JPS60242687A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS60242687A JPS60242687A JP9911984A JP9911984A JPS60242687A JP S60242687 A JPS60242687 A JP S60242687A JP 9911984 A JP9911984 A JP 9911984A JP 9911984 A JP9911984 A JP 9911984A JP S60242687 A JPS60242687 A JP S60242687A
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- active layer
- guide
- refractive index
- guide layer
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- Pending
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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
- H01S5/20—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
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (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】
ａ）技術分野
本発明は半導体レーザ特に大光出力半導体レーザに関す
るものである。
るものである。
ｂ）従来技術とその問題点・
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 等の結晶材料を用いた半導体
レーザは小型であり、低消費電力で高効率の室温連続発
振を行う事ができるので、光方式のディジタル・オーデ
ィオ−ディスク（ＤＡＤ）用光源として最適であり実用
化されつつある。この半導体レーザは光ディスク等の光
書きこみ用光源としての需要も高まり、この要求をみた
すため大光出力発振に耐えつる半導体レーザの研究開発
が進められている。
レーザは小型であり、低消費電力で高効率の室温連続発
振を行う事ができるので、光方式のディジタル・オーデ
ィオ−ディスク（ＤＡＤ）用光源として最適であり実用
化されつつある。この半導体レーザは光ディスク等の光
書きこみ用光源としての需要も高まり、この要求をみた
すため大光出力発振に耐えつる半導体レーザの研究開発
が進められている。
特に最近ではこれらの半導体レーザの需要の急速な高ま
りに対応するため大量生産が行われるようになってきた
。 ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 半導体レーザの製法にお
いては従来から液相成長法が用いられてきた。これに対
して有機金属を用いた気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ 。
りに対応するため大量生産が行われるようになってきた
。 ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ 半導体レーザの製法にお
いては従来から液相成長法が用いられてきた。これに対
して有機金属を用いた気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａ
ｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓ
ｉｔｉｏｎ 。
略してＭＯＣＶＤ） は量産性と精密膜厚制御性とを兼
ね備えていることから、今や光デバイス作製のためのき
わめて重要な技術の一つとなっている。
ね備えていることから、今や光デバイス作製のためのき
わめて重要な技術の一つとなっている。
特にディビュス（Ｒ，Ｄ 、 Ｄｕｐｕｉｓ ）とダピ
カス（Ｐ。
カス（Ｐ。
Ｄ 、Ｄａｐｋｕｓ ）とがアプライド・フィジックス
・レターズ誌（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ） １９７７年３１巻／ｉ６７４６６頁から
