JPS6246584A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6246584A JPS6246584A JP60185532A JP18553285A JPS6246584A JP S6246584 A JPS6246584 A JP S6246584A JP 60185532 A JP60185532 A JP 60185532A JP 18553285 A JP18553285 A JP 18553285A JP S6246584 A JPS6246584 A JP S6246584A
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- Japan
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- refractive index
- active layer
- mode
- stripe
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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】
（発明の抜術分野〕
本発明は、作り付け導波路構造を備えた半導体レーザ装
置の改良に関する。
置の改良に関する。
ディジタル・オーディオ・ディスク（ＤＡＤ）。
ビデオ・ディスク、ドキュメント・ファイル等の光デイ
スク装置や光通信用光源として半導体レーザの応用が開
けるにつれ、半導体レーザの量産化技術が必要となって
いる。従来より、半導体レーザ用の薄摸多層へテロ接合
結晶製作技術としては、スライディング・ボート方式に
よる液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられ
てきたが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度があ
る。
スク装置や光通信用光源として半導体レーザの応用が開
けるにつれ、半導体レーザの量産化技術が必要となって
いる。従来より、半導体レーザ用の薄摸多層へテロ接合
結晶製作技術としては、スライディング・ボート方式に
よる液相エピタキシャル成長法（ＬＰＥ法）が用いられ
てきたが、ＬＰＥ法ではウェハ面積の大型化に限度があ
る。
このため、大面積で均−性及び制御性に優れたエピタキ
シャル成長が可能な有礪金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法
）や分子線エピタキシー法（〜４ＢＥ法）等の結晶成長
技術が注目されている。
シャル成長が可能な有礪金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法
）や分子線エピタキシー法（〜４ＢＥ法）等の結晶成長
技術が注目されている。
ＭＯＣＶＤ法の特性を生かした作り付け導波路レーザと
言えるものに、（アプライド・フィジックスレター誌、
第３７巻３号２６２頁、１９８０年）に発表された第５
図に示す如き半導体レーザがある。なお、図中５１はＮ
−ＧａＡＳＷ板、５２はＮ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、
５３（まＧａＡＱ、ＡＳ活性層、５４はＰ−ＧａＡｆｆ
Ａｓクラッド層、５５はＮ−ＧａＡＳ電流阻止層、５６
はＰ−ＧａＡｆｆｉＡｓ被覆層、５７はＰ−ＧａＡｓコ
ンタクト層、５８．５９は金属電極を示している。
言えるものに、（アプライド・フィジックスレター誌、
第３７巻３号２６２頁、１９８０年）に発表された第５
図に示す如き半導体レーザがある。なお、図中５１はＮ
−ＧａＡＳＷ板、５２はＮ−ＧａＡｌＡｓクラッド層、
５３（まＧａＡＱ、ＡＳ活性層、５４はＰ−ＧａＡｆｆ
Ａｓクラッド層、５５はＮ−ＧａＡＳ電流阻止層、５６
はＰ−ＧａＡｆｆｉＡｓ被覆層、５７はＰ−ＧａＡｓコ
ンタクト層、５８．５９は金属電極を示している。
この構造においては、異欅導電型の電流閉止層５５によ
り活性層５３への電流注入がストライプ状に限定される
と同時に、活性層５３に導波された光が電流阻止層５５
及び′ａ覆層５６までしみ出し、その結果ストライプ直
下とそれ以外の部分とで異った複屈折率差を生じ、これ
によりス１−ライブ直下部分に導波されたモードが形成
されることになる。即ち、電流阻止層５５によって、電
流狭窄による利得導波路構造と作り付け屈折率導波路構
造とが自己整合的に形成されている。
り活性層５３への電流注入がストライプ状に限定される
と同時に、活性層５３に導波された光が電流阻止層５５
及び′ａ覆層５６までしみ出し、その結果ストライプ直
下とそれ以外の部分とで異った複屈折率差を生じ、これ
によりス１−ライブ直下部分に導波されたモードが形成
されることになる。即ち、電流阻止層５５によって、電
流狭窄による利得導波路構造と作り付け屈折率導波路構
造とが自己整合的に形成されている。
この構造のレーザは著者等の報告によれば、室温パルス
動作では５０［ｍＡ］程度とかなり低いしきい値で発振
し、また申−モード発振が達成され横モードが十分良り
開部されることが示されている。
動作では５０［ｍＡ］程度とかなり低いしきい値で発振
し、また申−モード発振が達成され横モードが十分良り
開部されることが示されている。
なお、上記構造のレーザは基板５１から電流阻止層５５
までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５５の−０部
をストライプ状にエツチングしたのちに被覆層５６及び
コンタクト層５７を形成する第２回目の結晶成長とから
なる２段階の結晶成長プロセスにより作成される。ここ
で、第２回目の結晶成長の開始時点における被覆層５６
