JPS62123790A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62123790A JPS62123790A JP26433585A JP26433585A JPS62123790A JP S62123790 A JPS62123790 A JP S62123790A JP 26433585 A JP26433585 A JP 26433585A JP 26433585 A JP26433585 A JP 26433585A JP S62123790 A JPS62123790 A JP S62123790A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザに関し、特に光情報処理用に好適
な半導体レーザに関する。
な半導体レーザに関する。
半導体レーザを光情報処理のうち、特に、ビデオディス
クや光デイスク上の読取り用光源として夏用する場合に
は、雑音特性、特に、戻り光に誘起される雑音が問題と
なる。半導体レーザの戻り光誘起雑音を低減するために
1種々の方法が試みられているが、中でも出力コヒーレ
ンスの低減は特に有効である。
クや光デイスク上の読取り用光源として夏用する場合に
は、雑音特性、特に、戻り光に誘起される雑音が問題と
なる。半導体レーザの戻り光誘起雑音を低減するために
1種々の方法が試みられているが、中でも出力コヒーレ
ンスの低減は特に有効である。
これらの方法の一つとして、高周波重畳による半導体レ
ーザの低雑音化が、大石、下根、中村。
ーザの低雑音化が、大石、下根、中村。
尾島により、1983年秋季に発行された応用物理学関
係連合講演会予稿集の102頁に記載の論文、26a−
P−6”高周波重畳による半、・4体レーザの低雑音化
と縦モード特性”に2いで提案され有効である事が示さ
れている。
係連合講演会予稿集の102頁に記載の論文、26a−
P−6”高周波重畳による半、・4体レーザの低雑音化
と縦モード特性”に2いで提案され有効である事が示さ
れている。
また、自励振動を生じさせ、縦モードを多重化して低雑
音化した半導体レーザが、銘木、松本。
音化した半導体レーザが、銘木、松本。
田村、渡辺、栗原により、電子通信学会技術報告。
光量子エレクトロニクス0QE84−57.39頁に記
載の論文、“l5SS レーザの雑音特性と自己パル
ス変調の機構”に2いて提案され試みられている。
載の論文、“l5SS レーザの雑音特性と自己パル
ス変調の機構”に2いて提案され試みられている。
第5図は従来のl5S8レーザのチップの断面図である
。
。
P型GaAs基板50の上に、N型G a A s層6
1゜63.65とAl 、)、45 Ga 0.55
As層62.64が積層されて複合型の電流阻止層が形
成され、中央部に1字形の溝がち95活性層55への電
流注入領域は1字形の溝の下部の幅Wlで決まり、等測
的な光ガイド領域は1字形の溝の上部の幅W2で決まる
。このレーザは、光ガイド領域の一部に注入電流密度の
低い部分を設け、光ガイドに作りつけた形の可飽和吸収
体を実現することにより自己パルス変調を生じ易くした
ものである。
1゜63.65とAl 、)、45 Ga 0.55
As層62.64が積層されて複合型の電流阻止層が形
成され、中央部に1字形の溝がち95活性層55への電
流注入領域は1字形の溝の下部の幅Wlで決まり、等測
的な光ガイド領域は1字形の溝の上部の幅W2で決まる
。このレーザは、光ガイド領域の一部に注入電流密度の
低い部分を設け、光ガイドに作りつけた形の可飽和吸収
体を実現することにより自己パルス変調を生じ易くした
ものである。
上述した高周波重畳を用いる方法では、高周波駆動回路
の付加が必要であるばかりでなく、外部機構へ高周波が
漏れる等の弊害を伴なっている。
の付加が必要であるばかりでなく、外部機構へ高周波が
漏れる等の弊害を伴なっている。
ま次、自励振動を生じさせて低雑音化した半導体レーザ
の従来例では1層厚や溝唱などの構造に対して自励振動
特性がきわめて敏感に依存するので、安定な自励振動特
性のものが得られる割合である収率は低くなる欠点を有
していた。
の従来例では1層厚や溝唱などの構造に対して自励振動
特性がきわめて敏感に依存するので、安定な自励振動特
性のものが得られる割合である収率は低くなる欠点を有
していた。
本発明の目的は、安定な自励振動を生じ低雑音特性を持
つと共に基本横モード発振を維持する制御性2よび再現
性のすぐれた半導体レーザを提供することにある。
つと共に基本横モード発振を維持する制御性2よび再現
性のすぐれた半導体レーザを提供することにある。
本発明の半導体レーザは、活性層の両側をこれより禁制
帯幅の大きなクラッド層及び父はガイド層とクラッド層
とで少なくと1片側にガイド層を配して挾み、前記ガイ
ド層とクラッド層との間に。
帯幅の大きなクラッド層及び父はガイド層とクラッド層
とで少なくと1片側にガイド層を配して挾み、前記ガイ
ド層とクラッド層との間に。
電流注入領域を有する前記活性層より禁制帯幅の小さな
電流阻止層を有してなる二重ヘテロ接合構造体が、帯状
の凹又は凸表面を有する基板上に前記凹又は凸表面に沿
って設けられ、前記電流注入領域は、前記活性層の中央
平坦部の幅より小さい所定幅を有し、前記活性層内のキ
ャリヤ拡散長は管内波長以上で、かつ前記活性層の中央
平坦部の幅と前記電流注入領域の幅との差の絶対値以下
であるという構成を有している。
電流阻止層を有してなる二重ヘテロ接合構造体が、帯状
の凹又は凸表面を有する基板上に前記凹又は凸表面に沿
って設けられ、前記電流注入領域は、前記活性層の中央
平坦部の幅より小さい所定幅を有し、前記活性層内のキ
ャリヤ拡散長は管内波長以上で、かつ前記活性層の中央
平坦部の幅と前記電流注入領域の幅との差の絶対値以下
であるという構成を有している。
次に1本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の第1の実施例の斜
視図及び断面図である。
視図及び断面図である。
厚さo、osμmのN m AA! 0.Is Ga
0085 As層(N型不純物濃度:1,5×1018
個/Cl71)からなる活性層15の下側に厚さ0.0
5μmのN型kl O,5Ga 6.5 As層からな
る第1クラッド層14及び厚さ1.0μmのN聖人lO
,4GaO,gAs層からなる第2クラッド層13を配
し、上側に厚さ0.05μmのP型入10,5 Ga
OlS As層からなる第3クラツド層16.厚さ0.
5μmのP型kl O,3Ga O,7As層からなる
ガイド層17及び厚さ2.0μmのP型kl O14G
a (1,6As層からなる第4クラッド層20を配し
、ガイド層17と第4クラッド層20との間に、電流注
入領域を有する厚さ1.0pm (D N fJ、 G
aAs (N型不純物濃度′?−5×1018個/d)
からなる電流阻止層18を有してなる二重ヘテロ接合構
造体が、帯状の凸表面を有する(100)面を平面とす
るNmGaAs基板10上にその表面に沿って設けられ
ている。各層の厚さは全面にわ几ってほぼ均一になって
いる。N型GaAs基板10の帯状の凸表面、すなわち
、メサストライプは1.6μmの1@を有し〔011〕
方向に走っている。父、11L流阻止/i!1Bには幅
1.6μmのストライプ状の電流注入領域を有している
。さらに活性層15の中央平坦部(N型GaAs基板1
0のメサストライプ上にある部分)の幅は4μmになっ
ている。
0085 As層(N型不純物濃度:1,5×1018
個/Cl71)からなる活性層15の下側に厚さ0.0
5μmのN型kl O,5Ga 6.5 As層からな
る第1クラッド層14及び厚さ1.0μmのN聖人lO
,4GaO,gAs層からなる第2クラッド層13を配
し、上側に厚さ0.05μmのP型入10,5 Ga
OlS As層からなる第3クラツド層16.厚さ0.
5μmのP型kl O,3Ga O,7As層からなる
ガイド層17及び厚さ2.0μmのP型kl O14G
a (1,6As層からなる第4クラッド層20を配し
、ガイド層17と第4クラッド層20との間に、電流注
入領域を有する厚さ1.0pm (D N fJ、 G
aAs (N型不純物濃度′?−5×1018個/d)
からなる電流阻止層18を有してなる二重ヘテロ接合構
造体が、帯状の凸表面を有する(100)面を平面とす
るNmGaAs基板10上にその表面に沿って設けられ
ている。各層の厚さは全面にわ几ってほぼ均一になって
いる。N型GaAs基板10の帯状の凸表面、すなわち
、メサストライプは1.6μmの1@を有し〔011〕
方向に走っている。父、11L流阻止/i!1Bには幅
1.6μmのストライプ状の電流注入領域を有している
。さらに活性層15の中央平坦部(N型GaAs基板1
0のメサストライプ上にある部分)の幅は4μmになっ
ている。
活性層15の不純物濃度を1.5X10 個/c!t
にしてSくとキャリヤ拡散長はほぼ1μmにすることが
できる。このレープの管内波長は、0.224μm(=
0.78μm/3.4s6)となる。
にしてSくとキャリヤ拡散長はほぼ1μmにすることが
できる。このレープの管内波長は、0.224μm(=
0.78μm/3.4s6)となる。
本実施例に2いて、第1クラッド層と第3クラブト層と
は、出力ビームの形状を対称に近くするために設けたも
ので、必ずしも必要ではない。父。
は、出力ビームの形状を対称に近くするために設けたも
ので、必ずしも必要ではない。父。
図示していないが、実際の半導体レーザでは端面に保護
膜をつけることはいうまでもない。
膜をつけることはいうまでもない。
次に本実施例の製造方法について説明する。
第3図(a) 、 (b)は第1の実施例の製造方法を
説明するための工程順に示したレーザ・チップの断面図
である。
説明するための工程順に示したレーザ・チップの断面図
である。
まず、第3図(alに示すように、(100)面を平面
とするN fJ、 G a A s基板10上に5io
z膜11を設けた後選択的にエツチングを行ない(oT
x)方向に@2μmのストライプ状に8i02膜11を
残し、この8i02膜11をマスクとしてBrz と
メチルアルコールとの混合溶液を用いて、N型GaAs
基板10を深さ1.0μmだけエツチングする。この時
(011)方向に2いては5i02膜11を残した領域
が凸状の順メサストライプ12が形成される。このとき
アンダエッチングのため。
とするN fJ、 G a A s基板10上に5io
z膜11を設けた後選択的にエツチングを行ない(oT
x)方向に@2μmのストライプ状に8i02膜11を
残し、この8i02膜11をマスクとしてBrz と
メチルアルコールとの混合溶液を用いて、N型GaAs
基板10を深さ1.0μmだけエツチングする。この時
(011)方向に2いては5i02膜11を残した領域
が凸状の順メサストライプ12が形成される。このとき
アンダエッチングのため。
メサストライプ頂部の幅は1.6μmになる。
次に、第3図(blに示すように、この5iOz膜11
を除去した後、N型Al o、a G a o、6A
5層13を1.0μm、N型Al(,5Ga O,S
As層14を0.05μm、N型Al (、,15Ga
(B5 As層15(N型不純物濃度−1,5X10
18個/、ff1)を0.05μm。
を除去した後、N型Al o、a G a o、6A
5層13を1.0μm、N型Al(,5Ga O,S
As層14を0.05μm、N型Al (、,15Ga
(B5 As層15(N型不純物濃度−1,5X10
18個/、ff1)を0.05μm。
P型A1g、5Ga、、 As層16を0.05 μm
、 P mAlo、x Ga O,7As層17をQ、
5μm、N型GaAs層(N型不純物濃度≧5X10”
個/cr1% 1.0μm。
、 P mAlo、x Ga O,7As層17をQ、
5μm、N型GaAs層(N型不純物濃度≧5X10”
個/cr1% 1.0μm。
有機金属化合物を用いる気相成長(MOCVD)法で連
続的に成長させる。
続的に成長させる。
上述のように活性層15のN型不純物濃度を1.5X1
0”個/dにしてどくとキャリヤ拡散長を〜1μmにす
る事ができまた発光効率も高くなる事を明らかにする事
ができた。
0”個/dにしてどくとキャリヤ拡散長を〜1μmにす
る事ができまた発光効率も高くなる事を明らかにする事
ができた。
上述の成長に2いて、従来から行われている液相成長法
は、各成長層ごとに各組成を制御したメルトを用意して
基板を移動して各層を成長していく方法であるため1本
実施例の如く多層構造形成はきわめて困難であるばかり
でなく各組成、各層厚を制御する事は不可能である。こ
れに対して。
は、各成長層ごとに各組成を制御したメルトを用意して
基板を移動して各層を成長していく方法であるため1本
実施例の如く多層構造形成はきわめて困難であるばかり
でなく各組成、各層厚を制御する事は不可能である。こ
れに対して。
MOCVD法は有機金属化合物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で任意の組成の
層を任意の多層に容易に成長させる事ができるので本発
明の構造の形成を制御よ(容易に行う事ができる。更に
、M OCV D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
薄い第2クラツド層14.活性層15.第3クラブト層
16t一層厚の制御よく成長する事ができる。MOCV
D法では各組成の微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1本実施例の構造の如く、凸表面を
有する基板上に多層成長させても、凸部の形状に沿って
一様な層厚が成長していく。
るので、混合ガスの組成を変化させる事で任意の組成の
層を任意の多層に容易に成長させる事ができるので本発
明の構造の形成を制御よ(容易に行う事ができる。更に
、M OCV D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
薄い第2クラツド層14.活性層15.第3クラブト層
16t一層厚の制御よく成長する事ができる。MOCV
D法では各組成の微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1本実施例の構造の如く、凸表面を
有する基板上に多層成長させても、凸部の形状に沿って
一様な層厚が成長していく。
次に、N型GaAs層18成長表面上に5i02膜19
を形成した後、ホトレジスト法で凸表面を有する基板の
凸部領域罠一致する様に幅2μmの窓をあけ、N型Ga
As層18をエツチングしてP型Al O,3Ga o
、r fi、 5層17の表面を出す。
を形成した後、ホトレジスト法で凸表面を有する基板の
凸部領域罠一致する様に幅2μmの窓をあけ、N型Ga
As層18をエツチングしてP型Al O,3Ga o
、r fi、 5層17の表面を出す。
次に5iCh膜19を除去した後、P型AA!0.4G
a、)、6A5層2oを2.Ottm、 PffGa
ASキーyッグ層21を1.0μm連続して成長させる
。
a、)、6A5層2oを2.Ottm、 PffGa
ASキーyッグ層21を1.0μm連続して成長させる
。
この成長に2いて、慣用されている液相成長法では、P
型kl 6.3 Ga 6.7As層17の上にエピタ
キシャル層を形成するのは表面にできる酸化膜を除去す
る手段を講じない限り不可能に近く、膜成長の制御性が
非常に悪くなるが−MOCVD法では比較的簡単である
。特に、このMOCVD法にSいて、第4クラッド層2
0を成長する直前に、HCI等のガスで、成長する面の
表面を軽りタガスエツチングをすると、膜形成ひいては
半導体レーザの再現性、信頼性を一段と向上させる事が
できる。
型kl 6.3 Ga 6.7As層17の上にエピタ
キシャル層を形成するのは表面にできる酸化膜を除去す
る手段を講じない限り不可能に近く、膜成長の制御性が
非常に悪くなるが−MOCVD法では比較的簡単である
。特に、このMOCVD法にSいて、第4クラッド層2
0を成長する直前に、HCI等のガスで、成長する面の
表面を軽りタガスエツチングをすると、膜形成ひいては
半導体レーザの再現性、信頼性を一段と向上させる事が
できる。
次に、第1図又は第2図に示すように、P型GaAsキ
ャップ層21の表面にP側電極22を、N型GaAs基
板10の裏面にN側電榎23をつける。
ャップ層21の表面にP側電極22を、N型GaAs基
板10の裏面にN側電榎23をつける。
第4図は本発明の第2の実施例の断面図である。
厚さ0.05 μm (7)N型Al o、1s Ga
O,115As層(Nm不純物濃に= 1.5 X
10 ”個/ff1)からなる活性層15の下側に厚さ
1.0μmのN型Al0.3Gao4As層からなる第
1ガイド層24及び厚さ]、、 Otxm (7J N
型AJ o、s Gao、s A s 層からなる第1
クラッド層14を配し、上側に厚さ0.5μmのP型’
lO,3Ga 0.7 As層からなるi2ガイド層2
5゜厚さ2.0μmのP型AlO,4G a o、a人
S層カラナル第4クラッド層20を配し、第2ガイド層
25と第4クラッド層20との間に電流注入領域を有す
る厚さ1,0μmのN型GaAs(N型不純物n度≧5
X1018個/詞)からなる電流阻止層18を有してな
る二重ヘテロ接合構造体が、帯状の凹表面を有する(1
00)面を平面とするNmGaAs基板10上にその表
面に沿って設けられている。各層の厚さは全面にわたっ
てほぼ均一になっている。
O,115As層(Nm不純物濃に= 1.5 X
10 ”個/ff1)からなる活性層15の下側に厚さ
1.0μmのN型Al0.3Gao4As層からなる第
1ガイド層24及び厚さ]、、 Otxm (7J N
型AJ o、s Gao、s A s 層からなる第1
クラッド層14を配し、上側に厚さ0.5μmのP型’
lO,3Ga 0.7 As層からなるi2ガイド層2
5゜厚さ2.0μmのP型AlO,4G a o、a人
S層カラナル第4クラッド層20を配し、第2ガイド層
25と第4クラッド層20との間に電流注入領域を有す
る厚さ1,0μmのN型GaAs(N型不純物n度≧5
X1018個/詞)からなる電流阻止層18を有してな
る二重ヘテロ接合構造体が、帯状の凹表面を有する(1
00)面を平面とするNmGaAs基板10上にその表
面に沿って設けられている。各層の厚さは全面にわたっ
てほぼ均一になっている。
N型G a A s基板10の帯状の凹表面、すなわち
。
。
ストライプ溝は8μmの幅を有しくoTB方向に走って
いる。父、電流阻止層18には@1.2μmのストライ
プ状の電流注入領域を有して論る。さらに活性層15の
中央平坦部(N型G a A s基板10のストライプ
溝の上にある部分)の幅は4μmになっている。
