CN1287397A - 半导体激光器及其制造方法 - Google Patents
半导体激光器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1287397A CN1287397A CN00126951A CN00126951A CN1287397A CN 1287397 A CN1287397 A CN 1287397A CN 00126951 A CN00126951 A CN 00126951A CN 00126951 A CN00126951 A CN 00126951A CN 1287397 A CN1287397 A CN 1287397A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coated film
- laser
- semiconductor laser
- face
- laser diode
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 57
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 44
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 20
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 12
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 241000931526 Acer campestre Species 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229960002050 hydrofluoric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01S5/20—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
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
- H01S5/0287—Facet reflectivity
-
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
一种可发射振荡波长不同的多个激光的半导体激光器及其制造方法,该半导体激光器具有位于基板上的多个成分不同的活性层,其中:具有在激光出射侧的前端面上形成的前面涂敷膜、和在所述前端面的里侧的后端面上形成的后面涂敷膜,该后面涂敷膜的反射率比所述前面涂敷膜高;所述前面涂敷膜和后面涂敷膜的膜厚分别设定为使得对于具有处于所述振荡波长的最小值和最大值之间的预定波长的光,反射率为最大值。
Description
本发明涉及一种半导体激光器及其制造方法，该半导体激光器具有位于基板上的多个具有不同振荡波长的激光二极管。更具体地，涉及这样的半导体激光器及其制造方法，该半导体激光器具有在每个激光二极管的端面上形成的控制激光输出的反射膜。
作为通过照射光来记录和/或重放信息的盘状光记录介质，可举出例如激光唱盘(CD)、超微盘(MD)、数字化视频光盘(DVD)等。它们是根据光盘类型不同用不同波长的光进行照射。例如，重放CD的数据采用780nm波带的光，而重放DVD的数据采用650nm波带的光。
能对不同种类的光盘进行记录和/或重放的光记录和/或重放装置，需要具有不同振荡波长的多个光源。光记录和/或重放装置通常具有一个激光二极管，但若形成多个激光二极管，就难于使装置小型化且使生产工艺变得复杂。
为了克服这些缺点，已经开发了在一个基板上形成多个具有不同振荡波长的激光二极管的单片半导体激光器。
一般地，半导体激光器可粗分为端面发射型激光器，其发射与活性层平行的激光，和表面发射型(面发光型)激光器。
表面发射型激光器可进行单模振荡，可用于长距离传输、高速传输、光纤传输等。因此，作为平行光通信的光源，表面发射型多波长激光器引人注目。
另一方面，用来在光盘上记录和重放数据的激光器在增益谱线上优选地具有多个纵模式，因为即使有多个纵模式，空间连续性也不会特别劣化，而且还因为光从盘上反射并返回激光器造成的噪声问题。端面发射型激光器的谐振器具有远大于晶体的波长，且具有大量谐振模式。因此，端面发射型适用于CD、MD、DVD等光盘的光拾取。
下面结合图5描述端面发射型半导体激光器的构造。
如图5A的立体图所示，在由例如n-GaAs构成的基板101上依次层叠：由例如n-AlGaAs构成的n包层102、由例如GaAs构成的pn结(活性层)103、以及由例如p-AlGaAs构成的p包层104。在p包层104表面的除中心处的条状区以外的部分上形成高电阻层105。在p包层104上面的层或高电阻层105上形成p电极106。
通过向p包层104表面离子注入n型杂质而形成高电阻层105。夹在高电阻层105之间的条形区留作低电阻层。通过选择性地形成高电阻层105，可获得如图5B的俯视图所示的增益波导结构(电流狭窄结构)。从而可以对电流流过的区域即产生光增益的区域进行控制。
根据上述结构的激光器，在活性层103上形成谐振器。如图5B所示，尽管激光I从前端面F出射，有一部分从后端面R损失了。换言之，前端面F和后端面R是镜面。