の成長は、一旦表面が空気中に晒されたＧａ、１２Ａｓ
面上への成長である。このため、従来のＬＰＥ法では成
長が難しく、ＧａＡＱＡＳ面上への成長が容易なＭＯＣ
ＶＤ法によって始めて制御性良く製作できるようになっ
たものである。
までの第１回目の結晶成長と、電流阻止層５５の−０部
をストライプ状にエツチングしたのちに被覆層５６及び
コンタクト層５７を形成する第２回目の結晶成長とから
なる２段階の結晶成長プロセスにより作成される。ここ
で、第２回目の結晶成長の開始時点における被覆層５６
の成長は、一旦表面が空気中に晒されたＧａ、１２Ａｓ
面上への成長である。このため、従来のＬＰＥ法では成
長が難しく、ＧａＡＱＡＳ面上への成長が容易なＭＯＣ
ＶＤ法によって始めて制御性良く製作できるようになっ
たものである。
ところで、半導体レーザの発振しきい値は、動作電流の
減少、寿命特性の向上等の観点からも低いことが必要で
あり、しきい随の低さはレーザの構造、性能の良し悪し
をはかる目安にもなっている。低しきい値を示すレーザ
構造としては、作り付け導波路構造である埋め込み型（
ＢＨ）や横方向接合型＜ＴＪＳ＞等があり、これらは１
０〜２０［ｍＡ］以下のしきい値を示す。これらに比べ
て第５図の構造のレーザのしきい値は、前ｉ４した槌に
５０［ｍＡ］とＢＨ，ＴＪＳ型と比較シテ２倍以上高い
。本発明者等の実験によっても、現構造のままではこれ
以上の低しきい値化をはかることは甚だ困難であること
が確かめられた。
減少、寿命特性の向上等の観点からも低いことが必要で
あり、しきい随の低さはレーザの構造、性能の良し悪し
をはかる目安にもなっている。低しきい値を示すレーザ
構造としては、作り付け導波路構造である埋め込み型（
ＢＨ）や横方向接合型＜ＴＪＳ＞等があり、これらは１
０〜２０［ｍＡ］以下のしきい値を示す。これらに比べ
て第５図の構造のレーザのしきい値は、前ｉ４した槌に
５０［ｍＡ］とＢＨ，ＴＪＳ型と比較シテ２倍以上高い
。本発明者等の実験によっても、現構造のままではこれ
以上の低しきい値化をはかることは甚だ困難であること
が確かめられた。
このようなしきい値の違いは、第５図の構造とＢＨ，Ｔ
ＪＳ型等との導波路効果の違いにあると考えられる。即
ち、第５図の構造は、活性層５３に導波された光がクラ
ッド層５４を通して電流阻止層５５までしみ出し、吸収
を受けることによって接合面に水平方向に等価的複素屈
折率の虚数部分に差が形成されて光がガイドされる吸収
損失ガイドである。一方、ＢＨ溝構造の場合は複素ｍ折
率の実数部分の差によって光がガイドされる回折率ガイ
ドである。つまり、第５図の構造では、吸収損失の分だ
けしきい値が上昇してしまうと考えられる。
ＪＳ型等との導波路効果の違いにあると考えられる。即
ち、第５図の構造は、活性層５３に導波された光がクラ
ッド層５４を通して電流阻止層５５までしみ出し、吸収
を受けることによって接合面に水平方向に等価的複素屈
折率の虚数部分に差が形成されて光がガイドされる吸収
損失ガイドである。一方、ＢＨ溝構造の場合は複素ｍ折
率の実数部分の差によって光がガイドされる回折率ガイ
ドである。つまり、第５図の構造では、吸収損失の分だ
けしきい値が上昇してしまうと考えられる。
損失ガイド構造の以上のような欠点に鑑みるとき、低し
きい値化を実現するためにはこうした１１失のペナルテ
ィ−を払う必要のない屈折率導波型レーザとすることが
考えられる。この考え方をもとに考案された半導体レー
ザが（第５回国際固体素子、材料コンファレンス、エク
ステンディト。
きい値化を実現するためにはこうした１１失のペナルテ
ィ−を払う必要のない屈折率導波型レーザとすることが
考えられる。この考え方をもとに考案された半導体レー
ザが（第５回国際固体素子、材料コンファレンス、エク
ステンディト。
アブストラクト、１５３頁、１９８４年）に発表されて
いる。このレーザでは、ストライプ状溝部に埋込む層（
被覆層）を高屈折率等と低屈折率層との２層とすること
により、ストライプ状溝部にしみ出した光が、高屈折率
層の影響を受け、接合面に水平方向についてストライプ
状溝直下部分で高くなる実効屈折率分布が生しることに
なる。そして、高屈折率層の屈折率や厚みを適当に選ぶ
ことによって高屈折率層への光のしみ出しによる損失を
十分小さくすることができ、過剰電流増加を抑えること
ができ、低しきい値化を十分に達成することができる。
いる。このレーザでは、ストライプ状溝部に埋込む層（
被覆層）を高屈折率等と低屈折率層との２層とすること
により、ストライプ状溝部にしみ出した光が、高屈折率
層の影響を受け、接合面に水平方向についてストライプ
状溝直下部分で高くなる実効屈折率分布が生しることに
なる。そして、高屈折率層の屈折率や厚みを適当に選ぶ
ことによって高屈折率層への光のしみ出しによる損失を
十分小さくすることができ、過剰電流増加を抑えること
ができ、低しきい値化を十分に達成することができる。
一方、追記型光デイスク装置や、消去、再書き込みの可
能な光デイスク装置の開発が急テンポで進められており
、これに伴い光ディスク書き込み用光源として、高出力
半導体レーザへの要求が高まっている。光ディスク書き
込み用光源として要求される性能は ■ 書き込み時の光出力として３０［ｍＷ］以上の高出
力が必要であること ■ 読み出し詩の低出力動作時から書き込み時の高出力
動作にねたり横モードが基本モードで、且つ安定してい
ること ■ ビームが光学系によって小さく絞れること■ 高信
頼性が確保されていること 等が重要である。また、これらに加えて、レーザ構造及
び製造工程が量産性に優れていることが必要である。
能な光デイスク装置の開発が急テンポで進められており
、これに伴い光ディスク書き込み用光源として、高出力
半導体レーザへの要求が高まっている。光ディスク書き
