JP2000332341A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2000332341A JP2000332341A JP14321999A JP14321999A JP2000332341A JP 2000332341 A JP2000332341 A JP 2000332341A JP 14321999 A JP14321999 A JP 14321999A JP 14321999 A JP14321999 A JP 14321999A JP 2000332341 A JP2000332341 A JP 2000332341A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用するシステムで要求される定格光出力に
おいて量子ノイズの十分な低減を図ることができる、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
い、共振器の端面から光出力を取り出す端面発光型の半
導体レーザにおいて、共振器長をＬ（ｃｍ）、前方端面
反射率をＲf 、後方端面反射率をＲr 、共振器長方向に
対して垂直方向の光閉じ込め係数をΓ、利得係数をＢ
（ｃｍ2 ）、内部損失をαi （ｃｍ-1）、透明キャリア
密度をＮ0 （ｃｍ-3）としたとき、 −１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（Γ
Ｂ））／Ｌｎ（１／（ＲfＲr ））＋１／（ΓＢＬ））
（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−
Ｒf ））］ を満たすようにする。
おいて量子ノイズの十分な低減を図ることができる、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
い、共振器の端面から光出力を取り出す端面発光型の半
導体レーザにおいて、共振器長をＬ（ｃｍ）、前方端面
反射率をＲf 、後方端面反射率をＲr 、共振器長方向に
対して垂直方向の光閉じ込め係数をΓ、利得係数をＢ
（ｃｍ2 ）、内部損失をαi （ｃｍ-1）、透明キャリア
密度をＮ0 （ｃｍ-3）としたとき、 −１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（Γ
Ｂ））／Ｌｎ（１／（ＲfＲr ））＋１／（ΓＢＬ））
（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−
Ｒf ））］ を満たすようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザに
関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い
た半導体レーザに適用して好適なものである。
関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い
た半導体レーザに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、コンパクトディスク
（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、ディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ）に代表される光記録システムおよびレ
ーザプリンタやポインタ等に代表されるシステムの光源
として広く用いられている。
（ＣＤ）、ミニディスク（ＭＤ）、ディジタルビデオデ
ィスク（ＤＶＤ）に代表される光記録システムおよびレ
ーザプリンタやポインタ等に代表されるシステムの光源
として広く用いられている。
【０００３】これらのシステムにおいて、半導体レーザ
は、一定の光出力（Auto Power Control; ＡＰＣ）駆動
で用いられることが一般的である。しかしながら、この
ような駆動法を用いた場合においても、実際にはその光
強度が常に一定となることはなく、時間的に微少な変動
を示す。この現象は、駆動電源等の装置上の制約からく
ることに由来する場合もあるが、半導体レーザの本質的
な物理に由来する場合も多い。半導体レーザの物理的本
質に由来する光強度変動は、一般に「雑音（ノイズ）」
と呼ばれている（例えば、栖原敏明著「半導体レーザの
基礎」第６章、共立出版株式会社）。このノイズという
現象は、半導体レーザを光源として用いるシステム、特
に、光記録システムにおいて極めて深刻な不都合をもた
らす。
は、一定の光出力（Auto Power Control; ＡＰＣ）駆動
で用いられることが一般的である。しかしながら、この
ような駆動法を用いた場合においても、実際にはその光
強度が常に一定となることはなく、時間的に微少な変動
を示す。この現象は、駆動電源等の装置上の制約からく
ることに由来する場合もあるが、半導体レーザの本質的
な物理に由来する場合も多い。半導体レーザの物理的本
質に由来する光強度変動は、一般に「雑音（ノイズ）」
と呼ばれている（例えば、栖原敏明著「半導体レーザの
基礎」第６章、共立出版株式会社）。このノイズという
現象は、半導体レーザを光源として用いるシステム、特
に、光記録システムにおいて極めて深刻な不都合をもた
らす。
【０００４】すなわち、光記録システムにおいては、書
き込みおよび読み取りの信号において「ジッター」とい
う量が重要である。ジッターとは、簡単に述べると、書
き込み信号および読み取り信号が本来あるべき信号出力
からの幅、すなわち信号強度の揺らぎ量を表している。
この信号強度の揺らぎ量が大きいほど、信号処理におい
て「誤り」を起こしやすいことは言うまでもなく、した
がってジッターを小さくすることが光記録システムにと
っては必須である。
き込みおよび読み取りの信号において「ジッター」とい
う量が重要である。ジッターとは、簡単に述べると、書
き込み信号および読み取り信号が本来あるべき信号出力
からの幅、すなわち信号強度の揺らぎ量を表している。
この信号強度の揺らぎ量が大きいほど、信号処理におい
て「誤り」を起こしやすいことは言うまでもなく、した
がってジッターを小さくすることが光記録システムにと
っては必須である。
【０００５】レーザノイズはジッターを悪化、すなわ
ち、ジッター値を大きくする作用がある。これは、レー
ザからの光出力が、ＡＰＣ駆動しているにもかかわら
ず、早い時間、すなわち高周波数で揺らいでいるためで
ある。レーザから出射された光は信号を伝えるキャリア
であるため、発信源であるレーザから出てきた光強度そ
のもの、すなわちキャリア自体が揺らいでいることにな
るから、最終的に記録媒体から検出される信号強度も揺
らぐことになり、信号の判断の誤りにつながることにな
る。それゆえ、レーザノイズはシステム応用上極めて重
要視される。
ち、ジッター値を大きくする作用がある。これは、レー
ザからの光出力が、ＡＰＣ駆動しているにもかかわら
ず、早い時間、すなわち高周波数で揺らいでいるためで
ある。レーザから出射された光は信号を伝えるキャリア
であるため、発信源であるレーザから出てきた光強度そ
のもの、すなわちキャリア自体が揺らいでいることにな
るから、最終的に記録媒体から検出される信号強度も揺
らぐことになり、信号の判断の誤りにつながることにな
る。それゆえ、レーザノイズはシステム応用上極めて重
要視される。
【０００６】光記録システムでは、既にＣＤ、ＭＤ、Ｄ
ＶＤが商品化されているが、ＣＤ、ＭＤ用光源であるＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、ＤＶＤ用光源で
あるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおい
てもノイズは重要な検討課題であった経緯があり、ま
た、今なお新規レーザの開発項目であり続けている。こ
れらの半導体レーザは読み取り専用（いわゆるＲＯＭ
用）と読み取り／書き込み兼用（いわゆるＲＡＭ用）と
に分けられるが、実用上とりわけ多いトラブルは、レー
ザの読み取り時のノイズである。
ＶＤが商品化されているが、ＣＤ、ＭＤ用光源であるＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、ＤＶＤ用光源で
あるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおい
てもノイズは重要な検討課題であった経緯があり、ま
た、今なお新規レーザの開発項目であり続けている。こ
れらの半導体レーザは読み取り専用（いわゆるＲＯＭ
用）と読み取り／書き込み兼用（いわゆるＲＡＭ用）と
に分けられるが、実用上とりわけ多いトラブルは、レー
ザの読み取り時のノイズである。
【０００７】このノイズの発生起源は単一ではない（例
えば、栖原敏明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立
出版株式会社）。このノイズとしては、半導体レーザの
特質である光、キャリアの量子論的原理に起因する「量
子ノイズ」、複数の縦モードが関与する「モード分配ノ
イズ」、縦モードがシフトすることに起因する「モード
ホップノイズ」、また、一旦レーザから出射された光
が、システムのさまざまな部品で反射され、再びレーザ
に戻ることで誘起される「戻り光誘起ノイズ」が挙げら
れる。
えば、栖原敏明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立
出版株式会社）。このノイズとしては、半導体レーザの
特質である光、キャリアの量子論的原理に起因する「量
子ノイズ」、複数の縦モードが関与する「モード分配ノ
イズ」、縦モードがシフトすることに起因する「モード
ホップノイズ」、また、一旦レーザから出射された光
が、システムのさまざまな部品で反射され、再びレーザ
に戻ることで誘起される「戻り光誘起ノイズ」が挙げら
れる。
【０００８】読み取り時に生じるノイズは、一般的に
は、上述の「量子ノイズ」および「戻り光誘起ノイズ」
であることが多い。
は、上述の「量子ノイズ」および「戻り光誘起ノイズ」
であることが多い。
【０００９】両者のノイズ量とレーザ出力との関係は異
なり、量子ノイズについてはレーザ出力が増すほどノイ
ズ量は小さくなり、一方、戻り光誘起ノイズについては
レーザ出力を増すほどノイズ量は大きくなる。したがっ