为了使端面是镜面，通常要对半导体晶片进行切割。另外，也可以用蚀刻代替切割来形成镜面。而且，有时在切面上形成介电膜以控制端面的反射率并防止切割面的劣化。
作为在端面上形成的介电膜，可采用由例如Al2O3、非晶硅、SiO2或Si3N4构成的单层膜、或由这些膜的层叠膜构成的多层膜。通过改变介电膜的厚度，可调整端面的反射率。通过使前端面F的反射率为例如小于30％，后端面R的反射率为例如大于50％，更优选大于70％，可获得高输出激光。能量转换效率、前/后端面输出之比值等取决于反射率。因此，控制端面反射率的介电膜是半导体激光器的一个重要设计参数。
若振荡波长为λ，则在端面上形成的介电膜的厚度，通常基于λ/2或其奇数倍，或λ/4或其奇数倍进行设计。例如，在图5B中，若在前端面F上用振荡波长λ为785nm、反射率n1为1.62的Al2O3形成介电膜108时，介电膜108的厚度d108如下确定：
d108=(λ/2)/n1≈242.3(nm) …(1)
但是后端面R必须具有高反射率，若用上述Al2O3等作为单层，由于反射率总是低于50％，所以要形成多个介电膜。如图5B所示，若振荡波长λ为785nm，当形成例如Al2O3作为第一介电膜109a，非晶硅膜作为第二介电膜109b，这些层的厚度例如可如下确定。反射率n1为1.62的Al2O3膜的厚度d109a为：
d109a=(λ/4)/n1≈121.1(nm) …(2)而反射率n2为3.25的非晶硅膜的厚度d109b为：
d109b=(λ/4)/n2≈60.4(nm) …(3)
图6示出在前端面F上形成的Al2O3的厚度和前端面F的反射率的关系。图7是在后端面R上形成的Al2O3膜和非晶硅膜的厚度和后端面R的反射率的关系。在图6和7中振荡波长λ都设为785nm。
如图6所示，通过使前端面F的介电膜的厚度为上述d108，使后端面R的介电膜的厚度为上述d109a和d109b的结合，可使反射率为最大。因此，可以减小因成膜时的波动带来的反射率的波动。
通过使在端面上形的介电膜的厚度基于λ/2或其奇数倍、或λ/4或其奇数倍、或它们的组合而形成，即使在因形成介电膜的波动导致厚度或折射率有波动时，也可以容易地获得稳定的反射率。
在多波长单片半导体激光器的场合，理想的介电膜可用上述相关技术的方案在振荡波长不同的多个激光二极管上形成。
但是，在这种情况下，生产工艺变得复杂，生产步骤的个数增加成为问题。当在同一个基板上形成例如CD重放激光二极管和DVD重放激光二极管时，其中一个例如DVD激光二极管(波长650nm)的端面被掩蔽，在这种状态下，在CD激光二极管(波长780nm)的端面上形成介电膜。
为了避免上述情形中的生产步骤个数的增加，有这样的方法，使端面涂层的优化波长与一个激光二极管相匹配，同时在同一基板的多个激光二极管上形成端面涂层。但是，在这种情况下，虽然对于设计波长的激光二极管可获得抵制膜波动的稳定反射率，但却牺牲了其它的激光二极管的反射率稳定性。
该方法还考虑了通过计算针对每个激光二极管的优化厚度，并形成具有其厚度是这些值的最小公倍数的同一介电膜，也可以减小单片形成的多个激光二极管的端面的介电膜的反射率的波长。
图8示出介电膜厚度变化时反射率的周期变化的例子。图8是由Al2O3构成的介电膜对于波长为785nm或660nm的激光的反射率。
介电膜对于波长为785nm的激光的优化厚度为如式(1)定义的242.3nm。根据相同的计算，介电膜对于波长为440nm的激光的优化厚度为203.7nm。在两种厚度的最小公倍数，即1218nm时，对波长为785nm和660nm的光的反射率成为最大值。
但是，在这种情况下，介电膜太厚，成膜时间太长，生产效率低。而且由于太厚，在成膜时波动大时，反射率的波动就变大。
本发明的目的在于提供一种半导体激光器，在同一基板上具有多个材料和成分不同的活性层，可发射多个振荡波长不同的激光，其中在多个活性层的端面上形成反射率变化小的介电膜。
本发明的另一目的在于提供一种制造上述激光器的方法。
为了实现上述目标，本发明的半导体激光器是这样的半导体激光器，其具有位于基板上的多个成分不同的活性层，并平行发射多个振荡波长不同的激光，其中：该半导体激光器具有在激光出射侧的前端面上形成的前面涂敷膜、和在所述前端面的里侧的后端面上形成的后面涂敷膜，该后面涂敷膜的反射率比所述前面涂敷膜高；所述前面涂敷膜和后面涂敷膜的膜厚分别设定为使得对于处于所述振荡波长的最小值和最大值之间的预定波长的光，反射率为最大值。
优选地，所述预定波长是所述多个激光的振荡波长的算术平均值。
优选地，所述前面涂敷膜由介电体构成。优选地，所述后面涂敷膜由介电体构成。
优选地，所述前面涂敷膜包括多个层。优选地，所述后面涂敷膜包括多个层。
优选地，所述前面涂敷膜的预定厚度设定为由(λ/2)/nF表示的值，其中λ是预定波长，nF是所述前面涂敷膜的反射率。
优选地，所述后面涂敷膜是反射率为nRa的第一后面涂敷膜和反射率为nRb的第二后面涂敷膜的层叠膜；所述第一后面涂敷膜的所述预定厚度值由式(λ/4)／nRa表示，其中λ是预定波长；而且所述第二后面涂敷膜的所述预定厚度值由式(λ/4)/nRb表示。
优选地，所述活性层在第一导电型包层和第二导电型包层的层间接合部分上形成。
优选地，所述活性层具有电流狭窄结构。
