JP2531719B2 - 半導体レ―ザ― - Google Patents
半導体レ―ザ―Info
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- JP2531719B2 JP2531719B2 JP62322660A JP32266087A JP2531719B2 JP 2531719 B2 JP2531719 B2 JP 2531719B2 JP 62322660 A JP62322660 A JP 62322660A JP 32266087 A JP32266087 A JP 32266087A JP 2531719 B2 JP2531719 B2 JP 2531719B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザービームプリンタ等に用いられ、単
数または複数のレーザー光を同時に走査する半導体レー
ザーに関し、特に、複数のレーザー光の各々の出射方向
が所望の角度を成すようにするために好適なモノリシッ
クに形成された半導体レーザーに関する。
数または複数のレーザー光を同時に走査する半導体レー
ザーに関し、特に、複数のレーザー光の各々の出射方向
が所望の角度を成すようにするために好適なモノリシッ
クに形成された半導体レーザーに関する。
通常、半導体レーザーはｐ−ｎ接合を含む層が半導体
基板上に積層され、一対の共振面を形成することによっ
て構成されている。この半導体レーザーに電流を注入す
ると、キャリアの再結合によって生じた光がこの共振面
間で共振し、共振面からはレーザー光が出射する。この
ようなレーザー発振を効率良く行わせるためには、注入
電流及び光を閉じ込めるストライプ状のレーザー活性領
域が共振面と垂直に設けられている。
基板上に積層され、一対の共振面を形成することによっ
て構成されている。この半導体レーザーに電流を注入す
ると、キャリアの再結合によって生じた光がこの共振面
間で共振し、共振面からはレーザー光が出射する。この
ようなレーザー発振を効率良く行わせるためには、注入
電流及び光を閉じ込めるストライプ状のレーザー活性領
域が共振面と垂直に設けられている。
このような従来の半導体レーザーの一例であるリッジ
導波路型半導体レーザーの共振器に垂直な面の断面図を
第９図に示す。この半導体レーザーは、n+−GaAs基板20
上に順次、バッファー層n+−GaAs19、クラッド層n-−Al
xGa1-xAs18、下部光閉じ込め層AlyGa1-yAs17、活性層Al
zGa1-zAs16、上部光閉じ込め層AlyGa1-yAs15、クラッド
層p-−AlxGa1-xAs14、キャップ層p+−GaAs13をエピタキ
シャル成長により形成した後、エッチング加工、誘電体
膜12の成膜を行ない、リッジを形成し、さらに、ｎ側電
極21、ｐ側電極11を設けて作製したものである。活性層
AlzGa1-zAs16の上界面とリッジ両側のクラッド層p-−Al
xGa1-xAs14の上面との距離をXRとすると、一般にリッジ
の両側でのXRは共振器全長にわたり等しくなっているの
で、リッジ両側での複素屈折率は等しい。一方、複数の
活性領域を有し、それらに応じ複数のレーザー光を出射
可能であって、各々のレーザー光の出射方向が有限の角
度を成すようにモノリシックに形成された半導体レーザ
ーにおいては、上述したように、ストライプ状の活性領
域は共振面に垂直には形成されず、その長手方向が共振
面の法線に対しある角度を成すように設けられている。
こうするのは当該角度を適宜に調整することによって、
レーザー光の出射方向をコントロールすることが可能で
あることによる。
導波路型半導体レーザーの共振器に垂直な面の断面図を
第９図に示す。この半導体レーザーは、n+−GaAs基板20
上に順次、バッファー層n+−GaAs19、クラッド層n-−Al
xGa1-xAs18、下部光閉じ込め層AlyGa1-yAs17、活性層Al
zGa1-zAs16、上部光閉じ込め層AlyGa1-yAs15、クラッド
層p-−AlxGa1-xAs14、キャップ層p+−GaAs13をエピタキ
シャル成長により形成した後、エッチング加工、誘電体
膜12の成膜を行ない、リッジを形成し、さらに、ｎ側電
極21、ｐ側電極11を設けて作製したものである。活性層
AlzGa1-zAs16の上界面とリッジ両側のクラッド層p-−Al
xGa1-xAs14の上面との距離をXRとすると、一般にリッジ
の両側でのXRは共振器全長にわたり等しくなっているの
で、リッジ両側での複素屈折率は等しい。一方、複数の
活性領域を有し、それらに応じ複数のレーザー光を出射
可能であって、各々のレーザー光の出射方向が有限の角
