JPS6124838B2 - - Google Patents
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- JPS6124838B2 JPS6124838B2 JP55099918A JP9991880A JPS6124838B2 JP S6124838 B2 JPS6124838 B2 JP S6124838B2 JP 55099918 A JP55099918 A JP 55099918A JP 9991880 A JP9991880 A JP 9991880A JP S6124838 B2 JPS6124838 B2 JP S6124838B2
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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
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は大出力を得、且基本モードでの安定な
発振を容易となす半導体レーザ装置に関する。 高出力の半導体レーザとしてダブルヘテロ構造
における活性層に隣接して、光ガイド層を導入す
る例がある。たとえばGaAlAsの２つの層の間に
はさまれているGaAsの１つの層を有し、その
GaAs層はレージのPN接合を形成し、GaAlAs層
の中の少くとも１つの層は内側の層であり、その
内側の層の上にはそれよりも大きなAlAsのモル
百分率を有するGaAlAsの外側の層を設けられて
いるGaAs−GaAlAsヘテロ構造の半導体レーザ
である。この種の例は公開公報、特開昭47−8472
号等に開らかにされている。この種の半導体レー
ザを以下分離とじ込め式と称する。これはフオト
ンとキヤリアを異なる半導体層間にとじ込める構
造を有するためである。 しかし、これら従来から知られている光ガイド
層を用いた半導体レーザでは基本モードで安定に
発振する素子の製造歩留りが悪いことが問題であ
つた。 本発明はこの種の光ガイド層を有し且それが埋
め込み構造を有するダブル．ヘテロ構造の半導体
レーザ素子の改良に関する。本発明は基本モード
での発振を大出力に維持し得る半導体レーザ素子
を極めて歩留り良く製造し得る素子構造を提供す
るものである。 本発明は分離とじ込め式半導体レーザの光共振
器の中央部分を重点的に励起し両端部は励起され
ない構造となす。 以下、図を用いて詳細に説明する。第１図は本
発明の代表的な半導体レーザ装置の斜視図であ
る。 （100）面を上面に持つGaAs基板１０上に ｎ−Ga1-xAlxAs（0.2Ｘ0.6）層１、 ｎ−Ga1-zAlzAs（0.1Ｚ0.5）層２、 Ga1-〓Al〓As（０ω0.3）層３、 ｐ−Ga1-vAlvAs（0.2ｖ0.6）層４が形成さ
れている。半導体層６は埋め込み層 Ga1-uAluAs（0.1ｕ0.6）層である。 この埋め込み層は漏洩電流防止のため、大略
104Ω・cm以上の高抵抗半導体層となすか、或い
は埋め込み層を複数層とし、その内部にｐ−ｎ接
合を形成する等の構成にするのが好ましい。 上述の例の如き半導体層において、活性層３の
位置がメサ状半導体層のくびれの位置１４により
下方にあることが肝要である。こうした構造を取
ることによつてレーザ光が存在し得る光ガイド層
２の巾より活性層３の巾を小ならしめることが出
来る。従つてレーザ光は活性層３および光ガイド
層２の中心部分に分布するが、利得があるのは活
性層領域であるため、導波部断面において中央部
のみが励起され、同時に横方向の等価的な屈折率
が徐々に変化しており、その結果高次モードが励
起されにくくなる。この様にして基本モードで安
定した発振が得られやすくなる。他方、活性層の
位置が、本発明の構造とは逆に活性層の位置がメ
サ状半導体層のくびれ位置よりも上方にある場合
は、光共振器の端部まで励起されており高次モー
ドが発生しやすくなる。 これまでの例ではｎ型半導体基板上に光閉じ込
めのための半導体積層領域が形成されており、光
ガイド層はｎ型のクラツド層と活性層との間に挿
入されている。これは活性層とｎ型クラツド層と
の界面では正孔をとじ込め、一方、ｐ型クラツド
層との界面では電子をとじ込めている。電子はそ
の有効質量が正孔より小さいため熱的影響を受け
やすい。従つて、光ガイド層は活性層とｎ型クラ
ツド層との間に形成し、活性層のｐ側はｐ形クラ
ツド層を直接接触せしめ、活性層との間に大きな
バンド・ギヤツプ差を確保するのが好ましい。レ
ーザの発振特性の熱的安定性を確保することがで
きる。 また、ｐ型半導体基板上に光閉じ込め領域を形
成することも当然可能である。この場合も本発明