在同一基板上形成的多个振荡波长不同的激光二极管的端面反射率可被稳定化。如果在每个激光二极管的端面上形成的介电膜的厚度是根据激光二极管的振荡波长而优化的，虽然即使介电膜厚度有波动也可获得稳定的反射率，但制造步骤变得复杂。根据本发明的半导体激光器，在多个激光二极管上形成厚度相同的介电膜。通过适当调整介电膜的厚度，可以稳定多个激光二极管的端面的反射率。
为了实现上述目的，本发明的制造半导体激光器的方法是制造在同一基板上形成有两个不同振荡波长的激光二极管的半导体激光器的方法，其特征在于包括下列步骤：在基板上依次外延生长形成第一激光二极管的第一包层、活性层和第二包层，以形成第一叠层体；去除所述第一层叠体的除所述第一激光二极管之外的部分；在基板上依次外延生长形成第二激光二极管的第一包层、活性层和第二包层，以形成第二叠层体；去除所述第二叠层体的除所述第二激光二极管之外的部分，并使所述第一叠层体和所述第二叠层体在空间上分离；在所述激光二极管上形成电极；在所述激光二极管的激光出射侧的端面上，形成具有根据所述振荡波长的算术平均值进行优化的预定厚度值的前面涂敷膜；以及在所述激光出射侧的里侧的端面上，形成具有根据所述振荡波长的算术平均值进行优化的预定厚度值、且其反射率比所述前面涂敷膜大的后面涂敷膜。
优选地，所述形成前面涂敷膜的步骤和所述形成后面涂敷膜的步骤是以介电体为材料形成膜的步骤。和第二层叠体的成分可相互不同，且可用简单工艺形成两种波长的单片半导体激光器。而且，由于在两个半导体激光器上都形成前面介电膜和后面介电膜，可用简单的工艺制造可防止其端面反射率波动的半导体激光器。
通过下面的结合附图对优选实施方案的描述，本发明的上述和其它目的和特征更加清晰易见。
图1A和1B是本发明一个实施方案的半导体激光器的剖面图和俯视图；
图2是在根据本发明的一实施方案的半导体激光器的前端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图；
图3是在根据本发明的一实施方案的半导体激光器的后端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图；
图4A-4F是制造根据本发明的一实施方案的半导体激光器的方法的步骤图；
图5A和5B是现有技术的端面发射型半导体激光器的分布图和俯视图；
图6是在图5的半导体激光器的前端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图；；
图7是在图5的半导体激光器的后端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图；
图8是在多波长单片半导体激光器中随介电膜的厚度变化反射率的周期变化图。
下面，结合附图描述本发明的半导体激光器及其制造方法的优选实施方案。图1A是本实施方案的半导体激光器的剖视图，图1B是相应的俯视图。图1A是沿图1B的线X-X＇的剖视图。
在本发明的半导体激光器中，如图1A的剖视图所示，在由n-GaAs构成的基板上形成n-GaAs缓冲层2a。在其上形成发射波长780nm的光的激光二极管A和发射波长650nm的光的激光二极管B。激光二极管A的光发射部和激光二极管B的光发射部之间的间隔多数情况下小于200μm，例如为小于100μm。
在激光二极管A的一部分上，依次层叠由n-AlGaAs构成的n包层3a、由GaAs构成的活性层4a、由p-AlGaAs构成的p包层5a、以及由p-GaAs构成的覆盖层6a到n-GaAs缓冲层2a上。在p包层5a的除带状中心区之外的部分上形成高电阻层7a。结果形成增益导引型电流狭窄结构。在覆盖层6a的上面的部分上形成由Ti/Pt/Au层叠膜构成的p型电极8a。而且，对于激光二极管A的部分和激光二极管B的部分同样地，在基板1的下面形成由AuGe/Ni/Au层叠膜构成的n型电极9。
在激光二极管B的一部分上，依次层叠n-InGaP缓冲层2b、由n-AlGaInP构成的n包层3b、由GaInP构成的活性层4b、由p-AlGaInP构成的p包层5b、以及由p-GaAs构成的覆盖层6b到n-GaAs缓冲层2a上。在p包层5b的除带状中心区之外的部分上形成高电阻层7b。结果形成增益导引型电流狭窄结构。在覆盖层6b的上部形成由Ti/Pt/Au层叠膜构成的p型电极8b。
如图1B所示，在前端面R上对于激光二极管A部分和激光二极管B部分共同地，形成反射率为1.62、厚度d10为222.2nm的由Al2O3构成的介电膜10。而且，在后端面F上对于激光二极管A部分和激光二极管B部分共同地，形成厚度d11a为111.1nm的由Al2O3构成的第一介电膜11a。并在其表面上形成反射率为3.25、厚度d11b为55.4nm的第二介电膜11b。
根据本发明的半导体激光器，所有介电膜10、11a、11b的厚度都假定激光波长是激光二极管A和激光二极管B的振荡波长的算术平均值而进行优化的。具体而言，若激光二极管A发出的激光的中心波长为785nm，激光二极管B发出的激光的中心波长665nm，则根据两个值的中点720nm作为基准确定膜厚。
而且，随着厚度变化反射率周期性地变化，但从获得同一反射率的多个厚度中取最小值来确定最小值。结果，可以缩短成膜时间，增加生产效率，并可通过增加厚度防止成膜时的波长太大。
若激光的波长为720nm，则在激光二极管A和激光二极管B的前端面F上形成的介电膜10的厚度d10的优化值可由下式确定：
d10=(λ/2)/n1≈222.2(nm) …(4)
而在后端面R上形成的介电膜11a和11b的厚度d11和d11b的优化值分别由下式确定：
d11a=(λ/4)/n1≈111．1(nm) …(5)
