JP2508669B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JP2508669B2 JP2508669B2 JP27069686A JP27069686A JP2508669B2 JP 2508669 B2 JP2508669 B2 JP 2508669B2 JP 27069686 A JP27069686 A JP 27069686A JP 27069686 A JP27069686 A JP 27069686A JP 2508669 B2 JP2508669 B2 JP 2508669B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、出射ビームの形状を改良した半導体レー
ザに関するものである。
ザに関するものである。
第３図は従来の半導体レーザの構造の一例を示す図で
ある。この図において、１はｎ−GaAsからなる基板、２
はｎ−Al0.4Ga0.6Asからなる下側クラッド層、３はｎ−
Al0.08Ga0.92Asからなる活性層、４はｎ−Al0.4Ga0.6As
からなる上側クラッド層、５はｐ−Al0.4Ga0.6As層、Ｇ
はｎ−GaAsからなる電流ブロック層、７は亜鉛（Zn）を
ドーピングしたｐ−GaAsからなるコンタクト層、８は前
記コンタクト層７の成長により拡散されたZnによってｎ
型からｐ型へ反転した反転領域、９は共振器内部に形成
された溝で、電流ブロック図６を貫通する。13は前記活
性層３内のZnの拡散によってｐ型に反転した領域との境
界である。
ある。この図において、１はｎ−GaAsからなる基板、２
はｎ−Al0.4Ga0.6Asからなる下側クラッド層、３はｎ−
Al0.08Ga0.92Asからなる活性層、４はｎ−Al0.4Ga0.6As
からなる上側クラッド層、５はｐ−Al0.4Ga0.6As層、Ｇ
はｎ−GaAsからなる電流ブロック層、７は亜鉛（Zn）を
ドーピングしたｐ−GaAsからなるコンタクト層、８は前
記コンタクト層７の成長により拡散されたZnによってｎ
型からｐ型へ反転した反転領域、９は共振器内部に形成
された溝で、電流ブロック図６を貫通する。13は前記活
性層３内のZnの拡散によってｐ型に反転した領域との境
界である。
次に動作について説明する。
この半導体レーザは、いわゆるダブルヘテロ構造を有
しており、溝９から活性層３へ電流が注入されることに
より発光する。溝９の両側では電流ブロック層６が存在
するために電流は流れず、溝９の真下付近の活性層３で
注入キャリアの輻射再結合が生じて発光する。
しており、溝９から活性層３へ電流が注入されることに
より発光する。溝９の両側では電流ブロック層６が存在
するために電流は流れず、溝９の真下付近の活性層３で
注入キャリアの輻射再結合が生じて発光する。
ところで、この半導体レーザの特徴は、溝９を通した
Znの拡散を利用して横モード制御と窓構造の形成を行っ
ていることである。
Znの拡散を利用して横モード制御と窓構造の形成を行っ
ていることである。
まず、横モード制御について説明する。
ｎ−Al0.08Ga0.92Asからなる活性層３内のｎ型不純物
濃度が１×1018cm-3以上の場合は、この活性層３がZnの
拡散によってｐ型に反転すると屈折率が元よりも高くな
る。第３図に示したように、Znの拡散による反転領域８
が溝９の下では活性層３まで達しているのに対し、溝９
の外側では電流ブロック層６内に留まっているので、活
性層３には溝９の下部とその両側で屈折率差がつき、光
の閉込めが可能となる。したがって、活性層３内でｐ型
に反転した反転領域８の幅を変えることによって横モー
ドを制御できる。
濃度が１×1018cm-3以上の場合は、この活性層３がZnの
拡散によってｐ型に反転すると屈折率が元よりも高くな
る。第３図に示したように、Znの拡散による反転領域８
が溝９の下では活性層３まで達しているのに対し、溝９
の外側では電流ブロック層６内に留まっているので、活
性層３には溝９の下部とその両側で屈折率差がつき、光
の閉込めが可能となる。したがって、活性層３内でｐ型
に反転した反転領域８の幅を変えることによって横モー
ドを制御できる。
次に窓構造について説明する。
ｎ型不純物が１×1018cm-3以上ドーピングされたｎ−
Al0.08Ga0.92Asからなる活性層３がZnの拡散によってｐ
型に反転すると上述したように屈折率が高くなるが、同
時に禁制帯幅も狭くなる。このため第３図に示したよう
に、共振器内部では活性層３がｐ型に反転して禁制帯幅
が狭くなっているが、共振器端面部では反転領域８が電
流ブロック層６に留まっており、活性層３はｎ型のまま
であるので、共振器端面部における活性層３の禁制帯幅
は内部よりも広い。したがって、共振器端面部には内部
で発光した光が吸収されない窓構造が形成される。
Al0.08Ga0.92Asからなる活性層３がZnの拡散によってｐ
型に反転すると上述したように屈折率が高くなるが、同
時に禁制帯幅も狭くなる。このため第３図に示したよう
に、共振器内部では活性層３がｐ型に反転して禁制帯幅
が狭くなっているが、共振器端面部では反転領域８が電
流ブロック層６に留まっており、活性層３はｎ型のまま
であるので、共振器端面部における活性層３の禁制帯幅
は内部よりも広い。したがって、共振器端面部には内部
で発光した光が吸収されない窓構造が形成される。
上記のような従来の半導体レーザでは、活性層３への
Znの拡散によって光の閉込め機構が生じるが、活性層３
内におけるZnの拡散によりｐ型に反転した反転領域８
と、ｎ型のまま残っている領域との境界13が微視的には
一様でないので、この境界13で光のランダムな反射が生
じ、ヘテロ接合に平行な方向の遠視野像が第４図に示す
ように複雑な形状になるという問題点があった。
Znの拡散によって光の閉込め機構が生じるが、活性層３
内におけるZnの拡散によりｐ型に反転した反転領域８
と、ｎ型のまま残っている領域との境界13が微視的には
一様でないので、この境界13で光のランダムな反射が生
じ、ヘテロ接合に平行な方向の遠視野像が第４図に示す
ように複雑な形状になるという問題点があった。
このような遠視野像を改善する一方法として、第５図
に示すようにレーザ光の一部を吸収させるためのｐ−Ga
Asからなる光吸収層14を形成してランダムな反射光を制
御する方法があった。しかし、この構造では、活性層３
と平行して一様な光吸収層14が近傍にあるために、ラン
ダムな反射光だけでなく発生した大部分の光が吸収さ
れ、内部損失が大きくなり効率が低下するという問題点
があった。
に示すようにレーザ光の一部を吸収させるためのｐ−Ga
Asからなる光吸収層14を形成してランダムな反射光を制
御する方法があった。しかし、この構造では、活性層３
と平行して一様な光吸収層14が近傍にあるために、ラン
ダムな反射光だけでなく発生した大部分の光が吸収さ
れ、内部損失が大きくなり効率が低下するという問題点
があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされた
もので、半導体レーザの効率を低下させることなく、レ
ーザの透視野像の形状を改善できる半導体レーザを得る
ことを目的とする。
もので、半導体レーザの効率を低下させることなく、レ
ーザの透視野像の形状を改善できる半導体レーザを得る
ことを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、活性層と平行に形成
され、不純物が拡散された領域においては無秩序化され
てその光吸収端が活性層で発光した光の波長よりも短波
長側になる多重量子井戸層を備えたものである。
され、不純物が拡散された領域においては無秩序化され
てその光吸収端が活性層で発光した光の波長よりも短波
長側になる多重量子井戸層を備えたものである。
この発明においては、多重量子井戸層の無秩序化され
ていない領域で光の吸収を生じる。
ていない領域で光の吸収を生じる。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を
示す図である。この図において、第３図と同一符号は同
一部分を示し、10は共振器端面部に前記電流ブロック層
６を貫通しないように形成された浅い溝、11は多重量子
井戸層、例えば80ÅのGaAs10層と60ÅのAl0.3Ga0.7As9
層から構成されている。12は前記溝9,10の下で無秩序化
された多重量子井戸層で、前記コンタクト層７の成長に
より拡散されたZnによってAl0.13Ga0.87As混晶となって
いる。
示す図である。この図において、第３図と同一符号は同
一部分を示し、10は共振器端面部に前記電流ブロック層
６を貫通しないように形成された浅い溝、11は多重量子
井戸層、例えば80ÅのGaAs10層と60ÅのAl0.3Ga0.7As9
層から構成されている。12は前記溝9,10の下で無秩序化
された多重量子井戸層で、前記コンタクト層７の成長に
より拡散されたZnによってAl0.13Ga0.87As混晶となって
いる。
次に動作について説明する。
この発明の半導体レーザも従来の半導体レーザと基本
的な動作は同様である。すなわち、電流は溝９を通して
活性層３へ注入される。また、溝９を通したZnの拡散に
より、横モード制御と窓構造が形成されている。異なる
点は、多重量子井戸層11が活性層３から0.1〜0.7μｍ程
度離れた位置に設けられていることである。
的な動作は同様である。すなわち、電流は溝９を通して
活性層３へ注入される。また、溝９を通したZnの拡散に
より、横モード制御と窓構造が形成されている。異なる
点は、多重量子井戸層11が活性層３から0.1〜0.7μｍ程
度離れた位置に設けられていることである。
多重量子井戸層11の光吸収端の波長は840nm程度であ
るため、Al0.08Ga0.92Asからなる活性層３で発光した波
長810nm程度の光を吸収する。一方、無秩序化された多
重量子井戸層12はAl0.13Ga0.87As混晶に変化しているた
め、その光吸収端の波長は780nm程度になり、活性層３
で発光した光を吸収しない。
るため、Al0.08Ga0.92Asからなる活性層３で発光した波
長810nm程度の光を吸収する。一方、無秩序化された多
重量子井戸層12はAl0.13Ga0.87As混晶に変化しているた
め、その光吸収端の波長は780nm程度になり、活性層３
で発光した光を吸収しない。
活性層３が0.1μｍ程度以下に薄いと、活性層３から
下側クラッド層２および上側クラッド層４へ0.5〜0.7μ
ｍ程度光がしみ出す。溝９の直下にある活性層３の光導
波中心で発光した光の一部は、無秩序化された多重量子
井戸層12にまでしみ出すが、この領域では前述したよう
に光の吸収は生じない。
下側クラッド層２および上側クラッド層４へ0.5〜0.7μ
ｍ程度光がしみ出す。溝９の直下にある活性層３の光導
波中心で発光した光の一部は、無秩序化された多重量子
井戸層12にまでしみ出すが、この領域では前述したよう
に光の吸収は生じない。
一方、活性層３のヘテロ接合に平行な方向の境界13付
近で発光した光、あるいはこの境界13でランダムに反射
された光の一部もしみ出すが、この光のしみ出す多重量
子井戸層11は無秩序化されておらず、前述のように光を
吸収する。したがって、遠視野像の形状を悪化させるよ
うな光の成分が抑圧される。
近で発光した光、あるいはこの境界13でランダムに反射
された光の一部もしみ出すが、この光のしみ出す多重量
子井戸層11は無秩序化されておらず、前述のように光を
吸収する。したがって、遠視野像の形状を悪化させるよ
うな光の成分が抑圧される。
光強度は溝９の直下で一番強いが、この部分の光が吸
収されないので効率の低下は少なく、しかも、ランダム
な光の反射成分は光吸収によって抑圧されるので、遠視
野像の形状がよくなる。
収されないので効率の低下は少なく、しかも、ランダム
な光の反射成分は光吸収によって抑圧されるので、遠視
野像の形状がよくなる。
第２図はこの発明の半導体レーザの他の実施例の構造
を示す図である。この図において、第１図と同一符号は
同一部分を示し、4a,4bは２層に分けて構成したｎ−Al
0.4Ga0.6Asからなる上側クラッド層、5aはｐ−Al0.25Ga
0.75As層である。
を示す図である。この図において、第１図と同一符号は
同一部分を示し、4a,4bは２層に分けて構成したｎ−Al
0.4Ga0.6Asからなる上側クラッド層、5aはｐ−Al0.25Ga
0.75As層である。
この実施例では、多重量子井戸層11を上側クラッド層
4a,4b間に設けた構成としているが、上記実施例と同様
な効果を奏する。
4a,4b間に設けた構成としているが、上記実施例と同様
な効果を奏する。
なお、上記実施例では、多重量子井戸層11を、80Åの
GaAs10層と60ÅのAl0.3Ga0.7As9層とから構成した場合
を説明したが、この発明の効果が得られるのは、この構
成の場合だけではなく、多重量子井戸層11の光吸収端が
レーザの発振波長より長波長側にあり、しかも、無秩序
化された後にはその光吸収端がレーザの発振波長よりも
短波長側にある構成であれば、他のあらゆる多重量子井
戸層を用いても同様の効果を得られる。
GaAs10層と60ÅのAl0.3Ga0.7As9層とから構成した場合
を説明したが、この発明の効果が得られるのは、この構
成の場合だけではなく、多重量子井戸層11の光吸収端が
レーザの発振波長より長波長側にあり、しかも、無秩序
化された後にはその光吸収端がレーザの発振波長よりも
短波長側にある構成であれば、他のあらゆる多重量子井
戸層を用いても同様の効果を得られる。
また、例えば活性層３がAlyGa1-yAsで構成される場
合、GaAsからなる層の厚みをLZ,AlXGa1-XAsからなる層
の厚みをLBとすると、無秩序化された後の光吸収端がレ
ーザの発振波長よりも短波長にあるという条件は で近似的に表現できる。
合、GaAsからなる層の厚みをLZ,AlXGa1-XAsからなる層
の厚みをLBとすると、無秩序化された後の光吸収端がレ
ーザの発振波長よりも短波長にあるという条件は で近似的に表現できる。
この発明は以上説明したとおり、活性層と平行に形成
され、不純物が拡散された領域においては無秩序化され
てその光吸収端が活性層で発光した光の波長よりも短波
長側になる多重量子井戸層を備えたので、不純物が拡散
されていない領域で多重量子井戸層が光を吸収し、無秩
序化された光強度の強い領域では光を吸収しない。した
がって、レーザの効率を低下させることなく、遠視野像
の形状をよくすることができるという効果がある。
され、不純物が拡散された領域においては無秩序化され
てその光吸収端が活性層で発光した光の波長よりも短波
長側になる多重量子井戸層を備えたので、不純物が拡散
されていない領域で多重量子井戸層が光を吸収し、無秩
序化された光強度の強い領域では光を吸収しない。した
がって、レーザの効率を低下させることなく、遠視野像
の形状をよくすることができるという効果がある。
第１図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す図、第２図はこの発明の半導体レーザの他の実施例の
構造を示す図、第３図は従来の半導体レーザの構造を示
す図、第４図は従来の半導体レーザの遠視野像を示す
図、第５図は遠視野像の改善を試みた従来の半導体レー
ザの構造を示す図である。 図において、１は基板、２は下側クラッド層、３は活性
層、4,4a,4bは上側クラッド層、５はｐ−Al0.4Ga0.6As
層、5aはｐ−Al0.25Ga0.75As層、６は電流ブロック層、
７はコンタクト層、9,10は溝、11は多重量子井戸層、12
は無秩序化された多重量子井戸層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
す図、第２図はこの発明の半導体レーザの他の実施例の
構造を示す図、第３図は従来の半導体レーザの構造を示
す図、第４図は従来の半導体レーザの遠視野像を示す
図、第５図は遠視野像の改善を試みた従来の半導体レー
ザの構造を示す図である。 図において、１は基板、２は下側クラッド層、３は活性
層、4,4a,4bは上側クラッド層、５はｐ−Al0.4Ga0.6As
層、5aはｐ−Al0.25Ga0.75As層、６は電流ブロック層、
７はコンタクト層、9,10は溝、11は多重量子井戸層、12
は無秩序化された多重量子井戸層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】ウエハ上より所定のパターンで、その禁制
帯幅を挾める不純物が拡散された活性層を有する半導体
レーザにおいて、前記活性層と平行に形成され、前記不
純物が拡散された領域においては無秩序化されてその光
吸収端が前記活性層で発光した光の波長よりも短波長側
になる多重量子井戸層を備えたことを特徴とする半導体
レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27069686A JP2508669B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27069686A JP2508669B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124487A JPS63124487A (ja) | 1988-05-27 |
| JP2508669B2 true JP2508669B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=17489684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27069686A Expired - Lifetime JP2508669B2 (ja) | 1986-11-13 | 1986-11-13 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508669B2 (ja) |
-
1986
- 1986-11-13 JP JP27069686A patent/JP2508669B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63124487A (ja) | 1988-05-27 |
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