度を成すようにモノリシックに形成された半導体レーザ
ーにおいては、上述したように、ストライプ状の活性領
域は共振面に垂直には形成されず、その長手方向が共振
面の法線に対しある角度を成すように設けられている。
こうするのは当該角度を適宜に調整することによって、
レーザー光の出射方向をコントロールすることが可能で
あることによる。
しかしながら、斜光出射用の半導体レーザーは、スト
ライプ状活性領域の長手方向と共振面の法線との成す角
度が０°から増えるにつれて端面損失が増える。それに
対応して、横モードの不安定化、閾電流の上昇、効率の
低下などが生じ、諸特性が劣化し、更に、場合によって
は斜出角度の制御が困難になるという欠点がある。ま
た、ストライプ状活性領域の長手方向と共振面の法線と
のなす角度が０°である従来のリッジ導波型半導体レー
ザーでは出射可能なレーザー光が単数、複数にかかわら
ず、外部の反射の戻り光による発振波長の不安定化が生
じる欠点がある。
ライプ状活性領域の長手方向と共振面の法線との成す角
度が０°から増えるにつれて端面損失が増える。それに
対応して、横モードの不安定化、閾電流の上昇、効率の
低下などが生じ、諸特性が劣化し、更に、場合によって
は斜出角度の制御が困難になるという欠点がある。ま
た、ストライプ状活性領域の長手方向と共振面の法線と
のなす角度が０°である従来のリッジ導波型半導体レー
ザーでは出射可能なレーザー光が単数、複数にかかわら
ず、外部の反射の戻り光による発振波長の不安定化が生
じる欠点がある。
本発明は、かかる問題点を解決する半導体レーザーを
提供することにある。
提供することにある。
本発明の半導体レーザーは、活性層と、該活性層上に
形成されたストライプ状のリッジ構造とを備えており、
前記活性層の前記リッジ構造に沿った領域をレーザー活
性領域として用いる半導体レーザにおいて、 前記ストライプ状のリッジ構造の全長或いは一部でリ
ッジ構造の両側の切込みの深さが異なっており、前記レ
ーザ活性領域の両側の複素屈折率が異なり非対称である
ことを特徴とする。
形成されたストライプ状のリッジ構造とを備えており、
前記活性層の前記リッジ構造に沿った領域をレーザー活
性領域として用いる半導体レーザにおいて、 前記ストライプ状のリッジ構造の全長或いは一部でリ
ッジ構造の両側の切込みの深さが異なっており、前記レ
ーザ活性領域の両側の複素屈折率が異なり非対称である
ことを特徴とする。
半導体レーザーを上記のような構成にすることによっ
て、活性領域の一方を利得導波型、または利得導波性の
度合いを強くし、他方を屈折率導波型、または屈折率導
波性の度合いを強くすることができる。これにより、導
波路内における光電界強度分布のピークを実屈折率の大
きい側、つまり利得導波性の強い側にシフトさせ、なお
かつ利得導波性の強い側に波面の遅れを生じさせる。結
果として、本発明の半導体レーザーでは、横モードの安
定化、閾電流の上昇抑制、外部微分量子効率の低下抑制
を保持できるとともに、レーザー光の斜出を達成でき
る。本発明は、レーザー光を複数出射可能な半導体レー
ザーに適用できる。そればかりでなく、半導体レーザー
の共振面から出射するレーザー光を共振面に対して垂直
からある角度ずれて斜出させた場合、従来発振波長の不
安定化の原因であった戻り光の影響を受けにくくなり、
安定な波長で発振するので、単一光出射の半導体レーザ
ーに本発明を適用することも有効である。
て、活性領域の一方を利得導波型、または利得導波性の
度合いを強くし、他方を屈折率導波型、または屈折率導
波性の度合いを強くすることができる。これにより、導
波路内における光電界強度分布のピークを実屈折率の大
きい側、つまり利得導波性の強い側にシフトさせ、なお
かつ利得導波性の強い側に波面の遅れを生じさせる。結
果として、本発明の半導体レーザーでは、横モードの安
定化、閾電流の上昇抑制、外部微分量子効率の低下抑制
を保持できるとともに、レーザー光の斜出を達成でき
る。本発明は、レーザー光を複数出射可能な半導体レー
ザーに適用できる。そればかりでなく、半導体レーザー
の共振面から出射するレーザー光を共振面に対して垂直
からある角度ずれて斜出させた場合、従来発振波長の不
安定化の原因であった戻り光の影響を受けにくくなり、
安定な波長で発振するので、単一光出射の半導体レーザ
ーに本発明を適用することも有効である。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図（ａ）は本発明をリッジ導波路型半導体レーザ
ーに適用した場合における共振器に垂直な面の断面図で
ある。
ーに適用した場合における共振器に垂直な面の断面図で
ある。
本実施例の半導体レーザーでは、n+−GaAs基板20上に