d11b=(λ/4)/n2≈55.4(nm) …(6)
图2是在根据本实施方案的半导体激光器的前端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图；图3是在根据本实施方案的半导体激光器的后端面上形成的介电膜的厚度和反射率的关系图。
在图2和图3中，曲线a是两个激光二极管的振荡波长的算术平均值即720nm时的情况，b是激光二极管A的振荡波长785nm的情况，c是激光二极管B的振荡波长660nm的情况，b和c表示出来用于比较和参照。
可参照图2说明在前端面F上形成的介电膜10的厚度的设定。
如上所述，在同一基板上形成激光二极管A和激光二极管B时，优选地，在波长为785nm的激光二极管A上形成的Al2O3的介电膜10的厚度为242.3nm，用同样的计算方法，在波长为660nm的激光二极管B上形成的Al2O3的介电膜10的厚度为203.7nm。这些值与图2中的曲线b和c中反射率到达最大值时的厚度相当。
但是，若在激光二极管A和B上形成不同厚度的介电膜10，生产工艺会变得复杂。因此，若基于例如激光二极管B的振荡波长对介电膜10的厚度进行优化，厚度为203.7nm。如图2所示，在厚度为203.7nm时曲线c到达最大值，在203.7nm±5％的范围内可获得33.5％的反射率。而且，由于它与反射率的最大值接近，即使厚度有波动和固成膜造成折射率波动时，反射率只有很小的变化。
另一方面，如图2的曲线b所示，在激光二极管A的振荡波长785nm处，若介电膜10的厚度为203.7nm±5％，反射率为26.7％。曲线b在厚度242.3nm处有最大值，在203.7nm附近有明显下降。与在最大值附近相比，厚度在203.7nm附近时由于成膜时的波动反射率经常有较大的变化。
若基于两个振荡波长的算术平均值即720nm对厚度进行优化，则厚度d10成为222.2nm。从曲线b和c在厚度222.2nm±5％处的值可看出，对于波长785nm的光反射率为30.5％，对于波长660nm的光反射率为31.8％。而且对于曲线b和c，厚度d10都接近最大值，反射率的波动小。
下面参照图2解释在后端面R上形成的介电膜11a和11b的厚度的设定。如上所述。优选地，在波长为785nm的激光二极管A上形成厚度为121．1nm的Al2O3的第一介电膜11a和厚度为60.4nm的非晶硅的第二介电膜11b，用同样的计算方法，在波长为660nm的激光二极管B上形成厚度为101.9nm的Al2O3的第一介电膜11a和厚度为50.8nm的非晶硅的第二介电膜11b。结果，如激光二极管A的曲线b和激光二极管B的曲线c所示，在最大值处可获得大于70％的反射率。
但是，由于在后端面R上形成的介电膜是多层，与在这些激光二极管的前端面F上形成不同厚度的介电膜10相比，上述的在激光二极管上形成不同厚度的介电层11a和11b时，制造步骤增加的更多。
若使两个激光二极管的介电膜11a和11b的厚度相同，基于一个激光二极管优化厚度以避免制造步骤的增加，则有以下缺点：
例如，若基于激光二极管A的振荡波长，取曲线b达到最大值的厚度，在曲线b上反射率为65％左右，而在曲线c上由于不接近最大值反射率有较大的波动。即，在激光二极管B中不能获得稳定的反射率。
另一方面，若基于激光二极管B的振荡波长，取曲线c为最大值时的厚度，同样地在激光二极管A中不能获得大于70％的稳定反射率。
根据本发明的半导体激光器，如曲线a所示，假设振荡波长为720nm对介电膜11a和11b的厚度进行优化。即，介电膜11a和11b的厚度之和设为167.0nm±5％，此时反射率为最大值。在该厚度范围内，在曲线b上反射率为75.0％，在曲线c上为75.5％，都接近其最大值。因此，在激光二极管A和激光二极管B中可获得足够大的反射率，可以减少因厚度波动等造成的反射率波动。
下面，说明制造如上所述的该实施方案的半导体激光器的方法。
首先，如图4A所示，利用诸如有机金属汽相外延生长(MOVPE)的外延生长法，在由例如n-GaAs构成的基板1上，依次层叠由例如n-GaAs构成的缓冲层2a、例如n-AlGaAs构成的n包层3a、含有例如GaAs层的多质子阱结构的活性层4a、由例如p-AlGaAs构成的p包层5a、由例如p-GaAs构成的覆盖层6a。
其次，如图4B所示，用光刻胶(未示出)保护激光二极管A部分，进行湿法蚀刻，如用硫酸系溶液进行非选择性蚀刻，或用氟酸系溶液对AlGaAs进行选择性蚀刻。用蚀刻从在激光二极管B部分上形成的n包层上除去上述层叠体。
然后，如图4c所示，用诸如有机金属汽相外延生长的外延生长法，在激光二极管B的缓冲层2a及其它部分上的覆盖层6a上，形成由例如n-AlGaP构成的缓冲层2b。接着，在其上依次层叠形成由例如n-AlGaInP构成的n包层3b、包括例如GaInP层的具有多质子阱结构的活性层4b、由例如p-AlGaInP构成的p包层5b、以及由p-GaAs构成的覆盖层6b。
然后，如图4D所示，在用光刻胶(未示出)保护激光二极管B之后，用湿法蚀刻，例如用硫酸系溶液，去除除激光二极管B部分之外的部分上的覆盖层6b。而且，通过湿法蚀刻，例如用磷酸/盐酸系溶液去除除激光二极管B部分之外的部分上的p包层5b、活性层4b、n包层3b和缓冲层2b。然后，用盐酸湿蚀刻形成到达缓冲层2a的沟道。由此，把激光二极管分离开来。
接着，如图4E所示，用光刻胶(未示出)保护激光二极管的成为电流注入区域的部分，向p包层5a和5b离子注入n型杂质。从而在离子注入区形成高电阻层7a和7b，得到增益导引型电流狭窄结构。
