JP2000261098A - 自励発振型半導体レーザ - Google Patents
自励発振型半導体レーザInfo
- Publication number
- JP2000261098A JP2000261098A JP11061476A JP6147699A JP2000261098A JP 2000261098 A JP2000261098 A JP 2000261098A JP 11061476 A JP11061476 A JP 11061476A JP 6147699 A JP6147699 A JP 6147699A JP 2000261098 A JP2000261098 A JP 2000261098A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- self
- semiconductor laser
- type semiconductor
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可飽和吸収層がキャリアオーバーフローの影
響を受けず、高温まで安定な自励発振動作をする自励発
振型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 n型クラッド層（１０３）と、ＭＱＷ活
性層（１０５）と、p型クラッド層（１０６）とからな
るダブルへテロ構造の半導体レーザにおいて、n型クラ
ッド層（１０３）中に圧縮歪みを有するn型可飽和吸収
層（１０４）を設ける。これによって可飽和吸収層（１
０４）がキャリアオーバーフローの影響を受けず、高温
まで安定な自励発振動作をする自励発振型半導体レーザ
を実現することができる。
響を受けず、高温まで安定な自励発振動作をする自励発
振型半導体レーザを提供する。 【解決手段】 n型クラッド層（１０３）と、ＭＱＷ活
性層（１０５）と、p型クラッド層（１０６）とからな
るダブルへテロ構造の半導体レーザにおいて、n型クラ
ッド層（１０３）中に圧縮歪みを有するn型可飽和吸収
層（１０４）を設ける。これによって可飽和吸収層（１
０４）がキャリアオーバーフローの影響を受けず、高温
まで安定な自励発振動作をする自励発振型半導体レーザ
を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクシステ
ムなどの光源として用いられる半導体レーザに係り、特
に、光ディスクなどからの戻り光に強い自励発振型半導
体レーザに関する。
ムなどの光源として用いられる半導体レーザに係り、特
に、光ディスクなどからの戻り光に強い自励発振型半導
体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶ
Ｄ），光磁気（ＭＯ）ディスクなどの光ディスクシステ
ムの光源としてAlGaInP系の可視光半導体レーザが用い
られる。このような光ディスク用の半導体レーザで重要
になるのがノイズ特性である。特に、出力されたレーザ
光が光ディスク等によって反射されて半導体レーザ自身
へ戻ることにより発生する戻り雑音が重要であり、戻り
光雑音は信号の読み取りエラーの原因になるために、そ
の低減が不可欠となっている。
Ｄ），光磁気（ＭＯ）ディスクなどの光ディスクシステ
ムの光源としてAlGaInP系の可視光半導体レーザが用い
られる。このような光ディスク用の半導体レーザで重要
になるのがノイズ特性である。特に、出力されたレーザ
光が光ディスク等によって反射されて半導体レーザ自身
へ戻ることにより発生する戻り雑音が重要であり、戻り
光雑音は信号の読み取りエラーの原因になるために、そ
の低減が不可欠となっている。
【０００３】従来、戻り光雑音に強い半導体レーザとし
て自励発振型半導体レーザが知られている。特に、リッ
ジ導波路の両脇の活性層を可飽和吸収領域とする構造や
共振器方向に可飽和吸収領域を設ける構造などが低ノイ
ズ化対策として提案されている。
て自励発振型半導体レーザが知られている。特に、リッ
ジ導波路の両脇の活性層を可飽和吸収領域とする構造や
共振器方向に可飽和吸収領域を設ける構造などが低ノイ
ズ化対策として提案されている。
【０００４】更に、高温で安定した自励発振動作を得る
ことを目的とした半導体レーザが特開平１０−２５６６
４２号公報に開示されている。この半導体レーザでは、
可飽和吸収層の吸収波長に対する光吸収係数の変化率
が、活性層からの発振波長近傍において実質的に飽和す
るように活性層の材料と可飽和吸収層の材料とが選択さ
れ、安定した自励発振を達成しようとするものである。
ことを目的とした半導体レーザが特開平１０−２５６６
４２号公報に開示されている。この半導体レーザでは、
可飽和吸収層の吸収波長に対する光吸収係数の変化率
が、活性層からの発振波長近傍において実質的に飽和す
るように活性層の材料と可飽和吸収層の材料とが選択さ
れ、安定した自励発振を達成しようとするものである。
【０００５】また、他の従来例として、活性層近傍のｐ
クラッド層中に発振光のエネルギーに近いバンドギャッ
プを有する可飽和吸収層を設けた、製作上の制御性が高
く非点収差の小さい自励発振型半導体レーザが、第５８
回応用物理学会学術講演会講演予稿集（１９９７年１０
月、第３分冊１１２６頁）や、I.Kidoguchi, H.Adachi,
S.Kamiyama, T.Fukuhisa, M.Mannoh, and A.Takamor
i：“Low-Noise 650-nm-Band AlGaInP Visible Laser D
iodes with a Highly Doped Saturable Absorbing Laye
r”（IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 33,
No. 5, pp. 831-837, MAY 1997）に掲載されている。
クラッド層中に発振光のエネルギーに近いバンドギャッ
プを有する可飽和吸収層を設けた、製作上の制御性が高
く非点収差の小さい自励発振型半導体レーザが、第５８
回応用物理学会学術講演会講演予稿集（１９９７年１０
月、第３分冊１１２６頁）や、I.Kidoguchi, H.Adachi,
S.Kamiyama, T.Fukuhisa, M.Mannoh, and A.Takamor
i：“Low-Noise 650-nm-Band AlGaInP Visible Laser D
iodes with a Highly Doped Saturable Absorbing Laye
r”（IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 33,
No. 5, pp. 831-837, MAY 1997）に掲載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−２５６６４２号公報に開示された半導体レーザ
は、要求される仕様に応じて、その都度、活性層の材料
と可飽和吸収層の材料との組合せを選択しなければなら
ない。そのため、要求仕様を満足する材料の組合せが存
在しない場合があり、設計製作上の大きな制約となる。
１０−２５６６４２号公報に開示された半導体レーザ
は、要求される仕様に応じて、その都度、活性層の材料
と可飽和吸収層の材料との組合せを選択しなければなら
ない。そのため、要求仕様を満足する材料の組合せが存
在しない場合があり、設計製作上の大きな制約となる。
【０００７】また、光ディスクシステムは、一般に、６
０℃以上（車載用では７０〜８０℃程度）の温度領域ま
で動作保証が要望されている。活性層近傍のｐクラッド
層中に可飽和吸収層を設けた自励発振型半導体レーザ
は、６０℃程度の温度まで自励発振を維持することが報
告されているが、それより高い温度領域（８０℃程度）
まで自励発振を維持することが難しい。即ち、AlGaInP
系の半導体レーザでは、活性層とｐクラッド層との間の
ヘテロ障壁が小さく、高温では活性層からのキャリアオ
ーバーフローが顕著となる。このため、高温で活性層か
らオーバーフローした電子が、ｐクラッド層中にある可
飽和吸収層に大量に流れ込み蓄積する。その結果、可飽
和吸収層が、発振光に対して透明な、常に飽和した状態
となり、高温において自励発振動作を維持することが困
難になる。
０℃以上（車載用では７０〜８０℃程度）の温度領域ま
で動作保証が要望されている。活性層近傍のｐクラッド
層中に可飽和吸収層を設けた自励発振型半導体レーザ
は、６０℃程度の温度まで自励発振を維持することが報
告されているが、それより高い温度領域（８０℃程度）
まで自励発振を維持することが難しい。即ち、AlGaInP
系の半導体レーザでは、活性層とｐクラッド層との間の
ヘテロ障壁が小さく、高温では活性層からのキャリアオ
ーバーフローが顕著となる。このため、高温で活性層か
らオーバーフローした電子が、ｐクラッド層中にある可
飽和吸収層に大量に流れ込み蓄積する。その結果、可飽
和吸収層が、発振光に対して透明な、常に飽和した状態
となり、高温において自励発振動作を維持することが困
難になる。
【０００８】本発明は、可飽和吸収層がキャリアオーバ
ーフローの影響を受けず、高温まで安定な自励発振動作
をする自励発振型半導体レーザを提供することを目的と
する。
ーフローの影響を受けず、高温まで安定な自励発振動作
をする自励発振型半導体レーザを提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による自励発振型
半導体レーザは、基板上に、少なくともｎ型クラッド
層、活性層、及びｐ型クラッド層からなるダブルへテロ
構造が積層形成された自励発振型半導体レーザであっ
て、前記ｎ型クラッド層中にｎ型半導体からなり圧縮歪
みを有する可飽和吸収層を設けたことを特徴とする。ｎ
型クラッド層中にｎ型半導体からなる可飽和吸収層を設
けたことにより、ｎ型クラッド層側のヘテロ障壁がｐ型
クラッド層側よりも大きくなり、キャリアオーバーフロ
ーの影響を受けにくくなる。これにより、高温まで安定
した自励発振動作を得ることができる。また、可飽和吸
収層が圧縮歪みを有することにより、少数キャリアの状
態密度を低減させ、可飽和を更に起こし易くして高温ま
で安定した自励発振動作を得ることができる。
半導体レーザは、基板上に、少なくともｎ型クラッド
層、活性層、及びｐ型クラッド層からなるダブルへテロ
構造が積層形成された自励発振型半導体レーザであっ
て、前記ｎ型クラッド層中にｎ型半導体からなり圧縮歪
みを有する可飽和吸収層を設けたことを特徴とする。ｎ
型クラッド層中にｎ型半導体からなる可飽和吸収層を設
けたことにより、ｎ型クラッド層側のヘテロ障壁がｐ型
クラッド層側よりも大きくなり、キャリアオーバーフロ
ーの影響を受けにくくなる。これにより、高温まで安定
した自励発振動作を得ることができる。また、可飽和吸
収層が圧縮歪みを有することにより、少数キャリアの状
態密度を低減させ、可飽和を更に起こし易くして高温ま
で安定した自励発振動作を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による自励発振型
半導体レーザの第一実施形態を示す模式的斜視図であ
る。本実施形態は、以下説明するように、MOVPE法（Met
al Organic Vaper Phase Epitaxial growth system：有
機金属気相エピタキシャル成長法）による３回の結晶成
長で製作される。
半導体レーザの第一実施形態を示す模式的斜視図であ
る。本実施形態は、以下説明するように、MOVPE法（Met
al Organic Vaper Phase Epitaxial growth system：有
機金属気相エピタキシャル成長法）による３回の結晶成
長で製作される。
【００１１】まず、第１回目のMOVPE法による結晶成長
工程で、(115)A方位（(001)から[110]方向へ１５．８度
オフ）のn-GaAs基板１０１上に次の各層を順次積層形成
する。すなわち、図１に示すように、０．３μｍ厚のn-
GaAsバッファ層１０２、１．０μｍ厚のn-AlGaInPクラ
ッド層１０３ａ、n-AlGaInP可飽和吸収層１０４、０．
１５μｍ厚のn-AlGaInPクラッド層１０３ｂ、MQW(Multi
ple Quantum Well：多重量子井戸)活性層１０５、０．
２５μｍ厚のp-AlGaInPクラッド層１０６、５ｎｍ厚のp
-GaInPエッチングストッパ層１０７、０．９５μｍ厚の
p-AlGaInPクラッド層１０９、１０ｎｍ厚のp-GaInPへテ
ロバッファ層１１０、及び０．３μｍ厚のp-GaAsキャッ
プ層１１１がこの順に積層される。
工程で、(115)A方位（(001)から[110]方向へ１５．８度
オフ）のn-GaAs基板１０１上に次の各層を順次積層形成
する。すなわち、図１に示すように、０．３μｍ厚のn-
GaAsバッファ層１０２、１．０μｍ厚のn-AlGaInPクラ
ッド層１０３ａ、n-AlGaInP可飽和吸収層１０４、０．
１５μｍ厚のn-AlGaInPクラッド層１０３ｂ、MQW(Multi
ple Quantum Well：多重量子井戸)活性層１０５、０．
２５μｍ厚のp-AlGaInPクラッド層１０６、５ｎｍ厚のp
-GaInPエッチングストッパ層１０７、０．９５μｍ厚の
p-AlGaInPクラッド層１０９、１０ｎｍ厚のp-GaInPへテ
ロバッファ層１１０、及び０．３μｍ厚のp-GaAsキャッ
プ層１１１がこの順に積層される。
【００１２】ここで、MQW活性層１０５は、例えば、５
ｎｍ厚、＋０．５圧縮歪みを有するGaInP井戸層と４ｎ
ｍ厚のAlGaInPバリア層とから構成される。
ｎｍ厚、＋０．５圧縮歪みを有するGaInP井戸層と４ｎ
ｍ厚のAlGaInPバリア層とから構成される。
【００１３】また、n-AlGaInP可飽和吸収層１０４のバ
ンドギャップはレーザ発振光のエネルギーとほぼ同等
か、レーザ発振光のエネルギーよりも小さく設定する。
n-AlGaInP可飽和吸収層１０４は、可飽和吸収となる井
戸層と井戸層への光閉じ込めを高めるためのガイド層と
から構成してもよい。井戸層には圧縮歪みが印加される
が、その圧縮歪み量は臨界膜厚以内であるとする。一例
として、井戸層は、５ｎｍ厚、＋０．９圧縮歪みのn-Ga
InPから構成される。ガイド層は、例えば、５０nm厚のn
-AlGaInPから構成される。
ンドギャップはレーザ発振光のエネルギーとほぼ同等
か、レーザ発振光のエネルギーよりも小さく設定する。
n-AlGaInP可飽和吸収層１０４は、可飽和吸収となる井
戸層と井戸層への光閉じ込めを高めるためのガイド層と
から構成してもよい。井戸層には圧縮歪みが印加される
が、その圧縮歪み量は臨界膜厚以内であるとする。一例
として、井戸層は、５ｎｍ厚、＋０．９圧縮歪みのn-Ga
InPから構成される。ガイド層は、例えば、５０nm厚のn
-AlGaInPから構成される。
【００１４】続いて、誘電体マスクを用いてメサストラ
イプ状のリッジ構造をエッチングにより形成し、その
後、前記誘電体マスクを用いた選択成長法（２回目の結
晶成長工程）により、メサストライプ外のクラッド層上
に１．０μｍ厚のn-GaAs電流ブロック層１０８を形成す
る。
イプ状のリッジ構造をエッチングにより形成し、その
後、前記誘電体マスクを用いた選択成長法（２回目の結
晶成長工程）により、メサストライプ外のクラッド層上
に１．０μｍ厚のn-GaAs電流ブロック層１０８を形成す