順次、バッファー層n+−GaAs19、クラッド層n-−AlxGa
1-xAs18、光閉じ込め層AlyGa1-yAs17、活性層AlzGa1-zA
s16、光閉じ込め層AlyGa1-yAs15、クラッド層p-−AlxGa
1-xAs14、キャップ層p+−GaAs13が積層され、さらにリ
ッジ上部に電流注入用の窓を構成する誘電体膜12が設け
られている。この誘電体膜12はSiO2、Si3N4等から成
り、プラズマCVDにより形成される。さらに、n+−GaAs
基板20の下面、誘電体膜12の上面にそれぞれAu/Cr、Au
−Ge/Auが蒸着されることによってｐ型電極11、ｎ型電
極21が形成されている。リッジの形成のための、左右の
切込みはそれぞれフォトレジ行程、反応性イオンビーム
エッチング（RIBE）やウェットエッチングなどでエッチ
ングを２回行うことにより、活性層AlzGa1-zAs16上面と
クラッド層p-−AlxGa1-xAs14上面との距離XRをそれぞれ
独立に調整することができる。
順次、バッファー層n+−GaAs19、クラッド層n-−AlxGa
1-xAs18、光閉じ込め層AlyGa1-yAs17、活性層AlzGa1-zA
s16、光閉じ込め層AlyGa1-yAs15、クラッド層p-−AlxGa
1-xAs14、キャップ層p+−GaAs13が積層され、さらにリ
ッジ上部に電流注入用の窓を構成する誘電体膜12が設け
られている。この誘電体膜12はSiO2、Si3N4等から成
り、プラズマCVDにより形成される。さらに、n+−GaAs
基板20の下面、誘電体膜12の上面にそれぞれAu/Cr、Au
−Ge/Auが蒸着されることによってｐ型電極11、ｎ型電
極21が形成されている。リッジの形成のための、左右の
切込みはそれぞれフォトレジ行程、反応性イオンビーム
エッチング（RIBE）やウェットエッチングなどでエッチ
ングを２回行うことにより、活性層AlzGa1-zAs16上面と
クラッド層p-−AlxGa1-xAs14上面との距離XRをそれぞれ
独立に調整することができる。
次に、このリッジ形状の作製方法の第１例、第２例、
第３例について、それぞれ第２図（ａ）〜（ｄ）、第２
図（ｅ）〜（ｈ）、第２図（ｉ）〜（ｌ）を用いて説明
する。
第３例について、それぞれ第２図（ａ）〜（ｄ）、第２
図（ｅ）〜（ｈ）、第２図（ｉ）〜（ｌ）を用いて説明
する。
（第１例） 基板（不図示）上にMBE法により形成された下部クラ
ッド層1a、活性層2a、上部クラッド層3aを有するウェハ
ーの上にレジスト膜4aを形成し、露光後、一部領域を剥
離する（第２図（ａ））。
ッド層1a、活性層2a、上部クラッド層3aを有するウェハ
ーの上にレジスト膜4aを形成し、露光後、一部領域を剥
離する（第２図（ａ））。
次に、レジスト膜4aが存在しない領域の上部クラッド
層3aをRIBEにより切り込む（同図（ｂ））。
層3aをRIBEにより切り込む（同図（ｂ））。
次に、レジスト膜4aを除去した後、再度、上部クラッ
ド層3aの上面にレジスト膜4bを形成し、露光後、一部領
域を剥離する（同図（ｃ））。
ド層3aの上面にレジスト膜4bを形成し、露光後、一部領
域を剥離する（同図（ｃ））。
さらに、レジスト膜4bが存在しない領域の上部クラッ
ド層3aをRIBEにより切り込む。このように、リッジ両側
のXRl，XRrを調整することができる（同図（ｄ））。
ド層3aをRIBEにより切り込む。このように、リッジ両側
のXRl，XRrを調整することができる（同図（ｄ））。
（第２例） ウェハーの上に、形成すべきリッジに対応するストラ
イプ状のレジストマスク５を形成する。さらに、レジス
ト膜６を形成し、レジストマスク５の片側領域を露光し
て、レジスト膜６の一部領域を剥離する（第２図
（ｅ））。
イプ状のレジストマスク５を形成する。さらに、レジス
ト膜６を形成し、レジストマスク５の片側領域を露光し
て、レジスト膜６の一部領域を剥離する（第２図
（ｅ））。
レジストマスク５、レジスト膜６の条件は、クラッド
層3b、レジストマスク５、レジスト膜６におけるRIBEに
よるエッチングの速度をそれぞれv1，v2，v3（v2≦v3＜
v1）になるように設定してあるので、全エッチング時間
ｔの間に第２図（ｅ）〜（ｇ）中の（Ｉ）、（II）、
（III）部ではそれぞれ厚さ（v3t1＋v1t2），（v3t1＋v
2t2），v1tだけエッチングされることになる。ただし、
ここでレジスト膜６がすべてエッチングされるまでに要
する時間をt1とすると、ｔ＝t1＋t2である。
層3b、レジストマスク５、レジスト膜６におけるRIBEに
よるエッチングの速度をそれぞれv1，v2，v3（v2≦v3＜
v1）になるように設定してあるので、全エッチング時間