然后，如图4F所示，在覆盖层6a和6b上通过溅射形成由例如Ti/Pt/Au构成的层叠膜，形成激光二极管A和B上的p型电极8a和8b。而且，在基板1的与形成激光二极管A、B的一侧相反的另一侧上，用溅射形成由例如AuGe/Ni/Au构成的多层膜，作为n型电极9。
然后，通过球化工艺，得到在同一基板1具有不同振荡波长的两个激光二极管的图1A所示的截面结构。
然后，如图1B的俯视图所示，在前端面F上形成介电膜10，其具有基于激光二极管A和激光二极管B的算术平均值的预定厚度。同样地，在后端面R上形成介电膜11a和11b，其具有基于激光二极管A和激光二极管B的算术平均值的预定厚度。这些介电膜通过例如溅射形成。
由上述工艺就可形成本实施方案的半导体激光器。
根据上述制造半导体激光器的方法，可用简单工艺形成具有不同波长的多个单片激光器二极管，并在各激光二极管的前和后端面上形成反射率波动小的介电膜。通过在激光器二极管的端面上形成预定厚度的介电膜，可以控制能量转换效率、激光器二极管的前/后端面输出比，并保护端面。
而且，根据制造本方案的半导体激光器的方法，对于相同的反射率，可以在多个厚度值中设置最小值。因此，成膜时间可以缩短，生产效率提高。而且可以防止因厚度增加使成膜时的波动过大。
本发明的半导体激光器及其制造方法的实施方案并不限于上面的解释。例如，上面的实施方案说明了波长780nm和650nm结合的情形，但也可以是另外的波长的结合。
而且，本发明还可用于具有三个或更多激光二极管的单片半导体激光器。例如，可以设定三个振荡波长的算术平均值，并基于这些介电膜的反射率来确定介电膜的厚度。
除此之外，还可以在本发明的范围内做出种种变更。
根据本发明的半导体激光器，可以提供这样的半导体激光器，即可发射多个振荡波长不同的激光，减小多个活性层的端面上的反射率变化，并且稳定多个振荡波长不同的激光的输出。
根据本发明的制造半导体激光器的方法，可以在多波长单片半导体激光器的端面上用简单工艺形成对于多个振荡波长不同的激光其反射率稳定的介电膜。
虽然为了说明，结合特定实施方案对本发明进行了描述，很显然，对本领域技术人员而言，在不脱离本发明基本构思和范围的前提下可以做出种种变更。
Claims (12)
1．一种半导体激光器，其具有位于基板上的多个成分不同的活性层，并平行发射多个振荡波长不同的激光，其中：
该半导体激光器具有在激光出射侧的前端面上形成的前面涂敷膜、和在所述前端面的里侧的后端面上形成的后面涂敷膜，该后面涂敷膜的反射率比所述前面涂敷膜高；
所述前面涂敷膜和后面涂敷膜的膜厚分别设定为使得对于具有处于所述振荡波长的最小值和最大值之间的预定波长的光，反射率为最大值。
2．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述预定波长是所述多个激光的振荡波长的算术平均值。
3．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述前面涂敷膜由介电体构成。
4．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述后面涂敷膜由介电体构成。
5．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述前面涂敷膜包括多个层。
6．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述后面涂敷膜包括多个层。
7．如权利要求2所述的半导体激光器，其中：所述前面涂敷膜的预定厚度设定为由(λ/2)/nF表示的值，其中λ是预定波长，nF是所述前面涂敷膜的反射率。
8．如权利要求2所述的半导体激光器，其中：
所述后面涂敷膜是反射率为nRa的第一后面涂敷膜和反射率为nRb的第二后面涂敷膜的层叠膜；
所述第一后面涂敷膜的所述预定厚度值由式(λ/4)/nRa表示，其中λ是预定波长；而且
所述第二后面涂敷膜的所述预定厚度值由式(λ/4)/nRa表示。
9．如权利要求1所述的半导体激光器，其中：所述活性层在第一导电型包层和第二导电型包层的层间接合部分上形成。
10．如权利要求9所述的半导体激光器，其中：所述活性层具有电流狭窄结构。
11．一种制造半导体激光器的方法，该半导体激光器具有位于基板上的至少两个振荡波长不同的激光二极管，该制造方法包括下列步骤：
在基板上依次外延生长用来形成第一激光二极管的第一包层、活性层和第二包层，以形成第一叠层体；
去除所述第一层叠体的除所述第一激光二极管之外的部分；
在基板上依次外延生长用来形成第二激光二极管的第一包层、活性层和第二包层，以形成第二叠层体；
去除所述第二叠层体的除所述第二激光二极管之外的部分，并使所述第一叠层体和所述第二叠层体在空间上分离；
在所述激光二极管上形成电极；
在所述激光二极管的激光出射侧的端面上，形成具有根据所述振荡波长的算术平均值进行优化的预定厚度值的前面涂敷膜；以及
在所述激光出射侧的里侧的端面上，形成具有根据所述振荡波长的算术平均值进行优化的预定厚度值、且其反射率比所述前面涂敷膜大的后面涂敷膜。
12．如权利要求11所述的制造半导体激光器的方法，其中：所述形成前面涂敷膜的步骤和所述形成后面涂敷膜的步骤是以介电体为材料形成膜的步骤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25478499A JP2001077457A (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP254784/1999 | 1999-09-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1287397A true CN1287397A (zh) | 2001-03-14 |
| CN1181601C CN1181601C (zh) | 2004-12-22 |
Family
ID=17269844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB001269518A Expired - Lifetime CN1181601C (zh) | 1999-09-08 | 2000-09-08 | 半导体激光器及其制造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6680958B1 (zh) |
| EP (1) | EP1083641A1 (zh) |
| JP (1) | JP2001077457A (zh) |
| KR (1) | KR100731241B1 (zh) |
| CN (1) | CN1181601C (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100380755C (zh) * | 2004-10-29 | 2008-04-09 | 三星电机株式会社 | 多波长半导体激光装置 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4253461B2 (ja) * | 2002-04-15 | 2009-04-15 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| KR100877869B1 (ko) * | 2002-11-21 | 2009-01-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
| JP2004214289A (ja) * | 2002-12-27 | 2004-07-29 | Opto Device:Kk | 半導体レーザ素子 |
| JP2005109102A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | モノリシック半導体レーザおよびその製造方法 |
| KR20050063999A (ko) * | 2003-12-23 | 2005-06-29 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광원과 그를 이용한 광대역 광모듈 |
| JP2005235310A (ja) * | 2004-02-19 | 2005-09-02 | Sharp Corp | レーザ発振素子および光ピックアップ装置 |
| JP2005327783A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-11-24 | Sony Corp | 半導体レーザ |
| US7512167B2 (en) * | 2004-09-24 | 2009-03-31 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Integrated semiconductor laser device and method of fabricating the same |
| US7393710B2 (en) * | 2004-10-26 | 2008-07-01 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd | Fabrication method of multi-wavelength semiconductor laser device |
| US7579204B2 (en) | 2005-01-26 | 2009-08-25 | Sony Corporation | Method of production of semiconductor light emission device and method of production of light emission apparatus |
| KR100674835B1 (ko) | 2005-02-28 | 2007-01-26 | 삼성전기주식회사 | 다파장 반도체 레이저 제조방법 |
| JP2006313875A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP4294699B2 (ja) | 2007-02-26 | 2009-07-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2009111229A (ja) | 2007-10-31 | 2009-05-21 | Sony Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2010219436A (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Sony Corp | 多波長半導体レーザおよび光学記録再生装置 |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61160989A (ja) * | 1985-01-09 | 1986-07-21 | Nec Corp | 半導体レ−ザアレイ装置とその製造方法 |
| JPH0750814B2 (ja) * | 1988-09-27 | 1995-05-31 | 三菱電機株式会社 | 多点発光型半導体レーザ装置 |
| JP2862037B2 (ja) * | 1992-04-06 | 1999-02-24 | 三菱電機株式会社 | 低反射率膜を設けた多波長の半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH06104526A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-15 | Hitachi Ltd | 光素子および光電子装置 |
| US5459337A (en) * | 1993-02-19 | 1995-10-17 | Sony Corporation | Semiconductor display device with red, green and blue emission |
| JP2842292B2 (ja) * | 1994-09-16 | 1998-12-24 | 日本電気株式会社 | 半導体光集積装置および製造方法 |
| JP3558717B2 (ja) * | 1995-02-07 | 2004-08-25 | 富士通株式会社 | レーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システム |
| JP3882210B2 (ja) * | 1995-09-13 | 2007-02-14 | ソニー株式会社 | 光学装置 |
| JP2757913B2 (ja) * | 1996-01-17 | 1998-05-25 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| US5963568A (en) * | 1996-07-01 | 1999-10-05 | Xerox Corporation | Multiple wavelength, surface emitting laser with broad bandwidth distributed Bragg reflectors |
| US5742631A (en) * | 1996-07-26 | 1998-04-21 | Xerox Corporation | Independently-addressable monolithic laser arrays |
| JPH10117040A (ja) * | 1996-10-08 | 1998-05-06 | Nec Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| US5903586A (en) * | 1997-07-30 | 1999-05-11 | Motorola, Inc. | Long wavelength vertical cavity surface emitting laser |
| JPH11186651A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-07-09 | Sony Corp | 集積型半導体発光装置 |
| JPH11186656A (ja) * | 1997-12-22 | 1999-07-09 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ素子用反射膜及びその製造方法 |
| JP3141854B2 (ja) * | 1998-09-28 | 2001-03-07 | 日本電気株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| US6614821B1 (en) * | 1999-08-04 | 2003-09-02 | Ricoh Company, Ltd. | Laser diode and semiconductor light-emitting device producing visible-wavelength radiation |
| JP3862894B2 (ja) * | 1999-08-18 | 2006-12-27 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
-
1999
- 1999-09-08 JP JP25478499A patent/JP2001077457A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-07 US US09/656,705 patent/US6680958B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-09-07 KR KR1020000052977A patent/KR100731241B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-09-07 EP EP00119585A patent/EP1083641A1/en not_active Withdrawn
- 2000-09-08 CN CNB001269518A patent/CN1181601C/zh not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-11-07 US US10/704,413 patent/US6787381B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100380755C (zh) * | 2004-10-29 | 2008-04-09 | 三星电机株式会社 | 多波长半导体激光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1181601C (zh) | 2004-12-22 |
| KR20010030301A (ko) | 2001-04-16 |
| US6680958B1 (en) | 2004-01-20 |
| JP2001077457A (ja) | 2001-03-23 |
| KR100731241B1 (ko) | 2007-06-22 |
| US20040097000A1 (en) | 2004-05-20 |
| EP1083641A1 (en) | 2001-03-14 |
| US6787381B2 (en) | 2004-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1181601C (zh) | 半导体激光器及其制造方法 | |
| CN1280960C (zh) | 单片多波长激光器件及其制造该器件的方法 | |
| WO2000052796A1 (fr) | Element de laser semiconducteur au nitrure | |
| CN101794967A (zh) | 面发光激光元件 | |
| JP2004349286A (ja) | 半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、光ピックアップ装置及び半導体レーザ装置の製造方法 | |
| JP3689621B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| CN1278463C (zh) | 多波长半导体激光器及其制造方法 | |
| US7505502B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
| JP2001244570A (ja) | 半導体レーザ、レーザカプラおよびデータ再生装置、データ記録装置ならびに半導体レーザの製造方法 | |
| US20070001578A1 (en) | Multiwavelength laser diode | |
| US6846685B2 (en) | Vertical-cavity surface-emitting semiconductor laser | |
| US20040213310A1 (en) | Surface emitting semiconductor laser and communication system using the same | |
| CN1848566A (zh) | 半导体激光器件、其制造方法以及使用其的光学拾取器件 | |
| JP4168202B2 (ja) | 垂直空洞半導体面発光レーザ素子および該レーザ素子を用いた光学システム | |
| CN1246943C (zh) | 一种具有侧向光限制的半导体激光二极管 | |
| CN101248562B (zh) | 单片型半导体激光器 | |
| CN102738704B (zh) | 多波长半导体激光器件 | |
| US7706423B2 (en) | Dual-wavelength semiconductor laser device and method for fabricating the same | |
| CN1293685C (zh) | 半导体激光装置及其生产方法和光盘单元 | |
| JP4668529B2 (ja) | ＧａＩｎＮＡｓ系半導体レーザ | |
| JP2009259953A (ja) | 窒化物半導体レーザ素子 | |
| JPH04245494A (ja) | 多波長半導体レーザ素子及びその駆動方法 | |
| KR101093090B1 (ko) | 레이저 다이오드의 구조 | |
| JP2006253234A (ja) | レーザダイオードチップ、レーザダイオード及びレーザダイオードチップの製造方法 | |
| KR20100129012A (ko) | 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20041222 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |