JPS60198883A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS60198883A JPS60198883A JP5562584A JP5562584A JPS60198883A JP S60198883 A JPS60198883 A JP S60198883A JP 5562584 A JP5562584 A JP 5562584A JP 5562584 A JP5562584 A JP 5562584A JP S60198883 A JPS60198883 A JP S60198883A
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Classifications
-
- 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
- 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
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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】
本発明は、高光出力作動が可能な半導体レーザに関する
。
。
（従来技術とその問題点）
近年、光半導体デバイス、特に半導体レーザは、その信
頼性、性能、及び鼾済性の向上により、急速に民生デバ
イス化している。しかし、半導体レーザをＤＡＤ（ディ
ジタル自オーディオ・ディスク）やＶＤ（ビデオ・ディ
スク）のピックアップ、あるいはレーザプリンタなどに
用いるためには、少なくとも３０ｍＷの光出力が必要と
されており、このように高いエネルギの光を長時間安定
に出力し得る半導体レーザの開発がめられている。従来
から、高出力の半導体レーザとしてストリップ・ペリイ
ド・ヘテロ構造半導体レーザ（５ｔｒｉｐｂｕｒｉｅｄ
ｈｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒｌΔ５ｅｒｓ： 以下ＳＢＨレーザと略記
）が知られている。本発明は８ＢＨレーザをもとにして
よシ高性能化した半導体レーザであるので、まずＳＢＨ
レーザの構造及び製造方法について図面を用いて簡Ｍｆ
Ｉ亜明ナス− 第１図は、ツアｙ （Ｗ、Ｔ、Ｔｓａｎｇ）らによって
、ジャーナル・オブ・クアンタムエレク）０エクス誌（
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃｓ ）、１９７９年、ＱＥ−１５
巻、６号、４５１ページに発表され２８ＢＨレーザのレ
ーザ光伝播方向に垂直な断面の概略図である。
頼性、性能、及び鼾済性の向上により、急速に民生デバ
イス化している。しかし、半導体レーザをＤＡＤ（ディ
ジタル自オーディオ・ディスク）やＶＤ（ビデオ・ディ
スク）のピックアップ、あるいはレーザプリンタなどに
用いるためには、少なくとも３０ｍＷの光出力が必要と
されており、このように高いエネルギの光を長時間安定
に出力し得る半導体レーザの開発がめられている。従来
から、高出力の半導体レーザとしてストリップ・ペリイ
ド・ヘテロ構造半導体レーザ（５ｔｒｉｐｂｕｒｉｅｄ
ｈｅｔｅｒｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｅｍｉｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒｌΔ５ｅｒｓ： 以下ＳＢＨレーザと略記
）が知られている。本発明は８ＢＨレーザをもとにして
よシ高性能化した半導体レーザであるので、まずＳＢＨ
レーザの構造及び製造方法について図面を用いて簡Ｍｆ
Ｉ亜明ナス− 第１図は、ツアｙ （Ｗ、Ｔ、Ｔｓａｎｇ）らによって
、ジャーナル・オブ・クアンタムエレク）０エクス誌（
ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏ−ｎｉｃｓ ）、１９７９年、ＱＥ−１５
巻、６号、４５１ページに発表され２８ＢＨレーザのレ
ーザ光伝播方向に垂直な断面の概略図である。
その製造方法は次の如くである。（１００）面を有する
ｎ型半導体基板１１上に、液相エピタキシアル成長法に
よりＨ−Ａ、ｇｏ、５Ｇａｏ、ｙＡｓクラッド層１２を
４ｐｍ％ Ｈ−Ａ４ｏ、ｔＧａｏ、ｅＡｓ光ガイド層１
３を１．４μｍ％ｐ−ＧａＡｓ活性層１４’ｅＯ，２μ
ｍそれぞれ積層する。次に、化学エツチング及びフォト
リソグラフィの技術を用いて＜ｏ ＩＴ＞方向に沿って
活性層１４を幅２μｍのストリップ状に残るよう選択的
にエツチングする。
ｎ型半導体基板１１上に、液相エピタキシアル成長法に
よりＨ−Ａ、ｇｏ、５Ｇａｏ、ｙＡｓクラッド層１２を
４ｐｍ％ Ｈ−Ａ４ｏ、ｔＧａｏ、ｅＡｓ光ガイド層１
３を１．４μｍ％ｐ−ＧａＡｓ活性層１４’ｅＯ，２μ
ｍそれぞれ積層する。次に、化学エツチング及びフォト
リソグラフィの技術を用いて＜ｏ ＩＴ＞方向に沿って
活性層１４を幅２μｍのストリップ状に残るよう選択的
にエツチングする。
さらに２回目の液相エピタキシアル成長により、ｐ−Ａ
４ｏ、５Ｇａｏ、ｔＡｓクラッド層１５を約２．５μｍ
積層することにより、ストリップ状の活性層１４ｅ完全
に埋め込み、さらに、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１６’ｅ
Ｏ，５μｍ％ｎ −Ａ、、ｇ Ｏ，４５Ｇａｏ、５ｓＡ
３電流狭さく層１７を０．７μｍ順次積層する。
４ｏ、５Ｇａｏ、ｔＡｓクラッド層１５を約２．５μｍ
積層することにより、ストリップ状の活性層１４ｅ完全
に埋め込み、さらに、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１６’ｅ
Ｏ，５μｍ％ｎ −Ａ、、ｇ Ｏ，４５Ｇａｏ、５ｓＡ
３電流狭さく層１７を０．７μｍ順次積層する。
最後に、ｐ−電極１８及びｎ電極１９を形成し、ＳＢＨ
レーザは完成する。
レーザは完成する。
８ＢＨレーザの構造の特徴は、活性層１４とは別に光ガ
イド層１３を設け、活性層１４のみ低屈折率の半導体層
１５で完全に埋め込んであることである。このような構
造の８Ｂｔ（レーザの長所は、注入キャリアの閉じ込め
を完全に為し、光は光ガイド層１３に伝播させることに
より、横方向の光導波作用を弱め、高次モード発振を防
ぎ、単一モード発振を大電流領域にわたって維持できる
ことである。
イド層１３を設け、活性層１４のみ低屈折率の半導体層
１５で完全に埋め込んであることである。このような構
造の８Ｂｔ（レーザの長所は、注入キャリアの閉じ込め
を完全に為し、光は光ガイド層１３に伝播させることに
より、横方向の光導波作用を弱め、高次モード発振を防
ぎ、単一モード発振を大電流領域にわたって維持できる
ことである。
しかしながら、従来の５ＢＩ（レーザにはいくつかの欠
点がある。従来の８８）Ｉレーザは、レーザ光による端
面破壊に対し何も考慮されておらず、駆動電流をあげて
いくと比較的容易に光学損傷レベルに達してしまい、瞬
時に発振不能に陥ってしまう。このように端面破壊が起
り易いのが従来の８ＢＨレーザの最大の欠点である。端
面破壊は、端面付近の界面準位の光吸収による結晶のｒ
ＩＩＡ破壊と考えられているが、Ａ４ＸＧａ ５−ｘＡ
ｓ系の半導体レーザではこの破壊レベルが低く何らかの
方策を構しなければならない。
点がある。従来の８８）Ｉレーザは、レーザ光による端
面破壊に対し何も考慮されておらず、駆動電流をあげて
いくと比較的容易に光学損傷レベルに達してしまい、瞬
時に発振不能に陥ってしまう。このように端面破壊が起
り易いのが従来の８ＢＨレーザの最大の欠点である。端
面破壊は、端面付近の界面準位の光吸収による結晶のｒ
ＩＩＡ破壊と考えられているが、Ａ４ＸＧａ ５−ｘＡ
ｓ系の半導体レーザではこの破壊レベルが低く何らかの
方策を構しなければならない。
（発明の目的）
本発明の目的は、端面破壊が起り難く高出力作動が可能
な半導体レーザの提供にある。
な半導体レーザの提供にある。
（発明の構成）
本発明の構成は、半導体基板上にクラッド層。
光ガイド層及び活性層を含む半導体層が積層しである半
導体レーザにおいて、前記活性層はレーザ光の伝播方向
に長いストライプ状のメサ形であシ、前記活性層の長手
方向端部は共振器面から微小距離だけ後退しておシ、前
記光ガイド層は前記共振器面から前記微小距離の領域で
は前記伝播方向に直交する方向の幅が他の領域よりも狭
く、前記光ガイド層よシ屈折率が小さい化合物半導体で
埋め込んであることを特徴とする。
導体レーザにおいて、前記活性層はレーザ光の伝播方向
に長いストライプ状のメサ形であシ、前記活性層の長手
方向端部は共振器面から微小距離だけ後退しておシ、前
記光ガイド層は前記共振器面から前記微小距離の領域で
は前記伝播方向に直交する方向の幅が他の領域よりも狭
く、前記光ガイド層よシ屈折率が小さい化合物半導体で
埋め込んであることを特徴とする。
（構成の詳細な説明）
半導体レーザを高出力で動作する場合、端面における光
吸収による光学損傷をいかに避けるかということは非常
に重要なことである。従来の８ＢＨレーザでは、この点
が考慮してないから本来の高出力動作可能である特長を
十分生かし切っていない。光学損傷を避けるには、端面
近傍にレーザ光に対して透明となる、いわゆる「窓領域
」を設けることが有効である。すなわち、端面近傍の活
性層を除去し、代わりに発振光よりもバンドキャップが
広い半導体層で埋め込めば端面の光学損傷を避けること
は可能である。しかし、このままでは端面近傍では横方
向の導波機構がないから、導波モードが崩れてしまう。
吸収による光学損傷をいかに避けるかということは非常
に重要なことである。従来の８ＢＨレーザでは、この点
が考慮してないから本来の高出力動作可能である特長を
十分生かし切っていない。光学損傷を避けるには、端面
近傍にレーザ光に対して透明となる、いわゆる「窓領域
」を設けることが有効である。すなわち、端面近傍の活
性層を除去し、代わりに発振光よりもバンドキャップが
広い半導体層で埋め込めば端面の光学損傷を避けること
は可能である。しかし、このままでは端面近傍では横方
向の導波機構がないから、導波モードが崩れてしまう。
これを防ぐには端面近傍を光ガイド層だけのストリップ
導波路とし、これをガイド層よりも屈折率の小さい半導
体層で埋め込めば良い。このように本発明では、レーザ
光に対する「窓領域」及び「窓領域」における横方向の
導波構造が形成しである。
導波路とし、これをガイド層よりも屈折率の小さい半導
体層で埋め込めば良い。このように本発明では、レーザ
光に対する「窓領域」及び「窓領域」における横方向の
導波構造が形成しである。
（実施例）
以下実施例を挙げ本発明の詳細な説明する。
第２図は本発明の一実施例の製造工程における中間製品
の模式的斜視図である。本実施例の製造には２回の成長
工程が必要であり、第２図は２度目の成長工程直前の段
階における半製品を示す。
の模式的斜視図である。本実施例の製造には２回の成長
工程が必要であり、第２図は２度目の成長工程直前の段
階における半製品を示す。
この実施例は次に述べる工穆で製造される。
まず、（１００）面を有するｎ型ＧａＡ３基板２１上に
ｎ−Ａｉｏ、ｚＧａｏ、ｙＡｓクラッド層２２を２μｍ
％ ｎ−Ａ４ｏ、ＩＧａｏ、ｌｌＡｓ光ガイド層２３を
０．７μｍ、ＧａＡｓ活性層２４を０．１μｍ順次エピ
タキシアル成長する。次に、フォトリソグラフィ及び化
学エツチングの技術を用いて、活性層２４を＜０１１＞
方向に沿って幅２μｍのストライプ状に残し他を選択的
にとシ除く。次に、選択エツチングにより長さ２０μｍ
程度の窓領域部のみ、活性層２４及び適当な幅の光ガイ
ド層２３を除去する。ここで適当な幅をは、窓領域とそ
れ以外とで屈折率変化をできるだけ小さくするという意
味である。第２図では簡単のために活性層と同じ幅で示
しである。図において点線で示した部分が従来のＳＢＨ
レーザであシ、本実施例はそれを除いた部分である。
ｎ−Ａｉｏ、ｚＧａｏ、ｙＡｓクラッド層２２を２μｍ
％ ｎ−Ａ４ｏ、ＩＧａｏ、ｌｌＡｓ光ガイド層２３を
０．７μｍ、ＧａＡｓ活性層２４を０．１μｍ順次エピ
タキシアル成長する。次に、フォトリソグラフィ及び化
学エツチングの技術を用いて、活性層２４を＜０１１＞
方向に沿って幅２μｍのストライプ状に残し他を選択的
にとシ除く。次に、選択エツチングにより長さ２０μｍ
程度の窓領域部のみ、活性層２４及び適当な幅の光ガイ
ド層２３を除去する。ここで適当な幅をは、窓領域とそ
れ以外とで屈折率変化をできるだけ小さくするという意
味である。第２図では簡単のために活性層と同じ幅で示
しである。図において点線で示した部分が従来のＳＢＨ
レーザであシ、本実施例はそれを除いた部分である。
第３図は、窓領域にあってレーザ光の伝播方向に垂直な
面における本実施例の概略断面図である。
面における本実施例の概略断面図である。
前述の窓領域のエツチング工程の後、ｐ−Ａ４ｏ、ａＧ
ａ Ｏ，７Ａ ｓクラッド層２５で全体を埋め込むよ
うに約２．５μｍエピタキシアル成長し、さらにｐ−Ｇ
ａＡｓ層キャップ層２６を０．５ｔｔｍ、ｎ −ＡＩ３
０．４ｓＧａｏ、５ｓＡＢ電流狭さく層２７を０．７μ
ｍそれぞれ積層する。次に、化学エツチングによシｎ−
ＡｎＯ，４５Ｑａｏ、ｓ ｓＡｓ層２７を活性層を有す
るス） ＩＪツブの上部のみ窓状に取り除き、活性部の
み電流が流れるようにする（第３図は窓領域における断
面図であるから、層２７におけるエツチング溝は現われ
ていない）。最後にｐ−電極２８、ｎ−電極２９を形成
した後、窓領域が２０μｍ程度となるようレーザ光の進
行方向と垂直に骨間により共振器面を形成することによ
り、実施例の半導体レーザは完成する。なお、第３図は
窓領域の断面概略図であシ活性層２４は現われないが、
活性層２４の断面は第１図と同様である。
ａ Ｏ，７Ａ ｓクラッド層２５で全体を埋め込むよ
うに約２．５μｍエピタキシアル成長し、さらにｐ−Ｇ
ａＡｓ層キャップ層２６を０．５ｔｔｍ、ｎ −ＡＩ３
０．４ｓＧａｏ、５ｓＡＢ電流狭さく層２７を０．７μ
ｍそれぞれ積層する。次に、化学エツチングによシｎ−
ＡｎＯ，４５Ｑａｏ、ｓ ｓＡｓ層２７を活性層を有す
るス） ＩＪツブの上部のみ窓状に取り除き、活性部の
み電流が流れるようにする（第３図は窓領域における断
面図であるから、層２７におけるエツチング溝は現われ
ていない）。最後にｐ−電極２８、ｎ−電極２９を形成
した後、窓領域が２０μｍ程度となるようレーザ光の進
行方向と垂直に骨間により共振器面を形成することによ
り、実施例の半導体レーザは完成する。なお、第３図は
窓領域の断面概略図であシ活性層２４は現われないが、
活性層２４の断面は第１図と同様である。
本実施例では、導波モードが乱れることなく、かつ５０
ｍＷ以上の高エネルギの光を出力しても光学損傷が起ら
ず、少なくとも光学損傷が原因となる端面劣化は生じな
い。このように、本実施例は信頼性の高い高出力半導体
レーザである。
ｍＷ以上の高エネルギの光を出力しても光学損傷が起ら
ず、少なくとも光学損傷が原因となる端面劣化は生じな
い。このように、本実施例は信頼性の高い高出力半導体
レーザである。
（発明の効果）
本発明によれば、以上説明したように、端面破壊が起シ
難く高出力作動が可能な半導体レーザが提供できる。
難く高出力作動が可能な半導体レーザが提供できる。
第１図は従来の８ＢＨレーザの概略断面図、第２図は本
発明の一実施例の製造工程途中における中間製品の模式
的斜視図、第３図はその実施例の窓領域における概略断
面図である。 １１．２１・・−・−ｎ型ＧａＡｓ基板、１２．２２−
・・・・・ｎ −Ａ、＃ Ｏ，Ｂ Ｇ ａ ｏ、 ｙ
Ａ ｓクラッド層、１３゜２３−・−・ｎ−Ａ４ｏ、ｔ
Ｇａｏ、ｏＡｓ光ガイド層、１４．２４・・・・・・Ｇ