込み用光源として要求される性能は ■ 書き込み時の光出力として３０［ｍＷ］以上の高出
力が必要であること ■ 読み出し詩の低出力動作時から書き込み時の高出力
動作にねたり横モードが基本モードで、且つ安定してい
ること ■ ビームが光学系によって小さく絞れること■ 高信
頼性が確保されていること 等が重要である。また、これらに加えて、レーザ構造及
び製造工程が量産性に優れていることが必要である。
前記被覆層を２層にしたレーザは、低しきい値に加え、
光がクラッド層に十分床がる、所請う−ジ・オプティカ
ルキャビィティ構造になっているので、高出力動作が可
能であり、上記性能の■を満たしている。しかしながら
、上記性能の■を十分に満足することはできなかった。
光がクラッド層に十分床がる、所請う−ジ・オプティカ
ルキャビィティ構造になっているので、高出力動作が可
能であり、上記性能の■を満たしている。しかしながら
、上記性能の■を十分に満足することはできなかった。
即ち、異種層で光吸収損失が生じるため、この損失を考
慮しストライプ状溝部の底部幅や被ＴＪ層の組成及び活
性層との距離を厳密に制御しない限り、３０［ｍＷ］ニ
ス上の高出力動作において高次モードヤ光出力に依存し
た横モード変形を生じることが判明している。
慮しストライプ状溝部の底部幅や被ＴＪ層の組成及び活
性層との距離を厳密に制御しない限り、３０［ｍＷ］ニ
ス上の高出力動作において高次モードヤ光出力に依存し
た横モード変形を生じることが判明している。
（発明の目的〕
本発明の目的は、実効屈折率差による作り付け導波効果
を確実に生じせしめることができ、低しきい値化をはか
り博、特に３０［ｍＷ］以上の高出力動作で安定した基
本横モード発振を示す半導体レーザ装置を提供すること
にある。
を確実に生じせしめることができ、低しきい値化をはか
り博、特に３０［ｍＷ］以上の高出力動作で安定した基
本横モード発振を示す半導体レーザ装置を提供すること
にある。
〔発明の概要］
本発明の骨子は、被覆層を２層若しくはそれ以上の層構
造とし、麿折率の高い層をストライプ内において活性層
に接近させることにより、電流の閉込めを損わずにスト
ライプ直下における実効屈折率を十分大きく保持してモ
ード制御を行うことにある。さらに、異種層をＡ２を含
む化合物半導体材料とすることにより、ストライプ内で
光が十分被覆層にしみ出した場合や、異種層が活性層に
接近した場合にも、吸収損失が生じないようにしたこと
にある。
造とし、麿折率の高い層をストライプ内において活性層
に接近させることにより、電流の閉込めを損わずにスト
ライプ直下における実効屈折率を十分大きく保持してモ
ード制御を行うことにある。さらに、異種層をＡ２を含
む化合物半導体材料とすることにより、ストライプ内で
光が十分被覆層にしみ出した場合や、異種層が活性層に
接近した場合にも、吸収損失が生じないようにしたこと
にある。
即ち本発明は、ＡＣ！、を含む化合物半導体材料からな
るダブルヘテロ構造部を有し、このダブルヘテロ構造部
の活性′層に対し基板と反対側のクラッド層上に該クラ
ッド層とは導電型の異なる異種層をストライプ状部分を
除いて形成し、且つこの上に上記クラッド層と同じ導電
型の被覆層を形成して、電流狭窄効果及び作り付け導波
路効果を持たせたベテＯ接合型半導体レーザ装置におい
て、前記異８！層はＡｌ１を含む化合物半導体材料で形
成され、前記被覆層は少なくとも２層に形成され、前記
活性層に近い方の第１の′ｆｉ覆層は前記クラッド層よ
りも屈折率が大きい層であって、第１の被覆層より前記
活性層に遠い方の第２の被覆層は第１の被Ｖ！層より屈
折率が小さい層であり、且つスｉ・ライブ状溝部の内外
の実効屈折率差Δｎ ｅｆｆ及びストライプ状溝の底８
１１ＩＩＡＷが、それぞれ△ｎｅｒｒ≧６×１０°３ ＷＳ２ μｍ となるようにしたものである。
るダブルヘテロ構造部を有し、このダブルヘテロ構造部
の活性′層に対し基板と反対側のクラッド層上に該クラ
ッド層とは導電型の異なる異種層をストライプ状部分を
除いて形成し、且つこの上に上記クラッド層と同じ導電
型の被覆層を形成して、電流狭窄効果及び作り付け導波
路効果を持たせたベテＯ接合型半導体レーザ装置におい
て、前記異８！層はＡｌ１を含む化合物半導体材料で形
成され、前記被覆層は少なくとも２層に形成され、前記
活性層に近い方の第１の′ｆｉ覆層は前記クラッド層よ
りも屈折率が大きい層であって、第１の被覆層より前記
活性層に遠い方の第２の被覆層は第１の被Ｖ！層より屈
折率が小さい層であり、且つスｉ・ライブ状溝部の内外
の実効屈折率差Δｎ ｅｆｆ及びストライプ状溝の底８
１１ＩＩＡＷが、それぞれ△ｎｅｒｒ≧６×１０°３ ＷＳ２ μｍ となるようにしたものである。
本発明によれば、ストライプ状溝部に埋込む層（被覆層
）を高屈折率層と低屈折率層の少なくとも２層とするこ
とにより、ストライプ状溝部にしみ出した光が高屈折率
層の影響を受け、接合面に水平方向についてストライプ
状溝直下部分で高くなる実効屈折率分布が生じることに
なる。そして、高屈折率層の屈折率や厚みを適当に選ぶ
ことによって、高屈折率層への光のしみ出しによる損失
を十分小さくすることができる。従って、過剰しきい値
電流増加を抑えることができるようになり、低しきい値
化を十分達成できる。さらに、十分な実効屈折率差を（
りることができるため、非点隔差の小さいビームを得る
ことができる。
）を高屈折率層と低屈折率層の少なくとも２層とするこ
とにより、ストライプ状溝部にしみ出した光が高屈折率
層の影響を受け、接合面に水平方向についてストライプ
状溝直下部分で高くなる実効屈折率分布が生じることに
なる。そして、高屈折率層の屈折率や厚みを適当に選ぶ
ことによって、高屈折率層への光のしみ出しによる損失
を十分小さくすることができる。従って、過剰しきい値