ｔの間に第２図（ｅ）〜（ｇ）中の（Ｉ）、（II）、
（III）部ではそれぞれ厚さ（v3t1＋v1t2），（v3t1＋v
2t2），v1tだけエッチングされることになる。ただし、
ここでレジスト膜６がすべてエッチングされるまでに要
する時間をt1とすると、ｔ＝t1＋t2である。
このように、レジスト膜６、レジストマスク５の種
類、または膜厚を調整することにより、リッジ両側での
エッチングの深さをコントロールすることができる。第
２図（ｆ）はエッチングの初期段階を示しており、
（Ｉ）部のレジスト膜６は残っているが、（III）部の
上部クラッド層3bはエッチングされはじめている。次
に、第２図（ｇ）は、さらにエッチングが進行した状態
を示しており、（Ｉ）部にはレジスト膜６は存在してお
らず、（Ｉ）部の上部クラッド層3bがエッチングされは
じめるところである。一方、（III）部の上部クラッド
層3bはすでに厚さΔXRだけエッチングされている。この
ようにして１回のRIBEにより、第２図（ｈ）に示すよう
に、リッジ部両側のXRl，XRrを調整することができる。
類、または膜厚を調整することにより、リッジ両側での
エッチングの深さをコントロールすることができる。第
２図（ｆ）はエッチングの初期段階を示しており、
（Ｉ）部のレジスト膜６は残っているが、（III）部の
上部クラッド層3bはエッチングされはじめている。次
に、第２図（ｇ）は、さらにエッチングが進行した状態
を示しており、（Ｉ）部にはレジスト膜６は存在してお
らず、（Ｉ）部の上部クラッド層3bがエッチングされは
じめるところである。一方、（III）部の上部クラッド
層3bはすでに厚さΔXRだけエッチングされている。この
ようにして１回のRIBEにより、第２図（ｈ）に示すよう
に、リッジ部両側のXRl，XRrを調整することができる。
（第３例） ウェハーの上に、形成すべきリッジに対応するストラ
イプ状の金属マスク、またはSi3N4，SiO2等の絶縁体の
マスク７を形成する。さらに、レジスト膜８を形成し、
マスク７の片側領域を露光して、レジスト膜８の一部領
域を剥離する（第２図（ｉ））。
イプ状の金属マスク、またはSi3N4，SiO2等の絶縁体の
マスク７を形成する。さらに、レジスト膜８を形成し、
マスク７の片側領域を露光して、レジスト膜８の一部領
域を剥離する（第２図（ｉ））。
次に、マスク７、レジスト膜８が存在しない上部クラ
ッド層3cをRIBEによりΔXRだけ切り込む（同図
（ｊ））。
ッド層3cをRIBEによりΔXRだけ切り込む（同図
（ｊ））。
次に、レジスト膜８を除去する（同図（ｋ））。
さらに、マスク７の両側の上部クラッド層3cをRIBEに
より切り込み、リッジ両側のXRl，XRrを調整することが
できる（同図（ｌ））。
より切り込み、リッジ両側のXRl，XRrを調整することが
できる（同図（ｌ））。
この半導体レーザーの発振中の活性層AlzGa1-zAs16に
おける水平方向の注入キャリア密度分布ｎ、光の電界強
度分布Px、出射端面における位相の遅れ角φの特性を順
に、第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す。第１図
（ａ）において、一方の側の活性層AlzGa1-zAs16の上面
とクラッド層p-−AlxGa1-xAs14の上面との距離XRlが他
方の側のXRrよりも小さいことから活性層AlzGa1-zAs16
の一方の側における実効屈折率は他方の側のそれよりも
小さく、また電流の広がりも一方の側の方が他方の側よ
りも小さくなる。このため、注入キャリア密度分布は第
１図（ｂ）に示したように非対称に他方の側にブロード
に広がり、光の電界強度分布も第１図（ｃ）に示したよ
うに他方の側にピークがずれてブロードに広がる。ま
た、第１図（ｃ）に示したように、一方の側では屈折率
導波性が強いために位相の遅れ角はほとんどないが、他
方の側では利得導波性が強いために位相の遅れ角は大き
い。これらの要因により、外部へ出射するレーザー光の
共振面での光の電界強度分布はリッジ下部中央から幾分
他方の側にずれ、さらに、出射レーザー光は利得導波性
の強い側にひかれている。この結果、レーザー光は斜め
方向に出射される。第３図（ａ）は、第１図の斜出用リ
ッジ導波路型レーザーを共振器の全域にわたって２個形
成した場合のアレイレーザの模式上面図である。２つの
リッジ31a,31bの共振波は、へき開により形成した共振
面32,33の間で共振する。また、ほぼ中央部に電極分離3
9が設けられ、２つのレーザーは各々独立に駆動でき
る。２つのリッジの長手方向は同一であり、かつ互いに
平行な共振面32,33の法線方向37a,37b,38a,38bと一致し
ている。このアレイレーザの活性層の上面と上部クラッ
