JP2001515659A - 側方制限レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 メサ構造体（１１）を含んでなる半導体レーザにおいて、前記活性レーザ発光層（１５）に近いメサ壁における電流を減少するために、前記メサ構造体（１１）よりも幅が狭くまた前記メサ構造体（１１）に関して中央にある開口（１４）を有する電流阻止層（１３）を前記メサ構造体内に配置することにより、前記メサ構造体（１１）内の側方の電流分布が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 側方制限レーザ 技術分野 この発明は、一般にレーザに関し、特に、半導体レーザにおける側方制限の改 良に関する。 発明の背景 注入電流について側方制限を備えた半導体レーザは良く知られている。 埋込型ヘテロ接合半導体レーザとしても知られる埋込型導波路自体は、例えば ＵＳ−Ａ−５，２２７，０１５、ＵＳ−Ａ−５，２６０，２３０、ＵＳ−Ａ−５ ，３９８，２５５、ＵＳ−Ａ−５，４５２，３１５、ＵＳ−Ａ−５，４７０，７ ８５にみられるように良く知られている。 リッジ導波路と埋込導波路の両方が、電気的および光学的な側方制御をもたら すことが知られている。 側方向とは、エピタキシャル成長の方向に垂直な方向と理解すべきである。Ｖ ＣＳＥＬ（垂直空洞表面放射レーザ）について、この成長方向に垂直な平面内の 全ての方向を、この側方向が記述し得る。ＥＥＬ（エッジ放射レーザ）について 、この側方向は、通常、レーザ光の伝播方向に垂直である。 その上、電気的な側方制限は側方向における注入電流のビームの開きの制御を 意味し、一方、光学的な側方制限はレーザ光の導波路側方制御を意味する。 リッジ導波路レーザについて、活性領域の上にリッジ（またはメサ）が形成さ れ、この活性領域はレーザ発光作用の近辺では、側方向に抑制されない。電気的 な側方制限は、活性層内の注入流の有限なビームの開きにより達成される。光学 的な側方制限は、リッジによる導波により得られる。埋込型導波路レーザについ て、メサにより、活性層が側方を締めつけられる（すなわち包含される）。レー ザ発光活性領域の近辺における結晶の不完全により引き起こされる性能の悪化を 避けるために、メサはエピタキシャル的に埋め込まれる。電気的および光学的な 制限は、それぞれ、バンドオフセットおよび屈折率における活性材料と埋込材料 の相違により、それぞれ得られる。 しかしながら、通常のリッジおよび埋込型導波路レーザについて、電気的およ び光学的の側方制限は、両方とも同一の設計パラメータ、すなわち、メサ、活性 層、埋込材料の物理的な諸寸法により制御される。 発明の要約 この発明の目的は、制御パラメータを実質的に減結合することにより、それぞ れ電気的および光学的な諸特性の側方制限の制御を改良することである。 これは、レーザ光の側方導波を実質的に変更せずに、流れを側方に実質的にブ ロックするメサ、1つまたはいくつかの層を含ませることにより得られる。 これによって、レーザのスレッショルド電流および／または全駆動電流が減少 する。その上、レーザの寿命が増大する。例えば、リッジレーザについて、レー ザ発光が起こらない活性領域内での損失電流が少なくなり、一方、埋込型レーザ について、再結合と劣化の典型的な中心であるメサ側壁に近い電流が減少する。 こうして、この発明によれば、例えばより低いスレッショルド電流、より高い 注入効率、より高い出力パワー、より良いスペクトル制御などのより良い性能と 、改良された長期的な信頼性を有するレーザが得られる。 図面の簡単な説明 添付図面を参照しながら、以下にこの発明を一層詳細に説明する。 図1は、この発明による埋込型導波路レーザの1つの実施例の透視図である。 図２は、この発明によるリッジ導波路レーザの1つの実施例の透視図である。 好ましい実施例 図1は、この発明による埋込型導波路レーザの1つの実施例の透視図である。 それ自体は周知の方法により、このレーザは、基板１０、電流阻止層１２内に 埋め込まれたメサ構造体１１を含んでなる。 この発明によれば、メサ構造体１１の壁に沿う電流を減少させるための前記メ サ構造体１１内の側方の電流分布を制御するために、メサ構造体１１よりも幅が 狭い開口１４を有する電流阻止層１３が配置され、その開口１４は、メサ構造体 １１に関して実質的に中心にある。 図１によるメサ構造体１１において、開口１４を有する電流阻止層１３が、ス ペーサ層１６により下にある活性層１５から分離され、電流阻止層１３の上にク ラッディング層１７が備えられている。この実施例において、クラッディング層 １７はまた、電流阻止層１３内の開口１４を充填する。メサ構造体１１および電 流阻止層１２の上に、接触層１８が備えられている。 図１の実施例において、開口１４を有する電流阻止層１３が、メサ構造体１１ 内で活性層１５の上に配置される。 埋込型導波路レーザについて、前記開口付きの電流阻止層が、メサ構造体内で 活性層の下にも同様に良く配置され得ることを理解すべきである。実際、１つの 開口付き電流阻止層を活性層の上に配置し得るし、一方、もう１つの開口付き電 流阻止層を活性層に下に配置し得る。 上述のように、開口１４を有する電流阻止層１３が備えられて、制御された仕 方でメサ壁における電流を減少させる。 電流阻止層１３内の開口１４によって、電荷担体移送は、図１に矢印で示すよ うに、実質的に開口１４の内部に側方制限られる。開口１４を通過した後に、電 荷担体は活性層１３へ広がり、ここでそれらは反対極性の電荷担体と再結合する 。活性層１５を部分的に横切って延びている層１３の電流阻止部分によって、メ サ構造体１１の壁に沿った電流が減少される。これにより、スレッショルドおよ び／または駆動の電流が減少され、および／またはレーザの信頼性が増大する。 図２は、この発明によるリッジ導波路半導体レーザの実施例の透視図である。 図１においてと同様に、図２のレーザは基板２０上に、活性層２４とメサ構造 体２１を、それ自体は既知の方法により含んでなる。 図２の実施例において、活性層２４内の側方の電流分布の制御は、メサ構造体 ２１よりも幅が狭い開口２３を有する電流阻止層２２より、この発明に従ってメ サ構造体２１内の電流の測方への広がりを限定することにより改良される。電流 阻止層２２は、その開口２３と共に、メサ構造体２１に関して実質的に中央に配 置されている。 図２において、開口２３を有する電流阻止層２２は、スペーサ層２５により、 下にある活性層２４から分離されている。クラッディング層２６が、電流阻止層 ２２の上に備えられている。図２の実施例において、クラッディング層２６はま た、電流阻止層２２内の開口２３を充填する。メサ構造体２１の上に、接触層２ ７が備えられている。 また図２による実施例において、電荷担体移送は、層２２の電流阻止部分によ り強制されて、図２内に矢印により指示されるように、実質的に開口２３の内部 に側方を制限される。 こうして、図１による実施例において、開口１４を有する電流阻止層１３がメ サ構造１１内に配置され、一方、同様に図２による実施例によれば、開口２３を 有する電流阻止層２２がメサ構造体２１内に配置されている。 図示された両方の実施例において、メサ壁に沿った電流は、既知の埋込型およ びリッジ型の導波路レーザに比較して減少される。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. メサ構造体（１１、２１）を有する半導体レーザであって、前記メサ構造 体（１１、２１）よりも幅が狭い開口（１４、２３）を有する少なくとも１つの 電流阻止層（１３、２２）が、前記メサ構造体（１１、２１）に関して実質的に 中央にある前記開口（１４、２３）と共に、前記メサ構造体内に配置されている ことを特徴とする、前記半導体レーザ。 2. 前記少なくとも１つの電流阻止層（１３、２２）はレーザ活性層（１５、 ２４）より上に配置されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ。 3. 前記少なくとも１つの電流阻止層がレーザ活性層より下に配置されている ことを特徴とする埋込型導波路レーザである請求項１記載のレーザ。 4. １つの電流阻止層がレーザ活性層より上に配置され、一方もう１つの電流 阻止層が前期活性層より下に配置されていることを特徴とする埋込型導波路レー ザである請求項１記載のレーザ。 5. 少なくとも１つのスペーサ層（１６、２５）が、活性層（１５、２４）と 前記少なくとも１つの電流阻止層（１３、２２）の間に配置されていることを特 徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザ。