JPS60226191A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS60226191A JPS60226191A JP8460084A JP8460084A JPS60226191A JP S60226191 A JPS60226191 A JP S60226191A JP 8460084 A JP8460084 A JP 8460084A JP 8460084 A JP8460084 A JP 8460084A JP S60226191 A JPS60226191 A JP S60226191A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor laser
- groove
- deltaalpha
- outside
- 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.)
- Granted
Links
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
- H01S5/20—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
- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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、発振横モードの制御された半導体レーザ素子
に関し、特に基板上に屈折率の制御された中間層を介設
した半導体レーザの素子構造及び製造方法に関するもの
である。
に関し、特に基板上に屈折率の制御された中間層を介設
した半導体レーザの素子構造及び製造方法に関するもの
である。
〈従来技術〉
屈折率導波形半導体レーザの一例として基板に溝加工し
て電流通路を形成した光及びキャリア閉じ込め構造を有
する内部ストライプ型のvSIS(V−channel
ed 3ubstrate Inner 5tripe
)レーザが知られている。この半導体レーザの詳細は電
子通信学会技術報告ED81−42.31頁(1981
年、7月)に詳述されている。VSIS半導体レーザ素
子の1例を第1図に断面図で示す。
て電流通路を形成した光及びキャリア閉じ込め構造を有
する内部ストライプ型のvSIS(V−channel
ed 3ubstrate Inner 5tripe
)レーザが知られている。この半導体レーザの詳細は電
子通信学会技術報告ED81−42.31頁(1981
年、7月)に詳述されている。VSIS半導体レーザ素
子の1例を第1図に断面図で示す。
また活性層に平行方向の屈折率(n)分布と損失(り)
分布についても同時に示している。1はp−GaAs基
板、2はn−GaAs電流阻止層、3はp GaAnA
s クラッド層、4はGaAnAs 活性層、5はn
−GaAs基板 クラッド層、6はn−GaAsキャッ
プ層、7はn側電極、8はp側電極である。
分布についても同時に示している。1はp−GaAs基
板、2はn−GaAs電流阻止層、3はp GaAnA
s クラッド層、4はGaAnAs 活性層、5はn
−GaAs基板 クラッド層、6はn−GaAsキャッ
プ層、7はn側電極、8はp側電極である。
尚、第1図の断面図には活性層に垂直方向の光強度分布
が示されている。活性層で発生した光はn−GaAs電
流阻止層2に吸収されて、基板1の7字溝の内側と外側
に実効屈折率差Δnと損失差Δαを生じさせる。Δnは
光の閉じ込めに寄与し、Δαは高次モードの発生を抑制
する。とのΔnとΔαは活性層4の厚さとp−クラッド
層3の溝外側での厚さとを変化させることにより制御す
ることかできる。
が示されている。活性層で発生した光はn−GaAs電
流阻止層2に吸収されて、基板1の7字溝の内側と外側
に実効屈折率差Δnと損失差Δαを生じさせる。Δnは
光の閉じ込めに寄与し、Δαは高次モードの発生を抑制
する。とのΔnとΔαは活性層4の厚さとp−クラッド
層3の溝外側での厚さとを変化させることにより制御す
ることかできる。
しかしながら、Δnを太き(しようとすると同時にΔα
も太き(なり、各々を独立に制御することはできない。
も太き(なり、各々を独立に制御することはできない。
従って、従来のVSIS半導体レーザてはΔαは500
1’以下にすることはできず、閾値電流Ith の上昇
、微分量子効率η。の低下及び非点収差の存在を余儀な
(させられていた。
1’以下にすることはできず、閾値電流Ith の上昇
、微分量子効率η。の低下及び非点収差の存在を余儀な
(させられていた。
〈発明の目的〉
本発明は、基板溝の内側と外側との実効屈折率差Δnと
損失差Δαを独立に制御することにより、低1th 、
高η。及び非点収差がないといった利点を有する半導体
レーザ素子を提供することを目的とするものである。
損失差Δαを独立に制御することにより、低1th 、
高η。及び非点収差がないといった利点を有する半導体
レーザ素子を提供することを目的とするものである。
〈実施例〉
本発明の半導体レーザ素子の1実施例について第2図を
参照しながら説明する。本実施例のレーザ素子構造はG
aAs−GaAs基板系のダブルへテロ接合構造を有す
るVSISレーザである。11はp GaAs基板、1
2はn ’ GaAs電流阻止層。
参照しながら説明する。本実施例のレーザ素子構造はG
aAs−GaAs基板系のダブルへテロ接合構造を有す
るVSISレーザである。11はp GaAs基板、1
2はn ’ GaAs電流阻止層。
13はp’ −G a 、、 A[、As クラッド層
、14はpG a 1.、A I! x A s活性層
、15はn−Ga11 A%As クラッド層、16は
n GaAsキャップ層。
、14はpG a 1.、A I! x A s活性層
、15はn−Ga11 A%As クラッド層、16は
n GaAsキャップ層。
17はn側電極、18はp側電極、19は幅Wの■字形
溝である。また、20はp又はn−Ga、□Aj?2A
sの中間層である。各層のAj?A sモル比は0≦x
<y<z<1に設定する。V字溝19の外側てはp−ク
ラッド層13よりA4Asモル比の大きい(屈折率の低
い)層20の存在によって光強度分布はn−クラッド層
15方向へ押しやられたような上下非対称形となり、実
効屈折率が低下する。その結果、溝19上に屈折率導波
路が形成される。また、溝19の外側での電流阻止層1
2への光吸収状態は、層20の厚さ及びAβAsモル比
zlcよって変化させることができる。従ってΔnとΔ
αか独立に制御でき、大きさΔnと小さなΔαを作り込
むことが可能となる。Δαの大きさは高次モードの発生
ず抑制する為に必要な100〜3001程度であれば充
分である。
溝である。また、20はp又はn−Ga、□Aj?2A
sの中間層である。各層のAj?A sモル比は0≦x
<y<z<1に設定する。V字溝19の外側てはp−ク
ラッド層13よりA4Asモル比の大きい(屈折率の低
い)層20の存在によって光強度分布はn−クラッド層
15方向へ押しやられたような上下非対称形となり、実
効屈折率が低下する。その結果、溝19上に屈折率導波
路が形成される。また、溝19の外側での電流阻止層1
2への光吸収状態は、層20の厚さ及びAβAsモル比
zlcよって変化させることができる。従ってΔnとΔ
αか独立に制御でき、大きさΔnと小さなΔαを作り込
むことが可能となる。Δαの大きさは高次モードの発生
ず抑制する為に必要な100〜3001程度であれば充
分である。
一般に、液相エピタキシャル(LPE)成長法を用いた
場合、一度空気中にさらしたG a A 13 A s
上にはその表面に形成された酸化嘆のために連続してエ
ピタキシャル層が成長しにくい。しかし、それは下地の
GaAA’As の面積が広い場合であり、10μm幅
以下のストライプ状G a A ll A s 上にG
aAJ?As 層を液相エピタキシャル成長する場合に
は上述の問題はな(連続して成長させることができる。
場合、一度空気中にさらしたG a A 13 A s
上にはその表面に形成された酸化嘆のために連続してエ
ピタキシャル層が成長しにくい。しかし、それは下地の
GaAA’As の面積が広い場合であり、10μm幅
以下のストライプ状G a A ll A s 上にG
aAJ?As 層を液相エピタキシャル成長する場合に
は上述の問題はな(連続して成長させることができる。
従って、電流阻止層I2とp−クラッド層13の中間に
挿入される層20の幅を10μm以下とし、連続成長を
可能としている。
挿入される層20の幅を10μm以下とし、連続成長を
可能としている。
さらに層20は溝19のメルトバックによる変形を防ぐ
ためのメルトバック防止層としても働く。
ためのメルトバック防止層としても働く。
一般に、溝の肩がG a A sの場合にはメルトバッ
クしやす(、GaAnAs の場合はメルトバックしに
くいからである。
クしやす(、GaAnAs の場合はメルトバックしに
くいからである。
次に、第2図に示す半導体レーザ素子の製作方法を第3
図に示す工程図を用いて説明する。ます、第3図(Al
に示すようtlcP−GaAs基板(ZnドーIO−一
ロー−1へ1.−+、 止層(Teドープ、3X]018Ql+−3)12及び
n−G a o6A6 o4As 中間層(Teドープ
、1×1018ff ”) 20を重畳して各々0.5
μm 、 0.3μmの厚さに、液相エピタキシャル
成長させる。
図に示す工程図を用いて説明する。ます、第3図(Al
に示すようtlcP−GaAs基板(ZnドーIO−一
ロー−1へ1.−+、 止層(Teドープ、3X]018Ql+−3)12及び
n−G a o6A6 o4As 中間層(Teドープ
、1×1018ff ”) 20を重畳して各々0.5
μm 、 0.3μmの厚さに、液相エピタキシャル
成長させる。
次に、第3図(B)に示すように中間層20をホトリン
グラフィ技術とケミカル・エツチングによって加工し、
幅W=8μmのストライプ状に残存させる。次に、第3
図(C1l’n示すようにストライプ状の中間層20の
中央部に幅w=4μm、深さ121LmのV字溝19を
上述のホトリングラフィ技術とケミカルエツチングを利
用した加工法により形成スる。V字溝19の形成によっ
て、この部分に電流阻止層12の除去された電流通路が
開通され、ストライプ構造が得られる。この基板ll上
に再び液相エピタキシャル成長法により、第2図に示す
ようなpcaO,7A4o、3 As クラッド層13
゜p Ga□、g5A%o5AS活性層14 + n
G ao、7 A go3As クラッド層15 、n
−GaAsキ’ryプ層16層上6ぞれ0.2μm、0
.08μm、1μm、2μmの厚六r浦銚需且吉斗 が
ゴjしへ子0塙△刑のレーぜ発振用動作部を形成する。
グラフィ技術とケミカル・エツチングによって加工し、
幅W=8μmのストライプ状に残存させる。次に、第3
図(C1l’n示すようにストライプ状の中間層20の
中央部に幅w=4μm、深さ121LmのV字溝19を
上述のホトリングラフィ技術とケミカルエツチングを利
用した加工法により形成スる。V字溝19の形成によっ
て、この部分に電流阻止層12の除去された電流通路が
開通され、ストライプ構造が得られる。この基板ll上
に再び液相エピタキシャル成長法により、第2図に示す
ようなpcaO,7A4o、3 As クラッド層13
゜p Ga□、g5A%o5AS活性層14 + n
G ao、7 A go3As クラッド層15 、n
−GaAsキ’ryプ層16層上6ぞれ0.2μm、0
.08μm、1μm、2μmの厚六r浦銚需且吉斗 が
ゴjしへ子0塙△刑のレーぜ発振用動作部を形成する。
この場合の各層のAjl’Asモル比はX二0.05
、、Y =0.3 、 z =0.4である。
、、Y =0.3 、 z =0.4である。
成長前に露出しているn −Gao6 A6o4 As
層20の面積は狭いので成長の際この上に被覆されるG
a溶液の濡れに問題はなく、ピンホール等の欠陥のない
良好なエピタキシャル成長層が得られる。
層20の面積は狭いので成長の際この上に被覆されるG
a溶液の濡れに問題はなく、ピンホール等の欠陥のない
良好なエピタキシャル成長層が得られる。
基板裏面をランピングすることによりウェハーの厚さを
約100μmとした後、n GaAsキャップ層16表
面にはn側電極17としてAu−Ge−N i を、ま
たp−GaAs基板11裏面にはp側電極18としてA
u−Znを蒸着し、450℃に加熱して合理化する。そ
の後、共振器長が250μmになるように璧開して素子
化を完了させる。この素子を銅ヒートシンク上にインジ
ウム金属を介してn側電極17がヒートシンクに接する
ようにマウントし、半導体レーザとする。
約100μmとした後、n GaAsキャップ層16表
面にはn側電極17としてAu−Ge−N i を、ま
たp−GaAs基板11裏面にはp側電極18としてA
u−Znを蒸着し、450℃に加熱して合理化する。そ
の後、共振器長が250μmになるように璧開して素子
化を完了させる。この素子を銅ヒートシンク上にインジ
ウム金属を介してn側電極17がヒートシンクに接する
ようにマウントし、半導体レーザとする。
このようにして得られた半導体レーザのZn。
Δαは計算によるとそれぞれΔn=6XIo−3゜Δα
−150ff’となる。また、この半導体レーザは閾値
電流I t h = 25 m A +波長820nm
で発振し、外部微分量子効率は共振器の片面でηゎ一3
0%の高い値を呈する。また、光出力30mWまで安定
な基本横モードで発振しビームウェストも端面に一致し
ていた。
−150ff’となる。また、この半導体レーザは閾値
電流I t h = 25 m A +波長820nm
で発振し、外部微分量子効率は共振器の片面でηゎ一3
0%の高い値を呈する。また、光出力30mWまで安定
な基本横モードで発振しビームウェストも端面に一致し
ていた。
第4図は本発明の他の実施例を示す高光出力用半導体レ
ーザの断面図である。前実施例と異なる点は、基板21
上にあらかじめエツチングにより高さH=3μm 2幅
10μmの台形状のメサ31を形成している点である。
ーザの断面図である。前実施例と異なる点は、基板21
上にあらかじめエツチングにより高さH=3μm 2幅
10μmの台形状のメサ31を形成している点である。
この基板21上に、MO−CVD法によりn−GaAs
電流阻止層22゜p−G ”l−z Aj?□As中間
層30を積層した。MO−CVD法の特徴はエビタキソ
ヤル層が基板21上のメサ31の形状に従って均一な厚
さに成長することである。以後の工程は前実施例と同様
であるが、本実施例では活性層24の平坦領域での厚さ
が容易に薄く製作できるところに利点がある。
電流阻止層22゜p−G ”l−z Aj?□As中間
層30を積層した。MO−CVD法の特徴はエビタキソ
ヤル層が基板21上のメサ31の形状に従って均一な厚
さに成長することである。以後の工程は前実施例と同様
であるが、本実施例では活性層24の平坦領域での厚さ
が容易に薄く製作できるところに利点がある。
半導体レーザの高光出力化のためには活性層厚を、0.
05μm程度まで薄くする方が効果的である。
05μm程度まで薄くする方が効果的である。
しかし、従来はこのような薄層を均一に成長するには困
難を伴なっていた。従って、本実施例では液相エピタキ
シャル(LPE)法による活性層成長中に基板21上の
メサ31の両側EAs原子が多く引きよせられるのて、
メサ31上の平坦な活性層厚は容易に0.05μm程度
まで薄くできる。
難を伴なっていた。従って、本実施例では液相エピタキ
シャル(LPE)法による活性層成長中に基板21上の
メサ31の両側EAs原子が多く引きよせられるのて、
メサ31上の平坦な活性層厚は容易に0.05μm程度
まで薄くできる。
本実施例の半導体レーザは50 mWまで安定な基本横
モードで発振した。またその他の特性は前実施例と同一
であった。
モードで発振した。またその他の特性は前実施例と同一
であった。
尚、中間層20.80の導電型をp型とすれは、電流波
がりのためにIth が数mA上昇するか、活性層内の
キャリア分布が均一となるのてレーザ光の可干渉性が良
好となる利点がある。
がりのためにIth が数mA上昇するか、活性層内の
キャリア分布が均一となるのてレーザ光の可干渉性が良
好となる利点がある。
本発明の半導体レーザは上述したG a A s −G
aAj?As系に限定されず、InP−InGaAsP
系等のその他のへテロ接合レーザに適用できる。この場
合、中間層の屈折率がクラッド層のそれより小さくなる
ように選定することが必要である。
aAj?As系に限定されず、InP−InGaAsP
系等のその他のへテロ接合レーザに適用できる。この場
合、中間層の屈折率がクラッド層のそれより小さくなる
ように選定することが必要である。
〈発明の効果〉
以上述べたように、本発明の半導体レーザは作り込みの
屈折率分布Δnと損失分布Δαがそれぞ−−1−1++
、、y41#、−L l/、VQ 轟+y a+ 伽
−Ae 飴 2 日n< r++41’1層のA#As
モル比2とその厚さを変えることにより大きなZnと同
時に小さなΔαを実現することができるので、低1th
、高η。、無非点収差及び安定な基本横モードをもつ半
導体レーザが製作される。
屈折率分布Δnと損失分布Δαがそれぞ−−1−1++
、、y41#、−L l/、VQ 轟+y a+ 伽
−Ae 飴 2 日n< r++41’1層のA#As
モル比2とその厚さを変えることにより大きなZnと同
時に小さなΔαを実現することができるので、低1th
、高η。、無非点収差及び安定な基本横モードをもつ半
導体レーザが製作される。
第1図は従来のVSISレーサを示す説明図である。
第2図は本発明の1実施例を示す半導体レーザ素子の断
面図である。 第3図R)(13+fc)は第2図に示す半導体レーザ
素子の製作工程を示す工程図である。 第4図は本発明の他の実施例も示す半導体レーザの断面
図である。 1 、11 、21・−P GaAs基板、2,12゜
22−n−GaAs電流阻止層、3,13.23−P
−Ga AlAsクラッド層、4,14.24・・−G
a AI As活性層、5,1.5.25・=n−Ga
AA’As クラッド層、6,16.26−n−G・a
A 、’sキaeツブ層、7,17.27−n側電極
、8.18.28・・・P側電極、9,19.29・・
・7字形溝、20.30−n又はp−Ga A6 As
中間層、31・・・メサ。
面図である。 第3図R)(13+fc)は第2図に示す半導体レーザ
素子の製作工程を示す工程図である。 第4図は本発明の他の実施例も示す半導体レーザの断面
図である。 1 、11 、21・−P GaAs基板、2,12゜
22−n−GaAs電流阻止層、3,13.23−P
−Ga AlAsクラッド層、4,14.24・・−G
a AI As活性層、5,1.5.25・=n−Ga
AA’As クラッド層、6,16.26−n−G・a
A 、’sキaeツブ層、7,17.27−n側電極
、8.18.28・・・P側電極、9,19.29・・
・7字形溝、20.30−n又はp−Ga A6 As
中間層、31・・・メサ。
Claims (1)
- 1 基板上に形成されたストライプ溝を電流通路として
レーザ発振用多層結晶層を積層した半導体レーザ素子に
於いて、前記多層結晶層の基板側に隣設しかつ前記スト
ライプ溝の両性側位置に屈折率が小なる中間層を挿入し
、前記多層結晶層内の活性層に実効屈折率の分布を付与
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 |
|---|---|---|---|
| JP8460084A JPS60226191A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8460084A JPS60226191A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60226191A true JPS60226191A (ja) | 1985-11-11 |
| JPH0256836B2 JPH0256836B2 (ja) | 1990-12-03 |
Family
ID=13835173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8460084A Granted JPS60226191A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60226191A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62179789A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62185389A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62296583A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135994A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-23 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
-
1984
- 1984-04-25 JP JP8460084A patent/JPS60226191A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56135994A (en) * | 1980-03-28 | 1981-10-23 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62179789A (ja) * | 1986-02-03 | 1987-08-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62185389A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62296583A (ja) * | 1986-06-17 | 1987-12-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0256836B2 (ja) | 1990-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS60110188A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| EP0579244B1 (en) | A semiconductor laser and a method for producing the same | |
| JPH0656906B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPH0196980A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH03227088A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPS6343908B2 (ja) | ||
| JPS60226191A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JPS6218783A (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JP2792177B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2702871B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JPS6037191A (ja) | 半導体レ−ザの製造方法 | |
| JPS6362292A (ja) | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 | |
| JPH0671121B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPS59145590A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JP3075512B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0422033B2 (ja) | ||
| JP3277711B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JPH0614575B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPS6190489A (ja) | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 | |
| KR100284765B1 (ko) | 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조 방법 | |
| JP2712970B2 (ja) | 半導体レーザとその製造方法 | |
| JPH01132189A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JPH0410705Y2 (ja) | ||
| JPH0671122B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPS6017977A (ja) | 半導体レ−ザダイオ−ド |