いる。父、電流阻止層18には@1.2μmのストライ
プ状の電流注入領域を有して論る。さらに活性層15の
中央平坦部(N型G a A s基板10のストライプ
溝の上にある部分)の幅は4μmになっている。
活性層内のキャリヤ拡散長は1μm、管内波長は0.2
24μmとなる。
24μmとなる。
本実施例の製造方法については、$1の実施例の場合に
準じる。
準じる。
次に、本発明の半導体レーザの動作について説明する。
本発明の半導体レーザに2いて全面型態から流入された
電流は、キャップ層21.第4クラッド層20と全面に
広がって流れるが、第4クラッド層20に隣接して電気
的極性の異なるN型GaAs層18があるため、電流は
この電流阻止層で阻止され、この電流阻止層18にあけ
たストライプ状の窓である電流注入領域からガイド層、
N型//Alo、ts Ga O,85AS層15に注
入される。コノ活性層15に注入されたギヤリヤは活性
層に水平な横力向く拡散していき利得分布を形成しレー
ザ発振を開始する。このとぎ上述した様に、活性層内の
キャリヤ拡散長が短かいため、利得分布は主に電流阻止
層18にあけたストライプ状の窓下の活性層の部分に形
成され、またその形状は急峻にな9、その結果ストライ
プ状の窓の下の部分のみ利得が高くなりその外部は損失
領域になる。
電流は、キャップ層21.第4クラッド層20と全面に
広がって流れるが、第4クラッド層20に隣接して電気
的極性の異なるN型GaAs層18があるため、電流は
この電流阻止層で阻止され、この電流阻止層18にあけ
たストライプ状の窓である電流注入領域からガイド層、
N型//Alo、ts Ga O,85AS層15に注
入される。コノ活性層15に注入されたギヤリヤは活性
層に水平な横力向く拡散していき利得分布を形成しレー
ザ発振を開始する。このとぎ上述した様に、活性層内の
キャリヤ拡散長が短かいため、利得分布は主に電流阻止
層18にあけたストライプ状の窓下の活性層の部分に形
成され、またその形状は急峻にな9、その結果ストライ
プ状の窓の下の部分のみ利得が高くなりその外部は損失
領域になる。
本発明の半導体レーザでは活性層の中央平坦部は第2図
若しくは第4図に見られるようにその水平横方向に2い
てはガイド層に挾みこまれている。
若しくは第4図に見られるようにその水平横方向に2い
てはガイド層に挾みこまれている。
従って、活性1−の光は水平横方向では屈折率の高い活
性層に集光し、正の屈折率分布に基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。
性層に集光し、正の屈折率分布に基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挾み
こまれている場合には、正の屈折率分布が犬ぎくなりす
ぎ、その結果、−次横モード発振が低励起レベルで生じ
る2それがあるので、これを抑圧するため活性層の幅を
狭く限定する必要がある。これに対して本発明の構造で
は活性層両端にはガイド層が直接若しくは薄いクラッド
層を介して隣接しているので光はガイド層の影響を受け
る。
こまれている場合には、正の屈折率分布が犬ぎくなりす
ぎ、その結果、−次横モード発振が低励起レベルで生じ
る2それがあるので、これを抑圧するため活性層の幅を
狭く限定する必要がある。これに対して本発明の構造で
は活性層両端にはガイド層が直接若しくは薄いクラッド
層を介して隣接しているので光はガイド層の影響を受け
る。
ガイド層の屈折率はクラッド層より犬ぎく活性層の屈折
率に近いので活性層との屈折率差は比較的小さくなり、
活性層の水平横方向に作りつけられる正の屈折率分布の
高さを比較的小さくする事ができ安定な基本横モードが
凸部又は凹部領域に沿った活性層全域にわたって広がり
、さらにこの発掘を広範囲にわたる注入′電流領域で維
持する事ができる。従って1本発明の構造では、光の広
がりの幅が利得分布の幅に比べて広くなり、光は利得領
域からその外部の損失領域まで広がって2つ。
率に近いので活性層との屈折率差は比較的小さくなり、
活性層の水平横方向に作りつけられる正の屈折率分布の
高さを比較的小さくする事ができ安定な基本横モードが
凸部又は凹部領域に沿った活性層全域にわたって広がり
、さらにこの発掘を広範囲にわたる注入′電流領域で維
持する事ができる。従って1本発明の構造では、光の広
がりの幅が利得分布の幅に比べて広くなり、光は利得領
域からその外部の損失領域まで広がって2つ。
これは等測的ては可飽和吸収体をもっている事になり自
励振動が生じやすくなる。
励振動が生じやすくなる。
さらに1本発明の構造では、光は活性層からしみ出しガ
イド層に引込まれて垂直方向に犬ぎく広がる。
イド層に引込まれて垂直方向に犬ぎく広がる。