電流増加を抑えることができるようになり、低しきい値
化を十分達成できる。さらに、十分な実効屈折率差を（
りることができるため、非点隔差の小さいビームを得る
ことができる。
また、本発明によればＡｎを含む化合物半導体からなる
ダブルヘテロ構造に対し、異ｆｉ層もＡｌ１を含む化合
物半導体材料で形成しているので、次のような効果が得
られる。即ち、ストライプ内で光が十分被覆層にしみ出
した場合や異種層が活性層に接近した場合にも、吸収損
失を生じることがないため、低しきい値、高出力動作が
可能である。
ダブルヘテロ構造に対し、異ｆｉ層もＡｌ１を含む化合
物半導体材料で形成しているので、次のような効果が得
られる。即ち、ストライプ内で光が十分被覆層にしみ出
した場合や異種層が活性層に接近した場合にも、吸収損
失を生じることがないため、低しきい値、高出力動作が
可能である。
さらに、異種層を活性層に接近させること力く可能とな
るので、ストライプ溝を形成するためのエツチング量を
少なくすることができ、これによりストライプ両側での
電流リークを低減できると共に、生産性及び制御性の向
上をはかり得る。また、ペテロ構造近傍が全てＡ２を含
む化合物半導体材料（例えばＧａＡｌＡＳ＞で構成され
ているので、材質の違いによるストレスを低減すること
ができ、信頼性の向上をはかり得る。さらに、ストライ
プ状溝の内外の実効屈折率差及びストライプ溝の底部幅
を適当な範囲に設定することにより、低出力から３０［
ｍＷ］以上の高出力動作に亙り安定した横モード発振を
実現することができる。
るので、ストライプ溝を形成するためのエツチング量を
少なくすることができ、これによりストライプ両側での
電流リークを低減できると共に、生産性及び制御性の向
上をはかり得る。また、ペテロ構造近傍が全てＡ２を含
む化合物半導体材料（例えばＧａＡｌＡＳ＞で構成され
ているので、材質の違いによるストレスを低減すること
ができ、信頼性の向上をはかり得る。さらに、ストライ
プ状溝の内外の実効屈折率差及びストライプ溝の底部幅
を適当な範囲に設定することにより、低出力から３０［
ｍＷ］以上の高出力動作に亙り安定した横モード発振を
実現することができる。
ここで、実効屈折率差△ｎ ｅｆｆ及びストライプ溝の
底部幅Ｗの限定理由について、第４図を参照して詳しく
説明する。第４図は本発明構造において、光出力３０［
ｍＷ］に至る横モードの様子を、実効屈折率差Δｎ ｅ
ｆｆとストライプ満幅Ｗについてプロットしたものであ
る。
底部幅Ｗの限定理由について、第４図を参照して詳しく
説明する。第４図は本発明構造において、光出力３０［
ｍＷ］に至る横モードの様子を、実効屈折率差Δｎ ｅ
ｆｆとストライプ満幅Ｗについてプロットしたものであ
る。
一般に平坦な活性層を持つレーザの場合、モードの閉込
めのための実効屈折率分布を１０′２以上程度に十分大
きくとることは困難であり、実際には活性層を曲げたり
、溝内に垂れ込ませて成長させることにより活性層の厚
みを変えたりする方法が多く用いられる。このような構
造は、平坦な活性層を持つものに比べて活性層の品質が
低下するため、信頼性の低下を引起こし易い。一方、本
発明による構造では、第１の被覆層の屈折率、ｙＡ厚等
の調整により平坦な活性層であり、且つ容易に実効屈折
率差を作り付けることができる。
めのための実効屈折率分布を１０′２以上程度に十分大
きくとることは困難であり、実際には活性層を曲げたり
、溝内に垂れ込ませて成長させることにより活性層の厚
みを変えたりする方法が多く用いられる。このような構
造は、平坦な活性層を持つものに比べて活性層の品質が
低下するため、信頼性の低下を引起こし易い。一方、本
発明による構造では、第１の被覆層の屈折率、ｙＡ厚等
の調整により平坦な活性層であり、且つ容易に実効屈折
率差を作り付けることができる。
第４図において、Ｏ印は出力３０［ｍＷ］まで安定な横
モードを示したもの、Δ印は出力増加に伴いホールバー
ニング環９を生じモードの変形を起こしたもの、口印は
大きい非点隔差、電流−光出力特性におけるキンク、モ
ード変形と言った、利得ガイドに似た特性を示したもの
、Ｏ印は高次モードになったものを示している。また、
図中の曲線は、実効屈折率差Δｎｅｆｆに対して１次モ
ードがカットオフになるストライプ幅Ｗを理論的に計算
したものである。
モードを示したもの、Δ印は出力増加に伴いホールバー
ニング環９を生じモードの変形を起こしたもの、口印は
大きい非点隔差、電流−光出力特性におけるキンク、モ
ード変形と言った、利得ガイドに似た特性を示したもの
、Ｏ印は高次モードになったものを示している。また、
図中の曲線は、実効屈折率差Δｎｅｆｆに対して１次モ
ードがカットオフになるストライプ幅Ｗを理論的に計算
したものである。
第４図より明らかなように、本発明による構造において
は、ΔｎｅＮを６×１０“３以上に設定す′ ・るこ
と、及ｄＷを２［μｍ］以下にすることによ ：
す、低出力時から３０［ｍＷ］以上の高出力動作
・に亙り、安定した基本横モードが得られる。
は、ΔｎｅＮを６×１０“３以上に設定す′ ・るこ
と、及ｄＷを２［μｍ］以下にすることによ ：
す、低出力時から３０［ｍＷ］以上の高出力動作
・に亙り、安定した基本横モードが得られる。
一方、Δｎ ｅｆｆが１×１０°１以上になると、１次
モードがカットオフになるストライプ幅が０゜５［μｍ
コ以下となってしまい、素子作成上 □プロセス
が困難になるだけでなく、モードサイズ □が小
さくなるため、端面破壊による劣化を起こす光出力レベ
ルが低下して、高出力動作が不可能と □なる。
モードがカットオフになるストライプ幅が０゜５［μｍ
コ以下となってしまい、素子作成上 □プロセス
が困難になるだけでなく、モードサイズ □が小
さくなるため、端面破壊による劣化を起こす光出力レベ