４６８頁にＭＯＣＶＤ法で成−長した半導体レーザが室
温発振した事を発表して以来その実用性が着目され、Ｍ
ＯＣＶＤ法を用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レー
ザの研究が進められるようになった。中でも横モード制
御した波長λ＝ ０．７８ ｔｔｔｎのＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ 可視光半導体レーザとしては、例えば中塚、
小野、梶村、中村により第４４回硲用物理学会学術講演
−＆講演予稿集１９８３年１０９頁２６ｐ −Ｐ−１６
に「ＭＯＣＶＤ法 による横モード制御半導体レーザ」
と題して発表された論文に代表されるように、活性層に
隣近してストライプ状領域の両側に吸収層を設は活性層
からの光のしみ出しをこの吸収層で吸収し損失領域とな
し、吸収層のないストライプ状領域との間に利得−損失
のステップを設けて、横モード制御を行おうとするもの
が提案され試作されている。
・レターズ誌（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ） １９７７年３１巻／ｉ６７４６６頁から
４６８頁にＭＯＣＶＤ法で成−長した半導体レーザが室
温発振した事を発表して以来その実用性が着目され、Ｍ
ＯＣＶＤ法を用いたＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レー
ザの研究が進められるようになった。中でも横モード制
御した波長λ＝ ０．７８ ｔｔｔｎのＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓ 可視光半導体レーザとしては、例えば中塚、
小野、梶村、中村により第４４回硲用物理学会学術講演
−＆講演予稿集１９８３年１０９頁２６ｐ −Ｐ−１６
に「ＭＯＣＶＤ法 による横モード制御半導体レーザ」
と題して発表された論文に代表されるように、活性層に
隣近してストライプ状領域の両側に吸収層を設は活性層
からの光のしみ出しをこの吸収層で吸収し損失領域とな
し、吸収層のないストライプ状領域との間に利得−損失
のステップを設けて、横モード制御を行おうとするもの
が提案され試作されている。
しかし上記構造では光出力５〜７ｍＷまでしか基本横モ
ード発振しない事、利得−損失のステップを設けるため
吸収領域を内蔵しているが、この吸収領域では光が損失
となるために閾値電流が高くなる事、発光ビームが非対
称である事等の欠点を持ち、ＤＡＤ用光源として実用的
でないばかりか大光出力発振は不可能であった。
ード発振しない事、利得−損失のステップを設けるため
吸収領域を内蔵しているが、この吸収領域では光が損失
となるために閾値電流が高くなる事、発光ビームが非対
称である事等の欠点を持ち、ＤＡＤ用光源として実用的
でないばかりか大光出力発振は不可能であった。
また最近ＭＯＣＶＤ法を用いて製作した高性能な波長λ
＝ ０．８８ ｔｔｍのＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体
レーザが、ウォング（Ｃ０Ｓ、Ｈｏｎｇ） 、カセムセ
ット（Ｄ、Ｋａｓｅｍｓｅｔ ） 、キム（Ｍ、Ｅ、Ｋ
ｉｍ） 、ミラノ（Ｒ，に、Ｍｉｌａｎｏ）によってエ
レクトロニクスーレターズ誌（ＢＩｅｃｔｒシｅｔｔｅ
ｒｓ ） １９８３年１９巻４１９ 、７５９頁から７
６０頁に発表されている、これは活性層をクラッド層で
はさんだ結晶を形成し、これをメサ状にエツチングした
後全体を絶縁性クラッド層で埋込んだ構造をしており、
低閾値で高効率のレーザ発振を行っている。しかし最大
基本横モード発振光出力は８ｍＷで大光出力発掘は不可
能であり、また活性層水平横方向の広がり角は比較的大
きい結果を示しているが、それ以上に活性層垂直方向の
広がり角は太きいと推定され、発光ビームが非対称にな
る等の欠点をもっていた。
＝ ０．８８ ｔｔｍのＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体
レーザが、ウォング（Ｃ０Ｓ、Ｈｏｎｇ） 、カセムセ
ット（Ｄ、Ｋａｓｅｍｓｅｔ ） 、キム（Ｍ、Ｅ、Ｋ
ｉｍ） 、ミラノ（Ｒ，に、Ｍｉｌａｎｏ）によってエ
