JP2842457B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2842457B2 JP2842457B2 JP14742791A JP14742791A JP2842457B2 JP 2842457 B2 JP2842457 B2 JP 2842457B2 JP 14742791 A JP14742791 A JP 14742791A JP 14742791 A JP14742791 A JP 14742791A JP 2842457 B2 JP2842457 B2 JP 2842457B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクメモリ等に
使用される低消費電力、低コストの半導体レーザに関す
るものである。
使用される低消費電力、低コストの半導体レーザに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザの構造の一例を図５
に示す。活性層を含むダブルヘテロｐ−ｎ接合の上方に
ストライプ状の窓を有するｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
１４があり、このｎ−ＧａＡｓ層１４による光吸収によ
り光がストライプ内に閉じ込められる。すなわち、スト
ライプ外の光はｎ−ＧａＡｓ層１４に吸収されてしまう
のでレーザ光はストライプ内だけに存在し、ストライプ
内で単一横モードのレーザ発振が生じる。
に示す。活性層を含むダブルヘテロｐ−ｎ接合の上方に
ストライプ状の窓を有するｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層
１４があり、このｎ−ＧａＡｓ層１４による光吸収によ
り光がストライプ内に閉じ込められる。すなわち、スト
ライプ外の光はｎ−ＧａＡｓ層１４に吸収されてしまう
のでレーザ光はストライプ内だけに存在し、ストライプ
内で単一横モードのレーザ発振が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、光ピックアップ
の小型化に伴い、より動作電流値が低く、低コストのレ
ーザが要望されている。しかしながら、従来の構造で
は、ｎ−ＧａＡｓ層１４によるレ−ザ光の吸収による導
波路の損失があり、あまり低い動作電流のレーザが実現
できなかった。また、作製上、再成長界面がＡｌＡｓ混
晶比の高いＧａＡｌＡｓ上１５（ａ）となり、表面酸化
の問題によりその再成長が困難であり、高い歩留が得ら
れなかった。
の小型化に伴い、より動作電流値が低く、低コストのレ
ーザが要望されている。しかしながら、従来の構造で
は、ｎ−ＧａＡｓ層１４によるレ−ザ光の吸収による導
波路の損失があり、あまり低い動作電流のレーザが実現
できなかった。また、作製上、再成長界面がＡｌＡｓ混
晶比の高いＧａＡｌＡｓ上１５（ａ）となり、表面酸化
の問題によりその再成長が困難であり、高い歩留が得ら
れなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の半導体レーザ装置は、第１のクラッド層
となる一導電型のＧａＡｌＡｓ層Ｉの上に活性層となる
半導体層IIが形成され、前記半導体層IIの上に光ガイド
層となる逆導電型のＧａＡｌＡｓ層IIIが形成され、前
記ＧａＡｌＡｓ層IIIの上にストライプ状の窓を有し、
電流ブロック層となる一導電型のＧａＡｌＡｓ層IVが形
成され、前記ストライプ状の窓には、第２のクラッド層
となる逆導電型のＧａＡｌＡｓ層Ｖが形成されるととも
に、前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの屈折率は前記半導体層II
の屈折率よりも低く、前記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は
前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの屈折率よりも低く、前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層IVの屈折率は前記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率
よりも低く、前記ＧａＡｌＡｓ層Ｉの屈折率と前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は同じであり、前記ＧａＡｌＡｓ
層IIIのＡｌＡｓの混晶比を０．３以下とし、前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層IIIの膜厚を調整して前記ストライプの内側
と外側との屈折率差が１０ -3 から１０ -2 になるようにす
るものである。
めに、本発明の半導体レーザ装置は、第１のクラッド層
となる一導電型のＧａＡｌＡｓ層Ｉの上に活性層となる
半導体層IIが形成され、前記半導体層IIの上に光ガイド
層となる逆導電型のＧａＡｌＡｓ層IIIが形成され、前
記ＧａＡｌＡｓ層IIIの上にストライプ状の窓を有し、
電流ブロック層となる一導電型のＧａＡｌＡｓ層IVが形
成され、前記ストライプ状の窓には、第２のクラッド層
となる逆導電型のＧａＡｌＡｓ層Ｖが形成されるととも
に、前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの屈折率は前記半導体層II
の屈折率よりも低く、前記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は
前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの屈折率よりも低く、前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層IVの屈折率は前記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率
