JP2001308452A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP2001308452A
JP2001308452A JP2000123837A JP2000123837A JP2001308452A JP 2001308452 A JP2001308452 A JP 2001308452A JP 2000123837 A JP2000123837 A JP 2000123837A JP 2000123837 A JP2000123837 A JP 2000123837A JP 2001308452 A JP2001308452 A JP 2001308452A
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semiconductor
semiconductor laser
laser device
periodic structure
length
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Application number
JP2000123837A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Saito
正 齊藤
Masami Kumagai
雅美 熊谷
Hiroaki Ando
弘明 安藤
Naoki Kobayashi
小林  直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser device capable of increasing a laser edge face reflectivity even in a blue or ultraviolet ray area in which the refractivity of materials is small. SOLUTION: In a semiconductor laser device having a laser active area and a cyclic structure in the direction of a laser oscillator, the cyclic structure of the semiconductor laser device is formed of air and a semiconductor so that the optical length of a unit cycle in the cyclic structure, that is, a value obtained by adding length da of the air part to the product of length ds of the semiconductor part and effective refractivity neff of the waveguide of the semiconductor laser can be constituted of a value which is odd times of a value obtained by dividing oscillation wavelength by 2 as shown in a following formula (1); dsneff+da=mλ/2. In this case, AlXGa(1-X)N(0<=X<=1) or InXGa(1-X)N (0<=X<=1) is used for the semiconductor.

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
に関する。
[0001] The present invention relates to a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】青色若しくは紫外光領域で発振する半導
体レーザは光ディスクの高密度化に必須である。これま
でに青色若しくは紫外光領域で発振するレーザとしてG
aN系の材料による半導体レーザが開発されてきた。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser which oscillates in a blue or ultraviolet light region is indispensable for increasing the density of an optical disk. Until now, G lasers that oscillate in the blue or ultraviolet region
Semiconductor lasers made of aN-based materials have been developed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
光ディスクの光源として使用されているGaAs系材料や
光通信に使用されているInP系材料の屈折率が3.5
程度あるのに対し、GaN系材料の屈折率は2.8程度
と小さいため、劈開した端面をレーザ共振器ミラーとし
て用いる通常の半導体レーザ構造では端面の反射率が不
十分であり、そのままでは発振閾値が大きくなってしま
うという問題があった。
However, the refractive index of a GaAs-based material used as a light source of the current optical disk or an InP-based material used for optical communication is 3.5.
On the other hand, since the refractive index of the GaN-based material is as small as about 2.8, the reflectivity of the end face is not sufficient in the ordinary semiconductor laser structure using the cleaved end face as a laser resonator mirror, and the oscillation as it is. There is a problem that the threshold value becomes large.

【0004】この問題を解決するために、これまではレ
ーザウェハの劈開後に電子ビーム蒸着などの方法で誘電
体多層膜を形成して端面反射率を大きくするという方法
が採られてきた。このような方法はモノリシックな作製
プロセスではないために、作製費用がかかり低コスト化
の障害となっている。本発明はこの問題点を解決するた
めに、青色或いは紫外光領域材料として使用される窒化
物半導体のように材料の屈折率が小さくてもレーザ端面
反射率を大きくできる半導体レーザ装置を提供するもの
である。
[0004] In order to solve this problem, a method has heretofore been adopted in which a dielectric multilayer film is formed by a method such as electron beam evaporation after cleaving a laser wafer to increase the end face reflectivity. Since such a method is not a monolithic manufacturing process, the manufacturing cost is high and this is an obstacle to cost reduction. In order to solve this problem, the present invention provides a semiconductor laser device that can increase the laser facet reflectance even if the material has a small refractive index, such as a nitride semiconductor used as a blue or ultraviolet light region material. It is.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項1に係る半導体レーザ装置は、レーザ活性
領域とレーザ共振器方向に周期的構造を有する半導体レ
ーザ装置において、上記半導体レーザ装置の周期構造が
空気と半導体よりなり、下式(1)に示すように上記周
期構造における単位周期の光学長すなわち半導体部分の
長さdsと当該半導体レーザの導波路の実効屈折率neff
の積に空気部分の長さdaを加えた値が発振波長を2で
割った値の奇数倍によってなる周期構造であり、上記半
導体として、AlxGa(1-x)N(但し、0≦x≦1)若し
くはInxGa(1-x)N(但し、0≦x≦1)を使用するこ
とを特徴とする。 dseff+da=mλ/2 …(1) 但し、mは奇数、λは波長である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a periodic structure in a laser active region and a laser resonator direction. The periodic structure of the device is composed of air and a semiconductor, and as shown in the following equation (1), the optical length of a unit period in the periodic structure, that is, the length d s of the semiconductor portion and the effective refractive index n eff of the waveguide of the semiconductor laser.
Is a periodic structure in which a value obtained by adding the length d a of the air portion to the product of the air portion is an odd multiple of a value obtained by dividing the oscillation wavelength by 2. As the semiconductor, Al x Ga (1-x) N (where 0 ≤ x ≤ 1) or In x Ga (1-x) N (where 0 ≤ x ≤ 1). d s n eff + d a = mλ / 2 ... (1) where, m is an odd number, lambda is the wavelength.

【0006】上記目的を達成する本発明の請求項2に係
る半導体レーザ装置は、レーザ活性領域とそれを囲む2
次元面内に周期的構造を有する半導体レーザ装置におい
て、上記半導体レーザ装置の周期構造が空気と半導体よ
りなり共振器領域の周囲に2次元的で面内において4回
対称若しくは6回対称であり、上式(1)に示すように
上記周期構造における単位周期の光学長すなわち半導体
部分の長さdsと当該半導体レーザの導波路の実効屈折
率neffの積に空気部分の長さdaを加えた値が発振波長
を2で割った値の奇数倍によってなる周期構造であり、
上記半導体として、AlxGa(1-x)N(但し、0≦x≦
1)若しくはInxGa(1-x)N(但し、0≦x≦1)を使
用することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a laser active region and a laser active region surrounding the laser active region.
In a semiconductor laser device having a periodic structure in a three-dimensional plane, the periodic structure of the semiconductor laser device is made of air and semiconductor, is two-dimensional around a resonator region, and is four- or six-fold symmetric in the plane, the length d a of the optical length or length d s and the semiconductor laser product to the air portion of the effective refractive index n eff of the waveguide of the semiconductor portion of the unit period of the periodic structure, as shown in the above equation (1) A periodic structure in which the added value is an odd multiple of a value obtained by dividing the oscillation wavelength by 2;
As the semiconductor, Al x Ga (1-x) N (where 0 ≦ x ≦
1) or In x Ga (1-x) N (where 0 ≦ x ≦ 1).

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】[実施例1]図1、図2に本発明
の第1の実施例を示す。n型GaN基板11上にn型に
ドープしたAlxGa(1-x)Nクラッド層22を形成する。
このクラッド層22の上にInxGa(1-x)N若しくはAlx
Ga(1-x)Nよりなる活性層23を成長する。クラッド層
22の厚さは、活性層23へ閉じ込められた光の裾が基
板11まで達しないよう十分に厚くする必要があり、例
えば、500nmとする。
[Embodiment 1] FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. On the n-type GaN substrate 11, an Al x Ga (1-x) N cladding layer 22 doped with n-type is formed.
On this cladding layer 22, In x Ga (1-x) N or Al x
An active layer 23 of Ga (1-x) N is grown. The thickness of the cladding layer 22 needs to be sufficiently large so that the skirt of the light confined in the active layer 23 does not reach the substrate 11, and is, for example, 500 nm.

【0008】活性層23は、In及びAlの組成xによっ
て発振波長が制御できる。活性層23の厚さは、例え
ば、50nmである。更に、この活性層23の上にp型
にドープしたAlxGa(1-x)Nクラッド層24を形成す
る。このpクラッド層24もnクラッド層22と同様の
厚さである。pクラッド層24の上面にはp電極25が
形成され、n型GaN基板11の下面には、n電極21
が形成されている。半導体レーザの効率を良くするため
にはダブルヘテロ構造が適しており、このためにクラッ
ド層22,24のAl組成xは活性層23の屈折率より
も小さく、バンドギャップは大きくする必要がある。
The oscillation wavelength of the active layer 23 can be controlled by the composition x of In and Al. The thickness of the active layer 23 is, for example, 50 nm. Further, a p-type doped Al x Ga (1-x) N cladding layer 24 is formed on the active layer 23. The p-cladding layer 24 has the same thickness as the n-cladding layer 22. A p-electrode 25 is formed on the upper surface of the p-cladding layer 24, and an n-electrode 21 is formed on the lower surface of the n-type GaN substrate 11.
Are formed. To improve the efficiency of the semiconductor laser, a double hetero structure is suitable. For this reason, the Al composition x of the cladding layers 22 and 24 needs to be smaller than the refractive index of the active layer 23 and the band gap needs to be large.

【0009】本実施例では、活性領域13はリッジ構造
として光が導波できるようにしてある。活性領域13の
幅は、例えば、1μm程度である。本実施例では、活性
領域13はリッジ型となっているが、活性層材料より屈
折率の高い材料を用いて埋め込み構造とすることも有効
である。更に、活性領域13の両出力端には周期的に溝
を形成して、1次元フォトニック結晶12,14として
ある。1次元フォトニック結晶12,14の上面には、
屈折率制御電極26,27が形成されている。一般に屈
折率差が大きく波長程度の周期を有する構造は、フォト
ニック結晶構造と称され、本実施例のように1方向に周
期構造となっているものは1次元フォトニック結晶と称
される。
In this embodiment, the active region 13 has a ridge structure so that light can be guided. The width of the active region 13 is, for example, about 1 μm. In the present embodiment, the active region 13 is of a ridge type, but it is also effective to form a buried structure using a material having a higher refractive index than the material of the active layer. Further, grooves are periodically formed at both output ends of the active region 13 to form the one-dimensional photonic crystals 12 and 14. On the upper surfaces of the one-dimensional photonic crystals 12 and 14,
Refractive index control electrodes 26 and 27 are formed. In general, a structure having a large refractive index difference and a period of about a wavelength is called a photonic crystal structure, and a structure having a periodic structure in one direction as in this embodiment is called a one-dimensional photonic crystal.

【0010】本実施例では、半導体レーザの実効屈折率
がおよそ2.6であり、空気の屈折率1とは十分大きな
差となっているのでフォトニック結晶構造になってい
る。1次元フォトニック結晶12,14では、周期構造
を形成している半導体の光出力方向の幅dsと空気の溝
部分の幅daは、発振波長をλ、実効屈折率をneffとす
ると、下式(2)(3)となる。 ds=mλ/4neff …(2) da=mλ/4 …(3) ここに、mは奇数である。(2)(3)式から、下式が
導かれる。 dseff+da=mλ/2 …(1)
In this embodiment, the semiconductor laser has a photonic crystal structure because the effective refractive index of the semiconductor laser is about 2.6, which is a sufficiently large difference from the refractive index 1 of air. In the one-dimensional photonic crystal 12, the width d a width d s and the groove portion of the air of the semiconductor light output direction forming a periodic structure, the oscillation wavelength lambda, when the effective refractive index n eff And the following equations (2) and (3). d s = mλ / 4n eff ... (2) d a = mλ / 4 ... (3) Here, m is an odd number. The following equations are derived from the equations (2) and (3). d s n eff + d a = mλ / 2 ... (1)

【0011】本実施例では、m=1、λ=400nmと
して設計し、ds=38nm,da=100nmとしてい
る。劈開若しくはエッチングなどにより端面を形成した
場合のレーザ端面反射率Rは、フレネルの式R=(n
eff−1)2/(neff+1)2でおおよその端面反射率を
見積もることができる。本実施例では実効屈折率neff
がおよそ2.6であるので、単なる劈開端面の反射率は
R=19.8%となる。
In the present embodiment, m = 1 and λ = 400 nm are designed, and d s = 38 nm and d a = 100 nm. When the end face is formed by cleavage or etching, the laser end face reflectivity R is expressed by the Fresnel equation R = (n
The approximate end face reflectance can be estimated by eff −1) 2 / (n eff +1) 2 . In this embodiment, the effective refractive index n eff
Is about 2.6, and the reflectance of the simply cleaved end face is R = 19.8%.

【0012】GaAs系やInP系の半導体レーザでは、
劈開しただけでも端面反射率として30%以上が得られ
るのに対し、GaN系では20%程度しか得られないこ
とがわかる。本実施例の場合について実効屈折率2.6
を用いて平面波に対する反射率を計算した結果を図3及
び図4に示す。図3はm=1の場合、図4はm=3の場
合である。この計算では周期数(=半導体/空気ペア
数)が1のときを符号31,41で示し、周期数が2の
ときを符号32,42で示し、周期数が3のときを符号
33,43で示し、周期数が5のときを符号34,44
で示した。設計波長は400nmとした。
In a GaAs or InP semiconductor laser,
It can be seen that 30% or more as the end face reflectivity can be obtained only by cleavage, while only about 20% can be obtained in the GaN system. In the case of this embodiment, the effective refractive index is 2.6.
FIG. 3 and FIG. 4 show the results of calculating the reflectance with respect to the plane wave using. FIG. 3 shows the case where m = 1, and FIG. 4 shows the case where m = 3. In this calculation, when the number of cycles (= the number of semiconductor / air pairs) is 1, reference numerals 31 and 41 indicate, when the number of cycles is 2, reference numerals 32 and 42, and when the number of cycles is 3, reference numerals 33 and 43. And when the number of cycles is 5, reference numerals 34 and 44
Indicated by The design wavelength was 400 nm.

【0013】面図に示す通り、平面波に対する計算では
100%近い端面反射率が得られることがわかる。m=
1の方が広い波長範囲に渡って高反射率を得ることがで
きるが、半導体部分の幅がm=1では38nm,m=3
では115nmとなるので、作製上はm=3の方が容易
である。実際には活性領域から出力されたレーザ光は回
折によって広がるためフォトニック結晶領域で反射され
て再び活性領域に結合するレーザ光はこの計算値よりは
少なくなる。
As shown in the plan view, it can be seen that the end face reflectivity close to 100% can be obtained in the calculation for the plane wave. m =
1 can obtain high reflectivity over a wider wavelength range, but 38 nm and m = 3 when the width of the semiconductor portion is m = 1.
Is 115 nm, so that m = 3 is easier to fabricate. Actually, since the laser light output from the active region spreads by diffraction, the amount of the laser light reflected by the photonic crystal region and coupled to the active region again becomes smaller than the calculated value.

【0014】また、本実施例ではフォトニック結晶部分
にも活性層と同じ材料が存在しているため、この部分で
は吸収損失が生じる。屈折率制御電極26及び27に順
方向にバイアスすることによって、吸収損失を低減する
ことができる。いずれにしても、本実施例のようなフォ
トニック結晶構造を用いたときの実効的な端面反射率は
単なる劈開端面の反射率よりは十分大きくなるため、発
振閾値の低減や、出力の増大が可能となる。
In this embodiment, since the same material as that of the active layer is present in the photonic crystal portion, absorption loss occurs in this portion. By biasing the refractive index control electrodes 26 and 27 in the forward direction, the absorption loss can be reduced. In any case, the effective end face reflectivity when the photonic crystal structure as in the present embodiment is used is sufficiently larger than the reflectivity of a simple cleavage end face, so that the oscillation threshold value is reduced and the output is increased. It becomes possible.

【0015】なお、本実施例では、基板としてn型Ga
N基板11を用いているが、GaN系材料と比較的良好
な格子整合が可能なn型SiCやサファイヤ基板を用い
ても良い。但し、サファイヤ基板を用いる場合には、基
板からの電気的接触を取ることができないので、上面の
nクラッド層22から電気的接触を取る構造とする必要
がある。また、本実施例の活性層はInxGa(1-x)N若し
くはAlxGa(1-x)Nのバルクを用いたが、これらの量子
井戸構造を用いることはより有効である。
In this embodiment, n-type Ga is used as the substrate.
Although the N substrate 11 is used, an n-type SiC or sapphire substrate that can achieve relatively good lattice matching with the GaN-based material may be used. However, when a sapphire substrate is used, it is not possible to make electrical contact from the substrate, so it is necessary to adopt a structure in which electrical contact is made from the n-cladding layer 22 on the upper surface. Further, although the active layer of this embodiment uses the bulk of In x Ga (1-x) N or Al x Ga (1-x) N, it is more effective to use these quantum well structures.

【0016】更に、本実施例では、クラッド層22,2
4としてバルクのAlGaNを用いたが、この部分を熊倉
一英らによって特許出願(平成11年特許願第2121
95号)されているドーピングした超格子構造にするこ
とによって良好なp型若しくはn型クラッド層を形成す
ることは有効である。但し、この場合にも超格子によっ
て形成されたクラッド層の平均屈折率は活性層の屈折率
よりも小さくなるように設計する必要がる。
Further, in this embodiment, the cladding layers 22 and 2
A bulk AlGaN was used as No. 4, but this part was applied for a patent by Kazuhide Kumakura et al.
It is effective to form a good p-type or n-type cladding layer by using a doped superlattice structure described in US Pat. However, also in this case, it is necessary to design so that the average refractive index of the cladding layer formed by the superlattice is smaller than the refractive index of the active layer.

【0017】[実施例2]図5、図6及び図7に本発明
の第2の実施例を示す。n型GaN基板51上にn型に
ドープしたAlxGa(1-x)Nクラッド層64を形成する。
このクラッド層64の上にInxGa(1-x)N若しくはAlx
Ga(1-x)Nよりなる活性層63を成長する。クラッド層
64の厚さは、活性層63へ閉じ込められた光の裾が基
板51まで達しないよう十分に厚くする必要があり、例
えば、500nmとする。
[Embodiment 2] FIGS. 5, 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. On the n-type GaN substrate 51, an Al x Ga (1-x) N cladding layer 64 doped to the n-type is formed.
On this cladding layer 64, In x Ga (1-x) N or Al x
An active layer 63 of Ga (1-x) N is grown. The thickness of the cladding layer 64 needs to be sufficiently large so that the foot of the light confined in the active layer 63 does not reach the substrate 51, and is, for example, 500 nm.

【0018】活性層63は、In及びAlの組成xによっ
て発振波長が制御できる。活性層63の厚さは、例え
ば、50nmである。更に、この活性層63の上にp型
にドープしたAlxGa(1-x)Nクラッド層62を形成す
る。このpクラッド層62もnクラッド層64と同様の
厚さである。ここで、実施例1と同様にクラッド層6
2,64のAl組成xは活性層63の屈折率よりも小さ
く、バンドギャップは大きくする必要がある。pクラッ
ド層62の上面にはp電極61が形成され、n型GaN
基板51の下面には、n電極65が形成されている。
The oscillation wavelength of the active layer 63 can be controlled by the composition x of In and Al. The thickness of the active layer 63 is, for example, 50 nm. Further, a p-type doped Al x Ga (1-x) N cladding layer 62 is formed on the active layer 63. The p-cladding layer 62 has the same thickness as the n-cladding layer 64. Here, similarly to the first embodiment, the cladding layer 6 is formed.
The Al composition x of 2, 64 is smaller than the refractive index of the active layer 63, and the band gap needs to be large. A p-electrode 61 is formed on the upper surface of the p-cladding layer 62, and n-type GaN
On the lower surface of the substrate 51, an n-electrode 65 is formed.

【0019】活性領域53の幅は、例えば、1μm程度
である。本実施例では活性領域53はリッジ型となって
いるが、活性層材料より屈折率の高い材料を用いて埋め
込み構造とすることも有効である。活性領域53の周囲
は、2次元的な周期構造として2次元フォトニック結晶
52を形成してある。本実施例では、6回対称性を有す
る三角格子状の2次元フォトニック結晶構造としてある
が、4回対称性を有する正方格子状の2次元フォトニッ
ク結晶構造でも良い。
The width of the active region 53 is, for example, about 1 μm. In the present embodiment, the active region 53 is of a ridge type, but it is also effective to form a buried structure using a material having a higher refractive index than the material of the active layer. A two-dimensional photonic crystal 52 is formed around the active region 53 as a two-dimensional periodic structure. In the present embodiment, a two-dimensional photonic crystal structure of triangular lattice having six-fold symmetry is used, but a two-dimensional photonic crystal structure of square lattice having four-fold symmetry may be used.

【0020】実施例1では1次元フォトニック構造のた
め、1軸方向での反射率を大きくできたが、本実施例の
ように2次元フォトニック結晶構造で活性領域53を囲
むと、2次元面内の共振器としてのQ値が大きくなり、
更に発振閾値の低減が可能である。レーザ光を取り出す
には、取り出す方向に周期構造の揺らぎを形成して反射
率を小さくすればよい。また、本実施例では、上下方向
の閉じ込めはクラッド層62,64によって行っている
だけであるが、この方向についても周期構造を導入した
3次元フォトニック結晶構造とすることも可能である。
In the first embodiment, the reflectivity in one axis direction can be increased because of the one-dimensional photonic structure. However, when the active region 53 is surrounded by the two-dimensional photonic crystal structure as in this embodiment, the two-dimensional The Q value as an in-plane resonator increases,
Further, the oscillation threshold can be reduced. In order to extract a laser beam, it is only necessary to form the fluctuation of the periodic structure in the extraction direction to reduce the reflectance. In this embodiment, the vertical confinement is performed only by the cladding layers 62 and 64, but a three-dimensional photonic crystal structure in which a periodic structure is introduced in this direction is also possible.

【0021】3次元フォトニック結晶構造にすると、光
子を3次元的に完全に閉じ込めることができるので、共
振器内の光子寿命を更に長くすることが可能となり、よ
り低発振閾値の半導体レーザを実現することができる。
なお、本実施例では、基板としてn型GaN基板を用い
ているが、GaN系材料と比較的良好な格子整合が可能
なn型SiCやサファイヤ基板を用いても良いことは第
1の実施例と同様である。
When a three-dimensional photonic crystal structure is used, photons can be completely confined three-dimensionally, so that the life of photons in the resonator can be further extended, and a semiconductor laser with a lower oscillation threshold can be realized. can do.
In the present embodiment, an n-type GaN substrate is used as the substrate. However, it is also possible to use an n-type SiC or sapphire substrate which can perform relatively good lattice matching with a GaN-based material. Is the same as

【0022】但し、サファイヤ基板を用いる場合には、
基板からの電気的接触を取ることができないので、上面
の64の部分から電気的接触を取る構造とする必要があ
る。また、本実施例の活性層はInxGa(1-x)N若しくは
AlxGa(1-x)Nのバルクを用いたが、これらの量子井戸
構造を用いることも同様に可能である。
However, when a sapphire substrate is used,
Since electrical contact cannot be made from the substrate, it is necessary to have a structure in which electrical contact is made from the portion 64 on the upper surface. Further, although the active layer of this embodiment uses the bulk of In x Ga (1-x) N or Al x Ga (1-x) N, it is also possible to use these quantum well structures.

【0023】更に、本実施例では、クラッド層としてバ
ルクのAlGaNを用いたが、この部分を熊倉一英らによ
って特許出願(平成11年特許願第212195号)さ
れているドーピングした超格子構造にすることによって
良好なp型若しくはn型クラッド層を用いることができ
る。但し、この場合にも超格子によって形成されたクラ
ッド層の平均屈折率は活性層の屈折率よりも小さくなる
ように設計する必要がる。
Further, in this embodiment, bulk AlGaN is used as the cladding layer, but this portion is formed into a doped superlattice structure which was filed by Kazuhide Kumakura et al. (Japanese Patent Application No. 212195). By doing so, a good p-type or n-type clad layer can be used. However, also in this case, it is necessary to design so that the average refractive index of the cladding layer formed by the superlattice is smaller than the refractive index of the active layer.

【0024】〔実施例3〕上述した実施例1,2では、
上式(2)(3)を満足する結果、上式(1)を満足す
るが、本発明は、これに限るものではなく、本実施例で
は、結果的に上式(1)を満足する場合にも適用され
る。本実施例では、上式(2)(3)を満足するもので
はないため、その効果は、上記実施例1,2に比較して
制限される。
Embodiment 3 In Embodiments 1 and 2 described above,
As a result of satisfying the above expressions (2) and (3), the above expression (1) is satisfied. However, the present invention is not limited to this. In the present embodiment, the above expression (1) is eventually satisfied. The case also applies. In the present embodiment, since the above equations (2) and (3) are not satisfied, the effect is limited as compared with the first and second embodiments.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば青
色若しくは紫外光領域においても端面の実効的反射率を
大きくすることにより、共振器のQ値を大きくすること
が可能である。したがって、発振閾値が小さく効率の良
い半導体レーザが得られるため、高密度な光ディスクシ
ステムの実現が可能となる。
As described above, according to the present invention, it is possible to increase the Q value of the resonator by increasing the effective reflectivity of the end face even in the blue or ultraviolet region. Accordingly, an efficient semiconductor laser having a small oscillation threshold can be obtained, and a high-density optical disk system can be realized.

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

【図1】本発明の第1の実施例に関し、半導体レーザに
1次元フォトニック結晶構造を組み込んだ構造の平面図
である。
FIG. 1 is a plan view of a structure in which a one-dimensional photonic crystal structure is incorporated in a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A’線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG.

【図3】m=1の場合の平面波に対する反射率の計算結
果を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a calculation result of a reflectance for a plane wave when m = 1.

【図4】m=3の場合の平面波に対する反射率の計算結
果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a calculation result of a reflectance for a plane wave when m = 3.

【図5】本発明の第2の実施例に関し、半導体レーザに
2次元フォトニック結晶構造を組み込んだ構造の平面図
である。
FIG. 5 is a plan view of a structure in which a two-dimensional photonic crystal structure is incorporated in a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】図5のA−A’線断面図である。FIG. 6 is a sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 5;

【図7】図5のB−B’線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along line B-B 'of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,51 GaN基板 23,63 活性層 22,64 n型クラッド層 24,62 p型クラッド層 12,14 1次元フォトニック結晶 52 2次元フォトニック結晶 13,53 レーザ活性領域 21,65 n電極 25,61 p電極 26,27 屈折率制御電極 31 m=1、半導体/空気ペア数が1の場合の反射率 32 m=1、半導体/空気ペア数が2の場合の反射率 33 m=1、半導体/空気ペア数が3の場合の反射率 34 m=1、半導体/空気ペア数が5の場合の反射率 41 m=3、半導体/空気ペア数が1の場合の反射率 42 m=3、半導体/空気ペア数が2の場合の反射率 43 m=3、半導体/空気ペア数が3の場合の反射率 44 m=3、半導体/空気ペア数が5の場合の反射率 11, 51 GaN substrate 23, 63 active layer 22, 64 n-type cladding layer 24, 62 p-type cladding layer 12, 14 one-dimensional photonic crystal 52 two-dimensional photonic crystal 13, 53 laser active region 21, 65 n electrode 25 , 61 p electrode 26, 27 refractive index control electrode 31 m = 1, reflectance 32 m = 1 when the number of semiconductor / air pairs is 1, reflectance 33 m = 1 when the number of semiconductor / air pairs is 2, 33 m = 1, The reflectance 34 m = 1 when the number of semiconductor / air pairs is 3, the reflectance 41 m = 3 when the number of semiconductor / air pairs is 5, and the reflectance 42 m = 3 when the number of semiconductor / air pairs is 1. The reflectance 43 m = 3 when the number of semiconductor / air pairs is 2, the reflectance 44 m = 3 when the number of semiconductor / air pairs is 3, and the reflectance when the number of semiconductor / air pairs is 5

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 弘明 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 小林 直樹 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA62 AA74 BA06 CA07 CB02 CB05 DA31 EA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Ando 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Naoki Kobayashi 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 F-term in Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 5F073 AA62 AA74 BA06 CA07 CB02 CB05 DA31 EA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ活性領域とレーザ共振器方向に周
期的構造を有する半導体レーザ装置において、上記半導
体レーザ装置の周期構造が空気と半導体よりなり、上記
周期構造における単位周期の光学長すなわち半導体部分
の長さと当該半導体レーザの導波路の実効屈折率の積に
空気部分の長さを加えた値が発振波長を2で割った値の
奇数倍によってなる周期構造であり、上記半導体とし
て、AlxGa(1-x)N(但し、0≦x≦1)若しくはInx
Ga(1-x)N(但し、0≦x≦1)を使用することを特徴
とする半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device having a periodic structure in a laser active region and a laser resonator direction, wherein the periodic structure of the semiconductor laser device is made of air and a semiconductor, and an optical length of a unit period in the periodic structure, that is, a semiconductor portion. of a periodic structure formed by the odd multiple of the length and value of a value obtained by adding a length of the semiconductor laser air portion to the product of the effective refractive index of the waveguide is divided oscillation wavelength 2, as the semiconductor, Al x Ga (1-x) N (where 0 ≦ x ≦ 1) or In x
A semiconductor laser device using Ga (1-x) N (where 0 ≦ x ≦ 1).
【請求項2】 レーザ活性領域とそれを囲む2次元面内
に周期的構造を有する半導体レーザ装置において、上記
半導体レーザ装置の周期構造が空気と半導体よりなり共
振器領域の周囲に2次元的で面内において4回対称若し
くは6回対称であり、上記周期構造における単位周期の
光学長すなわち半導体部分の長さと当該半導体レーザの
導波路の実効屈折率の積に空気部分の長さを加えた値が
発振波長を2で割った値の奇数倍によってなる周期構造
であり、上記半導体として、AlxGa(1-x)N(但し、0
≦x≦1)若しくはInxGa(1-x)N(但し、0≦x≦
1)を使用することを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A semiconductor laser device having a laser active region and a periodic structure in a two-dimensional plane surrounding the laser active region, wherein the periodic structure of the semiconductor laser device is made of air and a semiconductor and is two-dimensionally formed around a resonator region. It is four-fold or six-fold symmetric in the plane, and is a value obtained by adding the length of the air portion to the product of the optical length of the unit period in the periodic structure, that is, the length of the semiconductor portion and the effective refractive index of the waveguide of the semiconductor laser. Is a periodic structure composed of an odd multiple of a value obtained by dividing the oscillation wavelength by 2 and Al x Ga (1-x) N (where 0
≦ x ≦ 1) or In x Ga (1-x) N (where 0 ≦ x ≦
A semiconductor laser device characterized by using 1).
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