JPS63284876A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS63284876A JPS63284876A JP62118905A JP11890587A JPS63284876A JP S63284876 A JPS63284876 A JP S63284876A JP 62118905 A JP62118905 A JP 62118905A JP 11890587 A JP11890587 A JP 11890587A JP S63284876 A JPS63284876 A JP S63284876A
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- groove
- interior
- semiconductor laser
- stripe
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- 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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、半導体レーザの高出力化のための構造に関
する。
する。
（従来の技術）
＜ＡｆＧａ＞Ａｓ等を材料とした半導体レーザの最大光
出力は、ファブリペロ−共振器端面近傍の活性層がレー
ザ光を吸収して発熱し、遂に損傷に至る光出力レベル（
Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ ＯｐｔｉｖａｌＤａｍａ
Ｑｅ Ｌｅｖｅｌ 、略してＣＯＤレベルと称スル）
以下に制限される。従って、共振器端面から出射される
光パワーに対する端面近傍活性層で吸収される光パワー
の削り合いを減じることによって、半導体レーザの大出
力化を達成できる。
出力は、ファブリペロ−共振器端面近傍の活性層がレー
ザ光を吸収して発熱し、遂に損傷に至る光出力レベル（
Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ ＯｐｔｉｖａｌＤａｍａ
Ｑｅ Ｌｅｖｅｌ 、略してＣＯＤレベルと称スル）
以下に制限される。従って、共振器端面から出射される
光パワーに対する端面近傍活性層で吸収される光パワー
の削り合いを減じることによって、半導体レーザの大出
力化を達成できる。
半導体基板面上にストライプ状の溝を設けて横モードを
制御する方式の半導体レーザ素子においては、次の構造
により大出力化が実現される。即ち、共振器端面近傍に
おいて活性層を薄くすることによって、これに導波され
る光の断面積を大きくして光パワー密度を減じた構造、
或いは共振器端面近傍の活性層のバンドギャップエネル
ギーをレーザ光の１光子エネルギーよりも大きくするこ
とによって、端面近傍の活性層による光吸収を減じた構
造とすることで、大出力化が実現される。
制御する方式の半導体レーザ素子においては、次の構造
により大出力化が実現される。即ち、共振器端面近傍に
おいて活性層を薄くすることによって、これに導波され
る光の断面積を大きくして光パワー密度を減じた構造、
或いは共振器端面近傍の活性層のバンドギャップエネル
ギーをレーザ光の１光子エネルギーよりも大きくするこ
とによって、端面近傍の活性層による光吸収を減じた構
造とすることで、大出力化が実現される。
このような構造の半導体レーザ素子は、例えばＡｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ、Ｖｏｌ、
４２ Ｎｏ、５．４０６頁（１９８３年）および特開
昭５７−２１１７９１号公報等に記載されている。これ
によれば第６図に示すように、共振器端面近傍（１）で
ストライプ幅が狭く。
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ、Ｖｏｌ、
４２ Ｎｏ、５．４０６頁（１９８３年）および特開
昭５７−２１１７９１号公報等に記載されている。これ
によれば第６図に示すように、共振器端面近傍（１）で
ストライプ幅が狭く。
共振器内部（２）でストライプ幅が広くなる形状のスト
ライプ状溝（３）を有する基板面上にレーザ動作用結晶
層を液相結晶成長法により堆積することによって所望の
構造が得られる。
ライプ状溝（３）を有する基板面上にレーザ動作用結晶
層を液相結晶成長法により堆積することによって所望の
構造が得られる。
即ち、溝（３）の幅が液層結晶成長に及ぼす影響によっ
て、共振器内部（２）では活性層（４）の断面形状は基
板に向かって出っ張る。従って、共振器内部（２）では
活性層（４）の厚さは共振器端面近傍（１）においてよ
りも厚くなる。またこれに伴なって、液相結晶成長時の
熱力学的な効果によって、活性層の（Ａ１２Ｇａ）Ａｓ
のＡＩｌの濃度、従って活性層のバンドギャプエネルギ
ーは共振器端面近傍においては共振器内部よりも高くな
る。こうして、ＣＯＤが７０ｍＷ以上のレーザ素子が得
られでいる。
て、共振器内部（２）では活性層（４）の断面形状は基
板に向かって出っ張る。従って、共振器内部（２）では
活性層（４）の厚さは共振器端面近傍（１）においてよ
りも厚くなる。またこれに伴なって、液相結晶成長時の
熱力学的な効果によって、活性層の（Ａ１２Ｇａ）Ａｓ
