JPS6362292A - 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ装置およびその製造方法Info
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- JPS6362292A JPS6362292A JP61207339A JP20733986A JPS6362292A JP S6362292 A JPS6362292 A JP S6362292A JP 61207339 A JP61207339 A JP 61207339A JP 20733986 A JP20733986 A JP 20733986A JP S6362292 A JPS6362292 A JP S6362292A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/10—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
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、光通信や光情報システムの光源として使用
される安定な横モードで高温高出力動作の可能な半導体
レーザ装置およびその製造方法に関するものである。
される安定な横モードで高温高出力動作の可能な半導体
レーザ装置およびその製造方法に関するものである。
第２図（ａ）、（ｂ）は従来のＡｊＧ、ａＡｉ系の半導
体レーザ装置の正面図および側面図である。
体レーザ装置の正面図および側面図である。
この半導体レーザ、装置は、例えばｐ −Ｇ ａ Ａ
ｓからなる基板結晶２１上にエピタキシャル結晶成長法
によってｎ−ＧａＡｓからなる電流ブロック層２２を成
長させた後、その一部を選択エツチングして基板結晶２
１に達する深さのストライプ状の溝２９を形成し、２回
目の成長でｐ −Ａ ｌ ｙＧ ａｌ−ｙＡｓからなる
下クラッド層２３ 、 Ａ ｌ ｘＧ ａｉ−ｘＡ ｓ
からなる活性層２４．ｎ−Ａ＃ｙＧａｌ−ｙＡｓからな
る上クラッド層２５およびｎ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層２６を順次成長させた後、ｎ、ｐ電極２７゜２８
を形成したものである（ただしｙ＞ｘ）。
ｓからなる基板結晶２１上にエピタキシャル結晶成長法
によってｎ−ＧａＡｓからなる電流ブロック層２２を成
長させた後、その一部を選択エツチングして基板結晶２
１に達する深さのストライプ状の溝２９を形成し、２回
目の成長でｐ −Ａ ｌ ｙＧ ａｌ−ｙＡｓからなる
下クラッド層２３ 、 Ａ ｌ ｘＧ ａｉ−ｘＡ ｓ
からなる活性層２４．ｎ−Ａ＃ｙＧａｌ−ｙＡｓからな
る上クラッド層２５およびｎ−ＧａＡｓからなるコンタ
クト層２６を順次成長させた後、ｎ、ｐ電極２７゜２８
を形成したものである（ただしｙ＞ｘ）。
レーザ発振させるには、ｎ、ｐ電極２７．２８間に順電
圧を印加し、活性層２４にしきい値以上の順方向電流を
流してやる必要があり、この半導体レーザ装置は、電流
ブロック層２２とストライブ状の溝２９の形成によって
電流パスをストライブ状の溝２９の近傍に制限し、電流
をストライプ状の溝２９の幅相当の活性層２４の一部の
活性領域に集中させる内部電流狭窄構造を持っている。
圧を印加し、活性層２４にしきい値以上の順方向電流を
流してやる必要があり、この半導体レーザ装置は、電流
ブロック層２２とストライブ状の溝２９の形成によって
電流パスをストライブ状の溝２９の近傍に制限し、電流
をストライプ状の溝２９の幅相当の活性層２４の一部の
活性領域に集中させる内部電流狭窄構造を持っている。
また、縦方向のダブルへテロ接合に加え、横方向にもス
トライプ状の溝２９とその両側で実効的な屈折率差を付
けたロスガイド構造（下クラッド層２３の厚さをストラ
イプ状の溝２９上では厚く、その両側では光の拡がりよ
り薄くして、活性層２４より禁制帯幅の小さい電流ブロ
ック層２２に光を吸収させ、ストライブ状の溝２９の幅
（実効的な活性領域の幅にほぼ相当）を狭めて高次モー
ドをカットオフする構造）を持つため、キャリア、光は
効率よく活性領域内に閉じ込められる。このため、しき
い値電流が比較的低く （室温ＣＷで〜５０μ）、滑ら
かな形状の放射パターンを持ち、横基本モードで高温ま
で動作するなど優れた性能を示すことが知られている。
トライプ状の溝２９とその両側で実効的な屈折率差を付
けたロスガイド構造（下クラッド層２３の厚さをストラ
イプ状の溝２９上では厚く、その両側では光の拡がりよ
り薄くして、活性層２４より禁制帯幅の小さい電流ブロ
ック層２２に光を吸収させ、ストライブ状の溝２９の幅
（実効的な活性領域の幅にほぼ相当）を狭めて高次モー
ドをカットオフする構造）を持つため、キャリア、光は
効率よく活性領域内に閉じ込められる。このため、しき
い値電流が比較的低く （室温ＣＷで〜５０μ）、滑ら
かな形状の放射パターンを持ち、横基本モードで高温ま
で動作するなど優れた性能を示すことが知られている。
上記のような従来の半導体レーザ装置は、比較的低出力
（〜５ ｍｌ？）で使用する場合にはあまり性能上の問
題はないが、高い光出力（２０〜３０ｍＷ以上）で動作
させる場合には、い（っかの大きな問題がある。以下、
これらについて詳細に説明する。
（〜５ ｍｌ？）で使用する場合にはあまり性能上の問
