JP2008140887A - 半導体レーザ - Google Patents

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Abstract

【課題】７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しても、偏光角が０に近く、偏光比が大きいリッジ型構造の半導体レーザを得る。
【解決手段】本発明に係る半導体レーザは、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に順次形成された、下クラッド層と、活性層と、上クラッド層とを有するリッジ型構造の半導体レーザにおいて、活性層はＡｌＧａＡｓからなり、下クラッド層及び上クラッド層は、Ｐの組成比が０より大きく０．０４以下のＡｌＧａＡｓＰからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクシステムに用いられる半導体レーザに関し、特に７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成したリッジ型構造の半導体レーザに関するものである。
図４は、従来のリッジ型構造の７８０ｎｍ帯半導体レーザを示す断面図である。７８０ｎｍ帯半導体レーザでは、７°以上オフしたＧａＡｓ基板１１上に、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓからなる下クラッド層３１と、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓからなる活性層３２と、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓからなる上クラッド層３３が順番に形成されている。そして、上クラッド層３３上の一部にＧａＡｓコンタクト層１５が形成され、その他の部分が絶縁膜１６で覆われている。さらに、ＧａＡｓコンタクト層１５上に表面電極１７が形成され、ＧａＡｓ基板１１下に裏面電極１８が形成されている。このように、７８０ｎｍ帯半導体レーザでは、活性層３２を挟む上下クラッド層３１，３３を活性層３２と格子定数が約６００ｐｐｍ異なるＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ層で形成していた。
また、図５は、従来の２波長半導体レーザを示す断面図である。ＧａＡｓ基板１１上に、図４に示す７８０ｎｍ帯半導体レーザと、６５０ｎｍ帯半導体レーザとが形成されている。６５０ｎｍ帯半導体レーザでは、７°以上オフしたＧａＡｓ基板１１上に、Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐからなる下クラッド層１９と、Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる活性層２０と、Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐからなる上クラッド層２１が順番に形成されている。そして、上クラッド層２１上の一部にＧａＡｓコンタクト層２２が形成され、その他の部分が絶縁膜１６で覆われている。さらに、ＧａＡｓコンタクト層２２上に表面電極２３が形成されている。このように、６５０ｎｍ帯半導体レーザでは、活性層２０を挟む上下クラッド層１９，２１を活性層２０と格子定数がほぼ等しいＡｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐ層で形成していた。
特開２００４−３４９２８６号公報 特開２００１−１８５８１０号公報 特開昭６０−２２０９８３号公報
上記のように従来の７８０ｎｍ帯半導体レーザは、活性層と活性層を挟む上下クラッド層との格子定数が約６００ｐｐｍ異なることから、活性層にストレスがかかる。特に、リッジ型構造の半導体レーザの場合は、発光点近傍の活性層の近くに絶縁膜や電極が形成されているために、ストレスの影響を受け易い。そして、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しているため、上記ストレスが非対称に加わる。これにより、偏光角が０からずれ、偏光比が小さくなるという問題があった。
さらに、２波長レーザでは、それぞれのレーザのリッジ部が中心部からずれた位置に形成されているため、７８０ｎｍ帯半導体レーザの活性層にかかるストレスの非対称性が強くなる。
なお、特許文献１には、１０°オフしたＧａＡｓ基板に、Ａｓを含むがＰを含まない活性層と、Ｐを含む上下クラッド層の格子定数をほぼ等しく形成した７８０ｎｍ帯半導体レーザが開示されている。また、特許文献２には、１０°以上オフしたＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓ（ＡｌＧａＩｎＡｓ）からなる活性層と、ＡｌＧａＡｓＰ（ＡｌＧａＡｓ）からなる上下クラッド層とを形成した７８０ｎｍ帯半導体レーザが開示されている。また、特許文献３には、活性層と上下クラッド層の格子定数を一致させることが開示されている。しかし、何れの特許文献に記載された半導体レーザも、リッジ型構造の半導体レーザや２波長レーザではないため、上記の問題を有しない。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しても、偏光角が０に近く、偏光比が大きいリッジ型構造の半導体レーザを得るものである。
本発明に係る半導体レーザは、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に順次形成された、下クラッド層と、活性層と、上クラッド層とを有するリッジ型構造の半導体レーザにおいて、活性層はＡｌＧａＡｓからなり、下クラッド層及び上クラッド層は、Ｐの組成比が０より大きく０．０４以下のＡｌＧａＡｓＰからなる。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
本発明により、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しても、偏光角が０に近く、偏光比が大きいリッジ型構造の半導体レーザを得ることができる。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るリッジ型構造の７８０ｎｍ帯半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザでは、７°以上、例えば１０°オフしたＧａＡｓ基板１１上に、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ０．９８Ｐ０．０２からなる下クラッド層１２と、Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓからなる活性層１３と、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ０．９８Ｐ０．０２からなる上クラッド層１４が順番に形成されている。そして、上クラッド層１４上の一部にＧａＡｓコンタクト層１５が形成され、その他の部分が絶縁膜１６で覆われている。さらに、ＧａＡｓコンタクト層１５上に表面電極１７が形成され、ＧａＡｓ基板１１下に裏面電極１８が形成されている。
ここで、上クラッド層１４の上部の一部（リッジ部）を残して、その両側をエッチングで除去したリッジ型構造としている。従って、リッジ部の両側において、活性層１３近傍まで上クラッド層１４が除去されており、その上に絶縁膜１６と表面電極１７が形成されている。このため、活性層１３にストレスがかかりやすい。
これに対し、本実施の形態では、活性層１３はＡｌＧａＡｓからなり、下クラッド層１２及び上クラッド層１４は、Ｐの組成比が０より大きく０．０４以下のＡｌＧａＡｓＰからなる。ここで、クラッド層のＰ組成比が０より大きいため格子定数差による結晶の歪みを小さくすることができる。これについて説明すると、まず、ＧａＡｓに対して、ＡｌＧａＡｓはＡｌ組成が大きくなるに従って格子定数が大きくなる。そして、Ｐを添加すると格子定数を小さくすることができるので、Ａｌ組成比の大きいＡｌＧａＡｓで構成されたクラッド層にＰを加えることによって、Ａｌ組成比の低いＡｌＧａＡｓ層で構成された活性層との格子定数差を小さくすることができる。即ち、下クラッド層１２と上クラッド層１４は、活性層１３と格子定数がほぼ等しくなるように、組成比が調整されている。従って、活性層１３にかかるストレスが小さくなるため、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しても、偏光角が０に近く、偏光比が大きいリッジ型構造の半導体レーザを得ることができる。また、Ｐ組成比が０．０４以下であるため、活性層にかかるストレスが大きくなり過ぎて結晶欠陥が発生したりするのを抑えることができる。
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るリッジ型構造の７８０ｎｍ帯半導体レーザでは、７°以上、例えば１０°オフしたＧａＡｓ基板１１上に、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓからなる下クラッド層１２と、Ａｌ０．１Ｇａ０．８９Ｉｎ０．０１Ａｓからなる活性層１３と、Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓからなる上クラッド層１４が順番に形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
本実施の形態では、活性層１３はＩｎの組成比が０より大きく０．０２以下のＡｌＧａＩｎＡｓからなり、下クラッド層１２及び上クラッド層１４はＡｌＧａＡｓからなる。ここで、活性層のＩｎ組成比が０より大きいため格子定数差による結晶の歪みを小さくすることができる。これについて説明すると、まず、ＧａＡｓに対して、ＡｌＧａＡｓはＡｌ組成比が大きくなるに従って格子定数が若干大きくなる。そして、Ａｌ組成比の低いＡｌＧａＡｓ層で構成された活性層に対して、Ｉｎを添加すると格子定数を大きくすることができるので、Ａｌ組成比の大きいＡｌＧａＡｓで構成されたクラッド層との格子定数差を小さくすることができる。即ち、活性層１３は、下クラッド層１２と上クラッド層１４と格子定数がほぼ等しくなるように、組成比が調整されている。従って、活性層１３にかかるストレスが小さくなるため、７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に形成しても、偏光角が０に近く、偏光比が大きいリッジ型構造の半導体レーザを得ることができる。また、Ｉｎ組成比が０．０２以下であるため、活性層にかかるストレスが大きくなり過ぎて結晶欠陥が発生したりするのを抑えることができる。
実施の形態３．
図２は、本発明の実施の形態３に係るマルチビーム半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、同一基板上に、実施の形態１又は２に係る半導体レーザと、この半導体レーザと同一の発光波長を有する他の半導体レーザとが形成されたものである。即ち、発光点が２つ以上ある７８０ｎｍ帯マルチビーム半導体レーザである。この場合にも、実施の形態１又は２と同様の効果を奏する。
実施の形態４．
図３は、本発明の実施の形態４に係る２波長半導体レーザを示す断面図であるこの半導体レーザは、同一基板上に、実施の形態１又は２に係る半導体レーザと、この半導体レーザと異なる発光波長を有する他の半導体レーザとが形成されたものである。即ち、ＧａＡｓ基板１１上に、実施の形態１又は２に係る７８０ｎｍ帯半導体レーザと、６５０ｎｍ帯半導体レーザとが形成された２波長半導体レーザである。
６５０ｎｍ帯半導体レーザでは、ＧａＡｓ基板１１上に、Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐからなる下クラッド層１９と、Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる活性層２０と、Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐからなる上クラッド層２１が順番に形成されている。そして、上クラッド層２１上の一部にＧａＡｓコンタクト層２２が形成され、その他の部分が絶縁膜１６で覆われている。さらに、ＧａＡｓコンタクト層２２上に表面電極２３が形成されている。
本実施の形態においても、７８０ｎｍ帯半導体レーザでは、活性層１３の格子定数と下クラッド層１２及び上クラッド層１４の格子定数がほぼ等しくなるように、組成比が調整されているため、実施の形態１又は２と同様の効果を奏する。
本発明の実施の形態１に係るリッジ型構造の７８０ｎｍ帯半導体レーザを示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係るマルチビーム半導体レーザを示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る２波長半導体レーザを示す断面図である。 従来のリッジ型構造の７８０ｎｍ帯半導体レーザを示す断面図である。 従来の２波長半導体レーザを示す断面図である。
符号の説明
１１ 基板
１２ 下クラッド層
１３ 活性層
１４ 上クラッド層

Claims (3)

  1. ７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に順次形成された、下クラッド層と、活性層と、上クラッド層とを有するリッジ型構造の半導体レーザにおいて、
    前記活性層はＡｌＧａＡｓからなり、
    前記下クラッド層及び前記上クラッド層は、Ｐの組成比が０より大きく０．０４以下のＡｌＧａＡｓＰからなることを特徴とする半導体レーザ。
  2. ７°以上オフしたＧａＡｓ基板上に順次形成された、下クラッド層と、活性層と、上クラッド層とを有するリッジ型構造の半導体レーザにおいて、
    前記活性層は、Ｉｎの組成比が０より大きく０．０２以下のＡｌＧａＩｎＡｓからなり、
    前記下クラッド層及び前記上クラッド層はＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半導体レーザ。
  3. 同一基板上に、請求項１又は２に記載の半導体レーザと、この半導体レーザと同一の又は異なる発光波長を有する他の半導体レーザとが形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
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