JP2549182B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はストライプ型の半導体レーザ素子に関するも
のである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a stripe type semiconductor laser device.
従来、このような分野の技術としては、例えば特公昭
54−5273号に開示されたものが知られている。この半導
体レーザ素子はファブリ・ペロー型共振器をなすストラ
イプ領域でクラッド層が断面凸形状にされており、この
両側の段差の低い部分には、レーザ発振光を吸収する光
吸収層が形成されている。この従来素子によれば、いわ
ゆる横モードを制御して閾値電流の低減を図ることがで
きる。Conventionally, as a technique in such a field, for example, Japanese Patent Publication Sho
The one disclosed in 54-5273 is known. In this semiconductor laser device, a cladding layer has a convex cross-section in a stripe region forming a Fabry-Perot resonator, and a light absorption layer that absorbs laser oscillation light is formed in a low step portion on both sides of the cladding layer. There is. According to this conventional element, the so-called lateral mode can be controlled to reduce the threshold current.
しかしながら、上記従来素子ではレーザ発振光を吸収
して横モードを制御しているために、必然的に光吸収層
に発熱が生じる。一般に、半導体レーザ素子を動作中に
活性層が温度上昇すると、レーザ発振特性が低下するこ
とが知られている。従って、活性層の近傍に配置される
光吸収層が発熱すると、活性層の温度が上昇してレーザ
特性が悪化する。However, in the above conventional element, since the laser oscillation light is absorbed to control the transverse mode, heat is inevitably generated in the light absorption layer. It is generally known that when the temperature of the active layer rises during the operation of the semiconductor laser device, the laser oscillation characteristic deteriorates. Therefore, when the light absorption layer arranged near the active layer generates heat, the temperature of the active layer rises and the laser characteristics deteriorate.
本発明はかかる問題点を解決することを課題としてい
る。An object of the present invention is to solve such a problem.
本発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を２つのク
ラッド層で挟み、これらのクラッド層を介してストライ
プ状に電流を注入することにより活性層を励起させる構
造のものにおいて、２つのクラッド層の少なくともいず
れか一方は、ストライプ状の電流注入領域で活性層の反
対側に向って凸型になるよう厚く形成され、凸型のクラ
ッド層の薄く形成された部分には、当該クラッド層より
も高屈折率でバンドギャップエネルギーがレーザ発振波
長に対応するエネルギーより大きく、かつ、活性層の屈
折率よりも小さな屈折率の材料からなる光発散層が形成
されていることを特徴とする。A semiconductor laser device according to the present invention has a structure in which an active layer is sandwiched between two clad layers, and a current is injected in a stripe shape through these clad layers to excite the active layer. At least one of them is formed thick so as to have a convex shape toward the opposite side of the active layer in the stripe-shaped current injection region, and the thin portion of the convex clad layer is higher than the clad layer. It is characterized in that a light diffusion layer made of a material having a refractive index whose bandgap energy is larger than the energy corresponding to the laser oscillation wavelength and smaller than the refractive index of the active layer is formed.
本発明に係る半導体レーザ素子は、光を発散させる特
性を持った光発散層で横モードを制御しているので、活
性層の近くでは発熱がなく従って活性層が温度上昇する
こともない。In the semiconductor laser device according to the present invention, since the transverse mode is controlled by the light diffusion layer having the characteristic of diverging light, there is no heat generation in the vicinity of the active layer and therefore the temperature of the active layer does not rise.
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の実施例に係る半導体レーザ素子の断
面図である。図示の通り、裏面にｎ型電極１が形成され
たｎ型基板２の上面には、ｎ型の基板側クラッド層３
と、これより高屈折率でかつ薄い活性層４と、これより
低屈折率でｎ型の凸型クラッド層５が順次に積層されて
いる。ここで、凸型クラッド層５はレーザ発振器の方向
にストライプ状の断面凸形状となるよう、段差を有して
形成されている。そして、凸部の両側すなわち段差の低
い側には、凸型クラッド層５より高屈折率であって、し
かもバンドキャップエネルギーEgがレーザ発振光のエネ
ルギーよりも高い半導体からなる光発散層６が形成され
ている。この凸型クラッド層５と光発散層６の上にはｐ
型コンタクト層７が形成され、さらにその上にｐ型電極
８とメッキ層９が形成されることにより、いわゆるスト
ライプ構造半導体レーザ素子が構成されている。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. As shown, the n-type substrate-side cladding layer 3 is formed on the upper surface of the n-type substrate 2 having the n-type electrode 1 formed on the back surface.
