JP2000151025A - Optical system - Google Patents

Optical system

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JP2000151025A
JP2000151025A JP10318613A JP31861398A JP2000151025A JP 2000151025 A JP2000151025 A JP 2000151025A JP 10318613 A JP10318613 A JP 10318613A JP 31861398 A JP31861398 A JP 31861398A JP 2000151025 A JP2000151025 A JP 2000151025A
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Japan
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layer
optical
waveguide
light emitting
semiconductor
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JP10318613A
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Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Hiroshi Hamada
博 濱田
Masayuki Momose
正之 百瀬
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system driven with low power consumption, such as an optical information processing device and optical communication system. SOLUTION: For an optical system, a light source is a semiconductor light- emitting device wherein a waveguide structure of an embedded structure comprising at least a light-absorbing layer 6, a transparent layer 7, and a crystal relaxation layer 8 is applied. An optical system of low power consumption is provided by applying a semiconductor laser device of low-threshold high-efficiency operation to the optical system. In the semiconductor light-emitting device, a waveguide of lower defective, higher crystal quality, and significantly smaller optical loss than the waveguide of conventional technology is formed for good reproducibility. A part of the embedded layer is utilized as a channel for current injection, for suppressing element resistance and satisfying the system operation voltage specifications.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、光システムに関
するものである。本願発明に係わる光システムの代表的
形態は光情報処理装置並びに光通信システムである。更
には、本願発明はこれらの光システムの光源に供するに
最適な半導体発光装置、とりわけ半導体レーザ装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system. Representative forms of the optical system according to the present invention are an optical information processing apparatus and an optical communication system. Further, the present invention relates to a semiconductor light emitting device, particularly a semiconductor laser device, most suitable for providing a light source for these optical systems.

【0002】[0002]

【従来の技術】本願発明に係わる光システムの代表的形
態である光情報処理装置並びに光通信システムについて
例示する。
2. Description of the Related Art An optical information processing apparatus and an optical communication system, which are typical forms of an optical system according to the present invention, will be exemplified.

【0003】本願発明に係わる光情報処理装置の例とし
て、コンパクト・デイスク(CD)やデイジタルビデオ
・デイスク(DVD)などの光デイスク装置あるいはレ
ーザ・ビーム・プリンタ装置などの光記録装置を挙げる
ことができる。光ディスク装置は、記録媒体に光を照射
するための光源と、記録媒体からの反射光を検出する検
出器を少なくとも有する光記録装置である。また、光に
よって記録媒体の一部の状態を変化させて記録を行う光
情報処理装置があることは言うまでもない。一方、レー
ザ・ビーム・プリンタはレーザ光を照射して印字情報を
記録媒体としての光導電体の上に書き込み、電子写真方
式によって印字画像を得る印写装置である。
Examples of the optical information processing apparatus according to the present invention include an optical disk apparatus such as a compact disk (CD) and a digital video disk (DVD) and an optical recording apparatus such as a laser beam printer. it can. An optical disc device is an optical recording device having at least a light source for irradiating a recording medium with light and a detector for detecting reflected light from the recording medium. Needless to say, there is an optical information processing apparatus that performs recording by changing the state of a part of a recording medium by light. On the other hand, a laser beam printer is a printing apparatus that irradiates a laser beam to write print information on a photoconductor as a recording medium and obtains a printed image by an electrophotographic method.

【0004】光情報処理装置のこれまでの構成例は次の
通りである。その基本構成は、光記録の為の光記録媒体
が設けられたデイスク、デイスクを回転させるためのモ
ータ、光ピックアップ、これらを制御する制御部を有す
る。光ピックアップはレンズ系、半導体レーザ装置など
の光源、そして光検出器を有して構成される。
An example of the configuration of the optical information processing apparatus so far is as follows. The basic configuration includes a disk provided with an optical recording medium for optical recording, a motor for rotating the disk, an optical pickup, and a control unit for controlling these. The optical pickup includes a lens system, a light source such as a semiconductor laser device, and a photodetector.

【0005】こうした光デイスク装置の一般的事項につ
いては、種々報告があるが略述する。記録材料の種類に
よって、光デイスク装置は大別して読み取り専用形(R
OM形)、追記形、および書き換え可能形に分けられ
る。情報の再生は、デイスクに記録された微細小孔(記
録媒体の状態変化部)からの反射光変化を光検出器にて
光学的に読み取って行う。尚、光記録媒体は通例のもの
を用いることが出来る。
[0005] There are various reports on the general matters of such optical disk devices, but they will be briefly described. Depending on the type of recording material, optical disc devices are roughly classified into read-only type (R
OM type), write-once type, and rewritable type. The reproduction of information is performed by optically reading a change in the reflected light from the minute holes (the state change portion of the recording medium) recorded on the disk with a photodetector. Incidentally, an ordinary optical recording medium can be used.

【0006】読み取り専用形の場合、記録情報は予め記
録媒体に記録されており、例えば、読み取り専用形記録
媒体の代表例として、アルミニウム、プラスチックなど
をあげることが出来る。
[0006] In the case of the read-only type, the recording information is recorded in advance on a recording medium. For example, aluminum, plastic, and the like can be given as typical examples of the read-only type recording medium.

【0007】また、記録する場合は、レーザ光をデイス
ク上の記録媒体に微細光点に絞り込み、記録すべき情報
に従ってレーザ光を変調させることに依って、熱的に記
録材料の状態を変化させて列状に記録を行う。この記録
はデイスクをモータによって回転(移動)させながら行
われる。
In recording, the laser light is focused on a recording medium on the disk to a fine light spot, and the laser light is modulated according to the information to be recorded, thereby thermally changing the state of the recording material. Record in rows. This recording is performed while the disk is rotated (moved) by a motor.

【0008】こうした光情報処理装置の光源としては半
導体発光装置、とりわけ半導体レーザ装置が用いられて
いる。
As a light source of such an optical information processing device, a semiconductor light emitting device, especially a semiconductor laser device is used.

【0009】光伝送、送信、受信システムの概要は次の
通りである。光入力は、一般には多重伝送されているの
で、分波器により所定の波長の光が分波される。そし
て、光源である半導体レーザ装置よりの光で且つファイ
バ増幅器を増幅する為のレーザ光と入力された光とを混
合器で混合し、ファイバ増幅器に入力する。半導体レー
ザ装置は一般に冷却装置にて冷却され、又これらの各要
素は自動制御装置にて制御されている。
The outline of the optical transmission, transmission and reception system is as follows. Since an optical input is generally multiplex-transmitted, light having a predetermined wavelength is split by a splitter. Then, the light from the semiconductor laser device, which is the light source, and the laser light for amplifying the fiber amplifier and the input light are mixed by a mixer and input to the fiber amplifier. The semiconductor laser device is generally cooled by a cooling device, and these components are controlled by an automatic control device.

【0010】一般に送信側では各チャネルを周波数軸上
で原情報によって変調された搬送波を割り当て順序に従
って並べ、光合波器によって送信信号を合成している。
一方、受信側では、光分波器で周波数分離された信号を
各チャネルごとに設けられた光検波・復調回路を通すこ
とにより原信号を再生している。一本のファイバでの双
方向伝送が行われる。
In general, on the transmitting side, each channel is arranged on a frequency axis with a carrier modulated by original information according to an allocation order, and a transmission signal is synthesized by an optical multiplexer.
On the receiving side, on the other hand, the original signal is reproduced by passing the signal separated in frequency by the optical demultiplexer through an optical detection / demodulation circuit provided for each channel. Two-way transmission over one fiber is performed.

【0011】こうした光伝送システムの光源としては半
導体発光装置、とりわけ半導体レーザ装置が用いられて
いる。
As a light source of such an optical transmission system, a semiconductor light emitting device, especially a semiconductor laser device is used.

【0012】次に、上記各種光システムの光源に用いる
半導体発光装置について説明する。
Next, a semiconductor light emitting device used as a light source of the above various optical systems will be described.

【0013】従来、半導体発光装置、特に半導体レーザ
素子の高性能化に対して、種々の試みがなされているも
のの、信頼度の高い技術により製品化レベルに達してい
る例は少ない。光情報処理装置の光源となるレ−ザ素子
の高出力化に関する製品レベルでの素子作製技術の代表
例には、不純物拡散による共振器端面部の透明窓構造を
形成する手法がある。この例としては、アイイイイ・ジ
ャーナル・クァンタム・エレクトロニクス1993年29巻6
号1874-1879頁(IEEE J. Quantum Electron.1993, vol.2
9, No.6, pp.1874-1879)[文献1]に示されている。こ
の文献1では、高出力特性の向上には寄与しているもの
の、高出力時の動作電流や動作電圧が高くなるため、シ
ステム装置における仕様を満足する内容に到っていな
い。
Conventionally, various attempts have been made to improve the performance of a semiconductor light emitting device, particularly a semiconductor laser device, but there are few cases in which a highly reliable technology has reached a commercialization level. A typical example of a device-level manufacturing technology at the product level for increasing the output of a laser device serving as a light source of an optical information processing device is a method of forming a transparent window structure at an end face of a resonator by impurity diffusion. An example of this is Iii Journal Quantum Electronics, Vol. 29, 1993, 6
No. 1874-1879 (IEEE J. Quantum Electron. 1993, vol.2
9, No. 6, pp. 1874-1879) [Reference 1]. In Document 1, although the contribution to the improvement of the high output characteristics is made, the operation current and the operation voltage at the time of the high output are increased, and thus the contents of the system device are not satisfied.

【0014】また、レーザ素子の導波路構造として、埋
め込み層に禁制帯幅の大きな材料を用いて、導波される
レーザ光の内部光損失を低減することも検討されてい
る。この例としては、エレクトロニクス・レタース1996
年32巻10号894-896頁(Electron. Lett. 1996, vol.32,
No.10, pp.894-896)[文献2]において示されている。
ここでは、閾値電流を10-20%、内部光損失を30-40%改
善できたことを報告している。しかしながら、この例で
は、光出力10mW以上の高出力特性を達成する導波路構
造に対して適用できておらず、かつ閾値電流や内部光損
失の低減、効率の増大に対して効果が十分大きいとは言
えない。
Further, as a waveguide structure of a laser element, it has been studied to reduce the internal light loss of guided laser light by using a material having a large band gap for a buried layer. An example of this is Electronics Letters 1996.
Vol. 32, No. 10, pp. 894-896 (Electron. Lett. 1996, vol. 32,
No. 10, pp. 894-896) [Reference 2].
Here we report that the threshold current was improved by 10-20% and the internal light loss was improved by 30-40%. However, this example cannot be applied to a waveguide structure that achieves high output characteristics of an optical output of 10 mW or more, and has a sufficiently large effect on reduction of threshold current and internal optical loss and increase of efficiency. I can't say.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】図1より図3を用いて
従来技術の問題点を説明する。図1は本願発明の基本と
なるリッジストライプの構成例を示す図である。この状
態を基に埋め込み型半導体レーザ装置が形成される。図
2および図3は従来の埋め込み型半導体レーザ装置の例
を示す図である。これらはいずれもレーザ共振器の光軸
と交差する面での断面図である。
Problems of the prior art will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a ridge stripe which is the basis of the present invention. Based on this state, an embedded semiconductor laser device is formed. 2 and 3 are views showing an example of a conventional embedded semiconductor laser device. These are all cross-sectional views on a plane intersecting the optical axis of the laser resonator.

【0016】半導体レーザ素子における導波路の代表例
としては、導波路の両側を埋め込んだ埋め込み型構造が
ある。これは、図1に示すように、半導体基板1上に光
導波層2と発光活性層3及び光導波層4を設けて、例え
ば光導波層4に対し絶縁膜マスク5を用いて各半導体層
を食刻し、いわゆるリッジストライプを形成しし、更に
この導波路形状に対して埋め込み構造を構成したもので
ある。
A typical example of a waveguide in a semiconductor laser device is a buried structure in which both sides of the waveguide are buried. As shown in FIG. 1, an optical waveguide layer 2, a light emitting active layer 3 and an optical waveguide layer 4 are provided on a semiconductor substrate 1, and for example, each semiconductor layer is formed on the optical waveguide layer 4 by using an insulating film mask 5. Are etched to form a so-called ridge stripe, and a buried structure is formed with respect to this waveguide shape.

【0017】図2は従来技術による導波路の例である。
この例は、例えばGaAs半導体のようなレーザ光を吸収す
る層6を導波路の両側に埋め込むことにより、吸収損失
を主に利用した複素屈折率導波構造を採用してきた。こ
の従来技術は前述の文献1においても述べられている。
レーザ光を吸収するGaAs埋め込み層により屈折率導波構
造となっているが、吸収層による内部光損失が大きいた
め、かえって、閾値電流やスロープ効率を改善すること
には限界があった。
FIG. 2 shows an example of a conventional waveguide.
In this example, a complex refractive index waveguide structure mainly utilizing absorption loss has been adopted by embedding a laser light absorbing layer 6 such as a GaAs semiconductor on both sides of the waveguide. This prior art is also described in the aforementioned reference 1.
Although a refractive index waveguide structure is provided by a GaAs buried layer that absorbs laser light, there is a limit to improving the threshold current and the slope efficiency because the internal light loss due to the absorption layer is large.

【0018】図3に示す例は図2の例の欠点を補う構造
である。即ち、レーザ光を吸収しない禁制帯幅の大きな
材料を用いて、透明層7を用いることにより、内部光損
失を低減するものである。
The example shown in FIG. 3 is a structure that compensates for the disadvantage of the example shown in FIG. That is, the internal light loss is reduced by using a transparent layer 7 using a material having a large forbidden band width that does not absorb laser light.

【0019】この従来技術については、前述の文献2に
示されている。即ち、図3に示すように、禁制帯幅が大
きく屈折率が小さい材料であるAlInP半導体透明層
を埋め込み層の一部に前述の透明層7として用いてい
る。この為、内部光損失を低減することが可能となり、
閾値電流を低減したりスロープ効率を増大させたりする
ことが可能となっている。
This prior art is disclosed in the aforementioned reference 2. That is, as shown in FIG. 3, an AlInP semiconductor transparent layer, which is a material having a large forbidden band width and a small refractive index, is used as the above-mentioned transparent layer 7 as a part of the buried layer. For this reason, it becomes possible to reduce internal light loss,
It is possible to reduce the threshold current and increase the slope efficiency.

