JP2723944B2 - 半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイ - Google Patents
半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイInfo
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- JP2723944B2 JP2723944B2 JP64000301A JP30189A JP2723944B2 JP 2723944 B2 JP2723944 B2 JP 2723944B2 JP 64000301 A JP64000301 A JP 64000301A JP 30189 A JP30189 A JP 30189A JP 2723944 B2 JP2723944 B2 JP 2723944B2
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- Japan
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- layer
- optical waveguide
- semiconductor laser
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- algainp
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体レーザ素子に係り、特に光ディスクの
高密度記録に好適な短波長光源に関する。
高密度記録に好適な短波長光源に関する。
［従来の技術］ 従来、AlGaInP半導体レーザの素子構造、特に利得導
波構造については、例えばエレクトロニクスレター21
（1985年）第931頁から第932頁（Electron.Lett.21（19
85）pp931−932）及びアプライトフィジクスレター48
（1986年）第207頁から第208頁（Appl.Phys.Lett.48（1
986）pp207−208）において論じられている。
波構造については、例えばエレクトロニクスレター21
（1985年）第931頁から第932頁（Electron.Lett.21（19
85）pp931−932）及びアプライトフィジクスレター48
（1986年）第207頁から第208頁（Appl.Phys.Lett.48（1
986）pp207−208）において論じられている。
［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、電流狭窄効果について十分配慮がな
されておらず、無効電流が大きいためにレーザ発振閾値
電流が高いという問題があった。また、レーザ発振して
も電流広がりが大きく電流注入量を大きくしてくと横モ
ードが不安定となる問題が生じた。
されておらず、無効電流が大きいためにレーザ発振閾値
電流が高いという問題があった。また、レーザ発振して
も電流広がりが大きく電流注入量を大きくしてくと横モ
ードが不安定となる問題が生じた。
本発明の目的は、従来のレーザ特性を損うことなし
に、十分な電流狭窄効果を図り従来より低閾値電流でレ
ーザ発振しかつ高電流注入時でも横モードが安定に制御
された素子を得ることにある。
に、十分な電流狭窄効果を図り従来より低閾値電流でレ
ーザ発振しかつ高電流注入時でも横モードが安定に制御
された素子を得ることにある。
［課題が解決するための手段］ 上記目的は、活性層上部のAlyGa1-yInP光導波層上に
該層とは導電型の異なるAlGaAs層を電流狭窄層として形
成することにより達成できる。具体的には、次の項目に
記載の半導体レーザ素子構成により達成できる。
該層とは導電型の異なるAlGaAs層を電流狭窄層として形
成することにより達成できる。具体的には、次の項目に
記載の半導体レーザ素子構成により達成できる。
1.半導体基板上にバンドギャップの小さなAlxGa1-xInP
活性層と該活性層をバンドギャップの大きなAlyGa1-yIn
P光導波層（ｙ＞ｘ）ではさんだ異種接続半導体層を形
成し、その上に該活性層上部AlyGa1-yInP光導波層とは
材料系が異なり少なくとも該活性層よりもバンドギャッ
プが大きいAlGaAs層を第２光導波層として設けその一部
が活性層上部光導波層とは導電型の異なるAlGaAs層で電
流狭窄されることを特徴とする半導体レーザ素子。
活性層と該活性層をバンドギャップの大きなAlyGa1-yIn
P光導波層（ｙ＞ｘ）ではさんだ異種接続半導体層を形
成し、その上に該活性層上部AlyGa1-yInP光導波層とは
