JPS6024084A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS6024084A JPS6024084A JP13210383A JP13210383A JPS6024084A JP S6024084 A JPS6024084 A JP S6024084A JP 13210383 A JP13210383 A JP 13210383A JP 13210383 A JP13210383 A JP 13210383A JP S6024084 A JPS6024084 A JP S6024084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active layer
- gaas
- region
- layer
- semiconductor laser
- 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〉
本発明は半導体レーザ素子の構造に関し、特にディスク
装置等の信号光として有効な縦モードがマルチ化された
半導体レーザ素子に関するものである。
装置等の信号光として有効な縦モードがマルチ化された
半導体レーザ素子に関するものである。
〈従来技術〉
民生用商品であるコンパクト型オーディオディスクプレ
ーヤの信号光線として半導体レーザが使用されて以来半
導体レーザ素子の需要は急激に増大している。半導体レ
ーザ素子は小型軽量であシ、ディヌク板の蓄積情報を読
み取る信号光源として適したものであるが、はぼ同様な
方式で信号を読み出しているビデオディスクには半導体
レーザを信号光線として適用することは困難である。そ
の最大の原因は半導体レーザ素子のノイズが大きいだめ
に例えばＨｅ−Ｎｅレーザを使用した場合に比較して画
質が大きく低下することにある。ビデオディスクの映像
信号を鮮明に再生するためには非常にＳ／Ｎ比の高い光
源を利用することが必要であり、従って小型の光源とし
ての特徴を有する半導体レーザ素子をビデオディスク等
の信号光源として有効に活用することを企図してそのＳ
／Ｎ比を改善する回置開発が積極的に堆し進められてい
る。
ーヤの信号光線として半導体レーザが使用されて以来半
導体レーザ素子の需要は急激に増大している。半導体レ
ーザ素子は小型軽量であシ、ディヌク板の蓄積情報を読
み取る信号光源として適したものであるが、はぼ同様な
方式で信号を読み出しているビデオディスクには半導体
レーザを信号光線として適用することは困難である。そ
の最大の原因は半導体レーザ素子のノイズが大きいだめ
に例えばＨｅ−Ｎｅレーザを使用した場合に比較して画
質が大きく低下することにある。ビデオディスクの映像
信号を鮮明に再生するためには非常にＳ／Ｎ比の高い光
源を利用することが必要であり、従って小型の光源とし
ての特徴を有する半導体レーザ素子をビデオディスク等
の信号光源として有効に活用することを企図してそのＳ
／Ｎ比を改善する回置開発が積極的に堆し進められてい
る。
〈発明の目的〉
本発明は、半導体レーザ素子の素子構造特に結晶層厚に
技術的手段を駆使することにより、縦モードをマルチ化
し、低ノイズの動作特性を確立した新規有用な半導体レ
ーザ素子を提供することを目的とする。
技術的手段を駆使することにより、縦モードをマルチ化
し、低ノイズの動作特性を確立した新規有用な半導体レ
ーザ素子を提供することを目的とする。
〈実施例の説明〉
第１図は本発明の１実施例として用いられる基板にＶ字
型の溝を形成したＶ Ｓ Ｉ Ｓ （Ｖ−ｃｈａｎｎｅ
ｌｅｄＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ
）５半導体レーザ素子の基本構成を示す断面模式図であ
る。ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２
を堆積した後。
型の溝を形成したＶ Ｓ Ｉ Ｓ （Ｖ−ｃｈａｎｎｅ
ｌｅｄＳｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ ５ｔｒｉｐｅ
）５半導体レーザ素子の基本構成を示す断面模式図であ
る。ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２
を堆積した後。
ヌトライプ状の７字溝をエツチング形成することによシ
ミ流阻止層２が除去された電流通路を開通し、この上に
ｐ ｑ、Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層３、ｐ（又はｎ）ｆ
ｉｐＧａＡｓ活性層４、ｎ型ＧａＡ＃Ａｓクラッド層５
及びｎ型ＧａＡｓキャップ層６を順次エピタキシャル成
長させ、ｎ側電極７及びｎ側電極８を形成することによ
りダブルへテロ接合型の半導体レーザ素子が構成される
。ｎ側電極７及びｎ側電極８を介して電流を注入すると
７字溝の部分を電流通路として活性層４に電流が流れ、
レーザ発振が開始される。Ｖ字溝外ではｎ型クラッド層
３の厚さが薄いため、この部分で光の一部は基板１に吸
収され、屈折率差が付いて導波機構が形成される。また
、縦モードは通常の場合単一化される。縦モードが単一
化されると単独でのノイズは小さいが実装時に温度変化
に起因するモードポツプノイズや戻シ光に起因するノイ
ズが発生し、Ｓ／Ｎ比が低下する。尚、７字溝に対応す
る電流通路は１〜２μｍ非常に狭い幅の内部ストライプ
構造となっているため、利得導波作用もあシ、これはノ
イズを低減する効果を奏する。更に、内部ストライプ構
造は発振閾値電流が電極ストライプ構造に比較して低く
、遠視野像も均整のとれたものとなる。
ミ流阻止層２が除去された電流通路を開通し、この上に
ｐ ｑ、Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層３、ｐ（又はｎ）ｆ
ｉｐＧａＡｓ活性層４、ｎ型ＧａＡ＃Ａｓクラッド層５
及びｎ型ＧａＡｓキャップ層６を順次エピタキシャル成
長させ、ｎ側電極７及びｎ側電極８を形成することによ
りダブルへテロ接合型の半導体レーザ素子が構成される
。ｎ側電極７及びｎ側電極８を介して電流を注入すると
７字溝の部分を電流通路として活性層４に電流が流れ、
レーザ発振が開始される。Ｖ字溝外ではｎ型クラッド層
３の厚さが薄いため、この部分で光の一部は基板１に吸
収され、屈折率差が付いて導波機構が形成される。また
、縦モードは通常の場合単一化される。縦モードが単一
化されると単独でのノイズは小さいが実装時に温度変化
に起因するモードポツプノイズや戻シ光に起因するノイ
ズが発生し、Ｓ／Ｎ比が低下する。尚、７字溝に対応す
る電流通路は１〜２μｍ非常に狭い幅の内部ストライプ
構造となっているため、利得導波作用もあシ、これはノ
イズを低減する効果を奏する。更に、内部ストライプ構
造は発振閾値電流が電極ストライプ構造に比較して低く
、遠視野像も均整のとれたものとなる。
上記構造の半導体レーザ素子に於いて、ｎ型クラッド層
３のＶ字溝外での厚さをｄｉ 、活性層４の厚さをｄｌ
とし、ｄｌ及びｄｌを適宜変化させた場合の縦モードへ
の影響について説明する。ｄ１＋ｄ２を適当な範囲に設
定すれば縦モードをマルチ化することができ、ビデオデ
ィヌク装置の信号光線と１〜て充分に適用可能なＳ／Ｎ
比の高い出ノＪレーザ光が得られることが判明した。第
２図はｄｌ及びｄｌによって規定されるマルチモー、ド
領域Ｍとシング）ｖ（単一）モード領域Ｓ及びその境界
線を示す説明図である。ｎ型クラッド層３とｎ型クラッ
ド層５のＧ ａ ＡＩＡ ｓの混晶比は双方とも０．４
４であシ活性層の混晶比は０．１４とした。クラッド層
３，５と活性層４間の混晶比差はキャリアと光の閉じ込
め効果より０．２５〜０．４０程度に設定することが望
ましい。第２図より明らかな如くｄｌが０．２５ μ’
ｍ以上でｄｌが０．１μｍ以上の場合に縦モードがマル
チ化される。尚、ｄｌが０、’Ｊ２１ｉｍ以」−であれ
ばｄ】が０．２ｔｔｍ程度でもマルチ化され、またｄｉ
が０．３５μｍ以上であればｄｌが０．０８μｍ程度で
もマルチモード領域Ｍとなる。ｄｌとｄｌを変化させた
場合のノイズレベルを測定すると第３図の如くとなった
。図中Ｅａ領領域ビデオディスク用信号光源として充分
に適用１丁能なノイズの低い領域であり、Ｅｂ領領域ビ
デオディスク用としては不適肖なノイズの高い領域であ
る。また、その境界はＳ／Ｎ比が一７０ｄＢのレベルに
相当する。この図に於いてもｄｌとｄｌの条件は第２図
の結果と略々一致している。
３のＶ字溝外での厚さをｄｉ 、活性層４の厚さをｄｌ
とし、ｄｌ及びｄｌを適宜変化させた場合の縦モードへ
の影響について説明する。ｄ１＋ｄ２を適当な範囲に設
定すれば縦モードをマルチ化することができ、ビデオデ
ィヌク装置の信号光線と１〜て充分に適用可能なＳ／Ｎ
比の高い出ノＪレーザ光が得られることが判明した。第
２図はｄｌ及びｄｌによって規定されるマルチモー、ド
領域Ｍとシング）ｖ（単一）モード領域Ｓ及びその境界
線を示す説明図である。ｎ型クラッド層３とｎ型クラッ
ド層５のＧ ａ ＡＩＡ ｓの混晶比は双方とも０．４
４であシ活性層の混晶比は０．１４とした。クラッド層
３，５と活性層４間の混晶比差はキャリアと光の閉じ込
め効果より０．２５〜０．４０程度に設定することが望
ましい。第２図より明らかな如くｄｌが０．２５ μ’
ｍ以上でｄｌが０．１μｍ以上の場合に縦モードがマル
チ化される。尚、ｄｌが０、’Ｊ２１ｉｍ以」−であれ
ばｄ】が０．２ｔｔｍ程度でもマルチ化され、またｄｉ
が０．３５μｍ以上であればｄｌが０．０８μｍ程度で
もマルチモード領域Ｍとなる。ｄｌとｄｌを変化させた
場合のノイズレベルを測定すると第３図の如くとなった
。図中Ｅａ領領域ビデオディスク用信号光源として充分
に適用１丁能なノイズの低い領域であり、Ｅｂ領領域ビ
デオディスク用としては不適肖なノイズの高い領域であ
る。また、その境界はＳ／Ｎ比が一７０ｄＢのレベルに
相当する。この図に於いてもｄｌとｄｌの条件は第２図
の結果と略々一致している。
尚、ノイズレベルはレーザ出力３ｍＷで測定した。
ｄｌを０．２５１１ｍ以上、ｄｌを０．１μｍ以上に設
定し、そのスベク）／し曲線をめると第４図の如くとな
る。出力は１ｍＷよ、ｉｌ）７ｍＷ迄変化させ、各出力
強度に於けるヌベクｌ−／し曲線を示している。
定し、そのスベク）／し曲線をめると第４図の如くとな
る。出力は１ｍＷよ、ｉｌ）７ｍＷ迄変化させ、各出力
強度に於けるヌベクｌ−／し曲線を示している。
ＶＳＩＳ構造の半導体レーザ素子はヌベクトル幅（１本
の縦モード幅）が１〜２λと広く可干渉性も悪いため、
戻シ光によるノイズが小さい。図より明らかな如くこの
半導体レーザ素子では縦モードが６ｍＷ以下の出力強度
に於いて顕著にマルチモード化されていることがわかる
。
の縦モード幅）が１〜２λと広く可干渉性も悪いため、
戻シ光によるノイズが小さい。図より明らかな如くこの
半導体レーザ素子では縦モードが６ｍＷ以下の出力強度
に於いて顕著にマルチモード化されていることがわかる
。
一方、ｄｌ及びｄｌを大きく設定すると発振閾値電流が
高くなり、まだ素子の発熱のため寿命が短くなる。第５
図はｄ、、ｄｌの変化に対する発振閾値電流への影響を
示す特性図である。Ｅｃ領領域発振閾値電流が高く動作
寿命の短かい領域、Ｅｄは発振閾値電流が小さく動作寿
命の充分に長い領域である。境界線は発振閾値電流が９
０ｍＡの値に相当する。図よりｄｌが０．４５μｍより
小さくかつｄｌが０．２μｍよシ小さい条件下では発振
閾値電流も小さく動作寿命も長くなる。発振閾値電流が
９０ｍＡ以上になると実際の動作電流は］、ＯＯｍＡ以
上になり、寿命が大幅に低下する。
高くなり、まだ素子の発熱のため寿命が短くなる。第５
図はｄ、、ｄｌの変化に対する発振閾値電流への影響を
示す特性図である。Ｅｃ領領域発振閾値電流が高く動作
寿命の短かい領域、Ｅｄは発振閾値電流が小さく動作寿
命の充分に長い領域である。境界線は発振閾値電流が９
０ｍＡの値に相当する。図よりｄｌが０．４５μｍより
小さくかつｄｌが０．２μｍよシ小さい条件下では発振
閾値電流も小さく動作寿命も長くなる。発振閾値電流が
９０ｍＡ以上になると実際の動作電流は］、ＯＯｍＡ以
上になり、寿命が大幅に低下する。
捷だ先出力対電流特性にもキングが表われ易く横モード
が不安定になるため：実用上新たな問題点が生じる。従
って、ｄｌの上限値は０．４５μｍ。
が不安定になるため：実用上新たな問題点が生じる。従
って、ｄｌの上限値は０．４５μｍ。
ｄ２の上限値は０２μηＬ程度に設定することが望まし
い。
い。
〈発明の効果〉
以上詳説した如く、本発明によれば縦モードがマルチ化
された半導体ンーザ素子が得られ、ビデオディスク装置
等の光源としても適用可能な低ノイズの出力特性を確立
することができる。
された半導体ンーザ素子が得られ、ビデオディスク装置
等の光源としても適用可能な低ノイズの出力特性を確立
することができる。
第１図は本発明の１実施例として用いられるＶＳＩＳ型
半導体レーザ素子の断面模式図である。 第２図はｄｌ及びｄ２によって規定されるマルチモード
領域とシングルモード領域を示す説明図である。 第３図はｄｌとｄ２を変化させた場合のノイズレベルを
説明する説明図である。 第４図は出力強度とスペクトル曲線を示す特性図である
。 第５図はｄｌ及びｄ２の変化と発振閾値電流への影響を
示す特性図である。 １・・・基板 ２・・・電流阻止層 ３・・・ｐ型クラ
ッド層 ４ ・活性層 ５・・ｎ型クラッド層６・・・
キャップ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）Ｑ ＯＪ
ｑ２ ０３ ０４ Ｑ５ ０１； ０７ ０１１−−一
−→−ｄｔＯｔｍノ 第５ 図
半導体レーザ素子の断面模式図である。 第２図はｄｌ及びｄ２によって規定されるマルチモード
領域とシングルモード領域を示す説明図である。 第３図はｄｌとｄ２を変化させた場合のノイズレベルを
説明する説明図である。 第４図は出力強度とスペクトル曲線を示す特性図である
。 第５図はｄｌ及びｄ２の変化と発振閾値電流への影響を
示す特性図である。 １・・・基板 ２・・・電流阻止層 ３・・・ｐ型クラ
ッド層 ４ ・活性層 ５・・ｎ型クラッド層６・・・
キャップ層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）Ｑ ＯＪ
ｑ２ ０３ ０４ Ｑ５ ０１； ０７ ０１１−−一
−→−ｄｔＯｔｍノ 第５ 図
Claims (1)
- １ 基板上にヌトライプ状の電流直路を介して積層され
たダブルへテロ接合型多層結晶層を有する半導体レーザ
素子に於いて、前記多層結晶層の活性層厚を０．１μｍ
以上、活性層に基板側で接合するクラッド層を０．２μ
ｍ以上にそれぞれ設定し７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 |
|---|---|---|---|
| JP13210383A JPS6024084A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13210383A JPS6024084A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6024084A true JPS6024084A (ja) | 1985-02-06 |
| JPH0429235B2 JPH0429235B2 (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=15073521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13210383A Granted JPS6024084A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6024084A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5432359A (en) * | 1992-12-21 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting device with AlAs mixed crystal ratios |
| GB2365218A (en) * | 2000-02-21 | 2002-02-13 | Sony Corp | Stripe laser |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP13210383A patent/JPS6024084A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5432359A (en) * | 1992-12-21 | 1995-07-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Light emitting device with AlAs mixed crystal ratios |
| GB2365218A (en) * | 2000-02-21 | 2002-02-13 | Sony Corp | Stripe laser |
| US6628687B2 (en) | 2000-02-21 | 2003-09-30 | Sony Corporation | Semiconductor laser emitting apparatus |
| GB2365218B (en) * | 2000-02-21 | 2004-06-30 | Sony Corp | Semiconductor laser emitting apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0429235B2 (ja) | 1992-05-18 |
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