が適用し得ることはいうまでもない。又、この場
合も光ガイド層はｎ形クラツド層と活性層との間
に挿入するのが良いこともいうまでもない。 なお、第１図において１１，１３は電極で一例
として、１１はAu＋AuGeNi、１３はCr＋Auで
ある。 活性層３およびクラツド層１，４は従来のダブ
ルヘテロ構造と同様の構成にすれば良い。各層の
厚さは一般に活性層３は0.02μｍないし0.2μ
ｍ、クラツド層１，４は0.3μｍないし2.5μｍ程
度の範囲で選択する。なお、クラツド層１，４の
厚さは活性層および後述する光ガイド層の厚さ程
特性への影響は大きくない。活性層３と第１のク
ラツド層１の屈折率n3およびn1は実用上その差が
0.18〜0.22程度に設定される。 第１および第２のクラツド層は一般に互いに反
対導電型を有する。また半導体基体１０は複数の
半導体層より成ることもある。場合によつては第
２のクラツド層上に更に半導体層を設けることも
ある。しかし基本構造は上述の通りである。 従来のダブルヘテロ構造における活性層に隣接
して、この活性層と禁制帯幅の差が少なくとも
0.15eV以上を有する光ガイド層が導入されてい
る。この手段によつてしきい電流密度の温度特性
を極めて安定に維持すると共に光出力を増大なら
しめることが出来る。本発明の積層構造の屈折率
分布を図示すれば、第２図の如くである。 第２図に図示した如く、活性層３の屈折率n3と
クラツド層１，４の屈折率n1、n4はn3＞n1、n4の
関係となし従来のダブルヘテロ構造と同様の構成
となす。これに対し光ガイド層２の屈折率n2はn3
＞n2＞n1、n4となる様に構成する。屈折率のこの
関係によつてレーザ光は活性層および光ガイド層
に分布する様になり光出力の増大をはかることが
可能となる。一方、活性層３とこれに隣接するク
ラツド層１および光ガイド層２の禁制帯幅Ｅg3，
Ｅg1，Ｅg2の各々の関係をＥg3＜Ｅg1、Ｅg2となす
ことにより活性層内へのキヤリア閉じ込めを十分
となす。この場合光ガイド層２と活性層３の禁制
帯幅の差は少なくとも0.15eV以上必要である。
この禁制帯幅の差がこれより小さいと特にしきい
電流の温度特性が悪化し好ましくない。 実施例 第１図を用いて説明する。 （100）面を上面に持つｎ型GaAs基板１０の上
部に ｎ型−Ga1-xAlxAs（0.2ｘ0.6）層１（Sn
ドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3）、 ｎ型−Ga1-yAlyAs（0.1ｙ0.3）層２（Sn
ドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3）、 Ga1-〓Al〓As（０ω0.15）層３（アンド
ープ、キヤリア濃度１×1017cm-3）、 ｐ型−Ga1-vAlvAs（0.2ｖ0.4）層４（Ge
ドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3）、 を周知の液相成長法にて連続的に成長する。前述
した各層の屈折率の関係を満たすため、ｘ＞ｙ、
ｖ＞ω、ｍ＞ｙの関係に選択される。 試作した半導体レーザ装置の具体的構成を第１
表に示す。なお、表中のδは活性層の位置であ
る。具体的には後述する。 半導体層１は厚さ1.0〜2.0μｍ、半導体層２は
厚さ0.4〜2.0μｍ、半導体層３（活性層）は厚さ
0.02〜0.2μｍ、半導体層４は厚さ1.0〜2.5μｍ程
度の範囲で選択された。 次いで半導体層４の表面にストライプ幅約10μ
ｍのストライプ状マスクを形成する。マスク形成
はまずPSG膜を約4000Åの膜厚に結晶表面につ
け、周知のフオトレジストを用いた食刻法により
ストライプ以外の部分を除去する。ストライプ状
マスクの方向は＜01１＞方向となす。 エツチング液（たとえばH3PO4：１−H2O2：
１−CH3OH：３混合液）よつて半導体基板１０
の面が露出する迄エツチングする。面方位依存性
を示すエツチング液であるので、食刻後の結晶の
断面は第３図に点線ａ，ｂ，ｃで示した如く変化
してゆく。なお、２１は積層された半導体結晶、
発振を容易となす半導体レーザ装置に関する。 高出力の半導体レーザとしてダブルヘテロ構造
における活性層に隣接して、光ガイド層を導入す
る例がある。たとえばGaAlAsの２つの層の間に
はさまれているGaAsの１つの層を有し、その
GaAs層はレージのPN接合を形成し、GaAlAs層
の中の少くとも１つの層は内側の層であり、その
内側の層の上にはそれよりも大きなAlAsのモル
百分率を有するGaAlAsの外側の層を設けられて
いるGaAs−GaAlAsヘテロ構造の半導体レーザ
である。この種の例は公開公報、特開昭47−8472
号等に開らかにされている。この種の半導体レー