ド層の上面との距離をXRとすると、リッジの長手方向に
垂直で活性層に水平な方向のXRのプロファイルは第３図
（ｂ）に示すようになっている。それぞれのリッジの両
側でXRが異なることから導波機構は非対称になり、レー
ザー光は共振面の法線方向37a,37b,38a,38bに対してそ
れぞれ角度θ1a、θ1b、θ2a、θ2bをもって出射方向35
a,35b,36a,36bに出射する。この斜出角θは、リッジ導
波路型レーザーの場合、層の屈折率、膜厚、XRによって
適宜調整することができる。つまり、レーザー内での光
の分布は膜の構成に依存し、斜出角を大きくするために
は光の分布を上部に存在させ、リッジの効果が強くでる
ようにすればよい。例えば、第１図（ａ）の活性層AlzG
a1-zAs16の上側の光閉じ込め層AlyGa1-yAs15の混晶比y
15を下側の光閉じ込め層AlyGa1-yAs17の混晶比y17より
も小さくし、y15＜y17とし、光の分布を活性層をはさん
で非対称に上部に多く分布させると、リッジとリッジの
両側での実効屈折率差が大きくなるので、XRをわずかに
リッジの両側で異ならしても斜出角は大きくなる。ま
た、一般にXRが小さいとき（XRr，XRl０）、斜出角は
リッジ両側での差ΔXRに大きく依存する。すなわちXRr
＝0.05μｍ、XRl＝0.10μｍのときの斜出角θ1は、XRr
＝0.35μｍ、XRl＝0.40μｍのときの斜出角θ2よりも大
きくなる。さらに、リッジ幅が大きいと、斜出角は小さ
くなる。これは、垂直に出射する光の割合が増えること
により、遠視野像のピークは垂直側に寄るからである。
おける水平方向の注入キャリア密度分布ｎ、光の電界強
度分布Px、出射端面における位相の遅れ角φの特性を順
に、第１図（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す。第１図
（ａ）において、一方の側の活性層AlzGa1-zAs16の上面
とクラッド層p-−AlxGa1-xAs14の上面との距離XRlが他
方の側のXRrよりも小さいことから活性層AlzGa1-zAs16
の一方の側における実効屈折率は他方の側のそれよりも
小さく、また電流の広がりも一方の側の方が他方の側よ
りも小さくなる。このため、注入キャリア密度分布は第
１図（ｂ）に示したように非対称に他方の側にブロード
に広がり、光の電界強度分布も第１図（ｃ）に示したよ
うに他方の側にピークがずれてブロードに広がる。ま
た、第１図（ｃ）に示したように、一方の側では屈折率
導波性が強いために位相の遅れ角はほとんどないが、他
方の側では利得導波性が強いために位相の遅れ角は大き
い。これらの要因により、外部へ出射するレーザー光の
共振面での光の電界強度分布はリッジ下部中央から幾分
他方の側にずれ、さらに、出射レーザー光は利得導波性
の強い側にひかれている。この結果、レーザー光は斜め
方向に出射される。第３図（ａ）は、第１図の斜出用リ
ッジ導波路型レーザーを共振器の全域にわたって２個形
成した場合のアレイレーザの模式上面図である。２つの
リッジ31a,31bの共振波は、へき開により形成した共振
面32,33の間で共振する。また、ほぼ中央部に電極分離3
9が設けられ、２つのレーザーは各々独立に駆動でき
る。２つのリッジの長手方向は同一であり、かつ互いに
平行な共振面32,33の法線方向37a,37b,38a,38bと一致し
ている。このアレイレーザの活性層の上面と上部クラッ
ド層の上面との距離をXRとすると、リッジの長手方向に
垂直で活性層に水平な方向のXRのプロファイルは第３図
（ｂ）に示すようになっている。それぞれのリッジの両
側でXRが異なることから導波機構は非対称になり、レー
ザー光は共振面の法線方向37a,37b,38a,38bに対してそ
れぞれ角度θ1a、θ1b、θ2a、θ2bをもって出射方向35
a,35b,36a,36bに出射する。この斜出角θは、リッジ導
波路型レーザーの場合、層の屈折率、膜厚、XRによって
適宜調整することができる。つまり、レーザー内での光
の分布は膜の構成に依存し、斜出角を大きくするために
は光の分布を上部に存在させ、リッジの効果が強くでる
ようにすればよい。例えば、第１図（ａ）の活性層AlzG
a1-zAs16の上側の光閉じ込め層AlyGa1-yAs15の混晶比y
15を下側の光閉じ込め層AlyGa1-yAs17の混晶比y17より
も小さくし、y15＜y17とし、光の分布を活性層をはさん
で非対称に上部に多く分布させると、リッジとリッジの
両側での実効屈折率差が大きくなるので、XRをわずかに
リッジの両側で異ならしても斜出角は大きくなる。ま
た、一般にXRが小さいとき（XRr，XRl０）、斜出角は