のＡＩｌの濃度、従って活性層のバンドギャプエネルギ
ーは共振器端面近傍においては共振器内部よりも高くな
る。こうして、ＣＯＤが７０ｍＷ以上のレーザ素子が得
られでいる。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら上述の半導体レーザ素子においては、第７
図にみられるように、電流−光出力のグラフには折れ曲
がり（キンク）がみられる。また第８図に示すように、
この素子の遠視野像（Ｆａｒｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅ
ｒｎｓ）は非対称で肩がある。これらのことは、この素
子の横モードが安定していないことを示す。これがこの
構造の半導体レーザ素子の実用化を妨げている原因であ
る。また、この横モードの不安定性は、この構造に本質
的に起因している。
図にみられるように、電流−光出力のグラフには折れ曲
がり（キンク）がみられる。また第８図に示すように、
この素子の遠視野像（Ｆａｒｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅ
ｒｎｓ）は非対称で肩がある。これらのことは、この素
子の横モードが安定していないことを示す。これがこの
構造の半導体レーザ素子の実用化を妨げている原因であ
る。また、この横モードの不安定性は、この構造に本質
的に起因している。
以下、これにつきに説明する。
横モードの安定化は、１次以上の高次横モードを抑制す
ることによっておこなわれる。上述のようなストライプ
溝を有する基板を用いた半導体レーザ素子では、高次横
モード制御はストライプ状溝の幅を略４μｓ以下にする
ことによって実現される。しかしながら上述の例におい
ては、溝（３）の幅を共振器端面近傍（１）においてよ
りも共振器内部（２）において相対的に大きくする都合
上、共振器内部（２）における溝（３）の幅Ｗは４ＩＩ
Ｉ１１よりも大きくなる。
ることによっておこなわれる。上述のようなストライプ
溝を有する基板を用いた半導体レーザ素子では、高次横
モード制御はストライプ状溝の幅を略４μｓ以下にする
ことによって実現される。しかしながら上述の例におい
ては、溝（３）の幅を共振器端面近傍（１）においてよ
りも共振器内部（２）において相対的に大きくする都合
上、共振器内部（２）における溝（３）の幅Ｗは４ＩＩ
Ｉ１１よりも大きくなる。
実際、前述の文献の例においてはこの幅は７１Ｉ１１で
ある。
ある。
上述の従来技術によれば、ＣＯＤの増大は達成されるも
のの横モードが不安定で実用的なレーザ素子を実現でき
難い。
のの横モードが不安定で実用的なレーザ素子を実現でき
難い。
本発明の目的は、ＣＯＤの増大と横モードの安定化を同
時に満たすレーザ構造を提供することにある。
時に満たすレーザ構造を提供することにある。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明では、共振器内部においてストライプ状溝の深さ
を共振器端面においてよりも相対的に深くすることによ
って、その目的を達成する。
を共振器端面においてよりも相対的に深くすることによ
って、その目的を達成する。
（作用）
本発明によれば、ストライプ状溝の断面積は前述の従来
技術と同様に共振器内部において相対的に大きい。従っ
て、従来技術と同じく活性層の厚さは共振器内部におい
て相対的に厚く、共振器端面において相対的に薄くなる
。
技術と同様に共振器内部において相対的に大きい。従っ
て、従来技術と同じく活性層の厚さは共振器内部におい
て相対的に厚く、共振器端面において相対的に薄くなる
。
ストライプ状溝の断面積の大きさを、上述の従来技術例
においては溝幅で制御しているのに対して、本発明にお
いては溝深さで制御している。このため、本発明の半導
体レーザ素子においては、共振器内部における溝の幅を
高次横モードを抑制するに十分な値に抑えることができ
る。
においては溝幅で制御しているのに対して、本発明にお
いては溝深さで制御している。このため、本発明の半導
体レーザ素子においては、共振器内部における溝の幅を
高次横モードを抑制するに十分な値に抑えることができ
る。
（実施例）
以下、本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ素子の斜視図、第２図は
本発明の半導体レーザ素子に用いられる基板の斜視図で
ある。第２図に示すように、ｐ−ＧａＡＳから成るバル
ク結晶（１０）の上にｐ−ＧａＡｓから成る電流阻止層
（１１）を設け、ｐ−ＧａＡＳ電流阻止層（１１）をス
トライプ状に除去し、ストライプ溝（１２）を形成する
。ストライプの幅は約４胸で共振器の方向で均一である
。一方、溝（１２）の深さは共振器内部（１３）で約２
゜５ｉＪｌ１１、共振器端面近傍（１４）で約１．２塵
である。
本発明の半導体レーザ素子に用いられる基板の斜視図で
ある。第２図に示すように、ｐ−ＧａＡＳから成るバル
ク結晶（１０）の上にｐ−ＧａＡｓから成る電流阻止層
（１１）を設け、ｐ−ＧａＡＳ電流阻止層（１１）をス
トライプ状に除去し、ストライプ溝（１２）を形成する
。ストライプの幅は約４胸で共振器の方向で均一である
。一方、溝（１２）の深さは共振器内部（１３）で約２
゜５ｉＪｌ１１、共振器端面近傍（１４）で約１．２塵
である。
次にこれを基板（３０）として、この上に液相結晶成長
によって、レーザ動作用結晶層を堆積する。
によって、レーザ動作用結晶層を堆積する。
即ち、第１図に示すように、ｐ−（ＡｆＧａ＞ＡＳから
なる第一クラッド層（１５）、ｐ−（ＧａＡＩ２＞Ａｓ
からなる活性層（１６）、ｎ−（ＡＩＧａ）Ａｓからな
る第二クラッド層（１７）、ｎ−ＧａＡｓから成るオー
ム接触ＩＩ（１Ｂ）を順次堆積させる。各層の厚さはそ
れぞれ次の通りである。第一クラッド層（１５）は０．
２塵、活性層（１６）は共振器端面において０、０３５
庫、共振器内部において０．０８ＩＪＭ、第二クラッド
層（１７ンは１．５ＡＩＩｎ１オ一ム接触層（１８）は
１５廟でおる。なお、第１図中、（２０）はｐ側電極、
（２１）はｎ側電極でおる。
なる第一クラッド層（１５）、ｐ−（ＧａＡＩ２＞Ａｓ
からなる活性層（１６）、ｎ−（ＡＩＧａ）Ａｓからな
る第二クラッド層（１７）、ｎ−ＧａＡｓから成るオー
ム接触ＩＩ（１Ｂ）を順次堆積させる。各層の厚さはそ
れぞれ次の通りである。第一クラッド層（１５）は０．
２塵、活性層（１６）は共振器端面において０、０３５
庫、共振器内部において０．０８ＩＪＭ、第二クラッド
層（１７ンは１．５ＡＩＩｎ１オ一ム接触層（１８）は
１５廟でおる。なお、第１図中、（２０）はｐ側電極、
（２１）はｎ側電極でおる。
こうして得られた半導体レーザ素子の緒特性を第３図、
第４図、第５図に示す。第３図は電流−光出力特性を示
し、少なくとも５０ｍＷまではキンクがみられない。第
４図は遠視野像を示し、曲線ａは接合に垂直方向、曲線
すは接合に水平方向におけるものを示す。同図から明ら
かなように対称性が良い。これらは、横モードが最低次
に安定化されていることを示している。ざらに第５図に
ＣＯＤ試験の結果を示すように、本発明の半導体レーザ
素子によれば、ＣＯＤ １００ｍＷ以上である。
第４図、第５図に示す。第３図は電流−光出力特性を示
し、少なくとも５０ｍＷまではキンクがみられない。第
４図は遠視野像を示し、曲線ａは接合に垂直方向、曲線
すは接合に水平方向におけるものを示す。同図から明ら
かなように対称性が良い。これらは、横モードが最低次
に安定化されていることを示している。ざらに第５図に
ＣＯＤ試験の結果を示すように、本発明の半導体レーザ
素子によれば、ＣＯＤ １００ｍＷ以上である。
なお、第２図に示したストライプ状の溝（１２）を掘る
のに、本実施例においてはりアクチブ・イオン・エツチ
ング（ＲＩＥ＞を用いた。ウェット・エツチングにおい
てはサイド争エツチングが避は雌いが、ＲＩＥはサイド
・エツチングがなく、本実施例のように幅を変えず深さ
だけを変えて溝を掘るには最適である。また、液相結晶
成長のヒート・サイクルでの溝の変形を防ぐ目的で、特
開昭５９−２００４８３号公報に示された変形防止層を
電流阻止層の中に設けることは、本発明の目的を達成す
る上で効果的である。
のに、本実施例においてはりアクチブ・イオン・エツチ
ング（ＲＩＥ＞を用いた。ウェット・エツチングにおい
てはサイド争エツチングが避は雌いが、ＲＩＥはサイド
・エツチングがなく、本実施例のように幅を変えず深さ
だけを変えて溝を掘るには最適である。また、液相結晶
成長のヒート・サイクルでの溝の変形を防ぐ目的で、特
開昭５９−２００４８３号公報に示された変形防止層を
電流阻止層の中に設けることは、本発明の目的を達成す
る上で効果的である。
［発明の効果］
本発明によれば、共振器内部における溝幅を横モードを
最低次に安定するに充分な値以下に保ちながら、溝断面
積を（共振器端面近傍よりも）相対的に大きくすること
により、共振器端面近傍の活性層厚さを相対的に薄くす
ることができる。これにより横モードが安定で、且つＣ
ＯＤがｉｏｏｍＷ以上の実用的な高出力半導体レーザ素
子が得られる。
最低次に安定するに充分な値以下に保ちながら、溝断面
積を（共振器端面近傍よりも）相対的に大きくすること
により、共振器端面近傍の活性層厚さを相対的に薄くす
ることができる。これにより横モードが安定で、且つＣ
ＯＤがｉｏｏｍＷ以上の実用的な高出力半導体レーザ素
子が得られる。
第１図は本発明の実施例の半導体レーザ素子の構造を示
す斜視図、第２図は第１図の半導体レーザ素子の製作に
用いた基板の斜視図、第３図乃至第５図は第１図に示し
た実施例の半導体レーザ素子の緒特性を示す図、第６図
は従来技術の半導体レーザ素子の構造を示す斜視図、第
７図埴第８図は第６図の半導体レーザ素子の特性を示す
図である。 （１２）・・・溝 （１３）・・・共振器内部 （１４）・・・共振器端面近傍 （１６）・・・活性層 （３０）・・・基板 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 Ｕ 第 １ 図 第 ２ 図 ’ｔり丸（／７’ｌ Ａ ＞ 第 ３ 図 角＆（魔） 第 ４ 図 第 ５ 図 ツメ 第 ６ 図 電 〉九（ｒｎＡ） 第 ７ 図 Ａ Ｋ＜オ（ン 第 ８ 図
す斜視図、第２図は第１図の半導体レーザ素子の製作に
用いた基板の斜視図、第３図乃至第５図は第１図に示し
た実施例の半導体レーザ素子の緒特性を示す図、第６図
は従来技術の半導体レーザ素子の構造を示す斜視図、第
７図埴第８図は第６図の半導体レーザ素子の特性を示す