よりも低く、前記ＧａＡｌＡｓ層Ｉの屈折率と前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は同じであり、前記ＧａＡｌＡｓ
層IIIのＡｌＡｓの混晶比を０．３以下とし、前記Ｇａ
ＡｌＡｓ層IIIの膜厚を調整して前記ストライプの内側
と外側との屈折率差が１０ -3 から１０ -2 になるようにす
るものである。
【０００５】
【作用】上記構成において、電流ブロック層の屈折率
は、クラッド層の屈折率より低いので、屈折率の差によ
りレーザ光はストライプ内に閉じ込められる。従来と異
なり、電流ブロック層の吸収による閉じ込めではないの
で、従来よりも低い損失の導波路となり、低しきい値、
高効率、すなわち、低動作電流のレーザが実現できる。
また、再成長界面は、ＡｌＡｓ混晶比の低い光ガイド層
上の成長となるので、従来と比べ作製が容易となり高歩
留が得られる。
は、クラッド層の屈折率より低いので、屈折率の差によ
りレーザ光はストライプ内に閉じ込められる。従来と異
なり、電流ブロック層の吸収による閉じ込めではないの
で、従来よりも低い損失の導波路となり、低しきい値、
高効率、すなわち、低動作電流のレーザが実現できる。
また、再成長界面は、ＡｌＡｓ混晶比の低い光ガイド層
上の成長となるので、従来と比べ作製が容易となり高歩
留が得られる。
【０００６】
【実施例】本発明の一実施例における半導体レーザ装置
の構造図を図１に示す。ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ｎ
型のＧａＡｓバッファ層２、ｎ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａ
ｓクラッド層３、Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ活性層４、ｐ型の
Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ光ガイド層５があり、その上にスト
ライプ窓を有するｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロ
ック層６があり、ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド
層７が形成されている。この構造において、ｐ型のＧａ
Ａｓコンタクト層８より注入される電流は、電流ブロッ
ク層によりストライプ内に狭窄され、ストライプ下の活
性層でレーザ発振が生じる。レーザ光はｐ型のクラッド
層の屈折率が、電流ブロック層の屈折率よりも大きいの
でストライプ内に閉じ込められる。この場合、電流ブロ
ック層による光の損失がないので、導波路の損失は小さ
く、動作電流値の低い半導体レーザが得られる。図２に
光ガイド層の膜厚とストライプ内外の実効屈折率差△ｎ
の計算結果を示す。従来構造の△ｎは、１０-3から１０
-2程度であるが、この構造においては、光ガイド層の膜
厚により自由に屈折率差を制御でき、同程度の屈折率差
が得られることがわかる。
の構造図を図１に示す。ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ｎ
型のＧａＡｓバッファ層２、ｎ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａ
ｓクラッド層３、Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ活性層４、ｐ型の
Ｇａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ光ガイド層５があり、その上にスト
ライプ窓を有するｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロ
ック層６があり、ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド
層７が形成されている。この構造において、ｐ型のＧａ
Ａｓコンタクト層８より注入される電流は、電流ブロッ
ク層によりストライプ内に狭窄され、ストライプ下の活
性層でレーザ発振が生じる。レーザ光はｐ型のクラッド
層の屈折率が、電流ブロック層の屈折率よりも大きいの
でストライプ内に閉じ込められる。この場合、電流ブロ
ック層による光の損失がないので、導波路の損失は小さ
く、動作電流値の低い半導体レーザが得られる。図２に
光ガイド層の膜厚とストライプ内外の実効屈折率差△ｎ
の計算結果を示す。従来構造の△ｎは、１０-3から１０
-2程度であるが、この構造においては、光ガイド層の膜
厚により自由に屈折率差を制御でき、同程度の屈折率差
が得られることがわかる。
【０００７】図３は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ装置の製造工程図である。図３（ａ）に示すよう
に、ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法または、
ＭＢＥ法により、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２、ｎ型の
Ｇａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層３、Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａ
ｓ活性層４、ｐ型のＧａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ光ガイド層５、
ｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロック層６を成長す
る。次に、図３（ｂ）に示すように、電流ブロック層に
フォトリソグラフィ−技術により、ストライプ状の窓を
形成し、図３（ｃ）に示すように、再度、ＭＯＣＶＤ法
または、ＭＢＥ法により、ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓ
クラッド層７、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層８を形成す
る。通常、ＡｌＡｓ混晶比の高い基板上への成長は表面
酸化の問題により困難であるが、この場合、電流が流れ
るストライプ９内は従来と異なり、ＡｌＡｓ混晶比の低
い光ガイド層への成長となるため、良好な成長が行え
る。図４に、電流と光出力の関係を示す。本発明では、
導波路の損失が小さいために、従来と比べて、大幅に動
作電流値が低減されていることがわかる。具体的には、
室温で３ｍＷの電流値を従来の５０ｍＡから３０ｍＡに
低減することができた。
ーザ装置の製造工程図である。図３（ａ）に示すよう
に、ｎ型のＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法または、
ＭＢＥ法により、ｎ型のＧａＡｓバッファ層２、ｎ型の
Ｇａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層３、Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａ
ｓ活性層４、ｐ型のＧａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ光ガイド層５、
ｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロック層６を成長す
る。次に、図３（ｂ）に示すように、電流ブロック層に
フォトリソグラフィ−技術により、ストライプ状の窓を
形成し、図３（ｃ）に示すように、再度、ＭＯＣＶＤ法
または、ＭＢＥ法により、ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓ
クラッド層７、ｐ型のＧａＡｓコンタクト層８を形成す
る。通常、ＡｌＡｓ混晶比の高い基板上への成長は表面
酸化の問題により困難であるが、この場合、電流が流れ
るストライプ９内は従来と異なり、ＡｌＡｓ混晶比の低
い光ガイド層への成長となるため、良好な成長が行え
る。図４に、電流と光出力の関係を示す。本発明では、
導波路の損失が小さいために、従来と比べて、大幅に動
作電流値が低減されていることがわかる。具体的には、
室温で３ｍＷの電流値を従来の５０ｍＡから３０ｍＡに
低減することができた。
【０００８】
【発明の効果】以上のように本発明は、活性層に接して
光ガイド層があり、その光ガイド層に接してクラッド層
より屈折率が低い電流ブロック層が形成されていること
により、動作電流値が従来と比べて大幅に低い半導体レ
ーザ装置を実現するものである。また、再成長界面はＡ
ｌＡｓ混晶比の低い光ガイド層上となるために、再成長
が容易に行え、高い歩留を得ることができる。この半導
体レーザ装置は、光ピックアップの小型化、低コスト化
を要求されている光ディスクメモリ用の光源として、効
果を発揮するものである。
光ガイド層があり、その光ガイド層に接してクラッド層
より屈折率が低い電流ブロック層が形成されていること
により、動作電流値が従来と比べて大幅に低い半導体レ
ーザ装置を実現するものである。また、再成長界面はＡ
ｌＡｓ混晶比の低い光ガイド層上となるために、再成長
が容易に行え、高い歩留を得ることができる。この半導
体レーザ装置は、光ピックアップの小型化、低コスト化
を要求されている光ディスクメモリ用の光源として、効
果を発揮するものである。
【図１】本発明の一実施例における半導体レーザの構造
図
図
【図２】横方向の屈折率差の計算結果を示す図
【図３】本発明の一実施例における半導体レーザの製造
工程図
工程図
【図４】本発明の一実施例における半導体レーザの電流
−光出力特性図
−光出力特性図
【図５】従来の半導体レーザの構造図
１ ｎ型のＧａＡｓ基板（半導体基板） ２ ｎ型のＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層 ４ Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ活性層（半導体層Ｉ） ５ ｐ型のＧａ0.7Ａｌ0.3Ａｓ光ガイド層（半導体層I
I） ６ ｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロック層（半導
体層III） ７ ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層（半導体層
IV） ８ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層 ９ ストライプ部 １０ ｎ型のＧａＡｓ基板 １１ ｎ型のＧａＡｓバッファ層 １２ ｎ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層 １３ Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ活性層 １４ ｎ型のＧａＡｓ電流ブロック層 １５ ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層 １５（ａ） 再成長界面 １６ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層
I） ６ ｎ型のＧａ0.42Ａｌ0.58Ａｓ電流ブロック層（半導
体層III） ７ ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層（半導体層
