JPS62249497A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザに係り、特に非点収差のない、
雑音特性の良好な素子に関する。

〔従来の技術〕

従来の低雑音、低収差レーザ装置の構造は、第３１回応
用物理学会講演会（昭和５９年３月２９日〜４月２日開
４１ＩＩＩ）予稿集３０ａ−Ｍ−８にある「リブ光導波
路モード・フィルタ型ＧａＡΩＡｓ　レーザの特性」に
記載のように、共振器の軸方向に屈折率ガイドと利得ガ
イド構造とを縦列接続した複合ガイド構造となっている
が、この様な素子は安定性に欠けるという問題点を有し
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体レーザのレーザ光分布（横モード）を、ストライ
プ中央部と外縁部との間の屈折率差で閉込めたいわゆる
屈折率導波型素子では発振スペクトル線（縦モード）が
単一となる。このような素子を光ディスクに応用した場
合には、ディスクがらの反射光による戻り光雑音が発生
する。一方屈折率差が小さい素子では、縦モードがマル
チ化し、戻り光雑音は発生しないが、活性層の垂直方向
と平行方向でビームウェイストの位置が異なるいわゆる
非点収差を生じ、レーザビーｔ１が絞り込めないという
欠点がある。このため、縦モードがマルチモードで非点
収差のない素子が望まれている。

このためには、半導体レーザの光軸方向にストライプ構
造を変化させ、素子内部では、屈折率差を小さく、すく
なくとも一方のレーザ光出射端面附近で屈折率差を大き
くすれば、上記目的を達成することができる。

つまり、本発明の目的は雑音特性の良好な、非点収差の
ない光デイスク用の半導体レーザを提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、活性層にストライプ状の発光領域を
形成する際に、あらかじめストライプ端面部分に相当す
る基板に浅い凹み部を設け、ストライブ中央部は平坦に
することにより、前記ストライプ中央部とその外縁部と
の間では屈折率差が小さく、前記ストライプ端面部とそ
の外縁部では屈折率差が太きくなる手段を設ける。

〔作用〕

以上、本発明は前記問題点を解決するため、以下に記述
する技術的手段により低雑音、低収差レーザを可能とし
たものである。

代表例を第１図〜第３図に示す。素子内部では通常の狭
ストライプ構造にする。一方端面附近では基板に設けた
浅い凹み部が活性層にも及ぶように有機金属熱分解法（
ＭＯＣＶＤ法）もしくは分子ビームエピタキシャル法（
ＭＢＥ法）により形成することにより、ストライプ部と
その外縁部で屈折率差を大きくすることができる。

したがって活性層中央部では利得ガイド型レーザ構造で
低雑音性が実現でき、活性層端面付近では屈折率ガイド
型レーザ構造で低収差性を実現できるため、高性能な低
雑音・低収差レーザを実現することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を用いて詳細
に説明する。

実施例１ 第１図は基板に設ける凹部を示す平面図、第２図および
第３図は第１図におけるＡ−Ａ’線断面図およびＢ−Ｂ
’線断面図である。まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１に選択化
学エッチにより第２図の如く深さ０．０５〜０．３μｍ
の間部分２を設ける。この後第２図に示すようにｎ型Ｇ
ａＡ　Ｑ　Ａｓクラッド層３、アンドープ活性層４（厚
み０．０４〜０．０５μｍ）＋Ｐ型ＧａＡ　Ｑ　Ａｓク
ラッド層５．ｎ型キャップ層６を順次成長させる。次い
で選択Ｚｎ拡散法によりｐ小領域７を形成し、Ｍ　ｏ　
−Ａ　ｕ電極８、ＡｕＧｅＮｊ　−Ａｕ電極９を蒸着す
る。この後、第１図の一点鎖線に従って襞間し１反射面
を形成する。第２図は端面近傍の断面で、凹部２の上方
の活性層にも凹みが形成され、これによるストライプ内
部と外縁部間の屈折率段差を生じ、レーザ光がこれによ
って閉込められるために非点収差は小さい。

屈折率段差を十分大きくするためには凹み段差を０．０
５−０．３ｐｍ、活性層厚を０．０４−０．０５μｍ、
ｎ型クラッド層厚を１．５〜２μｍとするのが良い。ま
たストライプ幅は凹部２のうち端面部分を５〜１０μｍ
とすることにより３〜５μｍとなる。

第３図はストライプ内部の素子断面図で、活性層には段
差がないため、通常の狭ストライプレーザ構造となリレ
ーザ発振はマルチモードとなり戻り光雑音は発生しない
６ また各層厚みはｐ型りラッド層５は１．５〜２μｍ、ｎ
型キャップ層６は０．３〜０．５μｍである。各層のＡ
　Ｑ　Ａｓ組成は層３，５が３５〜５５％、層４が５〜
２０％である。

本素子では、縦モードがマルチモードで、戻り光量にか
かわらず、相対雑音強度はＩ　Ｘ　１０−１３Ｈｚ−”
であった。また非点収差は５μｍ以下であった。

実施例２ 次に基板がｐ型ＧａＡｓを用いた実施例について第４図
、第５図を用いて説明する。

まず、ｐ型基板１に第２図と同様の凹部２を設けた上に
ｐ型ＧａＡ　Ｑ　Ａｓクラッド層３．アンドープ活性層
４．ｎ型ＧａＡ　Ｑ　Ａｓクラッド層５．ｎ型ＧａＡｓ
キャップ層６を設けた後、選択Ｚｎ拡散法によりｐ十領
域７を設け、次いでＡｕＧｅＮｉ−Ａｕ電極８゜Ｍ　ｏ
　−Ａ　ｕ電極９を蒸着した。実施例１と同様第１図の
一点鎖線に従って襞間し、反射面を形成したのち、レー
ザ素子を組立て、発振させたところ非点収差は５μｍ以
下と小さく、相対雑音強度も戻り光量にかかわらず、　
　Ｌ　Ｘ　１０−１ａＨｚ−”以下の低雑音、低収差レ
ーザが得られた。

実施例３ 活性層の両脇を傾斜型屈折率分離とじ込め構造とした実
施例を述べる。

第６図、第７図、第８図は、第２図〜第５図における活
性層とその周辺クラッド層の組成断面構造図である。第
６図〜第８図において、１１はｎ型クラッド層、もしく
はｎ型クラッド層であり、１２はｎ型傾斜型屈折率層、
もしくはｐ型傾斜型屈折率層であり、１３は厚み約０．
０１〜０．０２μｍのアンドープ活性層であり、１４は
ｐ型傾斜型屈折Ｓ＄層、もしくはｎ型傾斜型屈折Ｓ＄層
であり、１５はＰ型クラッド層もしくはｎ型クラッド層
である。

このような傾斜型屈折率分離とじ込め構造とすることに
より、レーザ光は低雑音、低収差特性を示すのみでなく
、レーザ発振のスポット径を大きく出来るため、ストラ
イプ端面とストライプ内部の段差の程度の裕度が増すと
いう利点の他、発振しきい電流密度を小さく出来るとい
う利点もある。

以上の説明では、材料系をＧａＡΩＡｓ　／ＧａＡｓ系
として説明したが、他の材料１例えば、ＩｎＧａＡｓＰ
　／ＩｎＰ系、　ＩｎＧａＰ　／ＧａＡｓ系でも同様の
効果が期待できる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明の半導体レーザは、発光領域の
両端に屈折率ガイドの導波領域を設け、これより内部の
少なくとも一部に利得ガイドを主とする導波領域を有す
る部分を設けである。

発光領域の両端の屈折率ガイドの導波領域で、モード・
フィルタの効果が生じ、結果的に（１）非点収差がなく
、且（２）低戻り光ノイズを実現することができる。

本発明の半導体レーザは非点収差補正用レンズを必要と
しないので、ビデオ・ディスクやコンパクト・ディスク
用等の光源として最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は実施例を示す図で、第１図は、基体
に設ける溝を示す平面図、第２図、第３図は各々半導体
レーザ素子の第１図におけるＡＡ’線断面図、ＢＢ’線
断面図である。第４図および第５図は実施例２を示す断
面図である。さらに第６図、第７図、第８図は実施例３
を示す活性層とその周辺部の組成断面構造図である。 ］−・・・基板、２・・・浅い凹部、３・・・ｐ　（ｎ
）クラッド層、４・・・活性層、５・・・ｎ　（ｐ）ク
ラッド層、６・・・キャップ層、７・・・Ｚｎ拡散層、
８，９・・・電極、１１．１５−ｐ、ｎクラッド層、１
２．１４・　ｐ。 早　　１　日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板内に浅い凹部を形成し、これを埋める様
   に活性層を含む多層の半導体層を積層した半導体レーザ
   において、少なくとも一方の光出射端面近傍を除いて活
   性層が平坦に形成され、該少なくとも一方の光出射端面
   近傍で活性層が基板に形成された凹部と同形もしくは相
   似形の凹部が設けられていることを特徴とする半導体レ
   ーザ素子。 ２、特許請求範囲第１項の半導体レーザ素子において、
   基板内に設けた凹部の深さが０．０５〜０．３μｍで、
   活性層厚さが０．０４〜０．１５μｍの範囲にあること
   を特徴とする半導体レーザ素子。 ３、特許請求範囲第１項もしくは第２項記載の半導体レ
   ーザ素子において、各成長層が分子ビーム成長法もしく
   は気相成長法によつて形成された半導体レーザ素子。