リッジ両側での差ΔXRに大きく依存する。すなわちXRr
＝0.05μｍ、XRl＝0.10μｍのときの斜出角θ1は、XRr
＝0.35μｍ、XRl＝0.40μｍのときの斜出角θ2よりも大
きくなる。さらに、リッジ幅が大きいと、斜出角は小さ
くなる。これは、垂直に出射する光の割合が増えること
により、遠視野像のピークは垂直側に寄るからである。
第４図（ａ）は本発明を共振器の一部に応用した場合
の一例の模式上面図である。本発明は斜出用アレイレー
ザにおいて最も有効に適用できるが、シングルレーザー
として用いた場合にも、戻り光の影響を受けにくい等の
利点をもつので、第４図（ａ）には１ケのレーザーにつ
いて示してある。共振器に沿ってのXRのプロファイル
は、第４図（ｄ）に示すように、共振器の途中でステッ
プ式に片側のXRが変化するように加工が行なわれてい
る。第４図（ｄ）のXRrは第４図（ｂ），（ｃ）におけ
る下側のXRつまりXRrを表わしている。共振器34で共振
した光は共振面32,33から出射する。共振面32付近の半
導体レーザー構造は本発明の第１図の実施例と同様に形
成されており、共振面32から、この面の垂線37とある有
限の角度θ1をなして光は出射35する。一方、共振面33
付近の半導体レーザー構造は従来の第９図と同様に形成
されており、共振面33から、その面に垂直に光は出射36
する。共振器34に沿ってのXRのプロファイルは、第４図
（ｅ）に示すようにグラディエントに変化させてもよ
い。以上のように、共振面の片方ではストライプ状活性
層の両側の複素屈折率を従来のように等しくし、他方は
その複素屈折率を異なるものとし、共振器内で適当に両
方を接続した場合は、第３図（ａ）に示したように共振
器全域にわたって当該複素屈折率を異なるものとした場
合に比べて裏面による端面損失が減り、より低閾電流、
高効率になる。また、共振器の全域にわたって当該複素
屈折率を異なるものとし、共振面の両方においてそのXR
を別々に制御することによって、最適なレーザー光源を
設計することができる。
の一例の模式上面図である。本発明は斜出用アレイレー
ザにおいて最も有効に適用できるが、シングルレーザー
として用いた場合にも、戻り光の影響を受けにくい等の
利点をもつので、第４図（ａ）には１ケのレーザーにつ
いて示してある。共振器に沿ってのXRのプロファイル
は、第４図（ｄ）に示すように、共振器の途中でステッ
プ式に片側のXRが変化するように加工が行なわれてい
る。第４図（ｄ）のXRrは第４図（ｂ），（ｃ）におけ
る下側のXRつまりXRrを表わしている。共振器34で共振
した光は共振面32,33から出射する。共振面32付近の半
導体レーザー構造は本発明の第１図の実施例と同様に形
成されており、共振面32から、この面の垂線37とある有
限の角度θ1をなして光は出射35する。一方、共振面33
付近の半導体レーザー構造は従来の第９図と同様に形成
されており、共振面33から、その面に垂直に光は出射36
する。共振器34に沿ってのXRのプロファイルは、第４図
（ｅ）に示すようにグラディエントに変化させてもよ
い。以上のように、共振面の片方ではストライプ状活性
層の両側の複素屈折率を従来のように等しくし、他方は
その複素屈折率を異なるものとし、共振器内で適当に両
方を接続した場合は、第３図（ａ）に示したように共振
器全域にわたって当該複素屈折率を異なるものとした場
合に比べて裏面による端面損失が減り、より低閾電流、
高効率になる。また、共振器の全域にわたって当該複素
屈折率を異なるものとし、共振面の両方においてそのXR
を別々に制御することによって、最適なレーザー光源を
設計することができる。
本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の応用が
可能である。例えば、半導体レーザーを構成する材料と
して、実施例のGaAs/AlGaAs系に限らず、InP/InGaAsP系
などを用いることも出来る。
可能である。例えば、半導体レーザーを構成する材料と
して、実施例のGaAs/AlGaAs系に限らず、InP/InGaAsP系
などを用いることも出来る。
以上説明したように、ストライプ状活性領域の両側に
おける複素屈折率を異なるものとした本発明の半導体レ
ーザーによれば、その出射レーザー光は利得導波領域に
ひかれて共振面の法線とある有限な角度をもって出射す
ることができ、そればかりか従来と違って、ストライプ
状活性領域の長手方向と共振面の法線とのなす角度を０
°に保つことができる。そのため、ストライプ状活性領
域の長手方向が共振面の法線と有限の角度を有する場合
に比べて端面による散乱損失の軽減や、横モードの不安
定性の抑制が可能であり、閾電流の上昇、効率の低下も
