JP2674594B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、戻り光雑音の少ない自
励発振レーザが再現性良く得られる半薄体レーザの構造
に係る。 【０００２】 【従来の技術】従来の半薄体レーザは、図１１に示すご
とく半薄体レーザの活性層から数百ｎｍの位置にレーザ
光に対し吸収を持つ領域を設け、レーザストライプの内
外に実効屈折率の差を設けレーザ光を導波するものであ
った。ところがこのような構造のレーザの場合、発振モ
ードが単一のモードになりやすく、光学システムから戻
り光があったばあい戻り光雑音が発生することが問題で
あった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決するため、最も戻り光雑音に強いとされる自
励発振する半導体レーザを容易に得られる半導体レーザ
の構造を与えることにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】自励発振レーザを容易に
得るために本発明では半導体レーザのクラッド層中（表
面も含む）にクラッド層よりも屈折率の大きな層を設け
るか、あるいは光吸収の大きい層を設けることにより、
レーザの発振状態がスペクトルの近接した複数のモード
を取りうるようにして達成される。この層を以下モード
分離層と称する。 【０００５】モード分離層が複数層で構成されてもよ
く、その場合多層の膜厚は３０〜１０００Åにおいて本
発明が実施できた。また、その他の半導体層は単層でも
多重超格子層でもよい。 【０００６】 【作用】本発明によれば、二つのレーザスペクトル間の
モードの振動により自励発振が起りやすくなり、戻り光
雑音に強い半導体レーザが容易に得られる。 【０００７】 【実施例】以下図に従い本発明の実施例を説明する。 【０００８】（実施例1）図1に本発明第1の実施例によ
る半導体レーザの断面構造の模式図を示す。この構造
は、ｎ−ＧａＡｓ基板1上に周知の有機金属化学蒸着
（ＭＯＣＶＤ）法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッ
ド層２,アンドープＧａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層３,ｐ−
Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４,ｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2
Ａｓモード分離層(ドープ量:５×１０17cm-3,膜厚：２
００〜８００Å)８,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択エッチ
ング層６,ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を順次結晶成長
した後、通常のフォトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ2
マスクを設けリン酸系のエッチング液を用いて、ストラ
イプ外部のｐ型選択エッチング層を０.１〜０.３μｍ残
してエッチングし、さらに、６０℃に加熱した１３モル
％の塩酸水溶液により残りの選択エッチング層を取り除
いた。この塩酸はｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択エッチン
グ層のみをエッチングしｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓモード
分離層をエッチングしないため、正確にモード分離層の
表面でエッチングを停止することができる。このように
して作製した構造を、表面状態向上のためのシャローエ
ッチを行った後再びＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧａＡｓ１
１により埋込んだ。このとき、良好な横基本モード発振
を得るためには、活性層とＧａＡｓ埋込層の距離を０.
１〜０.５μｍとすることが必要である。ＳｉＯ2膜の上
に結晶成長がおこらないＭＯＣＶＤ法の特性のためＳｉ
Ｏ2膜は露出したままとなり、埋込成長後にフッ酸系の
エッチング液により取除くことが出来た。この構造にｐ
電極としてＣｒ／Ａｕ１２をｎ電極としてＡｕＧｅＮｉ
／Ｃｒ／Ａｕ１３を蒸着し３００μｍ角にへきかいして
レーザチップとした。図２に計算器解析により求めた本
構造ストライプ領域におけるレーザ光の電界分布を示
す。図のように、この構造の場合モード分離層における
電界の位相が活性層と同一のモードと逆位相のモードが
近接したスペクトルで存在する。このため、両モードの
スペクトル間をモードが行き来することにより自励発振
が起る。 【０００９】なお、上記のモード分離層以外の各層の、
膜厚等の仕様は周知のものである。本実施例では、モー
ド分離層はクラッド層の表面に形成したが、クラッド層
の中に形成しても同様の結果を得た。 【００１０】（実施例２）図３を用いて説明する。実施
例1の構造においてモード分離層を単一のＧａＡｌＡｓ
層とする変わりに薄いＧａＡｓ(膜厚:３０〜２００Å）
１４とＧa0.7Ａｌ0.3Ａｓ(膜厚:５００〜１０００Å）
１５の二層構造とした素子の試作を行った。このような
素子の場合ＧａＡｓ１４層がレーザ光を吸収するが、薄
膜であるため光強度が強くなるとＧａＡｓ層の吸収が飽
和する現象が起き、レーザの発振状態に対応して複数の
基本モードが存在する。このため、これらのモード間を
発振状態が行き来することにより自励発振が発生する。 【００１１】なお、上記ＧａＡｓ層１４は膜厚３０〜２
００ÅのＧａＡｓ層と膜厚３０〜２００ÅのＧａ0.5Ａ
ｌ0.5Ａｓ層の各２０層を交互に積層した多重量子井戸
層としても同様の結果が得られた。 【００１２】（実施例３） 図４を用いて説明する。ｎ−ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣ
ＶＤ法によりｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層
２,Ｇａ０．８６Ａｌ０．１４Ａｓ活性層３,ｐ−Ｇａ
０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層４,ｎ−ＧａＡｓ光吸
収層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を用
いてストライプ状のＳｉＯ２パターンを形成しリアクテ
ィブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を選
択的に除去し、ｐ−ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０１
７cm−３，膜厚:３０〜１００Å）１７，ｐ−Ｇａ０．
５Ａｌ０．５Ａｓ層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０
の３層よりなる埋込成長を行った構造の素子を試作し
た。本構造の効果は実施例２の構造とほぼ同様である
が、本構造の場合は通常の自己整合型半導体レーザで問
題であった成長界面の不良を低減させる効果もある。 【００１３】なお、上記ｐ−ＧａＡｓ層１７は、膜厚３
０〜２００ÅのＧａＡｓ層と、膜厚３０〜２００ÅのＧ
ａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層の各１５層を交互に積層した多重量
子井戸超格子層を用いても同様の結果を得た。また層数
は２〜１００の間で同様であった。 【００１４】（実施例４）図５を用いて説明する。ｎ−
ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ
0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層
３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，ＧａＡｓ薄
膜層（膜厚３０〜１００Å）１９，Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ
層（膜厚:５００〜１０００Å）２０，ｎ−ＧａＡｓ光
吸収層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を
用いてストライプ状のＳｉＯ2パターンを形成しリアク
ティブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を
選択的に除去し、さらにリアクティブイオンビームエッ
チによりＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層（膜厚:５００〜１００
０Å）２０，ＧａＡｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）
１９を取り除き、ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層１８，ｐ−
ＧａＡｓキャップ層１０の３層よりなる埋込成長を行っ
た図５のような構造を試作した。この構造においてリア
クティブイオンエッチによるｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６
のエッチングをオーバエッチとすればｎ−ＧａＡｓ光吸
収層１６のサイドエッチが起り図５のようにストライプ
領域にＧａＡｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）１９が
張り出した構造となる。その結果、ストライプの中心部
分は通常の屈折率を持つがストライプの周辺部分は過飽
和吸収領域となるため一層自励発振が起りやすくなる。 【００１５】（実施例５）図６に本発明第５の実施例に
よる半導体レーザの断面構造の模式図を示す。この構造
は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇ
ａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２，ＧａＡｓ薄膜層（膜
厚:３０〜２００Å）１４，ｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓク
ラッド層２，アンドープＧａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層
３,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４、ｐ−Ｇａ0.8
Ａｌ0.2Ａｓエッチング停止層（ドープ量:５×１０17cm
-3，膜厚:１０００Å）５,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択
エッチング層６，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を順次結
晶成長した後、実施例1と同様の工程を経てレーザチッ
プを形成したものである。本発明の効果は実施例２〜４
と同様であるが本実施例の場合ＧａＡｓ薄膜層（膜厚:
３０〜２００Å）１４層の位置の選択範囲がより広くな
り設計が容易になるとともに、ストライプ外部における
電界分布の縮みがnクラッド層側には少ないため、より
強力な過飽和吸収層を得ることができる。 【００１６】（実施例６）図７を用いて説明する。ｎ−
ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ
0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層３,
ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，ＧａＡｓ薄膜層
（膜厚３０〜１００Å）１９，Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層
（膜厚:５００〜１０００Å）２０,ｎ−ＧａＡｓ光吸収
層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を用い
てストライプ状のＳｉＯ2パターンを形成しリアクティ
ブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を選択
的に除去し、さらに化学エッチによりＧａ0.5Ａｌ0.5Ａ
ｓ層（膜厚:５００〜１０００Å）２０，ＧａＡｓ薄膜
層（膜厚:３０〜１００Å）１９を取り除き、ｐ−Ｇａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓ層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の
３層よりなる埋込成長を行った構造を試作した。ＧａＡ
ｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）１９は光吸収のある
層であるが、薄膜であるため光の分布にはあまり影響せ
ず、ストライプ外部に染みだした光に対し強い吸収を持