題はないが、高い光出力（２０〜３０ｍＷ以上）で動作
させる場合には、い（っかの大きな問題がある。以下、
これらについて詳細に説明する。
第２図（ｂ）の断面図に−示すように、活性層２４は、
共振器端面３０まで−様なサイズを持ち、はぼ均一な組
成で形成されているため、速い表面再結合による影響で
キャリアが不足した共振器端面３０が光の吸収領域とな
る。そのため、出力を増すにつれて吸収が増大し、光の
吸収→発熱→共振濶端面３０の温度上昇のサイクルが暴
走し、ある光密度以上（ＡｊＧａＡｓ系では数Ｍ Ｗ
／ａｍ”）でＣＯＤ （Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄ ａｍａｇｅ：瞬時光学損傷）が生じ
て共振器端面３０の溶融破壊、すなわち半導体レーザ装
置の故障を起こすという問題点があった。
共振器端面３０まで−様なサイズを持ち、はぼ均一な組
成で形成されているため、速い表面再結合による影響で
キャリアが不足した共振器端面３０が光の吸収領域とな
る。そのため、出力を増すにつれて吸収が増大し、光の
吸収→発熱→共振濶端面３０の温度上昇のサイクルが暴
走し、ある光密度以上（ＡｊＧａＡｓ系では数Ｍ Ｗ
／ａｍ”）でＣＯＤ （Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄ ａｍａｇｅ：瞬時光学損傷）が生じ
て共振器端面３０の溶融破壊、すなわち半導体レーザ装
置の故障を起こすという問題点があった。
これを改善するために、従来からいくつかの工夫がなさ
れている。例えばＳｉＮ膜などのマスクを用いた不純物
の選択拡散あるいは共振器端面３０に禁制帯幅の大きい
層を選択成長させるなどの方法によって、共振器端面３
０の禁制帯幅を活性層２４のそれよりも大きくして端面
での光吸収を低減したＮ Ａ Ｍ （Ｎ ｏｎ−Ａ ｂ
ｓｏｒｂｉｎｇ Ｍ １ｒｒｏｒ）構造はその一例であ
り、この構造ではＣＯＤが起こる光密度を通常のレーザ
より１桁以上（〜数十ＭＷ ／ ｅｍ２）増大でき、高
出力動作が可能になることが知られている。しかし、こ
のＮＡＭ構造は、製造工程が複雑で高精度な制御技術を
必要とするうえ、共振器端面３０までの横方向のガイド
を持たない場合には、非点収差が著しく大きくなるなど
実用上の問題も数多くあった。
れている。例えばＳｉＮ膜などのマスクを用いた不純物
の選択拡散あるいは共振器端面３０に禁制帯幅の大きい
層を選択成長させるなどの方法によって、共振器端面３
０の禁制帯幅を活性層２４のそれよりも大きくして端面
での光吸収を低減したＮ Ａ Ｍ （Ｎ ｏｎ−Ａ ｂ
ｓｏｒｂｉｎｇ Ｍ １ｒｒｏｒ）構造はその一例であ
り、この構造ではＣＯＤが起こる光密度を通常のレーザ
より１桁以上（〜数十ＭＷ ／ ｅｍ２）増大でき、高
出力動作が可能になることが知られている。しかし、こ
のＮＡＭ構造は、製造工程が複雑で高精度な制御技術を
必要とするうえ、共振器端面３０までの横方向のガイド
を持たない場合には、非点収差が著しく大きくなるなど
実用上の問題も数多くあった。
また、高出力動作における他の問題として発振モードの
不安定性があり、これは高い光密度や電流密度に起因し
て活性領域の屈折率分布や電流分布が変動するために起
こるもので、例えば光出力−電流特性にキング（折れ曲
がり）が生じたり、放射ビームが動いたり、パターンが
単峰でな（なったりする。このような発振モードの不安
定性を改善するために、従来から、例えば活性領域を埋
め込み構造にしなり、内部電流狭窄構造にしたり、活性
層２４を薄膜化したりするなどの方法によって、利得分
布（電流分布）および屈折率分布を均一にして発振モー
ドの安定化を図る工夫がなされているが、これらの方法
のいずれもまた極めて高精度な制御技術を必要とし、製
造工程がより複雑になり、良好な特性（特に高出力動作
での特性）を再現性よく実現することが難しいという問
題点があった。
不安定性があり、これは高い光密度や電流密度に起因し
て活性領域の屈折率分布や電流分布が変動するために起
こるもので、例えば光出力−電流特性にキング（折れ曲
がり）が生じたり、放射ビームが動いたり、パターンが
単峰でな（なったりする。このような発振モードの不安
定性を改善するために、従来から、例えば活性領域を埋
め込み構造にしなり、内部電流狭窄構造にしたり、活性
層２４を薄膜化したりするなどの方法によって、利得分
布（電流分布）および屈折率分布を均一にして発振モー
ドの安定化を図る工夫がなされているが、これらの方法
のいずれもまた極めて高精度な制御技術を必要とし、製
造工程がより複雑になり、良好な特性（特に高出力動作
での特性）を再現性よく実現することが難しいという問
題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、低しきい値電流で、低非点収差。
ので、低しきい値電流で、低非点収差。
単峰でスムーズな放射パターンが得られ、□かつ高出力
動作が可能で高温まで安定な発振モードを得られる半導
体レーザ装置およびその製造方法を得ることを目的とす
る。
動作が可能で高温まで安定な発振モードを得られる半導
体レーザ装置およびその製造方法を得ることを目的とす
る。
この発明に係る半導体レーザ装置は、その上面に共振器
方向に形成されたストライプ状の溝を有する第１導電形
の半導体基板結晶と、この半導体基板結晶上に形成され
