JP2553580B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JP2553580B2
JP2553580B2 JP62205764A JP20576487A JP2553580B2 JP 2553580 B2 JP2553580 B2 JP 2553580B2 JP 62205764 A JP62205764 A JP 62205764A JP 20576487 A JP20576487 A JP 20576487A JP 2553580 B2 JP2553580 B2 JP 2553580B2
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    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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    • HELECTRICITY
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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、半導体レーザ装置に関し、特にその基本
横モード発振と、長寿命化を同時に実現するためのレー
ザ構造のパラメータに関するものである。
〔従来の技術〕
半導体レーザ装置の量産結晶成長技術として、従来、
液相成長法が主に用いられてきたが、近年、高性能化,
低コスト化の見地から、層厚の精密制御が可能で大量生
産に適したMO−CVD法(有機金属気相成長法)への転換
が急がれている。
第4図はこのMO−CVD法によって製造するのに適した
レーザ構造の一つとして、本発明者らにより特開昭60−
192380号に示されたSBAレーザ(自己整合型活性層屈曲
レーザ)の構造図であり、図において1はp型GaAs基
板、2は第1のp型AlGaAsクラッド層、3はn型GaAs電
流ブロック層、4は第2のp型AlGaAsクラッド層、5は
p型又はn型AlGaAs活性層、6はn型AlGaAsクラッド
層、7はn型GaAsコンタクト層、8はn側電極、9はp
側電極、10はストライプ状溝である。
この従来構造のSBAレーザにおいては、ストライプ状
溝10の底部の幅は2μm以上、第2のp型AlGaAsクラッ
ド層4の厚さは、0.2μm程度となっている。
このレーザ構造は、2回のMO−CVD法による結晶成長
で製作される。すなわち第1回目の成長でp型GaAs基板
1上に第1のp型AlGaAsクラッド層2,n型GaAs電流ブロ
ック層3を成長した後、エッチングによりストライプ状
溝10を形成し、次に第2回成長でこの上に順次活性層を
含むダブルヘテロ構造が形成される。この時MO−CVD法
の性質により、活性層5は溝10の段差形状を反映して、
図のように屈曲した形状となる。
次に動作について説明する。第4図においてp側電極
9に正、n側電極8に負となるように電圧を印加するこ
とにより、電流はストライプ状溝10の開口部近傍に集中
して流れる。このとき、活性層5のストライプ状溝の底
部に近い平坦部分11においてp型AlGaAsクラッド層4か
らホールが、n型AlGaAsクラッド層6から電子が注入さ
れ、両者の再結合による発光が生じ、電流をしきい値電
流以上に上げることにより、レーザ発振に至る。SBAレ
ーザにおいては、活性層5がストライプ状溝10の断面形
状に近い形状で屈曲しており、この屈曲の折れ曲り部分
で水平方向に実効的屈折率段差が生じる。従ってレーザ
発振は、屈曲した活性層5の溝10上の水平部分11で生
じ、ここが活性領域となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のSBA型の半導体レーザ装置は以上のように構成
されており、ストライプ状溝の底部の幅が2μm以上の
ため活性領域幅が広くなり、レーザ発振の横モードが不
安定になりやすく、また活性領域から溝底部までの距離
が0.2μm程度と短いため、格子欠陥や転位等を高密度
に含む再成長界面が、活性層の近くに存在することにな
り、レーザを長時間動作させた場合に、これらの格子欠
陥の影響で素子が劣化しやすいという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、基本横モード発振の安定した、長寿命の
SBA型の半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザ装置は、第1導電型の半
導体基板と、この半導体基板上に配設された第1導電型
半導体の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上
に配設された互いに対向する一対の部分からなり、この
一対の部分の相互に対向する面間の距離が上記第1のク
ラッド層から離れるにしたがって拡がるように配設され
た、第1導電型と逆の導電型である第2導電型の半導体
からなる電流狭窄層と、この電流狭窄層を介して上記第
1のクラッド層を覆うように、上記第1のクラッド層上
に所定の厚みで配設された第1導電型半導体の第2のク
ラッド層と、この第2のクラッド層上に配設された活性
層とを備え、上記第2のクラッド層の上記所定の厚みが
0.6μm以上で、上記電流狭窄層部分の相対向する面相
互間の距離の最短距離が2μm未満としたものである。
〔作用〕
この発明における半導体レーザ装置は、第1導電型の
半導体基板と、この半導体基板上に配設された第1導電
型半導体の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層
上に配設された互いに対向する一対の部分からなり、こ
の一対の部分の相互に対向する面間の距離が上記第1の
クラッド層から離れるにしたがって拡がるように配設さ
れた、第1導電型と逆の導電型である第2導電型の半導
体からなる電流狭窄層と、この電流狭窄層を介して上記
第1のクラッド層を覆うように、上記第1のクラッド層
上に所定の厚みで配設された第1導電型半導体の第2の
クラッド層と、この第2のクラッド層上に配設された活
性層とを備え、上記第2のクラッド層の上記所定の厚み
が0.6μm以上で、上記電流狭窄層部分の相対向する面
相互間の距離の最短距離が2μm未満としたから、再成
長界面に導入された格子欠陥や転位等が活性層まで到達
しにくくなり、素子の劣化を防ぐことができると同時
に、自動的に活性領域幅が1.7μm以下となり、安定し
た基本横モード発振を実現できる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す図であり、図において1はp型GaAs基板、2は第1
のp型AlGaAsクラッド層、3はn型GaAs電流ブロック
層、4は第2のp型AlGaAsクラッド層、5はp型又はn
型AlGaAs(又はGaAs)活性層、6はn型AlGaAsクラッド
層、7はn型GaAsコンタクト層、8はn側電極、9はp
側電極、10はストライプ状溝、11は活性領域、12は再成
長界面である。
本実施例の各層の構成は、基本的には第4図に示す従
来のSBAレーザと同様である。しかし、従来は電極ブロ
ック層3に形成されたストライプ状溝10の底部の幅Wg及
び活性領域11から溝底の再成長界面12までの距離dがそ
れぞれ2μm以上,0.2μm程度としていたのに対し、本
実施例では前者Wgが2μm未満(Wg<2μm)で、かつ
後者dが0.6μm以上(d≧0.6μm)となっている。
次に本実施例のSBAレーザの作用を説明する。
第2図はSBAレーザを光出力を5mw一定として、70℃の
高温で加速して10時間動作させたときの、再成長界面12
から活性領域11までの距離dと、動作電流の初期値に対
する増加率を示した図である。この図から明らかなよう
に、距離dが0.5μm以下になると、動作電流の増加率
が急激に大きくなり、素子の寿命、信頼性の見地から問
題となることが判る。本実施例ではこの距離dを0.6μ
m以上としているので、動作電流の増加率が初期値に対
しほぼ5%以下に押さえられ、実用上充分な素子寿命を
得ることができる。
第3図はSBAレーザのストライプ状溝近傍における活
性領域の幅Waと、ストライプ状溝の底部の幅Wgの関係を
説明するための模式図である。MO−CVD法の実用的な成
長条件においては、溝が成長につれて埋まる方向に成長
が進む。すなわち、溝底の端と活性領域の端部を結ぶ線
が溝の底辺となす角度αは90゜より小さくなる。従って
活性領域幅Waは、再成長界面からの距離dが大きくなる
につれて狭くなる。角度αはMO−CVDの成長条件、特に
成長温度TGにも依存する。例えば、良好な結晶性が得ら
れる実用的成長温度範囲(700〜850℃)において、角度
αは700℃で約55゜、850℃で約75゜と温度が高い程大き
くなり、活性領域幅Waは広がる。一方、集積された実験
データによれば、安定した基本横モードで発振するSBA
レーザを高い歩留で得るには、活性領域幅Waを1.7μm
以下にする必要がある。上記のように、活性領域幅Waは
ストライプ状溝の底部の幅Wg、成長条件(特に成長温
度)及び第2のp型クラッド層4の厚さdで決まる。
本実施例では幅Wgを2μm未満、かつ厚さdを0.6μ
m以上としているので、成長温度を実用的温度範囲の上
限の850℃程度にしても、活性領域幅Waは1.7μm弱とな
り、安定した基本横モード発振が実現できる。これ以下
の成長温度ではα<75゜であるから、当然活性領域幅Wa
は1.7μm以下となるから、やはり安定した基本横モー
ド発振が実現できる。
なお、上記実施例ではp型GaAs基本上に形成されたAl
GaAs系材料のSBAレーザについて説明したが、n型基板
上に形成された活性層が屈曲した同様な構造のレーザ
や、他の材料、例えばAlGaInP系やInGaAsP系材料で構成
される同様の構造のレーザにも適用できることはいうま
でもない。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば第1導電型の半導体
基板と、この半導体基板上に配設された第1導電型半導
体の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上に配
設された互いに対向する一対の部分からなり、この一対
の部分の相互に対向する面間の距離が上記第1のクラッ
ド層から離れるにしたがって拡がるように配設された、
第1導電型と逆の導電型である第2導電型の半導体から
なる電流狭窄層と、この電流狭窄層を介して上記第1の
クラッド層を覆うように、上記第1のクラッド層上に所
定の厚みで配設された第1導電型半導体の第2のクラッ
ド層と、この第2のクラッド層上に配設された活性層と
を備え、上記第2のクラッド層の上記所定の厚みが0.6
μm以上で、上記電流狭窄層部分の相対向する面相互間
の距離の最短距離が2μm未満としたから、再成長界面
に導入された格子欠陥や転位等が活性層まで到達しにく
くなり、素子の劣化を防ぐことができると同時に、自動
的に活性領域幅が1.7μm以下となり、安定した基本横
モード発振を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面斜視図、第2図はSBAレーザの動作電流の増加
率と再成長界面から活性領域までの距離の関係を示すグ
ラフ図、第3図は活性領域の幅とストライプ状溝の底部
の幅の関係を説明するための模式図、第4図は従来のSB
Aレーザを示す断面斜視図である。 1はp型GaAs基板、2は第1のp型AlGaAsクラッド層、
3はn型GaAc電流ブロック層、4は第2のp型AlGaAsク
ラッド層、5はp型又はn型AlGaAs活性層、6はn型Al
GaAsクラッド層、7はn型GaAsコンタクト層、8はn側
電極、9はp側電極、10はストライプ状溝、11は活性領
域、12は再成長界面。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−147188(JP,A) 特開 昭60−192380(JP,A) 特開 昭62−52984(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板上に配設された第1導電型半導体の第1
    のクラッド層と、 この第1のクラッド層上に配設された互いに対向する一
    対の部分からなり、この一対の部分の相互に対向する面
    間の距離が上記第1のクラッド層から離れるにしたがっ
    て拡がるように配設された、第1導電型と逆の導電型で
    ある第2導電型の半導体からなる電流狭窄層と、 この電流狭窄層を介して上記第1のクラッド層を覆うよ
    うに、上記第1のクラッド層上に所定の厚みで配設され
    た第1導電型半導体の第2のクラッド層と、 この第2のクラッド層上に配設された活性層とを備え、 上記第2のクラッド層の上記所定の厚みが0.6μm以上
    で、上記電流狭窄層部分の相対向する面相互間の距離の
    最短距離が2μm未満としたことを特徴とする半導体レ
    ーザ装置。
JP62205764A 1987-08-19 1987-08-19 半導体レ−ザ装置 Expired - Lifetime JP2553580B2 (ja)

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NL8802011A NL8802011A (nl) 1987-08-19 1988-08-12 Een halfgeleiderlaserinrichting.
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