ａＡｓ活性層、１５．２５・・・・・・ｐ −Ａ 、（
３ｏ、 ｓ Ｇ ａ ｏ、 ｒ Ａ ｓクラッド層、１
６．２６・・・・・・ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層
、１７，２７・・・・・・２８・・・・・・ｐ−電極、
１９．２９・・・・・・ｎ電極。 第 ／Ｖ 第３ 図
発明の一実施例の製造工程途中における中間製品の模式
的斜視図、第３図はその実施例の窓領域における概略断
面図である。 １１．２１・・−・−ｎ型ＧａＡｓ基板、１２．２２−
・・・・・ｎ −Ａ、＃ Ｏ，Ｂ Ｇ ａ ｏ、 ｙ
Ａ ｓクラッド層、１３゜２３−・−・ｎ−Ａ４ｏ、ｔ
Ｇａｏ、ｏＡｓ光ガイド層、１４．２４・・・・・・Ｇ
ａＡｓ活性層、１５．２５・・・・・・ｐ −Ａ 、（
３ｏ、 ｓ Ｇ ａ ｏ、 ｒ Ａ ｓクラッド層、１
６．２６・・・・・・ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層
、１７，２７・・・・・・２８・・・・・・ｐ−電極、
１９．２９・・・・・・ｎ電極。 第 ／Ｖ 第３ 図
Claims (1)
- 半導体基板上にクラッド層、光ガイド層及び活性層を含
む半導体層が積層しである半導体レーザにおいて、前記
活性層はレーザ光の伝播方向に長いストライブ状のメサ
形であり、前記活性層の長手方向端部は共振器面から微
小距離だけ後退しており、前記光ガイド層は前記共振器
面から前記微小距離の領域では前記伝播方向に直交する
方向の幅が他の領域よりも狭く、前記光ガイド層及び前
記活性層は前記光ガイド層よシ屈折率が小さい化合物半
導体で埋め込んであることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5562584A JPS60198883A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5562584A JPS60198883A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60198883A true JPS60198883A (ja) | 1985-10-08 |
Family
ID=13003958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5562584A Pending JPS60198883A (ja) | 1984-03-23 | 1984-03-23 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60198883A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194384A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0252480A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Mitsubishi Kasei Corp | 導波路を有する化合物半導体レーザー装置 |
-
1984
- 1984-03-23 JP JP5562584A patent/JPS60198883A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63194384A (ja) * | 1987-02-09 | 1988-08-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0252480A (ja) * | 1988-08-16 | 1990-02-22 | Mitsubishi Kasei Corp | 導波路を有する化合物半導体レーザー装置 |
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