て、ノイズ量とレーザ出力との関係を調べることで、こ
れらのいずれのノイズであるかを判断することができ
る。
なり、量子ノイズについてはレーザ出力が増すほどノイ
ズ量は小さくなり、一方、戻り光誘起ノイズについては
レーザ出力を増すほどノイズ量は大きくなる。したがっ
て、ノイズ量とレーザ出力との関係を調べることで、こ
れらのいずれのノイズであるかを判断することができ
る。
【００１０】戻り光誘起ノイズの対策は大きく分けて二
つあり、一つは光をレーザに戻さないように光学部品の
配置、加工を施すこと、もう一つは高周波の電流あるい
は電圧をレーザに印加する回路を組み込むこと、すなわ
ち高周波重畳（例えば、栖原敏明著「半導体レーザの基
礎」第６章、共立出版株式会社）が用いられており、多
大な効果を上げている。
つあり、一つは光をレーザに戻さないように光学部品の
配置、加工を施すこと、もう一つは高周波の電流あるい
は電圧をレーザに印加する回路を組み込むこと、すなわ
ち高周波重畳（例えば、栖原敏明著「半導体レーザの基
礎」第６章、共立出版株式会社）が用いられており、多
大な効果を上げている。
【００１１】一方、量子ノイズの対策としては、レーザ
からの光出力を高めることが有効な手段であることは知
られている。しかしながら、レーザをシステムに応用す
る場合、その光出力にはある定格値が設けられることが
一般的であるので、量子ノイズ値に応じてレーザ出力が
設定されることはない。すなわち、ある定格光出力にお
いて量子ノイズを低減させることが必須である。
からの光出力を高めることが有効な手段であることは知
られている。しかしながら、レーザをシステムに応用す
る場合、その光出力にはある定格値が設けられることが
一般的であるので、量子ノイズ値に応じてレーザ出力が
設定されることはない。すなわち、ある定格光出力にお
いて量子ノイズを低減させることが必須である。
【００１２】この量子ノイズの低減のための手段として
は、ＣＤ、ＭＤ用光源であるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザ、ＤＶＤ用光源であるＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、端面反射率、特
に、前方端面反射率を操作することが有効であることが
経験的に知られている。
は、ＣＤ、ＭＤ用光源であるＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザ、ＤＶＤ用光源であるＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、端面反射率、特
に、前方端面反射率を操作することが有効であることが
経験的に知られている。
【００１３】量子ノイズの指標である相対雑音強度（Re
lative Intensity Noise; ＲＩＮ）の見積もりは、例え
ば、栖原敏明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立出
版株式会社、応用物理学会編「半導体レーザの基礎」第
４章およびG.P.Agrawai andN.K.Dutta:Semiconductor L
aser,262,(1993)に理論から導出された見積もり式が紹
介されている。しかしながら、一般的な実験結果は図１
に示すようなものであり、理論式からは説明されない。
これは、半導体レーザでは光とキャリアとが複雑に関係
することに由来する。
lative Intensity Noise; ＲＩＮ）の見積もりは、例え
ば、栖原敏明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立出
版株式会社、応用物理学会編「半導体レーザの基礎」第
４章およびG.P.Agrawai andN.K.Dutta:Semiconductor L
aser,262,(1993)に理論から導出された見積もり式が紹
介されている。しかしながら、一般的な実験結果は図１
に示すようなものであり、理論式からは説明されない。
これは、半導体レーザでは光とキャリアとが複雑に関係
することに由来する。
【００１４】上述のように、ＣＤ、ＭＤ用光源であるＧ
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、ＤＶＤ用光源で
あるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおい
ては、半導体レーザの端面反射率、特に、前方端面反射
率を操作することが有効であることが実験から知られて
いる。したがって、量子ノイズを低減するために適切な
端面反射率を設計することで、ノイズ低減を図ってい
る。
ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ、ＤＶＤ用光源で
あるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおい
ては、半導体レーザの端面反射率、特に、前方端面反射
率を操作することが有効であることが実験から知られて
いる。したがって、量子ノイズを低減するために適切な
端面反射率を設計することで、ノイズ低減を図ってい
る。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】一方、現在、ＤＶＤ用
光源として、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザよりも短波長で発光可能な、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体レーザが実用化されようとし
ている。
光源として、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザよりも短波長で発光可能な、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体レーザが実用化されようとし
ている。
【００１６】しかしながら、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体レーザでは、まだ実験から
端面反射率とＲＩＮとの関係は調べられておらず、ある
定格光出力において量子ノイズを低減させる手法を用い
ることができなかった。
化合物半導体を用いた半導体レーザでは、まだ実験から
端面反射率とＲＩＮとの関係は調べられておらず、ある
定格光出力において量子ノイズを低減させる手法を用い
ることができなかった。
【００１７】したがって、この発明の目的は、使用する
システムで要求される定格光出力において、量子ノイズ
の十分な低減を図ることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザを提供することに
ある。
システムで要求される定格光出力において、量子ノイズ
の十分な低減を図ることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザを提供することに
ある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
【００１９】既に述べたが、理論式から導かれるＲＩＮ
の値と実験例とを示す図１から示されるように、理論式
は実験を説明するには不十分である。そこで、まず、実
験を説明する式を導くことにする。
の値と実験例とを示す図１から示されるように、理論式
は実験を説明するには不十分である。そこで、まず、実
験を説明する式を導くことにする。
【００２０】半導体レーザにおけるキャリアと光との関
わりに立ち戻る。図２（栖原敏明著「半導体レーザの基
礎」第６章、ｐ．１４９の図６．５を再現したもの）に
その模式図を示す。半導体レーザは外部から電流を注入
されることにより、活性層でキャリアの再結合が起こり
発光が起こる。発光には自然放出光と誘導放出光とがあ
る。自然放出光は、幅広い波長（エネルギー）帯で現
れ、その発光を時間的にみると不規則に起こる。この自
然放出光による光出力は、長い時間で観測すると平均化
され一定とみなせるが、短い時間で観測すると不規則な
揺らぎが観測される。一方、誘導放出光はキャリアによ
りこの自然放出光を増幅した光といえる。この場合、種
となる自然放出光強度が揺らぐため、誘導放出光も揺ら
ぐことになる。これが「量子ノイズ」であり、自然放出
光が強調されている定光出力発振時にはこのノイズが顕
著に表れるのである。
わりに立ち戻る。図２（栖原敏明著「半導体レーザの基
礎」第６章、ｐ．１４９の図６．５を再現したもの）に
その模式図を示す。半導体レーザは外部から電流を注入
されることにより、活性層でキャリアの再結合が起こり
発光が起こる。発光には自然放出光と誘導放出光とがあ
る。自然放出光は、幅広い波長（エネルギー）帯で現
れ、その発光を時間的にみると不規則に起こる。この自
然放出光による光出力は、長い時間で観測すると平均化
され一定とみなせるが、短い時間で観測すると不規則な
揺らぎが観測される。一方、誘導放出光はキャリアによ
りこの自然放出光を増幅した光といえる。この場合、種
となる自然放出光強度が揺らぐため、誘導放出光も揺ら
ぐことになる。これが「量子ノイズ」であり、自然放出
光が強調されている定光出力発振時にはこのノイズが顕
著に表れるのである。
【００２１】ここで、上述のメカニズムに基づき、ノイ
ズを ノイズ＝Ｃ・Ｎth・Ｐin （１） ただし、Ｃ：定数（ｃｍ3 ）、Ｎth：閾キャリア密度
（ｃｍ-3）、Ｐin：レーザ内部光強度（ｍＷ）と表記す
る。
ズを ノイズ＝Ｃ・Ｎth・Ｐin （１） ただし、Ｃ：定数（ｃｍ3 ）、Ｎth：閾キャリア密度
（ｃｍ-3）、Ｐin：レーザ内部光強度（ｍＷ）と表記す
る。
【００２２】Ｐinは、前方端面反射率をＲf 、後方端面
反射率をＲr とすると Ｐin＝（２／Ｌｎ［１／（Ｒf Ｒr ）］） ×（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−Ｒf ））Ｐf （２） ただし、Ｐf （ｍＷ）は前方に出射されたレーザ光の光
強度と表すことができる。ここで、Ｌｎは自然対数を表
す。
反射率をＲr とすると Ｐin＝（２／Ｌｎ［１／（Ｒf Ｒr ）］） ×（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−Ｒf ））Ｐf （２） ただし、Ｐf （ｍＷ）は前方に出射されたレーザ光の光
