JP2001284708A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP2001284708A
JP2001284708A JP2001007646A JP2001007646A JP2001284708A JP 2001284708 A JP2001284708 A JP 2001284708A JP 2001007646 A JP2001007646 A JP 2001007646A JP 2001007646 A JP2001007646 A JP 2001007646A JP 2001284708 A JP2001284708 A JP 2001284708A
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JP
Japan
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layer
type
laser device
semiconductor laser
cladding layer
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Application number
JP2001007646A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Kobayashi
康宏 小林
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an automatic oscillation type semiconductor laser device in two crystal growth processing steps. SOLUTION: An n-type AlGaInP clad layer 102, an active layer 103, a p-type first clad layer 104 made of a p-type (AlX1Ga1-X1)Z1In1-Z1P (0<=Y<=1 and 0<Z1<1), a current block layer 105 made of an n-type (AlYGa1-Y)Z2In1-Z2P (0<=Y<=1 and 0<Z2<1) having a striped region 105a, a p-type second clad layer 106 made of a p-type (AlX2Ga1-X2)Z3In1-Z3P (0<=X2<=1 and 0<Z3<1), and a p-type GaAs contact layer 107 are formed sequentially on an n-type GaAs substrate 101. In this case, there is a relation of Y>X1 and Y>X2 between aluminum compositions (X1, Y, and X2) included in the p-type first clad layer 104, the current block layer 105, and the p-type second clad layer 106. The excessive saturation absorbing region is formed just under the current block layer 105 in the active layer 103.

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】本発明は、半導体レーザ装
置、特に赤色レーザ光を発振する自励発振型の半導体レ
ーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a self-excited oscillation type semiconductor laser device that emits red laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】赤色半導体レーザはDVD装置の光源と
して広く用いられている。また、自励発振型の半導体レ
ーザ装置は、戻り光雑音を低減するための外部高周波重
畳回路を必要としないため、小型化及び低コスト化とい
う観点からキーデバイスとなる半導体レーザ装置であ
る。
2. Description of the Related Art Red semiconductor lasers are widely used as light sources for DVD devices. In addition, the self-pulsation type semiconductor laser device does not require an external high-frequency superimposing circuit for reducing return light noise, and is therefore a key semiconductor device from the viewpoint of miniaturization and cost reduction.

【0003】以下、自励発振型の半導体レーザ装置の代
表的な従来例の構造について、図8を参照しながら説明
する。
A typical conventional structure of a self-pulsation type semiconductor laser device will be described below with reference to FIG.

【0004】図8は、従来の半導体レーザ装置10の断
面構造を示しており、n型GaAs基板11の上に、n
型AlGaInP層よりなるn型クラッド層12、多重
量子井戸構造を有する活性層13、p型AlGaInP
層よりなるp型の第1クラッド層14、可飽和吸収層1
5、及びp型AlGaInP層よりなりリッジ部を有す
るp型の第2クラッド層16が順次形成されている。す
なわち、p型の第1のクラッド層14とp型の第2のク
ラッド層16との間に可飽和吸収層15が挿入されてい
る。
FIG. 8 shows a cross-sectional structure of a conventional semiconductor laser device 10 in which an n-type GaAs substrate 11 has
N-type cladding layer 12 made of p-type AlGaInP layer, active layer 13 having a multiple quantum well structure, p-type AlGaInP
P-type first cladding layer 14 and saturable absorption layer 1
5, and a p-type second cladding layer 16 made of a p-type AlGaInP layer and having a ridge portion is sequentially formed. That is, the saturable absorption layer 15 is inserted between the p-type first cladding layer 14 and the p-type second cladding layer 16.

【0005】p型の第2クラッド層16の上側及びリッ
ジ部の両側にはn型GaAs層よりなる電流ブロック層
17が形成されていると共に、p型の第2クラッド層1
6のリッジ部の上で且つ電流ブロック層17に挟まれた
領域にはコンタクト層18が形成されており、電流ブロ
ック層17及びコンタクト層18の上にはp型GaAs
層よりなるキャップ層19が形成されている。
On the upper side of the p-type second cladding layer 16 and on both sides of the ridge portion, a current blocking layer 17 made of an n-type GaAs layer is formed, and the p-type second cladding layer 1 is formed.
A contact layer 18 is formed on the ridge portion 6 and between the current block layers 17, and a p-type GaAs is formed on the current block layer 17 and the contact layer 18.
A cap layer 19 made of a layer is formed.

【0006】また、n型GaAs基板11の下面にはn
型電極20が形成されていると共に、キャップ層19の
上面にはp型電極21が形成されている。
On the lower surface of the n-type GaAs substrate 11, n
A mold electrode 20 is formed, and a p-type electrode 21 is formed on the upper surface of the cap layer 19.

【0007】前記従来の半導体レーザ装置を製造するに
は、n型GaAs基板11の上に、n型クラッド層12
となるn型AlGaInP層、活性層13、第1クラッ
ド層14となるp型AlGaInP層、可飽和吸収層1
5、p型の第2クラッド層16となるp型AlGaIn
P層、及びコンタクト層18を順次結晶成長させた(1
回目の成長工程)後、パターニングを行なって第2クラ
ッド層16及びコンタクト層18をエッチングしてリッ
ジ部を形成し、次に、リッジ両側の第2クラッド層16
上に電流ブロック層17となるn型GaAs層を選択的
に結晶成長させた(2回目の成長工程)後、コンタクト
層18及び電流ブロック層17の上にキャップ層19と
なるp型GaAs層を結晶成長させる(3回目の成長工
程)。
In order to manufacture the conventional semiconductor laser device, an n-type cladding layer 12 is formed on an n-type GaAs substrate 11.
N-type AlGaInP layer, active layer 13, p-type AlGaInP layer as first cladding layer 14, saturable absorption layer 1
5. p-type AlGaIn to be the second p-type cladding layer 16
The P layer and the contact layer 18 were sequentially crystal-grown (1
After the second growth step, patterning is performed to etch the second cladding layer 16 and the contact layer 18 to form a ridge, and then the second cladding layer 16 on both sides of the ridge is formed.
After selectively crystal-growing an n-type GaAs layer serving as the current block layer 17 thereon (second growth step), a p-type GaAs layer serving as the cap layer 19 is formed on the contact layer 18 and the current block layer 17. A crystal is grown (third growth step).

【0008】活性層13から発振するレーザ光の光分布
22は、活性層13におけるリッジ部の下側領域に閉じ
込められているが、光が分布している範囲内に可飽和吸
収層14が存在しているため、自励発振を実現すること
ができる。
The light distribution 22 of the laser light oscillated from the active layer 13 is confined in a region below the ridge portion in the active layer 13, but the saturable absorption layer 14 exists within the range where the light is distributed. Therefore, self-sustained pulsation can be realized.

