JPS6319890A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6319890A JPS6319890A JP61163548A JP16354886A JPS6319890A JP S6319890 A JPS6319890 A JP S6319890A JP 61163548 A JP61163548 A JP 61163548A JP 16354886 A JP16354886 A JP 16354886A JP S6319890 A JPS6319890 A JP S6319890A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- width
- grooves
- active layer
- semiconductor substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 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、特に単峰性横モード特性を有
する半導体レーザに関する。
する半導体レーザに関する。
（従来の技術）
半導体レーザは、光ディスクや光フアイバ通信の光源と
して最適であり、広く使用されている。
して最適であり、広く使用されている。
また、さらに高性能な特性の実現を目積して、研究開発
が活発である。半導体レーザを上記のような用途に使用
するためには、集光性や光ファイバとの結合効率を高め
るために、共振器の軸方向と垂直な面内の光強度分布（
横モード）は単峰性に安定性良く制御されておらねばな
らず、この目的のために、これまでにも非常に多くのス
トライプ構造が考察されてきた。
が活発である。半導体レーザを上記のような用途に使用
するためには、集光性や光ファイバとの結合効率を高め
るために、共振器の軸方向と垂直な面内の光強度分布（
横モード）は単峰性に安定性良く制御されておらねばな
らず、この目的のために、これまでにも非常に多くのス
トライプ構造が考察されてきた。
半導体レーザの横モードを、安定性良く単峰性に保つに
は、共振器内に屈折率差光導波路が形成され、その厚さ
や横幅が最適に設計されていなければならない。このた
めの方法のひとつとして、活性層の厚さを所定幅（スト
ライプ幅）内で厚くし、他部分で薄くすることによって
、ストライプ幅内の屈折率を実効的に高くして、先導波
路とする方法があげられる。これを実際のエピタキシャ
ル成長において実現するには、浅い溝を形成した基板上
に直接活性層を成長させる方法や、溝形成を行った基板
上へのエピタキシャル成長層が成長条件により彎曲する
ことを利用し、彎曲部で厚い活性層を形成する試みがな
され、横モードの安定化が報告されている。
は、共振器内に屈折率差光導波路が形成され、その厚さ
や横幅が最適に設計されていなければならない。このた
めの方法のひとつとして、活性層の厚さを所定幅（スト
ライプ幅）内で厚くし、他部分で薄くすることによって
、ストライプ幅内の屈折率を実効的に高くして、先導波
路とする方法があげられる。これを実際のエピタキシャ
ル成長において実現するには、浅い溝を形成した基板上
に直接活性層を成長させる方法や、溝形成を行った基板
上へのエピタキシャル成長層が成長条件により彎曲する
ことを利用し、彎曲部で厚い活性層を形成する試みがな
され、横モードの安定化が報告されている。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、上記の方法では、高温下で長時間露出さ
れた基板上に活性層を形成するため、結晶欠陥を発生し
やすく、また、溝形成基板上へのエピタキシャル成長が
再現性や制御性に欠けるため、３１１１部まで最適設計
することは困難であった。
れた基板上に活性層を形成するため、結晶欠陥を発生し
やすく、また、溝形成基板上へのエピタキシャル成長が
再現性や制御性に欠けるため、３１１１部まで最適設計
することは困難であった。
溝形成基板上へのエピタキシャル成長における上記の問
題点について詳細に検討した結果、以下のことが判明し
た。第３図に示すように、溝付半導体基板１１上に液相
エピタキシャル成長によりクラッド層１２を形成した場
合、溝部への成長が平坦部に比べてはやく、平坦部から
の溶質の拡散によす、クラッド層１２は彎曲する。この
場合、彎曲の幅は溝幅に対し、７４質の拡散長の分だけ
広くなり、彎曲幅を狭く制御することはできない。また
、活性層１３とクラッド層１２とで溶質材料が違うため
、両者の彎曲幅が異なることが予想され、図に示すよう
に、活性層１３に厚い部分が２箇所でき、単峰性横モー
ドを得ることに不向きな構造となる。
題点について詳細に検討した結果、以下のことが判明し
た。第３図に示すように、溝付半導体基板１１上に液相
エピタキシャル成長によりクラッド層１２を形成した場
合、溝部への成長が平坦部に比べてはやく、平坦部から
の溶質の拡散によす、クラッド層１２は彎曲する。この
場合、彎曲の幅は溝幅に対し、７４質の拡散長の分だけ
広くなり、彎曲幅を狭く制御することはできない。また
、活性層１３とクラッド層１２とで溶質材料が違うため
、両者の彎曲幅が異なることが予想され、図に示すよう
に、活性層１３に厚い部分が２箇所でき、単峰性横モー
ドを得ることに不向きな構造となる。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するもので、活
性層の厚さや幅を再現性よく制御して単峰性の横モード
を得るようにした半導体レーザを提供するものである。
性層の厚さや幅を再現性よく制御して単峰性の横モード
を得るようにした半導体レーザを提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
前記問題点を解決するために、本発明は、ω〒定の結晶
軸方向に沿った少なくとも３本の平行な溝を表面に有す
る一導電型のｎｒ−ｖ族化合物半導体基板上に、前記溝
部上方で上面が凹形に彎曲した半導体基板と同一導電型
の第１のクラッド層と、溝のうちの中央部の１つの溝の
上部でその溝の幅に略相当する部分が厚くその両側の部
分が薄い活性層と、半導体基板とは逆導電型の第２のク
ラッド層とを順次積層した構成となっている。
軸方向に沿った少なくとも３本の平行な溝を表面に有す
る一導電型のｎｒ−ｖ族化合物半導体基板上に、前記溝
部上方で上面が凹形に彎曲した半導体基板と同一導電型
の第１のクラッド層と、溝のうちの中央部の１つの溝の
上部でその溝の幅に略相当する部分が厚くその両側の部
分が薄い活性層と、半導体基板とは逆導電型の第２のク
ラッド層とを順次積層した構成となっている。
（作 用）
上記構成によれば、液相エピタキシャル成長における中
央溝への溶質拡散を、外側の２本の溝の位置と幅により
制御し、所望の構造を得ることができるものであり、成
長条件を適切に選ぶことで、第１図に示すように、中央
溝幅とほぼ同幅の厚い活性層領域を形成することが可能
となる。このため、光導波路幅の制御は、中央溝の幅制
御により、極めて容易に行うことができる。
央溝への溶質拡散を、外側の２本の溝の位置と幅により
制御し、所望の構造を得ることができるものであり、成
長条件を適切に選ぶことで、第１図に示すように、中央
溝幅とほぼ同幅の厚い活性層領域を形成することが可能
となる。このため、光導波路幅の制御は、中央溝の幅制
御により、極めて容易に行うことができる。
（実施例）
以下、本発明をＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザに
適用した一実施例を用いて詳細に説明する。
適用した一実施例を用いて詳細に説明する。
第１図において、（ｉｏｏ）面を表面としたＮ型ＩｎＰ
基板１の（０１１）方向に５ｉｎ２をマスクとし、臭素
メタノール溶液をエッチャントとして、幅５戸の溝を２
０戸間隔で３本形成した。この基板１上に、Ｎ型ＩｎＰ
からなる第１のクラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３
、およびＰ型ＩｎＰからなる第２のクラッド層４の３層
を液相エピタキシャル成長し、ダブルペテロ構造とした
。活性層成長温度は６３０℃であり、冷却速度は０．３
℃／ｍｉｎとした。また、所望の構造を得るために、第
１のクラッド層の成長では、過飽和度を極力小さくする
ように配慮している。
基板１の（０１１）方向に５ｉｎ２をマスクとし、臭素
メタノール溶液をエッチャントとして、幅５戸の溝を２
０戸間隔で３本形成した。この基板１上に、Ｎ型ＩｎＰ
からなる第１のクラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３
、およびＰ型ＩｎＰからなる第２のクラッド層４の３層
を液相エピタキシャル成長し、ダブルペテロ構造とした
。活性層成長温度は６３０℃であり、冷却速度は０．３
℃／ｍｉｎとした。また、所望の構造を得るために、第
１のクラッド層の成長では、過飽和度を極力小さくする
ように配慮している。
中央の溝上では、活性層３が０．２戸となり、その両側
の厚さ０．１μｍより厚く、先導波路を形成している。
の厚さ０．１μｍより厚く、先導波路を形成している。
その幅は５〜６戸と、中央溝幅とほぼ同じになることが
わかった。したがって、始めに予想したように、先導波
路幅は、中央溝幅により制御可能となることがわかった
。
わかった。したがって、始めに予想したように、先導波
路幅は、中央溝幅により制御可能となることがわかった
。
第１図の構造では、外側の溝部でも活性層３は厚くなり
、中央溝部のみに電流が流れるように電流狭窄を施さな
いと、電極位置の微妙なズレや高電流領域では、外側溝
部でもレーザ発振が起こり、不都合を生じる。これを防
ぐため、第２図に示す構造に改良した。すなわち、Ｎ型
ＩｎＰ基板５を予めテラス状にエツチングした後、Ｐ型
ＩｎＰからなる電流ブロック層６をエピタキシャル成長
させ、このエピタキシャル成長層上に前述の構造を形成
している。この構造では、中央溝とテラス位置を合わせ
、中央溝により、Ｐ型ＩｎＰの電流ブロック層６の一部
を除去し、中央部のみに電流が流れるようになっている
。これにより発振しきい値Ｌｈ＝４０〜６０ｍＡで、横
モード特性のすぐれた半導体レーザが実現できた。
、中央溝部のみに電流が流れるように電流狭窄を施さな
いと、電極位置の微妙なズレや高電流領域では、外側溝
部でもレーザ発振が起こり、不都合を生じる。これを防
ぐため、第２図に示す構造に改良した。すなわち、Ｎ型
ＩｎＰ基板５を予めテラス状にエツチングした後、Ｐ型
ＩｎＰからなる電流ブロック層６をエピタキシャル成長
させ、このエピタキシャル成長層上に前述の構造を形成
している。この構造では、中央溝とテラス位置を合わせ
、中央溝により、Ｐ型ＩｎＰの電流ブロック層６の一部
を除去し、中央部のみに電流が流れるようになっている
。これにより発振しきい値Ｌｈ＝４０〜６０ｍＡで、横
モード特性のすぐれた半導体レーザが実現できた。
（発明の効果）
本発明は、基板上に３本以」二の溝を形成することによ
り、単峰性の横モードを非常に容易に、かつ、再現性よ
く得ることができる。また、基板上にあらかじめ形成し
た電流ブロック層により、横モード特性はさらに安定化
され、また、低発振しきい値も実現できた。さらに本発
明では、光導波領域が高温下で長時間ガス中に露出され
た面と接しないため、信頼性も極めて高い。本発明によ
る半導体レーザは、高出力化にも適しているため、この
分野での貢献も期待される。
り、単峰性の横モードを非常に容易に、かつ、再現性よ
く得ることができる。また、基板上にあらかじめ形成し
た電流ブロック層により、横モード特性はさらに安定化
され、また、低発振しきい値も実現できた。さらに本発
明では、光導波領域が高温下で長時間ガス中に露出され
た面と接しないため、信頼性も極めて高い。本発明によ
る半導体レーザは、高出力化にも適しているため、この
分野での貢献も期待される。
第１図は、本発明の一実施例の共振器の軸に垂直な断面
を模式的に示す図、第２図は、本発明の他の実施例の共
振器の軸に垂直な断面を模式的に示す図、第３図は、溝
付基板上の液相エピタキシャル成長を示す図である。 １．５ ・・・半導体基板、 ２ ・・・第１のクラッ
ド層、 ３ ・・活性層、 ４ ・・・第２のクラッド
層、 ６ ・・電流ブロック層。 特許出願人 松下電器産業株式会社 代 理 人 星 野 恒 同者 上 昇
− 第１図 ３ 沌１ ４ 第２？ クラッド脅 第２図 ６ ・ ｆ汰フ・υ、り曾 第３図 、１４ １’ｌ 、、・・キ導、＋基肢 １２・° ヤレ クラッ１′看
を模式的に示す図、第２図は、本発明の他の実施例の共
振器の軸に垂直な断面を模式的に示す図、第３図は、溝
付基板上の液相エピタキシャル成長を示す図である。 １．５ ・・・半導体基板、 ２ ・・・第１のクラッ
ド層、 ３ ・・活性層、 ４ ・・・第２のクラッド
層、 ６ ・・電流ブロック層。 特許出願人 松下電器産業株式会社 代 理 人 星 野 恒 同者 上 昇
− 第１図 ３ 沌１ ４ 第２？ クラッド脅 第２図 ６ ・ ｆ汰フ・υ、り曾 第３図 、１４ １’ｌ 、、・・キ導、＋基肢 １２・° ヤレ クラッ１′看
Claims (2)
- （１）所定の結晶軸方向に沿った少なくとも３本の平行
な溝を表面に有する一導電型のIII−Ｖ族化合物半導体
基板上に、前記溝部上方で上面が凹形に彎曲した、前記
半導体基板と同一動電型の第１のクラッド層と、前記溝
のうちの中央部の１つの溝の上部でその溝の幅に略相当
する部分が厚くその両側の部分が薄い活性層と、前記半
導体基板とは逆導電型の第２のクラッド層とが順次積層
されてなることを特徴とする半導体レーザ。 - （２）前記半導体基板は、その表面に前記半導体基板と
は逆導電型のエピタキシャル層を有し、前記中央部の１
つの溝は前記エピタキシャル層を貫通して半導体基板に
達し、他の溝は前記エピタキシャル層を貫通していない
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163548A JPS6319890A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61163548A JPS6319890A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319890A true JPS6319890A (ja) | 1988-01-27 |
Family
ID=15775988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61163548A Pending JPS6319890A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6319890A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0822381A2 (en) | 1996-07-31 | 1998-02-04 | Sanden Corporation | Heat exchanger |
-
1986
- 1986-07-14 JP JP61163548A patent/JPS6319890A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0822381A2 (en) | 1996-07-31 | 1998-02-04 | Sanden Corporation | Heat exchanger |
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