る。
【００１５】そして最後に、前記誘電体を除去し、３回
目の結晶成長工程で、全面に３．０μｍ厚のp-GaAsコン
タクト層１１２を形成し成長を終える。その後、裏面研
磨、ｎ電極１１４及びｐ電極１１３を形成する電極工程
を経てレーザを製作する。なお、レーザ構造は、３回目
の結晶成長工程を省いた２回成長型でもよい。
目の結晶成長工程で、全面に３．０μｍ厚のp-GaAsコン
タクト層１１２を形成し成長を終える。その後、裏面研
磨、ｎ電極１１４及びｐ電極１１３を形成する電極工程
を経てレーザを製作する。なお、レーザ構造は、３回目
の結晶成長工程を省いた２回成長型でもよい。
【００１６】以上の工程で作成した自励発振型半導体レ
ーザは、n-AlGaInPクラッド層１０３ａ及び１０３ｂに
挟まれてn-AlGaInP可飽和吸収層１０４を有する。この
ため、MQW活性層１０５とn-AlGaInPクラッド層１０３ｂ
との間のヘテロ障壁がＭＱＷ活性層１０５とｐ-AlGaInP
クラッド層１０６との間のヘテロ障壁よりも大きくな
る。具体的には、n-AlGaInPクラッド層１０３ｂ側のヘ
テロ障壁：ｐ-AlGaInPクラッド層１０６側のヘテロ障壁
＝６：４である。更に、ＭＱＷ活性層１０５内での少数
キャリアであるホールの有効質量が電子に比べて数倍大
きく、状態密度が大きいため、MQW活性層１０５内での
ホールが高エネルギー領域まで分布しない。これらの理
由により、高温でもMQW活性層１０５からn-AlGaInP可飽
和吸収層１０４へのキャリアの流入が抑制されオーバー
フローが起こりにくくなる。
ーザは、n-AlGaInPクラッド層１０３ａ及び１０３ｂに
挟まれてn-AlGaInP可飽和吸収層１０４を有する。この
ため、MQW活性層１０５とn-AlGaInPクラッド層１０３ｂ
との間のヘテロ障壁がＭＱＷ活性層１０５とｐ-AlGaInP
クラッド層１０６との間のヘテロ障壁よりも大きくな
る。具体的には、n-AlGaInPクラッド層１０３ｂ側のヘ
テロ障壁：ｐ-AlGaInPクラッド層１０６側のヘテロ障壁
＝６：４である。更に、ＭＱＷ活性層１０５内での少数
キャリアであるホールの有効質量が電子に比べて数倍大
きく、状態密度が大きいため、MQW活性層１０５内での
ホールが高エネルギー領域まで分布しない。これらの理
由により、高温でもMQW活性層１０５からn-AlGaInP可飽
和吸収層１０４へのキャリアの流入が抑制されオーバー
フローが起こりにくくなる。
【００１７】また、自励発振を起こりやすくするために
は、n-AlGaInP可飽和吸収層１０４での少数キャリアに
対する状態密度を低減し、発振光の吸収による可飽和を
起こりやすくする必要がある。しかし、可飽和吸収層で
の少数キャリアであるホールの有効質量が電子に比べて
数倍大きく、高エネルギまでホールが分布しにくいため
に可飽和になりにくい。この問題を回避するために、n-
AlGaInP可飽和吸収層１０４には圧縮歪みが印加され
る。これにより、エネルギーバンド構造が変化し、少数
キャリアであるホールの状態密度が小さくなり、ホール
が高エネルギー領域まで分布する。かつ、n-AlGaInP可
飽和吸収層１０４のバンドギャップはレーザ発振光のエ
ネルギーとほぼ同等か、レーザ発振光のエネルギーより
も小さいため、発振光の吸収による可飽和が起こり易く
なっている。
は、n-AlGaInP可飽和吸収層１０４での少数キャリアに
対する状態密度を低減し、発振光の吸収による可飽和を
起こりやすくする必要がある。しかし、可飽和吸収層で
の少数キャリアであるホールの有効質量が電子に比べて
数倍大きく、高エネルギまでホールが分布しにくいため
に可飽和になりにくい。この問題を回避するために、n-
AlGaInP可飽和吸収層１０４には圧縮歪みが印加され
る。これにより、エネルギーバンド構造が変化し、少数
キャリアであるホールの状態密度が小さくなり、ホール
が高エネルギー領域まで分布する。かつ、n-AlGaInP可
飽和吸収層１０４のバンドギャップはレーザ発振光のエ
ネルギーとほぼ同等か、レーザ発振光のエネルギーより
も小さいため、発振光の吸収による可飽和が起こり易く
なっている。
【００１８】このように、n-AlGaInPクラッド層１０３
中にn-AlGaInP可飽和吸収層１０４を設けた構成であっ
ても十分に自励発振が起こりやすくなり、キャリアオー
バーフローの影響を受けず、製作上の制御性が高く、且
つ高温領域まで安定な自励発振が可能な自励発振型半導
体レーザを得ることができる。具体的には、発振波長６
５０ｎｍ帯において、９０℃まで自励発振を維持するこ
とが可能であり、実用化可能なAlGaInP系自励発振型半
導体レーザが得られた。
中にn-AlGaInP可飽和吸収層１０４を設けた構成であっ
ても十分に自励発振が起こりやすくなり、キャリアオー
バーフローの影響を受けず、製作上の制御性が高く、且
つ高温領域まで安定な自励発振が可能な自励発振型半導
体レーザを得ることができる。具体的には、発振波長６
５０ｎｍ帯において、９０℃まで自励発振を維持するこ
とが可能であり、実用化可能なAlGaInP系自励発振型半
導体レーザが得られた。
【００１９】図２は、本発明による自励発振型半導体レ
ーザの第二実施形態を示す模式的斜視図である。第二実
施形態の自励発振型半導体レーザは、第一実施形態と同
じダブルへテロ構造を有しており、同一材料及び同一機
能を有する層には同一参照番号を付して説明は省略す
る。
ーザの第二実施形態を示す模式的斜視図である。第二実
施形態の自励発振型半導体レーザは、第一実施形態と同
じダブルへテロ構造を有しており、同一材料及び同一機
能を有する層には同一参照番号を付して説明は省略す
る。
【００２０】第二実施形態が第一実施形態と異なる点
は、電流ブロック層の構成である。第二実施形態では、
図１のn-GaAs電流ブロック層１０８が０．３μｍ厚のAl
InP電流ブロック層２０１と０．７μｍ厚のn-GaAs電流
ブロック層２０２との組み合わせに変更されている。具
体的には、図２に示すように、AlInP電流ブロック層２
０１がp-GaInPエッチングストッパ層１０７の上面の一
部と、p-AlGaInPクラッド層１０９、p-GaInPへテロバッ
ファ層１１０、及びp-GaAsキャップ層１１１の各側面と
を覆っている。
は、電流ブロック層の構成である。第二実施形態では、
図１のn-GaAs電流ブロック層１０８が０．３μｍ厚のAl
InP電流ブロック層２０１と０．７μｍ厚のn-GaAs電流
ブロック層２０２との組み合わせに変更されている。具
体的には、図２に示すように、AlInP電流ブロック層２
０１がp-GaInPエッチングストッパ層１０７の上面の一
部と、p-AlGaInPクラッド層１０９、p-GaInPへテロバッ
ファ層１１０、及びp-GaAsキャップ層１１１の各側面と
を覆っている。
【００２１】図１の第一実施形態に使用するn-GaAs電流
ブロック層１０８は発振光を吸収するため損失が大き
い。これに対し、第二実施形態に使用するAlInP電流ブ
ロック層２０１は発振光に対し透明であるため、レーザ
発振に対するモード損失を小さくすることができる。
ブロック層１０８は発振光を吸収するため損失が大き
い。これに対し、第二実施形態に使用するAlInP電流ブ
ロック層２０１は発振光に対し透明であるため、レーザ
発振に対するモード損失を小さくすることができる。
【００２２】自励発振を得るには可飽和吸収層の損失に
対するモード損失の割合を小さくすることが効果的であ
り、AlInP透明導波路を用いることで、自励発振を得や
すくなる。その結果、第一実施形態と同様に高温領域ま
で自励発振を維持することが可能であると共に、第一実
施形態よりも更に広い動作範囲で自励発振を実現するこ
とが可能となる。
対するモード損失の割合を小さくすることが効果的であ
り、AlInP透明導波路を用いることで、自励発振を得や
すくなる。その結果、第一実施形態と同様に高温領域ま
で自励発振を維持することが可能であると共に、第一実
施形態よりも更に広い動作範囲で自励発振を実現するこ
とが可能となる。
【００２３】上記において、AlInP電流ブロック層２０
１の成長後の表面酸化等を避けるため、AlInP電流ブロ
ック層２０１の層厚をレーザ発振光のしみ出し分程度の
厚さに抑え、その上に保護層としてn-GaAs電流ブロック
層２０２を形成した。
１の成長後の表面酸化等を避けるため、AlInP電流ブロ
ック層２０１の層厚をレーザ発振光のしみ出し分程度の
厚さに抑え、その上に保護層としてn-GaAs電流ブロック
層２０２を形成した。
【００２４】図３は、可飽和吸収層１０４を井戸層とガ
イド層とで構成した場合のヘテロ障壁の差を説明するた
めのバンド構造図である。ただし、簡単のために、アン
ドープ、無バイアス状態のバンド構造を示す。
イド層とで構成した場合のヘテロ障壁の差を説明するた
めのバンド構造図である。ただし、簡単のために、アン
ドープ、無バイアス状態のバンド構造を示す。
【００２５】同図に示すように、ｎ-AlGaInPクラッド層
１０３ａ上にn-AlGaInP可飽和吸収層１０４が形成され
るが、この可飽和吸収層１０４は、可飽和吸収層となる
井戸層１０４ａと井戸層１０４ａへの光閉じ込めを高め
るためのガイド層１０４ｂとから構成される。具体的に
は、井戸層１０４ａが厚さ５ｎｍ、＋０．９圧縮歪みの
n-GaInPから構成され、ガイド層１０４ｂが厚さ５０nm
のn-AlGaInPから構成される。井戸層１０４ａのバンド
ギャップはレーザ発振光のエネルギーとほぼ同等か、レ
ーザ発振光のエネルギーよりも小さく設定される。
１０３ａ上にn-AlGaInP可飽和吸収層１０４が形成され
るが、この可飽和吸収層１０４は、可飽和吸収層となる
井戸層１０４ａと井戸層１０４ａへの光閉じ込めを高め
るためのガイド層１０４ｂとから構成される。具体的に
は、井戸層１０４ａが厚さ５ｎｍ、＋０．９圧縮歪みの
n-GaInPから構成され、ガイド層１０４ｂが厚さ５０nm
のn-AlGaInPから構成される。井戸層１０４ａのバンド
ギャップはレーザ発振光のエネルギーとほぼ同等か、レ
ーザ発振光のエネルギーよりも小さく設定される。
【００２６】このようにＭＱＷ活性層１０５のｎ−クラ
ッド層１０３ａ側に井戸層１０４ａ及びガイド層１０４
ｂからなる可飽和吸収層１０４を形成することで、上述