【0009】図9は、従来の半導体レーザ装置における
光出力−電流特性を示しており、図9における曲線a、
b、c、d及びeは、それぞれ、半導体レーザ装置の温
度が20℃、30℃、40℃、50℃及び60℃のとき
の特性を表わしている。図9から分かるように、自励発
振に伴う特性の不連続性がしきい値付近に見られる。
尚、室温(25℃)における5mW光出力時の動作電流
は86.6mAである。
FIG. 9 shows an optical output-current characteristic in a conventional semiconductor laser device, and curves a and a in FIG.
b, c, d, and e represent characteristics when the temperature of the semiconductor laser device is 20 ° C., 30 ° C., 40 ° C., 50 ° C., and 60 ° C., respectively. As can be seen from FIG. 9, the discontinuity of the characteristic accompanying the self-excited oscillation is seen near the threshold.
The operating current at the time of 5 mW light output at room temperature (25 ° C.) is 86.6 mA.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体レーザ装置においては、電流ブロック層17
がGaAsよりなるため、電流ブロック層17は活性層
13から発振する赤色レーザ光を多く吸収する。このた
め、光導波路における内部損失は20cm-1程度に大き
いので、半導体レーザ装置の動作電流が大きくなるとい
う問題がある。
However, in the conventional semiconductor laser device, the current blocking layer 17
Is made of GaAs, the current blocking layer 17 absorbs a large amount of red laser light oscillated from the active layer 13. For this reason, the internal loss in the optical waveguide is as large as about 20 cm −1, causing a problem that the operating current of the semiconductor laser device increases.

【0011】また、動作電流が大きいことに起因して、
半導体レーザ装置から発生する熱が多くなるので、従来
の半導体レーザ装置は現在主流であるDVD用の光ピッ
クアップ装置に搭載できず、実用上の使用に適さないと
いう問題がある。
Further, due to the large operating current,
Since the heat generated from the semiconductor laser device is increased, the conventional semiconductor laser device cannot be mounted on an optical pickup device for DVD, which is currently mainstream, and is not suitable for practical use.

【0012】また、従来の自励発振型半導体レーザ装置
においては、前述のように、3回の結晶成長工程が必要
になるので、コストの低減を図り難いという問題があ
る。
Further, in the conventional self-pulsation type semiconductor laser device, as described above, three crystal growth steps are required, so that there is a problem that it is difficult to reduce the cost.

【0013】前記に鑑み、本発明は、低動作電流の自励
発振型半導体レーザ装置を実現することを第1の目的と
し、さらに2回の結晶成長工程で作製できる図ることを
第2の目的とする。
In view of the above, a first object of the present invention is to realize a self-pulsation type semiconductor laser device having a low operating current, and a second object of the present invention is to make it possible to manufacture the semiconductor laser device in two crystal growth steps. And

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体レーザ装置は、活性層と、活性
層の上に形成された第1導電型の(AlX1Ga1-X1Z1
In1-Z1P(但し、0≦X1≦1、0<Z1<1)より
なる第1クラッド層と、第1クラッド層の上に形成され
た第2導電型の(AlYGa1-YZ2In1-Z2P(但し、
0≦Y≦1、0<Z2<1)よりなり、ストライプ領域
を有する電流ブロック層と、少なくともストライプ領域
に形成された第1導電型の(AlX2Ga1-X2Z3In
1-Z3P(但し、0≦X1≦1、0<Z3<1)よりなる
第2クラッド層とを備え、X1、X2及びYの間に、Y
>X1及びY>X2の関係が成り立ち、活性層における
電流ブロック層の直下の領域に、活性層から発生するレ
ーザ光を吸収する可飽和吸収領域が形成されている。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises an active layer and a first conductivity type (Al X1 Ga 1 -X1) formed on the active layer. ) Z1
A first cladding layer made of In 1 -Z1 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Z1 <1), and a second conductivity type (Al Y Ga 1 -Y) formed on the first cladding layer. ) Z2 In 1-Z2 P (However,
0 ≦ Y ≦ 1, 0 <Z2 <1), a current block layer having a stripe region, and at least a first conductivity type (Al X2 Ga 1 -X 2 ) Z 3 In formed in the stripe region.
A second cladding layer made of 1-Z3 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Z3 <1), and Y is provided between X1, X2 and Y.
> X1 and Y> X2 hold, and a saturable absorption region that absorbs laser light generated from the active layer is formed in a region of the active layer immediately below the current blocking layer.

【0015】本発明に係る半導体レーザ装置によると、
電流ブロック層のアルミニウム組成(Y)は第1クラッ
ド層のアルミニウム組成(X1)および第2クラッド層
のアルミニウム組成(X2)よりも大きいので、第1ク
ラッド層、電流ブロック層及び第2クラッド層のそれぞ
れのバンドギャップのエネルギーは、活性層から発生す
るレーザ光の発振波長に対するエネルギーよりも大きく
することができる。
According to the semiconductor laser device of the present invention,
Since the aluminum composition (Y) of the current blocking layer is larger than the aluminum composition (X1) of the first cladding layer and the aluminum composition (X2) of the second cladding layer, the aluminum composition of the first cladding layer, the current blocking layer, and the second cladding layer is larger. The energy of each band gap can be larger than the energy for the oscillation wavelength of the laser light generated from the active layer.

【0016】このようにすると、第1クラッド層、電流
ブロック層及び第2クラッド層は活性層から発振するレ
ーザ光に対して透明であるから、第1クラッド層、電流
ブロック層及び第2クラッド層、特に電流ブロック層に
よるレーザ光の吸収を防止することができるので、本発
明に係る半導体レーザ装置は動作電流の低減を図ること
ができる。
With this configuration, the first cladding layer, the current blocking layer, and the second cladding layer are transparent to the laser light oscillated from the active layer. In particular, since the absorption of laser light by the current blocking layer can be prevented, the operating current of the semiconductor laser device according to the present invention can be reduced.

【0017】また同時に、電流ブロック層はレーザ光に
対して透明なので、活性層におけるスプライト領域直下
の領域から発振するレーザ光の光分布は活性層における
電流ブロック層の下側領域にまで容易に拡がることがで
き、活性層における電流ブロック層の直下の領域に、活
性層から発生するレーザ光を吸収する可飽和吸収領域を
形成することができる。従って、本発明に係る半導体レ
ーザ装置は自励発振が可能になる。
At the same time, since the current block layer is transparent to the laser beam, the light distribution of the laser beam oscillating from the region immediately below the sprite region in the active layer easily spreads to the region below the current block layer in the active layer. Thus, a saturable absorption region that absorbs laser light generated from the active layer can be formed in a region of the active layer immediately below the current blocking layer. Therefore, the semiconductor laser device according to the present invention can perform self-pulsation.

【0018】また、電流ブロック層がストライプ領域を
有し、該ストライプ領域に第2のクラッド層が形成され
ている構造であるため、結晶成長工程が2回でよいの
で、半導体レーザ装置の製造コストを低減することがで
きる。
Further, since the current blocking layer has a stripe region and the second cladding layer is formed in the stripe region, the crystal growth process may be performed twice, thereby reducing the manufacturing cost of the semiconductor laser device. Can be reduced.

【0019】本発明に係る半導体レーザ装置において、
ストライプ領域の内側上下に存在する前記第2クラッド
層、前記第1クラッド層及び前記活性層を含む半導体多
層構造から決まる第1の実効屈折率と、前記ストライプ
領域の外側上下に存在する前記電流ブロック層、前記第
1クラッド層及び前記活性層を含む半導体多層構造から
決まる第2の実効屈折率との差である前記ストライプ領
域内外の実効屈折率差は、2×10-3以上で且つ5×1
-3以下であることが好ましい。
In the semiconductor laser device according to the present invention,
A first effective refractive index determined by the semiconductor multilayer structure including the second clad layer, the first clad layer, and the active layer above and below the stripe region, and the current block above and below the stripe region. The effective refractive index difference between the inside and outside of the stripe region, which is the difference from the second effective refractive index determined from the semiconductor multilayer structure including the layer, the first cladding layer, and the active layer, is 2 × 10 −3 or more and 5 × 1
It is preferably 0 -3.

【0020】このようにすると、活性層に形成される可
飽和吸収層の大きさが適度になるので、良好な自励発振
が得られる。
In this case, the size of the saturable absorbing layer formed on the active layer becomes appropriate, so that good self-pulsation can be obtained.

【0021】本発明に係る半導体レーザ装置において、
活性層は複数の量子井戸層と複数のバリア層とが積層さ
れてなる量子井戸構造を有し、量子井戸層の合計厚さは
0.03μm以上であることが好ましい。このようにす
ると、良好な自励発振が得られる。
In the semiconductor laser device according to the present invention,
The active layer has a quantum well structure in which a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers are stacked, and the total thickness of the quantum well layers is preferably 0.03 μm or more. In this way, good self-sustained pulsation can be obtained.

【0022】本発明に係る半導体レーザ装置において、
第1クラッド層の厚さは、0.10μm以上且つ0.4
5μm以下であることが好ましい。このようにすると、
良好な自励発振が得られる。
In the semiconductor laser device according to the present invention,
The thickness of the first cladding layer is 0.10 μm or more and 0.4
Preferably it is 5 μm or less. This way,
Good self-excited oscillation is obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態に係る
半導体レーザ装置について、図面を参照しながら説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0024】図1は、一実施形態に係る半導体レーザ装
置100の断面構造を示しており、図1に示すように、
n型GaAs基板101の上に、n型AlGaInP層
よりなるn型のクラッド層102と、多重量子井戸構造
を有する活性層103と、p型(AlX1Ga1-X1Z1
1-Z1P(但し、0≦X1≦1、0<Z1<1)よりな
るp型の第1クラッド層104と、n型(AlY
1-YZ2In1-Z2P(但し、0≦Y≦1、0<Z2<
1)よりなり、ストライプ領域105aを有する電流ブ
ロック層105と、p型(AlX2Ga1-X2)Z3In
1-Z3P(但し、0≦X2≦1、0<Z3<1)よりなる
p型の第2クラッド層106と、p型GaAs層よりな
るコンタクト層107が順次形成されている。尚、活性
層は、GaInP層よりなる8層の量子井戸層とAlX
Ga1-XInP層(但し、0≦X≦1)よりなる9層の
バリア層とからなる多重量子井戸構造を有している。ま
た、n型GaAs基板101の下面にはn型電極108
が形成されていると共に、コンタクト層107の上面に
はp型電極109が形成されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a semiconductor laser device 100 according to one embodiment. As shown in FIG.
On an n-type GaAs substrate 101, an n-type cladding layer 102 composed of an n-type AlGaInP layer, an active layer 103 having a multiple quantum well structure, and a p-type (Al X1 Ga 1 -X1 ) Z1I
a p-type first cladding layer 104 made of n 1 -Z1 P (0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Z1 <1); and an n-type (Al Y G
a 1-Y ) Z2 In 1 -Z2 P (where 0 ≦ Y ≦ 1, 0 <Z2 <
1), a current block layer 105 having a stripe region 105a, and a p-type (Al X2 Ga 1-X2 ) Z 3 In
A p-type second cladding layer 106 made of 1-Z3 P (where 0 ≦ X2 ≦ 1, 0 <Z3 <1) and a contact layer 107 made of a p-type GaAs layer are sequentially formed. The active layer is composed of eight quantum well layers composed of a GaInP layer and Al x
It has a multiple quantum well structure consisting of nine barrier layers consisting of Ga 1-X InP layers (where 0 ≦ X ≦ 1). An n-type electrode 108 is provided on the lower surface of the n-type GaAs substrate 101.
Are formed, and a p-type electrode 109 is formed on the upper surface of the contact layer 107.

【0025】本実施形態に係る半導体レーザ装置の製造
方法は以下の通りである。
The method for manufacturing the semiconductor laser device according to this embodiment is as follows.

【0026】まず、n型GaAs基板101の上に、n
型のクラッド層102となるn型AlGaInP層、活
性層103となる多層のGaInP層(量子井戸層)及
びAlXGa1-XInP層(但し、0≦X≦1)(バリア
層)、p型の第1クラッド層104となるp型(AlX1
Ga1-X1)Z1In1-Z1P(但し、0≦X1≦1、0<
Z1<1)層、及び電流ブロック層105となるn型
(AlYGa1-YZ2In 1-Z2P(但し、0≦Y≦1、0
<Z2<1)層を順次結晶成長させた(1回目の成長工
程)後、n型(AlYGa1-YZ2In1-Z2Pをパターニ
ングしてストライプ領域105aを有する電流ブロック
層105を形成する。
First, on an n-type GaAs substrate 101, n
N-type AlGaInP layer to be the
GaInP layer (quantum well layer) to be the conductive layer 103 and
And AlXGa1-XInP layer (however, 0 ≦ X ≦ 1) (barrier
Layer), p-type (Al) to be the p-type first cladding layer 104X1
Ga1-X1) Z1In1-Z1P (however, 0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <
Z1 <1) layer and n-type to be the current blocking layer 105
(AlYGa1-Y)Z2In 1-Z2P (however, 0 ≦ Y ≦ 1, 0
<Z2 <1) layers were sequentially crystal-grown (first growth step)
After that, the n-type (AlYGa1-Y)Z2In1-Z2P for Pattani
Block having striped region 105a
The layer 105 is formed.

【0027】次に、ストライプ領域105aに露出して
いるp型の第1クラッド層104及び電流ブロック層1
05の上に、p型の第2クラッド層106となるp型
(Al X2Ga1-X2Z3In1-Z3P(但し、0≦X2≦
1、0<Z3<1)層及びコンタクト層107となるp
型GaAs層を順次結晶成長させる(2回目の成長工
程)と、本実施形態に係る半導体レーザ装置が得られ
る。
Next, after exposing to the stripe region 105a,
P-type first cladding layer 104 and current blocking layer 1
05 on the p-type second cladding layer 106
(Al X2Ga1-X2)Z3In1-Z3P (however, 0 ≦ X2 ≦
1, 0 <Z3 <1) layer and p serving as contact layer 107
Type GaAs layers are grown sequentially (second growth process)
Process), and the semiconductor laser device according to the present embodiment is obtained.
You.