強度と表すことができる。ここで、Ｌｎは自然対数を表
す。
【００２３】一方、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザは活性層において量子効果が生じ
にくいことから、利得（ゲイン）ｇは ｇ＝Ｂ（Ｎ−Ｎ0 ） （３） ただし、Ｂ（ｃｍ2 ）は定数、Ｎ（ｃｍ-3）はキャリア
密度としてよい。
を用いた半導体レーザは活性層において量子効果が生じ
にくいことから、利得（ゲイン）ｇは ｇ＝Ｂ（Ｎ−Ｎ0 ） （３） ただし、Ｂ（ｃｍ2 ）は定数、Ｎ（ｃｍ-3）はキャリア
密度としてよい。
【００２４】閾値近傍では、 Γｇ＝αi ＋（１／（２Ｌ））Ｌｎ［１／（Ｒf Ｒr ）］ （４） ただし、Γ：光閉じ込め係数、αi ：内部損失（ｃ
ｍ-1） が成り立つことから、式（３）および式（４）より Ｎth＝Ｎ0 ＋（１／（ΓＢ））（αi ＋（１／（２Ｌ））Ｌｎ［１／（Ｒf Ｒr ）］） （５） と表すことができる。
ｍ-1） が成り立つことから、式（３）および式（４）より Ｎth＝Ｎ0 ＋（１／（ΓＢ））（αi ＋（１／（２Ｌ））Ｌｎ［１／（Ｒf Ｒr ）］） （５） と表すことができる。
【００２５】式（１）、式（２）および式（５）から、
ノイズ（ｍＷ）は ノイズ＝Ｃ×（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ）） ＋（１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／ （１−Ｒf ））Ｐf （６） 一方、 Ｔ≡ノイズ／Ｐf （７） とすると、その定義から ＲＩＮ≡２０Ｌｏｇ［Ｔ］ （８） と示される。ここで、Ｌｏｇは常用対数を表す。
ノイズ（ｍＷ）は ノイズ＝Ｃ×（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ）） ＋（１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／ （１−Ｒf ））Ｐf （６） 一方、 Ｔ≡ノイズ／Ｐf （７） とすると、その定義から ＲＩＮ≡２０Ｌｏｇ［Ｔ］ （８） と示される。ここで、Ｌｏｇは常用対数を表す。
【００２６】次に、ＲＩＮの周波数依存性を考える。図
２に示したように、量子ノイズは自然放出光がキャリア
により増幅されたものであるため、キャリア、レーザ構
造を反映した増幅特性、すなわち周波数特性を有する。
キャリアと光との関係を考慮すると、この増幅率の周波
数依存性は緩和振動周波数でピークを持ち、それよりも
低周波数領域ではほぼ一定とみなせる（例えば、栖原敏
明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立出版株式会
社）。
２に示したように、量子ノイズは自然放出光がキャリア
により増幅されたものであるため、キャリア、レーザ構
造を反映した増幅特性、すなわち周波数特性を有する。
キャリアと光との関係を考慮すると、この増幅率の周波
数依存性は緩和振動周波数でピークを持ち、それよりも
低周波数領域ではほぼ一定とみなせる（例えば、栖原敏
明著「半導体レーザの基礎」第６章、共立出版株式会
社）。
【００２７】この発明において対象とする周波数帯域は
例えば数十ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ帯であり、それに対し
て緩和振動周波数はＧＨｚ帯にあるため、この発明で
は、周波数に対して増幅率は一定、したがって、ノイズ
量も一定として扱ってよい。したがって、式（８）およ
び式（６）から、 ＲＩＮ＝２０Ｌｏｇ［Ｃ×（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋（１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 ×（１−Ｒr ）（１−Ｒf ））］ （９） と表すことができ、この式（９）ではＲＩＮはＲf と正
の相関を示し、図１に示す実験結果を説明することがで
きる。
例えば数十ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ帯であり、それに対し
て緩和振動周波数はＧＨｚ帯にあるため、この発明で
は、周波数に対して増幅率は一定、したがって、ノイズ
量も一定として扱ってよい。したがって、式（８）およ
び式（６）から、 ＲＩＮ＝２０Ｌｏｇ［Ｃ×（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋（１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 ×（１−Ｒr ）（１−Ｒf ））］ （９） と表すことができ、この式（９）ではＲＩＮはＲf と正
の相関を示し、図１に示す実験結果を説明することがで
きる。
【００２８】ところで、ノイズ測定は一般にスペクトル
アナライザを使用して行われる。一般的なスペクトルア
ナライザでは、ある周波数ｆc での計測は、ｆc を中心
にある幅Δｆ、すなわち帯域幅Δｆ（Ｈｚ）の範囲の信
号強度を計測値とする。したがって、計測によるＲＩＮ
measと上記の理論式のＲＩＮ値とは ＲＩＮ＝ＲＩＮmeas／Δｆ （10） の関係で結ばれる。すなわち、測定から得られるＲＩＮ
measは帯域幅Δｆでの積分値であるので、真のＲＩＮ値
は、これを帯域幅Δｆで割ったものとするのである。
アナライザを使用して行われる。一般的なスペクトルア
ナライザでは、ある周波数ｆc での計測は、ｆc を中心
にある幅Δｆ、すなわち帯域幅Δｆ（Ｈｚ）の範囲の信
号強度を計測値とする。したがって、計測によるＲＩＮ
measと上記の理論式のＲＩＮ値とは ＲＩＮ＝ＲＩＮmeas／Δｆ （10） の関係で結ばれる。すなわち、測定から得られるＲＩＮ
measは帯域幅Δｆでの積分値であるので、真のＲＩＮ値
は、これを帯域幅Δｆで割ったものとするのである。
【００２９】この発明においては、この式（９）を用い
て、半導体レーザを光源とする光記録システム等に要求
されるノイズ値の条件、すなわちＲＩＮ＜−１１５ｄＢ
／Ｈｚとなるように共振器長、前方端面反射率、後方端
面反射率を選択することで、ノイズの低い半導体レーザ
を提供する。
て、半導体レーザを光源とする光記録システム等に要求
されるノイズ値の条件、すなわちＲＩＮ＜−１１５ｄＢ
／Ｈｚとなるように共振器長、前方端面反射率、後方端
面反射率を選択することで、ノイズの低い半導体レーザ
を提供する。
【００３０】すなわち、上記課題を解決するために、こ
の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い、
共振器の端面から光出力を取り出す端面発光型の半導体
レーザにおいて、共振器長をＬ（ｃｍ）、前方端面反射
率をＲf 、後方端面反射率をＲr 、共振器長方向に対し
て垂直方向の光閉じ込め係数をΓ、利得係数をＢ（ｃｍ
2 ）、内部損失をαi （ｃｍ-1）、透明キャリア密度を
Ｎ0 （ｃｍ-3）としたとき、 −１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１ −Ｒr ）（１−Ｒf ））］ （11） を満たすことを特徴とするものである。
の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い、
共振器の端面から光出力を取り出す端面発光型の半導体
レーザにおいて、共振器長をＬ（ｃｍ）、前方端面反射
率をＲf 、後方端面反射率をＲr 、共振器長方向に対し
て垂直方向の光閉じ込め係数をΓ、利得係数をＢ（ｃｍ
2 ）、内部損失をαi （ｃｍ-1）、透明キャリア密度を
Ｎ0 （ｃｍ-3）としたとき、 −１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（ΓＢ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋１／（ΓＢＬ））（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１ −Ｒr ）（１−Ｒf ））］ （11） を満たすことを特徴とするものである。
【００３１】ここで、式（11）のＡは式（９）のＣと同
じものである。
じものである。
【００３２】この発明において、ＲＩＮを−１１５ｄＢ
／Ｈｚより低く抑えることが可能な共振器長および端面
反射率の組み合わせについては、様々なものが考えられ
る。すなわち、例えば、共振器長が９００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が４８％以下の場
合、共振器長が８００μｍ以上９００μｍ以下であり、
かつ、前方端面反射率が４５％以下の場合、共振器長が
７００μｍ以上８００μｍ以下であり、かつ、前方端面
反射率が４４％以下の場合、共振器長が６００μｍ以上
７００μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が４１％
以下の場合、共振器長が５００μｍ以上６００μｍ以下
であり、かつ、前方端面反射率が３９％以下の場合、共
振器長が４００μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、
前方端面反射率が３５％以下の場合、共振器長が３００
μｍ以上４００μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率
が２９％以下の場合、共振器長が２００μｍ以上３００
μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が１７％以下の
場合等である。
／Ｈｚより低く抑えることが可能な共振器長および端面
反射率の組み合わせについては、様々なものが考えられ
る。すなわち、例えば、共振器長が９００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が４８％以下の場
合、共振器長が８００μｍ以上９００μｍ以下であり、
かつ、前方端面反射率が４５％以下の場合、共振器長が
７００μｍ以上８００μｍ以下であり、かつ、前方端面
反射率が４４％以下の場合、共振器長が６００μｍ以上
７００μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が４１％