ザを以下分離とじ込め式と称する。これはフオト
ンとキヤリアを異なる半導体層間にとじ込める構
造を有するためである。 しかし、これら従来から知られている光ガイド
層を用いた半導体レーザでは基本モードで安定に
発振する素子の製造歩留りが悪いことが問題であ
つた。 本発明はこの種の光ガイド層を有し且それが埋
め込み構造を有するダブル．ヘテロ構造の半導体
レーザ素子の改良に関する。本発明は基本モード
での発振を大出力に維持し得る半導体レーザ素子
を極めて歩留り良く製造し得る素子構造を提供す
るものである。 本発明は分離とじ込め式半導体レーザの光共振
器の中央部分を重点的に励起し両端部は励起され
ない構造となす。 以下、図を用いて詳細に説明する。第１図は本
発明の代表的な半導体レーザ装置の斜視図であ
る。 （100）面を上面に持つGaAs基板１０上に ｎ−Ga1-xAlxAs（0.2Ｘ0.6）層１、 ｎ−Ga1-zAlzAs（0.1Ｚ0.5）層２、 Ga1-〓Al〓As（０ω0.3）層３、 ｐ−Ga1-vAlvAs（0.2ｖ0.6）層４が形成さ
れている。半導体層６は埋め込み層 Ga1-uAluAs（0.1ｕ0.6）層である。 この埋め込み層は漏洩電流防止のため、大略
104Ω・cm以上の高抵抗半導体層となすか、或い
は埋め込み層を複数層とし、その内部にｐ−ｎ接
合を形成する等の構成にするのが好ましい。 上述の例の如き半導体層において、活性層３の
位置がメサ状半導体層のくびれの位置１４により
下方にあることが肝要である。こうした構造を取
ることによつてレーザ光が存在し得る光ガイド層
２の巾より活性層３の巾を小ならしめることが出
来る。従つてレーザ光は活性層３および光ガイド
層２の中心部分に分布するが、利得があるのは活
性層領域であるため、導波部断面において中央部
のみが励起され、同時に横方向の等価的な屈折率
が徐々に変化しており、その結果高次モードが励
起されにくくなる。この様にして基本モードで安
定した発振が得られやすくなる。他方、活性層の
位置が、本発明の構造とは逆に活性層の位置がメ
サ状半導体層のくびれ位置よりも上方にある場合
は、光共振器の端部まで励起されており高次モー
ドが発生しやすくなる。 これまでの例ではｎ型半導体基板上に光閉じ込
めのための半導体積層領域が形成されており、光
ガイド層はｎ型のクラツド層と活性層との間に挿
入されている。これは活性層とｎ型クラツド層と
の界面では正孔をとじ込め、一方、ｐ型クラツド
層との界面では電子をとじ込めている。電子はそ
の有効質量が正孔より小さいため熱的影響を受け
やすい。従つて、光ガイド層は活性層とｎ型クラ
ツド層との間に形成し、活性層のｐ側はｐ形クラ
ツド層を直接接触せしめ、活性層との間に大きな
バンド・ギヤツプ差を確保するのが好ましい。レ
ーザの発振特性の熱的安定性を確保することがで
きる。 また、ｐ型半導体基板上に光閉じ込め領域を形
成することも当然可能である。この場合も本発明
が適用し得ることはいうまでもない。又、この場
合も光ガイド層はｎ形クラツド層と活性層との間
に挿入するのが良いこともいうまでもない。 なお、第１図において１１，１３は電極で一例
として、１１はAu＋AuGeNi、１３はCr＋Auで
ある。 活性層３およびクラツド層１，４は従来のダブ
ルヘテロ構造と同様の構成にすれば良い。各層の
厚さは一般に活性層３は0.02μｍないし0.2μ
ｍ、クラツド層１，４は0.3μｍないし2.5μｍ程
度の範囲で選択する。なお、クラツド層１，４の
厚さは活性層および後述する光ガイド層の厚さ程
特性への影響は大きくない。活性層３と第１のク
ラツド層１の屈折率n3およびn1は実用上その差が
0.18〜0.22程度に設定される。 第１および第２のクラツド層は一般に互いに反
対導電型を有する。また半導体基体１０は複数の
半導体層より成ることもある。場合によつては第
２のクラツド層上に更に半導体層を設けることも
ある。しかし基本構造は上述の通りである。 従来のダブルヘテロ構造における活性層に隣接
して、この活性層と禁制帯幅の差が少なくとも
0.15eV以上を有する光ガイド層が導入されてい
る。この手段によつてしきい電流密度の温度特性
を極めて安定に維持すると共に光出力を増大なら
しめることが出来る。本発明の積層構造の屈折率
分布を図示すれば、第２図の如くである。 第２図に図示した如く、活性層３の屈折率n3と
クラツド層１，４の屈折率n1、n4はn3＞n1、n4の
関係となし従来のダブルヘテロ構造と同様の構成
となす。これに対し光ガイド層２の屈折率n2はn3
＞n2＞n1、n4となる様に構成する。屈折率のこの
関係によつてレーザ光は活性層および光ガイド層
に分布する様になり光出力の増大をはかることが
可能となる。一方、活性層３とこれに隣接するク
ラツド層１および光ガイド層２の禁制帯幅Ｅg3，
Ｅg1，Ｅg2の各々の関係をＥg3＜Ｅg1、Ｅg2となす
ことにより活性層内へのキヤリア閉じ込めを十分
となす。この場合光ガイド層２と活性層３の禁制
帯幅の差は少なくとも0.15eV以上必要である。
この禁制帯幅の差がこれより小さいと特にしきい
電流の温度特性が悪化し好ましくない。 実施例 第１図を用いて説明する。 （100）面を上面に持つｎ型GaAs基板１０の上
部に ｎ型−Ga1-xAlxAs（0.2ｘ0.6）層１（Sn
ドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3）、 ｎ型−Ga1-yAlyAs（0.1ｙ0.3）層２（Sn
ドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3）、 Ga1-〓Al〓As（０ω0.15）層３（アンド
ープ、キヤリア濃度１×1017cm-3）、 ｐ型−Ga1-vAlvAs（0.2ｖ0.4）層４（Ge
ドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3）、 を周知の液相成長法にて連続的に成長する。前述
した各層の屈折率の関係を満たすため、ｘ＞ｙ、
ｖ＞ω、ｍ＞ｙの関係に選択される。 試作した半導体レーザ装置の具体的構成を第１
表に示す。なお、表中のδは活性層の位置であ
る。具体的には後述する。 半導体層１は厚さ1.0〜2.0μｍ、半導体層２は
厚さ0.4〜2.0μｍ、半導体層３（活性層）は厚さ
0.02〜0.2μｍ、半導体層４は厚さ1.0〜2.5μｍ程
度の範囲で選択された。 次いで半導体層４の表面にストライプ幅約10μ
ｍのストライプ状マスクを形成する。マスク形成
はまずPSG膜を約4000Åの膜厚に結晶表面につ
け、周知のフオトレジストを用いた食刻法により
ストライプ以外の部分を除去する。ストライプ状
マスクの方向は＜01１＞方向となす。 エツチング液（たとえばH3PO4：１−H2O2：
１−CH3OH：３混合液）よつて半導体基板１０
の面が露出する迄エツチングする。面方位依存性
を示すエツチング液であるので、食刻後の結晶の
断面は第３図に点線ａ，ｂ，ｃで示した如く変化
してゆく。なお、２１は積層された半導体結晶、
【表】
【表】
２０はエツチング用マスクである。くさび形状を
現出する各結晶面はGaAs−GaAlAs系半導体結
晶の場合、（221）、（111）面が多くの場合現出す
る。実際の形状は、多少形状がなまつた形状とな
るが基本構成は上述の通りである。（100）面と
（221）面に大略71゜、（100）面と（111）面は大
略54゜の再度を持つている。従つて、エツチング
量を算定することによつて、メサ状半導体層のく
さびの位置を決定することが出来る。エツチング
条件は、例えば上記のエツチ液の場合、20℃で８
分である。半導体レーザ装置ではストライプ幅は
通常3.2μｍ以下の範囲に設定される。実用上、
加工上の理由からストライプ巾の下限は0.5μｍ
程度である。次いでメサ状のストライプ部分以外
の上に周知の液相成長法によりGa1-uAluAs層を
成長させる。ここで、ストライプ部分に光分布を
閉じ込めるためにｕ＞ωとする。このストライプ
部以外を埋め込むGa1-uAluAs層としては、まず
ｐ形−Ga1-uAluAs層（Geドープｐ〜１×1017cm
-3）次にｎ形Ga1-uAluAs層（Snドープｎ−５×
1013cm-3）の二層構造を順次成長する。これは、
ｐ−ｎ接合の逆バイアスによつて電流を阻止し、
ストライプ部に効率良く電流を流すためである。
勿論更に多層構成ともなし得る。 また、埋め込み層として高抵抗（ρ104Ω
cm）のGa1-uAluAs層を用いた場合にも良好な結
果が得られた。高抵抗のGa1-uAluAs層は、アン
ドープのGa−Al−As三元系溶液をH2中で800〜
900℃約５時間ベーキングした後成長を開始する
ことにより形成した。この場合にも、電流をスト
ライプ部に効率よく注入する構造が形成できた。 結晶成長終了後SiO2膜１２をCVD法によつて
厚さ3000Åに形成する。通常のフオトレジストを
用いたフオトリングラフ技術によつて、上記半導
体層の積層構造の上部に対応する領域を幅３μｍ
のストライプ状に選択的に除去する。その後ｐ側
電極１３としてCr＋Au、ｎ側電極１１としてAu
＋AuGeNiを蒸着で形成する。半導体レーザ装置
の相対する端面７，８をへき開により相互に平行
な共振反射面を形成する。 第４図は本実施例の半導体レーザのフアブリペ
ロ共振器を構成する鏡面に平行な平面で切断して
示した断面図である。第５図は活性層がメサ状の
半導体層のくびれ位置より上方にある例について