レクトロニクスーレターズ誌（ＢＩｅｃｔｒシｅｔｔｅ
ｒｓ ） １９８３年１９巻４１９ 、７５９頁から７
６０頁に発表されている、これは活性層をクラッド層で
はさんだ結晶を形成し、これをメサ状にエツチングした
後全体を絶縁性クラッド層で埋込んだ構造をしており、
低閾値で高効率のレーザ発振を行っている。しかし最大
基本横モード発振光出力は８ｍＷで大光出力発掘は不可
能であり、また活性層水平横方向の広がり角は比較的大
きい結果を示しているが、それ以上に活性層垂直方向の
広がり角は太きいと推定され、発光ビームが非対称にな
る等の欠点をもっていた。
Ｃ）発明の目的
本発明の目的は上記欠点を除去し、ＭＯＣＶＤ法の特長
を充分にいかして、低閾値高効率のレーザ発振をするの
みならず、安定な基本横モード発振による大光出力発振
が可能であり１専心円的な光源となり比較的容易に製作
でき、再現性および信頼性の上ですぐれた半導体レーザ
を提供する事にある。
を充分にいかして、低閾値高効率のレーザ発振をするの
みならず、安定な基本横モード発振による大光出力発振
が可能であり１専心円的な光源となり比較的容易に製作
でき、再現性および信頼性の上ですぐれた半導体レーザ
を提供する事にある。
ｄ）発明の構成
本発明の半導体レーザの構成は、曽内波長の数倍以下の
層厚を有する活性層を該活性層よりも屈折率が小さい材
質からなる層厚がたがいに等しい第１および第２のガイ
ド層ではさみこんだダブルへテロ接合構造を該第１およ
び第２のガイド層よりもバンドギャップが広く屈折率が
小さい材質からなる第１および第２のクラッド層ではさ
んだ積層構造を具備し、該積層構造が凸状ストライプ形
状を有し、第１および第２のクラッド層よりもバンドギ
ャップが広い材質からなり、かつ、該活性層と同程度の
層厚を有する電気的に絶縁な第３のクラッド層と、第１
および第２のガイド層よりは屈折率が小さく第１および
第２のクラッド層よりは屈折率の大きい材質からなる第
３のガイド層とを該凸状の形状ｔこ沿って一様の層厚ｌ
こなるように順次積層し、該凸状の領域にストライプ状
のキ六リア注入領域を具備した事を特徴とする。
層厚を有する活性層を該活性層よりも屈折率が小さい材
質からなる層厚がたがいに等しい第１および第２のガイ
ド層ではさみこんだダブルへテロ接合構造を該第１およ
び第２のガイド層よりもバンドギャップが広く屈折率が
小さい材質からなる第１および第２のクラッド層ではさ
んだ積層構造を具備し、該積層構造が凸状ストライプ形
状を有し、第１および第２のクラッド層よりもバンドギ
ャップが広い材質からなり、かつ、該活性層と同程度の
層厚を有する電気的に絶縁な第３のクラッド層と、第１
および第２のガイド層よりは屈折率が小さく第１および
第２のクラッド層よりは屈折率の大きい材質からなる第
３のガイド層とを該凸状の形状ｔこ沿って一様の層厚ｌ
こなるように順次積層し、該凸状の領域にストライプ状
のキ六リア注入領域を具備した事を特徴とする。
ｅ）実施例
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は本発明の実
施例の断面図、第３図および第４丙はこの実施例の製造
途中の側面図および断面図である。
施例の断面図、第３図および第４丙はこの実施例の製造
途中の側面図および断面図である。
この実施例の製造方法は第３図に示すように（１００）
面を平面とするｎ形ＧａＡｓ基板ｌＯ上にｎ形Ａｌｏ、
４Ｇａ （１，６Ａ ｓ第１クラッド層１１をＱ、５９
ｇ、ｎ形Ａｌｏ２５Ｇａ Ｏ，７５Ａｓ第１ガイド層１
２をｌ、Ｑ μｍ 、アンドープＡＩ （ＩＪ５Ｇａｏ
、３５Ａｓ活性層１３を０．０４μｍ、ｐ形Ａｌ ｏ２
ｓＧａｏ、７５Ａｓ第２ガイド層１４を１．０μｍ、ｐ
形Ａｌｏ４Ｇａ Ｏ，６Ａ ｓ第２クラッド層１５をＱ
、５μｍ、ｐ＋形ＧａＡｓキャップ層１６を０．５μｍ
ＭＯｃＶＤ法 で連続成長する。
面を平面とするｎ形ＧａＡｓ基板ｌＯ上にｎ形Ａｌｏ、
４Ｇａ （１，６Ａ ｓ第１クラッド層１１をＱ、５９
ｇ、ｎ形Ａｌｏ２５Ｇａ Ｏ，７５Ａｓ第１ガイド層１
２をｌ、Ｑ μｍ 、アンドープＡＩ （ＩＪ５Ｇａｏ
、３５Ａｓ活性層１３を０．０４μｍ、ｐ形Ａｌ ｏ２
ｓＧａｏ、７５Ａｓ第２ガイド層１４を１．０μｍ、ｐ
形Ａｌｏ４Ｇａ Ｏ，６Ａ ｓ第２クラッド層１５をＱ
、５μｍ、ｐ＋形ＧａＡｓキャップ層１６を０．５μｍ