以下の場合、共振器長が５００μｍ以上６００μｍ以下
であり、かつ、前方端面反射率が３９％以下の場合、共
振器長が４００μｍ以上５００μｍ以下であり、かつ、
前方端面反射率が３５％以下の場合、共振器長が３００
μｍ以上４００μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率
が２９％以下の場合、共振器長が２００μｍ以上３００
μｍ以下であり、かつ、前方端面反射率が１７％以下の
場合等である。
【００３３】一方、ノイズとは、ある系から別の系へ移
るときには必ず大きくなるものである。これは、ランジ
ュバン揺らぎと称されるものであり、物理的本質であ
る。上述のように、ノイズを抑えるためには、前方端面
反射率を所望の値に作成する必要があることから、端面
にＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 等に代表される誘電体膜を成膜す
る。この場合、レーザ光は、半導体レーザ→誘電体膜→
外界と三つの系を少なくとも経由することになる。しか
しながら、端面反射率を１８％以上２０％以下にする場
合には、端面反射膜を全く形成しないでノイズ低減を達
成することができる。それは、半導体レーザが有する反
射率であるからである。
るときには必ず大きくなるものである。これは、ランジ
ュバン揺らぎと称されるものであり、物理的本質であ
る。上述のように、ノイズを抑えるためには、前方端面
反射率を所望の値に作成する必要があることから、端面
にＳｉＯ2 、ＺｒＯ2 等に代表される誘電体膜を成膜す
る。この場合、レーザ光は、半導体レーザ→誘電体膜→
外界と三つの系を少なくとも経由することになる。しか
しながら、端面反射率を１８％以上２０％以下にする場
合には、端面反射膜を全く形成しないでノイズ低減を達
成することができる。それは、半導体レーザが有する反
射率であるからである。
【００３４】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまた
はＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ等
である。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまた
はＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮ等
である。
【００３５】上述のように構成されたこの発明による半
導体レーザによれば、使用するレーザ構造に応じてΓ、
αi 、さらにはＢを求め、式（１１）にしたがって、所
望のノイズ値を得るために必要な共振器長、前方端面反
射率および後方端面反射率の設計が可能となる。多くの
場合は、Ｎ0 、Ｂの値が異なることはないので、式（１
１）を使用することで半導体レーザの開発時間の短縮、
費用の低減を図ることができ、ひいては半導体レーザの
製造コストの低減を図ることができる。
導体レーザによれば、使用するレーザ構造に応じてΓ、
αi 、さらにはＢを求め、式（１１）にしたがって、所
望のノイズ値を得るために必要な共振器長、前方端面反
射率および後方端面反射率の設計が可能となる。多くの
場合は、Ｎ0 、Ｂの値が異なることはないので、式（１
１）を使用することで半導体レーザの開発時間の短縮、
費用の低減を図ることができ、ひいては半導体レーザの
製造コストの低減を図ることができる。
【００３６】特に、共振器長および前方端面反射率は半
導体レーザの一般的なデバイスパラメータであるので、
これらの共振器長および前方端面反射率を上記の具体例
で挙げたように設定することにより、簡便にＲＩＮを−
１１５ｄＢ／Ｈｚより低く抑えることができ、低ノイズ
でシステム応用に適した半導体レーザを提供することが
できる。
導体レーザの一般的なデバイスパラメータであるので、
これらの共振器長および前方端面反射率を上記の具体例
で挙げたように設定することにより、簡便にＲＩＮを−
１１５ｄＢ／Ｈｚより低く抑えることができ、低ノイズ
でシステム応用に適した半導体レーザを提供することが
できる。
【００３７】また、共振器に端面反射膜を形成しない場
合には、端面反射膜の膜質や膜厚のばらつきから生じる
レーザ出射光のノイズ成分を除去することができるた
め、量子ノイズを−１１５ｄＢ／Ｈｚよりさらに低減す
ることができる。
合には、端面反射膜の膜質や膜厚のばらつきから生じる
レーザ出射光のノイズ成分を除去することができるた
め、量子ノイズを−１１５ｄＢ／Ｈｚよりさらに低減す
ることができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００３９】図３は、この発明の一実施形態によるリッ
ジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半
導体レーザは、ＳＣＨ（Separate Confinement Heteros
tructure）構造を有するものである。
ジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半
導体レーザは、ＳＣＨ（Separate Confinement Heteros
tructure）構造を有するものである。
【００４０】図３に示すように、この一実施形態による
ＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア基板
１１上に、ＧａＮバッファ層１２を介して、アンドープ
ＧａＮバッファ層１３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１
６、例えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ多重量子井戸構造の活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２１が
順次積層されている。
ＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア基板
１１上に、ＧａＮバッファ層１２を介して、アンドープ
ＧａＮバッファ層１３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１
６、例えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ多重量子井戸構造の活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２１が
順次積層されている。
【００４１】ＧａＮバッファ層１２は厚さが例えば２μ
ｍである。アンドープＧａＮ層１３は厚さが例えば０．
５μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１４は厚さが例
えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコン
（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１５は厚さが例えば１．３μｍであり、ｎ型不純物と
して例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波
層１６は厚さが例えば１００ｎｍであり、ｎ型不純物と
して例えばＳｉがドープされている。アンドープＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活
性層１７は、例えば、井戸層としてのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
層の厚さが３ｎｍでｘ＝０．１５、障壁層としてのＧａ
1-y Ｉｎy Ｎ層の厚さが７ｎｍでｙ＝０．０２、井戸数
は３である。
ｍである。アンドープＧａＮ層１３は厚さが例えば０．
５μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１４は厚さが例
えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコン
（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層１５は厚さが例えば１．３μｍであり、ｎ型不純物と
して例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波
層１６は厚さが例えば１００ｎｍであり、ｎ型不純物と
して例えばＳｉがドープされている。アンドープＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活
性層１７は、例えば、井戸層としてのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
層の厚さが３ｎｍでｘ＝０．１５、障壁層としてのＧａ
1-y Ｉｎy Ｎ層の厚さが７ｎｍでｙ＝０．０２、井戸数
は３である。
【００４２】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８は厚さが例
えば１０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシ
ウム（Ｍｇ）がドープされている。このｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層１８は、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２
１の成長時の活性層１７の劣化を防止するため、およ
び、活性層１７からのキャリアのオーバーフローを防止
するためのものである。ｐ型ＧａＮ光導波層１９は厚さ
が例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０
は例えば厚さが０．８μｍであり、ｐ型不純物として例
えばＭｇがドープされている。ｐ型ＧａＮコンタクト層
２１は厚さが例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物とし
て例えばＭｇがドープされている。
えば１０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシ
ウム（Ｍｇ）がドープされている。このｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層１８は、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２
１の成長時の活性層１７の劣化を防止するため、およ
び、活性層１７からのキャリアのオーバーフローを防止
するためのものである。ｐ型ＧａＮ光導波層１９は厚さ
が例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０
は例えば厚さが０．８μｍであり、ｐ型不純物として例
えばＭｇがドープされている。ｐ型ＧａＮコンタクト層
２１は厚さが例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物とし
て例えばＭｇがドープされている。
【００４３】ｎ型ＧａＮコンタクト層１４の上層部、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１
６、活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型
ＧａＮ光導波層１９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
０は所定幅のメサ形状を有する。また、このメサ部にお
けるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０の上層部およびｐ型
ＧａＮコンタクト層２１には一方向に延在する所定幅の
リッジ部が形成されている。このリッジ部の延在方向は
例えば〈１１−２０〉方向であり、幅は例えば３μｍで
ある。
型ＡｌＧａＮクラッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１
６、活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型
ＧａＮ光導波層１９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
０は所定幅のメサ形状を有する。また、このメサ部にお
けるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０の上層部およびｐ型
ＧａＮコンタクト層２１には一方向に延在する所定幅の
リッジ部が形成されている。このリッジ部の延在方向は
例えば〈１１−２０〉方向であり、幅は例えば３μｍで
ある。
【００４４】リッジ部のｐ型ＧａＮコンタクト層２１上
にｐ側電極２２が設けられている。このｐ側電極２２
は、例えばＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層した
Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＮｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００
ｎｍおよび３００ｎｍである。また、メサ部に隣接する
部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１４上にｎ側電極２３が
設けられている。このｎ側電極２３は、例えばＴｉ膜、
Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ａｌ
／Ｐｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐ
ｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１
００ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。
にｐ側電極２２が設けられている。このｐ側電極２２
は、例えばＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層した
Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＮｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００
ｎｍおよび３００ｎｍである。また、メサ部に隣接する
部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１４上にｎ側電極２３が
設けられている。このｎ側電極２３は、例えばＴｉ膜、
Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ａｌ
／Ｐｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐ
ｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１
００ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。
【００４５】次に、上述のように構成されたこの一実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
【００４６】このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、あらかじめサーマルクリーニング等により表
面を清浄化したｃ面サファイア基板１１上にＭＯＣＶＤ
法により例えば５２０℃程度の温度でＧａＮバッファ層
１２を成長させた後、基板温度を所定の成長温度に上昇
させて、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
り、ＧａＮバッファ層１２上に、アンドープＧａＮ層１
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１６、例えばアンドー
プＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構
造の活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型
ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層２１を順次成長させる。こ
こで、Ｉｎを含まない層であるアンドープＧａＮ層１
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１６、ｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２１
の成長温度は例えば１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層
であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井
戸構造の活性層１７の成長温度は例えば８００℃とす
る。これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチルガリ
ウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ族元素で
あるＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてはアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キャリアガスとして
は、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガス
を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとし
ては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパント
としては例えばビス＝メチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4）2 Ｍｇ）あるいはビス＝
シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）２Ｍ
ｇ）を用いる。
は、まず、あらかじめサーマルクリーニング等により表
面を清浄化したｃ面サファイア基板１１上にＭＯＣＶＤ
法により例えば５２０℃程度の温度でＧａＮバッファ層
１２を成長させた後、基板温度を所定の成長温度に上昇
させて、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
り、ＧａＮバッファ層１２上に、アンドープＧａＮ層１
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１６、例えばアンドー
プＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構
造の活性層１７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型
ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０お
よびｐ型ＧａＮコンタクト層２１を順次成長させる。こ
こで、Ｉｎを含まない層であるアンドープＧａＮ層１
３、ｎ型ＧａＮコンタクト層１４、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層１５、ｎ型ＧａＮ光導波層１６、ｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波層１９、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２０およびｐ型ＧａＮコンタクト層２１
の成長温度は例えば１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層
であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井
戸構造の活性層１７の成長温度は例えば８００℃とす
る。これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチルガリ
ウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ族元素で
あるＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてはアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キャリアガスとして
は、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガス
を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとし
ては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパント
としては例えばビス＝メチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4）2 Ｍｇ）あるいはビス＝
シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）２Ｍ
ｇ）を用いる。
【００４７】次に、ＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面
サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１の全面に例えばＣＶＤ
法、真空蒸着法、スパッタリング法等により例えば厚さ
が０．４μｍのＳｉＯ２ 膜（図示せず）を形成した
後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエッチン
グ液を用いたウエットエッチング、または、ＣＦ4やＣ
ＨＦ3 等のフッ素を含むエッチングガスを用いた反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、ストライプ形状とする。次に、ＳｉＯ2 膜を
マスクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２０の厚さ方向の所定の深さまでエッチングを行
うことによりリッジ部を形成する。このＲＩＥのエッチ
ングガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。
サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層２１の全面に例えばＣＶＤ
法、真空蒸着法、スパッタリング法等により例えば厚さ
が０．４μｍのＳｉＯ２ 膜（図示せず）を形成した
後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエッチン
グ液を用いたウエットエッチング、または、ＣＦ4やＣ
ＨＦ3 等のフッ素を含むエッチングガスを用いた反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、ストライプ形状とする。次に、ＳｉＯ2 膜を
マスクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２０の厚さ方向の所定の深さまでエッチングを行
うことによりリッジ部を形成する。このＲＩＥのエッチ
ングガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。
【００４８】次に、ＳｉＯ2 膜をエッチング除去した
後、上記と同様なプロセスで所定のストライプ形状のＳ
ｉＯ2 膜（図示せず）を基板表面に形成する。
後、上記と同様なプロセスで所定のストライプ形状のＳ
ｉＯ2 膜（図示せず）を基板表面に形成する。
【００４９】次に、このＳｉＯ2 膜をマスクとして例え
ばＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層１４が露出す
るまでエッチングを行うことにより、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層１４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１５、
ｎ型ＧａＮ光導波層１６、例えばアンドープＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波
層１９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０をメサ形状
にパターニングする。
ばＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層１４が露出す
るまでエッチングを行うことにより、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層１４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１５、
ｎ型ＧａＮ光導波層１６、例えばアンドープＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１８、ｐ型ＧａＮ光導波
層１９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２０をメサ形状
にパターニングする。
【００５０】次に、ＳｉＯ2 膜をエッチング除去する。
次に、基板表面に所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、真空蒸着法等により基板全面にＴｉ膜、
Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジス
トパターンをその上のＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、
メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１４上
にｎ側電極２３が形成される。次に、ｎ側電極２３をオ
ーミック接触させるためのアロイ処理を行う。同様なプ
ロセスで、リッジ形状のｐ型ＧａＮコンタクト層２１上
にｐ側電極２２を形成する。次に、ｐ側電極２２をオー
ミック接触させるためのアロイ処理を行う。
次に、基板表面に所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、真空蒸着法等により基板全面にＴｉ膜、
Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジス
トパターンをその上のＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、
メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１４上
にｎ側電極２３が形成される。次に、ｎ側電極２３をオ
ーミック接触させるためのアロイ処理を行う。同様なプ
ロセスで、リッジ形状のｐ型ＧａＮコンタクト層２１上
にｐ側電極２２を形成する。次に、ｐ側電極２２をオー
ミック接触させるためのアロイ処理を行う。
【００５１】次に、上述のようにしてレーザ構造が形成
されたｃ面サファイア基板１１を裏面側から例えば厚さ
１００μｍ程度までラッピングした後、このレーザ構造
が形成されたｃ面サファイア基板１１を劈開等によりバ
ー状に加工して両共振器端面を形成する。このとき、共
振器長は所望の値とするが、５００μｍ以下にする場合
には、サファイア基板１１をさらに薄くすることが望ま
しい。次に、このバーの共振器端面に例えばＳｉＯ2 や
ＺｒＯ2 等の誘電体多層膜を例えば真空蒸着法により成
膜して端面コーティングを施す。このとき、所望の端面
反射率とするには、真空蒸着する誘電体膜の屈折率と、
半導体レーザの屈折率に応じた厚さとする。
されたｃ面サファイア基板１１を裏面側から例えば厚さ
１００μｍ程度までラッピングした後、このレーザ構造
が形成されたｃ面サファイア基板１１を劈開等によりバ
ー状に加工して両共振器端面を形成する。このとき、共
振器長は所望の値とするが、５００μｍ以下にする場合
には、サファイア基板１１をさらに薄くすることが望ま
しい。次に、このバーの共振器端面に例えばＳｉＯ2 や
ＺｒＯ2 等の誘電体多層膜を例えば真空蒸着法により成
膜して端面コーティングを施す。このとき、所望の端面
反射率とするには、真空蒸着する誘電体膜の屈折率と、
半導体レーザの屈折率に応じた厚さとする。
【００５２】この後、劈開等によりバーから個別の素子
へチップ化し、例えば、９ｍｍ径のキャンパッケージに
チップをダイボンドする。このＧａＮ系半導体レーザに
おいては、電極の取り出しを基板に対し同一側から行う
ので、サブマウントを用いることで、ショートを生じる
ことなく、パッケージから正、負の電極を取り出すこと
ができる。ダイボンドに用いるはんだ材としては、例え
ば、Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ等を用いることができる。この
後、サブマウントとパッケージピンと称される部分に、
例えば、Ａｕワイヤーをボンディングすることで、電極
取り出しは完了する。これにウインドウキャップを溶接
することで、図３に示した構造を有するＧａＮ系半導体
レーザの組み立て品が完了する。
へチップ化し、例えば、９ｍｍ径のキャンパッケージに
チップをダイボンドする。このＧａＮ系半導体レーザに
おいては、電極の取り出しを基板に対し同一側から行う
ので、サブマウントを用いることで、ショートを生じる
ことなく、パッケージから正、負の電極を取り出すこと
ができる。ダイボンドに用いるはんだ材としては、例え
ば、Ｓｎ、Ａｕ−Ｓｎ等を用いることができる。この
後、サブマウントとパッケージピンと称される部分に、
例えば、Ａｕワイヤーをボンディングすることで、電極
取り出しは完了する。これにウインドウキャップを溶接
することで、図３に示した構造を有するＧａＮ系半導体
レーザの組み立て品が完了する。
【００５３】この一実施形態によるＧａＮ系半導体レー
ザの構造では、等価屈折率法により光導波路の計算を行
うことで Γ＝０．０２４４ （11） αi ＝１６．６ｃｍ-1 （12） と求められる。
ザの構造では、等価屈折率法により光導波路の計算を行
うことで Γ＝０．０２４４ （11） αi ＝１６．６ｃｍ-1 （12） と求められる。
【００５４】一方、Ｎ0 、Ｎthは文献（S.Kamiyama et.
al;Jpn.J.Appl.Phys.34,821(1995)、M.Suzuki et.al;Jp
n.J.Appl.Phys.35,1420(1996)）から、 Ｎ0 ＝１×１０19ｃｍ-3 （13） Ｎth＝３×１０19ｃｍ-3 （14） と示されている。
al;Jpn.J.Appl.Phys.34,821(1995)、M.Suzuki et.al;Jp
n.J.Appl.Phys.35,1420(1996)）から、 Ｎ0 ＝１×１０19ｃｍ-3 （13） Ｎth＝３×１０19ｃｍ-3 （14） と示されている。
【００５５】式（１３）、式（１４）および式（５）か
ら Ｂ＝９．７４×１０19ｃｍ2 （15） が得られる。
ら Ｂ＝９．７４×１０19ｃｍ2 （15） が得られる。
【００５６】次に、この一実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザのＲＩＮの測定値について説明する。
体レーザのＲＩＮの測定値について説明する。
【００５７】 Ｉ（Ｌ、Ｒf 、Ｒr ）＝（０．１ｃｍ、０．６４、０．８８） （16） ＩＩ（Ｌ、Ｒf 、Ｒr ）＝（０．１ｃｍ、０．２０、０．８８） （17） でＲＩＮを測定したところ、 Ｉでは−１１０ｄＢ／Ｈｚ （18） ＩＩでは−１２４ｄＢ／Ｈｚ （19） であった（図４）。
【００５８】ここで、図４は、縦軸にリニアスケールに
変換したＲＩＮ値（ＲＩＮlinear）をとり、横軸にＴ／
Ｃをとってプロットしたものである。ただし、Ｔは式
（９）の右辺の［ ］内のＣ以外の部分を示す。フィッ
ティング式は ＲＩＮlinear＝Ｔ であるので、図４上の点を直線近似した傾きがＣとな
る。このフィッティングを行うと、 Ｃ＝８．０４×１０１０ が得られる。
変換したＲＩＮ値（ＲＩＮlinear）をとり、横軸にＴ／
Ｃをとってプロットしたものである。ただし、Ｔは式
（９）の右辺の［ ］内のＣ以外の部分を示す。フィッ
ティング式は ＲＩＮlinear＝Ｔ であるので、図４上の点を直線近似した傾きがＣとな
る。このフィッティングを行うと、 Ｃ＝８．０４×１０１０ が得られる。
【００５９】式（１６）、式（１７）、式（１８）、式
（１９）と式（９）とを用いることで、 Ａ＝８．０４×１０１０ （20） と得られる。
（１９）と式（９）とを用いることで、 Ａ＝８．０４×１０１０ （20） と得られる。
【００６０】図３に示す構造を有するＧａＮ系半導体レ
ーザでは、共振器長Ｌを０．０１ｃｍから０．１ｃｍま
で０．０１ｃｍずつ変化させると、図５〜図１４に示す
ような結果が得られる。ここで、図５〜図１４におい
て、例えば、「ＲＩＮ０．３」とは、後方端面反射率Ｒ
r が０．３のときのＲＩＮを意味する。
ーザでは、共振器長Ｌを０．０１ｃｍから０．１ｃｍま
で０．０１ｃｍずつ変化させると、図５〜図１４に示す
ような結果が得られる。ここで、図５〜図１４におい
て、例えば、「ＲＩＮ０．３」とは、後方端面反射率Ｒ
r が０．３のときのＲＩＮを意味する。
【００６１】式（１６）および式（１７）に示す例は、
図１４に示す例、すなわち共振器長が０．１ｃｍの例で
あるが、Ｎ0 、αi は共振器長に依存することなく、同
時にＢ、Ａにも依存しないので、共振器長が異なる他の
例、すなわち図５〜図１３に示す例でも同様な結論を得
ることができる。
図１４に示す例、すなわち共振器長が０．１ｃｍの例で
あるが、Ｎ0 、αi は共振器長に依存することなく、同
時にＢ、Ａにも依存しないので、共振器長が異なる他の
例、すなわち図５〜図１３に示す例でも同様な結論を得
ることができる。
【００６２】一方、半導体レーザを例えば光記録システ
ムの光源に用いる場合、ＲＩＮの値は−１１５ｄＢ／Ｈ
ｚより低くないと困難である。
ムの光源に用いる場合、ＲＩＮの値は−１１５ｄＢ／Ｈ
ｚより低くないと困難である。
【００６３】要求されるＲＩＮの値は、半導体レーザを
用いるシステムによって異なるが、ＲＩＮの上限値が−
１１５ｄＢ／Ｈｚであることは共通していることから、
今後、市場に導入されるＧａＮ系半導体レーザを光源と
して用いたシステムにおいても、−１１５ｄＢ／Ｈｚよ
り低くなければならないことは容易に想像される。
用いるシステムによって異なるが、ＲＩＮの上限値が−
１１５ｄＢ／Ｈｚであることは共通していることから、
今後、市場に導入されるＧａＮ系半導体レーザを光源と
して用いたシステムにおいても、−１１５ｄＢ／Ｈｚよ
り低くなければならないことは容易に想像される。
【００６４】したがって、図５〜図１４より、共振器長
を９００μｍ以上１ｍｍ以下かつ前方端面反射率を４８
％以下とする、共振器長を８００μｍ以上９００μｍ以
下かつ前方端面反射率を４５％以下とする、共振器長を
７００μｍ以上８００μｍ以下かつ前方端面反射率を４
４％以下とする、共振器長を６００μｍ以上７００μｍ
以下かつ前方端面反射率を４１％以下とする、共振器長
を５００μｍ以上６００μｍ以下かつ前方端面反射率を
３９％以下とする、共振器長を４００μｍ以上５００μ
ｍ以下かつ前方端面反射率を３５％以下とする、共振器
長を３００μｍ以上４００μｍ以下かつ前方端面反射率
を２９％以下とする、共振器長を２００μｍ以上３００
μｍ以下かつ前方端面反射率を１７％以下とする、こと
の正当性が示される。
を９００μｍ以上１ｍｍ以下かつ前方端面反射率を４８
％以下とする、共振器長を８００μｍ以上９００μｍ以
下かつ前方端面反射率を４５％以下とする、共振器長を
７００μｍ以上８００μｍ以下かつ前方端面反射率を４
４％以下とする、共振器長を６００μｍ以上７００μｍ
以下かつ前方端面反射率を４１％以下とする、共振器長
を５００μｍ以上６００μｍ以下かつ前方端面反射率を
３９％以下とする、共振器長を４００μｍ以上５００μ
ｍ以下かつ前方端面反射率を３５％以下とする、共振器
長を３００μｍ以上４００μｍ以下かつ前方端面反射率
を２９％以下とする、共振器長を２００μｍ以上３００
μｍ以下かつ前方端面反射率を１７％以下とする、こと
の正当性が示される。
【００６５】以上のように、この一実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザによれば、式（１）を満たすように共
振器長、前方端面反射率および後方端面反射率を設計し
ているので、ＲＩＮ値を、光記録システムの光源に使用
する場合に要求されるＲＩＮ値の上限、すなわち−１１
５ｄＢ／Ｈｚより低くすることができる。
Ｎ系半導体レーザによれば、式（１）を満たすように共
振器長、前方端面反射率および後方端面反射率を設計し
ているので、ＲＩＮ値を、光記録システムの光源に使用
する場合に要求されるＲＩＮ値の上限、すなわち−１１
５ｄＢ／Ｈｚより低くすることができる。
【００６６】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【００６７】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値、構造、基板、原料、プロセス等はあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基
板、原料、プロセス等を用いてもよい。
数値、構造、基板、原料、プロセス等はあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基
板、原料、プロセス等を用いてもよい。
【００６８】また、上述の一実施形態においては、リッ
ジストライプの延びる方向をｃ面サファイア基板１の
〈１１−２０〉方向にしているが、このリッジストライ
プの延びる方向は〈１−１００〉方向にしてもよい。
ジストライプの延びる方向をｃ面サファイア基板１の
〈１１−２０〉方向にしているが、このリッジストライ
プの延びる方向は〈１−１００〉方向にしてもよい。
【００６９】また、上述の一実施形態においては、基板
としてｃ面サファイア基板を用いているが、必要に応じ
て、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板等を用いても
よい。
としてｃ面サファイア基板を用いているが、必要に応じ
て、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板等を用いても
よい。
【００７０】さらに、上述の一実施形態においては、こ
の発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザに適用した
場合について説明したが、この発明は、例えば、ＤＨ
（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体レー
ザに適用してもよい。
の発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザに適用した
場合について説明したが、この発明は、例えば、ＤＨ
（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体レー
ザに適用してもよい。
【００７１】また、Γ、αi はレーザ構造が変わると異
なるものであるが、上述の一実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザと異なるレーザ構造を用いる場合は、それに
応じて、式（９）にしたがって適切な共振器長、前方端
面反射率および後方端面反射率を設計することにより、
ＲＩＮを−１１５ｄＢ／Ｈｚより低くすることができ
る。
なるものであるが、上述の一実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザと異なるレーザ構造を用いる場合は、それに
応じて、式（９）にしたがって適切な共振器長、前方端
面反射率および後方端面反射率を設計することにより、
ＲＩＮを−１１５ｄＢ／Ｈｚより低くすることができ
る。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、−１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（Γ
Ｂ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋１／（ΓＢＬ））
（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−
Ｒf ））］を満たすことにより、使用するシステムで要
求される定格光出力において、量子ノイズの十分な低減
を図ることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザを実現することができる。
ば、−１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（Γ
Ｂ））／Ｌｎ（１／（Ｒf Ｒr ））＋１／（ΓＢＬ））
（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−
Ｒf ））］を満たすことにより、使用するシステムで要
求される定格光出力において、量子ノイズの十分な低減
を図ることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザを実現することができる。
【図１】ＲＩＮの理論式と実験値とを示す略線図であ
る。
る。
【図２】半導体レーザのレート方程式の図的表現を示す
略線図である。
略線図である。
【図３】この発明の一実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザを示す斜視図である。
ーザを示す斜視図である。
【図４】式（９）におけるＣを求める方法を説明するた
めの略線図である。
めの略線図である。
【図５】共振器長、前方端面反射率および後方端面反射
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図６】共振器長、前方端面反射率および後方端面反射
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図７】共振器長、前方端面反射率および後方端面反射
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図８】共振器長、前方端面反射率および後方端面反射
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図９】共振器長、前方端面反射率および後方端面反射
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図１０】共振器長、前方端面反射率および後方端面反
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図１１】共振器長、前方端面反射率および後方端面反
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図１２】共振器長、前方端面反射率および後方端面反
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図１３】共振器長、前方端面反射率および後方端面反
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
【図１４】共振器長、前方端面反射率および後方端面反
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
射率を変えてＲＩＮ値を計算した結果を示す略線図であ
る。
１１・・・ｃ面サファイア基板、１４・・・ｎ型ＧａＮ
コンタクト層、１５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、
１６・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１７・・・活性層、１
８・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、１９・・・ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層、２０・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、
２１・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、２２・・・ｐ側電
極、２４・・・ｎ側電極
コンタクト層、１５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、
１６・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１７・・・活性層、１
８・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層、１９・・・ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層、２０・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、
２１・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、２２・・・ｐ側電
極、２４・・・ｎ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 剛 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 内田 史朗 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 平田 照二 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 市村 功 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA14 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CB15 5F073 AA13 AA45 AA74 AA83 BA06 BA07 CA07 CB05 CB10 DA05 EA27
Claims (10)
- 【請求項１】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
い、共振器の端面から光出力を取り出す端面発光型の半
導体レーザにおいて、 共振器長をＬ（ｃｍ）、前方端面反射率をＲf 、後方端
面反射率をＲr 、共振器長方向に対して垂直方向の光閉
じ込め係数をΓ、利得係数をＢ（ｃｍ2 ）、内部損失を
αi （ｃｍ-1）、透明キャリア密度をＮ0 （ｃｍ-3）と
したとき、 −１１５＞２０Ｌｏｇ［Ａ（２（Ｎ0 ＋αi ／（Γ
Ｂ））／Ｌｎ（１／（ＲfＲr ））＋１／（ΓＢＬ））
（１＋（Ｒf ／Ｒr ）1/2 （１−Ｒr ）／（１−
Ｒf ））］ を満たすことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記共振器長が９００μｍ以上１ｍｍ以
下であり、かつ、上記前方端面反射率が４８％以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記共振器長が８００μｍ以上９００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が４５％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 上記共振器長が７００μｍ以上８００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が４４％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 上記共振器長が６００μｍ以上７００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が４１％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】 上記共振器長が５００μｍ以上６００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が３９％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 上記共振器長が４００μｍ以上５００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が３５％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 上記共振器長が３００μｍ以上４００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が２９％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】 上記共振器長が２００μｍ以上３００μ
ｍ以下であり、かつ、上記前方端面反射率が１７％以下
であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項１０】 上記前方端面反射率および上記後方端
面反射率が１８％以上２０％以下であり、かつ、上記共
振器に端面反射膜が形成されていないことを特徴とする
請求項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14321999A JP2000332341A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14321999A JP2000332341A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332341A true JP2000332341A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15333672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14321999A Pending JP2000332341A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000332341A (ja) |
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| US7194013B2 (en) | 2001-07-02 | 2007-03-20 | Nichia Corporation | GaN semiconductor laser device, and optical disk information system using the laser device |
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| JPH10294533A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP14321999A patent/JP2000332341A/ja active Pending
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