抑制できるという効果がある。また、共振器の一部にお
いて活性層両側の複素屈折率を異なるものとした本発明
は、特性の劣化を抑え斜出光を得ることができる。
おける複素屈折率を異なるものとした本発明の半導体レ
ーザーによれば、その出射レーザー光は利得導波領域に
ひかれて共振面の法線とある有限な角度をもって出射す
ることができ、そればかりか従来と違って、ストライプ
状活性領域の長手方向と共振面の法線とのなす角度を０
°に保つことができる。そのため、ストライプ状活性領
域の長手方向が共振面の法線と有限の角度を有する場合
に比べて端面による散乱損失の軽減や、横モードの不安
定性の抑制が可能であり、閾電流の上昇、効率の低下も
抑制できるという効果がある。また、共振器の一部にお
いて活性層両側の複素屈折率を異なるものとした本発明
は、特性の劣化を抑え斜出光を得ることができる。
第１図（ａ）は本発明の半導体レーザーをリッジ導波路
型レーザーに応用した場合の断面図、第１図（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１図（ａ）の半導体レーザ
ーの注入キャリア密度分布、光強度分布、共振面におけ
る光の電界の位相を示すグラフ、第２図（ａ）〜第２図
（ｄ）、第２図（ｅ）〜第２図（ｈ）、第２図（ｉ）〜
第２図（ｌ）はそれぞれ第１図（ａ）のリッジ形状の作
製方法の第１例、第２例、第３例を示す断面図、第３図
（ａ）は第１図（ａ）の半導体レーザーを応用したアレ
イレーザの模式上面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の
活性層の上面と上部クラッド層の上面との距離の特性を
示すグラフ、第４図（ａ）は本発明の半導体レーザーを
共振器の一部に応用した場合の模式上面図、第４図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は第４図（ａ）の活性層の上面
と上部クラッド層の上面との距離を示すグラフ、第４図
（ｅ）は第３図（ｄ）の変形例のグラフ、第５図は従来
例の模式断面図である。 1a,1b,1c…下部クラッド層、2a,2b,2c…活性層、3a,3b,
3c…上部クラッド層、4a,4b,4c…レジスト膜、５…レジ
ストマスク、７…マスク、11…ｐ側電極、12…誘電体
層、13…キャップ層p+−GaAs、14…上部クラッド層p-−
AlxGa1-xAs、15…上部光閉じ込め層AlyGa1-yAs、16…活
性層AlzGa1-zAs、17…下部光閉じ込め層AlyGa1-yAs、18
…下部クラッド層n-−AlxGa1-xAs、19…バッファ層n+−
GaAs、20…基板n+−GaAs、21…ｎ側電極、31a,31b…リ
ッジ、32,33…共振面、34…共振器、35,36…出射、35a,
35b,36a,36b…出射方向、37a,37b,38a,38b…共振面の法
線方向、39…電極分離。
型レーザーに応用した場合の断面図、第１図（ｂ），
（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第１図（ａ）の半導体レーザ
ーの注入キャリア密度分布、光強度分布、共振面におけ
る光の電界の位相を示すグラフ、第２図（ａ）〜第２図
（ｄ）、第２図（ｅ）〜第２図（ｈ）、第２図（ｉ）〜
第２図（ｌ）はそれぞれ第１図（ａ）のリッジ形状の作
製方法の第１例、第２例、第３例を示す断面図、第３図
（ａ）は第１図（ａ）の半導体レーザーを応用したアレ
イレーザの模式上面図、第３図（ｂ）は第３図（ａ）の
活性層の上面と上部クラッド層の上面との距離の特性を
示すグラフ、第４図（ａ）は本発明の半導体レーザーを
共振器の一部に応用した場合の模式上面図、第４図
（ｂ），（ｃ），（ｄ）は第４図（ａ）の活性層の上面
と上部クラッド層の上面との距離を示すグラフ、第４図
（ｅ）は第３図（ｄ）の変形例のグラフ、第５図は従来
例の模式断面図である。 1a,1b,1c…下部クラッド層、2a,2b,2c…活性層、3a,3b,
3c…上部クラッド層、4a,4b,4c…レジスト膜、５…レジ
ストマスク、７…マスク、11…ｐ側電極、12…誘電体
層、13…キャップ層p+−GaAs、14…上部クラッド層p-−
AlxGa1-xAs、15…上部光閉じ込め層AlyGa1-yAs、16…活
性層AlzGa1-zAs、17…下部光閉じ込め層AlyGa1-yAs、18
…下部クラッド層n-−AlxGa1-xAs、19…バッファ層n+−
GaAs、20…基板n+−GaAs、21…ｎ側電極、31a,31b…リ
ッジ、32,33…共振面、34…共振器、35,36…出射、35a,
35b,36a,36b…出射方向、37a,37b,38a,38b…共振面の法