The active layer 4 having a higher refractive index and thinner than that, and the n-type convex clad layer 5 having a lower refractive index than this are sequentially laminated. Here, the convex clad layer 5 is formed with a step so as to have a stripe-shaped convex cross-section in the direction of the laser oscillator. Then, on both sides of the convex portion, that is, on the side where the step is low, the light diffusion layer 6 made of a semiconductor having a higher refractive index than the convex cladding layer 5 and having a band-cap energy E g higher than the energy of the laser oscillation light is formed. Has been formed. P is formed on the convex clad layer 5 and the light diverging layer 6.
By forming the type contact layer 7 and further forming the p-type electrode 8 and the plating layer 9 thereon, a so-called stripe structure semiconductor laser device is formed.
次に、上記実施例に係る半導体レーザ素子の作用を説
明する。Next, the operation of the semiconductor laser device according to the above embodiment will be described.
メッキ層９およびｐ型電極８から注入された電流（駆
動電流）は、ｐ型コンタクト層７を介して凸型クラッド
層５のストライプ状の凸部に注入される。ここで、光発
散層６を凸型クラッド層５と反対導電型（ｎ型）とする
ことにより、駆動電流はストライプ領域に効率よく注入
される。注入電流は活性層４を流れて発光を生じさせた
後、ｎ型の基板側クラッド層３からｎ型基板２へ流れて
ｎ型電極１から外部に流れる。The current (driving current) injected from the plating layer 9 and the p-type electrode 8 is injected into the stripe-shaped convex portion of the convex clad layer 5 via the p-type contact layer 7. Here, by making the light diffusion layer 6 have a conductivity type (n-type) opposite to that of the convex clad layer 5, the drive current is efficiently injected into the stripe region. The injection current flows through the active layer 4 to generate light emission, then flows from the n-type substrate-side cladding layer 3 to the n-type substrate 2 and flows from the n-type electrode 1 to the outside.
ここで、光発散層６はフォトルミネッセンスの発光波
長が活性層４のそれより短波長であるため、レーザ発振
光をほとんど吸収しない。このため、光発散層６が発熱
するようなことは少なくなる。また、光発散層６は凸型
クラッド層５よりも高屈折率とされているため、クラッ
ド層が厚ければ導波するはずの光のモードが発散モード
になり、従って横モードは制御される。さらに、光発散
層６で発散された光のかなりの部分は半導体レーザ素子
の外部に発散されるので、半導体レーザ素子が全体的に
発熱することもない。また、レーザ発振光の一部がｐ型
コンタクト層７、ｐ型電極８などで吸収されても、活性
層４から離れているのでレーザ特性を悪化させない。Here, since the light emitting layer 6 has a photoluminescence emission wavelength shorter than that of the active layer 4, it hardly absorbs laser oscillation light. Therefore, the light diffusion layer 6 is less likely to generate heat. Further, since the light diverging layer 6 has a higher refractive index than the convex clad layer 5, the mode of light that should be guided when the clad layer is thick becomes the divergent mode, and therefore the transverse mode is controlled. . Further, since a considerable part of the light emitted from the light diffusion layer 6 is emitted outside the semiconductor laser element, the semiconductor laser element does not generate heat as a whole. Even if a part of the laser oscillation light is absorbed by the p-type contact layer 7, the p-type electrode 8, etc., the laser characteristics are not deteriorated because the laser oscillation light is separated from the active layer 4.
上記実施例の半導体レーザ素子は、具体的には次のよ
うに構成される。The semiconductor laser device of the above embodiment is specifically configured as follows.
まず、ｎ型電極１としてはAu−Snが用いられ、ｎ型基
板２には厚さ100μｍのｎ−Ga As基板が用いられる。ｎ
型の基板側クラッド層３としては厚さ１μｍ程度のｎ−
（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5Ｐエピタキシャル層が用いら
れ、活性層４としては厚さ0.1μｍでノンドープのGa In
Pエピタキシャル層が用いられる。凸型クラッド層５と
してはｐ−（Al0.5Ga0.5）0.5In0.5Ｐエピタキシャル層
が用いられ、ストライプ部分で厚さ１μｍ、段差の低い
部分で厚さ0.3μｍとされる。光発散層６としてはｎ−
（Al0.1Ga0.9）0.5In0.5Ｐエピタキシャル層が用いら
れ、厚さを0.7μｍとすることで上面が凸型クラッド層
５のストライプ部上面と一致される。ｐ型コンタクト層
７としては厚さ0.1μｍのＰ−Ga Asエピタキシャル層が
用いられ、ｐ型電極８には厚さ0.5μｍのAu−Zn、メッ
キ層９にはAuが用いられる。First, Au-Sn is used as the n-type electrode 1, and an n-Ga As substrate having a thickness of 100 μm is used as the n-type substrate 2. n
The substrate-side clad layer 3 of the mold has a thickness of about 1 μm n-
An (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P epitaxial layer is used, and the active layer 4 has a thickness of 0.1 μm and is undoped Ga In.
A P epitaxial layer is used. A p- (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 P epitaxial layer is used as the convex clad layer 5, and has a thickness of 1 μm in the stripe portion and a thickness of 0.3 μm in the low step portion. The light diverging layer 6 is n-
An (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P epitaxial layer is used, and the upper surface is made to coincide with the upper surface of the stripe portion of the convex clad layer 5 by setting the thickness to 0.7 μm. A 0.1 μm thick P-Ga As epitaxial layer is used as the p-type contact layer 7, a 0.5 μm thick Au-Zn layer is used for the p-type electrode 8, and Au is used for the plating layer 9.
なお、光発散層６は活性層４と同一の組成とすること
もできる。すなわち、光発散層６をGa In Pで形成すれ
ば、エピタキシャル層の成長条件によりフォトルミネッ
センスの発光波長が変えられる。そこで、活性層４とし
ては発光波長が680nmとなるGa In Pエピタキシャル層を
用い、光発散層６としては発光波長が660nmとなるGa In
Pエピタキシャル層を用いればよい。The light diffusion layer 6 may have the same composition as the active layer 4. That is, if the light diffusion layer 6 is formed of Ga In P, the emission wavelength of photoluminescence can be changed depending on the growth conditions of the epitaxial layer. Therefore, a Ga In P epitaxial layer with an emission wavelength of 680 nm is used as the active layer 4, and a Ga In P with an emission wavelength of 660 nm is used as the light diffusion layer 6.
A P epitaxial layer may be used.
以上、詳細に説明した通り、本発明の半導体レーザ素
子によれば、光を発散させる特性を持った光発散層で横
モードを制御しているので、発熱がなく従って活性層が
温度上昇することもない。このため、温度特性に優れた
信頼性の高い半導体レーザ素子を実現することができ
る。As described above in detail, according to the semiconductor laser device of the present invention, since the transverse mode is controlled by the light diffusion layer having the characteristic of diverging light, there is no heat generation, and therefore the temperature of the active layer rises. Nor. Therefore, a highly reliable semiconductor laser device having excellent temperature characteristics can be realized.
第１図は本発明の実施例に係る半導体レーザ素子の断面
図である。 １……ｎ型電極、２……ｎ型基板、３……ｎ型の基板側
クラッド層、４……活性層、５……凸型クラッド層、６
……光発散層、７……ｐ型コンタクト層、８……ｐ型電
極、９……メッキ層。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 1 ... n-type electrode, 2 ... n-type substrate, 3 ... n-type substrate-side clad layer, 4 ... active layer, 5 ... convex clad layer, 6
...... Light diffusion layer, 7 ... p-type contact layer, 8 ... p-type electrode, 9 ... plating layer.
Claims (1)
のクラッド層を介してストライプ状に電流を注入するこ
とにより前記活性層を励起させる構造の半導体レーザ素
子において、 前記２つのクラッド層の少なくともいずれか一方は、前
記ストライプ状の電流注入領域で前記活性層の反対側に
向って凸型になるよう厚く形成され、 前記凸型のクラッド層の薄く形成された部分には、当該
クラッド層よりも高屈折率でバンドギャップエネルギー
がレーザ発振波長に対応するエネルギーより大きく、か
つ、前記活性層の屈折率よりも小さな屈折率の材料から
なる光発散層が形成されていることを特徴とする半導体
レーザ素子。1. A semiconductor laser device having a structure in which an active layer is sandwiched between two clad layers, and a current is injected in stripes through these clad layers to excite the active layer. At least one of the stripe-shaped current injection regions is thickly formed so as to be convex toward the opposite side of the active layer, and the thin clad layer of the convex clad layer is formed in the clad layer. A light diffusion layer made of a material having a refractive index higher than that of the active layer and having a bandgap energy higher than the energy corresponding to the laser oscillation wavelength and smaller than the refractive index of the active layer. Semiconductor laser device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252A JP2549182B2 (en) | 1990-01-05 | 1990-01-05 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252A JP2549182B2 (en) | 1990-01-05 | 1990-01-05 | Semiconductor laser device |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH03204986A JPH03204986A (en) | 1991-09-06 |
| JP2549182B2 true JP2549182B2 (en) | 1996-10-30 |
Family
ID=11468748
Family Applications (1)
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| JP2000252A Expired - Lifetime JP2549182B2 (en) | 1990-01-05 | 1990-01-05 | Semiconductor laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS545273A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Toshiba Corp | Vapor removing device |
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1990
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Also Published As
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