つ。ストライプ内外の利得差が大きい場合、ストライプ
領域の屈折率変動によりレーザのスポットサイズが大き
く変わる状態が発生するため、スポットサイズ変動に伴
う自励発振が発生した。 【００１７】（実施例７）本発明第７の実施例として、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活
性層３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，Ｇａ
0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５，ｎ
−ＧａＡｓ光吸収層１６を成長した後、通常のホトリソ
グラフ技術を用いてストライプ状のＳｉＯ2パターンを
形成しリアクティブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光
吸収層１６を選択的に除去し、ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ
層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の３層により埋込
成長を行った図８のような構造を試作した。この構造に
おいて埋込成長前にホトリソグラフ技術を適応しストラ
イプに交差するレジストマスクを形成しＧａ0.7Ａｌ0.3
Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５を部分的にエッ
チングして厚みの分布を形成した。この結果、レーザス
トライプの内部において、活性層とレーザ光の結合強さ
に分布が生じ、活性層利得も分布を持つ。即ち、レーザ
の結合がよわい所では注入された電子が消費されないた
め利得が大きくなり、結合の強い所ではこの逆となる。
ところで半導体レーザの利得スペクトルの極大点は利得
が大きくなるほど短波長側へ移動するので、このような
レーザにおいては利得スペクトルの分布が発生する。こ
のため、一つのモードが発生すると、そのモードがキャ
リアを消費するため他のモードが発生しにくくなるとい
う単一モード化のメカニズムが働きにくく、発振モード
が多モード化するとともに、自励発振が起りやすくなっ
た。 【００１８】（実施例８）図９を用いて説明する。実施
例８として、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によ
りｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２,Ｇａ0.86Ａｌ
0.14Ａｓ活性層３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層
４,ｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を成長した後、通常のホ
トリソグラフ技術を用いてストライプ状のＳｉＯ2パタ
ーンを形成しリアクティブイオンエッチによりｎ−Ｇａ
Ａｓ光吸収層１６を選択的に除去し、ホトリソグラフ技
術を適応しストライプに交差するレジストマスクを形成
しｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４を部分的にエッ
チングしｐ−ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０17cm-3，
膜厚:３０〜１００Å）１７,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層
１８,ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の３層よりなる埋込
成長を行った構造を試作した。本構造のによれば実施例
の構造と実施例７の構造の効果を合わせもち発振モード
が多モード化するとともに、自励発振が起りやすく通常
の自己整合型半導体レーザで間題であった成長界面の不
良を低減させる効果もある。 【００１９】（実施例９）図１０を用いて説明する。実
施例９として、実施例1の構造においてモード分離層を
単一のＧａＡｌＡｓ層とする変わりに薄いＧａＡｓ（膜
厚:３０〜２００Å）１４とＧａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:
５００〜１０００Å）１５の二層構造としホトリソグラ
フ技術を適応しストライプに交差するレジストマスクを
形成し薄いＧａＡｓ（膜厚:３０〜２００Å）１４とＧ
ａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５の
二層を部分的にエッチングした素子の試作を行った。こ
のような素子の場合のＧａＡｓ１４層がレーザ光を吸収
するが、薄膜であるため光強度が強くなるとＧａＡｓ層
の吸収が飽和する現象が起き、レーザの発振状態に対応
して複数の基本モードが存在する。このため、これらの
モード間を発振状態が行き来することにより自励発振が
発生する。しかも、このような過飽和吸収を持つ領域
と、通常の導波路領域がストライプ内に分布するため、
高出力で低雑音な半導体レーザが容易に形成できた。 【００２０】 【発明の効果】本発明により、戻り光の影響の少ない半
導体レーザを再現性よく得られる効果がある。
励発振レーザが再現性良く得られる半薄体レーザの構造
に係る。 【０００２】 【従来の技術】従来の半薄体レーザは、図１１に示すご
とく半薄体レーザの活性層から数百ｎｍの位置にレーザ
光に対し吸収を持つ領域を設け、レーザストライプの内
外に実効屈折率の差を設けレーザ光を導波するものであ
った。ところがこのような構造のレーザの場合、発振モ
ードが単一のモードになりやすく、光学システムから戻
り光があったばあい戻り光雑音が発生することが問題で
あった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決するため、最も戻り光雑音に強いとされる自
励発振する半導体レーザを容易に得られる半導体レーザ
の構造を与えることにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】自励発振レーザを容易に
得るために本発明では半導体レーザのクラッド層中（表
面も含む）にクラッド層よりも屈折率の大きな層を設け
るか、あるいは光吸収の大きい層を設けることにより、
レーザの発振状態がスペクトルの近接した複数のモード
を取りうるようにして達成される。この層を以下モード
分離層と称する。 【０００５】モード分離層が複数層で構成されてもよ
く、その場合多層の膜厚は３０〜１０００Åにおいて本
発明が実施できた。また、その他の半導体層は単層でも
多重超格子層でもよい。 【０００６】 【作用】本発明によれば、二つのレーザスペクトル間の
モードの振動により自励発振が起りやすくなり、戻り光
雑音に強い半導体レーザが容易に得られる。 【０００７】 【実施例】以下図に従い本発明の実施例を説明する。 【０００８】（実施例1）図1に本発明第1の実施例によ
る半導体レーザの断面構造の模式図を示す。この構造
は、ｎ−ＧａＡｓ基板1上に周知の有機金属化学蒸着
（ＭＯＣＶＤ）法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッ
ド層２,アンドープＧａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層３,ｐ−
Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４,ｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2
Ａｓモード分離層(ドープ量:５×１０17cm-3,膜厚：２
００〜８００Å)８,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択エッチ
ング層６,ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を順次結晶成長
した後、通常のフォトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ2
マスクを設けリン酸系のエッチング液を用いて、ストラ
イプ外部のｐ型選択エッチング層を０.１〜０.３μｍ残
してエッチングし、さらに、６０℃に加熱した１３モル
％の塩酸水溶液により残りの選択エッチング層を取り除
いた。この塩酸はｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択エッチン
グ層のみをエッチングしｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓモード
分離層をエッチングしないため、正確にモード分離層の
表面でエッチングを停止することができる。このように
して作製した構造を、表面状態向上のためのシャローエ
ッチを行った後再びＭＯＣＶＤ法によりｎ−ＧａＡｓ１
１により埋込んだ。このとき、良好な横基本モード発振
を得るためには、活性層とＧａＡｓ埋込層の距離を０.
１〜０.５μｍとすることが必要である。ＳｉＯ2膜の上
に結晶成長がおこらないＭＯＣＶＤ法の特性のためＳｉ
Ｏ2膜は露出したままとなり、埋込成長後にフッ酸系の
エッチング液により取除くことが出来た。この構造にｐ
電極としてＣｒ／Ａｕ１２をｎ電極としてＡｕＧｅＮｉ
／Ｃｒ／Ａｕ１３を蒸着し３００μｍ角にへきかいして
レーザチップとした。図２に計算器解析により求めた本
構造ストライプ領域におけるレーザ光の電界分布を示
す。図のように、この構造の場合モード分離層における
電界の位相が活性層と同一のモードと逆位相のモードが
近接したスペクトルで存在する。このため、両モードの
スペクトル間をモードが行き来することにより自励発振
が起る。 【０００９】なお、上記のモード分離層以外の各層の、
膜厚等の仕様は周知のものである。本実施例では、モー
ド分離層はクラッド層の表面に形成したが、クラッド層
の中に形成しても同様の結果を得た。 【００１０】（実施例２）図３を用いて説明する。実施
例1の構造においてモード分離層を単一のＧａＡｌＡｓ
層とする変わりに薄いＧａＡｓ(膜厚:３０〜２００Å）
１４とＧa0.7Ａｌ0.3Ａｓ(膜厚:５００〜１０００Å）
１５の二層構造とした素子の試作を行った。このような
素子の場合ＧａＡｓ１４層がレーザ光を吸収するが、薄
膜であるため光強度が強くなるとＧａＡｓ層の吸収が飽
和する現象が起き、レーザの発振状態に対応して複数の
基本モードが存在する。このため、これらのモード間を
発振状態が行き来することにより自励発振が発生する。 【００１１】なお、上記ＧａＡｓ層１４は膜厚３０〜２
００ÅのＧａＡｓ層と膜厚３０〜２００ÅのＧａ0.5Ａ
ｌ0.5Ａｓ層の各２０層を交互に積層した多重量子井戸
層としても同様の結果が得られた。 【００１２】（実施例３） 図４を用いて説明する。ｎ−ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣ
ＶＤ法によりｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層
２,Ｇａ０．８６Ａｌ０．１４Ａｓ活性層３,ｐ−Ｇａ
０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層４,ｎ−ＧａＡｓ光吸
収層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を用
いてストライプ状のＳｉＯ２パターンを形成しリアクテ
ィブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を選
択的に除去し、ｐ−ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０１
７cm−３，膜厚:３０〜１００Å）１７，ｐ−Ｇａ０．
５Ａｌ０．５Ａｓ層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０
の３層よりなる埋込成長を行った構造の素子を試作し
た。本構造の効果は実施例２の構造とほぼ同様である
が、本構造の場合は通常の自己整合型半導体レーザで問
題であった成長界面の不良を低減させる効果もある。 【００１３】なお、上記ｐ−ＧａＡｓ層１７は、膜厚３
０〜２００ÅのＧａＡｓ層と、膜厚３０〜２００ÅのＧ
ａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層の各１５層を交互に積層した多重量
子井戸超格子層を用いても同様の結果を得た。また層数
は２〜１００の間で同様であった。 【００１４】（実施例４）図５を用いて説明する。ｎ−
ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ
0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層
３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，ＧａＡｓ薄
膜層（膜厚３０〜１００Å）１９，Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ
層（膜厚:５００〜１０００Å）２０，ｎ−ＧａＡｓ光
吸収層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を
用いてストライプ状のＳｉＯ2パターンを形成しリアク
ティブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を
選択的に除去し、さらにリアクティブイオンビームエッ
チによりＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層（膜厚:５００〜１００
０Å）２０，ＧａＡｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）
１９を取り除き、ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層１８，ｐ−
ＧａＡｓキャップ層１０の３層よりなる埋込成長を行っ
た図５のような構造を試作した。この構造においてリア
クティブイオンエッチによるｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６
のエッチングをオーバエッチとすればｎ−ＧａＡｓ光吸
収層１６のサイドエッチが起り図５のようにストライプ
領域にＧａＡｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）１９が
張り出した構造となる。その結果、ストライプの中心部
分は通常の屈折率を持つがストライプの周辺部分は過飽
和吸収領域となるため一層自励発振が起りやすくなる。 【００１５】（実施例５）図６に本発明第５の実施例に
よる半導体レーザの断面構造の模式図を示す。この構造
は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇ
ａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２，ＧａＡｓ薄膜層（膜
厚:３０〜２００Å）１４，ｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓク
ラッド層２，アンドープＧａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層
３,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４、ｐ−Ｇａ0.8
Ａｌ0.2Ａｓエッチング停止層（ドープ量:５×１０17cm
-3，膜厚:１０００Å）５,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ選択
エッチング層６，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０を順次結
晶成長した後、実施例1と同様の工程を経てレーザチッ
プを形成したものである。本発明の効果は実施例２〜４
と同様であるが本実施例の場合ＧａＡｓ薄膜層（膜厚:
３０〜２００Å）１４層の位置の選択範囲がより広くな
り設計が容易になるとともに、ストライプ外部における
電界分布の縮みがnクラッド層側には少ないため、より
強力な過飽和吸収層を得ることができる。 【００１６】（実施例６）図７を用いて説明する。ｎ−
ＧａＡｓ基板1上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ0.5Ａｌ
0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層３,
ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，ＧａＡｓ薄膜層
（膜厚３０〜１００Å）１９，Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層
（膜厚:５００〜１０００Å）２０,ｎ−ＧａＡｓ光吸収
層１６を成長した後、通常のホトリソグラフ技術を用い
てストライプ状のＳｉＯ2パターンを形成しリアクティ
ブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を選択
的に除去し、さらに化学エッチによりＧａ0.5Ａｌ0.5Ａ
ｓ層（膜厚:５００〜１０００Å）２０，ＧａＡｓ薄膜
層（膜厚:３０〜１００Å）１９を取り除き、ｐ−Ｇａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓ層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の
３層よりなる埋込成長を行った構造を試作した。ＧａＡ
ｓ薄膜層（膜厚:３０〜１００Å）１９は光吸収のある
層であるが、薄膜であるため光の分布にはあまり影響せ
ず、ストライプ外部に染みだした光に対し強い吸収を持
つ。ストライプ内外の利得差が大きい場合、ストライプ
領域の屈折率変動によりレーザのスポットサイズが大き
く変わる状態が発生するため、スポットサイズ変動に伴
う自励発振が発生した。 【００１７】（実施例７）本発明第７の実施例として、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によりｎ−Ｇａ
0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２，Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活
性層３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４，Ｇａ
0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５，ｎ
−ＧａＡｓ光吸収層１６を成長した後、通常のホトリソ
グラフ技術を用いてストライプ状のＳｉＯ2パターンを
形成しリアクティブイオンエッチによりｎ−ＧａＡｓ光
吸収層１６を選択的に除去し、ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ
層１８，ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の３層により埋込
成長を行った図８のような構造を試作した。この構造に
おいて埋込成長前にホトリソグラフ技術を適応しストラ
イプに交差するレジストマスクを形成しＧａ0.7Ａｌ0.3
Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５を部分的にエッ
チングして厚みの分布を形成した。この結果、レーザス
トライプの内部において、活性層とレーザ光の結合強さ
に分布が生じ、活性層利得も分布を持つ。即ち、レーザ
の結合がよわい所では注入された電子が消費されないた
め利得が大きくなり、結合の強い所ではこの逆となる。
ところで半導体レーザの利得スペクトルの極大点は利得
が大きくなるほど短波長側へ移動するので、このような
レーザにおいては利得スペクトルの分布が発生する。こ
のため、一つのモードが発生すると、そのモードがキャ
リアを消費するため他のモードが発生しにくくなるとい
う単一モード化のメカニズムが働きにくく、発振モード
が多モード化するとともに、自励発振が起りやすくなっ
た。 【００１８】（実施例８）図９を用いて説明する。実施
例８として、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＭＯＣＶＤ法によ
りｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層２,Ｇａ0.86Ａｌ
0.14Ａｓ活性層３，ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層
４,ｎ−ＧａＡｓ光吸収層１６を成長した後、通常のホ
トリソグラフ技術を用いてストライプ状のＳｉＯ2パタ
ーンを形成しリアクティブイオンエッチによりｎ−Ｇａ
Ａｓ光吸収層１６を選択的に除去し、ホトリソグラフ技
術を適応しストライプに交差するレジストマスクを形成
しｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層４を部分的にエッ
チングしｐ−ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０17cm-3，
膜厚:３０〜１００Å）１７,ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層
１８,ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０の３層よりなる埋込
成長を行った構造を試作した。本構造のによれば実施例
の構造と実施例７の構造の効果を合わせもち発振モード
が多モード化するとともに、自励発振が起りやすく通常
の自己整合型半導体レーザで間題であった成長界面の不
良を低減させる効果もある。 【００１９】（実施例９）図１０を用いて説明する。実
施例９として、実施例1の構造においてモード分離層を
単一のＧａＡｌＡｓ層とする変わりに薄いＧａＡｓ（膜
厚:３０〜２００Å）１４とＧａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:
５００〜１０００Å）１５の二層構造としホトリソグラ
フ技術を適応しストライプに交差するレジストマスクを
形成し薄いＧａＡｓ（膜厚:３０〜２００Å）１４とＧ
ａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ（膜厚:５００〜１０００Å）１５の
二層を部分的にエッチングした素子の試作を行った。こ
のような素子の場合のＧａＡｓ１４層がレーザ光を吸収
するが、薄膜であるため光強度が強くなるとＧａＡｓ層
の吸収が飽和する現象が起き、レーザの発振状態に対応
して複数の基本モードが存在する。このため、これらの
モード間を発振状態が行き来することにより自励発振が
発生する。しかも、このような過飽和吸収を持つ領域
と、通常の導波路領域がストライプ内に分布するため、
高出力で低雑音な半導体レーザが容易に形成できた。 【００２０】 【発明の効果】本発明により、戻り光の影響の少ない半
導体レーザを再現性よく得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例1の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図２】実施例1の構造における光導波モードの計算結
果を示す図である。 【図３】実施例２の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図４】実施例３の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図５】実施例４の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図６】実施例５の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図７】実施例６の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図８】実施例７の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図９】実施例８の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図１０】実施例９の半導体レーザの断面構造を示す図
である。 【図１１】従来の半導体レーザの断面構造を示す図であ
る。 【符号の説明】 １…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓク
ラッド層、３…Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層、４…ｐ−
Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層、５…ｐ−Ｇａ0.7Ａｌ
0.3Ａｓエッチング停止層、６…ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａ
ｓ選択エッチング層、７…ｐ−Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ層、
８…ｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓモード分離層、９…ｐ−Ｇ
ａＡｓ亜鉛拡散層、１０…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１
１…ｎ−ＧａＡｓ、１２…Ｃｒ／Ａｕ、１３…ＡｕＧｅ
Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕ、１４…薄いＧａＡｓ（膜厚３０〜２
００Å）、１５…Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ(膜厚:５００〜１
０００Å)、１６…ｎ−ＧａＡｓ光吸収層、１７…ｐ−
ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０17cm-3,膜厚:３０〜１
００Å）、１８…ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層、１９…Ｇ
ａＡｓ薄膜層（膜厚３０〜１００Å）、２０…Ｇａ0.5
Ａｌ0.5Ａｓ層（膜厚:５００〜１０００Å）。
ある。 【図２】実施例1の構造における光導波モードの計算結
果を示す図である。 【図３】実施例２の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図４】実施例３の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図５】実施例４の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図６】実施例５の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図７】実施例６の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図８】実施例７の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図９】実施例８の半導体レーザの断面構造を示す図で
ある。 【図１０】実施例９の半導体レーザの断面構造を示す図
である。 【図１１】従来の半導体レーザの断面構造を示す図であ
る。 【符号の説明】 １…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓク
ラッド層、３…Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層、４…ｐ−
Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層、５…ｐ−Ｇａ0.7Ａｌ
0.3Ａｓエッチング停止層、６…ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａ
ｓ選択エッチング層、７…ｐ−Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ層、
８…ｐ−Ｇａ0.8Ａｌ0.2Ａｓモード分離層、９…ｐ−Ｇ
ａＡｓ亜鉛拡散層、１０…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１
１…ｎ−ＧａＡｓ、１２…Ｃｒ／Ａｕ、１３…ＡｕＧｅ
Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕ、１４…薄いＧａＡｓ（膜厚３０〜２
００Å）、１５…Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ(膜厚:５００〜１
０００Å)、１６…ｎ−ＧａＡｓ光吸収層、１７…ｐ−
ＧａＡｓ層（ドープ量:５×１０17cm-3,膜厚:３０〜１
００Å）、１８…ｐ−Ｇａ0.5Ａｌ0.5Ａｓ層、１９…Ｇ
ａＡｓ薄膜層（膜厚３０〜１００Å）、２０…Ｇａ0.5
Ａｌ0.5Ａｓ層（膜厚:５００〜１０００Å）。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】１． 活性層と、該活性層上に形成され且つ活性層よりも
屈折率の小さな第１の半導体領域と、該第１の半導体領
域中にストライプ状に離間して形成され且つ第１の半導
体領域に対し逆導電型であり且つ第１の半導体領域より
屈折率の大きい光吸収層と、該第１の半導体領域の該活
性層と該光吸収層とに挟まれた部分に形成され且つ第１
の半導体領域より屈折率または光吸収の大きい第２の半
導体層を含み、上記第２の半導体層は上記活性層及び上
記光吸収層から離間して形成されていることを特徴とす
る半導体レーザ装置。２． 上記第２の半導体層は、上記光吸収層がストライプ
状に離間した部分の下側へ延伸して形成されることを特
徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138020A JP2674594B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8138020A JP2674594B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 半導体レーザ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033260A Division JP2569036B2 (ja) | 1987-02-18 | 1987-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08279652A JPH08279652A (ja) | 1996-10-22 |
| JP2674594B2 true JP2674594B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=15212187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8138020A Expired - Lifetime JP2674594B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674594B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008113038A (ja) * | 2008-01-28 | 2008-05-15 | Sony Corp | 自励発振型半導体レーザ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59171188A (ja) * | 1984-01-11 | 1984-09-27 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS62279688A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8138020A patent/JP2674594B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08279652A (ja) | 1996-10-22 |
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