の同様の断面図である。各図における番号はこれ
までと同じ部位を示す。 分離とじ込め式の半導体レーザの横モードは、
活性層巾Waとくびれに対する活性層の位置δと
に密接な関係を示す。Waとδのとり方について
は第４図に示した。なお、δはくびれより活性層
が上方にある場合を正、下方にある場合を負とし
て表示する。 第６図、第７図に活性層の位置δ；μｍと横基
本モードの最高光出力がどの程度を取り得るかを
示す。第６図はストライプ巾Waが1.8μｍ〜2.3
μｍの比較的狭いものの結果、第７図は2.8μｍ
〜3.3μｍの比較的広いものの結果である。ドツ
トに矢印をつけた例はこれ以上の値を示す例であ
る。両図の結果より活性層位置をくびれより下方
に位置せしめることによつて、活性層位置をくび
れより上方に位置せしめるより横基本モードでの
最高光出力を大巾に増大せしめ得ることが理解さ
れる。安定動作の可能な範囲を更にストライプ巾
Waが3.0μｍ〜3.3μｍ程度にまで拡大し得たと
みることが出来る。 第８図、第９図は各々活性層位置がくびれより
下方に位置する即ち第４図の構造、活性層位置が
くびれより上方に位置する即ち第５図の構造を取
つた場合の遠視野像の例を示す。横軸は水平方向
である。第８図の例は光出力を増大せしめても横
基本モードを保ち得るが、第９図の例は光出力増
大によつて多モード発振となつてしまう。 以上の説明ではGaAs−GaAlAs系の半導体レ
ーザ装置について説明したが、本発明は原理説明
で明らかな様に特に材料に限定されるものでな
い。 この他に、InP−InGaAsP系、InGaP−GaAlAs
系、GaAlSb−GaAlSbAs系などに適用できるこ
とはいうまでもない。 以上述べたように、本発明は基本モードで高い
レーザ光出力が得られる高品質の半導体レーザ作
製に非常に有効であり、その技術的効果は大であ
る。
現出する各結晶面はGaAs−GaAlAs系半導体結
晶の場合、（221）、（111）面が多くの場合現出す
る。実際の形状は、多少形状がなまつた形状とな
るが基本構成は上述の通りである。（100）面と
（221）面に大略71゜、（100）面と（111）面は大
略54゜の再度を持つている。従つて、エツチング
量を算定することによつて、メサ状半導体層のく
さびの位置を決定することが出来る。エツチング
条件は、例えば上記のエツチ液の場合、20℃で８
分である。半導体レーザ装置ではストライプ幅は
通常3.2μｍ以下の範囲に設定される。実用上、
加工上の理由からストライプ巾の下限は0.5μｍ
程度である。次いでメサ状のストライプ部分以外
の上に周知の液相成長法によりGa1-uAluAs層を
成長させる。ここで、ストライプ部分に光分布を
閉じ込めるためにｕ＞ωとする。このストライプ
部以外を埋め込むGa1-uAluAs層としては、まず
ｐ形−Ga1-uAluAs層（Geドープｐ〜１×1017cm
-3）次にｎ形Ga1-uAluAs層（Snドープｎ−５×
1013cm-3）の二層構造を順次成長する。これは、
ｐ−ｎ接合の逆バイアスによつて電流を阻止し、
ストライプ部に効率良く電流を流すためである。
勿論更に多層構成ともなし得る。 また、埋め込み層として高抵抗（ρ104Ω
cm）のGa1-uAluAs層を用いた場合にも良好な結
果が得られた。高抵抗のGa1-uAluAs層は、アン
ドープのGa−Al−As三元系溶液をH2中で800〜
900℃約５時間ベーキングした後成長を開始する
ことにより形成した。この場合にも、電流をスト
ライプ部に効率よく注入する構造が形成できた。 結晶成長終了後SiO2膜１２をCVD法によつて
厚さ3000Åに形成する。通常のフオトレジストを
用いたフオトリングラフ技術によつて、上記半導
体層の積層構造の上部に対応する領域を幅３μｍ
のストライプ状に選択的に除去する。その後ｐ側
電極１３としてCr＋Au、ｎ側電極１１としてAu
＋AuGeNiを蒸着で形成する。半導体レーザ装置
の相対する端面７，８をへき開により相互に平行
な共振反射面を形成する。 第４図は本実施例の半導体レーザのフアブリペ
ロ共振器を構成する鏡面に平行な平面で切断して
示した断面図である。第５図は活性層がメサ状の
半導体層のくびれ位置より上方にある例について
の同様の断面図である。各図における番号はこれ
までと同じ部位を示す。 分離とじ込め式の半導体レーザの横モードは、
活性層巾Waとくびれに対する活性層の位置δと
に密接な関係を示す。Waとδのとり方について
は第４図に示した。なお、δはくびれより活性層
が上方にある場合を正、下方にある場合を負とし
て表示する。 第６図、第７図に活性層の位置δ；μｍと横基
本モードの最高光出力がどの程度を取り得るかを
示す。第６図はストライプ巾Waが1.8μｍ〜2.3