、ストライプ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下ク
ラッド層と、この下クラッド層上に形成され、ストライ
プ状状の溝に沿って屈曲するとともに、その屈折率が下
クラッド層より大きく、少なくとも共振器端面近傍を除
く中央部でその禁制帯幅が下クラッド層より小さい第１
導電形の活性層と、この活性層上に形成され、ストライ
プ状状の溝に沿って屈曲するとともに、その屈折率が活
性層より小さく、その禁制帯幅が少なくとも活性層の中
央部より大きい第２導電形の上クラッド層と、この上ク
ラッド層上に形成され、共振器端面近傍を除く中央部に
表面から上クラッド層に達する矩形状の溝を有する第１
導電形の電流ブロック層と、この電流ブロック層上およ
び矩形状の溝内の上クラッド層上に連続して形成された
第２導電形のコンタクト層とから構成したものである。
方向に形成されたストライプ状の溝を有する第１導電形
の半導体基板結晶と、この半導体基板結晶上に形成され
、ストライプ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下ク
ラッド層と、この下クラッド層上に形成され、ストライ
プ状状の溝に沿って屈曲するとともに、その屈折率が下
クラッド層より大きく、少なくとも共振器端面近傍を除
く中央部でその禁制帯幅が下クラッド層より小さい第１
導電形の活性層と、この活性層上に形成され、ストライ
プ状状の溝に沿って屈曲するとともに、その屈折率が活
性層より小さく、その禁制帯幅が少なくとも活性層の中
央部より大きい第２導電形の上クラッド層と、この上ク
ラッド層上に形成され、共振器端面近傍を除く中央部に
表面から上クラッド層に達する矩形状の溝を有する第１
導電形の電流ブロック層と、この電流ブロック層上およ
び矩形状の溝内の上クラッド層上に連続して形成された
第２導電形のコンタクト層とから構成したものである。
また、この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、
第１導電形の半導体基板結晶の上面の共振器方向にスト
ライプ状状の溝を形成する工程と、半導体基板結晶上に
ストライプ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下クラ
ッド層を成長させる工程と、この下クラッド層上にスト
ライプ状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が下クラッド
層より大きい第１導電形の活性層を形成する工程と、こ
の活性層上にストライプ状の溝に沿って屈曲し、その屈
折率が活性層より小さく、その禁制帯幅が活性層よ秒大
きい第２導電形の上クラッド層を形成する工程と、この
上クラッド層上にストライプ状の溝に沿って屈曲した第
１導電形の電流ブロック層を形成する工程と、この電流
ブロック層の共振器端面近傍を除く中央部に表面から上
クラッド層に達する矩形状の溝を形成する工程と、液相
成長法によって電流ブロック層上および矩形状の溝内の
上クラッド層上に第２導電形のコンタクト層を連続して
形成すると同時に、活性層の共振器端面近傍を除く中央
部に不純物を拡散してこの領域の禁制帯幅を小さくする
工程とを含むものである。
第１導電形の半導体基板結晶の上面の共振器方向にスト
ライプ状状の溝を形成する工程と、半導体基板結晶上に
ストライプ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下クラ
ッド層を成長させる工程と、この下クラッド層上にスト
ライプ状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が下クラッド
層より大きい第１導電形の活性層を形成する工程と、こ
の活性層上にストライプ状の溝に沿って屈曲し、その屈
折率が活性層より小さく、その禁制帯幅が活性層よ秒大
きい第２導電形の上クラッド層を形成する工程と、この
上クラッド層上にストライプ状の溝に沿って屈曲した第
１導電形の電流ブロック層を形成する工程と、この電流
ブロック層の共振器端面近傍を除く中央部に表面から上
クラッド層に達する矩形状の溝を形成する工程と、液相
成長法によって電流ブロック層上および矩形状の溝内の
上クラッド層上に第２導電形のコンタクト層を連続して
形成すると同時に、活性層の共振器端面近傍を除く中央
部に不純物を拡散してこの領域の禁制帯幅を小さくする
工程とを含むものである。
この発明の半導体レーザ装置においては、ストライプ状
状の溝に沿って屈曲した活性層の平坦部で屈折率が高く
、両側の屈曲部の外側で屈折率が低い、横方向につくり
っけの屈折率差を持ったガイド構造が、窓構造が形成さ
れる共振器端面近傍にまで伸びるうえ、キャリアと光が
この活性層の平坦部に閉じ込められる。
状の溝に沿って屈曲した活性層の平坦部で屈折率が高く
、両側の屈曲部の外側で屈折率が低い、横方向につくり
っけの屈折率差を持ったガイド構造が、窓構造が形成さ
れる共振器端面近傍にまで伸びるうえ、キャリアと光が
この活性層の平坦部に閉じ込められる。
また、この発明の製造方法においては、液相成長法によ
ってコンタクト層を形成する際に、矩形状の溝内のメル
トから上クラッド層を介して活性層の共振器端面近傍を
除く中央部に不純物が拡散され、この領域の禁制帯幅が
小さくなる。
ってコンタクト層を形成する際に、矩形状の溝内のメル
トから上クラッド層を介して活性層の共振器端面近傍を
除く中央部に不純物が拡散され、この領域の禁制帯幅が
小さくなる。
第１図（ａ）はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例
の共振器方向の断面図、第１図（ｂ）Ｐ （Ｃ）は第１
図（ａ）に示した半導体レーザ装置の両会振器端面の構
造を示す図、第１図（ｄ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線
における構造を示す断面図である。
の共振器方向の断面図、第１図（ｂ）Ｐ （Ｃ）は第１
図（ａ）に示した半導体レーザ装置の両会振器端面の構
造を示す図、第１図（ｄ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ’線
における構造を示す断面図である。
これらの図において、１はｎ−ＧａＡｓからなる基板結
晶、２はｎ−Ａｌ、Ｇａ□−アＡｓからなる下クラッド
層、３はｎ Ａ Ｉ Ｘ Ｇ ＆１−ｘ Ａ Ｓから
なる活性層、４はｐ −Ａ ｌ ｙＧ ａｌ−ｙＡ ｓ
からなる上クラッド層、５はｎ−ＧａＡｓからなる電流
ブロック層、６はｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層、
７は拡散領域、８．９は”Ｆ Ｐ電極、１ｏはストライ
ブ状の溝、１１は矩形状の溝、１２は活性領域である（
ただしｙ ＞ ｘ ）。
晶、２はｎ−Ａｌ、Ｇａ□−アＡｓからなる下クラッド
層、３はｎ Ａ Ｉ Ｘ Ｇ ＆１−ｘ Ａ Ｓから
なる活性層、４はｐ −Ａ ｌ ｙＧ ａｌ−ｙＡ ｓ
からなる上クラッド層、５はｎ−ＧａＡｓからなる電流
ブロック層、６はｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層、
７は拡散領域、８．９は”Ｆ Ｐ電極、１ｏはストライ
ブ状の溝、１１は矩形状の溝、１２は活性領域である（
ただしｙ ＞ ｘ ）。
次に、その製造工程について説明する。
まず、基板結晶１に通常の写真製版技術とエツチング技
術によって共振器端面と直交する方向にストライブ状の
溝１０を、例えば輻３〜５μｍ。
術によって共振器端面と直交する方向にストライブ状の
溝１０を、例えば輻３〜５μｍ。
深さ１〜３μｍで形成する。次いで、この基板結晶１上
に、例えばＭＯ−ＣＶＤ結晶技術によって、下クラッド
層２．活性層３．上クラッド層４および電流ブロック層
５を連続的に成長させる。この時、ＭＯ−ＣＶＤの特徴
に起因して活性層３をはじめとする各層は、すべてスト
ライブ状の溝１０に沿って屈曲した形状になる。次いで
、通常の写真製版技術とエツチング技術によって電流ブ
ロック層５に矩形状の溝１１を形成する。ただし、この
矩形状の溝１１は第１図（、）に示すように、共振器端
面近傍を除く中央部だけに矩形状に開孔させるもので、
基板結晶１に形成したストライブ状の溝１０のほぼ真上
に位置し、上クラッドＨ４に達する深さで共振器端面と
直交する方向に形成する。この後、コンタクト層６を形
成するが、この時、同時に電流ブロックＨ５をマスクに
矩形状の溝１１を通して不純物の選択拡散を行い、拡散
領域７を形成する。そして、電流ブロック層５よりも上
クラッド層４の拡散速度が速いこと、および中央部のみ
に矩形状の溝１１を開孔したことによって、中央部で深
い拡散領域７が形成できる。
に、例えばＭＯ−ＣＶＤ結晶技術によって、下クラッド
層２．活性層３．上クラッド層４および電流ブロック層
５を連続的に成長させる。この時、ＭＯ−ＣＶＤの特徴
に起因して活性層３をはじめとする各層は、すべてスト
ライブ状の溝１０に沿って屈曲した形状になる。次いで
、通常の写真製版技術とエツチング技術によって電流ブ
ロック層５に矩形状の溝１１を形成する。ただし、この
矩形状の溝１１は第１図（、）に示すように、共振器端
面近傍を除く中央部だけに矩形状に開孔させるもので、
基板結晶１に形成したストライブ状の溝１０のほぼ真上
に位置し、上クラッドＨ４に達する深さで共振器端面と
直交する方向に形成する。この後、コンタクト層６を形
成するが、この時、同時に電流ブロックＨ５をマスクに
矩形状の溝１１を通して不純物の選択拡散を行い、拡散
領域７を形成する。そして、電流ブロック層５よりも上
クラッド層４の拡散速度が速いこと、および中央部のみ
に矩形状の溝１１を開孔したことによって、中央部で深
い拡散領域７が形成できる。
具体的には、液相成長法でコンタクト層６の成長を行い
、メルト内への不純物のしこみ量と温度２時間を制御す
ることにより、このような拡散を容易に行うことが可能
で、かつストライブ状の溝１０に起因する凹みおよび矩
形状の溝１１を埋めて表面を平滑に成長させることがで
きる。
、メルト内への不純物のしこみ量と温度２時間を制御す
ることにより、このような拡散を容易に行うことが可能
で、かつストライブ状の溝１０に起因する凹みおよび矩
形状の溝１１を埋めて表面を平滑に成長させることがで
きる。
この発明の半導体レーザ装置を動作させるには、ｎ電極
８ｐＰ電極９間に順電圧を印加し、ＰＮ接合を横切って
順方向電流が活性層３に流れるようにすればよい。電流
パスは電流ブロック層５の効果によって矩形状の溝１１
の近傍に制限され、活性領域１２（屈曲した活性層３の
平坦部）に電流が集中する。活性領域１２はキャリアが