ルが低下して、高出力動作が不可能と □なる。
なお、ホールバーニング現象の生じる光出力や、この現
象が実際に横モードに影響を与えるか否かは、レーザの
構造、利得分布、内部損失の □大きさ等によっ
て様々に変化する。従って、ここで示した領域は、本発
明構造において光デイスク書込み用光源に必要な性能で
ある光出力３０５ｍＷ］まで安定した横モードで光撮す
る特性を満た □すだめの必要な値である。
象が実際に横モードに影響を与えるか否かは、レーザの
構造、利得分布、内部損失の □大きさ等によっ
て様々に変化する。従って、ここで示した領域は、本発
明構造において光デイスク書込み用光源に必要な性能で
ある光出力３０５ｍＷ］まで安定した横モードで光撮す
る特性を満た □すだめの必要な値である。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中１１（まＮ−（ＢａＡｓ
基板、１２はＮ −Ｇ ａ６．６ ＡＱｏ、４ＡＳク
ラッド層、１３はＧ ａＯ１＋１２ ＡＱＴｌ、０８
ＡＳ活性ｍ、１４ｔ、ｔｐ Ｇａｏ、ａ Ａｇｏ、４
ＡＳクラッド層、１５はＮ Ｇ ａ ｎ、ａ Ａ
Ｑ ０，４ Ａ Ｓ電流阻止層（異種層） 、１６
はＰ−Ｇａ０，７３Ａｆｆｉ、、、Ａｓ第１被覆層、１
７はＰ Ｇａｎ、６ ＡＱｏ、＜ ＡＳ第２被［，
１８はｐ−ＧａＡＳ］ンタクト層、１９゜２ｏは金属電
匝層をそれぞれ示している。
構造を示す断面図である。図中１１（まＮ−（ＢａＡｓ
基板、１２はＮ −Ｇ ａ６．６ ＡＱｏ、４ＡＳク
ラッド層、１３はＧ ａＯ１＋１２ ＡＱＴｌ、０８
ＡＳ活性ｍ、１４ｔ、ｔｐ Ｇａｏ、ａ Ａｇｏ、４
ＡＳクラッド層、１５はＮ Ｇ ａ ｎ、ａ Ａ
Ｑ ０，４ Ａ Ｓ電流阻止層（異種層） 、１６
はＰ−Ｇａ０，７３Ａｆｆｉ、、、Ａｓ第１被覆層、１
７はＰ Ｇａｎ、６ ＡＱｏ、＜ ＡＳ第２被［，
１８はｐ−ＧａＡＳ］ンタクト層、１９゜２ｏは金属電
匝層をそれぞれ示している。
上記構造のレーザは、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示す工程
によって実現される。まず、第２図（ａ）ニ示ス如り、
面方位（１０’Ｏ）のＮ−ＧａＡＳ基板１１（Ｓｉドー
プｌＸｌ０”Ｃｍ−３）上に、厚さ１．５ ［μｍ］の
Ｎ−ＧａＡｆｆｉ△Ｓクラッド層１２（Ｓｅドープ１Ｘ
１０” ｃｔｎ” ） 、厚さ０．０８ ［μｍ］のア
ンドープＧａＡｌＡｓ活性層１３、厚さ０．７ ［μｍ
］のＰ−ＧａＡＩＡｓクラッド！！１４（Ｚｎドープ７
Ｘ１０”ｎ−３）及び厚さ０．７ ［μ７ｒＬ］のＮ−
ＧａＡｆｆＡｓｌ流阻止１１５（Ｓｅドープ５ｘ １０
” ｃｍ’ ）を順次成長せしめた。
によって実現される。まず、第２図（ａ）ニ示ス如り、
面方位（１０’Ｏ）のＮ−ＧａＡＳ基板１１（Ｓｉドー
プｌＸｌ０”Ｃｍ−３）上に、厚さ１．５ ［μｍ］の
Ｎ−ＧａＡｆｆｉ△Ｓクラッド層１２（Ｓｅドープ１Ｘ
１０” ｃｔｎ” ） 、厚さ０．０８ ［μｍ］のア
ンドープＧａＡｌＡｓ活性層１３、厚さ０．７ ［μｍ
］のＰ−ＧａＡＩＡｓクラッド！！１４（Ｚｎドープ７
Ｘ１０”ｎ−３）及び厚さ０．７ ［μ７ｒＬ］のＮ−
ＧａＡｆｆＡｓｌ流阻止１１５（Ｓｅドープ５ｘ １０
” ｃｍ’ ）を順次成長せしめた。
この第１回目の結晶成長にはＭＯＣＶＤ法を用い、成長
条件は基板温度７５０ ［’Ｃ］、Ｖ／Ｉ［Ｉ＝２０、
キャリアガス（Ｈ２）の流量〜１０［２ｘｗｉｎ ］
、原料はトリメチルガリウム（ＴＭＧ：（ＣＨ）３ Ｇ
ａ）、 トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ ： （ＣＩ
−１３＞ヨへ２）、アルシン（ＡＳＨ３） 、Ｏ−ドー
パントはジエチル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ２Ｈ５）２
Ｚｎ）、ｎ−ドーパントはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）で
、成長速度は０、２５ ［μＴｒＬ／ｍｉｎ ］とシタ
。ｆＫａ、第１回目の結晶成長には必ずしもＭＯＣＶＤ
法を用いる必要はないが、大面積で均一性の良い結晶成
長が可能なＭＯＣＭＤ法を用いることは、量産化を考え
た場合ＬＰＥ法に比べて有利である。
条件は基板温度７５０ ［’Ｃ］、Ｖ／Ｉ［Ｉ＝２０、
キャリアガス（Ｈ２）の流量〜１０［２ｘｗｉｎ ］
、原料はトリメチルガリウム（ＴＭＧ：（ＣＨ）３ Ｇ
ａ）、 トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ ： （ＣＩ
−１３＞ヨへ２）、アルシン（ＡＳＨ３） 、Ｏ−ドー
パントはジエチル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ２Ｈ５）２
Ｚｎ）、ｎ−ドーパントはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）で
、成長速度は０、２５ ［μＴｒＬ／ｍｉｎ ］とシタ
。ｆＫａ、第１回目の結晶成長には必ずしもＭＯＣＶＤ
法を用いる必要はないが、大面積で均一性の良い結晶成
長が可能なＭＯＣＭＤ法を用いることは、量産化を考え
た場合ＬＰＥ法に比べて有利である。
次いで、第２図（ｂ）に示す如く電流閉止層１５上にフ
ォトレジスト２１を塗布し、該レジス１〜２１に幅１．
５Ｃμｍ］のストライプ状窓を形成し、これをマスクと
して電流阻止層１５を選択エツチングし、さらにクラッ
ド１Ｆｆ１４を途中までエツチングしてストライプ状の
溝２２を形成した。
ォトレジスト２１を塗布し、該レジス１〜２１に幅１．
５Ｃμｍ］のストライプ状窓を形成し、これをマスクと
して電流阻止層１５を選択エツチングし、さらにクラッ