【0028】従って、本実施形態に係る半導体レーザ装
置は、2回の結晶成長工程により形成することができる
ので、コストの低減を図ることができる。
Therefore, the semiconductor laser device according to the present embodiment can be formed by two crystal growth steps, so that the cost can be reduced.

【0029】本実施形態に係る半導体レーザ装置におい
ては、p型の第1のクラッド層104となるp型(Al
X1Ga1-X1Z1In1-Z1P(但し、0≦X1≦1、0<
Z1<1)層、電流ブロック層105となるn型(Al
YGa1-YZ2In1-Z2P(但し、0≦Y≦1、0<Z2
<1)層、p型の第2のクラッド層106となるp型
(AlX2Ga1-X2Z3In1-Z3P(但し、0≦X2≦
1、0<Z3<1)層におけるアルミニウムの組成(X
1、Y、X2)の間には、Y>X1及びY>X2の関係
がある。
In the semiconductor laser device according to the present embodiment, the p-type (Al
X1Ga1 -X1 ) Z1In1 -Z1P (provided that 0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <
Z1 <1) layer, n-type (Al
Y Ga 1-Y) Z2 In 1-Z2 P ( where, 0 ≦ Y ≦ 1,0 <Z2
<1) p-type (Al X2 Ga 1-X2 ) Z3 In 1 -Z3 P (0 ≦ X2 ≦
1, 0 <Z3 <1) Aluminum composition (X
1, Y, X2) have a relationship of Y> X1 and Y> X2.

【0030】本実施形態に係る半導体レーザ装置による
と、電流ブロック層105のアルミニウム組成(Y)
は、p型の第1クラッド層104のアルミニウム組成
(X1)およびp型の第2クラッド層106のアルミニ
ウム組成(X2)よりも大きいので、p型の第1クラッ
ド層104、電流ブロック層105及びp型の第2クラ
ッド層106のそれぞれのバンドギャップのエネルギー
を、活性層103から発生するレーザ光の発振波長に対
するエネルギーよりも大きくすることができる。
According to the semiconductor laser device of this embodiment, the aluminum composition (Y) of the current block layer 105
Is larger than the aluminum composition (X1) of the p-type first cladding layer 104 and the aluminum composition (X2) of the p-type second cladding layer 106, so that the p-type first cladding layer 104, the current blocking layer 105, and the The energy of each band gap of the p-type second cladding layer 106 can be made larger than the energy for the oscillation wavelength of the laser light generated from the active layer 103.

【0031】このようにすると、p型の第1クラッド層
104、電流ブロック層105及びp型の第2クラッド
層106は活性層103から発振するレーザ光に対して
透明であるから、活性層103におけるスプライト領域
105a直下の領域から発振するレーザ光の光分布を、
活性層103における電流ブロック層105の下側領域
にまで容易に広げることができる。
In this case, the p-type first cladding layer 104, the current blocking layer 105, and the p-type second cladding layer 106 are transparent to the laser light oscillated from the active layer 103. The light distribution of the laser light oscillating from the region immediately below the sprite region 105a in
It can be easily extended to the region under the current block layer 105 in the active layer 103.

【0032】一方、活性層103に注入される電流は、
電流ブロック層105によりストライプ領域105a直
下の領域に限定されているので、活性層103における
電流ブロック層105の直下の領域には電流が流れず、
活性層103から発生するレーザ光を吸収する可飽和吸
収領域を形成することができる。従って、本実施形態に
係る半導体レーザ装置は自励発振が可能になる。
On the other hand, the current injected into the active layer 103 is
Since the current block layer 105 limits the region to a region immediately below the stripe region 105a, no current flows in a region of the active layer 103 immediately below the current block layer 105,
A saturable absorption region that absorbs laser light generated from the active layer 103 can be formed. Therefore, the semiconductor laser device according to the present embodiment can perform self-pulsation.

【0033】[表1]は、一実施形態に係る半導体レー
ザ装置を構成する、コンタクト層107、p型の第2ク
ラッド層106、電流ブロック層105、p型の第1の
クラッド層104、活性層103及びn型のクラッド層
102のアルミニウム組成及び膜厚を示している。
Table 1 shows a contact layer 107, a p-type second cladding layer 106, a current blocking layer 105, a p-type first cladding layer 104, an active layer, which constitute a semiconductor laser device according to one embodiment. The aluminum composition and the film thickness of the layer 103 and the n-type cladding layer 102 are shown.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[表1]に示すように、電流ブロック層1
05のアルミニウム組成(Y=1.0)はp型の第1ク
ラッド層104のアルミニウム組成(X1=0.7)よ
りも大きく且つ電流ブロック層105のアルミニウム組
成(Y=1.0)はp型の第2クラッド層104のアル
ミニウム組成(X2=0.6)よりも大きい。尚、[表
1]は、電流ブロック層105となるn型(AlYGa
1-YZ2In1-Z2Pのアルミニウム組成(Y)が1であ
る場合を示しているが、アルミニウム組成が1ではなく
て電流ブロック層105にガリウムが含まれていてもよ
い。
As shown in [Table 1], the current blocking layer 1
05 (Y = 1.0) is larger than the aluminum composition (X1 = 0.7) of the p-type first cladding layer 104, and the aluminum composition (Y = 1.0) of the current blocking layer 105 is p It is larger than the aluminum composition (X2 = 0.6) of the second cladding layer 104 of the mold. [Table 1] shows that the current blocking layer 105 is an n-type (Al Y Ga
Although 1-Y) Z2 In 1- Z2 P of aluminum composition (Y) indicates the case where 1, may contain gallium in the current blocking layer 105 aluminum composition is not one.

【0036】また、活性層103は、GaInP層より
なる量子井戸層及びAlXGa1-XInP層(X=0.
5)よりなるバリア層からなる多重量子井戸構造を有し
ているため、該活性層103から発振するレーザ光の発
振波長は約670nm(エネルギー:1.85eV)で
ある。
The active layer 103 includes a quantum well layer made of a GaInP layer and an Al x Ga 1 -x InP layer (X = 0.
5), the laser beam emitted from the active layer 103 has an oscillation wavelength of about 670 nm (energy: 1.85 eV).

【0037】p型の第1クラッド層104、電流ブロッ
ク層105及びp型の第2クラッド層106のバンドギ
ャップエネルギーは、活性層103から発振するレーザ
光のエネルギーよりも大きいため、p型の第1クラッド
層104、電流ブロック層105及びp型の第2クラッ
ド層106は、活性層103から発振するレーザ光に対
して透明になるので、光導波路における内部損失は数c
-3程度の小さなものとなり、動作電流が低減する。
The band gap energy of the p-type first cladding layer 104, the current blocking layer 105, and the p-type second cladding layer 106 is larger than the energy of the laser light oscillated from the active layer 103. Since the first cladding layer 104, the current blocking layer 105, and the p-type second cladding layer 106 become transparent to laser light oscillated from the active layer 103, the internal loss in the optical waveguide is several c.
m -3 and the operating current is reduced.

