,) J=、に跨って一方の電極が被着され、
基板(11)の裏面に他方の電極が被着される。
(11)上の凹部(18)または凸部に沿って生しるよ
うにするには、各層(12)〜(14)の形成は」−述
した分子線エピタキシナル法、或いはi;16分解エピ
タキシャシル法よるごとが望ましい。また、図ボしない
がキャップ層(15)−ヒには絶縁化された電流制限流
域(17,) J=、に跨って一方の電極が被着され、
基板(11)の裏面に他方の電極が被着される。
このような構成によれば、例えはプロトンの+1込によ
って1rJJ抵抗化された領域(17)にょゲC挾まれ
たストライブ領域部に電流が県中されることによっ゛C
活性層(13)にはストライブ状の発光領域が形成され
るが、この場合その光取出し面の両端においては両側に
屈曲部が形成されるようにしたごとによって屈折率ガイ
ド構成が採られ、これより内側の部分においてはこれら
屈曲部が存在しない平坦な活性層がストライブ状の発光
領域より’l’lil広に形成されていわゆる電流集中
によるキャリアの濃度分布によってその電流及び光の閉
込めを行うようにしたいわゆる利得ガイド・型構成が形
成される。
って1rJJ抵抗化された領域(17)にょゲC挾まれ
たストライブ領域部に電流が県中されることによっ゛C
活性層(13)にはストライブ状の発光領域が形成され
るが、この場合その光取出し面の両端においては両側に
屈曲部が形成されるようにしたごとによって屈折率ガイ
ド構成が採られ、これより内側の部分においてはこれら
屈曲部が存在しない平坦な活性層がストライブ状の発光
領域より’l’lil広に形成されていわゆる電流集中
によるキャリアの濃度分布によってその電流及び光の閉
込めを行うようにしたいわゆる利得ガイド・型構成が形
成される。
尚、上述した例におい°ζは、屈折率ガイド動作部を発
光領域の両端にのみ形成した場合であるがこれより内側
に利得ガイド動作部を一部に形成して部分的に更に屈折
率ガイド動作部を設りるようになずこともできる。すな
わち」二連した基板(11)の凹部ないしは凸部をスト
ライプ構造部の両端に限らず内側の一部に史に断続的に
設りるようにするごともできる。
光領域の両端にのみ形成した場合であるがこれより内側
に利得ガイド動作部を一部に形成して部分的に更に屈折
率ガイド動作部を設りるようになずこともできる。すな
わち」二連した基板(11)の凹部ないしは凸部をスト
ライプ構造部の両端に限らず内側の一部に史に断続的に
設りるようにするごともできる。
発明の効果
、に述したように本発明による半導体レーザーによれは
、発光領域の両端に屈折率ガイド動作部を設4J、これ
より内側の少なくとら一部に利得ガイド動作部を設&)
たので両者の特徴が相俟ゲr !IE ’ダる。すなわ
ち本発明におい“ζは発光領域の麓11而にビームウェ
スト装置がi41られ′乙更にファーフィールドパター
ンの対称性に優れていることがらスボソ1−企が少ない
焦点の出し易い光学的設計の容易な半導体レーザーを構
成することができ、また戻り光のノイスが小さい半導体
レーザーが得られるのC光学JCビデオディスク等の記
録或いは読出し光源としζ用いてその記録及び読出しを
IF確に11うごとができる。
、発光領域の両端に屈折率ガイド動作部を設4J、これ
より内側の少なくとら一部に利得ガイド動作部を設&)
たので両者の特徴が相俟ゲr !IE ’ダる。すなわ
ち本発明におい“ζは発光領域の麓11而にビームウェ
スト装置がi41られ′乙更にファーフィールドパター
ンの対称性に優れていることがらスボソ1−企が少ない
焦点の出し易い光学的設計の容易な半導体レーザーを構
成することができ、また戻り光のノイスが小さい半導体
レーザーが得られるのC光学JCビデオディスク等の記
録或いは読出し光源としζ用いてその記録及び読出しを
IF確に11うごとができる。
第1図なし・し第3図は夫々従来の〉1i導体レーザー
の各側の拡大断面図、第4し1は本発明による半導体レ
ーザーの一例の拡大)1/−面図、第5図及び第6図は
夫々第4し1のA−へ線上及びB −B線十の拡大断面
図である。 (11)は基板〜 (12)は第1のクラット層、(1
3)は〃;性層、(14)は第2のクラッドj−1(1
5)はキャップ層、(17)は電流制限流域、(1日)
は凹j4i、(16)はストライプ状の電流通路部Cあ
る。 −一ゝパ
の各側の拡大断面図、第4し1は本発明による半導体レ
ーザーの一例の拡大)1/−面図、第5図及び第6図は
夫々第4し1のA−へ線上及びB −B線十の拡大断面
図である。 (11)は基板〜 (12)は第1のクラット層、(1
3)は〃;性層、(14)は第2のクラッドj−1(1
5)はキャップ層、(17)は電流制限流域、(1日)
は凹j4i、(16)はストライプ状の電流通路部Cあ
る。 −一ゝパ
Claims (1)
- 活性Mlこストライプ状の発光領域が形成されるように
なされ、該発光領域の光端面部において該発光領域のI
L)程度の範囲で粘性層の屈曲部が設けりれ、該発光領
域の中央部において活性層の11′iが1−配光光領域
の幅よりも充分広くされた半導体レーザー。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57172202A JPS5961982A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 半導体レ−ザ− |
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