ド１Ｆｆ１４を途中までエツチングしてストライプ状の
溝２２を形成した。
溝２２の底面の幅〜■は１．５［μｍ］、底面から活性
層１３までの距離りは０．７［μＴｒＬ１に形成した。
層１３までの距離りは０．７［μＴｒＬ１に形成した。
次いで、レジスト２１を除去し表面洗浄処理を施したの
ち、第２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法で行った。叩ら
、第２図（Ｃ）に示す如く全面に厚さ０．３ Ｅ、ｃｚ
ｌ Ｐ−ＧａＡｌＡＳ第１被頂層１６、厚さ１．２５
［μｌのＰ−ＧａＡＭＡｓ第２被覆層１７及び厚さ５
［、ｃｚｍ］のＰ−ＧａＡＳｌンタクト層１８（Ｚｎド
ープ５Ｘ１０８ａ”）を成長形成した。これ以降は、通
常の電極付け工程によりコンタクト層１８上にＣｒ−Ａ
Ｕ電極１９を、さらに基板１１の下面にＡｕ−Ｇｅ電極
２０を被着して前記第１図に示す構造を得た。
ち、第２回目の結晶成長をＭＯＣＶＤ法で行った。叩ら
、第２図（Ｃ）に示す如く全面に厚さ０．３ Ｅ、ｃｚ
ｌ Ｐ−ＧａＡｌＡＳ第１被頂層１６、厚さ１．２５
［μｌのＰ−ＧａＡＭＡｓ第２被覆層１７及び厚さ５
［、ｃｚｍ］のＰ−ＧａＡＳｌンタクト層１８（Ｚｎド
ープ５Ｘ１０８ａ”）を成長形成した。これ以降は、通
常の電極付け工程によりコンタクト層１８上にＣｒ−Ａ
Ｕ電極１９を、さらに基板１１の下面にＡｕ−Ｇｅ電極
２０を被着して前記第１図に示す構造を得た。
かくして得られた試料をへき開により共振器長２５０［
μｍ］の７７ブリペロー型レーザに切り出した素子の特
性は、しきい値電流３５［ｍＡ］と低く、微分白子効率
も５０［％］と良好であった。また、出力５’Ｏ［ｍＷ
］以上までキンクのない線形性の良い電流−光出力特性
が得られた。ざらに、レーザ端面より放射されたレーザ
光ビームの接合面に水平方向、垂直方向のビームウェス
トは端面に一致しており、良好な屈折率ガイドになって
いることが確認できた。
μｍ］の７７ブリペロー型レーザに切り出した素子の特
性は、しきい値電流３５［ｍＡ］と低く、微分白子効率
も５０［％］と良好であった。また、出力５’Ｏ［ｍＷ
］以上までキンクのない線形性の良い電流−光出力特性
が得られた。ざらに、レーザ端面より放射されたレーザ
光ビームの接合面に水平方向、垂直方向のビームウェス
トは端面に一致しており、良好な屈折率ガイドになって
いることが確認できた。
また、上記のレーザの実効屈折率差Δｎ ｅｆｆは約１
Ｘ１０−２であり、出力３０［ｍＷ］以上まで安定な基
本横モード発振を示し、高出力時のモード変形や高次モ
ード発振は生じないことが確認された。
Ｘ１０−２であり、出力３０［ｍＷ］以上まで安定な基
本横モード発振を示し、高出力時のモード変形や高次モ
ード発振は生じないことが確認された。
第３図は上記の方法で作成されたレーザの光軸方向に沿
ったビームサイズの半値全幅の測定結果を示すもので、
図中Ｏは１［ｍＷ］、・は３゜［ｍ Ｗ ］におけるデ
ータである。非点隔差は略Ｏ［μｍ］で、パワーに依存
しない安定は波面が得られた。
ったビームサイズの半値全幅の測定結果を示すもので、
図中Ｏは１［ｍＷ］、・は３゜［ｍ Ｗ ］におけるデ
ータである。非点隔差は略Ｏ［μｍ］で、パワーに依存
しない安定は波面が得られた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記クラッド層、異種層。
い。例えば、前記クラッド層、異種層。
被覆層のＡβ混晶比及び膜厚等は、実効屈折率差Δｎｅ
Ｎが６Ｘ１０°３以上、になる範囲であれば適宜変更可
能であり、例えばクラッド層、異種層をＱ ａｏ、ｓａ
Ａ Ｑｏ、４ｓ Ａ Ｓ、第１被覆層をＧ ａｏ、、
。
Ｎが６Ｘ１０°３以上、になる範囲であれば適宜変更可
能であり、例えばクラッド層、異種層をＱ ａｏ、ｓａ
Ａ Ｑｏ、４ｓ Ａ Ｓ、第１被覆層をＧ ａｏ、、
。
Ａβ。、３！ＩＡｓとして膜厚を０．４［μｍ］として
もよい。また、ストライプ幅Ｗについても０．５しμｍ
］以上で２［μ７ＦＬ］以下であって、実効屈折率差Δ
ｎ ｅｆｆに対し１次モードがカットオフになる幅であ
れば適宜変更可能である。さらに、前記被覆１２は２
！ ｌ、：限るものではなく、活性層に近い方の層の屈
折率が活性層に遠い方の層及びクラッド層の屈折率より
も大きいものであれば、３層以上に形成することも可能
である。
もよい。また、ストライプ幅Ｗについても０．５しμｍ
］以上で２［μ７ＦＬ］以下であって、実効屈折率差Δ
ｎ ｅｆｆに対し１次モードがカットオフになる幅であ
れば適宜変更可能である。さらに、前記被覆１２は２
！ ｌ、：限るものではなく、活性層に近い方の層の屈
折率が活性層に遠い方の層及びクラッド層の屈折率より
も大きいものであれば、３層以上に形成することも可能
である。
また、構成材料としてはＧａＡｌ２Ａｓに限るものでは
なく、ＩｎＧａＡＳＰ、ＡｆｆｉＧａｌｎＰ或いはＡβ
ＧａＺｎＰ等の他の化合物半導体材料を用いてもよい。
なく、ＩｎＧａＡＳＰ、ＡｆｆｉＧａｌｎＰ或いはＡβ
ＧａＺｎＰ等の他の化合物半導体材料を用いてもよい。
さらに、結晶成長法として、ＭＯＣＶＤ法の代りにＭＢ
Ｅ法を用いることも可能である。また、基板としてＰ型
基板を用い、各層の導電型を逆にすることも可能である
。その他、本発明の要旨を逸脱しない節回で、種々変形
して実施することができる。
Ｅ法を用いることも可能である。また、基板としてＰ型
基板を用い、各層の導電型を逆にすることも可能である
。その他、本発明の要旨を逸脱しない節回で、種々変形
して実施することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第３図は上記実施例レ
ーザにおける光軸方向に沿ったビームサイズの半値全幅
の測定結果を示す特性図、第４図は本発明構造を持つレ
ーザの光出力３０ ［ｍＷ］に至る横モードの様子を実
効屈折率差Δｎｅｆｆとストライプ溝幅Ｗについてプロ
ットしたものを示す特性図、第５図は従来レーザの概略
構造を示す断面図である。 １ｌ−Ｎ−ＧａＡｓ基板、１２ ・＝ Ｎ Ｇ ａｏ
、ａ”ｏ、４ＡＳクラッド層、１３− Ｇ ａｏ、ｏ２
Ａ Ｑｏ、ｏｓＡｓ活性層、１４− Ｐ −Ｇ ａｏ、
ａ Ａ Ｑｎ、４ Ａ Ｓクラッド層、１５− Ｎ
Ｇ ａｎ、１＋ Ａβｏ、４ ＡＳＩｆ流阻止Ｉ
Ｉ（異種層） 、 １６− Ｐ Ｇ ａｎ、ｑｓ Ａ
（２ｏ、２７Ａｓ第１被覆層、１７ ・Ｐ −Ｇ ａ
、６Ａ Ｑ。、４Ａ ｓ第２被覆層、１８・・・Ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層、１９．２０・・・Ｎ極、２７・・
・レジスト、２２・・・ストライプ状溝部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第５図 第２図 ！８荀處〔戸Ｊ−→ 第３図 スｔライ２′忽シリ→ 第４図
構造を示す断面図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第３図は上記実施例レ
ーザにおける光軸方向に沿ったビームサイズの半値全幅
の測定結果を示す特性図、第４図は本発明構造を持つレ
ーザの光出力３０ ［ｍＷ］に至る横モードの様子を実
効屈折率差Δｎｅｆｆとストライプ溝幅Ｗについてプロ
ットしたものを示す特性図、第５図は従来レーザの概略
構造を示す断面図である。 １ｌ−Ｎ−ＧａＡｓ基板、１２ ・＝ Ｎ Ｇ ａｏ
、ａ”ｏ、４ＡＳクラッド層、１３− Ｇ ａｏ、ｏ２
Ａ Ｑｏ、ｏｓＡｓ活性層、１４− Ｐ −Ｇ ａｏ、
ａ Ａ Ｑｎ、４ Ａ Ｓクラッド層、１５− Ｎ
Ｇ ａｎ、１＋ Ａβｏ、４ ＡＳＩｆ流阻止Ｉ
Ｉ（異種層） 、 １６− Ｐ Ｇ ａｎ、ｑｓ Ａ
（２ｏ、２７Ａｓ第１被覆層、１７ ・Ｐ −Ｇ ａ
、６Ａ Ｑ。、４Ａ ｓ第２被覆層、１８・・・Ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層、１９．２０・・・Ｎ極、２７・・
・レジスト、２２・・・ストライプ状溝部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第５図 第２図 ！８荀處〔戸Ｊ−→ 第３図 スｔライ２′忽シリ→ 第４図
Claims (4)
- （１）Ａｌを含む化合物半導体材料からなるダブルヘテ
ロ構造部を有し、このダブルヘテロ構造部の活性層に対
し基板と反対側のクラッド層上に該クラッド層とは導電
型の異なる異種層をストライプ状部分を除いて形成し、
且つこの上に上記クラッド層と同じ導電型の被覆層を形
成して、電流狭窄効果及び作り付け導波路効果を持たせ
たヘテロ接合型半導体レーザ装置において、前記異種層
はＡｌを含む化合物半導体材料から形成され、前記被覆
層は少なくとも２層に形成され、前記活性層に近い方の
第１の被覆層は前記クラッド層よりも屈折率が大きい層
であって、第１の被覆層より前記活性層に遠い方の第２
の被覆層は第１の被覆層より屈折率が小さい層であり、
且つストライプ状溝部の内外の実効屈折率差Δｎｅｆｆ
及びストライプ状溝部の底部幅Ｗを、それぞれ Δｎｅｆｒ≧６×１０＾−＾３ Ｗ≦２μｍ に設定してなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）前記ダブルヘテロ構造部及び前記異種層を形成す
るＡｌを含む化合物半導体材料として、それぞれＧａＡ
ｌＡｓを用い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）前記活性層に対し基板と反対側のクラッド層は、
前記ストライプ状部分に対応する溝がその途中まで形成
されたものであ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）前記実効屈折率差Δｎｅｆｆ及びストライプ状溝
部の底部幅Ｗを、それぞれ Δｎｅｆｆ≦１×１０＾−＾１ Ｗ≧０．５μｍ に設定し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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18553285A JPH0644661B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/898,706 US4799228A (en) | 1985-08-23 | 1986-08-21 | Transverse-mode stabilized semiconductor laser diode with slab-coupled waveguide |
| EP86111632A EP0214534A3 (en) | 1985-08-23 | 1986-08-22 | Transverse-mode stabilized semiconductor laser diode with slab-coupled waveguide |
| KR1019860006998A KR900000075B1 (ko) | 1985-08-23 | 1986-08-23 | 반도체레이저 다이오드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18553285A JPH0644661B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6246584A true JPS6246584A (ja) | 1987-02-28 |
| JPH0644661B2 JPH0644661B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=16172447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18553285A Expired - Lifetime JPH0644661B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644661B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960019A (en) * | 1996-03-28 | 1999-09-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of designing the same |
| WO2007142140A1 (ja) | 2006-06-06 | 2007-12-13 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | 酸性置換基と不飽和マレイミド基を有する硬化剤の製造法並びに熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ及び積層板 |
| WO2009081601A1 (ja) | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | 熱硬化性樹脂組成物並びにこれを用いたプリプレグ及び積層板 |
| US9603244B2 (en) | 2006-09-29 | 2017-03-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd | Thermosetting resin composition and prepreg and laminate obtained with the same |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP18553285A patent/JPH0644661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5960019A (en) * | 1996-03-28 | 1999-09-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of designing the same |
| WO2007142140A1 (ja) | 2006-06-06 | 2007-12-13 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | 酸性置換基と不飽和マレイミド基を有する硬化剤の製造法並びに熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ及び積層板 |
| US8461332B2 (en) | 2006-06-06 | 2013-06-11 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Method for producing curing agent having acidic substituent and unsaturated maleimide group, thermosetting resin composition, prepreg, and laminate |
| US8796473B2 (en) | 2006-06-06 | 2014-08-05 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Method for producing curing agent having acidic substituent and unsaturated maleimide group, thermosetting resin composition, prepreg, and laminate |
| US9603244B2 (en) | 2006-09-29 | 2017-03-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd | Thermosetting resin composition and prepreg and laminate obtained with the same |
| WO2009081601A1 (ja) | 2007-12-25 | 2009-07-02 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | 熱硬化性樹脂組成物並びにこれを用いたプリプレグ及び積層板 |
| KR20160006248A (ko) | 2007-12-25 | 2016-01-18 | 히타치가세이가부시끼가이샤 | 열경화성 수지 조성물, 및 이것을 이용한 프리프레그 및 적층판 |
| US10604641B2 (en) | 2007-12-25 | 2020-03-31 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Thermosetting resin composition and prepreg and laminate both made with the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644661B2 (ja) | 1994-06-08 |
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