μｍの比較的狭いものの結果、第７図は2.8μｍ
〜3.3μｍの比較的広いものの結果である。ドツ
トに矢印をつけた例はこれ以上の値を示す例であ
る。両図の結果より活性層位置をくびれより下方
に位置せしめることによつて、活性層位置をくび
れより上方に位置せしめるより横基本モードでの
最高光出力を大巾に増大せしめ得ることが理解さ
れる。安定動作の可能な範囲を更にストライプ巾
Waが3.0μｍ〜3.3μｍ程度にまで拡大し得たと
みることが出来る。 第８図、第９図は各々活性層位置がくびれより
下方に位置する即ち第４図の構造、活性層位置が
くびれより上方に位置する即ち第５図の構造を取
つた場合の遠視野像の例を示す。横軸は水平方向
である。第８図の例は光出力を増大せしめても横
基本モードを保ち得るが、第９図の例は光出力増
大によつて多モード発振となつてしまう。 以上の説明ではGaAs−GaAlAs系の半導体レ
ーザ装置について説明したが、本発明は原理説明
で明らかな様に特に材料に限定されるものでな
い。 この他に、InP−InGaAsP系、InGaP−GaAlAs
系、GaAlSb−GaAlSbAs系などに適用できるこ
とはいうまでもない。 以上述べたように、本発明は基本モードで高い
レーザ光出力が得られる高品質の半導体レーザ作
製に非常に有効であり、その技術的効果は大であ
る。
第１図は本発明の半導体装置の斜視図、第２図
は半導体レーザ装置の光とじ込めのための構造お
よびその屈折率分布を示す図、第３図は半導体結
晶のエツチング状況を説明する図、第４図は本発
明の半導体装置のフアブリペロ共振器の鏡面に平
行な面での断面図、第５図は比較例としての半導
体装置の断面図、第６図、第７図は活性層位置と
横基本モードでの最高光出力との関係を示す図、
第８図、第９図は各々本発明の半導体レーザと比
較例における遠視野像を示す図である。 １０：半導体基板、１，２，３，４：各々第
１、第２、第３、および第４の半導体層、６，
７：第５の半導体層。
は半導体レーザ装置の光とじ込めのための構造お
よびその屈折率分布を示す図、第３図は半導体結
晶のエツチング状況を説明する図、第４図は本発
明の半導体装置のフアブリペロ共振器の鏡面に平
行な面での断面図、第５図は比較例としての半導
体装置の断面図、第６図、第７図は活性層位置と
横基本モードでの最高光出力との関係を示す図、
第８図、第９図は各々本発明の半導体レーザと比
較例における遠視野像を示す図である。 １０：半導体基板、１，２，３，４：各々第
１、第２、第３、および第４の半導体層、６，
７：第５の半導体層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 所定の半導体基板上に少なくとも第１、第
２、第３、および第４の半導体層が積層され、前
記第２の半導体層は前記第３の半導体層に比較し
相対的に屈折率が小さく、前記第１および第４の
半導体層はこれら第２および第３の両半導体層に
比較し相対的に屈折率が小さく且互いに反対導電
型を有し、前記第４および第２の半導体層の禁制
帯幅が前記第３の半導体層のそれに比較し相対的
に大きく、前記第１、第２、第３および第４の半
導体層のレーザ光の進行方向と平行な側面が第５
の半導体層で埋め込まれ、第５の半導体層の屈折
率が少なくとも第３の半導体層のそれより小さ
く、第５の半導体層の禁制帯幅が少なくとも第３
の半導体層のそれより大きく半導体レーザ装置に
おいて、少なくとも前記第１、第２、第３、およ
び第４によつて構成されたストリツプ状の半導体
積層領域がその積層方向に幅の変化を有し、レー
ザ光の進行方向からみた時の、そのストリツプ状
の幅の最狭部が少なくとも前記第３の半導体層の
位置を基準として第２の半導体層と反対側に位置
することを特徴とする半導体レーザ装置。 ２ 前記第５の半導体層は複数層より成り、その
内に少なくとも１つのＰ−Ｎ接合を有し、当該半
導体レーザ装置の動作時にこのＰ−Ｎ接合が逆バ
イアス状態を呈する如く構成されたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装
置。 ３ 前記第５の半導体層は高比抵抗半導体層より
成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体レーザ装置。 ４ 前記第１、および第２の半導体層はｎ導電型
であり、前記第４の半導体層はｐ導電型であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項の
いずれかに記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991880A JPS5726487A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Semiconductor laser device |
| US06/283,791 US4426702A (en) | 1980-07-23 | 1981-07-15 | Semiconductor laser device |
| CA000381881A CA1150810A (en) | 1980-07-23 | 1981-07-16 | Semiconductor laser device |
| DE8181105841T DE3174308D1 (en) | 1980-07-23 | 1981-07-23 | Semiconductor laser device |
| EP81105841A EP0044571B1 (en) | 1980-07-23 | 1981-07-23 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9991880A JPS5726487A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Semiconductor laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5726487A JPS5726487A (en) | 1982-02-12 |
| JPS6124838B2 true JPS6124838B2 (ja) | 1986-06-12 |
Family
ID=14260153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9991880A Granted JPS5726487A (en) | 1980-07-23 | 1980-07-23 | Semiconductor laser device |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4426702A (ja) |
| EP (1) | EP0044571B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5726487A (ja) |
| CA (1) | CA1150810A (ja) |
| DE (1) | DE3174308D1 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4536940A (en) * | 1981-06-12 | 1985-08-27 | At&T Bell Laboratories | Method of making a loss stabilized buried heterostructure laser |
| JPS5858788A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-07 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| GB2115608B (en) * | 1982-02-24 | 1985-10-30 | Plessey Co Plc | Semi-conductor lasers |
| US4566171A (en) * | 1983-06-20 | 1986-01-28 | At&T Bell Laboratories | Elimination of mask undercutting in the fabrication of InP/InGaAsP BH devices |
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| JPS6085585A (ja) * | 1983-10-17 | 1985-05-15 | Nec Corp | 埋め込み型半導体レ−ザ |
| JPS60154689A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-14 | Hitachi Ltd | 発光素子およびこれを用いた光通信装置 |
| GB2154059B (en) * | 1984-01-25 | 1987-10-28 | Hitachi Ltd | Light emitting chip and communication apparatus using the same |
| JPS6197189A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液相成長方法 |
| US4652333A (en) * | 1985-06-19 | 1987-03-24 | Honeywell Inc. | Etch process monitors for buried heterostructures |
| US4818722A (en) * | 1986-09-29 | 1989-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for generating a strip waveguide |
| EP0264225B1 (en) * | 1986-10-07 | 1994-01-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device and a method for the production of the same |
| JPS63150986A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63150985A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63177495A (ja) * | 1987-01-16 | 1988-07-21 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63208296A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-29 | Sharp Corp | 半導体装置 |
| JPS63271992A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-09 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS63287082A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-24 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| US4972238A (en) * | 1987-12-08 | 1990-11-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| JPH03502747A (ja) * | 1988-01-06 | 1991-06-20 | テルストラ コーポレイション リミテッド | 電流注入型レーザー |
| JP2763008B2 (ja) * | 1988-11-28 | 1998-06-11 | 三菱化学株式会社 | ダブルヘテロ型エピタキシャル・ウエハおよび発光ダイオード |
| JP3444610B2 (ja) * | 1992-09-29 | 2003-09-08 | 三菱化学株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JPH07335981A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子，レーザアンプ，及び増幅機能を有する波長可変フィルタ |
-
1980
- 1980-07-23 JP JP9991880A patent/JPS5726487A/ja active Granted
-
1981
- 1981-07-15 US US06/283,791 patent/US4426702A/en not_active Expired - Lifetime
- 1981-07-16 CA CA000381881A patent/CA1150810A/en not_active Expired
- 1981-07-23 EP EP81105841A patent/EP0044571B1/en not_active Expired
- 1981-07-23 DE DE8181105841T patent/DE3174308D1/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5726487A (en) | 1982-02-12 |
| US4426702A (en) | 1984-01-17 |
| EP0044571B1 (en) | 1986-04-09 |
| DE3174308D1 (en) | 1986-05-15 |
| EP0044571A2 (en) | 1982-01-27 |
| CA1150810A (en) | 1983-07-26 |
| EP0044571A3 (en) | 1983-01-05 |
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