したように、光閉じこめ効果が高まると共に、MQW活性
層１０５のｎ−クラッド層１０３ｂ側のヘテロ障壁がｐ
-クラッド層１０６側よりも大きくなり、更に、ＭＱＷ
活性層１０５内での少数キャリアであるホールの有効質
量は電子に比べて数倍大きく状態密度が大きいため、MQ
W活性層１０５内でのホールが高エネルギー領域まで分
布しない。従って、高温でもMQW活性層１０５から可飽
和吸収層１０４へのキャリアの流入が抑制されオーバー
フローが起こりにくくなる。
ッド層１０３ａ側に井戸層１０４ａ及びガイド層１０４
ｂからなる可飽和吸収層１０４を形成することで、上述
したように、光閉じこめ効果が高まると共に、MQW活性
層１０５のｎ−クラッド層１０３ｂ側のヘテロ障壁がｐ
-クラッド層１０６側よりも大きくなり、更に、ＭＱＷ
活性層１０５内での少数キャリアであるホールの有効質
量は電子に比べて数倍大きく状態密度が大きいため、MQ
W活性層１０５内でのホールが高エネルギー領域まで分
布しない。従って、高温でもMQW活性層１０５から可飽
和吸収層１０４へのキャリアの流入が抑制されオーバー
フローが起こりにくくなる。
【００２７】なお、第一実施形態及び第二実施形態はAl
GaInP系について説明したが、他の化合物半導体材料、
例えば、AlGaAs系、AlGaInN系統でも同様な効果が期待
できる。
GaInP系について説明したが、他の化合物半導体材料、
例えば、AlGaAs系、AlGaInN系統でも同様な効果が期待
できる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ｎ型クラッド層中に圧縮歪みを有する可飽和吸収層を設
けることにより、活性層とｎ型クラッド層との間のヘテ
ロ障壁を活性層とｐ型クラッド層との間のヘテロ障壁よ
りも大きくすることができ、高温でも活性層から可飽和
吸収層へのキャリアの流入が抑制され、自励発振が起こ
りやすくなる。更に、可飽和吸収層に圧縮歪みが印加さ
れることにより、エネルギーバンド構造が変化し、少数
キャリアであるホールの状態密度が小さくなる。これに
より可飽和が起こり易くなり、自励発振が更に起こりや
すくなる。
ｎ型クラッド層中に圧縮歪みを有する可飽和吸収層を設
けることにより、活性層とｎ型クラッド層との間のヘテ
ロ障壁を活性層とｐ型クラッド層との間のヘテロ障壁よ
りも大きくすることができ、高温でも活性層から可飽和
吸収層へのキャリアの流入が抑制され、自励発振が起こ
りやすくなる。更に、可飽和吸収層に圧縮歪みが印加さ
れることにより、エネルギーバンド構造が変化し、少数
キャリアであるホールの状態密度が小さくなる。これに
より可飽和が起こり易くなり、自励発振が更に起こりや
すくなる。
【００２９】さらに、発振光に対して透明な半導体材料
（例えばAlInP）を電流ブロック層に用いることによ
り、可飽和吸収層の損失に対するモード損失の割合を小
さくすることができる。その結果、自励発振を得やすく
なり、より広い動作範囲で自励発振を実現することが可
能となる。
（例えばAlInP）を電流ブロック層に用いることによ
り、可飽和吸収層の損失に対するモード損失の割合を小
さくすることができる。その結果、自励発振を得やすく
なり、より広い動作範囲で自励発振を実現することが可
能となる。
【図１】 本発明による自励発振型半導体レーザの第一
実施形態を示す模式的斜視図である。
実施形態を示す模式的斜視図である。
【図２】 本発明による自励発振型半導体レーザの第二
実施形態を示す模式的斜視図である。
実施形態を示す模式的斜視図である。
【図３】 可飽和吸収層１０４を井戸層とガイド層とで
構成した場合のヘテロ障壁の差を説明するためのバンド
構造図である。
構成した場合のヘテロ障壁の差を説明するためのバンド
構造図である。
１０１ n-GaAs基板 １０２ n-GaAsバッファ層 １０３ａ、１０３ｂ n-AlGaInPクラッド層 １０４ n-AlGaInP可飽和吸収層 １０５ MQW活性層 １０６ p-AlGaInPクラッド層 １０７ p-GaInPエッチングストッパ層 １０８ n-GaAs電流ブロック層 １０９ p-AlGaInPクラッド層 １１０ p-GaInPへテロバッファ層 １１１ p-GaAsキャップ層 １１２ p-GaAsコンタクト層 １１３ p電極 １１４ n電極 ２０１ AlInP電流ブロック層 ２０２ n-GaAs電流ブロック層
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に、少なくともｎ型クラッド層、
活性層、及びｐ型クラッド層からなるダブルへテロ構造
が積層形成された自励発振型半導体レーザにおいて、 前記ｎ型クラッド層中にｎ型半導体からなり圧縮歪みを
有する可飽和吸収層を設けたことを特徴とする自励発振
型半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記可飽和吸収層のバンドギャップが、
レーザ発振光の発振波長エネルギに略等しいか、あるい
は前記レーザ発振光の発振波長エネルギよりも小さいこ
とを特徴とする請求項１記載の自励発振型半導体レー
ザ。 - 【請求項３】 前記可飽和吸収層への光閉じこめを高め
るためのガイド層が更に設けられていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記可飽和吸収層の前記圧縮歪みの歪み
量は、臨界膜厚以内であることを特徴とする請求項１な
いし３のいずれかに記載の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記基板はｎ型GaAsからなり、当該基板
上に、ｎ型AlGaInPからなる前記ｎ型クラッド層、多重
量子井戸からなる前記活性層、ｐ型AlGaInPからなる前
記ｐ型クラッド層が、この順に形成されたダブルヘテロ
構造を有することを特徴とする請求項１ないし４のいず
れかに記載の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項６】 基板上に、少なくともｎ型クラッド層、
活性層、及びｐ型クラッド層からなるダブルへテロ構造
を有し、前記ｐ型クラッド層がメサストライプ形状を有
する自励発振型半導体レーザにおいて、 前記ｎ型クラッド層中にｎ型半導体からなる可飽和吸収
層が設けられ、且つ前記メサストライプ形状のｐ型クラ
ッド層の両側が電流ブロック層で挟まれていることを特
徴とする自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記電流ブロック層は、発振光に対し透
明な半導体材料からなることを特徴とする請求項６記載
の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記透明な半導体材料は、AlGaInP及びA
lInPから選択された材料であることを特徴とする請求項
７記載の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記電流ブロック層の層厚は、レーザ発
振光のしみ出し分程度の厚さであることを特徴とする請
求項７記載の自励発振型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061476A JP2000261098A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 自励発振型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11061476A JP2000261098A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 自励発振型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000261098A true JP2000261098A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13172167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11061476A Pending JP2000261098A (ja) | 1999-03-09 | 1999-03-09 | 自励発振型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000261098A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891950B1 (en) | 1999-08-31 | 2005-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Extended key generator, encryption/decryption unit, extended key generation method, and storage medium |
| CN111108614A (zh) * | 2017-07-28 | 2020-05-05 | 亮锐有限责任公司 | 用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力algainp层 |
| US11322650B2 (en) | 2017-07-28 | 2022-05-03 | Lumileds Llc | Strained AlGaInP layers for efficient electron and hole blocking in light emitting devices |
-
1999
- 1999-03-09 JP JP11061476A patent/JP2000261098A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891950B1 (en) | 1999-08-31 | 2005-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Extended key generator, encryption/decryption unit, extended key generation method, and storage medium |
| CN111108614A (zh) * | 2017-07-28 | 2020-05-05 | 亮锐有限责任公司 | 用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力algainp层 |
| JP2020529129A (ja) * | 2017-07-28 | 2020-10-01 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 発光装置における効率的な電子およびホールブロック用の歪みＡｌＧａＩｎＰ層 |
| JP6999024B2 (ja) | 2017-07-28 | 2022-01-18 | ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー | 発光装置における効率的な電子およびホールブロック用の歪みＡｌＧａＩｎＰ層 |
| US11322650B2 (en) | 2017-07-28 | 2022-05-03 | Lumileds Llc | Strained AlGaInP layers for efficient electron and hole blocking in light emitting devices |
| CN111108614B (zh) * | 2017-07-28 | 2024-02-06 | 亮锐有限责任公司 | 用于发光器件中高效电子和空穴阻挡的应力algainp层 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05283791A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JPH05235470A (ja) | レーザダイオード | |
| JP4295776B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP4047358B2 (ja) | 自励発振型半導体レーザ装置 | |
| US6055255A (en) | Semiconductor laser device and method for producing the same | |
| JP3655066B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP2000261098A (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JP2007201390A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP3341425B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2002111136A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH09129969A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH10154843A (ja) | 半導体レーザ素子及びそれを用いた光ディスク装置 | |
| JP3239821B2 (ja) | 歪み半導体結晶の製造方法 | |
| JPH08316563A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2001274503A (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JP3328933B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP2504372B2 (ja) | 超格子構造体 | |
| JP3792434B2 (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JPH0671122B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0728093B2 (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
| JP2006005130A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000228564A (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JPH0575204A (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
| JP3422365B2 (ja) | リッジストライプ型半導体レーザ装置 | |
| JPH1174603A (ja) | 半導体レーザ素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020702 |