ＭＯｃＶＤ法 で連続成長する。
上記の成長において、ＭＯＣＶＤ法は有機金属を用いた
気相成長法であるので、混合ガスの組成を変化させる事
によって任意の組成を任意の多層に容易に成長させる事
ができるので１本発明の構造の成長を制御よく行う事が
できる。更にＭＯＣＶＤ法では薄膜成長が可能であり、
かつ精密な膜厚制御性を兼ね備えているので、上記の如
き層厚の薄 ゛い活性層を制御よく成長する事ができる
。
気相成長法であるので、混合ガスの組成を変化させる事
によって任意の組成を任意の多層に容易に成長させる事
ができるので１本発明の構造の成長を制御よく行う事が
できる。更にＭＯＣＶＤ法では薄膜成長が可能であり、
かつ精密な膜厚制御性を兼ね備えているので、上記の如
き層厚の薄 ゛い活性層を制御よく成長する事ができる
。
次にＳｉｎ、膜１７で全体を被膜した後、フォトレジス
ト法およびエツチング法により、共撮器の長で方向に幅
３μｍのストライプ状の５ｉｎｔ膜を残してその外部に
窓をあけ、深さ４μｍエツチングし、ｎ形ＧａＡｓ基板
１０上に多層成長層からなる凸状領域を形成する（第４
図）。その後ｓｉｏ、膜】７を除去した後、絶縁性Ａｌ
Ｏ，５Ｇａ Ｏ，５Ａｓ第３クラッド層１８を０．０
５μｍ、ｎ形Ａｌ （１３Ｇａ Ｏ，７Ａｓ第３ガイド
層１９を１．０μｍ ＭＯＣＶＤ法で連続成長させる。
ト法およびエツチング法により、共撮器の長で方向に幅
３μｍのストライプ状の５ｉｎｔ膜を残してその外部に
窓をあけ、深さ４μｍエツチングし、ｎ形ＧａＡｓ基板
１０上に多層成長層からなる凸状領域を形成する（第４
図）。その後ｓｉｏ、膜】７を除去した後、絶縁性Ａｌ
Ｏ，５Ｇａ Ｏ，５Ａｓ第３クラッド層１８を０．０
５μｍ、ｎ形Ａｌ （１３Ｇａ Ｏ，７Ａｓ第３ガイド
層１９を１．０μｍ ＭＯＣＶＤ法で連続成長させる。
上記成長ｌこおいて、ＭＯＣＶＤ法では各組成の粒子が
結合しながら成長していくので成長の面方位依存性はな
く、どの方向にも一様な厚さで成長する。従って本発明
の構造の凸状の領域では、凸状の形状に沿って一様な層
厚に第３クラッド層１８ 。
結合しながら成長していくので成長の面方位依存性はな
く、どの方向にも一様な厚さで成長する。従って本発明
の構造の凸状の領域では、凸状の形状に沿って一様な層
厚に第３クラッド層１８ 。
第３クラッド層１８に隣接して第３ガイド層１９が成長
する。またＭＯＣＶＤ法は気相成長法の一つであるので
、第３クラッド層１８を成長する際に微量の酸素ガスを
混合させる事により容易に絶縁性第３クラッド層１８を
形成する事ができる。なお第３クラッド層１８を成長す
る直前に、）Ｉ（ｌ 等のガスで凸状領域の表面を微量
にガスエッチすると成長素子の再現性、信頼性を一段と
向上させる事ができる。
する。またＭＯＣＶＤ法は気相成長法の一つであるので
、第３クラッド層１８を成長する際に微量の酸素ガスを
混合させる事により容易に絶縁性第３クラッド層１８を
形成する事ができる。なお第３クラッド層１８を成長す
る直前に、）Ｉ（ｌ 等のガスで凸状領域の表面を微量
にガスエッチすると成長素子の再現性、信頼性を一段と
向上させる事ができる。
次に成長表面を８ｉ０２膜で被膜した後フォトレジスト
法およびエツチング法により凸状領域の凸部表面の上に
幅２．５μｍの窓をあけ亜鉛を拡散する（亜鉛拡散領域
２０）。この時亜鉛拡散フロントはｐ十形ＧａＡｓ キ
ャップ層１６に達する様に制御する。その後Ｓｉｎ、膜
を除去し成長表面側にｐ形オーミックコンタクト２１、
基板側にｎ形オーミックコンタクト２２をそれぞれつけ
ると本発明の構造の半導体レーザを得ることができる（
第１図、第２図）。
法およびエツチング法により凸状領域の凸部表面の上に
幅２．５μｍの窓をあけ亜鉛を拡散する（亜鉛拡散領域
２０）。この時亜鉛拡散フロントはｐ十形ＧａＡｓ キ
ャップ層１６に達する様に制御する。その後Ｓｉｎ、膜
を除去し成長表面側にｐ形オーミックコンタクト２１、
基板側にｎ形オーミックコンタクト２２をそれぞれつけ
ると本発明の構造の半導体レーザを得ることができる（
第１図、第２図）。
ｆ）発明の作用・効果
本発明の構造において全面電極から注入される電流はｎ
形第３ガイド層１９に形成された亜鉛拡散領域２０を通
って絶縁性第３クラッド層２０に流れこむ。このとき凸
状領域の凸部頂部に位置する絶縁性第３クラッド層１８
の一部のみ亜鉛拡散する事によってｐ形に変換されたス
トライプ状キャリア注入領域が存在するので、電流はこ
のストライプ状キャリア注入領域のみを通ってｐ＋形Ｑ
ａＡｓキャップ層１６に流れこむ。本発明の構造におい
て凸状領域は絶縁性第３クラッド層でおおわれているの
れる事なくすべて活性層１３内に注入される。従って低
励起レベルで利得分布が形成されレーザ発振を開始する
。本発明の構造では漏れによる無効電流はないので低閾
値高効率のレーザ発振をする事ができる。特に本発明の
構造では活性層１３の水平横方向の両端はバンドギャッ
プの広い絶縁性第３クラッド層１８ではさまれているの
で活性層１３に注入されたキャリアはバンドギャップの
広いこのクラッド層でブロックされる。従って本発明の
構造では温度を上昇しても活性層から水平横方向に漏れ
出るキャリアの童は微量であるので高温動作にも充分耐
えうる事ができ、レーザ素子の信頼性を向上する事がで
きる。
形第３ガイド層１９に形成された亜鉛拡散領域２０を通
って絶縁性第３クラッド層２０に流れこむ。このとき凸
状領域の凸部頂部に位置する絶縁性第３クラッド層１８
の一部のみ亜鉛拡散する事によってｐ形に変換されたス
トライプ状キャリア注入領域が存在するので、電流はこ
のストライプ状キャリア注入領域のみを通ってｐ＋形Ｑ
ａＡｓキャップ層１６に流れこむ。本発明の構造におい
て凸状領域は絶縁性第３クラッド層でおおわれているの
れる事なくすべて活性層１３内に注入される。従って低
励起レベルで利得分布が形成されレーザ発振を開始する
。本発明の構造では漏れによる無効電流はないので低閾
値高効率のレーザ発振をする事ができる。特に本発明の
構造では活性層１３の水平横方向の両端はバンドギャッ
プの広い絶縁性第３クラッド層１８ではさまれているの
で活性層１３に注入されたキャリアはバンドギャップの
広いこのクラッド層でブロックされる。従って本発明の
構造では温度を上昇しても活性層から水平横方向に漏れ
出るキャリアの童は微量であるので高温動作にも充分耐
えうる事ができ、レーザ素子の信頼性を向上する事がで
きる。
本発明の構造では活性層厚が管内波長の２〜３ ′倍以
下ときわめて薄いためにレーザ発振時ｌこは光は活性層
から垂直方向に広く広がる。特に本発明の構造では活性
層はその垂直方向ｌこおいて第１および第２のガイド層
ではさみこまれているために党は屈折率の比較的大きい
この第１および第２のガイド層にひきこまれるので、活
性層からその垂直方向に光は大きく広がる６更に本発明
の構造では第１ガイド層と爾２ガイド層との層厚が等し
く、垂直方向において活性層を中心に各層の組成および
層厚は対称となっているので光の広がりはより助長され
る。
下ときわめて薄いためにレーザ発振時ｌこは光は活性層
から垂直方向に広く広がる。特に本発明の構造では活性
層はその垂直方向ｌこおいて第１および第２のガイド層
ではさみこまれているために党は屈折率の比較的大きい
この第１および第２のガイド層にひきこまれるので、活
性層からその垂直方向に光は大きく広がる６更に本発明
の構造では第１ガイド層と爾２ガイド層との層厚が等し
く、垂直方向において活性層を中心に各層の組成および
層厚は対称となっているので光の広がりはより助長され
る。
一方、本発明の構造では活性層はその水平横方向におい
て第３クラッド層１８につづいて第３ガイド層１９には
さまれている。従って活性層の光は水平横方向では屈折
率の高い活性層に集光し、正の屈折率分布にもとづく正
の屈折率ガイディング機構が作りつけられている。一般
に活性層の両端が屈折率の低いクラッド層ではさみこま
れている通常のＢＨ槽構造場合には、正の屈折率分布が
大きくなりすぎ、−次横モード発振が低励起レベルで生
じるおそれがあるので、これを抑圧するために活性層の
幅を狭く限定する必要がある。これに対して本発明の構
造では活性層両端に隣接した第３クラッド層は層厚が薄
いので光は第３ガイド層の影響を強く受ける。第３ガイ
ド層の屈折率はクラッド層より大きく活性層との屈折率
差は比較的小さいので活性層水平横方向に作りつけられ
る正の屈折率分布の高さは比較的小さくなる。従って活
性領域幅を３〜４μｍ程度と比較的広くしても安定な基
本横モード発振を広範囲にわたる電流注入領域で維持す
る事ができる。
て第３クラッド層１８につづいて第３ガイド層１９には
