JPS6017979A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS6017979A
JPS6017979A JP12580783A JP12580783A JPS6017979A JP S6017979 A JPS6017979 A JP S6017979A JP 12580783 A JP12580783 A JP 12580783A JP 12580783 A JP12580783 A JP 12580783A JP S6017979 A JPS6017979 A JP S6017979A
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JP
Japan
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layer
semiconductor laser
light
region
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP12580783A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Furuse
古瀬 孝雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP12580783A priority Critical patent/JPS6017979A/ja
Publication of JPS6017979A publication Critical patent/JPS6017979A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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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    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反射面劣化を除去し、高出力動作を可能にする
埋込型半導体レーザーに関するものである。AJ Ga
 As等の材料を用いた多層構造半導体レーザは、高効
率のレーザ発振動作が可能であり光フアイバ通信等の用
途に用いられているが、その光出力値は5〜10 mW
程度のものであった。
この光出力の取り出し得る限界は、主に結晶臂開面が高
密度の光出力によって損傷を受けるためであり、例えば
50mW程度の光出力を得ようとすると、反射面での光
吸収による発熱のだめ結晶臂開面の反射面が瞬時に破壊
してしまう仁とが避けられないものであった。
この様な欠点を除去するため、結晶臂開面に発振波長に
対し透明な)−1GaAs層等を形成する方法あるいは
反射面近傍の発光領域を除いて活性層に高濃度のZn拡
散をほどこし、発振波長を低エネルギー側へ移動させる
ことによって反射面近傍領域を透明領域にする方法、あ
るいは又半導体レーザの活性層を0.04μm程度にま
で薄膜化することにより光強度分布を拡大せしめ発光断
面積を太きくれている。しかしながら、これらの方法に
於いては製造工程が複雑で、再現性良く高性能な半導体
レーザを得ることが難しいばかりでなく、反射面近傍領
域においては、積層されている半導体層の厚み方向には
屈折率導波作用が維持されているがそれと直角方向C層
厚と平行方向)に関しては屈折率導波作用がないため、
半導体1−−ザ出射ビームに非点収差が発生し、微少ビ
ームに絞り込むことが出来ない欠点があり、又、薄膜活
性層を形成する場合、活性層への光の閉じ込め率が大幅
に減少して発振閾値電流を大きくしてしまう等の欠点が
避けられないものであった。
本発明の目的は上記従来構造の離点を除去し、高出力動
作に於ても反射面劣化を除去した信頼性込み、非点収差
のない良質の光ビームを得る半導体レーザを提供するこ
とにある。
本発明の半導体レーザけ、発光領域となる第1の半導体
層を、これより禁制帯幅の大きい第2及び第3の半導体
層で挾む帯状多層構造を具備し、その帯状多層構造を、
第1の半導体層よりも禁制帯幅の大きい第4の半導体層
で埋込んだ構造とし共振器長手方向にわたって、少なく
とも第1の半導体層の厚さを変化せしめたことを特徴と
する半導体レーザ構造である。
以下、本発明に係る実施例について図面を参照して説明
する。第1図は本発明に係る半導体レーザの光出射面側
の断面図を、第2図は同レーザの中央部横断面図を示す
。第3図は本発明に係る半導体レーザの他の一実施例の
中央部横断面図を示すものである。
第1図は本発明に係る半導体レーザの一実施例型GaA
s 、1’!i (5)を形成する。
次に、結晶表面にストライブ状の8102マスクを形成
し、H,PO,+H,02+3CI(30H溶液を用い
てGaAs基板(1)に達する壕でエツチングにtり溝
を形成して帯状積層体を形成する。次に再度結晶表面を
清浄にした後、第2液相成長工程により、n型AI!o
、、 Ga o、7A、s層(6)、PQAeo、3G
ao、7As層(7)、n型kI!。、3Gao、7A
s層(8)を帯状積層体の上部には積層しない様に順次
形成した後、結晶表面全体をjつ様にP型Ga、AS層
(9)を形成する。
最後にn型コンタクト電1y (10) 、P型コンタ
クト電極(+ +1を形成して本発明に係る半導体レー
ザが形成される。本構造に於いては、帯状積層体の側部
にAfo、、 Ga o、、 Asによるn型、p型、
n型の半導体層が積j−され、電流阻止効采が大きく、
帯状積層体部分に効率よく電流が流れ、発振効率の高い
半導体レーザが形成できる特徴を有している。
また、本発明による構造に於ては活性層となるAJ6.
、 (ia6.g As層(3)は、それよりも屈折率
の小さなMGaAs (2k (4)、 (7) K 
j ッテ包UJJ サレ、ffl方向、タテ方向にも屈
折率導波機構を有しているため、出射ビームのビームウ
ェスト位置は結晶臂開面による反射面位置にあり、非点
収差がなく、微少スポットに絞り込もことが出来る良質
なレーザ光を得る特徴をも有したものである。
さらに、本発明に係る半導体レーザにより高出力動作を
達成できたことを、第2図によって説明する。第2図は
、第1図に示す本発明に係る半導体レーザの中央部分A
における横断面を示すものである。本半導体レーザに於
ては、第2図と示す様に反射面近傍領賊となる()aA
s基板(1)に凸部領域を形成し、その上に結晶成長工
程により多層の半導体層を形成した構造となってのる。
ここで、通常よく用いられる液相結晶成長法においては
、凸部領域においては、その上に成長する結晶の層厚は
他の領域に比較して薄くなる特徴があり、本発明におい
ては、この結晶成長法の特徴を生かし、半導体レーザ反
対面近傍領域の活性層厚を他の領域に比較して薄くする
ことにある。
すなわち、本発明に於ては、半導体レーザ反対面近傍領
域となるGaAs基板に約1,5μm程度の凸部領域を
形成し、その上に順次n型Al!’0.4 (ho、6
As層(2)、活性層となるAI!6.HGa 6.g
 Ass層3)、 P型Ae O,4Ga0.6As層
(4)、P、%IjGa、As層(5)を形成すること
によって、活性層となるA/?(、、、(1a6.gA
s層(3)ノ層厚は半導体レーザ中央部領域に於ては、
01μmと厚くし、単導体レーザ反射面近傍領域に於て
は0.02μm程度にまで薄くすることができる。
従って、この構造に於ては同図に示す様に層厚方向の光
強度分布は、反射面近傍では大きく広がった分布となり
、発光断面積vJ二大きくなり光出力密度が低減でき、
50 mW以」−の光出力動作に於いても反射面の破壊
が防止でき、信頼性の高い半導体レーザが形成できた。
また、この構造に於てt−1、半導体レーザ中央部領I
t(7) 活性層ト’l ZI Ato、t aaLl
、、 As l脅(3)のl’Xみは0.1μmであり
、活性層への光の閉じ込め係数は0.2程度となり、発
、illに閾値′lげ、bICの増加を避けることがで
き、4.0mA程IWの低い情振閾値を得、90°C以
上の篩濡雰囲気湛jB゛状態に於ても40rnW以上の
光出力を得る安定な動作が達成でさた。
次に、本発明に」:る他の実施例について説明する。こ
の場合に於ても、レーザ光出射面側の断面図は前述した
実施例と同形であり、fifj1図に示す通りである。
同図中央部Aにむけるれ“alす1面図′と第3図に示
すが、前述した実f布例と相異する点は第3図に示す様
に半導体レーザ反射面近傍領域のGaAs基板(1)に
斜面を有する溝を形成したことである。この斜面はアン
モニア系エツチング溶液により形成した(111) A
面であり、この面上に於てけ、他の領置r比較して結晶
の成長法FWが遅い特徴を有するものである。従って、
第3図に示す様にこの様に形成した溝をイrするGaA
、s基板」二に順次、n 3jjJAIo、4. Ga
o、、 As 14(21,活性層となるA7′O+ 
oao、、 As層(3)、 P型Ay?o、、 ()
a Q、+1 、AS層(4)、 P型(JaAs層を
形成するに際し、(11,1)A面上の結晶成長速変が
遅く、反射面近傍領域の活性層厚を0.02μm程度に
薄くすることが再現よく形成でき、前述した実施例と同
様に反射面近傍領域では、光強度分布が大きく拡がり、
光出力密度を低減でき、50+nW以上の光出力動作に
於ても反射面の破壊が1υi止できるものとなる。また
、この構造に於ても半導体レーザ中央部領域の活性層厚
は01μm程度に形キ 成丹ぺ一発振閾値電流を40 mA程度に低減でき、良
効な特性を達成できるのは、前述の実施例と同様である
尚、上記2つの実施例では第1半導体層の厚さが徐々に
変化している構造であるが、1幀厚がステップ状に変化
1−でいても実姉例と同様の効果がある。
以上、述べた様に本発明に係る半導体レーザ構造によっ
て反射面近傍領域1(おいては発光断面L1を大きくし
て、光出力密度を1成域でき、FOmW以上の高出力動
作状たに尾於ても、反対面の破壊を防止でき、さらに半
導体レーデ中央部領1或においては発光断面積を小さく
して、活性tmへの光の閉じ込め係数を大きくして発振
t:L<値電流の低減を可能ならしめ、さらには発光@
城となる活性層をそれよりも屈折率の不染外半導体1付
で包囲することによって、横方向、・タテ方向ともに屈
折率導波機構を組込み、非点収差のないIA質の光ビー
11を得る高性能な半導体レーザを再現性よく形成でき
る。
C以 下 余 白)
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体レーザのレーザビーム出射
面側の断面模式図、第21図は第1図中央部Aにおける
横断面模式図、第3図は本発明の他の一実施例における
横断面模式図をそれぞれ示す。 図において、 1、:n型GaAs基板 2 : n % A−eo、、 Ga(、,6As層3
 : Ato、、GaO,、As活性層4 : p型k
l(、、、Ga6.、N3層5:p型GaAs層 6:n型A/’6.3 Gao、7Aj II7エ、型
k16.. Gao、、A 5f−8: n型M6.s
 Ga 6,7A s層9;P型GaAs 1iJ 10:n型コンタクト電極 11; p型コンタクト1!極 をそれぞれ示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 発光領域となる第1の半導体層を、これより禁制帯幅の
    大きい第2及び第3の半導体層で挾む帯状多層構造を具
    備し、その帯状多層構造を第1の半導体層より禁制帯幅
    の大きい第4の半導体層で埋込んだ構造の半導体発光素
    子に於て、共振器長手方向だわたって、少なくとも第1
    の半導体層の厚さを変化せしめたことを特徴とする半導
    体レーザ。
JP12580783A 1983-07-11 1983-07-11 半導体レ−ザ Pending JPS6017979A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01170082A (ja) * 1987-12-25 1989-07-05 Hitachi Ltd ダブルヘテロ構造半導体レーザ装置
US5486490A (en) * 1992-12-15 1996-01-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making semiconductor laser
DE102021109986A1 (de) 2021-04-20 2022-10-20 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterchips und Licht emittierender Halbleiterchip

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01170082A (ja) * 1987-12-25 1989-07-05 Hitachi Ltd ダブルヘテロ構造半導体レーザ装置
US5486490A (en) * 1992-12-15 1996-01-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of making semiconductor laser
DE102021109986A1 (de) 2021-04-20 2022-10-20 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterchips und Licht emittierender Halbleiterchip

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