DE3810901A1

DE3810901A1 - Halbleiterlaser

Info

Publication number: DE3810901A1
Application number: DE3810901A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Kagawa; Ryo Hattori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-03-31
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1988-10-27
Also published as: FR2613548A1; US4852112A; FR2613548B1; JPH0644663B2; DE3810901C2; JPS63244894A

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs und insbesondere einen sol chen Halbleiterlaser, der in einem optischen Plattengerät zum Einsatz kommen kann, z. B. in einem optischen Platten abspielgerät.

Innerhalb eines Halbleiterlasers, der in einem optischen Plattengerät vorhanden ist, wird ein Rauschen erzeugt, und zwar durch Licht, das am Aufzeichnungsmaterial reflektiert wird und auf die Laserlicht-Emissionsendfläche des Lasers auftrifft. Um ein stabiles Signal/Rausch-Verhältnis (S/N- Verhältnis) zu erhalten, wurde bereits vorgeschlagen, das Endflächen-Reflexionsvermögen der vorderen Endfläche (End oberfläche) des Halbleiterlasers auf einen Wert von 21±3 % einzustellen. Die Fig. 4 zeigt den typischen Verlauf des S/N-Verhältnisses in Abhängigkeit der Rücklauf-Lichtrate in einem Fall, bei dem das Endflächen-Reflexionsvermögen 20% beträgt.

In der Fig. 5 ist das Endflächen-Reflexionsvermögen über die Filmdicke aufgetragen, und zwar für einen Fall, bei dem eine einzige Filmschicht aus Al₂O₃ als Endflächen-Schutz film verwendet worden ist. Anhand der Fig. 5 ist ersicht lich, daß die Filmdicke so eingestellt werden muß, daß sie wenigstens annähernd einem vorbestimmten Wert (a) gleicht, um ein Endflächen-Reflexionsvermögen vom vorbestimmten Wert von 21±3% zu erhalten.

Bei einem herkömmlichen Halbleiterlaser mit einem Endflä chen-Schutzfilm dieser Art wird ein Endflächen-Reflexions vermögen von 21±3% nur durch Steuerung der Dicke der einzigen Filmschicht aus Al₂O₃ erhalten. Die Änderung des Endflächen-Reflexionsvermögens, das von der Filmdicke ab hängt, ist jedoch relativ groß, wie ebenfalls der Fig. 5 zu entnehmen ist, so daß ein Endflächen-Reflexionsvermögen von 21±3% aufgrund der Schwankung der Filmdicke bei der Her stellung des Films nicht erhalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter laser mit einem Endflächen-Schutzfilm zu schaffen, durch den in einfacher Weise ein stabiles Endflächen-Reflexions vermögen von 21±3% realisierbar ist.

Ein Halbleiterlaser nach der Erfindung zeichnet sich aus durch einen Endflächen-Schutzfilm, der einen Al₂O₃-Film mit einer optischen Länge von λ/4 sowie einen auf dem Al₂O₃- Film liegenden SiO₂-Film mit einer optischen Länge von λ/4 enthält, und der ein Endflächen-Reflexionsvermögen von 21± 3% aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterla sers nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Halbleiterlaser nach Fig. 1,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit des Endflächen-Reflexionsvermögens von der Filmdicke des Endflächen-Schutzfilms des in Fig. 1 gezeigten Halbleiterlasers,

Fig. 4 das Signal/Rausch-Verhältnis eines Halbleiterla sers in Abhängigkeit der Rücklauf-Lichtrate bzw. in Abhängigkeit des an der optischen Platte re flektierten Lichts, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Abhängigkeit des Endflächen-Reflexionsvermögens von der Filmdicke eines Endflächen-Schutzfilms ei nes konventionellen Halbleiterlasers.

Die Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Halbleiterlasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, während Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Halb leiterlaser entlang der Linie II-II zeigt. In den Fig. 1 und 2 ist ein Halbleitersubstrat mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Auf dem Halbleitersubstrat 8 befindet sich eine Stromsperrschicht 7 (current blocking layer). Auf der Stromsperrschicht 7 liegt eine zweite Zwischenschicht 6 bzw. Abdeckschicht (second cladding layer). Eine aktive Schicht 5 liegt auf der zweiten Sperr- bzw. Zwischenschicht 6, während auf der aktiven Schicht 5 eine erste Sperr- bzw. Zwischenschicht 4 angeordnet ist. Diese erste Zwischen schicht 4 trägt eine Kontaktschicht 3. Auf der vorderen Re sonatorendfläche, die z. B. durch Kristallspaltung erhalten werden kann, liegt ein Al₂O₃-Film 1 mit einer optischen Länge von λ/4, wobei auf diesem Film 1 aus Al₂O₃ ein weite rer Film 2 aus SiO₂ mit einer optischen Länge von λ/4 ange ordnet ist. Diese beiden Filme 1 und 2 bilden einen Endflä chen-Schutzfilm 10. Ein Endflächen-Schutzfilm 11 befindet sich ferner an der hinteren Resonatorendfläche. Der an die ser hinteren Endfläche vorhandene Endflächen-Schutzfilm 11 weist ein gewünschtes Reflexionsvermögen in Abhängigkeit seiner Verwendung auf. Mit dem Bezugszeichen 9 ist ein Lichtemissionsbereich gekennzeichnet, der im Zentralbereich der aktiven Schicht 5 liegt. Obwohl nicht im einzelnen dar gestellt, befindet sich auf der Kontaktschicht 3 eine p- seitige Elektrode, während das Substrat 8 mit einer n-sei tigen Elektrode verbunden ist.

Im folgenden wird der Betrieb der Einrichtung im einzelnen beschrieben.

Wird zwischen der p-seitigen und der n-seitigen Elektrode eine Spannung angelegt, so fließt ein Strom in die aktive Schicht 5. Durch die Stromsperrschicht 7 wird ein streifen förmiger Stromverlauf erhalten. Aufgrund der Rekombinatio nen von Elektronen und Löchern im Zentralbereich der akti ven Schicht 5 wird Licht emittiert, wobei das erzeugte Licht im Laserresonator hin- und herschwingt, so daß eine Laserschwingung entsteht. Das Licht wird sowohl von der vorderen als auch von der hinteren Endfläche des Laserreso nators abgestrahlt, und zwar durch die jeweiligen Endflä chen-Schutzfilme 10 und 11 hindurch. Das durch die vordere Endfläche hindurchtretende Licht wird als Ausgangslicht verwendet, während das durch die hintere Endfläche hin durchtretende Licht zu Steuerungs- oder Überwachungszwecken herangezogen wird.

Bei diesem Halbleiterlaser besteht der Endflächen-Schutz film auf der vorderen Endfläche des Halbleiterlasers aus einem Al₂O₃-Film 1 und einem SiO₂-Film 2. Sowohl die Film dicke des Al₂O₃-Films 1 als auch die Filmdicke des SiO₂- Films 2 sind so eingestellt, daß die optische Länge l = n×d den Wert λ/4 annimmt (n ist der Brechungsindex und d die Filmdicke).

Die Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen dem Endflächen-Re flexionsvermögen und der Filmdicke des SiO₂-Films 2, der zum Endflächen-Schutzfilm 10 gehört. In dieser Fig. 3 gibt die Kurve A den Fall an, bei dem die optische Länge des Al₂O₃-Films 1 einen Wert aufweist, der gegenüber dem Wert λ/4 um 10% verringert ist, während die Kurve B einen Fall angibt, bei dem die optische Länge des Al₂O₃-Films 1 einen Wert annimmt, der λ/4 beträgt. Dagegen gibt die Kurve C ei nen Fall an, bei dem die optische Länge des Al₂O₃-Films 1 einen Wert aufweist, der gegenüber dem Wert λ/4 um 10% vergrößert ist.

Im vorliegenden Fall weist der Brechungsindex n ₁ des Al₂O₃- Films 1 einen Wert von 1,63 auf, während der Brechungsindex n ₂ des SiO₂-Films 2 auf einen Wert von 1,45 eingestellt ist. Der Brechungsindex n ₀ der aktiven Schicht 5 weist ei nen Wert von 3,5 auf.

Wie anhand der Fig. 3 zu erkennen ist, liegen die Spitzen der flach geneigten Kurven A, B und C des Reflexionsvermö gens innerhalb des Bereichs von 21%±3%. Selbst wenn sich die Filmdicke des zum Endflächen-Reflexionsfilms 10 gehörenden Al₂O₃-Films 1 um±10% gegenüber dem Wert λ/4 ändert, wird dennoch ein Endflächen-Reflexionsvermögen von 21±3% erhalten, da sich die Filmdicke des SiO₂-Films 2 innerhalb eines weiten Bereichs von±20% um den Wert 1/ 1,45×λ/4 herum ändern kann.

Wird demzufolge die Filmdicke des SiO₂-Films 2 auf einen Wert eingestellt, der innerhalb eines Bereichs von±20% um den Wert 1/1,45×λ/4 herum liegt, wie durch den Buchstaben X in Fig. 3 angegeben ist, so fällt das Endflächen- Reflexionsvermögen sicher in den Bereich von 21%±3%, auch wenn sich die Filmdicke des Al₂O₃-Films 1 innerhalb eines Bereichs von 10% um den Wert λ/4 herum ändert. Es wird somit in jedem Fall ein Endflächen-Reflexionsvermögen von 21%±3% erhalten. Der Halbleiterlaser nach der Er findung weist somit ein stabiles Signal/Rausch-Verhältnis auf.

Entsprechend der Erfindung besteht ein Endflächen-Schutz film aus einem Al₂O₃-Film mit einer optischen Länge von λ/4 sowie aus einem SiO₂-Film, der ebenfalls eine optische Län ge von λ/4 aufweist. Dieser Endflächen-Schutzfilm liegt auf einer Laserlicht-Emissionsendfläche, um das Endflächen-Re flexionsvermögen auf einem Wert von 21±3% zu halten. Auf diese Weise kann der optimale Wert des Endflächen-Refle xionsvermögens, also der Wert 21±3%, in einfacher Weise erzielt werden. Dieser Wert ist stabil. Der Halbleiterlaser nach der Erfindung weist daher auch eine stabile Laser schwingung auf.

Claims

Halbleiterlaser, gekennzeichnet durch einen Endflächen- Schutzfilm (10), der einen Al₂O₃-Film (1) mit einer opti schen Länge von λ/4 sowie einen auf dem Al₂O₃-Film (1) lie genden SiO₂-Film (2) mit einer optischen Länge von λ/4 ent hält, und der ein Endflächen-Reflexionsvermögen von 21±3 % aufweist.