図である。 （１２）・・・溝 （１３）・・・共振器内部 （１４）・・・共振器端面近傍 （１６）・・・活性層 （３０）・・・基板 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 竹 花 喜久男 Ｕ 第 １ 図 第 ２ 図 ’ｔり丸（／７’ｌ Ａ ＞ 第 ３ 図 角＆（魔） 第 ４ 図 第 ５ 図 ツメ 第 ６ 図 電 〉九（ｒｎＡ） 第 ７ 図 Ａ Ｋ＜オ（ン 第 ８ 図
Claims (1)
- ストライプ状の溝を有する半導体基板面上にレーザ動作
用結晶層を堆積してなる半導体レーザ素子において、前
記ストライプ状溝の深さを共振器端面においてよりも共
振器内部において深くし、前記レーザ動作用結晶層の構
成要素である活性層の厚さを共振器内部においてよりも
共振器端面において薄くしたことを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118905A JPH0797689B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 半導体レ−ザ素子 |
| DE8888107892T DE3879270T2 (de) | 1987-05-18 | 1988-05-17 | Halbleiterlaser. |
| US07/195,684 US4879724A (en) | 1987-05-18 | 1988-05-17 | Semiconductor laser |
| EP88107892A EP0291936B1 (en) | 1987-05-18 | 1988-05-17 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62118905A JPH0797689B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63284876A true JPS63284876A (ja) | 1988-11-22 |
| JPH0797689B2 JPH0797689B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=14748069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62118905A Expired - Fee Related JPH0797689B2 (ja) | 1987-05-18 | 1987-05-18 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4879724A (ja) |
| EP (1) | EP0291936B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0797689B2 (ja) |
| DE (1) | DE3879270T2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0231488A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| JPH03126283A (ja) * | 1989-10-11 | 1991-05-29 | Toshiba Corp | 窓構造半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP3849967B2 (ja) * | 2000-05-19 | 2006-11-22 | シャープ株式会社 | 光ピックアップ |
| JP2004141854A (ja) * | 2002-08-28 | 2004-05-20 | Fuji Xerox Co Ltd | シュレッダ装置およびその方法 |
| JP2005294394A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US9007723B1 (en) | 2013-12-13 | 2015-04-14 | HGST Netherlands B.V. | Microwave-assisted magnetic recording (MAMR) head employing advanced current control to establish a magnetic resonance state |
| US8908481B1 (en) | 2014-01-27 | 2014-12-09 | HGST Netherlands B.V. | Thermally-assisted magnetic recording head that suppresses effects of mode hopping |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59152685A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-08-31 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS601881A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-08 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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