さまれている。従って活性層の光は水平横方向では屈折
率の高い活性層に集光し、正の屈折率分布にもとづく正
の屈折率ガイディング機構が作りつけられている。一般
に活性層の両端が屈折率の低いクラッド層ではさみこま
れている通常のＢＨ槽構造場合には、正の屈折率分布が
大きくなりすぎ、−次横モード発振が低励起レベルで生
じるおそれがあるので、これを抑圧するために活性層の
幅を狭く限定する必要がある。これに対して本発明の構
造では活性層両端に隣接した第３クラッド層は層厚が薄
いので光は第３ガイド層の影響を強く受ける。第３ガイ
ド層の屈折率はクラッド層より大きく活性層との屈折率
差は比較的小さいので活性層水平横方向に作りつけられ
る正の屈折率分布の高さは比較的小さくなる。従って活
性領域幅を３〜４μｍ程度と比較的広くしても安定な基
本横モード発振を広範囲にわたる電流注入領域で維持す
る事ができる。
本発明の様に活性層からの光のしみ出しを大きくして活
性層垂直方向の光の閉込め係数を小さくする事は大光出
力レーザ発振の上で著しい効果を持つ。通常のＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ 半導体レーザを大光出力レーザ発振さ
せると反射面が破壊される現象が生じる。この現象は光
学損傷として古くから知られており、そのレベルはＣＷ
レーザ発振では〜ＩＭＷ／ｃｒｒＬ２ で生じる。通常
ＡＩ ＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レーザの反射面破壊の
生じる光出力ｐＭは活性層の層厚をｄ、閉込め係数をＦ
、横モードのスポットサイズを）、とすると となりｐＭはＰに反比例して上昇する２本発明の構造を
用いればＦ≦０．１となり各反射面からの策大光出力Ｐ
４≧１００ｍＷが可能となり、大光出力レーザ発振をす
′る事ができる。一般に大光出力レーザ発振可能なレー
ザにおいて大光出力レーザ発振を行うと光出力の放出に
伴ってキャリア分布に空間的なホールバーニングが生じ
、−次横モードの利得が上昇し一次横モード発振が生じ
る。これに対してキャリア注入領域幅と活性領域幅とが
等しいＢＨレーザではストライプ幅をキャリア拡散長程
度にしておけば空間的なホールバーニングは生じにくく
なるという特長がある。しかし前記したウォング（Ｃ０
Ｂ、Ｈｏｎｇ）等の提案したＢＨ槽構造は屈折率分布が
大きいために一次横モードの利得がわずかなホールバー
ニングによって上昇し基本横モード発振を保つ事は困難
である。これに対 。
性層垂直方向の光の閉込め係数を小さくする事は大光出
力レーザ発振の上で著しい効果を持つ。通常のＡｌＧａ
Ａｓ／ＧａＡｓ 半導体レーザを大光出力レーザ発振さ
せると反射面が破壊される現象が生じる。この現象は光
学損傷として古くから知られており、そのレベルはＣＷ
レーザ発振では〜ＩＭＷ／ｃｒｒＬ２ で生じる。通常
ＡＩ ＧａＡｓ／ＧａＡｓ半導体レーザの反射面破壊の
生じる光出力ｐＭは活性層の層厚をｄ、閉込め係数をＦ
、横モードのスポットサイズを）、とすると となりｐＭはＰに反比例して上昇する２本発明の構造を
用いればＦ≦０．１となり各反射面からの策大光出力Ｐ
４≧１００ｍＷが可能となり、大光出力レーザ発振をす
′る事ができる。一般に大光出力レーザ発振可能なレー
ザにおいて大光出力レーザ発振を行うと光出力の放出に
伴ってキャリア分布に空間的なホールバーニングが生じ
、−次横モードの利得が上昇し一次横モード発振が生じ
る。これに対してキャリア注入領域幅と活性領域幅とが
等しいＢＨレーザではストライプ幅をキャリア拡散長程
度にしておけば空間的なホールバーニングは生じにくく
なるという特長がある。しかし前記したウォング（Ｃ０
Ｂ、Ｈｏｎｇ）等の提案したＢＨ槽構造は屈折率分布が
大きいために一次横モードの利得がわずかなホールバー
ニングによって上昇し基本横モード発振を保つ事は困難
である。これに対 。
して本発明の構造ではＢＨ槽構造あるばかりでなく活性
層水平横方向に形成される屈折率分布は比較的小さいた
めに一次横モードの利得の上昇はゆるやかであり、大光
出力レーザ発振領域にわたって安定な基本横モード発振
を維持する事ができる。
層水平横方向に形成される屈折率分布は比較的小さいた
めに一次横モードの利得の上昇はゆるやかであり、大光
出力レーザ発振領域にわたって安定な基本横モード発振
を維持する事ができる。
本発明の様に活性層からの光のしみ出しを大きくする事
は活性層垂直方向の広がり角θ」１ を急激に減少させ
る事ができる。特に本発明の構造の如く活性層垂直方向
において活性層をはさみこんだガイド層の組成および層
厚を等しくすれば、光は活性層を中心として垂直方向に
広く対称的に広げる事ができる。その結果、本発明の構
造を用いればθｌ≦１５度にする事ができる。これに対
して活性層水平横方向では正の屈折率ガイディング機構
が作りつけであるので横モードのスポットサイズを狭く
して活性層水平横方向の広がり角θ７を〜＝１２〜１５
度にする事ができる。従って屯ｚ〜となり等心円的な光
源を得る事ができ、実用に際して外部の光学系とのカッ
プリング効率を著しく上昇させる事ができる。
は活性層垂直方向の広がり角θ」１ を急激に減少させ
る事ができる。特に本発明の構造の如く活性層垂直方向
において活性層をはさみこんだガイド層の組成および層
厚を等しくすれば、光は活性層を中心として垂直方向に
広く対称的に広げる事ができる。その結果、本発明の構
造を用いればθｌ≦１５度にする事ができる。これに対
して活性層水平横方向では正の屈折率ガイディング機構
が作りつけであるので横モードのスポットサイズを狭く
して活性層水平横方向の広がり角θ７を〜＝１２〜１５
度にする事ができる。従って屯ｚ〜となり等心円的な光
源を得る事ができ、実用に際して外部の光学系とのカッ
プリング効率を著しく上昇させる事ができる。
以上の様に本発明の構造は、ウォング（Ｃ，Ｓ。
Ｈｏｎｇ）、カセムセット（Ｄ、Ｋａｓｅｍｓｅｔ ）
、キム（Ｍ、Ｅ、Ｋｉｍ） 、ミラノ（Ｒ，Ａ、 Ｍ
ｉ Ｉａｎｏ ） Ｉｃよってエレクトロニクス・レタ
ーズ誌（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉＣｒ。
、キム（Ｍ、Ｅ、Ｋｉｍ） 、ミラノ（Ｒ，Ａ、 Ｍ
ｉ Ｉａｎｏ ） Ｉｃよってエレクトロニクス・レタ
ーズ誌（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉＣｒ。
Ｌｅｔｔｅｒｓ） １９８３年１９巻４１９７５９頁か
ら７６０頁に発表されたレーザとは全くことなり、基本
横モードレーザ発振を維持した状態で大光出力レーザ発
振が６７能であり、発光ビームも等心円形に近い等のす
ぐれたレーザ発振特性を有している。更に全面電極を用
いる等製造方法も比較的やさしくＭＯＣＶＤ法特有の層
厚の制御性の艮い利点をいかして再現性よく作る事がで
きる。また全面電極である事をいかして、通常のレーザ
の如く基板と反対側の成長表面側をヒートシンクに融着
する方法ではなく、基板側をヒートシンクにつける方法
を用いてストレス等を緩和し素子の信頼性を上げる事が
できる。特にこの場合には本発明の構造ではｐ側電極に
電流を注入するためにつけるリードボンドは凸状の成長
層領域外部の平坦な表向上のｐ形電極につける事ができ
る。
ら７６０頁に発表されたレーザとは全くことなり、基本
横モードレーザ発振を維持した状態で大光出力レーザ発
振が６７能であり、発光ビームも等心円形に近い等のす
ぐれたレーザ発振特性を有している。更に全面電極を用
いる等製造方法も比較的やさしくＭＯＣＶＤ法特有の層
厚の制御性の艮い利点をいかして再現性よく作る事がで
きる。また全面電極である事をいかして、通常のレーザ
の如く基板と反対側の成長表面側をヒートシンクに融着
する方法ではなく、基板側をヒートシンクにつける方法
を用いてストレス等を緩和し素子の信頼性を上げる事が
できる。特にこの場合には本発明の構造ではｐ側電極に
電流を注入するためにつけるリードボンドは凸状の成長
層領域外部の平坦な表向上のｐ形電極につける事ができ
る。
以上のよう−こ実施例はＡＩ ＧａＡｓ／ＧａＡｓ ダ
ブルへテロ接合結晶材料について説明したが、他の結晶
材料例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ 、 ＩｎＧａＰ／
ＡＩＩｎＰ 。
ブルへテロ接合結晶材料について説明したが、他の結晶
材料例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ 、 ＩｎＧａＰ／
ＡＩＩｎＰ 。