IV） ８ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層 ９ ストライプ部 １０ ｎ型のＧａＡｓ基板 １１ ｎ型のＧａＡｓバッファ層 １２ ｎ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層 １３ Ｇａ0.9Ａｌ0.1Ａｓ活性層 １４ ｎ型のＧａＡｓ電流ブロック層 １５ ｐ型のＧａ0.45Ａｌ0.55Ａｓクラッド層 １５（ａ） 再成長界面 １６ ｐ型のＧａＡｓコンタクト層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−208586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−120487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−211984（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−213181（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−145172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−82686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−223188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−69189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90578（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】第１のクラッド層となる一導電型のＧａＡ
ｌＡｓ層Ｉの上に活性層となる半導体層IIが形成され、
前記半導体層IIの上に光ガイド層となる逆導電型のＧａ
ＡｌＡｓ層IIIが形成され、前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの上
にストライプ状の窓を有し、電流ブロック層となる一導
電型のＧａＡｌＡｓ層IVが形成され、前記ストライプ状
の窓には、第２のクラッド層となる逆導電型のＧａＡｌ
Ａｓ層Ｖが形成されるとともに、前記ＧａＡｌＡｓ層II
Iの屈折率は前記半導体層IIの屈折率よりも低く、前記
ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの
屈折率よりも低く、前記ＧａＡｌＡｓ層IVの屈折率は前
記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率よりも低く、前記ＧａＡｌ
Ａｓ層Ｉの屈折率と前記ＧａＡｌＡｓ層Ｖの屈折率は同
じであり、前記ＧａＡｌＡｓ層IIIのＡｌＡｓの混晶比
を０．３以下とし、前記ＧａＡｌＡｓ層IIIの膜厚を調
整して前記ストライプの内側と外側との屈折率差が１０
-3 から１０ -2 になるようにすることを特徴とする半導体
レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742791A JP2842457B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 半導体レーザ装置 |
| US07/871,913 US5297158A (en) | 1991-04-22 | 1992-04-21 | Semiconductor laser device including a gallium-aluminum arsenic compound |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14742791A JP2842457B2 (ja) | 1991-06-19 | 1991-06-19 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04370993A JPH04370993A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2842457B2 true JP2842457B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15430073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14742791A Expired - Fee Related JP2842457B2 (ja) | 1991-04-22 | 1991-06-19 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2842457B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2246975A1 (en) | 1997-09-18 | 1999-03-18 | Mitsui Chemicals, Incorporated | Method of fabricating semiconductor laser |
| US7508001B2 (en) | 2004-06-21 | 2009-03-24 | Panasonic Corporation | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP14742791A patent/JP2842457B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04370993A (ja) | 1992-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081023 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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