注入されると電子とホールの再結合によって発光し、発
光した光はさらに電流を増していくと共振器内で反射、
増幅され、やがである電流値、すなわちしきい値以上の
電流値に達したときに発振する。また、活性層３は基板
結晶１に設けたストライブ状の溝１０に沿って（ＭＯ−
ＣＶＤ法などを用いて）成長させているため屈曲してお
り、その位置や幅（折れ曲がった部分に囲まれた平坦部
）は、ストライブ状の溝１０の幅、深さおよび下クラッ
ド層２の厚さを制御することによって制御可能である。
８ｐＰ電極９間に順電圧を印加し、ＰＮ接合を横切って
順方向電流が活性層３に流れるようにすればよい。電流
パスは電流ブロック層５の効果によって矩形状の溝１１
の近傍に制限され、活性領域１２（屈曲した活性層３の
平坦部）に電流が集中する。活性領域１２はキャリアが
注入されると電子とホールの再結合によって発光し、発
光した光はさらに電流を増していくと共振器内で反射、
増幅され、やがである電流値、すなわちしきい値以上の
電流値に達したときに発振する。また、活性層３は基板
結晶１に設けたストライブ状の溝１０に沿って（ＭＯ−
ＣＶＤ法などを用いて）成長させているため屈曲してお
り、その位置や幅（折れ曲がった部分に囲まれた平坦部
）は、ストライブ状の溝１０の幅、深さおよび下クラッ
ド層２の厚さを制御することによって制御可能である。
この屈曲した活性層３は平坦部で屈折率が高く、両側の
屈曲部の外側で屈折率が低い横方向につくりっけの屈折
率差を持ったガイド構造になるうえ、上下、左右に近接
した禁制帯幅の大きい（屈折率は小さい）クラッド層の
効果によって、キャリアと光は活性領域１２に効率よく
ほとんど閉じ込められることになる。さらに、第１図（
ａ）〜（ｄ）に示すように、拡散領域７を形成して共振
器内部の活性層３（長さし、に相当）よりも、共振器端
面近傍の活性層３（長さり、）の禁制帯幅を大きくした
窓構造にすることによって共振器端面での光吸収を低減
させ、ＣＯＤが起こる光密度を通常の１桁以上向上させ
ている。
屈曲部の外側で屈折率が低い横方向につくりっけの屈折
率差を持ったガイド構造になるうえ、上下、左右に近接
した禁制帯幅の大きい（屈折率は小さい）クラッド層の
効果によって、キャリアと光は活性領域１２に効率よく
ほとんど閉じ込められることになる。さらに、第１図（
ａ）〜（ｄ）に示すように、拡散領域７を形成して共振
器内部の活性層３（長さし、に相当）よりも、共振器端
面近傍の活性層３（長さり、）の禁制帯幅を大きくした
窓構造にすることによって共振器端面での光吸収を低減
させ、ＣＯＤが起こる光密度を通常の１桁以上向上させ
ている。
すなわち、これらのつくりっけの屈折率ガイド構造、電
流狭窄構造、窓構造の効果によってしきい値電流が低く
、高出力まで横基本モードで安定ニ動作するレーザ特性
が実現される。またさらに、屈曲した活性層３によって
、共振器内部および窓を形成した共振器端面近傍に横方
向に屈折率ガイドを形成したことから、従来のガイドを
持たない窓構造レーザに見られた非点収差が大きくなる
といった問題もなく、極めて簡単な２回の結晶製造工程
によって容易に再現することができる。例えば第１図（
ａ）〜（ｄ）の実施例では、ストライブ状の溝１０の幅
４〜５μｍ、深さ２μｍ、下クラッド層２の厚さ〜１．
５μｍにした場合、活性領域１２の幅は２〜３μｍとな
り、活性層３の厚さ０゜１μｍで上述のような良好な特
性が容易に得られる。
流狭窄構造、窓構造の効果によってしきい値電流が低く
、高出力まで横基本モードで安定ニ動作するレーザ特性
が実現される。またさらに、屈曲した活性層３によって
、共振器内部および窓を形成した共振器端面近傍に横方
向に屈折率ガイドを形成したことから、従来のガイドを
持たない窓構造レーザに見られた非点収差が大きくなる
といった問題もなく、極めて簡単な２回の結晶製造工程
によって容易に再現することができる。例えば第１図（
ａ）〜（ｄ）の実施例では、ストライブ状の溝１０の幅
４〜５μｍ、深さ２μｍ、下クラッド層２の厚さ〜１．
５μｍにした場合、活性領域１２の幅は２〜３μｍとな
り、活性層３の厚さ０゜１μｍで上述のような良好な特
性が容易に得られる。
なお、上記実施例では、電流ブロック層５をＧａＡｓを
用いて形成したが、ＧａＡｓに限らずＡＩ。
用いて形成したが、ＧａＡｓに限らずＡＩ。
Ｇ １Ｌｌ−２Ａ ｓを用いてもよ＜、Ｘ＜Ｚ（ただし
ｚ＜ｙ）の場合には電流ブロック層５による吸収ロスが
減少するため、上クラッド層４の厚みを薄（でき、活性
領域１２への拡散の幅、深さを高精度に制御できる利点
がある。
ｚ＜ｙ）の場合には電流ブロック層５による吸収ロスが
減少するため、上クラッド層４の厚みを薄（でき、活性
領域１２への拡散の幅、深さを高精度に制御できる利点
がある。
また、この発明の構造を基本として、活性層３とクラッ
ド層（上下どちらでもよい）の間にＡｌＡｓのモル比が
、これらの両層の中間にあるＡ ｌ ｔＧ ａｌ−ＩＡ
ｓ（ｘ ＜ ｆ ＜ ｙ ）ガイド層を設けるなどの
構造にすれば、光を活性層３から光ガイド層へ拡げられ
（いわゆる大共振器構造）、活性層３内の光密度を減少
させて、さらに高出力化を図ることが可能となる。
ド層（上下どちらでもよい）の間にＡｌＡｓのモル比が
、これらの両層の中間にあるＡ ｌ ｔＧ ａｌ−ＩＡ
ｓ（ｘ ＜ ｆ ＜ ｙ ）ガイド層を設けるなどの
構造にすれば、光を活性層３から光ガイド層へ拡げられ
（いわゆる大共振器構造）、活性層３内の光密度を減少
させて、さらに高出力化を図ることが可能となる。
さらに、上記実施例では、拡散不純物にＺｎを用いた例
を示したが、他にもＳｉ゛やＭｇなどといったｐ形の不
純物を用いても同様の効果をもたらし、また、拡散を行
うコンタクト層６の成長は、ＬＰＥ （液相成長法）に
限らず、ＭＯ−ＣＶＤやＭＢＥなどの方法によって行っ
てもよい。
を示したが、他にもＳｉ゛やＭｇなどといったｐ形の不
純物を用いても同様の効果をもたらし、また、拡散を行
うコンタクト層６の成長は、ＬＰＥ （液相成長法）に
限らず、ＭＯ−ＣＶＤやＭＢＥなどの方法によって行っ
てもよい。
またさらに、Ａ Ｉ ＧａＡｓ／ ＧａＡｓ系材料に限
らず、ＩｎＧａＡｓ系やＡＺＧａＩｎＰ系などの他の材
料を用いた半導体レーザ装置に適用しても同様の効果を
持ち、有効であることは明白である。
らず、ＩｎＧａＡｓ系やＡＺＧａＩｎＰ系などの他の材
料を用いた半導体レーザ装置に適用しても同様の効果を
持ち、有効であることは明白である。
この発明の半導体レーザ装置は以上説明したとおり、そ
の上面に共振器方向に形成されたストライブ状の溝を有
する第１導電形の半導体基板結晶と、この半導体基板結
晶上に形成され、ストライブ状の溝に沿って屈曲する第
１導電形の下クラッド層と、この下クラッド層上に形成
され、ストライブ状の溝に沿って屈曲するとともに、そ
の屈折率が下クラッド層より大きく、少なくとも共振器
端面近傍を除く中央部でその禁制帯幅が下クラッド層よ
り小さい第１導電形の活性層と、この活性層上に形成さ
れ、ストライブ状の溝に沿って屈曲するとともに、その
屈折率が活性層より小さく、その禁制帯幅が少なくとも
活性層の中央部より大きい第２導電形の上クラッド層と
、この上クラッド層上に形成きれ、共振器端面近傍を除
く中央部に表面から上クラッド層に達する矩形状の溝を
有する第１導電形の電流ブロック層と、この電流ブロッ
ク層上および矩形状の溝内の上クラッド層上に連続して
形成された第２導電形のコンタクト層とから構成したの
で、しきい値電流が低く、横基本モードで安定に高出力
動作を行えるという効果がある。
の上面に共振器方向に形成されたストライブ状の溝を有
する第１導電形の半導体基板結晶と、この半導体基板結
晶上に形成され、ストライブ状の溝に沿って屈曲する第
１導電形の下クラッド層と、この下クラッド層上に形成
され、ストライブ状の溝に沿って屈曲するとともに、そ
の屈折率が下クラッド層より大きく、少なくとも共振器
端面近傍を除く中央部でその禁制帯幅が下クラッド層よ
り小さい第１導電形の活性層と、この活性層上に形成さ
れ、ストライブ状の溝に沿って屈曲するとともに、その
屈折率が活性層より小さく、その禁制帯幅が少なくとも
活性層の中央部より大きい第２導電形の上クラッド層と
、この上クラッド層上に形成きれ、共振器端面近傍を除
く中央部に表面から上クラッド層に達する矩形状の溝を
有する第１導電形の電流ブロック層と、この電流ブロッ
ク層上および矩形状の溝内の上クラッド層上に連続して
形成された第２導電形のコンタクト層とから構成したの
で、しきい値電流が低く、横基本モードで安定に高出力
動作を行えるという効果がある。
また、この発明の製造方法は以上説明したとおり、第１
導電形の半導体基板結晶の上面の共振器方向にストライ
ブ状の溝を形成する工程と、半導体基板結晶上にストラ
イブ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下クラッド層
を成長させる工程と、この下クラッド層上にストライブ
状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が下クラッド層より
大きい第１導電形の活性層を形成する工程と、この活性
層上にストライブ状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が
活性層より小さく、その禁制帯幅が活性層より大きい第
２導電形の上クラッド層を形成する工程と、この上クラ
ッド層上にストライブ状の溝に沿って屈曲した第１導電
形の電流ブロック層を形成する工程と、この電流ブロッ
ク層の共振器端面近傍を除く中央部に表面から上クラッ
ド層に達する矩形状の溝を形成する工程と、液相成長法
によって電流ブロック層上および矩形状の溝内の上クラ
ッド層上に第２導電形のコンタクト層を連続して形成す
ると同時に、活性層の共振器端面近傍を除く中央部に不
純物を拡散してこの領域の禁制帯幅を小さくする工程と
を含むので、結晶成長工程を２回に分けて行うだけで、
高精度で再現性よく横基本モードで安定に高出力動作を
行える半導体レーザ装置を得られるという効果がある。
導電形の半導体基板結晶の上面の共振器方向にストライ
ブ状の溝を形成する工程と、半導体基板結晶上にストラ
イブ状の溝に沿って屈曲する第１導電形の下クラッド層
を成長させる工程と、この下クラッド層上にストライブ
状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が下クラッド層より
大きい第１導電形の活性層を形成する工程と、この活性
層上にストライブ状の溝に沿って屈曲し、その屈折率が
活性層より小さく、その禁制帯幅が活性層より大きい第
２導電形の上クラッド層を形成する工程と、この上クラ
ッド層上にストライブ状の溝に沿って屈曲した第１導電
形の電流ブロック層を形成する工程と、この電流ブロッ
ク層の共振器端面近傍を除く中央部に表面から上クラッ
ド層に達する矩形状の溝を形成する工程と、液相成長法
によって電流ブロック層上および矩形状の溝内の上クラ
ッド層上に第２導電形のコンタクト層を連続して形成す
ると同時に、活性層の共振器端面近傍を除く中央部に不
純物を拡散してこの領域の禁制帯幅を小さくする工程と
を含むので、結晶成長工程を２回に分けて行うだけで、
高精度で再現性よく横基本モードで安定に高出力動作を
行える半導体レーザ装置を得られるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザ装置およびその製造方
法の一実施例を説明するための図、第２図は従来の半導
体レーザ装置を説明するための図である。 図において、１は基板結晶、２は下クラッド層、３は活
性層、４は上クラッド層、５は電流ブロック層、６はコ
ンタクト層、７は拡散領域、８はｎ電極、９はｐ電極、
１０はストライプ状の溝、１１は矩形状の溝、１２は活
性領域である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 ９つ
法の一実施例を説明するための図、第２図は従来の半導
体レーザ装置を説明するための図である。 図において、１は基板結晶、２は下クラッド層、３は活
性層、４は上クラッド層、５は電流ブロック層、６はコ
ンタクト層、７は拡散領域、８はｎ電極、９はｐ電極、
１０はストライプ状の溝、１１は矩形状の溝、１２は活
性領域である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第１図 ９つ
Claims (2)
- （１）その上面に共振器方向に形成されたストライプ状
の溝を有する第１導電形の半導体基板結晶と、この半導
体基板結晶上に形成され、前記ストライプ状の溝に沿っ
て屈曲する第１導電形の下クラッド層と、この下クラッ
ド層上に形成され、前記ストライプ状の溝に沿って屈曲
するとともに、その屈折率が前記下クラッド層より大き
く、少なくとも共振器端面近傍を除く中央部でその禁制
帯幅が前記下クラッド層より小さい第１導電形の活性層
と、この活性層上に形成され、前記ストライプ状の溝に
沿って屈曲するとともに、その屈折率が前記活性層より
小さく、その禁制帯幅が少なくとも前記活性層の中央部
より大きい第２導電形の上クラッド層と、この上クラッ
ド層上に形成され、前記共振器端面近傍を除く中央部に
表面から前記上クラッド層に達する矩形状の溝を有する
第１導電形の電流ブロック層と、この電流ブロック層上
および前記矩形状の溝内の前記上クラッド層上に連続し
て形成された第２導電形のコンタクト層とから構成した
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）第１導電形の半導体基板結晶の上面の共振器方向
にストライプ状の溝を形成する工程と、前記半導体基板
結晶上に前記ストライプ状の溝に沿って屈曲する第１導
電形の下クラッド層を成長させる工程と、この下クラッ
ド層上に前記ストライプ状の溝に沿って屈曲し、その屈
折率が前記下クラッド層より大きい第１導電形の活性層
を形成する工程と、この活性層上に前記ストライプ状の
溝に沿って屈曲し、その屈折率が前記活性層より小さく
、その禁制帯幅が前記活性層より大きい第２導電形の上
クラッド層を形成する工程と、この上クラッド層上に前
記ストライプ状の溝に沿って屈曲した第１導電形の電流
ブロック層を形成する工程と、この電流ブロック層の共
振器端面近傍を除く中央部に表面から前記上クラッド層
に達する矩形状の溝を形成する工程と、液相成長法によ
って前記電流ブロック層上および前記矩形状の溝内の前
記上クラッド層上に第２導電形のコンタクト層を連続し
て形成すると同時に、前記活性層の共振器端面近傍を除
く中央部に不純物を拡散してこの領域の禁制帯幅を小さ
くする工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ装置
の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207339A JPS6362292A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
| US07/338,341 US4890292A (en) | 1986-09-02 | 1989-04-13 | Semiconductor laser device |
| US07/437,376 US4983541A (en) | 1986-09-02 | 1989-11-13 | Semiconductor laser device fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207339A JPS6362292A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362292A true JPS6362292A (ja) | 1988-03-18 |
Family
ID=16538106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207339A Pending JPS6362292A (ja) | 1986-09-02 | 1986-09-02 | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4890292A (ja) |