材料系が異なり少なくとも該活性層よりもバンドギャッ
プが大きいAlGaAs層を第２光導波層として設けその一部
が活性層上部光導波層とは導電型の異なるAlGaAs層で電
流狭窄されることを特徴とする半導体レーザ素子。
2.第１項記載の半導体レーザ素子において、上記AlαGa
１−αAs4層のバンドギャップはAlxGa1-xInP活性層のバ
ンドギャップより大きく、かつAl組成αは0.35≦α≦１
の範囲で調整されることを特徴とする半導体レーザ素
子。
１−αAs4層のバンドギャップはAlxGa1-xInP活性層のバ
ンドギャップより大きく、かつAl組成αは0.35≦α≦１
の範囲で調整されることを特徴とする半導体レーザ素
子。
3.第１項または第２項記載の半導体レーザ素子上記にお
いて、AlαGa１−αAs電流狭窄層で上記AlβGa１−βAs
第２光導波層のAl組成α，βを0.45α，β１の範囲
とし、それぞれ間接遷移の層となることを特徴とする半
導体レーザ素子。
いて、AlαGa１−αAs電流狭窄層で上記AlβGa１−βAs
第２光導波層のAl組成α，βを0.45α，β１の範囲
とし、それぞれ間接遷移の層となることを特徴とする半
導体レーザ素子。
4.第１項記載の半導体レーザ素子において、上記AlαGa
１−αAs電流狭窄層のバンドギャップを上記AlxGa1-xIn
P活性層のバンドギャップより小さくし、かつAl組成α
を０α0.35の範囲として光吸収層を兼ねるように
し、活性層横方向の実効的な屈折率差を８×10-4〜５×
10-3の範囲に制御することを特徴とする半導体レーザ素
子。
１−αAs電流狭窄層のバンドギャップを上記AlxGa1-xIn
P活性層のバンドギャップより小さくし、かつAl組成α
を０α0.35の範囲として光吸収層を兼ねるように
し、活性層横方向の実効的な屈折率差を８×10-4〜５×
10-3の範囲に制御することを特徴とする半導体レーザ素
子。
5.第１項，第２項，第３項または第４項記載の半導体レ
ーザ素子において、上記活性層上部AlyGa1-yInP光導波
層の膜厚を0.1〜0.5μｍの範囲とすることを特徴とする
半導体レーザ素子。
ーザ素子において、上記活性層上部AlyGa1-yInP光導波
層の膜厚を0.1〜0.5μｍの範囲とすることを特徴とする
半導体レーザ素子。
6.第１項，第２項，第３項，第４項または第５項記載の
半導体レーザ素子において、上記AlxGa1-xInP活性層膜
厚を0.04〜0.08μｍの範囲とすることを特徴とする半導
体レーザ素子。
半導体レーザ素子において、上記AlxGa1-xInP活性層膜
厚を0.04〜0.08μｍの範囲とすることを特徴とする半導
体レーザ素子。
7.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項または第６
項記載の半導体レーザ素子において、上記活性層が単一
量子井戸或は多重量子井戸構造により形成されることを
特徴とする半導体レーザ素子。
項記載の半導体レーザ素子において、上記活性層が単一
量子井戸或は多重量子井戸構造により形成されることを
特徴とする半導体レーザ素子。
8.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６項ま
たは第７項記載の半導体レーザ素子において、上記電流
狭窄層が下部AlGaAs層と上部GaAs層の２層から成ること
を特徴とする半導体レーザ素子。
たは第７項記載の半導体レーザ素子において、上記電流
狭窄層が下部AlGaAs層と上部GaAs層の２層から成ること
を特徴とする半導体レーザ素子。
9.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６項，
第７項または第８項記載の半導体レーザ素子において、
上記電流狭窄層の膜厚を0.5〜1.2μｍの範囲とすること
を特徴とする半導体レーザ素子。
第７項または第８項記載の半導体レーザ素子において、
上記電流狭窄層の膜厚を0.5〜1.2μｍの範囲とすること
を特徴とする半導体レーザ素子。
10.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６
項，第７項，第８項または第９項記載の半導体レーザ素
子において、上記活性層上部AlyGa1-yInP光導波層にお
ける上層部をAlγGa１−γInP層とし、Al組成γと上記
活性層のAl組成比Ｘの関係が０γＸとなるように設
けたことを特徴とする半導体レーザ素子。
項，第７項，第８項または第９項記載の半導体レーザ素
子において、上記活性層上部AlyGa1-yInP光導波層にお
ける上層部をAlγGa１−γInP層とし、Al組成γと上記
