JP2002111130A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JP2002111130A JP2002111130A JP2000292093A JP2000292093A JP2002111130A JP 2002111130 A JP2002111130 A JP 2002111130A JP 2000292093 A JP2000292093 A JP 2000292093A JP 2000292093 A JP2000292093 A JP 2000292093A JP 2002111130 A JP2002111130 A JP 2002111130A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- conductivity type
- cladding layer
- optical waveguide
- refractive index
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数を備える
クラッド層を用いた半導体レーザにおいて、素子特性を
劣化させることなく、垂直方向のビーム放射角を狭くす
る構造を備える半導体レーザを提供する。 【解決手段】 本発明は、半導体基板としてｎ型ＧａＡ
ｓＰ基板１０１を使用し、第１導電型クラッド層（１０
３）と下部光導波層（１０５）との間または上部光導波
層（１０７）と第２導電型クラッド層（１０９）との間
に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よ
りも屈折率が低い低屈折率層（１０４）が設けられてい
る。従って、閾電流を増加させることなく垂直方向のビ
ーム放射角を狭くすることができる。
クラッド層を用いた半導体レーザにおいて、素子特性を
劣化させることなく、垂直方向のビーム放射角を狭くす
る構造を備える半導体レーザを提供する。 【解決手段】 本発明は、半導体基板としてｎ型ＧａＡ
ｓＰ基板１０１を使用し、第１導電型クラッド層（１０
３）と下部光導波層（１０５）との間または上部光導波
層（１０７）と第２導電型クラッド層（１０９）との間
に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よ
りも屈折率が低い低屈折率層（１０４）が設けられてい
る。従って、閾電流を増加させることなく垂直方向のビ
ーム放射角を狭くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、特
に赤色半導体レーザ装置に関し、光ディスク装置の読み
出しまたは書き込み用光源や、電子写真システムの書き
込み光源、プラスティック光ファイバ通信システムの光
源等に用いる半導体レーザに関する。
に赤色半導体レーザ装置に関し、光ディスク装置の読み
出しまたは書き込み用光源や、電子写真システムの書き
込み光源、プラスティック光ファイバ通信システムの光
源等に用いる半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に赤色半導体レーザに用いられてい
るＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系材料においては、
ヘテロ接合を形成すると伝導帯のバンド不連続が小さい
ために、注入した電子が活性層からクラッド層にオーバ
ーフローしやすく、半導体レーザの特性温度が悪いとい
う問題があった。
るＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系材料においては、
ヘテロ接合を形成すると伝導帯のバンド不連続が小さい
ために、注入した電子が活性層からクラッド層にオーバ
ーフローしやすく、半導体レーザの特性温度が悪いとい
う問題があった。
【０００３】このような問題を解決するために、活性層
とクラッド層との間に非常に薄い層を多数積層した多重
量子障壁構造を設け、注入キャリアを閉じ込める構造
が、特開平４−１１４４８６号公報や特開平８−１２５
２６１号公報等に開示されている。しかし、構造が複雑
となる上、効果を得るためには多重量子障壁構造の層厚
を原子数レベルで制御する必要があり、作製が困難とな
っている。
とクラッド層との間に非常に薄い層を多数積層した多重
量子障壁構造を設け、注入キャリアを閉じ込める構造
が、特開平４−１１４４８６号公報や特開平８−１２５
２６１号公報等に開示されている。しかし、構造が複雑
となる上、効果を得るためには多重量子障壁構造の層厚
を原子数レベルで制御する必要があり、作製が困難とな
っている。
【０００４】多重量子障壁構造を用いることなく、赤色
半導体レーザの伝導帯バンド不連続を増加させる方法と
して、クラッド層をＧａＰとＧａＡｓの間の格子定数を
有するＡｌＧａＩｎＰで形成した構造が提案されてい
る。ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数を備えるＡｌＧ
ａＩｎＰは、ＧａＡｓ基板に形成できるクラッド層材料
よりもバンドギャップを大きくできるため、活性層との
バンド不連続を増加させることができる。
半導体レーザの伝導帯バンド不連続を増加させる方法と
して、クラッド層をＧａＰとＧａＡｓの間の格子定数を
有するＡｌＧａＩｎＰで形成した構造が提案されてい
る。ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数を備えるＡｌＧ
ａＩｎＰは、ＧａＡｓ基板に形成できるクラッド層材料
よりもバンドギャップを大きくできるため、活性層との
バンド不連続を増加させることができる。
【０００５】また、ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数
を備えるＧａＩｎＰにおいてもバンドギャップが大きく
できるため、ＧａＩｎＰを光導波層に用いたＳＣＨ構造
を形成することができる。この構造では、光導波層にＡ
ｌを含んでいないので共振器端面の劣化を抑制して高出
力が得られる。
を備えるＧａＩｎＰにおいてもバンドギャップが大きく
できるため、ＧａＩｎＰを光導波層に用いたＳＣＨ構造
を形成することができる。この構造では、光導波層にＡ
ｌを含んでいないので共振器端面の劣化を抑制して高出
力が得られる。
【０００６】さらに、ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定
数を備えるＡｌＧａＩｎＰクラッド層を備えたリッジス
トライプ型半導体レーザ構造がある。
数を備えるＡｌＧａＩｎＰクラッド層を備えたリッジス
トライプ型半導体レーザ構造がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、ＧａＡｓ
0.6 Ｐ0.4 基板上に格子整合する（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰをクラッド層とし、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰ
を光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰを活性
層とするリッジストライプ型ＳＣＨ半導体レーザの試作
を行った。同時に、比較としてＧａＡｓ基板上に、（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ） 0.5 Ｉｎ0.5 Ｐをクラッド層とし、層
厚０．１μｍの（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5Ｉｎ0.5 Ｐを
光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＰを活性層とす
るリッジストライプ型ＳＣＨ半導体レーザも試作した。
0.6 Ｐ0.4 基板上に格子整合する（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰをクラッド層とし、層厚０．１μｍのＧａＩｎＰ
を光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰを活性
層とするリッジストライプ型ＳＣＨ半導体レーザの試作
を行った。同時に、比較としてＧａＡｓ基板上に、（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ） 0.5 Ｉｎ0.5 Ｐをクラッド層とし、層
厚０．１μｍの（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5Ｉｎ0.5 Ｐを
光導波層とし、層厚２５ｎｍのＧａＩｎＰを活性層とす
るリッジストライプ型ＳＣＨ半導体レーザも試作した。
【０００８】図７は、試作された従来の半導体レーザの
垂直方向の遠視野像を示す図である。図７に示されるよ
うに、ＧａＡｓ基板上レーザにおいて、垂直方向の発光
ピーク強度が１／２になる半値全幅、即ちビーム放射角
は３８°となっているのに対して、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4
基板上レーザにおける垂直方向ビーム放射角は５２°と
大きくなっていることが新たに判明した。
垂直方向の遠視野像を示す図である。図７に示されるよ
うに、ＧａＡｓ基板上レーザにおいて、垂直方向の発光
ピーク強度が１／２になる半値全幅、即ちビーム放射角
は３８°となっているのに対して、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4
基板上レーザにおける垂直方向ビーム放射角は５２°と
大きくなっていることが新たに判明した。
【０００９】このように、ビーム放射角が広くなってい
ると、レンズや光ファイバと結合させたときに取り込ま
れる光成分が減少して、光学系を通った後の光出力が低
下してしまうという問題が発生する。
ると、レンズや光ファイバと結合させたときに取り込ま
れる光成分が減少して、光学系を通った後の光出力が低
下してしまうという問題が発生する。
【００１０】ＳＣＨ半導体レーザの垂直方向ビーム放射
角を狭くする方法としては、光導波層の層厚を薄くする
方法、光導波層の屈折率を低下させる方法、クラッド層
の屈折率を高くする方法等が知られている。
角を狭くする方法としては、光導波層の層厚を薄くする
方法、光導波層の屈折率を低下させる方法、クラッド層
の屈折率を高くする方法等が知られている。
【００１１】しかし、光導波層の層厚を薄くすると活性
層に対する光閉じ込め係数が急激に減少してレーザの閾
電流が増加してしまう。また、光導波層の屈折率を低下
させるために、光導波層材料としてＧａＩｎＰではなく
ＡｌＧａＩｎＰを用いると、Ａｌフリー活性領域構造を
構成できなくなってしまう。また、クラッド層の屈折率
を高くするために、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層のＡｌ組
成を低下させてしまうとバンドギャップが小さくなり、
バンドギャップの大きいクラッド層を用いているメリッ
トがなくなってしまうという問題があった。
層に対する光閉じ込め係数が急激に減少してレーザの閾
電流が増加してしまう。また、光導波層の屈折率を低下
させるために、光導波層材料としてＧａＩｎＰではなく
ＡｌＧａＩｎＰを用いると、Ａｌフリー活性領域構造を
構成できなくなってしまう。また、クラッド層の屈折率
を高くするために、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層のＡｌ組
成を低下させてしまうとバンドギャップが小さくなり、
バンドギャップの大きいクラッド層を用いているメリッ
トがなくなってしまうという問題があった。
【００１２】本発明は、上述される問題点を解消するた
めに、ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数を備えるクラ
ッド層を用いた半導体レーザにおいて、従来有していた
閾電流，光出力，特性温度等の素子特性を劣化させるこ
となく、垂直方向のビーム放射角を狭くする構造を備え
る半導体レーザを提供することを目的とする。
めに、ＧａＰとＧａＡｓとの間の格子定数を備えるクラ
ッド層を用いた半導体レーザにおいて、従来有していた
閾電流，光出力，特性温度等の素子特性を劣化させるこ
となく、垂直方向のビーム放射角を狭くする構造を備え
る半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体基板上に、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層
と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層
と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第２導
電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層
され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と
ＧａＩｎＰ下部光導波層との間またはＧａＩｎＰ上部光
導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層
との間に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド
層よりも屈折率の低い低屈折率層が設けられていること
を特徴とする。
に、請求項１記載の発明は、半導体基板上に、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層
と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層
と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第２導
電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層
され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と
ＧａＩｎＰ下部光導波層との間またはＧａＩｎＰ上部光
導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層
との間に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド
層よりも屈折率の低い低屈折率層が設けられていること
を特徴とする。
【００１４】請求項２記載の発明は、半導体基板上に、
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラ
ッド層の途中または第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層の途中に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が設け
られていることを特徴とする。
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラ
ッド層の途中または第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層の途中に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が設け
られていることを特徴とする。
【００１５】請求項３記載の発明は、半導体基板上に、
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間またはＧａ
ＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ)
Ｐクラッド層との間または第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ）Ｐクラッド層の途中に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が
複数設けられていることを特徴とする。
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間またはＧａ
ＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ)
Ｐクラッド層との間または第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ）Ｐクラッド層の途中に、該第１導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が
複数設けられていることを特徴とする。
【００１６】請求項４記載の発明は、半導体基板上に、
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中及び、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐ
クラッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
はＧａＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層との間に、該第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層
が複数設けられ、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐク
ラッド層の表面から途中までストライプ状にエッチング
して形成されたリッジストライプ構造を有し、リッジス
トライプ構造を構成する第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層の途中に設けられた低屈折率層が選択
的にサイドエッチングされて電流注入ストライプ幅が狭
くなっていることを特徴とする。
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中及び、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐ
クラッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
はＧａＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層との間に、該第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層
が複数設けられ、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐク
ラッド層の表面から途中までストライプ状にエッチング
して形成されたリッジストライプ構造を有し、リッジス
トライプ構造を構成する第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層の途中に設けられた低屈折率層が選択
的にサイドエッチングされて電流注入ストライプ幅が狭
くなっていることを特徴とする。
【００１７】請求項５記載の発明は、半導体基板上に、
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中及び、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐ
クラッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
はＧａＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層との間に、該第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層
が複数設けられ、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐク
ラッド層の表面から途中までストライプ状にエッチング
して形成されたリッジストライプ構造を有し、リッジス
トライプ構造を構成する第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層の途中に設けられた低屈折率層が選択
的に酸化されて電流注入ストライプ幅が狭くなっている
ことを特徴とする。
ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備える第１導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部
光導波層と、ＧａＩｎＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部
光導波層と、ＧａＡｓとＧａＰとの間の格子定数を備え
る第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層と、が
順次積層され、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐクラ
ッド層の途中及び、第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ) Ｐ
クラッド層の途中または第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層とＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
はＧａＩｎＰ上部光導波層と第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ) Ｐクラッド層との間に、該第１導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎ（Ａｓ) Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層
が複数設けられ、第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐク
ラッド層の表面から途中までストライプ状にエッチング
して形成されたリッジストライプ構造を有し、リッジス
トライプ構造を構成する第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａ
ｓ) Ｐクラッド層の途中に設けられた低屈折率層が選択
的に酸化されて電流注入ストライプ幅が狭くなっている
ことを特徴とする。
【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１から５の
いずれか１項に記載の発明において、ＧａＩｎＰ上部光
導波層及びＧａＩｎＰ下部光導波層の層厚が５０ｎｍ以
下であることを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、ＧａＩｎＰ上部光
導波層及びＧａＩｎＰ下部光導波層の層厚が５０ｎｍ以
下であることを特徴とする。
【００１９】請求項７記載の発明は、請求項１から６の
いずれか１項に記載の発明において、低屈折率層は、高
濃度にドーピングされていることを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、低屈折率層は、高
濃度にドーピングされていることを特徴とする。
【００２０】請求項８記載の発明は、請求項１から７の
いずれか１項に記載の発明において、低屈折率層は、Ｖ
族元素としてヒ素（Ａｓ）とリン（Ｐ）を含む混晶から
なることを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、低屈折率層は、Ｖ
族元素としてヒ素（Ａｓ）とリン（Ｐ）を含む混晶から
なることを特徴とする。
【００２１】請求項９記載の発明は、請求項１から８の
いずれか１項に記載の発明において、半導体基板は、Ｇ
ａＡｓＰ基板であることを特徴とする。
いずれか１項に記載の発明において、半導体基板は、Ｇ
ａＡｓＰ基板であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照しながら本
発明の実施形態である半導体レーザを詳細に説明する。
図１から図８を参照すると、本発明に係る半導体レーザ
の実施の形態が示されている。
発明の実施形態である半導体レーザを詳細に説明する。
図１から図８を参照すると、本発明に係る半導体レーザ
の実施の形態が示されている。
【００２３】本発明の半導体レーザにおいては、クラッ
ド層と光導波層の間またはクラッド層中に、クラッド層
よりも屈折率が低い低屈折率層が設けられている。低屈
折率層から見て外側のクラッド層は、低屈折率層よりも
屈折率が高い反導波構造となっているため、光は低屈折
率層よりも外側のクラッド層にもれやすくなっている。
そのため、発光領域が広がり、ビーム放射角は減少す
る。一方、低屈折率層は内側の光導波層及び活性層より
も屈折率が低くなっており、しかもクラッド層に対して
よりも屈折率差が大きくなっている。そのため、活性層
に対する光閉じ込め係数は増加する。
ド層と光導波層の間またはクラッド層中に、クラッド層
よりも屈折率が低い低屈折率層が設けられている。低屈
折率層から見て外側のクラッド層は、低屈折率層よりも
屈折率が高い反導波構造となっているため、光は低屈折
率層よりも外側のクラッド層にもれやすくなっている。
そのため、発光領域が広がり、ビーム放射角は減少す
る。一方、低屈折率層は内側の光導波層及び活性層より
も屈折率が低くなっており、しかもクラッド層に対して
よりも屈折率差が大きくなっている。そのため、活性層
に対する光閉じ込め係数は増加する。
【００２４】従って、低屈折率層を設けた構造では、低
屈折率層を持たない構造に比べて、垂直方向のビーム放
射角が同じ場合には光閉じ込め係数が大きくでき、閾電
流を低減できる。また、光閉じ込め係数を同じにした場
合には、閾電流を増加させることなく垂直方向のビーム
放射角を狭くすることが可能となる。
屈折率層を持たない構造に比べて、垂直方向のビーム放
射角が同じ場合には光閉じ込め係数が大きくでき、閾電
流を低減できる。また、光閉じ込め係数を同じにした場
合には、閾電流を増加させることなく垂直方向のビーム
放射角を狭くすることが可能となる。
【００２５】また、上記構造では、光導波層及びクラッ
ド層の屈折率は従来構造のままでよい。そのため、Ｇａ
ＩｎＰ光導波層を用いたＡｌフリー活性領域を構成する
ことができ、ワイドギャップのＡｌＧａＩｎＡｓＰクラ
ッド層を用いることができる。従って、高出力特性や良
好な特性温度を維持できる。
ド層の屈折率は従来構造のままでよい。そのため、Ｇａ
ＩｎＰ光導波層を用いたＡｌフリー活性領域を構成する
ことができ、ワイドギャップのＡｌＧａＩｎＡｓＰクラ
ッド層を用いることができる。従って、高出力特性や良
好な特性温度を維持できる。
【００２６】なお、低屈折率層は必ずしもｐ側とｎ側そ
れぞれに１層のみ備えていなければならないということ
ではない。低屈折率層を複数備えていてもかまわない。
また、低屈折率層は薄膜を周期的に積層した超格子構造
で構成することも可能である。また、低屈折率層は必ず
しも基板に格子整合している必要はなく、臨界膜厚以内
であれば歪を有していてもよい。
れぞれに１層のみ備えていなければならないということ
ではない。低屈折率層を複数備えていてもかまわない。
また、低屈折率層は薄膜を周期的に積層した超格子構造
で構成することも可能である。また、低屈折率層は必ず
しも基板に格子整合している必要はなく、臨界膜厚以内
であれば歪を有していてもよい。
【００２７】〈第１の実施例〉図１は、本発明の第１の
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図１に
おいて、１０１は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、Ｇ
ａＡｓからＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 まで混晶比を徐々に変え
たｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍ
のｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜１０１ｃを積層して形成
したＧａＡｓＰ基板である。
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図１に
おいて、１０１は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ上に、Ｇ
ａＡｓからＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 まで混晶比を徐々に変え
たｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂと、層厚５０μｍ
のｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜１０１ｃを積層して形成
したＧａＡｓＰ基板である。
【００２８】１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成
したｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３
は、ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成
したｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であ
り、１０４は、ｎ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッ
ド層１０３上に形成した層厚０．１μｍの（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰ第１低屈折率層であり、１０５は、（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第１低屈折率層１０４上に形成
した層厚５０ｎｍのＧａＩｎＰ下部光導波層であり、１
０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層１０５上に形成した層
厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層であり、１０７は、
ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に形成した層厚５０ｎｍ
のＧａＩｎＰ上部光導波層であり、１０８は、ＧａＩｎ
Ｐ上部光導波層１０７上に形成した層厚０．１μｍの
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第２低屈折率層であり、１
０９は、（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第２低屈折率層１
０８上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラ
ッド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉ
ｎＰクラッド層１０９上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコン
タクト層であり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト
層１１０上に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ
層となっている。ＧａＡｓＰ基板１０１上の結晶成長は
有機金属気相成長法を用いて行った。
したｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３
は、ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成
したｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であ
り、１０４は、ｎ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッ
ド層１０３上に形成した層厚０．１μｍの（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰ第１低屈折率層であり、１０５は、（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第１低屈折率層１０４上に形成
した層厚５０ｎｍのＧａＩｎＰ下部光導波層であり、１
０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層１０５上に形成した層
厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層であり、１０７は、
ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に形成した層厚５０ｎｍ
のＧａＩｎＰ上部光導波層であり、１０８は、ＧａＩｎ
Ｐ上部光導波層１０７上に形成した層厚０．１μｍの
（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第２低屈折率層であり、１
０９は、（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第２低屈折率層１
０８上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラ
ッド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉ
ｎＰクラッド層１０９上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコン
タクト層であり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト
層１１０上に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ
層となっている。ＧａＡｓＰ基板１０１上の結晶成長は
有機金属気相成長法を用いて行った。
【００２９】１１２は、ｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャッ
プ層１１１上に形成したｐ側電極であり、１１３は，ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面に形成したｎ側電極となっ
ている。
プ層１１１上に形成したｐ側電極であり、１１３は，ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面に形成したｎ側電極となっ
ている。
【００３０】図１に示した半導体レーザにおいては、半
導体基板としてＧａＡｓＰ基板１０１を使用している。
ＧａＡｓＰ基板１０１は、ＧａＡｓ基板１０１ａ上にＧ
ａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂとＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜
１０１ｃをＶＰＥ法で結晶成長して形成されている。こ
のようなＧａＡｓＰ基板は一般に市販されており、入手
が容易となっている。そして、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜
１０１ｃは、格子定数がＧａＰとＧａＡｓの間の値を有
しており、この上に、ＧａＰとＧａＡｓの間の格子定数
を有する半導体層をエピタキシャル成長させることが可
能である。
導体基板としてＧａＡｓＰ基板１０１を使用している。
ＧａＡｓＰ基板１０１は、ＧａＡｓ基板１０１ａ上にＧ
ａＡｓＰ組成傾斜層１０１ｂとＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜
１０１ｃをＶＰＥ法で結晶成長して形成されている。こ
のようなＧａＡｓＰ基板は一般に市販されており、入手
が容易となっている。そして、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜
１０１ｃは、格子定数がＧａＰとＧａＡｓの間の値を有
しており、この上に、ＧａＰとＧａＡｓの間の格子定数
を有する半導体層をエピタキシャル成長させることが可
能である。
【００３１】ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 と格子整合するＧａＩ
ｎＰのバンドギャップは約２．２ｅＶとなっており、通
常ＧａＡｓ基板上の赤色半導体レーザの光導波層に用い
られる（Ａｌo.5 Ｇａo.5 ）ＩｎＰとほぼ同等のバンド
ギャップを有している。従って、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 基
板を用いると、ＧａＩｎＰを光導波層として用いること
ができる。
ｎＰのバンドギャップは約２．２ｅＶとなっており、通
常ＧａＡｓ基板上の赤色半導体レーザの光導波層に用い
られる（Ａｌo.5 Ｇａo.5 ）ＩｎＰとほぼ同等のバンド
ギャップを有している。従って、ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 基
板を用いると、ＧａＩｎＰを光導波層として用いること
ができる。
【００３２】図１に示した構造においても、下部光導波
層１０５及び上部光導波層１０７は、ＧａＩｎＰから構
成されており、活性領域にＡｌを含まない構造となって
いる。従って、共振器端面の劣化を抑制することがで
き、高出力を得ることができる。
層１０５及び上部光導波層１０７は、ＧａＩｎＰから構
成されており、活性領域にＡｌを含まない構造となって
いる。従って、共振器端面の劣化を抑制することがで
き、高出力を得ることができる。
【００３３】そして、本実施例の特徴として、光導波層
１０５，１０７に隣接してそれぞれ（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層１０４，１０８が設けられて
いる。低屈折率層１０４，１０８は、クラッド層１０
３，１０９よりもＡｌ組成が大きい（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰで構成されており、クラッド層１０３，
１０８よりも屈折率が低くなっている。偏光分光計を用
いて測定した波長６５０ｎｍの時のＧａＩｎＡｓＰ活性
層１０６の屈折率は、３．６６であり、ＧａＩｎＰ光導
波層１０５，１０７の屈折率は、３．４４であり、（Ａ
ｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎｐクラッド層１０４、１０９の屈
折率は、３．２６であり、（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ
低屈折率層１０４，１０８の屈折率は、３．２０であっ
た。
１０５，１０７に隣接してそれぞれ（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層１０４，１０８が設けられて
いる。低屈折率層１０４，１０８は、クラッド層１０
３，１０９よりもＡｌ組成が大きい（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）ＩｎＰで構成されており、クラッド層１０３，
１０８よりも屈折率が低くなっている。偏光分光計を用
いて測定した波長６５０ｎｍの時のＧａＩｎＡｓＰ活性
層１０６の屈折率は、３．６６であり、ＧａＩｎＰ光導
波層１０５，１０７の屈折率は、３．４４であり、（Ａ
ｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎｐクラッド層１０４、１０９の屈
折率は、３．２６であり、（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ
低屈折率層１０４，１０８の屈折率は、３．２０であっ
た。
【００３４】図７は、上記の屈折率を用いて光導波層厚
１０５，１０７を２０ｎｍから６０ｎｍまで変化させた
ときの光閉じ込め係数と垂直方向ビーム放射角の関係を
計算で求めた結果である。図中の黒丸実線は、低屈折率
層１０４，１０８を備えた図１の構造の場合であり、白
丸点線は低屈折率層を備えていない従来構造の場合を示
している。図７より、同じ光閉じ込め係数のときに、低
屈折率層１０４、１０８を備えた構造では、低屈折率層
を備えていない構造に比べて放射角が６〜８°狭くでき
ることがわかる。図１に示した本発明の第１の実施例で
は、光導波層１０５，１０７の層厚を５０ｎｍに設定し
ており（図７中の矢印に対応）、垂直方向のビーム放射
角を４２°まで狭くできた。そして、活性層に対する光
閉じ込め係数は従来構造よりわずかに増加しており、閾
電流を低減することもできる。
１０５，１０７を２０ｎｍから６０ｎｍまで変化させた
ときの光閉じ込め係数と垂直方向ビーム放射角の関係を
計算で求めた結果である。図中の黒丸実線は、低屈折率
層１０４，１０８を備えた図１の構造の場合であり、白
丸点線は低屈折率層を備えていない従来構造の場合を示
している。図７より、同じ光閉じ込め係数のときに、低
屈折率層１０４、１０８を備えた構造では、低屈折率層
を備えていない構造に比べて放射角が６〜８°狭くでき
ることがわかる。図１に示した本発明の第１の実施例で
は、光導波層１０５，１０７の層厚を５０ｎｍに設定し
ており（図７中の矢印に対応）、垂直方向のビーム放射
角を４２°まで狭くできた。そして、活性層に対する光
閉じ込め係数は従来構造よりわずかに増加しており、閾
電流を低減することもできる。
【００３５】〈第２の実施例〉図２は、本発明の第２の
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図２に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、２
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層であり、２０２は、ｎ型（Ａｌ
0. 7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０１上に形成した層
厚５０ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第
１クラッド層であり、１０５は、ノンドープ（Ａｌ 0.5
Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層２０２上に形成したＧ
ａＩｎＰ下部光導波層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下
部光導波層１０５上に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層であり、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層
１０６上に形成したＧａＩｎＰ上部光導波層であり、２
０３は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成した層
厚５０ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第
２クラッド層であり、２０４は、ノンドープ（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層２０３上に形成したｐ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層であり、１０
９は、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０
４上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッ
ド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5）Ｉｎ
Ｐクラッド層１０９上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコンタ
クト層であり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層
１１０上に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0. 4 キャップ層
となっている。
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図２に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、２
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層であり、２０２は、ｎ型（Ａｌ
0. 7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０１上に形成した層
厚５０ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第
１クラッド層であり、１０５は、ノンドープ（Ａｌ 0.5
Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層２０２上に形成したＧ
ａＩｎＰ下部光導波層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下
部光導波層１０５上に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層であり、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層
１０６上に形成したＧａＩｎＰ上部光導波層であり、２
０３は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成した層
厚５０ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第
２クラッド層であり、２０４は、ノンドープ（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層２０３上に形成したｐ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層であり、１０
９は、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０
４上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッ
ド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5）Ｉｎ
Ｐクラッド層１０９上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコンタ
クト層であり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層
１１０上に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0. 4 キャップ層
となっている。
【００３６】１１２は、ｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャッ
プ層１１１上に形成したｐ側電極であり、１１３は、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面に形成したｎ側電極であ
る。
プ層１１１上に形成したｐ側電極であり、１１３は、ｎ
型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面に形成したｎ側電極であ
る。
【００３７】図２に示した半導体レーザにおいては、ｎ
型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０３とノン
ドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層２０
２の間にｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ低屈折率層２
０１が設けられており、ノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層２０３とｐ型（Ａｌ0.5
Ｇａ 0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０９の間にｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ低屈折率層２０４が設けられてい
る。低屈折率層２０２，２０４は、クラッド層よりも屈
折率が低くなっており、垂直方向のビーム放射角を狭く
する効果がある。
型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０３とノン
ドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層２０
２の間にｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ低屈折率層２
０１が設けられており、ノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層２０３とｐ型（Ａｌ0.5
Ｇａ 0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０９の間にｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ低屈折率層２０４が設けられてい
る。低屈折率層２０２，２０４は、クラッド層よりも屈
折率が低くなっており、垂直方向のビーム放射角を狭く
する効果がある。
【００３８】図３は、光導波層１０５，１０７の層厚を
変えたときの垂直方向ビーム放射角θ⊥を示した図であ
る。図３中の白丸点線は低屈折率層を設けていない従来
構造の場合であり、黒丸実線は低屈折率層を備えた図２
の構造の場合である。光導波層厚を薄くしていくにつれ
て垂直方向のビーム放射角は小さくなる傾向がある。特
に、光導波層１０５，１０７の層厚を５０ｎｍ以下にす
ると、従来構造よりも放射角を大きく低減できることが
わかる。
変えたときの垂直方向ビーム放射角θ⊥を示した図であ
る。図３中の白丸点線は低屈折率層を設けていない従来
構造の場合であり、黒丸実線は低屈折率層を備えた図２
の構造の場合である。光導波層厚を薄くしていくにつれ
て垂直方向のビーム放射角は小さくなる傾向がある。特
に、光導波層１０５，１０７の層厚を５０ｎｍ以下にす
ると、従来構造よりも放射角を大きく低減できることが
わかる。
【００３９】図４は、光導波層１０５，１０７の層厚を
変えたときの光閉じ込め係数を示した図である。図４中
の白丸点線は低屈折率層を設けていない従来構造の場合
であり、黒丸実線は低屈折率層を備えた図２の構造の場
合である。図４によれば、低屈折率層を備えた方が光閉
じ込め係数が大きくなっている。従って、低屈折率層を
備えた構造の場合には、光導波層の層厚を３０ｎｍまで
薄くしても、従来構造の光閉じ込め係数の最大値とほぼ
同等の光閉じ込め係数が得られる。従って、閾電流を低
下させることなく、垂直方向のビーム放射角を３７°ま
で狭くすることが可能である。
変えたときの光閉じ込め係数を示した図である。図４中
の白丸点線は低屈折率層を設けていない従来構造の場合
であり、黒丸実線は低屈折率層を備えた図２の構造の場
合である。図４によれば、低屈折率層を備えた方が光閉
じ込め係数が大きくなっている。従って、低屈折率層を
備えた構造の場合には、光導波層の層厚を３０ｎｍまで
薄くしても、従来構造の光閉じ込め係数の最大値とほぼ
同等の光閉じ込め係数が得られる。従って、閾電流を低
下させることなく、垂直方向のビーム放射角を３７°ま
で狭くすることが可能である。
【００４０】また、図２に示した半導体レーザにおいて
は、低屈折率層２０１，２０４は、高濃度にドーピング
されている。ｎ側に設けたｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）Ｉ
ｎＰ低屈折率層２０１のキャリア濃度は、１×１０18ｃ
ｍ-3であり、ｐ側に設けたｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）Ｉ
ｎＰ低屈折率層２０４のキャリア濃度は、２×１０18ｃ
ｍ-3となっている。このキャリア濃度は、クラッド層１
０３，１０９のキャリア濃度と同等またはそれ以上の値
となっている。従って、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0. 3 ）Ｉｎ
Ｐ低屈折率層２０１の価電子帯バンド端位置は、ｎ型
（Ａｌ0.5 Ｇａ0. 5 ）ＩｎＰクラッド層１０３よりも低
くなっており、正孔の閉じ込め障壁高さが高くなってい
る。同様に、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率
層２０４の伝導帯バンド端位置は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０９よりも高くなっており、
電子の閉じ込め障壁高さが高くなっている。そして、ｎ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０１及びｐ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０４の層厚
は０．１μｍであり、キャリアのトンネルを抑制するの
に十分な厚さとなっている。そのため、キャリアを活性
領域に有効に閉じ込めることができ、レーザの温度特性
を更に向上するさせることができる。
は、低屈折率層２０１，２０４は、高濃度にドーピング
されている。ｎ側に設けたｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）Ｉ
ｎＰ低屈折率層２０１のキャリア濃度は、１×１０18ｃ
ｍ-3であり、ｐ側に設けたｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）Ｉ
ｎＰ低屈折率層２０４のキャリア濃度は、２×１０18ｃ
ｍ-3となっている。このキャリア濃度は、クラッド層１
０３，１０９のキャリア濃度と同等またはそれ以上の値
となっている。従って、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0. 3 ）Ｉｎ
Ｐ低屈折率層２０１の価電子帯バンド端位置は、ｎ型
（Ａｌ0.5 Ｇａ0. 5 ）ＩｎＰクラッド層１０３よりも低
くなっており、正孔の閉じ込め障壁高さが高くなってい
る。同様に、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率
層２０４の伝導帯バンド端位置は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）ＩｎＰクラッド層１０９よりも高くなっており、
電子の閉じ込め障壁高さが高くなっている。そして、ｎ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０１及びｐ
型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層２０４の層厚
は０．１μｍであり、キャリアのトンネルを抑制するの
に十分な厚さとなっている。そのため、キャリアを活性
領域に有効に閉じ込めることができ、レーザの温度特性
を更に向上するさせることができる。
【００４１】〈第３の実施例〉図５は、本発明の第３の
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図５に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、４
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのＡｌＩｎＡｓＰ第１
低屈折率層であり、１０５は、ＡｌＩｎＡｓＰ第１低屈
折率層４０１上に形成した層厚４０ｎｍのＧａＩｎＰ下
部光導波層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層
１０５上に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性
層であり、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に
形成した層厚４０ｎｍのＧａＩｎＰ上部光導波層であ
り、４０２は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成
した層厚５０ｎｍのＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層であ
り、４０３は、ＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層４０２上
に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッ
ド層であり、４０４は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎ
Ｐ第１クラッド層４０３上に形成した層厚５０ｎｍのｐ
型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層であり、４０５は、ｐ
型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層４０４上に形成したｐ
型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層であり、
１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッ
ド層４０５上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層で
あり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層１１０上
に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層となって
いる。ＧａＡｓＰ基板１０１上の積層構造は有機金属気
相成長法を用いて行った。
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図５に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、４
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのＡｌＩｎＡｓＰ第１
低屈折率層であり、１０５は、ＡｌＩｎＡｓＰ第１低屈
折率層４０１上に形成した層厚４０ｎｍのＧａＩｎＰ下
部光導波層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層
１０５上に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性
層であり、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に
形成した層厚４０ｎｍのＧａＩｎＰ上部光導波層であ
り、４０２は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成
した層厚５０ｎｍのＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層であ
り、４０３は、ＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層４０２上
に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッ
ド層であり、４０４は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎ
Ｐ第１クラッド層４０３上に形成した層厚５０ｎｍのｐ
型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層であり、４０５は、ｐ
型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層４０４上に形成したｐ
型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層であり、
１１０は、ｐ型（Ａｌ0.5Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッ
ド層４０５上に形成したｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層で
あり、１１１は、ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層１１０上
に形成したｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層となって
いる。ＧａＡｓＰ基板１０１上の積層構造は有機金属気
相成長法を用いて行った。
【００４２】そして、ｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ
層１１１表面からｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１
クラッド層４０３の途中までストライプ形状にエッチン
グしてリッジストライプ構造を形成している。
層１１１表面からｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１
クラッド層４０３の途中までストライプ形状にエッチン
グしてリッジストライプ構造を形成している。
【００４３】１１２は、リッジストライプ頂上部のｐ型
ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層１１１上に形成したｐ側
電極であり、１１３は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面
に形成したｎ側電極となっている。
ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層１１１上に形成したｐ側
電極であり、１１３は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面
に形成したｎ側電極となっている。
【００４４】図５に示した半導体レーザにおいては、低
屈折率層がｎ側に１層、ｐ側に２層設けられている。そ
して、低屈折率層の材料としてワイドギャップのＡｌＩ
ｎＡｓＰを用いているため、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎ
Ｐクラッド層に対して屈折率を大きく下げることができ
る。これにより、垂直方向のビーム放射角を約２６°ま
で低減することができる。
屈折率層がｎ側に１層、ｐ側に２層設けられている。そ
して、低屈折率層の材料としてワイドギャップのＡｌＩ
ｎＡｓＰを用いているため、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）Ｉｎ
Ｐクラッド層に対して屈折率を大きく下げることができ
る。これにより、垂直方向のビーム放射角を約２６°ま
で低減することができる。
【００４５】また、ＡｌＩｎＡｓＰ低屈折率層はクラッ
ド層よりもＡｌ組成が大きいため、塩酸系エッチング溶
液で化学エッチングすると、クラッド層よりもエッチン
グレートが大きくなる。この性質を利用することによ
り、リッジストライプ構造中に設けられたｐ型ＡｌＩｎ
ＡｓＰ第３低屈折率層４０４を選択的にサイドエッチン
グしてｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層４０４の部分
でストライプ幅をエッチングマスク幅よりも狭くするこ
とができる。これにより、活性層に対して電流をより狭
い領域に集中して注入することができ、閾電流を低減す
ることができる。
ド層よりもＡｌ組成が大きいため、塩酸系エッチング溶
液で化学エッチングすると、クラッド層よりもエッチン
グレートが大きくなる。この性質を利用することによ
り、リッジストライプ構造中に設けられたｐ型ＡｌＩｎ
ＡｓＰ第３低屈折率層４０４を選択的にサイドエッチン
グしてｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層４０４の部分
でストライプ幅をエッチングマスク幅よりも狭くするこ
とができる。これにより、活性層に対して電流をより狭
い領域に集中して注入することができ、閾電流を低減す
ることができる。
【００４６】また、本実施例では低屈折率層４０１，４
０２，４０４がＶ族元素としてＡｓとＰを含む混晶から
なっている。ＡｌＧａＩｎＰのようにＶ族元素としてＰ
のみを含んだ材料では、ＧａＡｓＰ基板上に有機金属気
相成長法で結晶成長を行うと、Ａｌ組成が増加するにつ
れてヒロック密度が増加して平坦性が低下してしまう。
光導波路中において凹凸が多くなると、光散乱損失の増
加を招いてしまう。それに対して、Ｖ族元素としてＡｓ
とＰを含む混晶であるＡｌＩｎＡｓＰの場合には、ヒロ
ックの発生を抑制できるため、平坦性の良好な低屈折率
層を形成することができる。
０２，４０４がＶ族元素としてＡｓとＰを含む混晶から
なっている。ＡｌＧａＩｎＰのようにＶ族元素としてＰ
のみを含んだ材料では、ＧａＡｓＰ基板上に有機金属気
相成長法で結晶成長を行うと、Ａｌ組成が増加するにつ
れてヒロック密度が増加して平坦性が低下してしまう。
光導波路中において凹凸が多くなると、光散乱損失の増
加を招いてしまう。それに対して、Ｖ族元素としてＡｓ
とＰを含む混晶であるＡｌＩｎＡｓＰの場合には、ヒロ
ックの発生を抑制できるため、平坦性の良好な低屈折率
層を形成することができる。
【００４７】〈第４の実施例〉図６は、本発明の第４の
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図６に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、５
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのＡｌＡｓＰ第１低屈
折率層であり、１０５は、ＡｌＡｓＰ第１低屈折率層５
０１上に形成した層厚４５ｎｍのＧａＩｎＰ下部光導波
層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層１０５上
に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層であ
り、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に形成し
た層厚４５μｍのＧａＩｎＰ上部光導波層であり、５０
２は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成した層厚
５０ｎｍのＡｌＡｓＰ第２低屈折率層であり、４０３
は、ＡｌＡｓＰ第２低屈折率層５０２上に形成したｐ型
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層であり、５
０３は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド
層４０３上に形成した層厚５０ｎｍのｐ型ＡｌＡｓＰ第
３低屈折率層であり、４０５は、ｐ型ＡｌＡｓＰ第３低
屈折率層５０３上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰ第２クラッド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層４０５上に形成し
たｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層であり、１１１は、ｐ型
ＧａＩｎＰコンタクト層１１０上に形成したｐ型ＧａＡ
ｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層となっている。ＧａＡｓＰ基板
１０１上の積層構造は有機金属気相成長法を用いて行っ
た。
実施例による半導体レーザの断面構造図である。図６に
おいて、１０２は、ＧａＡｓＰ基板１０１上に形成した
ｎ型ＧａＡｓ0. 6 Ｐ0.4 バッファ層であり、１０３は、
ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層１０２上に形成した
ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層であり、５
０１は、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層１
０３上に形成した層厚０．１μｍのＡｌＡｓＰ第１低屈
折率層であり、１０５は、ＡｌＡｓＰ第１低屈折率層５
０１上に形成した層厚４５ｎｍのＧａＩｎＰ下部光導波
層であり、１０６は、ＧａＩｎＰ下部光導波層１０５上
に形成した層厚２５ｎｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層であ
り、１０７は、ＧａＩｎＡｓＰ活性層１０６上に形成し
た層厚４５μｍのＧａＩｎＰ上部光導波層であり、５０
２は、ＧａＩｎＰ上部光導波層１０７上に形成した層厚
５０ｎｍのＡｌＡｓＰ第２低屈折率層であり、４０３
は、ＡｌＡｓＰ第２低屈折率層５０２上に形成したｐ型
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド層であり、５
０３は、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド
層４０３上に形成した層厚５０ｎｍのｐ型ＡｌＡｓＰ第
３低屈折率層であり、４０５は、ｐ型ＡｌＡｓＰ第３低
屈折率層５０３上に形成したｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰ第２クラッド層であり、１１０は、ｐ型（Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド層４０５上に形成し
たｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層であり、１１１は、ｐ型
ＧａＩｎＰコンタクト層１１０上に形成したｐ型ＧａＡ
ｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層となっている。ＧａＡｓＰ基板
１０１上の積層構造は有機金属気相成長法を用いて行っ
た。
【００４８】そして、ｐ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ
層１１１表面からｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１
クラッド層４０３の途中までストライプ形状にエッチン
グしてリッジストライプ構造を形成している。さらに、
リッジストライプ中のｐ型ＡｌＡｓＰ第３低屈折率層５
０３において、リッジストライプ両側面に露出した領域
から内部に酸化領域５０４が形成されている。
層１１１表面からｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１
クラッド層４０３の途中までストライプ形状にエッチン
グしてリッジストライプ構造を形成している。さらに、
リッジストライプ中のｐ型ＡｌＡｓＰ第３低屈折率層５
０３において、リッジストライプ両側面に露出した領域
から内部に酸化領域５０４が形成されている。
【００４９】１１２は、リッジストライプ頂上部のｐ型
ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層１１１上に形成したｐ側
電極であり、１１３は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面
に形成したｎ側電極である。
ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 キャップ層１１１上に形成したｐ側
電極であり、１１３は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１ａ裏面
に形成したｎ側電極である。
【００５０】図６に示した半導体レーザにおいては、低
屈折率層がｎ側に１層、ｐ側に２層設けられている。そ
して、低屈折率層の材料としてＡｌＡｓＰを用いてお
り、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層よりも屈折
率を低下させている。上記構造では、垂直方向のビーム
放射角を２０〜２３°まで低減することができる。
屈折率層がｎ側に１層、ｐ側に２層設けられている。そ
して、低屈折率層の材料としてＡｌＡｓＰを用いてお
り、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層よりも屈折
率を低下させている。上記構造では、垂直方向のビーム
放射角を２０〜２３°まで低減することができる。
【００５１】また、ＡｌＡｓＰ低屈折率層は、III 族元
素としてＡｌしか含んでおらず、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰクラッド層よりも酸化レートが大きくなってい
る。そのため、リッジストライプのエッチング工程の後
に高温で水蒸気中にさらすと、リッジストライプ側面に
露出したｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層５０３を選
択的に酸化させて酸化領域５０４を形成できる。これに
より、活性層に対して電流をより狭い領域に集中して注
入することができ、閾電流を低減することができる。
素としてＡｌしか含んでおらず、（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
ＩｎＰクラッド層よりも酸化レートが大きくなってい
る。そのため、リッジストライプのエッチング工程の後
に高温で水蒸気中にさらすと、リッジストライプ側面に
露出したｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層５０３を選
択的に酸化させて酸化領域５０４を形成できる。これに
より、活性層に対して電流をより狭い領域に集中して注
入することができ、閾電流を低減することができる。
【００５２】尚、以上の実施例においては、クラッド層
の材料としてＡｌＧａＩｎＰ４元混晶材料を用いたが、
ＡｌＧａＩｎＡｓＰ５元混晶材料を用いることもでき
る。クラッド層にＡｓを添加すると、結晶成長時に発生
するヒロックが減少し、膜の平坦性を向上させることが
できる。
の材料としてＡｌＧａＩｎＰ４元混晶材料を用いたが、
ＡｌＧａＩｎＡｓＰ５元混晶材料を用いることもでき
る。クラッド層にＡｓを添加すると、結晶成長時に発生
するヒロックが減少し、膜の平坦性を向上させることが
できる。
【００５３】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、第１導電型クラッド層と下部光
導波層との間または上部光導波層と第２導電型クラッド
層との間に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラ
ッド層よりも屈折率が低い低屈折率層が設けられてい
る。従って、閾電流を増加させることなく垂直方向のビ
ーム放射角を狭くすることができる。
１記載の発明によれば、第１導電型クラッド層と下部光
導波層との間または上部光導波層と第２導電型クラッド
層との間に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラ
ッド層よりも屈折率が低い低屈折率層が設けられてい
る。従って、閾電流を増加させることなく垂直方向のビ
ーム放射角を狭くすることができる。
【００５４】請求項２記載の発明によれば、第１導電型
クラッド層の途中または第２導電型クラッド層の途中
に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よ
りも屈折率が低い低屈折率層が設けられている。従っ
て、閾電流を増加させることなく垂直方向のビーム放射
角を狭くすることができる。
クラッド層の途中または第２導電型クラッド層の途中
に、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よ
りも屈折率が低い低屈折率層が設けられている。従っ
て、閾電流を増加させることなく垂直方向のビーム放射
角を狭くすることができる。
【００５５】請求項３記載の発明によれば、第１導電型
クラッド層の途中または第１導電型クラッド層と下部光
導波層との間または上部光導波層と第２導電型クラッド
層との間または第２導電型クラッド層の途中に、第１導
電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よりも屈折率
が低い低屈折率層が複数設けられている。従って、閾電
流を増加させることなく垂直方向のビーム放射角を狭く
することができる。
クラッド層の途中または第１導電型クラッド層と下部光
導波層との間または上部光導波層と第２導電型クラッド
層との間または第２導電型クラッド層の途中に、第１導
電型クラッド層及び第２導電型クラッド層よりも屈折率
が低い低屈折率層が複数設けられている。従って、閾電
流を増加させることなく垂直方向のビーム放射角を狭く
することができる。
【００５６】請求項４記載の発明によれば、リッジスト
ライプ構造を構成する第２導電型クラッド層の途中に設
けられた低屈折率層が選択的にサイドエッチングされて
いる。低屈折率層は、第１導電型クラッド層及び第２導
電型クラッド層よりもＡｌ組成が大きくなっているた
め、塩酸系エッチング溶液で化学エッチングするとエッ
チングレートが大きくなっており、サイドエッチングが
進行してストライプ幅が狭くなる。従って、活性層に対
して電流をより狭い領域に集中して注入することがで
き、閾電流を低減することができる。
ライプ構造を構成する第２導電型クラッド層の途中に設
けられた低屈折率層が選択的にサイドエッチングされて
いる。低屈折率層は、第１導電型クラッド層及び第２導
電型クラッド層よりもＡｌ組成が大きくなっているた
め、塩酸系エッチング溶液で化学エッチングするとエッ
チングレートが大きくなっており、サイドエッチングが
進行してストライプ幅が狭くなる。従って、活性層に対
して電流をより狭い領域に集中して注入することがで
き、閾電流を低減することができる。
【００５７】請求項５記載の発明によれば、リッジスト
ライプ構造を構成する第２導電型クラッド層の途中に設
けられた低屈折率層が選択的に酸化されている。低屈折
率層は、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド
層よりもＡｌ組成が大きくなっており、酸化レートが大
きくなっている。特に、低屈折率層としてＡｌＡｓyＰ
1-y （０≦ｙ≦１）を用いた場合には酸化レートが速く
なる。従って、電流注入ストライプ幅が狭くなり、閾電
流を低減することができる。
ライプ構造を構成する第２導電型クラッド層の途中に設
けられた低屈折率層が選択的に酸化されている。低屈折
率層は、第１導電型クラッド層及び第２導電型クラッド
層よりもＡｌ組成が大きくなっており、酸化レートが大
きくなっている。特に、低屈折率層としてＡｌＡｓyＰ
1-y （０≦ｙ≦１）を用いた場合には酸化レートが速く
なる。従って、電流注入ストライプ幅が狭くなり、閾電
流を低減することができる。
【００５８】請求項６記載の発明によれば、請求項１か
ら５のいずれか１項に記載の発明において、上部光導波
層及び下部光導波層の層厚が５０ｎｍ以下となってい
る。これにより、垂直方向のビーム放射角を２０〜４０
°と一層狭くすることができる。
ら５のいずれか１項に記載の発明において、上部光導波
層及び下部光導波層の層厚が５０ｎｍ以下となってい
る。これにより、垂直方向のビーム放射角を２０〜４０
°と一層狭くすることができる。
【００５９】請求項７記載の発明によれば、請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の発明において、低屈折率層
が高濃度にドーピングされている。高濃度にｐ型ドーピ
ングされた低屈折率層は、ｐ型クラッド層よりも伝導帯
バンド端位置が高くできるため、電子の閉じ込めを向上
できる。同様に、高濃度にｎ型ドーピングされた低屈折
率層は正孔の閉じ込めを向上できる。従って、上記の作
用効果に加えて、特性温度の更なる向上が図れる。
ら６のいずれか１項に記載の発明において、低屈折率層
が高濃度にドーピングされている。高濃度にｐ型ドーピ
ングされた低屈折率層は、ｐ型クラッド層よりも伝導帯
バンド端位置が高くできるため、電子の閉じ込めを向上
できる。同様に、高濃度にｎ型ドーピングされた低屈折
率層は正孔の閉じ込めを向上できる。従って、上記の作
用効果に加えて、特性温度の更なる向上が図れる。
【００６０】請求項８記載の発明によれば、請求項１か
ら７のいずれか１項に記載の発明において、低屈折率層
がＶ族元素としてＡｓとＰを含む混晶からなっている。
低屈折率層は、Ａｌ組成を大きくして屈折率を低下させ
る必要があるが、ＡｌＧａＩｎＰのようにＶ族元素とし
てＰのみを含んだ材料では、Ａｌ組成が増加するにつれ
てヒロック密度が増加して平坦性が低下してしまう。そ
れに対して、Ｖ族元素としてＡｓとＰを含む混晶の場合
には、Ａｌ組成が増加してもヒロックの発生を抑制する
ことができる。
ら７のいずれか１項に記載の発明において、低屈折率層
がＶ族元素としてＡｓとＰを含む混晶からなっている。
低屈折率層は、Ａｌ組成を大きくして屈折率を低下させ
る必要があるが、ＡｌＧａＩｎＰのようにＶ族元素とし
てＰのみを含んだ材料では、Ａｌ組成が増加するにつれ
てヒロック密度が増加して平坦性が低下してしまう。そ
れに対して、Ｖ族元素としてＡｓとＰを含む混晶の場合
には、Ａｌ組成が増加してもヒロックの発生を抑制する
ことができる。
【００６１】請求項９記載の発明によれば、請求項１か
ら８のいずれか１項に記載の発明において、半導体基板
としてＧａＡｓＰ基板を用いている。ＧａＰとＧａＡｓ
の間の格子定数を備えるＧａＡｓＰ基板は、一般に市販
されており入手が容易である。従って、ＧａＰとＧａＡ
ｓの間の格子定数を備えるクラッド層を備えた半導体レ
ーザ構造を容易に製造することができる。
ら８のいずれか１項に記載の発明において、半導体基板
としてＧａＡｓＰ基板を用いている。ＧａＰとＧａＡｓ
の間の格子定数を備えるＧａＡｓＰ基板は、一般に市販
されており入手が容易である。従って、ＧａＰとＧａＡ
ｓの間の格子定数を備えるクラッド層を備えた半導体レ
ーザ構造を容易に製造することができる。
【図１】本発明の第１の実施例による半導体レーザの断
面構造図である。
面構造図である。
【図２】本発明の第２の実施例による半導体レーザの断
面構造図である。
面構造図である。
【図３】垂直方向放射角と光導波層厚の関係を示す図で
ある。
ある。
【図４】光閉じ込め係数と光導波層厚の関係を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第３の実施例による半導体レーザの断
面構造図である。
面構造図である。
【図６】本発明の第４の実施例による半導体レーザの断
面構造図である。
面構造図である。
【図７】従来のＧａＡｓ基板上レーザとＧａＡｓＰ基板
上レーザの垂直方向の遠視野像を示す図である。
上レーザの垂直方向の遠視野像を示す図である。
【図８】光閉じ込め係数と垂直方向ビーム放射角の関係
を示す図である。
を示す図である。
１０１ ｎ型ＧａＡｓＰ基板 １０１ａ ｎ型ＧａＡｓ基板 １０１ｂ ｎ型ＧａＡｓＰ組成傾斜層 １０１ｃ ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 厚膜 １０２ ｎ型ＧａＡｓ0.6 Ｐ0.4 バッファ層 １０３ ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層 １０４ （Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第１低屈折率層 １０５ ＧａＩｎＰ下部光導波層 １０６ ＧａＩｎＡｓＰ活性層 １０７ ＧａＩｎＰ上部光導波層 １０８ （Ａｌo.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ第２低屈折率層 １０９ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰクラッド層 １１０ ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層 １１１ ｐ型ＧａＡｓＰキャップ層 １１２ ｐ側電極 １１３ ｎ側電極 ２０１ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層 ２０２ ノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１ク
ラッド層 ２０３ ノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２ク
ラッド層 ２０４ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層 ４０１ ＡｌＩｎＡｓＰ第１低屈折率層 ４０２ ＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層 ４０３ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド
層 ４０４ ｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層 ４０５ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド
層 ５０１ ＡｌＡｓＰ第１屈折率層 ５０２ ＡｌＡｓＰ第２屈折率層 ５０３ ｐ型ＡｌＡｓＰ第３屈折率層 ５０４ 酸化領域
ラッド層 ２０３ ノンドープ（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２ク
ラッド層 ２０４ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）ＩｎＰ低屈折率層 ４０１ ＡｌＩｎＡｓＰ第１低屈折率層 ４０２ ＡｌＩｎＡｓＰ第２低屈折率層 ４０３ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第１クラッド
層 ４０４ ｐ型ＡｌＩｎＡｓＰ第３低屈折率層 ４０５ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）ＩｎＰ第２クラッド
層 ５０１ ＡｌＡｓＰ第１屈折率層 ５０２ ＡｌＡｓＰ第２屈折率層 ５０３ ｐ型ＡｌＡｓＰ第３屈折率層 ５０４ 酸化領域
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体基板上に、ＧａＡｓとＧａＰとの
間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層と、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層と、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第２導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層され、 前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と前
記ＧａＩｎＰ下部光導波層との間または前記ＧａＩｎＰ
上部光導波層と前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層との間に、該前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ）Ｐクラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が
設けられていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上に、ＧａＡｓとＧａＰとの
間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層と、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層と、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第２導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層され、 前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途
中または前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層の途中に、該前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層及び該第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐ
クラッド層よりも屈折率の低い低屈折率層が設けられて
いることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 半導体基板上に、ＧａＡｓとＧａＰとの
間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層と、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層と、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第２導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層され、 前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途
中または前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層と前記ＧａＩｎＰ下部光導波層との間または前記Ｇ
ａＩｎＰ上部光導波層と前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ
（Ａｓ）Ｐクラッド層との間または前記第２導電型Ａｌ
ＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途中に、該前記第１導
電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電
型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層よりも屈折率の低
い低屈折率層が複数設けられていることを特徴とする半
導体レーザ。 - 【請求項４】 半導体基板上に、ＧａＡｓとＧａＰとの
間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層と、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層と、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第２導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層され、 前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途
中及び、前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層の途中または前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と前記ＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
は前記ＧａＩｎＰ上部光導波層と前記第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層との間に、該前記第１導電
型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層よりも屈折率の低い
低屈折率層が複数設けられ、 前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の表
面から途中までストライプ状にエッチングして形成され
たリッジストライプ構造を有し、 前記リッジストライプ構造を構成する前記第２導電型Ａ
ｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途中に設けられた低
屈折率層が選択的にサイドエッチングされて電流注入ス
トライプ幅が狭くなっていることを特徴とする半導体レ
ーザ。 - 【請求項５】 半導体基板上に、ＧａＡｓとＧａＰとの
間の格子定数を備える第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と、ＧａＩｎＰ下部光導波層と、ＧａＩｎ
ＡｓＰ活性層と、ＧａＩｎＰ上部光導波層と、ＧａＡｓ
とＧａＰとの間の格子定数を備える第２導電型ＡｌＧａ
Ｉｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層と、が順次積層され、 前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途
中及び、前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッ
ド層の途中または前記第１導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）
Ｐクラッド層と前記ＧａＩｎＰ下部光導波層との間また
は前記ＧａＩｎＰ上部光導波層と前記第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層との間に、該前記第１導電
型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層及び該第２導電型
ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層よりも屈折率の低い
低屈折率層が複数設けられ、 前記第２導電型ＡｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の表
面から途中までストライプ状にエッチングして形成され
たリッジストライプ構造を有し、 前記リッジストライプ構造を構成する前記第２導電型Ａ
ｌＧａＩｎ（Ａｓ）Ｐクラッド層の途中に設けられた低
屈折率層が選択的に酸化されて電流注入ストライプ幅が
狭くなっていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記ＧａＩｎＰ上部光導波層及び前記Ｇ
ａＩｎＰ下部光導波層の層厚が５０ｎｍ以下であること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半
導体レーザ。 - 【請求項７】 前記低屈折率層は、高濃度にドーピング
されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか
１項に記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記低屈折率層は、Ｖ族元素としてヒ素
（Ａｓ）とリン（Ｐ）を含む混晶からなることを特徴と
する請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項９】 前記半導体基板は、ＧａＡｓＰ基板であ
ることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記
載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292093A JP2002111130A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000292093A JP2002111130A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002111130A true JP2002111130A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18775080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000292093A Pending JP2002111130A (ja) | 2000-09-26 | 2000-09-26 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002111130A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181639A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2011181638A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
-
2000
- 2000-09-26 JP JP2000292093A patent/JP2002111130A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011181639A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2011181638A (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-15 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6252894B1 (en) | Semiconductor laser using gallium nitride series compound semiconductor | |
| US4845724A (en) | Semiconductor laser device having optical guilding layers of unequal resistance | |
| JPH11330605A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH11274635A (ja) | 半導体発光装置 | |
| JP3189791B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH05283791A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| US20030122134A1 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method, and optical disc reproducing and recording apparatus | |
| JP2002076514A (ja) | レーザダイオードおよびその製造方法 | |
| US7769065B2 (en) | Semiconductor optical device | |
| JP2005286192A (ja) | 光集積素子 | |
| JP2006229008A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2009260093A (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH11186665A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US7579630B2 (en) | Semiconductor optical device | |
| JP2002111130A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3991409B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2011023493A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2006339311A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2007005720A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3025747B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP6120903B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPS59145590A (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JPH077219A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2502835B2 (ja) | 半導体レ―ザおよびその製造方法 | |
| JP2002217495A (ja) | 半導体レーザ |