| JP (1) | JPS6362292A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03131083A (ja) * | 1989-10-17 | 1991-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US5504391A (en) * | 1992-01-29 | 1996-04-02 | Fusion Systems Corporation | Excimer lamp with high pressure fill |
| JP3115775B2 (ja) * | 1994-11-16 | 2000-12-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| WO2008114896A1 (en) * | 2007-03-16 | 2008-09-25 | Potomac Optronics Inc. | High power single mode optical devices with s-bending ridge waveguide and fabrication method thereof |
| JP2009105184A (ja) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Sharp Corp | 窒化物系半導体レーザ素子とその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5335485A (en) * | 1976-09-14 | 1978-04-01 | Nec Corp | Semiconductor laser unit |
| JPS55105392A (en) * | 1979-02-06 | 1980-08-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device and its manufacture |
| JPS55123190A (en) * | 1979-03-16 | 1980-09-22 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5858788A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-07 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置の製造方法 |
| JPS58132986A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-08 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS58197787A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-17 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| US4523317A (en) * | 1982-10-29 | 1985-06-11 | Rca Corporation | Semiconductor laser with reduced absorption at a mirror facet |
| JPS637691A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-09-02 JP JP61207339A patent/JPS6362292A/ja active Pending
-
1989
- 1989-04-13 US US07/338,341 patent/US4890292A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-13 US US07/437,376 patent/US4983541A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5335485A (en) * | 1976-09-14 | 1978-04-01 | Nec Corp | Semiconductor laser unit |
| JPS55105392A (en) * | 1979-02-06 | 1980-08-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device and its manufacture |
| JPS55123190A (en) * | 1979-03-16 | 1980-09-22 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4983541A (en) | 1991-01-08 |
| US4890292A (en) | 1989-12-26 |
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