活性層のAl組成比Ｘの関係が０γＸとなるように設
けたことを特徴とする半導体レーザ素子。
11.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６
項，第７項，第８項，第９項または第10項記載の半導体
レーザ素子において、上記AlγGa１−γInP層の膜厚を
0.002〜0.1μｍの範囲とすることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
項，第７項，第８項，第９項または第10項記載の半導体
レーザ素子において、上記AlγGa１−γInP層の膜厚を
0.002〜0.1μｍの範囲とすることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
12.第１項，第２項，第３項，第４項，第５項，第６
項，第７項，第８項，第９項，第10項または第11項記載
の半導体レーザ素子において、上記半導体基板の両方位
は（001）あるいは１ｎ５の範囲の（n11）であるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。
項，第７項，第８項，第９項，第10項または第11項記載
の半導体レーザ素子において、上記半導体基板の両方位
は（001）あるいは１ｎ５の範囲の（n11）であるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子。
［作用］ 本発明によって、従来より低閾値電流でレーザ発振
し、温度特性が改善された利得導波構造のAlGaInP半導
体レーザ素子が得られることを以下に説明する。
し、温度特性が改善された利得導波構造のAlGaInP半導
体レーザ素子が得られることを以下に説明する。
従来は、上記従来技術文献に示されるように、活性層
上部のｐ−AlGaInP光導波層の膜厚を１μｍ前後に厚く
しその上部にｎ−GaAs電流狭窄層を設けている。このた
め、電流狭窄幅10μｍ程度としても活性層における電流
広がりは大きく20〜30μｍ程度に広がってしまう。ま
た、横方向への無効電流のため、レーザ発振させるのに
必要な閾値電流は増大してしまっている。さらに、注入
電流量が大きくなると、電流広がりが大きいことによる
横モードの不安定性によってキンクが生じやすい。
上部のｐ−AlGaInP光導波層の膜厚を１μｍ前後に厚く
しその上部にｎ−GaAs電流狭窄層を設けている。このた
め、電流狭窄幅10μｍ程度としても活性層における電流
広がりは大きく20〜30μｍ程度に広がってしまう。ま
た、横方向への無効電流のため、レーザ発振させるのに
必要な閾値電流は増大してしまっている。さらに、注入
電流量が大きくなると、電流広がりが大きいことによる
横モードの不安定性によってキンクが生じやすい。
本発明では、例えば第1,2図のように活性層上部のｐ
−AlGaInP光導波層を0.1〜0.5μｍの範囲と薄くし、そ
の上部にｎ−AlGaAs層を電流狭窄層として用いている。
このとき、ｎ−AlGaAs電流狭窄層のバンドギャップを活
性層であるAlGaInP層のバンドギャップよりも大きくな
るように、或いはｎ−AlGaAs層が間接遷移であるように
Al組成を調整することにより、光吸収が小さく利得分布
による導波構造が形成される。この利得導波構造によ
り、横方向の無効電流を従来より低減できるので、低閾
値電流でレーザ発振が可能となる。さらに、ｎ−AlGaAs
電流狭窄層のストライプ幅を３〜６μｍの範囲で最適化
することにより、活性層横方向への電流広がりを小さく
でき、横モードの安定性を改善できる。このため、従来
より高出力までキンクフリーで利得導波に基づく縦多モ
ード発振が期待できる。
−AlGaInP光導波層を0.1〜0.5μｍの範囲と薄くし、そ
の上部にｎ−AlGaAs層を電流狭窄層として用いている。
このとき、ｎ−AlGaAs電流狭窄層のバンドギャップを活
性層であるAlGaInP層のバンドギャップよりも大きくな
るように、或いはｎ−AlGaAs層が間接遷移であるように
Al組成を調整することにより、光吸収が小さく利得分布
による導波構造が形成される。この利得導波構造によ
り、横方向の無効電流を従来より低減できるので、低閾
値電流でレーザ発振が可能となる。さらに、ｎ−AlGaAs
電流狭窄層のストライプ幅を３〜６μｍの範囲で最適化
することにより、活性層横方向への電流広がりを小さく
でき、横モードの安定性を改善できる。このため、従来
より高出力までキンクフリーで利得導波に基づく縦多モ
ード発振が期待できる。
また、ｎ−AlGaAs電流狭窄層のバンドギャップをAlGa
InP活性層バンドギャップより小さくして弱い吸収層と
して用いる場合、ｎ−AlGaAs電流狭窄層の上部にｎ−Ga
As光吸収兼電流狭窄層を設けて、活性層横方向の実効的
屈折率差を８×104〜５×10-3の範囲に制御することに
より、自励発振するレーザ素子を得ることができる。
InP活性層バンドギャップより小さくして弱い吸収層と
して用いる場合、ｎ−AlGaAs電流狭窄層の上部にｎ−Ga
As光吸収兼電流狭窄層を設けて、活性層横方向の実効的
屈折率差を８×104〜５×10-3の範囲に制御することに
より、自励発振するレーザ素子を得ることができる。
さらに、従来シート抵抗の低い結晶が得にくいｐ−Al
GaInP光導波層の膜厚を厚くすることなく、第２図に示
すようにストライプを不純物ドーピング濃度を制御しや
すく低抵抗の結晶を得ることのできるｐ−AlGaAs層によ
り埋め込むことにより、素子抵抗を低減してレーザ発振
の温度特性を改善できる。
GaInP光導波層の膜厚を厚くすることなく、第２図に示
すようにストライプを不純物ドーピング濃度を制御しや
すく低抵抗の結晶を得ることのできるｐ−AlGaAs層によ
り埋め込むことにより、素子抵抗を低減してレーザ発振
の温度特性を改善できる。
［実施例］ 実施例1. 本発明の実施例１を第１図により説明する。第１図に
おいて、まずｎ−GaAs（001）基板１上にｎ−GaAsバッ
ファ層２（ｄ＝0.5μm,nD＝１×1018cm-3）,n−（AlyGa
1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層３（0.4ｙ0.7,d＝0.8
〜1.0μm,nD＝６〜８×1017cm-3），アンドープ（AlxGa
1-x）0.51In0.49Ｐ活性層４（０Ｘ0.2,d＝0.04〜0.
08μｍ）,p−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層５
（0.4ｙ0.7,d＝0.2〜0.4μm,nA＝３〜６×1017c
m-3）,n−AlαGa１−αAs電流狭窄層６（0.45α0.6
5,d＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018cm-3）,n−GaAs電
流狭窄層７（ｄ＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018cm-3）
を順次有機金属気相成長（MOCVD）法或は分子線エピタ
キシー（MBE）法によってエピタキシャル生長させる。
この後、レジスト或はSiO2等の絶縁膜マスクを形成し
て、リン酸溶液或は硫酸溶液によってエッチング加工す
ることによりストライプを形成する。次に、絶縁膜マス
クを除去した後、ｐ−（AlzGa1-z）0.51In0.49Ｐ埋込み
層８（ｄ＝0.3〜0.6μm,nA＝３〜６×1017cm-3）,0.5
ｚ0.8）ｐ−Ga0.51In0.49Ｐ層９（ｄ＝0.05〜0.2,nA
＝１〜２×1018cm-3）,p−GaAsキャップ層10（ｄ＝１〜
３μm,nA＝５×1018〜５×1019cm-3）を埋込み成長す
る。さらに、Ｐ電極11,n電極12を蒸着し、へき開スクラ
イブして素子の形に切り出す。本発明本実施例による
と、無効電流を低減することができるので、閾値電流を
30〜60mAに低減することが可能となった。また、電流広
がりが大きくなり過ぎないように、ストライプ幅を３〜
６μｍに最適化することにより、電流注入量を大きくし
ても横モードの不安定が生じず、光出力40〜50mWまでキ
ンクフリーであった。この光出力まで、利得導波構造に
基づく縦多モード発振が持続した。また、活性層横方向
の実効的屈折率差を８×10-4〜５×10-3の範囲に制御で
きるように、ｐ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層
及びｎ−AlαGa１−αAs,n−GaAs電流狭窄層の膜厚を上
記範囲内で最適値に設定することにより、自励発振を生
じさせることが可能であった。この自励発振による低可
干渉性により、光ディスクメモリ読みとり光源として適
切な雑音の低い（相対雑音強度＜１×10-13Hz-1）レー
ザ素子を得ることができた。
おいて、まずｎ−GaAs（001）基板１上にｎ−GaAsバッ
ファ層２（ｄ＝0.5μm,nD＝１×1018cm-3）,n−（AlyGa
1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層３（0.4ｙ0.7,d＝0.8
〜1.0μm,nD＝６〜８×1017cm-3），アンドープ（AlxGa
1-x）0.51In0.49Ｐ活性層４（０Ｘ0.2,d＝0.04〜0.
08μｍ）,p−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層５
（0.4ｙ0.7,d＝0.2〜0.4μm,nA＝３〜６×1017c
m-3）,n−AlαGa１−αAs電流狭窄層６（0.45α0.6
5,d＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018cm-3）,n−GaAs電
流狭窄層７（ｄ＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018cm-3）
を順次有機金属気相成長（MOCVD）法或は分子線エピタ
キシー（MBE）法によってエピタキシャル生長させる。
この後、レジスト或はSiO2等の絶縁膜マスクを形成し
て、リン酸溶液或は硫酸溶液によってエッチング加工す
ることによりストライプを形成する。次に、絶縁膜マス
クを除去した後、ｐ−（AlzGa1-z）0.51In0.49Ｐ埋込み
層８（ｄ＝0.3〜0.6μm,nA＝３〜６×1017cm-3）,0.5
ｚ0.8）ｐ−Ga0.51In0.49Ｐ層９（ｄ＝0.05〜0.2,nA
＝１〜２×1018cm-3）,p−GaAsキャップ層10（ｄ＝１〜
３μm,nA＝５×1018〜５×1019cm-3）を埋込み成長す
る。さらに、Ｐ電極11,n電極12を蒸着し、へき開スクラ
イブして素子の形に切り出す。本発明本実施例による
と、無効電流を低減することができるので、閾値電流を
30〜60mAに低減することが可能となった。また、電流広
がりが大きくなり過ぎないように、ストライプ幅を３〜
６μｍに最適化することにより、電流注入量を大きくし
ても横モードの不安定が生じず、光出力40〜50mWまでキ
ンクフリーであった。この光出力まで、利得導波構造に
基づく縦多モード発振が持続した。また、活性層横方向
の実効的屈折率差を８×10-4〜５×10-3の範囲に制御で
きるように、ｐ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層
及びｎ−AlαGa１−αAs,n−GaAs電流狭窄層の膜厚を上
記範囲内で最適値に設定することにより、自励発振を生
じさせることが可能であった。この自励発振による低可
干渉性により、光ディスクメモリ読みとり光源として適
切な雑音の低い（相対雑音強度＜１×10-13Hz-1）レー
ザ素子を得ることができた。
実施例2. 本発明の実施例２を第２図を用いて説明する。実施例
１と同様に素子を作製する。まず、第２図において、ｎ
−GaAs（001）基板１上に、ｎ−GaAsバッファ層２（ｄ
＝0.5μm,nD＝１×1018cm-3）,n−（AlyGa1-y）0.51In
0.49Ｐクラッド層３（ｄ＝0.8〜1.0μm,nD＝６〜８×10
17cm-8）,0.4ｙ0.7），アンドープ（AlxGa1-x）
0.51In0.49Ｐ活性層４（ｄ＝0.04〜0.08μm,0ｘ0.
2）,p−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層５（0.4
ｙ0.7,d＝0.2〜0.4μm,nA＝３〜６×1017cm-3）,p− AlγGa１−γ）0.51In0.49Ｐ層13（ｄ＝0.002〜0.1μm,
nA＝７〜９×1017cm-3）,n−AlαGa１−αAs電流狭窄層
６（0.45α0.65,d＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018
cm-3）,n−GaAs電流狭窄層７（ｄ＝0.2〜0.8μm,nD＝２
〜５×1018cm-3）を順次エピタキシャル成長させる。実
施例１と同様、ストライプを形成した後、ｐ−AlβGa
１−βAs埋込層14（ｄ＝0.3〜0.6μm,nA＝７×1017〜１
×1018cm-3,0.5β0.7）,p−GaAsキャップ層10（ｄ
＝１〜３μm,nA＝５×1018〜５×1019cm-3）を埋込み成
長し、素子の形に切り出す。
１と同様に素子を作製する。まず、第２図において、ｎ
−GaAs（001）基板１上に、ｎ−GaAsバッファ層２（ｄ
＝0.5μm,nD＝１×1018cm-3）,n−（AlyGa1-y）0.51In
0.49Ｐクラッド層３（ｄ＝0.8〜1.0μm,nD＝６〜８×10
17cm-8）,0.4ｙ0.7），アンドープ（AlxGa1-x）
0.51In0.49Ｐ活性層４（ｄ＝0.04〜0.08μm,0ｘ0.
2）,p−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層５（0.4
ｙ0.7,d＝0.2〜0.4μm,nA＝３〜６×1017cm-3）,p− AlγGa１−γ）0.51In0.49Ｐ層13（ｄ＝0.002〜0.1μm,
nA＝７〜９×1017cm-3）,n−AlαGa１−αAs電流狭窄層
６（0.45α0.65,d＝0.2〜0.8μm,nD＝２〜５×1018
cm-3）,n−GaAs電流狭窄層７（ｄ＝0.2〜0.8μm,nD＝２
〜５×1018cm-3）を順次エピタキシャル成長させる。実
施例１と同様、ストライプを形成した後、ｐ−AlβGa
１−βAs埋込層14（ｄ＝0.3〜0.6μm,nA＝７×1017〜１
×1018cm-3,0.5β0.7）,p−GaAsキャップ層10（ｄ
＝１〜３μm,nA＝５×1018〜５×1019cm-3）を埋込み成
長し、素子の形に切り出す。
本実施例によると、ストライプを形成した後、不純物
をより高いレベルまでドープしてドーピング濃度を調整
できるAlGaAs層で埋め込んでいるので、素子抵抗を実施
例１の場合より低減することが可能となった。このた
め、実施例１で得られた素子特性の上をさらに、最高レ
ーザ発振温度を100℃とすることができ、温度特性を向
上させることができた。素子の寿命試験では、温度50℃
で10mWの定光出力動作において2000時間以上経過しても
劣化が見られなかった。
をより高いレベルまでドープしてドーピング濃度を調整
できるAlGaAs層で埋め込んでいるので、素子抵抗を実施
例１の場合より低減することが可能となった。このた
め、実施例１で得られた素子特性の上をさらに、最高レ
ーザ発振温度を100℃とすることができ、温度特性を向
上させることができた。素子の寿命試験では、温度50℃
で10mWの定光出力動作において2000時間以上経過しても
劣化が見られなかった。
実施例3. 本発明の実施例３を第３図を用いて説明する。実施例
２と全く同様にして素子を作製する。このとき、ストラ
イプ幅は50〜100μｍとした。本実施例によると、基本
横モードに制御されてはいないが、室温直流動作におい
て最高3Wまで光出力が得られた。発振波長は650〜680nm
の範囲であり、発振閾値電流は200〜500mAの範囲であっ
た。
２と全く同様にして素子を作製する。このとき、ストラ
イプ幅は50〜100μｍとした。本実施例によると、基本
横モードに制御されてはいないが、室温直流動作におい
て最高3Wまで光出力が得られた。発振波長は650〜680nm
の範囲であり、発振閾値電流は200〜500mAの範囲であっ
た。
実施例4. 本発明の実施例４を第４図および第５図を用いて説明
する。実施例２と全く同様にして素子を作製する。スト
ライプを第４図のように例えば５個並べフェーズアレー
レーザを形成させる。ストライプ間隔は５〜10μｍとし
た。本実施例によると、発振閾値電流が100〜200mAの範
囲で室温直流動作において最高光出力500mWまで得られ
た。
する。実施例２と全く同様にして素子を作製する。スト
ライプを第４図のように例えば５個並べフェーズアレー
レーザを形成させる。ストライプ間隔は５〜10μｍとし
た。本実施例によると、発振閾値電流が100〜200mAの範
囲で室温直流動作において最高光出力500mWまで得られ
た。
さらに、第５図のように、発光部分の電流狭窄層にお
けるｎ−GaAs7層をエッチング除去してストライプが形
成された素子では、発光部分の実効的屈折率差をその両
側の非発光部分より小さくできる屈折率分布をもたせる
ことが可能となり基本横モードで発振するレーザアレイ
が得られる。本実施例では光出力300mWまで基本横モー
ドであった。
けるｎ−GaAs7層をエッチング除去してストライプが形
成された素子では、発光部分の実効的屈折率差をその両
側の非発光部分より小さくできる屈折率分布をもたせる
ことが可能となり基本横モードで発振するレーザアレイ
が得られる。本実施例では光出力300mWまで基本横モー
ドであった。
［発明の効果］ 本発明によれば、利得導波構造を有するAlGaInP半導
体レーザにおいて、光吸収の小さい電流狭窄層を活性層
に従来より近づけて設けることにより電流の広がりを抑
えて低閾値電流でレーザ発振させることができる効果が
ある。本発明によれば、閾値電流が30〜60mAの素子を得
ることができた。さらに、電流狭窄層のストライプ幅を
３〜６μｍの範囲にすることにより、従来より高電流注
入量まで基本横モードで安定であった。光出力40〜50mW
までキンクフリーの縦多モード発振の素子が得られた。
また、活性層横方向の実効的屈折率差が８×10-4〜５×
10-3の範囲にすることにより自励発振の素子が得られ
た。さらに、AlGaAs層でストライプを埋め込むことによ
り、素子抵抗を低減することができ、最高100℃までレ
ーザ発振させることが可能であった。素子の寿命試験で
は、温度50℃,10mWの定光出力動作において2000時間以
上経過しても劣化が見られなかった。
体レーザにおいて、光吸収の小さい電流狭窄層を活性層
に従来より近づけて設けることにより電流の広がりを抑
えて低閾値電流でレーザ発振させることができる効果が
ある。本発明によれば、閾値電流が30〜60mAの素子を得
ることができた。さらに、電流狭窄層のストライプ幅を
３〜６μｍの範囲にすることにより、従来より高電流注
入量まで基本横モードで安定であった。光出力40〜50mW
までキンクフリーの縦多モード発振の素子が得られた。
また、活性層横方向の実効的屈折率差が８×10-4〜５×
10-3の範囲にすることにより自励発振の素子が得られ
た。さらに、AlGaAs層でストライプを埋め込むことによ
り、素子抵抗を低減することができ、最高100℃までレ
ーザ発振させることが可能であった。素子の寿命試験で
は、温度50℃,10mWの定光出力動作において2000時間以
上経過しても劣化が見られなかった。
第１図〜第３図は各々本発明の実施例１〜実施例３の断
面図、第４図および第５図は本発明の実施例４の断面図
である。 １……ｎ−GaAs（001）基板、 ２……ｎ−GaAsバッファ層、 ３……ｎ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層、 ４……アンドープ（AlxGa1-x）0.51In0.49Ｐ活性層、 ５……ｎ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層、６…
…ｎ−AlαGa１−αAs電流狭窄層、 ７……ｎ−GaAs電流狭窄層、 ８……ｐ−（AlzGa1-z）0.51In0.49Ｐ埋込層、 ９……Ga0.51In0.49Ｐ層、10……ｐ−GaAsキャップ層、
11……ｐ電極、12……ｎ電極、 13……ｐ−（AlγGa１−γ）0.51In0.49Ｐ層、 14……ｐ−AlβGa１−βAs埋込層。
面図、第４図および第５図は本発明の実施例４の断面図
である。 １……ｎ−GaAs（001）基板、 ２……ｎ−GaAsバッファ層、 ３……ｎ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層、 ４……アンドープ（AlxGa1-x）0.51In0.49Ｐ活性層、 ５……ｎ−（AlyGa1-y）0.51In0.49Ｐクラッド層、６…
…ｎ−AlαGa１−αAs電流狭窄層、 ７……ｎ−GaAs電流狭窄層、 ８……ｐ−（AlzGa1-z）0.51In0.49Ｐ埋込層、 ９……Ga0.51In0.49Ｐ層、10……ｐ−GaAsキャップ層、
11……ｐ電極、12……ｎ電極、 13……ｐ−（AlγGa１−γ）0.51In0.49Ｐ層、 14……ｐ−AlβGa１−βAs埋込層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−8985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−51889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−183196（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−42114（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】GaAs基板と、 上記GaAs基板上部に形成された（AlxGa1-x）InP活性層
（０≦ｘ≦0.2）と、 上記AlGaInP活性層に形成され且つ該AlGaInP活性層の反
対側に共振器軸方向に延伸したストライプ状の突出部を
有する該AlGaInP活性層よりバンドギャップの大きい第
１導電型の（AlyGa1-y）InP光導波層（0.4≦ｙ≦0.7）
と、 上記AlGaInP光導波路層の突出部の両側に接し且つ該AlG
aInP光導波層のリッジ両側の領域上に形成された該第１
導電型とは逆の第２導電型のAlαGa１−αAs層（0.45≦
α≦0.65）と、 上記AlGaInP光導波路層の突出部の両側に接し且つ上記A
lGaAs層上に形成された第２導電型のGaAs層とを有する ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】GaAs基板と、 上記GaAs基板上部に形成された（AlxGa1-x）InP活性層
（０≦ｘ≦0.2）と、 上記AlGaInP活性層に形成され且つ該AlGaInP活性層より
バンドギャップの大きい第１導電型の（AlyGa1-y）InP
光導波層（0.4≦ｙ≦0.7）と、 上記AlGaInP光導波層上にストライプ状に共振器軸方向
に延伸して形成される第１導電型のAlβGa１−βAs光導
波層（0.5≦β≦0.7）と、 上記AlβGa１−βAs光導波路層の両側面に接し且つ該Al
GaInP光導波層上に形成された該第１導電型とは逆の第
２導電型のAlαGa１−αAs層（0.45≦α≦0.65）と、 上記AlβGa１−βAs光導波路層の両側面に接し且つ上記
AlαGa１−αAs層上に形成された第２導電型のGaAs層と
を有し、 上記AlβGa１−βAs光導波路層は上記AlGaInP光導波層
より高い濃度の不純物がドープされている ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
半導体レーザ素子を複数個含み、上記半導体レーザ素子
は上記ストライプの光導波層が並ぶように配置されてい
ることを特徴とする半導体レーザアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000301A JP2723944B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP64000301A JP2723944B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181486A JPH02181486A (ja) | 1990-07-16 |
| JP2723944B2 true JP2723944B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=11470080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP64000301A Expired - Lifetime JP2723944B2 (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723944B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69407448T2 (de) * | 1993-03-03 | 1998-04-16 | Nec Corp | Gewinngeführter Diodenlaser |
| JP2001284732A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多波長レーザ発光装置、当該装置に用いられる半導体レーザアレイ素子及び当該半導体レーザアレイ素子の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS618985A (ja) * | 1984-06-23 | 1986-01-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPS6151889A (ja) * | 1984-08-21 | 1986-03-14 | Sony Corp | 半導体レ−ザ− |
| JPS63197394A (ja) * | 1987-02-10 | 1988-08-16 | Nec Corp | 半導体レ−ザアレイ素子 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP64000301A patent/JP2723944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02181486A (ja) | 1990-07-16 |
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