(第1の実施例では活性層から第3クラッド層16にし
み出すが、第3クラッド層16の厚さは薄いので隣接し
て存在する屈折率の高いP型AJo、5Gao4ASガ
イド層17に引込まれて大きく広がる。)さらに、ガイ
ド層に隣接してN型G a A s層18があるが、こ
の層は屈折率がガイド層より高く光を引込むばかりでな
く、レーザ発振光に対して禁制帯幅が狭< 10000
c1rL−”以上の光の吸収層になっている。従って、
光は電流阻止層に引込まれ、そこで大きな吸収損失を受
ける。このことは、電流阻止層18にあけたストライプ
状の電流注入領域外部の光は犬ぎな吸収損失を受け、利
得領域外部の損失を助長する事になるので、可飽和吸収
体の働きをより効果的にする。
み出すが、第3クラッド層16の厚さは薄いので隣接し
て存在する屈折率の高いP型AJo、5Gao4ASガ
イド層17に引込まれて大きく広がる。)さらに、ガイ
ド層に隣接してN型G a A s層18があるが、こ
の層は屈折率がガイド層より高く光を引込むばかりでな
く、レーザ発振光に対して禁制帯幅が狭< 10000
c1rL−”以上の光の吸収層になっている。従って、
光は電流阻止層に引込まれ、そこで大きな吸収損失を受
ける。このことは、電流阻止層18にあけたストライプ
状の電流注入領域外部の光は犬ぎな吸収損失を受け、利
得領域外部の損失を助長する事になるので、可飽和吸収
体の働きをより効果的にする。
本発明の構造では更にキャリヤ拡散長が屈折率分布の幅
を決定する活性層の中央平坦部の幅と利得分布幅を決定
する電流注入領域の幅との差の絶対値の半分以下である
とともにレーザ発振時での屈折率が比較的小さいため、
自励振動を助長する作用をもつ。
を決定する活性層の中央平坦部の幅と利得分布幅を決定
する電流注入領域の幅との差の絶対値の半分以下である
とともにレーザ発振時での屈折率が比較的小さいため、
自励振動を助長する作用をもつ。
すなわち、まず、キャリヤ拡散長が短かいため。
注入キャリヤの密度分布の変動が激しくなり、これに伴
なって基本横モードの幅が大ぎく変動し。
なって基本横モードの幅が大ぎく変動し。
その収縮と拡大が生じ、その結果、自励振動の大きさが
助長される。本発明者の解析結果によれば。
助長される。本発明者の解析結果によれば。
上述の各実施例の構造に2いてキャリヤ拡散長1μmと
2μmとを用いて計算した結果、キャリヤ拡散長1μm
の場合の自励振動は2μmの場合の5.5〜6倍になる
事が明らかになった。
2μmとを用いて計算した結果、キャリヤ拡散長1μm
の場合の自励振動は2μmの場合の5.5〜6倍になる
事が明らかになった。
さらに、レーザ発振時の活性層の中央平坦部の屈折率の
大ぎさが比較的小さい事も基本横モードの幅の変動を助
長する。本発明者の解析結果によれば、上述の各実施例
の、構造に3いて、キャリヤ拡散長1μmを用いて計算
した結果、自励振動の第1ピーク強度と第1の谷での強
度との比が光を導波する屈折率の旨さηB=1,0xl
O″″2(これは通常の半導体レーザでの値)では16
0に対しηB=5×1O−3(本発明での直)では19
5になる事がわかった。
大ぎさが比較的小さい事も基本横モードの幅の変動を助
長する。本発明者の解析結果によれば、上述の各実施例
の、構造に3いて、キャリヤ拡散長1μmを用いて計算
した結果、自励振動の第1ピーク強度と第1の谷での強
度との比が光を導波する屈折率の旨さηB=1,0xl
O″″2(これは通常の半導体レーザでの値)では16
0に対しηB=5×1O−3(本発明での直)では19
5になる事がわかった。
な3.活性層内のキャリヤ拡散長が管内波長未満になる
とレーザ発振のしぎい電流が急激に上昇するので、あま
り小さくするのは得策でない。
とレーザ発振のしぎい電流が急激に上昇するので、あま
り小さくするのは得策でない。
以上のすべての相乗効果の結果1本発明の構造では容易
に自励振動が生じ、その結果、軸モードが多モード化し
、軸モードのコヒーレンスカ低減するために1反射光に
対する雑音も極めて低く。
に自励振動が生じ、その結果、軸モードが多モード化し
、軸モードのコヒーレンスカ低減するために1反射光に
対する雑音も極めて低く。
低雑音特性が得られる。従って本発明の半導体レーザは
光読み取りに必要な低雑音レーザになる。
光読み取りに必要な低雑音レーザになる。
以上の如く本発明の半導体レーザは、第5図に示した従
来の半導体レーザと本質的に異なっている。第5図に示
した半導体レーザは、基板上に多層の層構造を成長した
後、T字状の溝を形成し。
来の半導体レーザと本質的に異なっている。第5図に示
した半導体レーザは、基板上に多層の層構造を成長した
後、T字状の溝を形成し。
次にこの溝を平坦に埋めその上に平坦な活性層。
クラッド層を形成しfc層構造なって噴る。この構造と
本発明の半導体レーザの構造との相違は以下の通りであ
る。
本発明の半導体レーザの構造との相違は以下の通りであ
る。
まず第1に、第5図の構造では、を流注入領域が光吸収
効果で形成される屈折率分布領域よりも活性層から離れ
ているため、・電流は屈折率分布の福と同等以上に広が
って活性層内に注入されるので、活性層内に形成される
キャリヤ分布は屈折率分布と同程度の幅になり、本発明
の如き活性層の水平横方向で生じる光吸収効果は著しく
低減され自励振動は生じにくい傾向にある。
効果で形成される屈折率分布領域よりも活性層から離れ
ているため、・電流は屈折率分布の福と同等以上に広が
って活性層内に注入されるので、活性層内に形成される
キャリヤ分布は屈折率分布と同程度の幅になり、本発明
の如き活性層の水平横方向で生じる光吸収効果は著しく
低減され自励振動は生じにくい傾向にある。
第2に、本発明の半導体レーザはさぎに説明した様に、
キャリヤ拡散長が実効的な屈折率分布の幅すなわち活性
層の中央平坦部の幅と電流注入領域の幅との差の絶対値
の半分以下に短かくする事が本質的に重要であり、この
事が1励振動を生じさせかつ助長する効果をもたらし、
その結果低雑音レーザ特性が生じる。しかるに第5図に
示した構造ではこのような効果を考慮して2らず、その
ため、自励振動の生じる許容範囲がきわめて狭くなる。
キャリヤ拡散長が実効的な屈折率分布の幅すなわち活性
層の中央平坦部の幅と電流注入領域の幅との差の絶対値
の半分以下に短かくする事が本質的に重要であり、この
事が1励振動を生じさせかつ助長する効果をもたらし、
その結果低雑音レーザ特性が生じる。しかるに第5図に
示した構造ではこのような効果を考慮して2らず、その
ため、自励振動の生じる許容範囲がきわめて狭くなる。
以上、A4GaAs/GaAsの二重ヘテロ接合の場合
について説明したが1本発明は、InGaP/AlIn
P、InGaAsP/InGaP、InGaAs/In
P。
について説明したが1本発明は、InGaP/AlIn
P、InGaAsP/InGaP、InGaAs/In
P。
人JGaAsSb/GaAs8b等数多くの半導体材料
に適用しつることはいうまでもない。
に適用しつることはいうまでもない。
以上説明したように本発明は、基板の凹又は凸表面に沿
って二重ヘテロ接合構造体を設け、かつこの二重ヘテロ
接合構造体のガイド層とクラッド層との間に光吸収作用
のある電流阻止層を設けることにより、安定な基本横モ
ード発振を維↑丹しつつ安定な自励発振を行なう低雑音
でかつ高歩留りで製造できる半導体レーザをつることが
できるという効果がある。
って二重ヘテロ接合構造体を設け、かつこの二重ヘテロ
接合構造体のガイド層とクラッド層との間に光吸収作用
のある電流阻止層を設けることにより、安定な基本横モ
ード発振を維↑丹しつつ安定な自励発振を行なう低雑音
でかつ高歩留りで製造できる半導体レーザをつることが
できるという効果がある。
第1図及び第2図はそれぞれ本発明の第1の実施例の斜
視図及び断面図、第3図(a+ 、 (b)は第1の実
施例の製造方法を説明するための工程順に示したレーザ
・チップの断面図、第4図は本発明の第2の実施例の断
面図、第5図は従来のl5SSレーザのチップ断面図で
ある。 10 ・・−−−−N型GaAs基板、11−−8iO
z膜、12・・・・・・メサストライプ、13°−−−
−−N聖人l o、5Ga0.5As層からなる第1ク
ラツド層、14・・・・・・N型kl O,s Ga
O05As層からなる第1クラット層。 15−−−−−− N型kl (、、、Ga O,as
A s層からなる活性層、l 6−−−−−・P型k
l O,5Ga (1,5As層からなる第2クラヴド
層、 17・−・−・P型AJo、3Gao、、A5層
からなるガイド層、18・・・・−・N gG a A
41層からなる電流阻止層、19・・・・〜・8i0
z膜、20・・・・・・P型AlO,4Ga6.gAs
層からなる第4クラy ト層。 21・・・・・・P型GaAsキャップ層、22・−・
・・・P側電極、23・・・・−・N側を極、24・・
・・・・N型AA! o、5Gao、7As層からなる
giガイド層、 25−・−P型P l O63G a
6.7 As層からなる第2ガイド層。 50−−−−−− P型G3人−、基板、51 ・−−
−・−NMGaLS?rヤ、プ層、52・−・・・・N
側電極、53・・・・・・P側型j、54−−− ・−
P型Al o、35 Ga 、)、65 As層からな
るクラッド層、 55−・−P型入l o、13Ga
0.87 A’i層からなる活性層、56−・・−N型
Alo、3sGao、5sAs層からなるクラッド層、
61・・・・−・NfiGaAs層。 62−・−・AlO,45Ga O,!S As層、
63−・−N型GaAs層、 64−・・−人1r
O,45Ga 0055人−i 層、65・・・・・
・N型GaAs層。 代理人 弁理士 内 原 晋、′、゛(久) 猶30
視図及び断面図、第3図(a+ 、 (b)は第1の実
施例の製造方法を説明するための工程順に示したレーザ
・チップの断面図、第4図は本発明の第2の実施例の断
面図、第5図は従来のl5SSレーザのチップ断面図で
ある。 10 ・・−−−−N型GaAs基板、11−−8iO
z膜、12・・・・・・メサストライプ、13°−−−
−−N聖人l o、5Ga0.5As層からなる第1ク
ラツド層、14・・・・・・N型kl O,s Ga
O05As層からなる第1クラット層。 15−−−−−− N型kl (、、、Ga O,as
A s層からなる活性層、l 6−−−−−・P型k
l O,5Ga (1,5As層からなる第2クラヴド
層、 17・−・−・P型AJo、3Gao、、A5層
からなるガイド層、18・・・・−・N gG a A
41層からなる電流阻止層、19・・・・〜・8i0
z膜、20・・・・・・P型AlO,4Ga6.gAs
層からなる第4クラy ト層。 21・・・・・・P型GaAsキャップ層、22・−・
・・・P側電極、23・・・・−・N側を極、24・・
・・・・N型AA! o、5Gao、7As層からなる
giガイド層、 25−・−P型P l O63G a
6.7 As層からなる第2ガイド層。 50−−−−−− P型G3人−、基板、51 ・−−
−・−NMGaLS?rヤ、プ層、52・−・・・・N
側電極、53・・・・・・P側型j、54−−− ・−
P型Al o、35 Ga 、)、65 As層からな
るクラッド層、 55−・−P型入l o、13Ga
0.87 A’i層からなる活性層、56−・・−N型
Alo、3sGao、5sAs層からなるクラッド層、
61・・・・−・NfiGaAs層。 62−・−・AlO,45Ga O,!S As層、
63−・−N型GaAs層、 64−・・−人1r
O,45Ga 0055人−i 層、65・・・・・
・N型GaAs層。 代理人 弁理士 内 原 晋、′、゛(久) 猶30
Claims (1)
- 活性層の両側をこれより禁制帯幅の大きなクラッド層及
び又はガイド層とクラッド層とで少なくとも片側にガイ
ド層を配して挾み、前記ガイド層との間に、電流注入領
域を有する前記活性層より禁制帯幅の小さな電流阻止層
を有してなる二重ヘテロ接合構造体が、帯状の凹又は凸
表面を有する基板上に前記凹又は凸表面に沿って設けら
れ、前記電流注入領域は、前記活性層の中央平坦部の幅
より小さい所定幅を有し、前記活性層内のキャリヤ拡散
長は管内波長以上でかつ前記活性層の中央平坦部の幅と
前記電流注入領域の幅との差の絶対値以下であることを
特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26433585A JPS62123790A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26433585A JPS62123790A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62123790A true JPS62123790A (ja) | 1987-06-05 |
Family
ID=17401746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26433585A Pending JPS62123790A (ja) | 1985-11-22 | 1985-11-22 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62123790A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278290A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
-
1985
- 1985-11-22 JP JP26433585A patent/JPS62123790A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0278290A (ja) * | 1988-09-14 | 1990-03-19 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
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