【0038】本実施形態に係る半導体レーザ装置におい
て、ストライプ領域105aの内側上下に存在する、p
型の第2クラッド層106、p型の第1クラッド層10
4及び活性層103を含む半導体多層構造から決まる第
1の実効屈折率と、ストライプ領域105aの外側上下
に存在する、電流ブロック層106、p型の第1クラッ
ド層104及び活性層103を含む半導体多層構造から
決まる第2の実効屈折率との差である、ストライプ領域
内外の実効屈折率差は、2×10-3以上で且つ5×10
-3以下であることが好ましい。
In the semiconductor laser device according to the present embodiment, p
-Type second cladding layer 106, p-type first cladding layer 10
The first effective refractive index determined by the semiconductor multilayer structure including the active layer 103 and the active layer 103, and the semiconductor including the current blocking layer 106, the p-type first cladding layer 104, and the active layer 103 existing above and below the stripe region 105a. The difference between the effective refractive index inside and outside the stripe region, which is a difference from the second effective refractive index determined from the multilayer structure, is 2 × 10 −3 or more and 5 × 10 −3 or more.
It is preferably -3 or less.

【0039】以下、ストライプ領域105aの内側上下
に存在する、p型の第2クラッド層106、p型の第1
クラッド層104、活性層103およびn型のクラッド
層102からなる半導体多層構造から決まる第1の実効
屈折率n1 と、ストライプ領域105aの外側上下に存
在する電流ブロック層106と、p型の第1クラッド層
104と、活性層103およびn型のクラッド層102
からなる半導体多層構造から決まる第2の実効屈折率n
2 との差である、ストライプ領域内外の実効屈折率差
(以下、単に実効屈折率差と称する。)Δn(=n1
2)と自励発振との関係について説明する。尚、本実
施形態においては、実効屈折率差Δnは3.2×10-3
に設定されている。
Hereinafter, the p-type second cladding layer 106 and the p-type first cladding layer 106 which are present above and below the stripe region 105a.
A first effective refractive index n 1 determined by a semiconductor multilayer structure including a cladding layer 104, an active layer 103 and an n-type cladding layer 102, a current blocking layer 106 existing above and below the stripe region 105 a, and a p-type 1 cladding layer 104, active layer 103 and n-type cladding layer 102
Effective refractive index n determined from the semiconductor multilayer structure consisting of
2, which is the difference between the effective refractive index inside and outside the stripe region (hereinafter simply referred to as the effective refractive index difference) Δn (= n 1 −)
The relationship between n 2 ) and self-pulsation will be described. In the present embodiment, the effective refractive index difference Δn is 3.2 × 10 −3.
Is set to

【0040】まず、本実施形態に係る半導体レーザ装置
が自励発振する原理について、図2(a)〜(e)を参
照しながら説明する。
First, the principle of self-sustained pulsation of the semiconductor laser device according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0041】図2(a)は、本実施形態に係る半導体レ
ーザ装置において、活性層103から発振するレーザ光
の光分布110の範囲を示し、図2(b)は実効屈折率
差を示し、図2(c)は光分布を示し、図2(d)は利
得分布を示し、図2(e)はモード利得分布を示してい
る。
FIG. 2A shows a range of a light distribution 110 of laser light oscillated from the active layer 103 in the semiconductor laser device according to the present embodiment, and FIG. 2B shows an effective refractive index difference. 2C shows the light distribution, FIG. 2D shows the gain distribution, and FIG. 2E shows the mode gain distribution.

【0042】本実施形態に係る半導体レーザ装置におい
ては、前述のように、電流ブロック層105は、活性層
103から発振するレーザ光に対して透明であるため、
レーザ光は電流ブロック層105に殆ど吸収されないの
で、レーザ光は電流ブロック層105に相当染み出して
いる。また、本実施形態においては、実効屈折率差Δn
は3.2×10-3という小さな値に設定されているた
め、図2(a)に示すように、光分布110は、p型の
第1クラッド層104及び活性層103における電流ブ
ロック層105の下側の領域にまで広く拡がっている。
In the semiconductor laser device according to this embodiment, as described above, since the current blocking layer 105 is transparent to the laser light oscillated from the active layer 103,
Since the laser beam is hardly absorbed by the current block layer 105, the laser beam considerably seeps into the current block layer 105. In the present embodiment, the effective refractive index difference Δn
Is set to a small value of 3.2 × 10 −3 , as shown in FIG. 2A, the light distribution 110 is formed by the p-type first cladding layer 104 and the current blocking layer 105 in the active layer 103. To the lower area.

【0043】導入される電流は、その大部分がストライ
プ領域105aに閉じこめられp型の第1クラッド層1
04に若干拡散する程度であるから、図2(d)に示す
ように、電流分布(利得分布)はストライプ領域105
と同程度にしか拡がらない。
Most of the introduced current is confined in the stripe region 105a and the p-type first cladding layer 1
4, the current distribution (gain distribution) is reduced to the stripe region 105 as shown in FIG.
It spreads only as much as.

【0044】従って、図2(c)に示す光分布と図2
(d)に示す利得分布との積で表わされるモード利得分
布は、図2(e)に示すようになる。すなわち、光分布
110はストライプ領域105aの外側にまで拡がって
いるが、利得分布はストライプ領域105aの外側では
損失になるので、モード利得分布は、ストライプ領域1
05aの外側の領域(図2(e)においてハッチングで
示す領域)では損失になる。従って、図2(a)に示す
ように、活性層103におけるストライプ領域105a
の両側に可飽和吸収領域111が形成される。
Accordingly, the light distribution shown in FIG.
The mode gain distribution represented by the product of the gain distribution shown in (d) is as shown in FIG. That is, although the light distribution 110 extends to the outside of the stripe region 105a, the gain distribution becomes a loss outside the stripe region 105a.
A loss occurs in a region outside the region 05a (a region indicated by hatching in FIG. 2E). Therefore, as shown in FIG. 2A, the stripe region 105a in the active layer 103 is formed.
Saturable absorption regions 111 are formed on both sides.

【0045】図3は、本実施形態に係る半導体レーザ装
置の出射端面がアンコート状態(コーティング層が形成
されていない状態)の時の室温(25℃)で自励発振さ
せたときの光出力の時間応答波形を示している。図3か
ら分かるように、安定した光パルス列が得られており、
満足できる自励発振が実現されている。尚、自励発振の
周波数は613MHzである。
FIG. 3 shows the light output when the semiconductor laser device according to the present embodiment is self-oscillated at room temperature (25 ° C.) when the emitting end face is in an uncoated state (a state in which no coating layer is formed). 3 shows a time response waveform of the time chart. As can be seen from FIG. 3, a stable optical pulse train is obtained,
Satisfactory self-excited oscillation is realized. The frequency of self-excited oscillation is 613 MHz.

【0046】図4は、本実施形態に係る半導体レーザ装
置の出射端面がアンコート状態の時の室温で自励発振さ
せたときの光出力−電流特性を測定した結果を示してお
り、図4において、実線は本実施形態に係る半導体レー
ザ装置の特性を表わし、破線は従来の半導体レーザ装置
の特性を表わしている。
FIG. 4 shows the results of measuring the optical output-current characteristics when the semiconductor laser device according to the present embodiment is self-oscillated at room temperature when the emitting end face is in an uncoated state. In the graph, the solid line represents the characteristics of the semiconductor laser device according to the present embodiment, and the broken line represents the characteristics of the conventional semiconductor laser device.

【0047】図4から分かるように、従来の半導体レー
ザ装置によると、5mWの光出力時の動作電流が86.
6mAであるのに対して、本実施形態に係る半導体レー
ザ装置によると、5mWの光出力時の動作電流は56.
6mAであって、動作電流を従来の約3分の2に低減で
きることを確認できた。
As can be seen from FIG. 4, according to the conventional semiconductor laser device, the operating current at the time of light output of 5 mW is 86.
According to the semiconductor laser device according to the present embodiment, the operating current at the time of light output of 5 mW is 56.
It was 6 mA, and it was confirmed that the operating current could be reduced to about two thirds of the conventional one.

【0048】ところで、半導体レーザ装置を自励発振さ
せるためには、可飽和吸収領域111が必要である。本
実施形態においては、電流ブロック層105が活性層1
03から発振するレーザ光に対して透明であるため、実
効屈折率差Δnを小さな値に設定することができる。こ
のため、光分布110をストライプ領域105aの外側
に大きく広げることができるので、自励発振するのに十
分な大きさの可飽和吸収領域111を得ることができ
る。
By the way, in order to cause the semiconductor laser device to self-oscillate, the saturable absorption region 111 is required. In the present embodiment, the current blocking layer 105 is
Since it is transparent to the laser light oscillating from 03, the effective refractive index difference Δn can be set to a small value. For this reason, the light distribution 110 can be greatly expanded to the outside of the stripe region 105a, so that the saturable absorption region 111 having a size sufficient for self-pulsation can be obtained.

【0049】以下、良好な自励発振を起こさせるために
好ましい実効屈折率差Δnの範囲について説明する。
The preferred range of the effective refractive index difference Δn for causing good self-sustained pulsation will be described below.

【0050】実効屈折率差Δnが2×10-3よりも小さ
くなると、光分布110が大きくなって、可飽和吸収領
域111の領域が大きくなり過ぎるため、電流をいくら
注入しても、レーザ光の吸収が飽和しない。つまり、可
飽和吸収領域111は単なる吸収体としての機能しか有
しなくなるので、自励発振は起こらなくなる。また、実
効屈折率差Δnが2×10-3よりも小さくなると、導波
構造は屈折率反導波となり、横モードは非常に不安定に
なってしまう。
When the effective refractive index difference Δn is smaller than 2 × 10 −3 , the light distribution 110 becomes large, and the area of the saturable absorption region 111 becomes too large. Does not saturate. That is, the saturable absorption region 111 has only a function as a simple absorber, and self-pulsation does not occur. On the other hand, when the effective refractive index difference Δn is smaller than 2 × 10 −3 , the waveguide structure becomes anti-refractive index, and the transverse mode becomes very unstable.

【0051】一方、実効屈折率差Δnが5×10-3より
も大きくなると、光分布110が小さくなって、可飽和
吸収領域111が十分に機能しなくなるので、自励発振
が起こらなくなる。
On the other hand, when the effective refractive index difference Δn is larger than 5 × 10 −3 , the light distribution 110 becomes small, and the saturable absorption region 111 does not function sufficiently, so that self-pulsation does not occur.

【0052】従って、良好な自励発振を起こさせるため
には、実効屈折率差Δnは、2×10-3以上で且つ5×
10-3以下であることが必要がある。
Therefore, in order to cause good self-sustained pulsation, the effective refractive index difference Δn must be 2 × 10 −3 or more and 5 × 10 −3 or more.
It must be less than 10 -3 .

【0053】図5(a)は、本実施形態に係る半導体レ
ーザ装置において、活性層103の量子井戸層の数及び
p型の第1クラッド層104の厚さを変化させて、実効
屈折率差Δnとレーザ発振時のスペクトル半値幅との関
係を測定した結果を示している。また、図5(b)は縦
シングルモードで発振するレーザ光のスペクトルを示
し、図5(c)は縦マルチモードで発振するレーザ光の
スペクトルを示している。自励発振時には、レーザ光の
スペクトルは縦マルチモードになるため、スペクトルの
半値幅は1nm程度になる。従って、スペクトル半値幅
を測定することにより、自励発振しているか否かを判定
することができる。
FIG. 5A shows the semiconductor laser device according to the present embodiment, in which the number of quantum well layers of the active layer 103 and the thickness of the p-type first cladding layer 104 are changed to change the effective refractive index difference. The result of measuring the relationship between Δn and the half width of the spectrum during laser oscillation is shown. FIG. 5B shows the spectrum of the laser beam oscillating in the vertical single mode, and FIG. 5C shows the spectrum of the laser beam oscillating in the vertical multimode. At the time of self-sustained pulsation, the spectrum of the laser beam is in a vertical multi-mode, so that the half width of the spectrum is about 1 nm. Therefore, whether or not self-sustained pulsation has occurred can be determined by measuring the half-width of the spectrum.

【0054】図5(a)において、◆は井戸層の数が7
層で第1クラッド層104の厚さが0.15μmの場合
を示し、●は井戸層の数が7層で第1クラッド層104
の厚さが0.20μmの場合を示し、★は井戸層の数が
7層で第1クラッド層104の厚さが0.25μmの場
合を示し、○は井戸層の数が8層で第1クラッド層10
4の厚さが0.20μmの場合を示し、☆は井戸層の数
が8層で第1クラッド層104の厚さが0.25μmの
場合を示し、△は井戸層の数が8層で第1クラッド層1
04の厚さが0.30μmの場合を示している。
In FIG. 5A, ◆ indicates that the number of well layers is seven.
Indicates the case where the thickness of the first cladding layer 104 is 0.15 μm.
Indicates a case where the number of well layers is 7 and the thickness of the first cladding layer 104 is 0.25 μm, and ○ indicates a case where the number of well layers is 8 and 1 clad layer 10
4 shows a case where the thickness is 0.20 μm, ☆ shows a case where the number of well layers is eight and the first cladding layer 104 has a thickness of 0.25 μm, and Δ shows a case where the number of well layers is eight. First cladding layer 1
04 shows a case where the thickness is 0.30 μm.

【0055】図5(a)から、実効屈折率差Δnの値が
2.5×10-3以上で且つ4.2×10-3以下であれ
ば、自励発振することを確認できた。図5(a)に示す
結果では、実効屈折率差Δnの値が2.5×10-3以下
の場合及び4.2×10-3以上の場合には自励発振をし
ていないが、実効屈折率差Δnが2×10-3以上で且つ
5×10-3以下であれば、量子井戸層の数、活性層10
3を構成する量子井戸層の合計厚さ又はp型の第1クラ
ッド層104の厚さを最適化することにより、自励発振
を起こさせることはできる。
From FIG. 5 (a), it was confirmed that self-oscillation occurred when the value of the effective refractive index difference Δn was 2.5 × 10 −3 or more and 4.2 × 10 −3 or less. According to the results shown in FIG. 5A, when the value of the effective refractive index difference Δn is 2.5 × 10 −3 or less and 4.2 × 10 −3 or more, no self-excited oscillation occurs. If the effective refractive index difference Δn is not less than 2 × 10 −3 and not more than 5 × 10 −3 , the number of quantum well layers and the number of active layers 10
By optimizing the total thickness of the quantum well layers constituting the third or the thickness of the p-type first cladding layer 104, self-pulsation can be caused.

【0056】以下、活性層103を構成する量子井戸層
の合計厚さ(井戸層の総厚)と自励発振特性との関係に
ついて説明する。
Hereinafter, the relationship between the total thickness of the quantum well layers constituting the active layer 103 (total thickness of the well layers) and the self-excited oscillation characteristics will be described.

【0057】図6は、実効屈折率差Δnの値を3.2×
10-3程度に設定した場合における、井戸層の総厚とス
ペクトル半値幅との関係を示している。図6における○
は、左から順に、厚さが0.0053μmの井戸層を6
層有している場合(総厚:0.0053×6μm)、厚
さが0.0053μmの井戸層を7層有している場合
(総厚:0.0053×7μm)、厚さが0.0053
μmの井戸層を8層有している場合(総厚:0.005
3×8μm)、厚さが0.0080μmの井戸層を6層
有している場合(総厚:0.0080×6μm)を表わ
している。
FIG. 6 shows that the value of the effective refractive index difference Δn is 3.2 ×
The graph shows the relationship between the total thickness of the well layer and the full width at half maximum when the wavelength is set to about 10 −3 . ○ in FIG.
Are, in order from the left, 6 well layers having a thickness of 0.0053 μm.
When there are seven layers (total thickness: 0.0053 × 6 μm), and when there are seven well layers with a thickness of 0.0053 μm (total thickness: 0.0053 × 7 μm), the thickness is 0. 0053
When there are eight μm well layers (total thickness: 0.005
3 × 8 μm) and six well layers having a thickness of 0.0080 μm (total thickness: 0.0080 × 6 μm).

【0058】図6から、量子井戸層の合計厚さが0.0
35μm程度以上になると、自励発振することが分か
る。換言すると、量子井戸層の合計厚さを大きくして、
可飽和吸収領域111の体積を確保すると、自励発振す
ることが分かる。
FIG. 6 shows that the total thickness of the quantum well layers is 0.0
It can be seen that self-oscillation occurs when the thickness is about 35 μm or more. In other words, by increasing the total thickness of the quantum well layer,
It can be seen that self-excited oscillation occurs when the volume of the saturable absorption region 111 is secured.

【0059】図6は実効屈折率差Δnを3.2×10-3
程度に設定した場合であったが、実効屈折率差Δnを2
×10-3〜3×10-3程度に小さくすると、量子井戸層
の合計厚さが0.030μm以上であれば、自励発振が
起きる。
FIG. 6 shows that the effective refractive index difference Δn is 3.2 × 10 -3.
The effective refractive index difference Δn is 2
If the total thickness of the quantum well layers is 0.030 μm or more, self-sustained pulsation occurs when the thickness is reduced to about × 10 −3 to 3 × 10 −3 .

【0060】以下、p型の第1クラッド層104の厚さ
と自励発振特性との関係について説明する。
The relationship between the thickness of the p-type first cladding layer 104 and the self-sustained pulsation characteristics will be described below.

【0061】図7は、実効屈折率差Δnの値を3.2×
10-3程度に設定すると共に、活性層103を、厚さが
0.0053μmの井戸層が8層積層されてなる量子井
戸構造に設定した場合において、p型の第1クラッド層
104の厚さと最高自励発振温度(自励発振が起きる最
高の温度)との関係を示している。図7において、○は
自励発振が起きた場合を示し、×は自励発振が起きなか
った場合を示している。
FIG. 7 shows that the value of the effective refractive index difference Δn is 3.2 ×
When the active layer 103 is set to about 10 −3 and the active layer 103 is set to a quantum well structure in which eight well layers each having a thickness of 0.0053 μm are stacked, the thickness of the p-type first cladding layer 104 is reduced. It shows the relationship with the maximum self-oscillation temperature (the highest temperature at which self-oscillation occurs). In FIG. 7, ○ indicates a case where self-sustained pulsation occurs, and x indicates a case where self-sustained pulsation does not occur.

【0062】図7から分かるように、p型の第1クラッ
ド層104の厚さが0.1μm程度であると、室温(2
5℃)でしか発振しない。p型の第1クラッド層104
の厚さが0.3μm程度にまで大きくなるに伴って、8
0℃程度でも自励発振するようになる。
As can be seen from FIG. 7, if the thickness of the p-type first cladding layer 104 is about 0.1 μm, the room temperature (2
(5 ° C). p-type first cladding layer 104
With the increase in thickness of about 0.3 μm,
Self-excited oscillation occurs even at about 0 ° C.

【0063】一方、p型の第1クラッド層104の厚さ
が0.3μm程度よりも大きくなると最高自励発振温度
は低下していき、p型の第1クラッド層104の厚さ
が、0.45μm程度までは自励発振するが、0.5μ
m程度よりも大きくなると自励発振しなくなる。
On the other hand, when the thickness of the p-type first cladding layer 104 becomes larger than about 0.3 μm, the maximum self-excited oscillation temperature decreases, and the thickness of the p-type first cladding layer 104 becomes zero. Self-excited oscillation up to about .45 μm
When it is larger than about m, self-excited oscillation stops.

【0064】従って、自励発振を起こさせるためには、
p型の第1クラッド層104の厚さは0.1μm以上で
且つ0.45μm以下であることが好ましく、60℃程
度以上の温度下で自励発振させるためには、p型の第1
クラッド層104の厚さを0.2μm以上で且つ0.4
μm以下に設定することが好ましい。
Therefore, in order to cause self-excited oscillation,
The thickness of the p-type first cladding layer 104 is preferably 0.1 μm or more and 0.45 μm or less. In order to cause self-excited oscillation at a temperature of about 60 ° C. or more, the p-type first
When the thickness of the cladding layer 104 is 0.2 μm or more and 0.4
It is preferable to set it to μm or less.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザ装置による
と、活性層から発生するレーザ光の発振波長に対して透
明である半導体材料で電流ブロック層を構成し、また、
活性層における電流ブロック層の直下の領域に、活性層
から発生するレーザ光を吸収する可飽和吸収層が形成さ
れているため、自励発振が可能になる。
According to the semiconductor laser device of the present invention, the current blocking layer is made of a semiconductor material that is transparent to the oscillation wavelength of the laser light generated from the active layer.
Since a saturable absorbing layer that absorbs laser light generated from the active layer is formed in a region of the active layer immediately below the current blocking layer, self-pulsation can be performed.

【0066】また、電流ブロック層がストライプ領域を
有し、該ストライプ領域に第2のクラッド層が形成され
ている構造であるため、結晶成長工程が2回でよいの
で、半導体レーザ装置の製造コストを低減することがで
きる。
Further, since the current blocking layer has a stripe region and the second cladding layer is formed in the stripe region, the crystal growth step may be performed twice, so that the manufacturing cost of the semiconductor laser device is reduced. Can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(e)は、本発明の一実施形態に係る
半導体レーザ装置が自励発振する原理を説明する図であ
り、(a)は活性層から発振するレーザ光の光分布の範
囲を示し、(b)は実効屈折率差を示し、(c)は光分
布を示し、(d)は利得分布を示し、図2(e)はモー
ド利得分布を示している。
FIGS. 2A to 2E are diagrams illustrating the principle of self-excited oscillation of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. The distribution range is shown, (b) shows the effective refractive index difference, (c) shows the light distribution, (d) shows the gain distribution, and FIG. 2 (e) shows the mode gain distribution.

【図3】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置を
室温で自励発振させたときの光出力の時間応答波形を示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a time response waveform of an optical output when the semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention self-oscillates at room temperature.

【図4】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置を
室温で自励発振させたときの光出力−電流特性を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing light output-current characteristics when the semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention self-oscillates at room temperature.

【図5】(a)は、本発明の一実施形態に係る半導体レ
ーザ装置における、実効屈折率差とレーザ発振時のスペ
クトル半値幅との関係を示す図であり、(b)は縦シン
グルモードで発振するレーザ光のスペクトルを示す図で
あり、(c)は縦マルチモードで発振するレーザ光のス
ペクトルを示す図である。
FIG. 5A is a diagram illustrating a relationship between an effective refractive index difference and a spectral half width at the time of laser oscillation in a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating a spectrum of a laser beam oscillating in the vertical multi-mode, and FIG.

【図6】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置に
おける、井戸層の総厚とスペクトル半値幅との関係を示
す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the total thickness of a well layer and a spectral half width in a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置に
おける、p型の第1クラッド層の厚さと最高自励発振温
度との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of the p-type first cladding layer and the maximum self-excited oscillation temperature in the semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.

【図8】従来の半導体レーザ装置の断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【図9】従来の半導体レーザ装置における光出力−電流
特性を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing light output-current characteristics in a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 半導体レーザ装置 101 n型GaAs基板 102 n型のクラッド層 103 活性層 104 p型の第1クラッド層 105 電流ブロック層 105a ストライプ領域 106 p型の第2クラッド層 107 コンタクト層 108 n型電極 109 p型電極 110 光分布 111 可飽和吸収層 REFERENCE SIGNS LIST 100 semiconductor laser device 101 n-type GaAs substrate 102 n-type cladding layer 103 active layer 104 p-type first cladding layer 105 current blocking layer 105 a stripe region 106 p-type second cladding layer 107 contact layer 108 n-type electrode 109 p Type electrode 110 Light distribution 111 Saturable absorption layer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層と、前記活性層の上に形成された
第1導電型の(AlX1Ga1-X1Z1In1-Z1P(但し、
0≦X1≦1、0<Z1<1)よりなる第1クラッド層
と、前記第1クラッド層の上に形成された第2導電型の
(AlYGa1-YZ2In1-Z2P(但し、0≦Y≦1、0
<Z2<1)よりなり、ストライプ領域を有する電流ブ
ロック層と、少なくとも前記ストライプ領域に形成され
た第1導電型の(AlX2Ga1-X2Z3In1-Z3P(但
し、0≦X1≦1、0<Z3<1)よりなる第2クラッ
ド層とを備え、 X1、X2及びYの間に、Y>X1及びY>X2の関係
が成り立ち、 前記活性層における前記電流ブロック層の直下の領域
に、前記活性層から発生するレーザ光を吸収する可飽和
吸収領域が形成されていることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
An active layer and a first conductive type (Al X1 Ga 1 -X 1 ) Z1 In 1 -Z1 P formed on the active layer (wherein
A first cladding layer composed of 0 ≦ X1 ≦ 1, 0 <Z1 <1) and a second conductivity type (Al Y Ga 1-Y ) Z2 In 1-Z2 P formed on the first cladding layer. (However, 0 ≦ Y ≦ 1, 0
<Z2 <1), a current block layer having a stripe region, and at least a first conductivity type (Al X2 Ga 1-X2 ) Z3 In 1 -Z3 P (0 ≦ X1) formed in the stripe region. ≦ 1, 0 <Z3 <1), and a relationship of Y> X1 and Y> X2 is established between X1, X2, and Y, and the active layer is directly below the current blocking layer. A saturable absorption region for absorbing a laser beam generated from the active layer in the region (a).
【請求項2】 前記ストライプ領域の内側上下に存在す
る前記第2クラッド層、前記第1クラッド層及び前記活
性層を含む半導体多層構造から決まる第1の実効屈折率
と、前記ストライプ領域の外側上下に存在する前記電流
ブロック層、前記第1クラッド層及び前記活性層を含む
半導体多層構造から決まる第2の実効屈折率との差であ
る前記ストライプ領域内外の実効屈折率差は、2×10
-3以上で且つ5×10-3以下であることを特徴とする請
求項1に記載の半導体レーザ装置。
2. A first effective refractive index determined by a semiconductor multilayer structure including the second clad layer, the first clad layer, and the active layer existing above and below the stripe region, and an upper and lower region outside the stripe region. The effective refractive index difference between the inside and outside of the stripe region, which is the difference from the second effective refractive index determined from the semiconductor multilayer structure including the current blocking layer, the first cladding layer, and the active layer, is 2 × 10
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the value is not less than −3 and not more than 5 × 10 −3 .
【請求項3】 前記第1クラッド層、前記電流ブロック
層及び前記第2クラッド層のそれぞれのバンドギャップ
のエネルギーは、前記活性層から発生するレーザ光の発
振波長に対するエネルギーよりも大きいことを特徴とす
る請求項1に記載の半導体レーザ装置。
3. The energy of a band gap of each of the first cladding layer, the current blocking layer, and the second cladding layer is larger than energy with respect to an oscillation wavelength of laser light generated from the active layer. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項4】 前記活性層は、複数の量子井戸層と複数
のバリア層とが積層されてなる量子井戸構造を有し、 前記量子井戸層の合計厚さは、0.03μm以上である
ことを特徴とするを請求項1に記載の半導体レーザ装
置。
4. The active layer has a quantum well structure in which a plurality of quantum well layers and a plurality of barrier layers are stacked, and the total thickness of the quantum well layers is 0.03 μm or more. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記第1クラッド層の厚さは、0.10
μm以上で且つ0.45μm以下であることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体レーザ装置。
5. The thickness of the first cladding layer is 0.10.
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the diameter is not less than μm and not more than 0.45 μm.
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