Ｉｎ（）ａＡｓＰ／ＩｎＧａＰ 、 ＡｌＧａＡｓＳｂ
／ＧａＡｓＳｂ等数多くの結晶材料に適用する事ができ
る。
／ＧａＡｓＳｂ等数多くの結晶材料に適用する事ができ
る。
第１図は本発明の実施例の斜視図、第２図は第１図の断
面図、第３図はこの実施例の作製の過程においてダブル
へテロ接合多層構造を基板上に形成した時の側面図、第
４図はこの実施例の作製の過程において凸状領域を形成
した時の断面図である。図において １０・・・ｎ形ＧａＡｓ基板、１１・ｎ形Ａｌ Ｏ，４
Ｇａ （１６Ａｓ第１クラッド層、１２−ｎ形Ａ１ ＠
、２５ Ｇａ Ｏ，７５Ａ ｓ第１ガイド層、１３・・
アンドープＡ ’ ｏ、ｌｓ Ｇａ Ｏ，８５Ａ ｓ活
性層、１４−＝ｐ形Ａｌ 。、２５ Ｇａ ６．７５
Ａｓ第２ガイド層、１５−ｐ形ＡＩｏ、４Ｇａ Ｏ，６
Ａ ｓ第２クラッド層、１６−１）十形ＧａＡｓキーｒ
ツブ層、１７・・・５１０２膜、 １８＝−絶縁性Ａ
ｌ Ｏ，５Ｇａ （１５Ａ ｓ第３クラッド層、１９・
ｎ形Ａｌ Ｏ，３Ｇａ Ｏ，７Ａ Ｓ第３ガイド層、２
０・・・亜鉛拡散領域、２１・・・ｐ形オーミックコン
タクト、２２・・・ｎ形オーミックコンタクトである。 亭 ３ ｌ 亭 ４ 図
面図、第３図はこの実施例の作製の過程においてダブル
へテロ接合多層構造を基板上に形成した時の側面図、第
４図はこの実施例の作製の過程において凸状領域を形成
した時の断面図である。図において １０・・・ｎ形ＧａＡｓ基板、１１・ｎ形Ａｌ Ｏ，４
Ｇａ （１６Ａｓ第１クラッド層、１２−ｎ形Ａ１ ＠
、２５ Ｇａ Ｏ，７５Ａ ｓ第１ガイド層、１３・・
アンドープＡ ’ ｏ、ｌｓ Ｇａ Ｏ，８５Ａ ｓ活
性層、１４−＝ｐ形Ａｌ 。、２５ Ｇａ ６．７５
Ａｓ第２ガイド層、１５−ｐ形ＡＩｏ、４Ｇａ Ｏ，６
Ａ ｓ第２クラッド層、１６−１）十形ＧａＡｓキーｒ
ツブ層、１７・・・５１０２膜、 １８＝−絶縁性Ａ
ｌ Ｏ，５Ｇａ （１５Ａ ｓ第３クラッド層、１９・
ｎ形Ａｌ Ｏ，３Ｇａ Ｏ，７Ａ Ｓ第３ガイド層、２
０・・・亜鉛拡散領域、２１・・・ｐ形オーミックコン
タクト、２２・・・ｎ形オーミックコンタクトである。 亭 ３ ｌ 亭 ４ 図
Claims (1)
- 管内波長の数倍以下の層厚を有する活性層を、該活性層
よりも屈折率が小さい材質からなる層厚がたがいに等し
い第１および第２のガイド層で挾み込んだダブルへテロ
接合構造を、該第１および第２のガイド層よりもバンド
ギャップが広く屈折率が小さい材質からなる第１および
第２のクラッド層ではさんだ積層構造を具備し、該積層
構造が凸状ストライプ形状を具備し、第１および第２の
クラッド層よりもバンドギャップが広い材質からなり、
かつ、該活性層と同程度の層厚を有する電気的に絶縁な
第３のクラッド層と、該第１および第２のガイド層より
は屈折率が小さく、該第１および第２のクラッド層より
は屈折率の大きい材質からなる第３のガイド層とを該凸
状の形状に沿って一様の層厚になるように順次積層し、
該凸状の領域にストライプ状のキャリア注入領域を具備
した事を特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9911984A JPS60242687A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9911984A JPS60242687A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60242687A true JPS60242687A (ja) | 1985-12-02 |
Family
ID=14238897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9911984A Pending JPS60242687A (ja) | 1984-05-17 | 1984-05-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60242687A (ja) |
-
1984
- 1984-05-17 JP JP9911984A patent/JPS60242687A/ja active Pending
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