【0020】しかしながら、埋め込み層に用いているA
lInP半導体層はアルミニウム(Al)組成が高いた
め、表面状態を良好に保つには再現性に乏しくなる。そ
れは初期成長より酸素を取り込み深い準位を形成したり
結晶欠陥を高密度で生じやすく、また下地の状態に影響
受け易く表面モホロジーを悪化させる状況がある為であ
る。このため、埋め込み層を高品質に作製し、さらに導
波路における内部光損失を格段に低減するために、新た
な手法が望まれる。
However, A used for the buried layer
Since the lInP semiconductor layer has a high aluminum (Al) composition, reproducibility is poor for maintaining a good surface state. This is because oxygen is more likely to be taken in than in the initial growth to form a deep level, crystal defects are likely to be generated at a high density, and the surface morphology is easily affected by the state of the underlayer. For this reason, a new method is desired in order to manufacture the buried layer with high quality and to further reduce internal light loss in the waveguide.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本願発明の光システム
は、伝送特性が安定で且つより低消費電力な光システム
を提供せんとするものである。本願明細書では半導体発
光装置を光源として有するシステムあるいは装置を一般
的に光システムと称する。本願発明に係わる光システム
の代表的形態は光通信システム並びに光情報処理装置で
ある。更に、こうした光情報処理装置の例として、コン
パクト・デイスク(CD)やデイジタルビデオ・デイス
ク(DVD)などの光デイスク装置あるいはレーザ・ビ
ーム・プリンタ装置などの光記録装置を挙げることがで
きる。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical system according to the present invention is to provide an optical system having stable transmission characteristics and lower power consumption. In the present specification, a system or an apparatus having a semiconductor light emitting device as a light source is generally called an optical system. Representative forms of the optical system according to the present invention are an optical communication system and an optical information processing device. Further, examples of such an optical information processing device include an optical disk device such as a compact disk (CD) and a digital video disk (DVD) and an optical recording device such as a laser beam printer device.

【0022】本願発明の半導体発光装置、わけても半導
体レーザ装置は、高出力安定動作を得るとともに、高出
力動作時での動作電流を低減せしめた半導体発光装置を
提供するものである。
The semiconductor light emitting device of the present invention, particularly a semiconductor laser device, provides a semiconductor light emitting device that achieves a high output stable operation and reduces the operating current during the high output operation.

【0023】更に、本願発明の半導体発光装置、わけて
も半導体レーザ装置は、低閾値高効率動作を達成し高出
力動作時での動作電流を低減し、かつ動作電圧を低減せ
しめた半導体レーザ装置を提供せんとするものである。
Further, the semiconductor light emitting device of the present invention, particularly a semiconductor laser device, provides a semiconductor laser device which achieves a low threshold and high efficiency operation, reduces an operating current at the time of a high output operation, and reduces an operating voltage. It is something you want to do.

【0024】本願発明の主な形態を列挙すれば、次の通
りである。
The main modes of the present invention are as follows.

【0025】(1)本願発明の第1の形態は、活性層上
の上部にレーザの横基本モードでの発振を可能ならしめ
る導波路構造を有する半導体発光装置を有する光システ
ムであって、当該半導体発光装置の前記導波路構造は発
振光の横基本モ−ドを実質的に実屈折率差によって制御
してあり、且つ前記実屈折率差を設けるための材料層と
前記活性層との間に少なくとも結晶緩和層を有してなる
ことを特徴とする光システムである。
(1) A first embodiment of the present invention is an optical system having a semiconductor light emitting device having a waveguide structure on a top of an active layer, which enables a laser to oscillate in a transverse fundamental mode. In the waveguide structure of the semiconductor light emitting device, the lateral basic mode of the oscillating light is substantially controlled by a real refractive index difference, and a gap between a material layer for providing the real refractive index difference and the active layer. An optical system comprising at least a crystal relaxation layer.

【0026】(2)本願発明の第2の形態は、前記結晶
緩和層は格子歪を有すること特徴とする前項(1)に記
載の光システムである。
(2) A second aspect of the present invention is the optical system according to the above (1), wherein the crystal relaxation layer has lattice distortion.

【0027】(3)本願発明の第3の形態は、前記結晶
緩和層はアルミニウムを実質的に含有しない化合物半導
体層で構成されることを特徴とする前項(1)または前
項(2)に記載の光システムである。
(3) In a third mode of the present invention, the crystal relaxation layer is composed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum. (1) or (2). Optical system.

【0028】(4)本願発明の第4の形態は、前記結晶
緩和層は所望導電型を有し且つ当該結晶緩和層が当該半
導体発光装置のキャリア注入の通路の一部を構成してい
ることを特徴とする前項(1)、(2)、または(3)
に記載の光システムである。
(4) In a fourth mode of the present invention, the crystal relaxation layer has a desired conductivity type, and the crystal relaxation layer forms a part of a carrier injection path of the semiconductor light emitting device. (1), (2), or (3)
An optical system according to (1).

【0029】(5)本願発明の第5の形態は、前記活性
層は量子井戸構造を有することを特徴とする前項
(1)、(2)、(3)または(4)に記載の光システ
ムである。
(5) A fifth aspect of the present invention is the optical system according to the above (1), (2), (3) or (4), wherein the active layer has a quantum well structure. It is.

【0030】(6)本願発明の第6の形態は、活性層上
の上部にレーザの横基本モードでの発振を可能ならしめ
る導波路構造を有する半導体発光装置を有する光情報処
理装置であって、当該半導体発光装置の前記導波路構造
は発振光の横基本モ−ドを実質的に実屈折率差によって
制御してあり、且つ前記実屈折率差を設けるための材料
層と前記活性層との間に少なくとも結晶緩和層を有して
なることを特徴とする光情報処理装置である。
(6) A sixth embodiment of the present invention is an optical information processing apparatus having a semiconductor light emitting device having a waveguide structure on a top of an active layer, which enables a laser to oscillate in a transverse fundamental mode. The waveguide structure of the semiconductor light emitting device controls the lateral fundamental mode of the oscillating light substantially by the real refractive index difference, and the material layer for providing the real refractive index difference and the active layer An optical information processing device comprising at least a crystal relaxation layer between the two.

【0031】(7)本願発明の第7の形態は、前記結晶
緩和層はアルミニウムを実質的に含有しない化合物半導
体層で構成されることを特徴とする前項(6)に記載の
光情報処理装置である。
(7) An optical information processing apparatus according to the above (6), wherein the crystal relaxation layer is composed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum. It is.

【0032】(8)本願発明の第8の形態は、活性層上
の上部にレーザの横基本モードでの発振を可能ならしめ
る導波路構造を有する半導体発光装置を有する光通信シ
ステムであって、当該半導体発光装置の前記導波路構造
は発振光の横基本モ−ドを実質的に実屈折率差によって
制御してあり、且つ前記実屈折率差を設けるための材料
層と前記活性層との間に少なくとも結晶緩和層を有して
なることを特徴とする光通信システムである。
(8) An eighth aspect of the present invention is an optical communication system having a semiconductor light emitting device having a waveguide structure on a top of an active layer, which enables a laser to oscillate in a transverse fundamental mode, In the waveguide structure of the semiconductor light emitting device, a lateral basic mode of oscillation light is substantially controlled by a real refractive index difference, and a material layer for providing the real refractive index difference and the active layer are different from each other. An optical communication system comprising at least a crystal relaxation layer in between.

【0033】(9)前記結晶緩和層はアルミニウムを実
質的に含有しない化合物半導体層で構成されることを特
徴とする前項(8)に記載の光通信システムである。
(9) The optical communication system according to the above item (8), wherein the crystal relaxation layer is formed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum.

【0034】次に本願発明に係わる半導体発光装置につ
いて、主な形態を列挙する。
Next, main modes of the semiconductor light emitting device according to the present invention will be enumerated.

【0035】(10)本願発明に係わる半導体発光装置
の第1の形態は、発光領域を構成する導波路構造が埋め
込み構造を設定することにより形成してあり、該埋め込
み構造は積層構造からなり結晶緩和層と透明層の組み合
わせ或いは結晶緩和層と透明層及び光吸収層の組み合わ
せにより低光損失の光導波路を構成しており、かつ屈折
率導波と注入電流狭窄を兼ねて基本横モードを低電流動
作させる自己整合的な構成となっている導波路構造を有
することを特徴とする半導体発光装置である。
(10) In the first embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention, the waveguide structure forming the light emitting region is formed by setting a buried structure, and the buried structure has a laminated structure and has a crystal structure. An optical waveguide with low optical loss is formed by a combination of a relaxation layer and a transparent layer or a combination of a crystal relaxation layer, a transparent layer, and a light absorption layer. A semiconductor light emitting device having a waveguide structure having a self-aligned structure for current operation.

【0036】(11)本願発明に係わる半導体発光装置
の第2の形態は、前項(10)において、該導波路構造
の形成により半導体レーザ素子を構成してあることを特
徴とする半導体発光装置である。
(11) A second embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention is the semiconductor light emitting device according to the above item (10), wherein the semiconductor laser element is formed by forming the waveguide structure. is there.

【0037】(12)半導体発光装置の第3の形態は、
前項(11)において、積層構造からなる該埋め込み構
造の一部である結晶緩和層には格子歪が導入してあって
もよく、結晶緩和層自体に引張歪か或いは圧縮歪を導入
してある半導体発光装置である。
(12) A third embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the above item (11), lattice strain may be introduced into the crystal relaxation layer which is a part of the buried structure having the laminated structure, and tensile or compression strain is introduced into the crystal relaxation layer itself. It is a semiconductor light emitting device.

【0038】(13)半導体発光装置の第4の形態は、
前項(10)又は(11)において、積層構造からなる
該埋め込み構造の一部である結晶緩和層は構成元素とし
てAlを含まない半導体層からなり、結晶緩和層自体は該
導波路を伝搬するレーザ光を吸収する層であってもよく
或いはレーザ光に対して透明な層で構成されている半導
体発光装置である。
(13) A fourth embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the above item (10) or (11), the crystal relaxation layer which is a part of the buried structure having a laminated structure is a semiconductor layer containing no Al as a constituent element, and the crystal relaxation layer itself is a laser propagating through the waveguide. It is a semiconductor light emitting device that may be a layer that absorbs light or is formed of a layer that is transparent to laser light.

【0039】(14)半導体発光装置の第5の形態は、
前項(13)において、積層構造からなる該埋め込み構
造の一部である結晶緩和層には導電型の不純物を導入し
てあり、該結晶緩和層が電流の通路となり発光活性層に
キャリアが注入することが可能であることを特徴とする
半導体発光装置である。
(14) A fifth embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the above paragraph (13), conductivity-type impurities are introduced into the crystal relaxation layer which is a part of the buried structure having a laminated structure, and the crystal relaxation layer serves as a current path to inject carriers into the light emitting active layer. A semiconductor light emitting device characterized in that the light emitting device is capable of:

【0040】(15)半導体発光装置の第6の形態は、
前項(10)において、積層構造からなる該埋め込み構
造の一部である透明層は該導波路を伝搬するレーザ光に
対して光吸収しない透明な層により構成され、該透明層
は構成元素としてAlを含む半導体層により形成してあっ
てもよい。
(15) A sixth embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the above item (10), the transparent layer which is a part of the buried structure having the laminated structure is constituted by a transparent layer which does not absorb the laser light propagating through the waveguide, and the transparent layer is made of Al as a constituent element. May be formed by a semiconductor layer containing.

【0041】(16)半導体発光装置の第7の形態は、
前項(10)、(11)において、当該導波路構造が、
該半導体レーザ素子を構成する禁制帯幅が小さく屈折率
の高い発光活性層と禁制帯幅が大きく屈折率の低い光導
波層に対して、該光導波層にはリッジストライプが形成
してあり、該リッジストライプの両側を該埋め込み構造
により形成してある半導体発光装置である。
(16) A seventh embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the preceding items (10) and (11), the waveguide structure is
A ridge stripe is formed in the optical waveguide layer for the light emitting active layer having a small forbidden band width and a high refractive index and a low refractive index for the optical waveguide layer constituting the semiconductor laser element, A semiconductor light emitting device in which both sides of the ridge stripe are formed by the buried structure.

【0042】(17)半導体発光装置の第8の形態は、
前項(10)、(11)、(16)において、積層構造
からなる該埋め込み構造の一部である透明層は該半導体
レーザ素子のリッジストライプを形成する光導波層の屈
折率よりも小さいか或いは同じである半導体発光装置で
ある。
(17) An eighth embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
In the above items (10), (11) and (16), the transparent layer which is a part of the buried structure having the laminated structure is smaller than the refractive index of the optical waveguide layer forming the ridge stripe of the semiconductor laser device, or It is the same semiconductor light emitting device.

【0043】(17)半導体発光装置の第9の形態は、
該埋め込み構造によって基本横モードを安定に制御する
ための屈折率導波が構成されており、該屈折率導波は活
性層横方向に屈折率の実部における差が設けてあること
により達成されているストライプ構造が形成してあるこ
とを特徴とする半導体発光装置である。
(17) A ninth embodiment of the semiconductor light emitting device is as follows.
The buried structure constitutes a refractive index guide for stably controlling the fundamental transverse mode, and the refractive index guide is achieved by providing a difference in the real part of the refractive index in the lateral direction of the active layer. A semiconductor light emitting device characterized in that a stripe structure is formed.

【0044】(18)半導体発光装置の第10の形態
は、該発光活性層には多重量子井戸構造を用いてあり、
さらに望ましくは格子歪を導入した歪多重量子井戸構造
として設けてあることを特徴とする半導体発光装置であ
る。
(18) In a tenth embodiment of the semiconductor light emitting device, the light emitting active layer uses a multiple quantum well structure.
More preferably, the semiconductor light emitting device is provided as a strained multiple quantum well structure in which lattice strain is introduced.

【0045】(19)半導体発光装置の第11の形態
は、光導波層や発光活性層を設ける単結晶基板は、基板
面方位として(100)面から0より54.7度(11
1)面までの範囲でオフした面方位を有しており、好ま
しく5度より16度範囲でオフした面方位を有した基板
を使用しており、該単結晶傾角基板上に埋め込み構造に
よる導波路を設けてあるを特徴とする半導体発光装置で
ある。
(19) In the eleventh embodiment of the semiconductor light emitting device, a single crystal substrate provided with an optical waveguide layer and a light emitting active layer has a substrate plane orientation of 54.7 degrees (0) from 0 from the (100) plane.
1) A substrate having an off-orientation in the range up to the plane and preferably having an off-orientation in the range of 5 to 16 degrees is used. A semiconductor light emitting device having a waveguide.

【0046】[半導体発光装置の詳細説明]まず、本願発
明に係わる半導体発光装置について、図4より図8を用
いて詳細説明する。これらはいずれもレーザ共振器の光
軸と交差する面での断面図である。尚、図6は従来型の
埋め込み型半導体レーザ装置の例を示す。
[Detailed Description of Semiconductor Light Emitting Device] First, a semiconductor light emitting device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. These are all cross-sectional views on a plane intersecting the optical axis of the laser resonator. FIG. 6 shows an example of a conventional embedded semiconductor laser device.

【0047】本願発明の半導体レーザ装置は、高出力特
性を確保しつつ、閾値電流や効率等の基本特性を改善す
ることである。また、本願発明の更なる手段は、動作電
圧を低減することにより、半導体レーザ装置の低消費電
力駆動を達成することである。以下にその手法につい
て、従来型の半導体レーザ装置と比較しつつ説明する。
The object of the present invention is to improve basic characteristics such as threshold current and efficiency while ensuring high output characteristics. Still another means of the present invention is to achieve low power consumption driving of the semiconductor laser device by reducing the operating voltage. The method will be described below in comparison with a conventional semiconductor laser device.

【0048】本願発明の半導体発光装置の骨子は、従来
技術として図3に例示した導波路構成を基本とし、その
リッジストライプの両側の埋め込み層に対して、アルミ
ニウム(Al)元素を含まないGaAs、GaInP、
GaInAsP等の化合物半導体材料を薄膜の結晶緩和
層として導入することである。この結晶緩和層は薄膜層
層とし、レーザ光のエネルギーよりも低エネルギーの禁
制帯幅であってもよい。この結晶緩和層は、概ね10n
mより100nm、より好ましくは20nmより50n
m程度の厚さに設定する。
The essence of the semiconductor light emitting device of the present invention is based on the waveguide structure illustrated in FIG. 3 as a conventional technique, and the buried layers on both sides of the ridge stripe are made of GaAs containing no aluminum (Al) element. GaInP,
The purpose is to introduce a compound semiconductor material such as GaInAsP as a crystal relaxation layer of a thin film. This crystal relaxation layer may be a thin film layer and may have a forbidden band width lower than the energy of the laser beam. This crystal relaxation layer is approximately 10n
m to 100 nm, more preferably 20 nm to 50 n
Set to a thickness of about m.

【0049】結晶緩和層がAl元素を実質的に含有しな
いので、この上に結晶成長させる化合物半導体層、即ち
具体的にはリッジストライプの両側の各埋め込み層の結
晶欠陥が発生し難く、又、その結晶成長表面の表面状態
を良好に保つことが出来る。そして、この結晶緩和層
は、その光学特性が当該レーザ発振に基本的な影響を与
えない程度の厚みに設定される。従って、従来の埋め込
み型半導体レーザ装置で問題となった埋め込み層の結晶
性を十分確保しつつ、レーザ光に対する実屈折率の差に
よるレーザの横基本モードの制御を可能ならしめ、且つ
実屈折率差を設ける為の透明層の挿入による発振の閾値
の上昇を押さえることが可能となる。
Since the crystal relaxation layer does not substantially contain the Al element, it is difficult for crystal defects to occur in the compound semiconductor layer on which the crystal is grown, specifically, in each buried layer on both sides of the ridge stripe. The surface condition of the crystal growth surface can be favorably maintained. The thickness of the crystal relaxation layer is set to such an extent that its optical characteristics do not basically affect the laser oscillation. Therefore, while ensuring sufficient crystallinity of the buried layer, which has been a problem in the conventional buried semiconductor laser device, it is possible to control the transverse fundamental mode of the laser by the difference in the real refractive index with respect to the laser light, and It is possible to suppress an increase in the oscillation threshold value due to the insertion of the transparent layer for providing the difference.

【0050】本願明細書では、レーザ光の横基本モード
の制御の為、複素屈折率差を変化せしむる層を、一般に
「吸収層」と称する。又、一般にレ−ザ光の横基本モ−
ドの制御の為、実屈折率差を生ぜしめる層を一般に「透
明層」と称する。
In the specification of the present application, a layer which changes the complex refractive index difference for controlling the transverse fundamental mode of the laser beam is generally called an "absorption layer". In general, the horizontal basic mode of laser light
A layer that causes a difference in the actual refractive index for controlling the wavelength is generally called a “transparent layer”.

【0051】尚、一般に複素屈折率の制御によるレーザ
の横基本モードの制御の為には活性層よりのレーザ光を
吸収するGaAs層が用いられる。図4等の例に即せ
ば、吸収層6である。ここで、光の吸収は屈折率の複素
部の変化に相当する。導波路を構成する半導体層4の段
差部の両側でその中心部と外側部で複素屈折率が異な
り、この差異に基づいてレ−ザ光の横基本モ−ドが制御
される。横基本モードの制御の為には吸収層による複素
屈折率の設定によるだけではなく、屈折率の実部差を設
定することによっても安定制御できる。。
In general, a GaAs layer that absorbs laser light from the active layer is used for controlling the transverse fundamental mode of the laser by controlling the complex refractive index. According to the example of FIG. Here, light absorption corresponds to a change in the complex part of the refractive index. On both sides of the step portion of the semiconductor layer 4 constituting the waveguide, the complex refractive index differs between the central portion and the outer portion, and the horizontal fundamental mode of the laser light is controlled based on this difference. For controlling the lateral fundamental mode, stable control can be performed not only by setting the complex refractive index by the absorption layer but also by setting the real part difference of the refractive index. .

【0052】さて、本願発明に係わる埋め込み層には、
「透明層」と称する層が挿入されている。透明層7の導
入によっても、レ−ザ光の横基本モ−ドは実屈折率差を
設けた導波路構造に安定制御されることになる。また、
この透明層を導入することは、前述の吸収層による複素
屈折率の変化の程度を調整し設計する為の層としてとら
え作用させることが出来る。透明層にはAlGaIn
P、AlInP、あるいはAlGaAsなどが用いられ
る。これらの透明層の結晶品質は前記結晶緩和層の導入
と、膜厚を含む成長条件に左右される。透明層の欠陥密
度を下げ、導波路の散乱損失を低減するには結晶緩和層
の材料や膜厚の制御が重要である。透明層の厚みは前述
の活性層と吸収層の距離、結晶緩和層の厚みなどを勘案
して設定される。
The buried layer according to the present invention includes:
A layer called "transparent layer" is inserted. Even with the introduction of the transparent layer 7, the lateral basic mode of the laser light is stably controlled to a waveguide structure having a real refractive index difference. Also,
Introducing this transparent layer can be regarded as a layer for adjusting and designing the degree of change of the complex refractive index by the above-mentioned absorption layer. AlGaIn for the transparent layer
P, AlInP, AlGaAs, or the like is used. The crystal quality of these transparent layers depends on the introduction of the crystal relaxation layer and the growth conditions including the film thickness. In order to reduce the defect density of the transparent layer and reduce the scattering loss of the waveguide, it is important to control the material and thickness of the crystal relaxation layer. The thickness of the transparent layer is set in consideration of the distance between the active layer and the absorption layer, the thickness of the crystal relaxation layer, and the like.

【0053】即ち、透明層により吸収層を活性層から遠
ざけ、複素屈折率差を弱めることにより、実屈折率差に
よる導波路構造とし、且つ透明層の膜厚によって、吸収
層の導波光損失を調整することが可能な導波路を形成で
きる。この際、導波路の導入により、導波路の光損失を
低減できることは、レ−ザ素子の低閾値高効率動作を図
る上で非常に重要になる。この際、導波路構造の設計
は、透明層の膜厚と屈折率実部が主因子として決定さ
れ、また導波路の光損失は透明層の膜厚と散乱損失を生
む結晶品質の良さに依存する。
That is, the absorption layer is moved away from the active layer by the transparent layer, and the complex refractive index difference is weakened to form a waveguide structure based on the actual refractive index difference. The waveguide light loss of the absorption layer is reduced by the thickness of the transparent layer. An adjustable waveguide can be formed. At this time, it is very important to reduce the optical loss of the waveguide by introducing the waveguide in order to achieve low threshold and high efficiency operation of the laser element. At this time, the design of the waveguide structure is determined mainly by the thickness of the transparent layer and the real part of the refractive index, and the optical loss of the waveguide depends on the thickness of the transparent layer and the good crystal quality that causes scattering loss. I do.

【0054】尚、活性層の構成は、その使用目的に応じ
て、バルク状活性層、量子井戸構造を取りうるし、更に
単一量子井戸、多重量子井戸、歪み超格子になる量子井
戸などを用いることが勿論可能である。
The structure of the active layer may be a bulk active layer or a quantum well structure depending on the purpose of use, and may be a single quantum well, a multiple quantum well, a quantum well that becomes a strained superlattice, or the like. It is of course possible.

【0055】また、以下の半導体レーザ装置の例は、フ
ァブリ・ペロー共振器の例が示されるが、本願発明は共
振器の形式にはよらない。即ち、本願発明に係わる半導
体レーザ装置は分布帰還(DFB)型やブラッグ(DB
R)型などのレーザにおいても当然可能である。また、
共振器の発光面の保護等の手段、各結晶層の結晶性改善
の為の各種バッファ層の利用など一般的な半導体レーザ
装置の手段を用い得ることは勿論である。
In the following example of a semiconductor laser device, an example of a Fabry-Perot resonator is shown, but the present invention does not depend on the type of the resonator. That is, the semiconductor laser device according to the present invention is a distributed feedback (DFB) type or a Bragg (DB) type.
Naturally, it is also possible with an R) type laser. Also,
Naturally, means of a general semiconductor laser device such as protection of the light emitting surface of the resonator and use of various buffer layers for improving the crystallinity of each crystal layer can be used.

【0056】以下、本願発明に係わる半導体レーザ装置
の諸例について説明する。
Hereinafter, various examples of the semiconductor laser device according to the present invention will be described.

【0057】図4の例は本願発明の基本的な例を示すも
のである。本願発明では、AlGaAsやAlGaIn
P材料等からなるレーザ素子の光導波層に対してリッジ
ストライプを形成した後、図4に示すように、埋め込み
層にAl元素を含まないGaAsやGaInP或いはG
aInAsP層の薄膜を結晶緩和層8としてまず導入
し、その後禁制帯幅の大きなAlGaAsやAlGaI
nP層の透明層7とGaAs層の吸収層6を設ける工程
とした。本手法である結晶緩和層8を設けることによ
り、Al元素を含む透明層7の結晶品質を格段に向上でき
ることを見いだした。結晶緩和層8を設けた場合、顕微
鏡観察によると、透明層7の結晶欠陥は105/cm2
のオーダから102/cm2台のオーダへ激減した。ま
た表面の凹凸が減り、表面モホロジーの改善と結晶表面
の平担性が向上した。
FIG. 4 shows a basic example of the present invention. In the present invention, AlGaAs or AlGaIn
After forming a ridge stripe on the optical waveguide layer of a laser element made of a P material or the like, as shown in FIG. 4, the buried layer contains GaAs, GaInP or G containing no Al element.
First, a thin film of an aInAsP layer is introduced as a crystal relaxation layer 8, and thereafter, AlGaAs or AlGaI having a large forbidden band width is used.
This was a step of providing a transparent layer 7 of an nP layer and an absorption layer 6 of a GaAs layer. It has been found that the crystal quality of the transparent layer 7 containing the Al element can be remarkably improved by providing the crystal relaxation layer 8 according to the present method. When the crystal relaxation layer 8 is provided, according to microscopic observation, the crystal defects of the transparent layer 7 are 105 / cm 2.
From the order of 102 / cm 2 to the order of 102 / cm 2 . Also, the surface irregularities were reduced, the surface morphology was improved, and the flatness of the crystal surface was improved.

【0058】図7および図8は電流狭窄の幅を実効的に
広げる構造の例である。この例では、障壁緩和層(1
0、11)と称する層を挿入するものである。この障壁
緩和層(10、11)には主にGaInPやGaInA
sやGaInAsPの化合物半導体を用いることが出来
る。その厚さは概ね10nmより100nm程度であ
る。また、前述の結晶緩和層をこの障壁緩和層の役割を
持たせる構造をとることも可能である。
FIGS. 7 and 8 show an example of a structure for effectively increasing the width of the current constriction. In this example, the barrier relaxation layer (1
0, 11). The barrier relaxation layers (10, 11) mainly include GaInP and GaInA.
A compound semiconductor of s or GaInAsP can be used. Its thickness is about 10 nm to about 100 nm. It is also possible to adopt a structure in which the above-mentioned crystal relaxation layer has the role of this barrier relaxation layer.

【0059】本手法の埋め込み構造をとって図7や図8
の素子の形に作製したところ、従来構造の素子に比べ
て、導波路の内部光損失を60-70%低減できることが判
った。従来の図2に示す埋め込み構造の素子では、導波
路の内部光損失が21/cm−25/cmであるのに対
し、図7や図8に示す本発明の埋め込み構造の素子で
は、導波路の内部光損失が6/cm −9/cmに低減
できた。これらにより、レーザ素子の閾値電流の低減、
効率の向上が期待でき、素子の低閾値高効率動作が図れ
る。本素子の特性では、閾値電流を30-40%低減、スロ
ープ効率を30-40%向上させることが可能であった。
FIGS. 7 and 8 show the embedded structure of this method.
When fabricated in the form of an element described above, it was found that the internal optical loss of the waveguide can be reduced by 60-70% as compared with the element having the conventional structure. In the conventional device having the embedded structure shown in FIG. 2, the internal optical loss of the waveguide is 21 / cm-25 / cm, whereas in the device having the embedded structure of the present invention shown in FIGS. Was able to be reduced to 6 / cm-9 / cm. As a result, the threshold current of the laser element can be reduced,
Efficiency can be expected to be improved, and low threshold and high efficiency operation of the device can be achieved. In the characteristics of this device, it was possible to reduce the threshold current by 30-40% and improve the slope efficiency by 30-40%.

【0060】また別の例は図5に示される。この例はレ
ーザ光の発振に寄与しない無効電流の抑制に有利な構造
である。図5にみられるように、リッジストライプを発
光活性層3にまで到達するように形成した後、結晶緩和
層8をまず設け次に厚膜の透明層7を図4の吸収層6の
高さまで形成して図4と同様に吸収層6を設ける。これ
により、図4においてリッジストライプ両側の光導波層
4に生じていた、レーザ光の発振に寄与しない無効電流
を極端に抑制し、リッジストライプを経路として発光活
性層3に注入される電流はほとんど有効にレーザ光の利
得を発生するのに使うようにすることができる。その結
果。図5の有縁込み構造によってレーザ素子を低閾値低
動作電流で動作させることが可能となる。図4の場合に
比べて、5-10mAの電流を抑制することができた。
Another example is shown in FIG. This example has a structure that is advantageous for suppressing a reactive current that does not contribute to laser light oscillation. As shown in FIG. 5, after the ridge stripe is formed so as to reach the light emitting active layer 3, a crystal relaxation layer 8 is first provided, and then the thick transparent layer 7 is extended to the height of the absorbing layer 6 in FIG. Then, the absorbing layer 6 is provided as in FIG. Thereby, the reactive current which does not contribute to the oscillation of the laser light, which is generated in the optical waveguide layer 4 on both sides of the ridge stripe in FIG. 4, is extremely suppressed, and almost no current is injected into the light emitting active layer 3 through the ridge stripe. It can be used to effectively generate laser light gain. as a result. With the framed structure shown in FIG. 5, it becomes possible to operate the laser element with a low threshold and low operating current. As compared with the case of FIG. 4, a current of 5 to 10 mA could be suppressed.

【0061】さらに、図4や図5の結晶緩和層8に対し
て格子歪をを導入することも、レーザ素子の特性改善に
有効である。即ち、結晶緩和層8に格子歪を導入する
と、発光活性層3の横方向において加わる応力を調整で
き、活性層横方向のキャリア閉じ込めを向上させること
が可能である。結晶緩和層8に引張歪を導入することに
よって、リッジストライプ両側の領域に圧縮応力を生じ
させ、発光活性層のその領域の禁制帯幅を大きくさせる
ことができる。このため、結晶緩和層8によって圧縮応
力を受けないリッジストライプ直下の発光活性層領域で
は、横方向に障壁が形成されることにより、注入された
キャリアの閉じ込め効果が向上する。注入キャリアの閉
じ込めが向上することにより、レーザ素子の低閾値低動
作電流と温度特性の改善が図られる。
Further, introducing lattice strain into the crystal relaxation layer 8 of FIGS. 4 and 5 is also effective for improving the characteristics of the laser device. That is, when lattice strain is introduced into the crystal relaxation layer 8, the stress applied in the lateral direction of the light emitting active layer 3 can be adjusted, and the carrier confinement in the lateral direction of the active layer can be improved. By introducing a tensile strain into the crystal relaxation layer 8, a compressive stress is generated in the region on both sides of the ridge stripe, and the band gap of the region of the light emitting active layer can be increased. For this reason, in the light emitting active layer region immediately below the ridge stripe that is not subjected to the compressive stress by the crystal relaxation layer 8, a barrier is formed in the lateral direction, thereby improving the effect of confining injected carriers. By improving the confinement of the injected carriers, the low threshold current, the low operating current, and the temperature characteristics of the laser element can be improved.

【0062】次に、従来素子に比べて、本手法により動
作電圧の低減が可能になることを説明する。
Next, it will be described that the operating voltage can be reduced by the present method as compared with the conventional device.

【0063】本手法における上記の効果により、低閾値
高効率動作をもとに、低動作電流を達成できるため、素
子の動作電圧を従来素子よりも低減できることは明らか
である。その上に、本手法では結晶緩和層8を電流注入
の経路に適用することによって、さらなる低動作電圧が
可能である。従来の素子では、例えば図3の埋め込み構
造に対して、図6にみられるようにコンタクト層9を設
けて素子の形にしたとき、電流狭窄層を兼ねる埋め込み
層の6と7層によって、狭窄幅はリッジストライプ上部
の幅W1となる。これに対して、本手法では、キャリア
注入における光導波層4とコンタクト層9の障壁差を考
慮して、図7や図8に示すリッジストライプ上部に層1
0や層11の障壁緩和層を設けるとともに、さらに結晶
緩和層8を同様に障壁緩和層としての効果を持たせるこ
とによって、キャリア注入の狭窄幅をリッジストライプ
上部の幅W1よりも広くする工夫をすることができた。
図7では、図4の埋め込み構造を形成した後、図7に示
すように層6と層7のみを途中まで少し除去して、障壁
緩和層として作用する結晶緩和層8を選択的に残すよう
にしておく。結晶緩和層8と同様に障壁緩和層として作
用する層10とコンタクト層9を設けることによって、
狭窄幅をリッジストライプ上部の幅W1よりも広くした
幅W2のようにすることができる。図8では、最初に光
導波層4の上に障壁緩和層11を設けておくことによ
り、図4の埋め込み構造を図7と同様に形成した後、コ
ンタクト層9を設けるだけで、狭窄幅をリッジストライ
プ上部の幅W1よりも広い幅W2とすることができる。
図7や図8のようにすることによって、導波路における
狭窄幅を広くし、結晶緩和層8を電流経路として、キャ
リアを注入する面積を大きくすることが可能となる。こ
のため、素子の抵抗を抑制し、ダイオード特性における
電圧をさげられる。レーザ素子では、動作電流時の電圧
を低減できることになる。この動作電圧の低減は、上記
の動作電流低減による効果とは独立に対策できる内容で
ある。
It is clear that the operation voltage of the device can be lower than that of the conventional device because a low operation current can be achieved based on the low threshold value and high efficiency operation by the above effect of the present method. In addition, in the present method, a further lower operating voltage is possible by applying the crystal relaxation layer 8 to the current injection path. In the conventional device, for example, when the contact layer 9 is provided as shown in FIG. 6 to form the device with respect to the buried structure of FIG. 3, the confinement is performed by the buried layers 6 and 7 which also serve as a current confinement layer. The width is the width W1 above the ridge stripe. On the other hand, in the present method, in consideration of the barrier difference between the optical waveguide layer 4 and the contact layer 9 during carrier injection, the layer 1 is formed on the ridge stripe shown in FIGS.
By providing a barrier relaxation layer of 0 or layer 11 and further providing the crystal relaxation layer 8 with the effect of a barrier relaxation layer, the confinement width of carrier injection is made wider than the width W1 of the upper part of the ridge stripe. We were able to.
In FIG. 7, after the buried structure of FIG. 4 is formed, only the layer 6 and the layer 7 are partially removed as shown in FIG. 7 to selectively leave the crystal relaxation layer 8 acting as a barrier relaxation layer. Keep it. By providing the layer 10 acting as a barrier relaxation layer and the contact layer 9 similarly to the crystal relaxation layer 8,
The constriction width can be set to a width W2 wider than the width W1 of the upper part of the ridge stripe. In FIG. 8, the barrier mitigation layer 11 is first provided on the optical waveguide layer 4, so that the buried structure of FIG. 4 is formed in the same manner as in FIG. The width W2 can be wider than the width W1 above the ridge stripe.
7 and 8, it is possible to increase the constriction width in the waveguide and increase the area for injecting carriers by using the crystal relaxation layer 8 as a current path. Therefore, the resistance of the element can be suppressed, and the voltage in the diode characteristics can be reduced. In the laser element, the voltage at the time of operating current can be reduced. The reduction of the operating voltage is a content that can be dealt with independently of the effect of the reduction of the operating current.

【0064】これらの手法により、レーザ素子の高出力
動作における動作電流の低減と動作電圧の低減を図るこ
とが可能となることにより、素子の低消費電力化を達成
し、レーザ素子を駆動するドライバ装置の消費電力低減
につなげることができる。
With these techniques, it is possible to reduce the operating current and the operating voltage in the high-power operation of the laser device, thereby achieving low power consumption of the device and a driver for driving the laser device. This can lead to a reduction in power consumption of the device.

【0065】本発明の埋め込み構造では、上記特性改善
により高出力安定動作が得られ、かつシステム装置に必
要な高出力時における動作電流を20-30%低減し、高出
力時の動作電圧についても、10-20%の改善が可能であ
った。さらにレーザ素子を駆動するドライブ装置では、
本手法により25%から30%の低消費電力を図ることが達
成できた。
In the buried structure of the present invention, a high-output stable operation can be obtained by the above-mentioned characteristic improvement, and an operating current at the time of high output required for the system device is reduced by 20-30%. , A 10-20% improvement was possible. Further, in a drive device for driving a laser element,
With this method, low power consumption of 25% to 30% was achieved.

【0066】本半導体レーザ装置を光源とすることによ
り、実際に使用される環境でのシステム実用特仕様をす
べて満足する光情報処理装置を提供することが出来る。
By using the semiconductor laser device as a light source, it is possible to provide an optical information processing device that satisfies all of the special system practical specifications in an environment where it is actually used.

【0067】尚、本願発明に係る半導体発光装置の適用
に特に有効な例として光情報処理装置、および光通信シ
ステムの例を具体的に例示したが、本願発明に係る半導
体発光装置はその特性に応じた用途に適用可能なことは
いうまでもない。
The optical information processing device and the optical communication system have been specifically exemplified as particularly effective examples of the application of the semiconductor light emitting device according to the present invention. Needless to say, it can be applied to a corresponding use.

【0068】[0068]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
9から図13を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0069】本発明は、図14に示すような光ピックア
ップ系を構成する光記録用光源やシステム装置、また図
15に示すような信号送信増幅器系を構成するファイバ
通信用信号増幅光源やシステム装置に対して適用でき、
本素子を低消費電力で駆動するドライバ装置、低消費電
力化のシステム装置を提供する。
The present invention relates to an optical recording light source and a system device constituting an optical pickup system as shown in FIG. 14, and a signal communication light source and a system device for fiber communication constituting a signal transmission amplifier system as shown in FIG. Can be applied to
Provided are a driver device for driving this element with low power consumption and a system device for low power consumption.

【0070】<実施の形態1>本発明の一つの実施の形
態について、図9を用いて以下に説明する。
<Embodiment 1> One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0071】尚、この例では、(100)面方位から
[011]方向に10度オフしたn型GaAs傾角基板を用い
ている。これは、光導波層や発光活性層を設ける単結晶
基板として、基板面方位を(100)面から0より5
4.7度(111)面までの範囲でオフした面方位を有
しており、好ましく5度より16度範囲でオフした面方
位を有した基板を使用しており、該単結晶傾角基板上に
埋め込み構造による導波路を設けるのが、次の観点で好
ましいからである。即ち、傾角基板を用いた結晶成長は
光導波路や発光活性層及び埋込層の品質向上と低欠陥密
度とすることが出来るため、光損失を最も小さくした導
波層を形成でき、且つ導波路の断面形状における左右非
対称性を極端にせず、システム装置において使用するレ
−ザ光の形状が問題となることを極力回避できるもので
ある。
In this example, from the (100) plane orientation,
An n-type GaAs tilted substrate turned off by 10 degrees in the [011] direction is used. This is because, as a single crystal substrate on which an optical waveguide layer and a light emitting active layer are provided, the substrate plane orientation is set to 0 to 5 from (100) plane.
A substrate having a plane orientation turned off in a range of up to 4.7 degrees (111) plane, and preferably having a plane orientation turned off in a range of 5 degrees to 16 degrees is used. This is because it is preferable to provide a waveguide having a buried structure in the following point of view. That is, the crystal growth using the tilted substrate can improve the quality of the optical waveguide, the light emitting active layer and the buried layer, and reduce the defect density, so that the waveguide layer with the smallest optical loss can be formed and the waveguide can be formed. The lateral asymmetry in the cross-sectional shape is not made extremely small, and the problem of the shape of the laser light used in the system device can be avoided as much as possible.

【0072】図9において、(100)面方位から[0
11]方向に10度オフしたn型GaAs傾角基板12上
に、n型GaAs緩和層13(厚さ:0.5μm、不純
物:Si、濃度1×1018cm-3〜2×1018
-3)、n型AlGaInP光導波層14(厚さ:1.
5μm〜2.5μm、不純物:Si、濃度5×1017
-3〜9×1017cm-3)、圧縮歪(又は引張歪)Ga
InP量子井戸層3層(厚さ:3nm〜15nm)と引
張歪(又は圧縮歪)AlGaInP量子障壁層4層(厚
さ:3nm〜10nm)及び両側の無歪AlGaInP
光分離閉じ込め層(厚さ:5nm〜50nm)からなる
歪補償多重量子井戸構造活性層15、p型AlGaIn
P光導波層16(厚さ:0.05μm〜0.3μm、不
純物:Zn又はMg、濃度3×1017cm-3〜7×10
17cm-3)、p型AlGaInP層17(厚さ:0.0
1μm〜0.09μm、不純物:Zn又はMg、濃度3
×1017cm-3〜7×1017cm-3)、p型AlGaI
nP光導波層18(厚さ:0.7μm〜1.5μm、不
純物:Zn又はMg、濃度5×1017cm-3〜9×10
17cm-3)、p型GaInP障壁緩和層19(厚さ:1
0nm〜50nm、不純物:Zn又はMg、濃度1×1
18cm-3〜2×1018cm-3)を順次有機金属気相成
長(MOVPE)法によりエピタキシャル成長させる。
共振器端面部領域には、イオン打ち込みや不純物拡散に
より、レーザ光を吸収しない透明窓導波路を形成してお
く。次に、絶縁膜マスクを形成した後、ホトリソグラフ
ィー工程とエッチングにより、層17に到るまで層19
及び18を除去して図9に示す順メサ形状のリッジスト
ライプを形成する。次に、p型GaInP結晶緩和層2
0(厚さ:10nm〜100nm、不純物:Zn又はM
g、濃度3×1017cm-3〜2×1018cm-3、n型Al
GaAs又はAlGaInP透明電流狭窄層21(厚
さ:0.1μm〜1.2μm、不純物:Si、濃度5×
1017cm-3〜2×1018cm-3)、n型GaAs電流
狭窄層22(厚さ:0.5μm〜1.2μm、不純物:
Si、濃度5×1017cm-3〜2×1018cm-3)をM
OVPE法により埋め込み選択成長する。ここで、層2
0の膜厚は層19と同じであるか或いはそれ以上の膜厚
とする。また、層21は、レーザ光のエネルギーよりも
大きな禁制帯幅をもちかつ光導波層18よりも屈折率の
小さな半導体層からなる。これにより、リッジストライ
プは屈折率導波構造を有しており、活性層横方向におい
て実屈折率差のある実屈折率導波成分をもたせた導波構
造が可能となる。さらに、電流狭窄層としての埋め込み
層を図9のように途中までエッチング除去して、絶縁膜
マスクを除去した後、MOVPE法によりp型GaAs
コンタクト層23を埋め込む。最後に、p側電極24と
n側電極25を蒸着し、劈開スクライブすることにより
素子を切り出して、図9示す素子断面を得る。
In FIG. 9, [0]
11], an n-type GaAs relaxation layer 13 (thickness: 0.5 μm, impurity: Si, concentration: 1 × 10 18 cm −3 to 2 × 10 18 c)
m -3 ), n-type AlGaInP optical waveguide layer 14 (thickness: 1.
5 μm to 2.5 μm, impurity: Si, concentration 5 × 10 17 c
m −3 -9 × 10 17 cm −3 ), compressive strain (or tensile strain) Ga
Three InP quantum well layers (thickness: 3 nm to 15 nm), four tensile strain (or compression strain) AlGaInP quantum barrier layers (thickness: 3 nm to 10 nm), and strain-free AlGaInP on both sides
A strain-compensated multiple quantum well structure active layer 15 composed of an optical isolation confinement layer (thickness: 5 nm to 50 nm), p-type AlGaIn
P optical waveguide layer 16 (thickness: 0.05 μm to 0.3 μm, impurity: Zn or Mg, concentration: 3 × 10 17 cm −3 to 7 × 10
17 cm −3 ), p-type AlGaInP layer 17 (thickness: 0.0
1 μm to 0.09 μm, impurity: Zn or Mg, concentration 3
× 10 17 cm -3 to 7 × 10 17 cm -3 ), p-type AlGaI
nP optical waveguide layer 18 (thickness: 0.7 μm to 1.5 μm, impurity: Zn or Mg, concentration: 5 × 10 17 cm −3 to 9 × 10
17 cm -3 ), p-type GaInP barrier relaxation layer 19 (thickness: 1)
0 nm to 50 nm, impurity: Zn or Mg, concentration 1 × 1
0 18 cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 ) are successively epitaxially grown by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE).
A transparent window waveguide that does not absorb laser light is formed in the cavity end face region by ion implantation or impurity diffusion. Next, after an insulating film mask is formed, a layer 19 is formed by photolithography and etching until the layer 17 is reached.
And 18 are removed to form a regular mesa-shaped ridge stripe shown in FIG. Next, the p-type GaInP crystal relaxation layer 2
0 (thickness: 10 nm to 100 nm, impurity: Zn or M
g, concentration 3 × 10 17 cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 , n-type Al
GaAs or AlGaInP transparent current confinement layer 21 (thickness: 0.1 μm to 1.2 μm, impurity: Si, concentration 5 ×
10 17 cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 ), n-type GaAs current confinement layer 22 (thickness: 0.5 μm to 1.2 μm, impurity:
Si, the concentration of 5 × 10 17 cm −3 to 2 × 10 18 cm −3 )
Embedded selective growth is performed by OVPE. Here, layer 2
The film thickness of 0 is the same as or larger than that of the layer 19. Further, the layer 21 is formed of a semiconductor layer having a band gap larger than the energy of the laser beam and having a smaller refractive index than the optical waveguide layer 18. As a result, the ridge stripe has a refractive index waveguide structure, and a waveguide structure having a real refractive index waveguide component having a real refractive index difference in the lateral direction of the active layer becomes possible. Further, the buried layer serving as the current confinement layer is partially removed by etching as shown in FIG. 9 to remove the insulating film mask, and then p-type GaAs is formed by MOVPE.
The contact layer 23 is embedded. Finally, the p-side electrode 24 and the n-side electrode 25 are vapor-deposited, and the device is cut out by cleavage scribing to obtain the device cross section shown in FIG.

【0073】本素子は、発光活性層の量子井戸層の設計
により波長640〜690nm範囲で発振せることができ、最大
光出力は150〜200mWを達成した。室温の閾値電流は30~4
0mA、スロープ効率は0.9-1.1mW/mAを得ることができ
た。本素子では、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比
べて、閾値電流を20-30%低減、スロープ効率を30-40%
向上させたことになる。温度摂氏70度で少なくとも80
mWの高出力安定動作が可能であり、一万時間以上にわた
って動作継続した。本手法を用いたストライプ構造によ
り、連続電流やパルス電流による駆動時においても、光
記録システムから要求される光出力特性を満足すること
ができ、本素子を駆動するドライバ装置の消費電力を15
%から25%低減することが可能であった。本内容によ
り、本素子を搭載した低諸費電力駆動のドライバ装置を
搭載したシステム装置を提供できる。
This device was able to oscillate in the wavelength range of 640 to 690 nm by the design of the quantum well layer of the light emitting active layer, and achieved a maximum light output of 150 to 200 mW. Room temperature threshold current is 30-4
0mA and slope efficiency of 0.9-1.1mW / mA could be obtained. In this device, the threshold current is reduced by 20-30% and the slope efficiency is reduced by 30-40% compared to the conventional device with the embedded absorption layer.
It means that it has been improved. At least 80 at 70 degrees Celsius
High-power stable operation of mW was possible, and operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 15%.
From 25% to 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0074】<実施の形態2>本発明の他の実施の形態
について図10を用いて説明する。実施の形態1と同様
に素子を作製するが、層15まで結晶成長した後、引き
続いて層18と層19をMOVPE法によりエピタキシ
ャル成長する。このとき、層18の膜厚は、実施の形態
1における層16の膜厚を加えた厚さとしておく。この
後、実施の形態1と同様にして、リッジストライプを形
成するが、層15に到るまで層18をエッチング除去す
る。次に、絶縁膜マスクを用いて、実施の形態1と同様
に、埋め込み層である層20と層21と層22を選択成
長する。この際には、層21の膜厚は実施の形態1の場
合よりも厚くし層16の厚さ分を加えた膜厚程度とす
る。その後は、実施の形態1と全く同様にして、素子を
作製し図11の素子断面を得る。
<Embodiment 2> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the first embodiment, but after the crystal is grown up to the layer 15, the layers 18 and 19 are subsequently epitaxially grown by the MOVPE method. At this time, the thickness of the layer 18 is set to a value obtained by adding the thickness of the layer 16 in Embodiment 1. Thereafter, a ridge stripe is formed in the same manner as in the first embodiment, but the layer 18 is etched away until the layer 15 is reached. Next, as in the first embodiment, the layers 20, 21 and 22 which are buried layers are selectively grown using an insulating film mask. In this case, the film thickness of the layer 21 is made larger than that of the first embodiment and is approximately equal to the film thickness obtained by adding the thickness of the layer 16. After that, an element is manufactured in exactly the same manner as in Embodiment 1, and the element cross section of FIG. 11 is obtained.

【0075】本実施の形態によると、実施の形態1の特
性と同様の特性を得ることができる上に、さらに低閾値
動作を実現でき、室温の閾値電流20〜30mAを達成した。
本素子では、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べ
て、閾値電流を30-40%低減させたことになる。温度摂
氏70度で少なくとも80mWの高出力安定動作が可能であ
り、一万時間以上にわたって動作継続した。本手法を用
いたストライプ構造により、連続電流やパルス電流によ
る駆動時においても、光記録システムから要求される光
出力特性を満足することができ、本素子を駆動するドラ
イバ装置の消費電力を20%から25%低減することが可能
であった。本内容により、本素子を搭載した低諸費電力
駆動のドライバ装置を搭載したシステム装置を提供でき
る。
According to the present embodiment, the same characteristics as those of the first embodiment can be obtained, and further, a lower threshold operation can be realized, and a threshold current of 20 to 30 mA at room temperature is achieved.
In this device, the threshold current is reduced by 30 to 40% as compared with the device having the conventional absorption layer buried structure. High power stable operation of at least 80 mW was possible at a temperature of 70 degrees Celsius, and the operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulsed current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 20%. From 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0076】<実施の形態3>本発明の他の実施の形態
について、図11を用いて説明する。実施の形態2と同
様に素子を作製するが、層20を選択成長する際に、引
張歪を導入したp型GaInP結晶緩和層26を設け
る。引き続いて、実施の形態2と同様な工程を経て、素
子を作製し図11の素子断面を得る。
<Embodiment 3> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the second embodiment, but a p-type GaInP crystal relaxation layer 26 to which a tensile strain is introduced is provided when the layer 20 is selectively grown. Subsequently, an element is manufactured through the same steps as in Embodiment 2 to obtain the element cross section of FIG.

【0077】本例によると、実施の形態2の特性と同様
の特性を得ることができる上に、活性層横方向のキャリ
ア閉じ込めを向上させるにより、さらに低閾値動作と高
温動作を実現できた。室温の閾値電流15〜25mAを達成
し、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べて、閾値電
流を40-50%低減させた。さらに、温度摂氏90度で少
なくとも80mWの高出力安定動作が可能であり、一万時間
以上にわたって動作継続した。本手法を用いたストライ
プ構造により、連続電流やパルス電流による駆動時にお
いても、光記録システムから要求される光出力特性を満
足することができ、本素子を駆動するドライバ装置の消
費電力を25%から30%低減することが可能であった。本
内容により、本素子を搭載した低諸費電力駆動のドライ
バ装置を搭載したシステム装置を提供できる。
According to the present example, the same characteristics as those of the second embodiment can be obtained, and further, a lower threshold operation and a higher temperature operation can be realized by improving the carrier confinement in the lateral direction of the active layer. A threshold current of 15 to 25 mA was achieved at room temperature, and the threshold current was reduced by 40 to 50% as compared with the conventional device having the embedded absorption layer structure. In addition, high-power stable operation of at least 80 mW was possible at a temperature of 90 degrees Celsius, and the operation continued for 10,000 hours or more. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 25%. Was able to be reduced by 30%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0078】<実施の形態4>本発明の他の実施の形態
について、図9を用いて以下に説明する。図9におい
て、まず(100)面方位を有するn型GaAs基板1
2上に、n型GaAs緩和層13、n型AlGaAs光導
波層14、圧縮歪AlGaInAs量子井戸層3層とAl
GaAs量子障壁層4層及び両側の無歪AlGaAs光分
離閉じ込め層からなる歪多重量子井戸構造活性層15、
p型AlGaAs光導波層16、p型GaInP層17、
p型AlGaAs光導波層18、p型GaAs障壁緩和層
19を順次MOVPE法によりエピタキシャル成長させ
る。共振器端面部領域には、イオン打ち込みや不純物拡
散により、レーザ光を吸収しない透明窓導波路を形成し
ておく。次に、絶縁膜マスクを形成した後、ホトリソグ
ラフィー工程とエッチングにより、層17に到るまで層
19及び18を除去して図9に示す順メサ形状のリッジ
ストライプを形成する。次に、p型GaAs結晶緩和層
20、n型AlGaAs又はAlGaInP透明電流狭
窄層21、n型GaAs電流狭窄層22をMOVPE法
により埋め込み選択成長する。ここで、層20の膜厚は
層19と同じであるか或いはそれ以上の膜厚とする。ま
た、層21は、レーザ光のエネルギーよりも大きな禁制
帯幅をもちかつ光導波層18よりも屈折率の小さな半導
体層からなる。これにより、リッジストライプは屈折率
導波構造を有しており、活性層横方向において実屈折率
差のある実屈折率導波成分をもたせた導波構造が可能と
なる。さらに、電流狭窄層としての埋め込み層を図9の
ように途中までエッチング除去して、絶縁膜マスクを除
去した後、MOVPE法によりp型GaAsコンタクト
層23を埋め込む。最後に、p側電極24とn側電極2
5を蒸着し、劈開スクライブすることにより素子を切り
出して、図9示す素子断面を得る。尚、上記各半導体層
の具体的条件は実施の形態1に準じて設定すれば良い。
<Embodiment 4> Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 9, first, an n-type GaAs substrate 1 having a (100) plane orientation is used.
2, an n-type GaAs relaxation layer 13, an n-type AlGaAs optical waveguide layer 14, three compression-strained AlGaInAs quantum well layers, and Al
A strained multiple quantum well structure active layer 15 comprising four GaAs quantum barrier layers and unstrained AlGaAs optical isolation confinement layers on both sides,
p-type AlGaAs optical waveguide layer 16, p-type GaInP layer 17,
The p-type AlGaAs optical waveguide layer 18 and the p-type GaAs barrier relaxation layer 19 are sequentially epitaxially grown by MOVPE. A transparent window waveguide that does not absorb laser light is formed in the cavity end face region by ion implantation or impurity diffusion. Next, after forming an insulating film mask, the layers 19 and 18 are removed by photolithography and etching until the layer 17 is reached, thereby forming a forward mesa-shaped ridge stripe shown in FIG. Next, the p-type GaAs crystal relaxation layer 20, the n-type AlGaAs or AlGaInP transparent current confinement layer 21, and the n-type GaAs current confinement layer 22 are buried and selectively grown by MOVPE. Here, the thickness of the layer 20 is the same as or larger than that of the layer 19. Further, the layer 21 is formed of a semiconductor layer having a band gap larger than the energy of the laser beam and having a smaller refractive index than the optical waveguide layer 18. As a result, the ridge stripe has a refractive index waveguide structure, and a waveguide structure having a real refractive index waveguide component having a real refractive index difference in the lateral direction of the active layer becomes possible. Further, the buried layer serving as the current confinement layer is partially removed by etching as shown in FIG. 9 to remove the insulating film mask, and then the p-type GaAs contact layer 23 is buried by MOVPE. Finally, the p-side electrode 24 and the n-side electrode 2
5 is vapor-deposited and cleaved and scribed to cut out the device to obtain a cross section of the device shown in FIG. Note that the specific conditions of each of the above semiconductor layers may be set in accordance with Embodiment Mode 1.

【0079】本素子は、発光活性層の量子井戸層の設計
により波長780〜830nm範囲で発振せることができ、最大
光出力は200−250mWを達成した。室温の閾値電流は30−
40mA、スロープ効率は0.9-1.1mW/mAを得ることができ
た。本素子では、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比
べて、閾値電流を20−30%低減、スロープ効率を30-40
%向上させたことになる。温度摂氏70度で少なくとも
100mWの高出力安定動作が可能であり、一万時間以上に
わたって動作継続した。本手法を用いたストライプ構造
により、連続電流やパルス電流による駆動時において
も、光記録システムから要求される光出力特性を満足す
ることができ、本素子を駆動するドライバ装置の消費電
力を15%から25%低減することが可能であった。本内容
により、本素子を搭載した低諸費電力駆動のドライバ装
置を搭載したシステム装置を提供できる。
This device can oscillate in the wavelength range of 780 to 830 nm by designing the quantum well layer of the light emitting active layer, and has achieved a maximum light output of 200 to 250 mW. Room temperature threshold current is 30-
40mA and slope efficiency of 0.9-1.1mW / mA could be obtained. In this device, the threshold current is reduced by 20-30% and the slope efficiency is reduced by 30-40%, compared to the device with the embedded absorption layer structure.
That is, the percentage has been improved. At least 70 degrees Celsius
High output stable operation of 100mW was possible, and operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 15%. From 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0080】<実施の形態5>本発明の他の実施の形態
について図10を用いて説明する。実施の形態4と同様
に素子を作製するが、層15まで結晶成長した後、引き
続いて層18と層19をMOVPE法によりエピタキシ
ャル成長する。このとき、層18の膜厚は、実施の形態
4における層16の膜厚を加えた厚さとしておく。この
後、実施の形態4と同様にして、リッジストライプを形
成するが、層15に到るまで層18をエッチング除去す
る。次に、絶縁膜マスクを用いて、実施の形態4と同様
に、埋め込み層である層20と層21と層22を選択成
長する。この際には、層21の膜厚は実施の形態4の場
合よりも厚くし層16の厚さ分を加えた膜厚程度とす
る。その後は、実施の形態4と全く同様にして、素子を
作製し図10の素子断面を得る。
<Embodiment 5> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the fourth embodiment, but after the crystal is grown up to the layer 15, the layers 18 and 19 are subsequently epitaxially grown by the MOVPE method. At this time, the thickness of the layer 18 is set to a value obtained by adding the thickness of the layer 16 in Embodiment 4. Thereafter, a ridge stripe is formed in the same manner as in Embodiment 4, but the layer 18 is removed by etching until the layer 15 is reached. Next, as in the fourth embodiment, the layers 20, 21 and 22 which are buried layers are selectively grown using an insulating film mask. In this case, the thickness of the layer 21 is set to be about the thickness obtained by adding the thickness of the layer 16 larger than that of the fourth embodiment. After that, an element is manufactured in exactly the same manner as in Embodiment 4, and the element cross section of FIG. 10 is obtained.

【0081】本実施の形態によると、実施の形態4の特
性と同様の特性を得ることができる上に、さらに低閾値
動作を実現でき、室温の閾値電流20−30mAを達成した。
本素子では、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べ
て、閾値電流を30-40%低減させたことになる。温度摂
氏70度で少なくとも100mWの高出力安定動作が可能で
あり、一万時間以上にわたって動作継続した。本手法を
用いたストライプ構造により、連続電流やパルス電流に
よる駆動時においても、光記録システムから要求される
光出力特性を満足することができ、本素子を駆動するド
ライバ装置の消費電力を20%から25%低減することが可
能であった。本内容により、本素子を搭載した低諸費電
力駆動のドライバ装置を搭載したシステム装置を提供で
きる。
According to the present embodiment, characteristics similar to those of the fourth embodiment can be obtained, and further, a lower threshold operation can be realized, and a threshold current of 20 to 30 mA at room temperature is achieved.
In this device, the threshold current is reduced by 30 to 40% as compared with the device having the conventional absorption layer buried structure. High-power stable operation of at least 100 mW was possible at a temperature of 70 degrees Celsius, and the operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulsed current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 20%. From 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0082】<実施の形態6>本発明の他の実施の形態
について、図11を用いて説明する。実施の形態5と同
様に素子を作製するが、層20を選択成長する際に、引
張歪を導入したp型GaInAsP結晶緩和層26を設ける。
引き続いて、実施の形態5と同様な工程を経て、素子を
作製し図11の素子断面を得る。
<Embodiment 6> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the fifth embodiment, but a p-type GaInAsP crystal relaxation layer 26 to which a tensile strain is introduced is provided when the layer 20 is selectively grown.
Subsequently, through the same steps as in Embodiment 5, an element is manufactured, and the element cross section of FIG. 11 is obtained.

【0083】本実施の形態によると、実施の形態5の特
性と同様の特性を得ることができる上に、活性層横方向
のキャリア閉じ込めを向上させるにより、さらに低閾値
動作と高温動作を実現できた。室温の閾値電流15−25mA
を達成し、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べて、
閾値電流を40-50%低減させた。さらに、温度摂氏90
度で少なくとも100mWの高出力安定動作が可能であり、
一万時間以上にわたって動作継続した。本手法を用いた
ストライプ構造により、連続電流やパルス電流による駆
動時においても、光記録システムから要求される光出力
特性を満足することができ、本素子を駆動するドライバ
装置の消費電力を25%から30%低減することが可能であ
った。本内容により、本素子を搭載した低諸費電力駆動
のドライバ装置を搭載したシステム装置を提供できる。
According to the present embodiment, the same characteristics as those of the fifth embodiment can be obtained, and further, the lower threshold operation and the higher temperature operation can be realized by improving the carrier confinement in the lateral direction of the active layer. Was. Room temperature threshold current 15-25mA
Is achieved, compared to the conventional absorption layer embedded structure device,
The threshold current was reduced by 40-50%. In addition, the temperature 90 degrees Celsius
High power stable operation of at least 100mW per degree is possible,
The operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required from the optical recording system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced by 25%. Was able to be reduced by 30%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0084】<実施の形態7>本発明の他の実施の形態
について、図12を用いて以下に説明する。図12にお
いて、(100)面方位を有するn型GaAs基板27
上に、n型GaAs緩和層28、n型GaInP光導波
層29、圧縮歪GaInAs量子井戸層2層と引張歪G
aInAsP量子障壁層3層及び無歪GaAs光分離閉
じ込め層からなる歪補償多重量子井戸構造活性層30、
p型GaInP光導波層31、p型GaAs層32、p
型GaInP光導波層33、p型GaInAsP障壁緩
和層34を順次MOVPE法によりエピタキシャル成長
させる。共振器端面部領域には、イオン打ち込みや不純
物拡散により、レーザ光を吸収しない透明窓導波路を形
成しておく。次に、絶縁膜マスクを形成した後、ホトリ
ソグラフィー工程とエッチングにより、層32に到るま
で層34及び33を除去して図12に示す逆メサ形状の
リッジストライプを形成する。次に、p型GaInAs
P結晶緩和層35、n型AlGaAs又はAlGaIn
P透明電流狭窄層36、n型GaAs電流狭窄層37を
MOVPE法により埋め込み選択成長する。ここで、層
35の膜厚は層34と同じであるか或いはそれ以上の膜
厚とする。また、層36は、レーザ光のエネルギーより
も大きな禁制帯幅をもちかつ光導波層33よりも屈折率
の小さな半導体層からなる。これにより、リッジストラ
イプは屈折率導波構造を有しており、活性層横方向にお
いて実屈折率差のある実屈折率導波成分をもたせた導波
構造が可能となる。さらに、電流狭窄層としての埋め込
み層を図12のように途中までエッチング除去して、絶
縁膜マスクを除去した後、MOVPE法によりp型Ga
Asコンタクト層38を埋め込む。最後に、p側電極2
4とn側電極25を蒸着し、劈開スクライブすることに
より素子を切り出して、図12示す素子断面を得る。
尚、上記各半導体層の具体的条件は実施の形態1に準じ
て設定すれば良い。
<Embodiment 7> Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 12, an n-type GaAs substrate 27 having a (100) plane orientation is shown.
On top of this, an n-type GaAs relaxation layer 28, an n-type GaInP optical waveguide layer 29, two compression-strained GaInAs quantum well layers, and a tensile strain G
a strain-compensated multiple quantum well structure active layer 30 including three aInAsP quantum barrier layers and a strain-free GaAs optical isolation / confinement layer;
p-type GaInP optical waveguide layer 31, p-type GaAs layer 32, p-type
GaInP optical waveguide layer 33 and p-type GaInAsP barrier relaxation layer 34 are epitaxially grown sequentially by MOVPE. A transparent window waveguide that does not absorb laser light is formed in the cavity end face region by ion implantation or impurity diffusion. Next, after forming an insulating film mask, the layers 34 and 33 are removed by photolithography and etching until reaching the layer 32, thereby forming an inverted mesa-shaped ridge stripe shown in FIG. Next, p-type GaInAs
P crystal relaxation layer 35, n-type AlGaAs or AlGaIn
The P transparent current confinement layer 36 and the n-type GaAs current confinement layer 37 are buried and selectively grown by MOVPE. Here, the thickness of the layer 35 is the same as or larger than that of the layer 34. Further, the layer 36 is formed of a semiconductor layer having a forbidden band width larger than the energy of the laser beam and having a smaller refractive index than the optical waveguide layer 33. As a result, the ridge stripe has a refractive index waveguide structure, and a waveguide structure having a real refractive index waveguide component having a real refractive index difference in the lateral direction of the active layer becomes possible. Further, the buried layer serving as the current confinement layer is removed by etching halfway as shown in FIG. 12 to remove the insulating film mask, and then the p-type Ga is removed by MOVPE.
The As contact layer 38 is buried. Finally, the p-side electrode 2
4 and the n-side electrode 25 are vapor-deposited and cleaved and scribed to cut out the device to obtain the device cross section shown in FIG.
Note that the specific conditions of each of the above semiconductor layers may be set in accordance with Embodiment Mode 1.

【0085】本素子は、発光活性層の量子井戸層の設計
により波長970〜990nm範囲で発振せることができ、最大
光出力は600〜700mWを達成した。室温の閾値電流は20−
30mA、スロープ効率は0.9-1.3mW/mAを得ることができ
た。本素子では、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比
べて、閾値電流を20-30%低減、スロープ効率を30-40%向
上させたことになる。温度摂氏80度で少なくとも300m
Wの高出力安定動作が可能であり、10万時間以上にわ
たって動作継続した。本手法を用いたストライプ構造に
より、連続電流やパルス電流による駆動時においても、
光通信システムの増幅器に要求される光出力特性を満足
することができ、本素子を駆動するドライバ装置の消費
電力を15%から25%低減することが可能であった。本内
容により、本素子を搭載した低諸費電力駆動のドライバ
装置を搭載したシステム装置を提供できる。
This device can oscillate in the wavelength range of 970 to 990 nm by the design of the quantum well layer of the light emitting active layer, and has achieved a maximum light output of 600 to 700 mW. Room temperature threshold current is 20-
30mA and slope efficiency of 0.9-1.3mW / mA could be obtained. In this device, the threshold current is reduced by 20 to 30% and the slope efficiency is improved by 30 to 40% as compared with the device having the embedded absorption layer. At least 300m at 80 ° C
High output stable operation of W was possible, and operation continued for 100,000 hours or more. Due to the stripe structure using this method, even when driven by continuous current or pulse current,
The optical output characteristics required for the amplifier of the optical communication system can be satisfied, and the power consumption of the driver device for driving the device can be reduced by 15% to 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0086】<実施の形態8>本発明の他の実施の形態
について図13を用いて説明する。実施の形態7と同様
に素子を作製するが、層30まで結晶成長した後、引き
続いて層33と層34をMOVPE法によりエピタキシ
ャル成長する。このとき、層33の膜厚は、実施の形態
7における層31の膜厚を加えた厚さとしておく。この
後、実施の形態7と同様にして、リッジストライプを形
成するが、層30に到るまで層33をエッチング除去す
る。次に、絶縁膜マスクを用いて、実施の形態7と同様
に、埋め込み層である層35と層36と層37を選択成
長する。この際には、層36の膜厚は実施の形態7の場
合よりも厚くし層31の厚さ分を加えた膜厚程度とす
る。その後は、実施の形態7と全く同様にして、素子を
作製し図13の素子断面を得る。
<Embodiment 8> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the seventh embodiment, but after the crystal is grown up to the layer 30, the layers 33 and 34 are subsequently epitaxially grown by MOVPE. At this time, the thickness of the layer 33 is set to a value obtained by adding the thickness of the layer 31 in Embodiment 7. Thereafter, a ridge stripe is formed in the same manner as in the seventh embodiment, but the layer 33 is removed by etching until the layer 30 is reached. Next, similarly to the seventh embodiment, the layers 35, 36, and 37, which are buried layers, are selectively grown using an insulating film mask. In this case, the thickness of the layer 36 is set to be approximately the thickness of the layer 31 which is thicker than that of the seventh embodiment and is added to the thickness of the layer 31. After that, an element is manufactured in the same manner as in Embodiment 7, and the element cross section of FIG. 13 is obtained.

【0087】本例によると、実施の形態7の特性と同様
の特性を得ることができる上に、さらに低閾値動作を実
現でき、室温の閾値電流10〜20mAを達成した。本素子で
は、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べて、閾値電
流を30-40%低減させたことになる。温度摂氏90度で
少なくとも300mWの高出力安定動作が可能であり、10
万時間以上にわたって動作継続した。本手法を用いたス
トライプ構造により、連続電流やパルス電流による駆動
時においても、光通信システムの増幅器に要求される光
出力特性を満足することができ、本素子を駆動するドラ
イバ装置の消費電力を20%から25%低減することが可能
であった。本内容により、本素子を搭載した低諸費電力
駆動のドライバ装置を搭載したシステム装置を提供でき
る。
According to the present example, characteristics similar to those of the seventh embodiment can be obtained, and further, a lower threshold operation can be realized, and a threshold current of 10 to 20 mA at room temperature has been achieved. In this device, the threshold current is reduced by 30 to 40% as compared with the device having the conventional absorption layer buried structure. High-power stable operation of at least 300 mW at a temperature of 90 degrees Celsius is possible.
The operation continued for more than 10,000 hours. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required for the amplifier of the optical communication system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced. It was possible to reduce from 20% to 25%. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0088】<実施の形態9>本発明の他の実施の形態
について、図13を用いて説明する。実施の形態8と同
様に素子を作製するが、層35を選択成長する際に、引
張歪を導入したp型GaInAsP結晶緩和層を設ける。引き
続いて、実施の形態8と同様な工程を経て、素子を作製
し素子断面を得る。
<Embodiment 9> Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An element is manufactured in the same manner as in the eighth embodiment, but a p-type GaInAsP crystal relaxation layer in which a tensile strain is introduced is provided when the layer 35 is selectively grown. Subsequently, through a process similar to that of the eighth embodiment, an element is manufactured to obtain an element cross section.

【0089】本実施の形態によると、実施の形態8の特
性と同様の特性を得ることができる上に、活性層横方向
のキャリア閉じ込めを向上させるにより、さらに低閾値
動作と高温動作を実現できた。室温の閾値電流5〜15mA
を達成し、従来の吸収層埋め込み構造の素子に比べて、
閾値電流を40-50%低減させた。さらに、温度摂氏10
0度で少なくとも300mWの高出力安定動作が可能であ
り、10万時間以上にわたって動作継続した。本手法を
用いたストライプ構造により、連続電流やパルス電流に
よる駆動時においても、光通信システムの増幅器に要求
される光出力特性を満足することができ、本素子を駆動
するドライバ装置の消費電力を25%から30%低減するこ
とが可能であった。本内容により、本素子を搭載した低
諸費電力駆動のドライバ装置を搭載したシステム装置を
提供できる。
According to the present embodiment, the same characteristics as those of the eighth embodiment can be obtained, and further, the lower threshold operation and the higher temperature operation can be realized by improving the carrier confinement in the lateral direction of the active layer. Was. Room temperature threshold current 5-15mA
Is achieved, compared to the conventional absorption layer embedded structure device,
The threshold current was reduced by 40-50%. In addition, the temperature 10 degrees Celsius
High-power stable operation of at least 300 mW was possible at 0 degrees, and operation continued for 100,000 hours or more. With the stripe structure using this method, the optical output characteristics required for the amplifier of the optical communication system can be satisfied even when driven by continuous current or pulse current, and the power consumption of the driver device that drives this element is reduced. A reduction of 25% to 30% was possible. According to the present content, it is possible to provide a system device equipped with a low-power-consumption driving device equipped with the present element.

【0090】<実施の形態10>本発明における例えば
実施の形態1から実施の形態6に説明した半導体レーザ
装置を光記録システム装置の光源に搭載して、図14に
示すような光ピックアップ系を構成することが出来る。
<Embodiment 10> The semiconductor laser device described in, for example, Embodiments 1 to 6 of the present invention is mounted on a light source of an optical recording system, and an optical pickup system as shown in FIG. Can be configured.

【0091】[光情報処理装置の構成例]光情報処理シス
テムの構成例を説明する。図14は光デイスク装置の例
を示す基本構成図である。光デイスク装置は光記録の為
の光記録媒体が設けられたデイスク39、光ピックアッ
プ、これらを制御する制御部を有する。デイスクはモー
タによって回転される。光ピックアップはレンズ系4
6、40、立ち上げミラー41、ビーム・スプリッタ4
2、λ/4板43、偏光分離回折格子44、半導体レー
ザ装置などの光源45、そして光検出器47を有して構
成される。
[Configuration Example of Optical Information Processing Apparatus] A configuration example of the optical information processing system will be described. FIG. 14 is a basic configuration diagram showing an example of the optical disk device. The optical disk device has a disk 39 provided with an optical recording medium for optical recording, an optical pickup, and a control unit for controlling these. The disk is rotated by a motor. Optical pickup is lens system 4
6, 40, rising mirror 41, beam splitter 4
2, a λ / 4 plate 43, a polarization separation diffraction grating 44, a light source 45 such as a semiconductor laser device, and a photodetector 47.

【0092】こうした光デイスク装置の一般的事項につ
いては、種々報告があるが略述する。記録材料の種類に
よって、光デイスク装置は大別して読み取り専用形(R
OM形)、追記形、および書き換え可能形に分けられ
る。図14の例での情報の再生は、デイスク39に記録
された微細小孔(記録媒体の状態変化部)からの反射光
変化を光検出器47にて光学的に読み取って行う。尚、
光記録媒体は通例のものを用いることが出来る。
Various reports have been made on general matters of such an optical disk device, but they will be briefly described. Depending on the type of recording material, optical disc devices are roughly classified into read-only type (R
OM type), write-once type, and rewritable type. The reproduction of information in the example of FIG. 14 is performed by optically reading the change in the reflected light from the minute holes (the state change portion of the recording medium) recorded on the disk 39 by the photodetector 47. still,
As the optical recording medium, a usual one can be used.

【0093】読み取り専用形の場合、記録情報は予め記
録媒体に記録されており、例えば、読み取り専用形記録
媒体の代表例として、アルミニウム、プラスチックなど
をあげることが出来る。
In the case of the read-only type, the recording information is recorded on the recording medium in advance, and examples of the read-only type recording medium include aluminum and plastic.

【0094】また、記録する場合は、レーザ光をデイス
ク上の記録媒体に微細光点に絞り込み、記録すべき情報
に従ってレーザ光を変調させることに依って、熱的に記
録材料の状態を変化させて列状に記録を行う。この記録
はデイスクをモータによって回転(移動)させながら行
われる。こうした光源にも本発明の光源を用い得る。
When recording, the laser beam is focused on a recording medium on the disk to a fine light spot, and the laser beam is modulated according to the information to be recorded, thereby thermally changing the state of the recording material. Record in rows. This recording is performed while the disk is rotated (moved) by a motor. The light source of the present invention can be used for such a light source.

【0095】尚、本願発明の半導体レーザ装置をレーザ
・ビーム・プリンタに用いることも可能である。レーザ
ビームプリンタ(LBP)装置では、半導体レーザ装置
のビームをミラーとレンズ系を用いて感光ドラムを走査
し、情報を記録する。そして、感光ドラムに記録された
情報を、感光紙等に転写して、印刷するものである。
The semiconductor laser device of the present invention can be used for a laser beam printer. In a laser beam printer (LBP) device, a beam of a semiconductor laser device scans a photosensitive drum using a mirror and a lens system to record information. Then, the information recorded on the photosensitive drum is transferred to photosensitive paper or the like and printed.

【0096】光源であるレーザ素子は雰囲気温度摂氏7
0度から90度でも光出力80-100mWで動作することが確
認でき、周波数2GHz以上のパルス駆動に対する高速
変調特性、また戻り光量5%の時でも-135dB/Hz以下の
低雑音特性を得ることができ、システム要求仕様をすべ
て満足することが可能であった。また、本発明の半導体
レーザ素子の特性改善により、素子を駆動するドライバ
電源の低消費電力化が可能となり、従来素子を駆動する
よりも25%から30%の消費電力低減を可能とした。本素
子を光源として光ピックアップに搭載した光記録システ
ム装置は、106回以上の書き換え回数を達成し、1万
時間以上の連続動作にも安定継続した。
The laser element as a light source has an ambient temperature of 7 degrees Celsius.
It can be confirmed that it can operate at a light output of 80-100mW even at 0 to 90 degrees, and to obtain high-speed modulation characteristics for pulse driving at a frequency of 2 GHz or more, and low noise characteristics of -135 dB / Hz or less even at a return light amount of 5%. It was possible to satisfy all system requirements. Further, by improving the characteristics of the semiconductor laser device of the present invention, it is possible to reduce the power consumption of a driver power supply for driving the device, and to reduce power consumption by 25% to 30% compared to driving a conventional device. An optical recording system device having this element mounted on an optical pickup as a light source achieved a rewrite count of 106 times or more and stably continued for a continuous operation of 10,000 hours or more.

【0097】<実施の形態11>本願発明における実施
の形態7から実施の形態9までの半導体レーザ装置を光
源として送信システム装置系に搭載し、光通信システム
を構成することが出来る。
<Eleventh Embodiment> An optical communication system can be configured by mounting the semiconductor laser devices according to the seventh to ninth embodiments of the present invention as a light source in a transmission system device system.

【0098】[光通信システムの構成例]図15は、光伝
送、送信、受信システムの概要を示す図である。光入力
201は、一般には多重伝送されているので、分波器2
02により所定の波長の光が分波される。そして、半導
体レーザ装置208よりのファイバ増幅器204を増幅
する為のレーザ光と入力された光とを混合器203で混
合し、ファイバ増幅器に入力する。半導体レーザ装置2
06は一般に冷却装置207にて冷却され、又これらの
各要素は自動制御装置208にて制御されている。
[Configuration Example of Optical Communication System] FIG. 15 is a diagram showing an outline of an optical transmission, transmission and reception system. Since the optical input 201 is generally multiplex-transmitted, the demultiplexer 2
02 separates light of a predetermined wavelength. Then, the laser light for amplifying the fiber amplifier 204 from the semiconductor laser device 208 and the input light are mixed by the mixer 203 and input to the fiber amplifier. Semiconductor laser device 2
06 is generally cooled by a cooling device 207, and these components are controlled by an automatic control device 208.

【0099】一般に送信側では各チャネルを周波数軸上
で原情報によって変調された搬送波を割り当て順序に従
って並べ、光合波器によって送信信号を合成している。
一方、受信側では、光分波器で周波数分離された信号を
各チャネルごとに設けられた光検波・復調回路を通すこ
とにより原信号を再生している。一本のファイバでの双
方向伝送が行われる。
In general, on the transmitting side, each channel is arranged on a frequency axis with a carrier modulated by original information in accordance with an allocation order, and a transmission signal is synthesized by an optical multiplexer.
On the receiving side, on the other hand, the original signal is reproduced by passing the signal separated in frequency by the optical demultiplexer through an optical detection / demodulation circuit provided for each channel. Two-way transmission over one fiber is performed.

【0100】レーザ素子は、少なくとも光出力300mW以
上で動作することが確認できた。本素子を光源とする光
増幅器装置は、ファイバ出射端においても200mWの光出
力を達成することにより、送信用1.55μmレーザ信号光
を十分増幅できており、システムにおける要求仕様を満
足できた。本内容では、レーザ素子を駆動するドライバ
電源の低消費電力化を可能とし、また従来素子を駆動す
るよりも25%から30%の消費電力低減を達成することに
より、10万時間以上の安定動作も確保できることを達
成した。
It was confirmed that the laser device operates at least with an optical output of 300 mW or more. The optical amplifier device using this element as a light source was able to sufficiently amplify the 1.55 μm laser signal light for transmission by achieving an optical output of 200 mW even at the fiber emission end, and was able to satisfy the required specifications in the system. In this description, the power consumption of the driver power supply for driving the laser device can be reduced, and the power consumption can be reduced by 25% to 30% compared to the conventional device. Also achieved that can be secured.

【0101】<まとめ>本願発明によれば、例えば光記
録装置であるDVD−RAMシステムや光磁気記録シス
テム等の書き換え可能な光ディスクドライブ装置に対し
て本レーザ素子を搭載し、記録再生回数を106回以上
行っても動作でき、1万時間以上の連続動作も安定確保
できることを実現した。
<Summary> According to the present invention, the present laser element is mounted on a rewritable optical disk drive such as a DVD-RAM system or a magneto-optical recording system, which is an optical recording device, and the number of recording / reproduction is increased by 106. It is possible to operate even if it is performed more than once, and it is possible to stably secure continuous operation for 10,000 hours or more.

【0102】また、本発明を応用した980nm帯半導体レ
ーザ素子を送信システム装置の光増幅器に搭載して、フ
ァイバ出射端で200mWの光出力を得ることができ、シス
テムに要求される送信用1.55μmレーザ光の信号増幅を
十分達成することが可能であった。本内容は、光通信用
のシステム装置に適する光源についても適用できる。
Further, a 980 nm band semiconductor laser device to which the present invention is applied is mounted on an optical amplifier of a transmission system device, and an optical output of 200 mW can be obtained at a fiber emission end. It was possible to sufficiently achieve the signal amplification of the laser light. The present contents can also be applied to a light source suitable for a system device for optical communication.

【0103】本願発明によると半導体発光装置、特に半
導体レーザ素子に対して、ストライプの埋め込み層構成
を改善し結晶品質を向上させる積層構造とすることによ
り、レーザ素子を低閾値高効率で動作させ高出力時での
素子動作電流を格段に低減した。これは光信号処理を行
うシステム装置の光源に好適である。勿論、本願発明に
係わる半導体レーザ装置を、上述のこうした用途以外に
用いうることは言うまでもない。
According to the present invention, a semiconductor light emitting device, in particular, a semiconductor laser element has a lamination structure in which the structure of the buried layer of the stripe is improved and the crystal quality is improved, so that the laser element can be operated with a low threshold value and high efficiency. The device operating current at the time of output has been significantly reduced. This is suitable for a light source of a system device that performs optical signal processing. Of course, it goes without saying that the semiconductor laser device according to the present invention can be used for purposes other than those described above.

【0104】また埋め込み層の一部を電流注入の経路と
して用いることにより、素子抵抗を抑制し動作電圧を低
減した。本素子の特性においては、本手法の埋め込み構
造をとらない従来素子に比べて、導波路の内部光損失を
60-70%低減できたことに基づいて、閾値電流では40-50
%低減、効率では30-40%向上させることが可能であっ
た。
By using a part of the buried layer as a current injection path, the element resistance was suppressed and the operating voltage was reduced. Regarding the characteristics of this device, the internal optical loss of the waveguide is lower than that of the conventional device without the embedded structure of this method.
Based on the 60-70% reduction, the threshold current is 40-50
% Reduction and 30-40% improvement in efficiency.

【0105】本発明の埋め込み構造では、上記特性改善
により高出力安定動作が得られ、光記録システム装置に
必要な70mW以上の高出力時における動作電流を20-30%
低減することを可能とした。高出力時の動作電圧につい
ても、少なくとも10%以上の改善が可能であった。半導
体レーザ素子を駆動するドライブ装置では、本手法によ
り25%から30%の低消費電力を図ることが達成できた。
In the buried structure of the present invention, a high output stable operation can be obtained by the above-mentioned characteristic improvement, and the operating current at the time of high output of 70 mW or more required for the optical recording system device is reduced by 20-30%
It is possible to reduce. The operating voltage at high output could be improved by at least 10% or more. In a drive device that drives a semiconductor laser device, this method has achieved low power consumption of 25% to 30%.

【0106】[0106]

【発明の効果】本願発明の光システムは、伝送特性が安
定で且つより低消費電力な光システムを提供することが
出来る。本願発明に係わる光システムの代表的形態は光
通信システム並びに光情報処理装置である。
The optical system according to the present invention can provide an optical system having stable transmission characteristics and lower power consumption. Representative forms of the optical system according to the present invention are an optical communication system and an optical information processing device.

【0107】本願発明の半導体発光装置は、高出力安定
動作を得るとともに、高出力動作時での動作電流を低減
せしめた半導体発光装置を提供することが出来る。
The semiconductor light-emitting device of the present invention can provide a semiconductor light-emitting device that achieves high-output stable operation and reduces the operating current during high-output operation.

【0108】更に、本願発明の半導体発光装置は、低閾
値高効率動作を達成し高出力動作時での動作電流を低減
し、かつ動作電圧を低減せしめた半導体レーザ装置を提
供することが出来る。
Further, the semiconductor light emitting device of the present invention can provide a semiconductor laser device which achieves a low threshold and high efficiency operation, reduces an operation current at the time of a high output operation, and reduces an operation voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は半導体レーザ素子の作製工程におけるリ
ッジストライプ導波路を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a ridge stripe waveguide in a manufacturing process of a semiconductor laser device.

【図2】図2は従来技術による埋め込み構造をリッジス
トライプ導波路に作製する手法を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a structure showing a technique for fabricating a buried structure according to the prior art in a ridge stripe waveguide.

【図3】図3は従来技術による埋め込み構造をリッジス
トライプ導波路に作製する手法を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a structure showing a technique for fabricating a buried structure according to the prior art in a ridge stripe waveguide.

【図4】図4は本願発明による埋め込み構造リッジスト
ライプ導波路にを適用する手法を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of a structure showing a method of applying the buried structure ridge stripe waveguide according to the present invention.

【図5】図5は本願発明の他の例による埋め込み構造を
リッジストライプ導波路に適用する手法を示す構造の断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a structure showing a technique for applying a buried structure according to another example of the present invention to a ridge stripe waveguide.

【図6】図6は従来技術による埋め込み構造を有するリ
ッジストライプ導波路半導体レーザ装置を示す構造の断
面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a structure of a ridge stripe waveguide semiconductor laser device having a buried structure according to the prior art.

【図7】図7は本願発明による埋め込み構造を有するリ
ッジストライプ導波路半導体レーザ装置を示す構造断面
図である。
FIG. 7 is a structural sectional view showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device having a buried structure according to the present invention.

【図8】図8は本願発明による埋め込み構造を有するリ
ッジストライプ導波路半導体レーザ装置を示す構造断面
図である。
FIG. 8 is a structural sectional view showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device having a buried structure according to the present invention.

【図9】図9は本願発明の例を示すリッジストライプ導
波路半導体レーザ装置を示す構造の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a structure showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device showing an example of the present invention.

【図10】図10は本願発明の他の例を示すリッジスト
ライプ導波路半導体レーザ素子を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 10 is a sectional view of a structure showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device showing another example of the present invention.

【図11】図11は本願発明の他の例を示すリッジスト
ライプ導波路半導体レーザ素子を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view of a structure showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device showing another example of the present invention.

【図12】図12は本願発明の他の例を示すリッジスト
ライプ導波路半導体レーザ素子を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a structure showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device showing another example of the present invention.

【図13】図13は本願発明の他の例を示すリッジスト
ライプ導波路半導体レーザ素子を示す構造の断面図であ
る。
FIG. 13 is a sectional view of a structure showing a ridge stripe waveguide semiconductor laser device showing another example of the present invention.

【図14】図14は本願発明の光ピックアップ系を示す
システム概略図である。
FIG. 14 is a system schematic diagram showing an optical pickup system of the present invention.

【図15】図15は本願発明の光ファイバ増幅器系を示
すシステム概略図である。
FIG. 15 is a system schematic diagram showing an optical fiber amplifier system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:半導体基板、2:光導波層、3:発光活性層、4:
光導波層、5:絶縁膜マスク、6:光吸収層、7:透明
層、8:結晶緩和層 9:コンタクト層、10:障壁緩和層、11:障壁緩和
層 12:半導体基板(例:n型傾角GaAs)、13:緩和層
(例:n型GaAs) 14:光導波層(例:n型AlGaAs又はAlGaInP) 15:歪多重量子井戸構造活性層(例:AlGaInAs/AlGaA
s又GaInP /AlGaInP)、16:光導波層(例:p型AlGaAs又はAlGa
InP) 17:p型半導体層(例:p型GaInP又はAlGaInP) 18:光導波層(例:p型AlGaAs又はAlGaInP) 19:障壁緩和層(例:p型GaAs又はGaInP) 20:結晶緩和薄膜層(例:p型GaAs又はGaInP) 21:電流狭窄層(例:n型AlGaAs又はAlGaInP) 22:電流狭窄層(例:n型GaAs)、23:コンタクト
層(例:p型GaAs) 24:p側電極、25:n側電極 26:引張歪結晶緩和薄膜層(例:p型GaInP又はGaInA
sP) 27:半導体基板(例:n型GaAs)、28:緩和層
(例:n型GaAs) 29:光導波層(例:n型GaInP) 30:歪多重量子井戸構造活性層(例:GaInAs/GaInAsP
/GaAs) 31:光導波層(例:p型GaInP)、32:p型層
(例:GaAs) 33:光導波層(例:p型GaInP)、34:障壁緩和層
(例:p型GaInAsP) 35:結晶緩和層(例:p型GaInAsP) 36:電流狭窄層(例:n型AlGaAs又はAlGaInP) 37:電流狭窄層(例:n型GaAs)、38:コンタクト
層(例:p型GaAs) 39:光ディスク、40:光学凸レンズ、41:立ち上
げミラー 42:ビームスプリッター、43:λ/4板、44:偏
光分離回折格子 45:半導体レーザ素子、46:光学凸レンズ、47:
受光素子 48:レーザ光路、49:レーザ光信号入力、50:分
波器 51:混合器、52:ファイバ増幅、53:混合器、5
4:分波器 55:レーザ光信号出力、56:半導体レーザ素子 57:冷却装置、58:自動制御装置である。
1: semiconductor substrate, 2: optical waveguide layer, 3: light emitting active layer, 4:
Optical waveguide layer, 5: insulating film mask, 6: light absorbing layer, 7: transparent layer, 8: crystal relaxation layer 9: contact layer, 10: barrier relaxation layer, 11: barrier relaxation layer 12: semiconductor substrate (example: n) Tilt angle GaAs), 13: relaxation layer (example: n-type GaAs) 14: optical waveguide layer (example: n-type AlGaAs or AlGaInP) 15: strained multiple quantum well structure active layer (example: AlGaInAs / AlGaA)
s or GaInP / AlGaInP), 16: optical waveguide layer (example: p-type AlGaAs or AlGa)
InP) 17: p-type semiconductor layer (example: p-type GaInP or AlGaInP) 18: optical waveguide layer (example: p-type AlGaAs or AlGaInP) 19: barrier relaxation layer (example: p-type GaAs or GaInP) 20: crystal relaxation thin film Layer (example: p-type GaAs or GaInP) 21: Current confinement layer (example: n-type AlGaAs or AlGaInP) 22: Current confinement layer (example: n-type GaAs), 23: contact layer (example: p-type GaAs) 24: p-side electrode, 25: n-side electrode 26: tensile strained crystal relaxation thin film layer (example: p-type GaInP or GaInA
sP) 27: semiconductor substrate (example: n-type GaAs), 28: relaxation layer (example: n-type GaAs) 29: optical waveguide layer (example: n-type GaInP) 30: strained multiple quantum well structure active layer (example: GaInAs) / GaInAsP
/ GaAs) 31: Optical waveguide layer (example: p-type GaInP), 32: p-type layer (example: GaAs) 33: optical waveguide layer (example: p-type GaInP), 34: barrier relaxation layer (example: p-type GaInAsP) 35: crystal relaxation layer (example: p-type GaInAsP) 36: current confinement layer (example: n-type AlGaAs or AlGaInP) 37: current confinement layer (example: n-type GaAs), 38: contact layer (example: p-type GaAs) 39: optical disk, 40: optical convex lens, 41: rising mirror 42: beam splitter, 43: λ / 4 plate, 44: polarization separation diffraction grating 45: semiconductor laser element, 46: optical convex lens, 47:
Light receiving element 48: laser light path, 49: laser light signal input, 50: duplexer 51: mixer, 52: fiber amplification, 53: mixer, 5
4: Demultiplexer 55: Laser light signal output, 56: Semiconductor laser element 57: Cooling device, 58: Automatic control device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 百瀬 正之 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5D119 AA33 AA37 AA42 FA05 FA18 FA20 5F073 AA13 AA45 AA55 AA74 BA05 BA07 CA15 CB02 DA05 DA21 EA15 EA24  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masayuki Momose 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term in Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. 5D119 AA33 AA37 AA42 FA05 FA18 FA20 5F073 AA13 AA45 AA55 AA74 BA05 BA07 CA15 CB02 DA05 DA21 EA15 EA24

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層上の上部にレーザの横基本モード
での発振を可能ならしめる導波路構造を有する半導体発
光装置を有する光システムであって、当該半導体発光装
置の前記導波路構造は発振光の横基本モ−ドが実質的に
実屈折率差によって制御してあり、且つ前記実屈折率差
を設けるための材料層と前記活性層との間に少なくとも
結晶緩和層を有してなることを特徴とする光システム。
1. An optical system comprising a semiconductor light emitting device having a waveguide structure enabling oscillation in a transverse fundamental mode of a laser above an active layer, wherein the waveguide structure of the semiconductor light emitting device has an oscillation. The lateral basic mode of light is substantially controlled by the real refractive index difference, and at least a crystal relaxation layer is provided between the material layer for providing the real refractive index difference and the active layer. An optical system, characterized in that:
【請求項2】 前記結晶緩和層は格子歪を有すること特
徴とする請求項1に記載の光システム。
2. The optical system according to claim 1, wherein the crystal relaxation layer has a lattice strain.
【請求項3】 前記結晶緩和層はアルミニウムを実質的
に含有しない化合物半導体層で構成されることを特徴と
する請求項1又は請求項2に記載の光システム。
3. The optical system according to claim 1, wherein the crystal relaxation layer is formed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum.
【請求項4】 前記結晶緩和層は所望導電型を有し且つ
当該結晶緩和層が当該半導体発光装置のキャリア注入の
通路の一部を構成していることを特徴とする請求項1、
請求項2、または請求項3に記載の光システム。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the crystal relaxation layer has a desired conductivity type, and the crystal relaxation layer forms a part of a carrier injection path of the semiconductor light emitting device.
The optical system according to claim 2 or claim 3.
【請求項5】 前記活性層は量子井戸構造を有すること
を特徴とする請求項1、請求項2、3、または請求項4
に記載の光システム。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein said active layer has a quantum well structure.
An optical system according to claim 1.
【請求項6】 活性層上の上部にレーザの横基本モード
での発振を可能ならしめる導波路構造を有する半導体発
光装置を有する光情報処理装置であって、当該半導体発
光装置の前記導波路構造は発振光の横基本モ−ドを実質
的に実屈折率差によって制御してあり、且つ前記実屈折
率差を設けるための材料層と前記活性層との間に少なく
とも結晶緩和層を有してなることを特徴とする光情報処
理装置。
6. An optical information processing device having a semiconductor light emitting device having a waveguide structure enabling oscillation in a transverse fundamental mode of a laser above an active layer, wherein the waveguide structure of the semiconductor light emitting device is provided. Has a lateral basic mode of oscillation light substantially controlled by a real refractive index difference, and has at least a crystal relaxation layer between a material layer for providing the real refractive index difference and the active layer. An optical information processing apparatus, comprising:
【請求項7】 前記結晶緩和層は格子歪を有することを
特徴とする請求項6に記載の光情報装置。
7. The optical information device according to claim 6, wherein the crystal relaxation layer has a lattice strain.
【請求項8】 前記結晶緩和層はアルミニウムを実質的
に含有しない化合物半導体層で構成されることを特徴と
する請求項6に記載の光情報処理装置。
8. The optical information processing apparatus according to claim 6, wherein said crystal relaxation layer is formed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum.
【請求項9】 活性層上の上部にレーザの横基本モード
での発振を可能ならしめる導波路構造を有する半導体発
光装置を有する光通信システムであって、当該半導体発
光装置の前記導波路構造は発振光の横基本モ−ドを実質
的に実屈折率差によって制御してあり、且つ前記実屈折
率差を設けるための材料層と前記活性層との間に少なく
とも結晶緩和層を有してなることを特徴とする光通信シ
ステム。
9. An optical communication system having a semiconductor light emitting device having a waveguide structure enabling oscillation in a transverse fundamental mode of a laser above an active layer, wherein the waveguide structure of the semiconductor light emitting device is The transverse fundamental mode of the oscillating light is controlled substantially by the real refractive index difference, and at least a crystal relaxation layer is provided between the material layer for providing the real refractive index difference and the active layer. An optical communication system, comprising:
【請求項10】 前記結晶緩和層は格子歪を有すること
を特徴とする請求項9に記載の光情報装置。
10. The optical information device according to claim 9, wherein the crystal relaxation layer has a lattice strain.
【請求項11】 前記結晶緩和層はアルミニウムを実質
的に含有しない化合物半導体層で構成されることを特徴
とする請求項9に記載の光通信システム。
11. The optical communication system according to claim 9, wherein said crystal relaxation layer is composed of a compound semiconductor layer containing substantially no aluminum.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086902A (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Sharp Corp Semiconductor laser device and optical disk recording/ reproducing device
JP2007287755A (en) * 2006-04-12 2007-11-01 Rohm Co Ltd Semiconductor laser
WO2021157431A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light-emitting device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003086902A (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Sharp Corp Semiconductor laser device and optical disk recording/ reproducing device
JP4627132B2 (en) * 2001-09-13 2011-02-09 シャープ株式会社 Semiconductor laser device and optical disk recording / reproducing device
JP2007287755A (en) * 2006-04-12 2007-11-01 Rohm Co Ltd Semiconductor laser
WO2021157431A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-12 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light-emitting device

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