線方向、39…電極分離。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層と、該活性層上に形成されたストラ
イプ状のリッジ構造とを備えており、前記活性層の前記
リッジ構造に沿った領域をレーザー活性領域として用い
る半導体レーザにおいて、 前記ストライプ状のリッジ構造の全長或いは一部でリッ
ジ構造の両側の切込みの深さが異なっており、前記レー
ザー活性領域の両側の複素屈折率が異なり非対称である
ことを特徴とする半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322660A JP2531719B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 半導体レ―ザ― |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322660A JP2531719B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 半導体レ―ザ― |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01165189A JPH01165189A (ja) | 1989-06-29 |
| JP2531719B2 true JP2531719B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=18146176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322660A Expired - Fee Related JP2531719B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | 半導体レ―ザ― |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2531719B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4220436B2 (ja) | 2004-06-24 | 2009-02-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| JP2006019456A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP4780999B2 (ja) * | 2005-04-14 | 2011-09-28 | 三洋電機株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| CN108512034B (zh) * | 2017-02-28 | 2020-04-03 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种横向非对称光波导半导体激光器芯片及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57198679A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-06 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device |
| JPS57198678A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-06 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device |
| JPS57198677A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-06 | Fujitsu Ltd | Optical semiconductor device |
| JPS6185885A (ja) * | 1984-10-04 | 1986-05-01 | Nec Corp | 光半導体装置 |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP62322660A patent/JP2531719B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01165189A (ja) | 1989-06-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |