JP2909133B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP2909133B2 JP2909133B2 JP8466990A JP8466990A JP2909133B2 JP 2909133 B2 JP2909133 B2 JP 2909133B2 JP 8466990 A JP8466990 A JP 8466990A JP 8466990 A JP8466990 A JP 8466990A JP 2909133 B2 JP2909133 B2 JP 2909133B2
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- cladding layer
- cladding
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、InGaAlP系材料を用いた半導体レーザ装置
に係わり、特に非点隔差の小さい半導体レーザ装置に関
する。
に係わり、特に非点隔差の小さい半導体レーザ装置に関
する。
（従来の技術） 近年、0.6μｍ帯に発振波長を持つInGaAlP系材料を用
いた赤色半導体レーザが製品化され、高密度ディスク装
置，レーザビームプリンタ用光源，バーコードリーダ及
び光計測器等の光源として期待されている。第４図は、
この種のレーザの一例を示す断面図である（昭和62年電
子情報通信学会，半導体・材料部門全国大会297）。
いた赤色半導体レーザが製品化され、高密度ディスク装
置，レーザビームプリンタ用光源，バーコードリーダ及
び光計測器等の光源として期待されている。第４図は、
この種のレーザの一例を示す断面図である（昭和62年電
子情報通信学会，半導体・材料部門全国大会297）。
第４図において、40はｎ−GaAs基板、41はｎ−GaAsバ
ッファ層、42はｎ−InGaAlPクラッド層、43はInGaP活性
層、44はｐ−InGaAlPクラッド層、45はｐ−InGaPエッチ
ングストップ層、46はｐ−InGaALPクラッド層、47はｎ
−GaAs電流阻止層、50はｐ−GaAsキャップ層、51はｐ−
GaAsコンタクト層、52,53は電極を示しており、クラッ
ド層46でストライプ状のリッジ部が形成されている。
ッファ層、42はｎ−InGaAlPクラッド層、43はInGaP活性
層、44はｐ−InGaAlPクラッド層、45はｐ−InGaPエッチ
ングストップ層、46はｐ−InGaALPクラッド層、47はｎ
−GaAs電流阻止層、50はｐ−GaAsキャップ層、51はｐ−
GaAsコンタクト層、52,53は電極を示しており、クラッ
ド層46でストライプ状のリッジ部が形成されている。
このレーザにおいて、ｐ側電極52に正電圧を印加する
と、電流はｐクラッド層46のリッジ部に集中して流れ
る。このとき、活性層43のリッジ部の底部に近い部分で
は、下側のｎクラッド層42からは電子が、一方上側のｐ
クラッド層44からは正孔が注入され、両者の再結合によ
る発光が生じる。そして、注入する電流を増やしていく
と、やがて誘導放出が始まりレーザ発振に至る。
と、電流はｐクラッド層46のリッジ部に集中して流れ
る。このとき、活性層43のリッジ部の底部に近い部分で
は、下側のｎクラッド層42からは電子が、一方上側のｐ
クラッド層44からは正孔が注入され、両者の再結合によ
る発光が生じる。そして、注入する電流を増やしていく
と、やがて誘導放出が始まりレーザ発振に至る。
しかしながら、この種のレーザにあっては次のような
問題があった。即ち、第４図のレーザは垂直横モードは
作り付けの屈折率差による屈折率導波機構で制御されて
いる。一方、水平横モードについては、実効的屈折率差
による所謂リブ導波路で制御されており、屈折率導波型
ではあるが作り付けの屈折率差はない。従って、非点隔
差は利得導波型レーザに比べれば小さいが、垂直，水平
方向共に作り付けの屈折率差を持つレーザに比べれば大
きいという問題があった。
問題があった。即ち、第４図のレーザは垂直横モードは
作り付けの屈折率差による屈折率導波機構で制御されて
いる。一方、水平横モードについては、実効的屈折率差
による所謂リブ導波路で制御されており、屈折率導波型
ではあるが作り付けの屈折率差はない。従って、非点隔
差は利得導波型レーザに比べれば小さいが、垂直，水平
方向共に作り付けの屈折率差を持つレーザに比べれば大
きいという問題があった。
（発明が解決しようとする課題） このように従来、第４図に示すようなリブ導波路型構
造の半導体レーザにおいては、利得導波型レーザに比べ
れば非点隔差を小さくできるものの、垂直，水平方向共
に作り付けの屈折率差を持つレーザほどには小さくでき
ず、非点隔差を十分に小さくできないという問題があっ
た。
造の半導体レーザにおいては、利得導波型レーザに比べ
れば非点隔差を小さくできるものの、垂直，水平方向共
に作り付けの屈折率差を持つレーザほどには小さくでき
ず、非点隔差を十分に小さくできないという問題があっ
た。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その
目的とするところは、非点隔差を十分に小さくすること
ができ、放射光をより微小スポットに絞ることのできる
半導体レーザ装置を提供することにある。
目的とするところは、非点隔差を十分に小さくすること
ができ、放射光をより微小スポットに絞ることのできる
半導体レーザ装置を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、屈折率導波機構
を有する半導体レーザ装置において、基板上に第１導電
型の第１のクラッド層，活性層及び第２導電型の第２の
クラッド層を積層してなるダブルヘテロ構造部と、この
ダブルヘテロ構造部上に形成されたキャップ層と、この
キャップ層上に形成された、ストライプ状の開口を有す
る第２導電型の第３のクラッド層と、この第３のクラッ
ド層上に形成された第１導電型の電流阻止層と、この電
流阻止層上と該電流阻止層及び第３クラッド層の開口内
に露出した前記キャップ層上に形成された、前記活性層
と第３のクラッド層の中間のバンドギャップを有する第
２導電型の光ガイド層と、この光ガイド層上に形成され
た第２導電型の第４のクラッド層と、この第４のクロッ
ド層上に形成された第２導電型のコンタクト層とを具備
してなることを特徴としている。
を有する半導体レーザ装置において、基板上に第１導電
型の第１のクラッド層，活性層及び第２導電型の第２の
クラッド層を積層してなるダブルヘテロ構造部と、この
ダブルヘテロ構造部上に形成されたキャップ層と、この
キャップ層上に形成された、ストライプ状の開口を有す
る第２導電型の第３のクラッド層と、この第３のクラッ
ド層上に形成された第１導電型の電流阻止層と、この電
流阻止層上と該電流阻止層及び第３クラッド層の開口内
に露出した前記キャップ層上に形成された、前記活性層
と第３のクラッド層の中間のバンドギャップを有する第
２導電型の光ガイド層と、この光ガイド層上に形成され
た第２導電型の第４のクラッド層と、この第４のクロッ
ド層上に形成された第２導電型のコンタクト層とを具備
してなることを特徴としている。
（作用） 本発明によれば、第３のクラッド層のストライプ状開
口に光ガイド層が形成されるため、第３のクラッド層と
光ガイド層間に屈折率差が生じ、光は第３のクラッド層
のストライプ開口にある光ガイド層に閉じ込められる。
また、光が閉じ込められる領域より電流阻止層による電
流狭窄幅が広いため、光は電流注入の高い領域に閉じ込
められることになる。
口に光ガイド層が形成されるため、第３のクラッド層と
光ガイド層間に屈折率差が生じ、光は第３のクラッド層
のストライプ開口にある光ガイド層に閉じ込められる。
また、光が閉じ込められる領域より電流阻止層による電
流狭窄幅が広いため、光は電流注入の高い領域に閉じ込
められることになる。
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザ装置
の概略構成を示す断面図である。図中10はｎ−GaAs基板
であり、この基板10上にｎ−GaAsバッファ層11,n−In
0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第１クラッド層12,アンドープI
n0.5Ga0.5Ｐ活性層13,p−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第
２クラッド層14,p−In0.5Ga0.5Ｐキャップ層15,p−In
0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第３クラッド層16及びｎ−GaAs
電流阻止層17が積層形成されている。第３クラッド層16
にはストライプ状の開口が設けられ、また電流阻止層17
にはこの開口よりも僅かに大きなストライプ状の開口が
設けられている。
の概略構成を示す断面図である。図中10はｎ−GaAs基板
であり、この基板10上にｎ−GaAsバッファ層11,n−In
0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第１クラッド層12,アンドープI
n0.5Ga0.5Ｐ活性層13,p−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第
２クラッド層14,p−In0.5Ga0.5Ｐキャップ層15,p−In
0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第３クラッド層16及びｎ−GaAs
電流阻止層17が積層形成されている。第３クラッド層16
にはストライプ状の開口が設けられ、また電流阻止層17
にはこの開口よりも僅かに大きなストライプ状の開口が
設けられている。
電流阻止層17及び第３クラッド層16の開口に露出した
キャップ層15上、さらに第３クラッド層16及び電流阻止
層17上には、ｐ−In0.5（Ga0.5Al0.5）0.5Ｐ光ガイド層
18が成長形成されている。この光ガイド層18には、ｐ−
In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第４クラッド層19,p−In0.5G
a0.5Ｐ中間バンドギャップ層20及びｐ−GaAsコンタクト
層21が成長形成されている。そして、コンタクト層21上
にｐ側電極22としてAuZnが形成され、基板10の下面にｎ
側電極23としてAuGeが形成されている。
キャップ層15上、さらに第３クラッド層16及び電流阻止
層17上には、ｐ−In0.5（Ga0.5Al0.5）0.5Ｐ光ガイド層
18が成長形成されている。この光ガイド層18には、ｐ−
In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第４クラッド層19,p−In0.5G
a0.5Ｐ中間バンドギャップ層20及びｐ−GaAsコンタクト
層21が成長形成されている。そして、コンタクト層21上
にｐ側電極22としてAuZnが形成され、基板10の下面にｎ
側電極23としてAuGeが形成されている。
このレーザは、次のようにして製造される。まず、第
２図（ａ）に示す如く、基板10上に各層11〜17をMOCVD
法等により成長する。次いで、第２図（ｂ）に示す如
く、SiO2等のマスク（図示せず）を用い、電流阻止層17
をストライプ状に選択エッチングし、開口を設ける。さ
らに、第２図（ｃ）に示す如く、第３のクラッド層16を
電流阻止層17のストライプ状開口よりも僅かに狭い幅に
ストライプ状に選択エッチングし、開口を設ける。次い
で、上記マスクを除去した後、各層18〜21をMOCVD法等
で成長し、さらに電極22,23を形成することによって前
記第１図に示す構造が得られる。
２図（ａ）に示す如く、基板10上に各層11〜17をMOCVD
法等により成長する。次いで、第２図（ｂ）に示す如
く、SiO2等のマスク（図示せず）を用い、電流阻止層17
をストライプ状に選択エッチングし、開口を設ける。さ
らに、第２図（ｃ）に示す如く、第３のクラッド層16を
電流阻止層17のストライプ状開口よりも僅かに狭い幅に
ストライプ状に選択エッチングし、開口を設ける。次い
で、上記マスクを除去した後、各層18〜21をMOCVD法等
で成長し、さらに電極22,23を形成することによって前
記第１図に示す構造が得られる。
このように構成されたレーザに電流を注入すると、ｎ
−GaAs電流阻止層17によるpn反転層のため注入電流は、
電流狭窄部25に制限される。この電流狭窄部25にほぼ沿
った活性層13で発光が生じ、レーザ発振に至るが、第３
クラッド層16までしみ出した光が、光ガイド領域26と第
３クラッド層16による作り付けの屈折率差によって閉じ
込まれる。つまり、従来の第４図に示すようなリブ導波
路で導波されているだけの場合と比べて、水平横モード
の制御は垂直横モードの制御に近くなり、従って非点隔
差が小さくなり、放射光を十分に小さい微小スポットに
絞ることが可能となる。また、光の閉じ込めが強くなる
ため、発光効率も良くなるという効果もある。
−GaAs電流阻止層17によるpn反転層のため注入電流は、
電流狭窄部25に制限される。この電流狭窄部25にほぼ沿
った活性層13で発光が生じ、レーザ発振に至るが、第３
クラッド層16までしみ出した光が、光ガイド領域26と第
３クラッド層16による作り付けの屈折率差によって閉じ
込まれる。つまり、従来の第４図に示すようなリブ導波
路で導波されているだけの場合と比べて、水平横モード
の制御は垂直横モードの制御に近くなり、従って非点隔
差が小さくなり、放射光を十分に小さい微小スポットに
絞ることが可能となる。また、光の閉じ込めが強くなる
ため、発光効率も良くなるという効果もある。
なお、バッファ層11がInGaP、キャップ層が15がInGa
P,GaAlAs若しくはGaAs、電流阻止層17がｎ型若しくは半
絶縁性のInGaAlP又はｎ型若しくは半絶縁性のGaAlAs、
光ガイド層18がｐ−GaAlAs、中間バンドギャップ層20が
ｐ−GaAlAs若しくはｐ−GaAsの構造でも、上記と同じ効
果が得られる。
P,GaAlAs若しくはGaAs、電流阻止層17がｎ型若しくは半
絶縁性のInGaAlP又はｎ型若しくは半絶縁性のGaAlAs、
光ガイド層18がｐ−GaAlAs、中間バンドギャップ層20が
ｐ−GaAlAs若しくはｐ−GaAsの構造でも、上記と同じ効
果が得られる。
第３図は本発明の他の実施例の概略構成を示す断面図
である。この実施例が先に説明した実施例と異なる点
は、p,nの関係を逆にしたことにあり、30〜43はそれぞ
れ第１図の10〜23に対応している。
である。この実施例が先に説明した実施例と異なる点
は、p,nの関係を逆にしたことにあり、30〜43はそれぞ
れ第１図の10〜23に対応している。
図中30は−GaAs基板であり、この基板30上にｐ−In
0.5Ga0.5Ｐバッファ層31,p−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ
第１クラッド層32,アンドープIn0.5Ga0.5Ｐ活性層33,n
−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第２クラッド層34,n−In
0.5Ga0.5Ｐキャップ層35,n−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ
第３クラッド層36及びｐ−GaAs電流阻止層37が積層形成
され、第３クラッド層36及び電流阻止層37にはストライ
プ状の開口が設けられている。そして、電流阻止層37及
び第３クラッド層36の開口に露出したキャップ層35上、
さらに第３クラッド層36及び電流阻止層37上に、ｎ−In
0.5（Ga0.5Al0.5）0.5Ｐ光ガイド層38が成長形成されて
いる。光ガイド層38上には、ｎ−In0.5（Ga0.3Al0.7）
0.5Ｐ第４クラッド層39及びｎ−GaAsコンタクト層41が
成長形成されている。そして、コンタクト層41上にｎ側
電極42としてAuGeが形成され、基板30の下面にｐ側電極
43としてAuZnが形成されている。
0.5Ga0.5Ｐバッファ層31,p−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ
第１クラッド層32,アンドープIn0.5Ga0.5Ｐ活性層33,n
−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ第２クラッド層34,n−In
0.5Ga0.5Ｐキャップ層35,n−In0.5（Ga0.3Al0.7）0.5Ｐ
第３クラッド層36及びｐ−GaAs電流阻止層37が積層形成
され、第３クラッド層36及び電流阻止層37にはストライ
プ状の開口が設けられている。そして、電流阻止層37及
び第３クラッド層36の開口に露出したキャップ層35上、
さらに第３クラッド層36及び電流阻止層37上に、ｎ−In
0.5（Ga0.5Al0.5）0.5Ｐ光ガイド層38が成長形成されて
いる。光ガイド層38上には、ｎ−In0.5（Ga0.3Al0.7）
0.5Ｐ第４クラッド層39及びｎ−GaAsコンタクト層41が
成長形成されている。そして、コンタクト層41上にｎ側
電極42としてAuGeが形成され、基板30の下面にｐ側電極
43としてAuZnが形成されている。
この実施例の場合、コンタクト層41側をｎ型としてい
るので、ｎ−InGaAlP第４クラッド層39とｎ−GaAsコン
タクト層41との間は中間バンドギャップ層が無くても電
流が流れる特徴があり、ｎ−InGaP等の中間バンドギャ
ップ層は不要である。そして、本実施例によっても先の
実施例と同様の作用により、非点隔差の小さい光出力が
得られた。
るので、ｎ−InGaAlP第４クラッド層39とｎ−GaAsコン
タクト層41との間は中間バンドギャップ層が無くても電
流が流れる特徴があり、ｎ−InGaP等の中間バンドギャ
ップ層は不要である。そして、本実施例によっても先の
実施例と同様の作用により、非点隔差の小さい光出力が
得られた。
なお、本発明は上述した各実施例に限定されるもので
はない。実施例では、In0.5（Ga1-xAlx）0.5Ｐと表わし
たときのAl組成を、活性層ではｘ＝0,クラッド層ではｘ
＝0.3としたが、このAl組成はクラッド層のバンドギャ
ップが活性層よりも十分大きくなる範囲で適宣定めれば
よい。また、光ガイド層のAl組成はｘ＝0.5に限るもの
ではなく、クラッド層よりも小さく、活性層よりも大き
い範囲で適宣変更可能である。その他、本発明の容旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
はない。実施例では、In0.5（Ga1-xAlx）0.5Ｐと表わし
たときのAl組成を、活性層ではｘ＝0,クラッド層ではｘ
＝0.3としたが、このAl組成はクラッド層のバンドギャ
ップが活性層よりも十分大きくなる範囲で適宣定めれば
よい。また、光ガイド層のAl組成はｘ＝0.5に限るもの
ではなく、クラッド層よりも小さく、活性層よりも大き
い範囲で適宣変更可能である。その他、本発明の容旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ダブルヘテロ構
造部上に第３クラッド層を設け、この第３クラッド層の
開口部に光ガイド層を設けているので、光ガイド層と第
３クラッド層による作り付けの屈折率差によって光を閉
じ込めることができる。従って、非点隔差を十分に小さ
くすることができ、放射光をより微小スポットに絞るこ
とのできる半導体レーザ装置を実現することができる。
造部上に第３クラッド層を設け、この第３クラッド層の
開口部に光ガイド層を設けているので、光ガイド層と第
３クラッド層による作り付けの屈折率差によって光を閉
じ込めることができる。従って、非点隔差を十分に小さ
くすることができ、放射光をより微小スポットに絞るこ
とのできる半導体レーザ装置を実現することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザ装置の
概略構成を示す断面図、第２図は上記レーザの製造工程
を示す断面図、第３図は本発明の他の実施例の概略構成
を示す断面図、第４図は従来レーザの概略構成を示す断
面図である。 10……ｎ−GaAs基板、 11……ｎ−GaAsバッファ層、 12……ｎ−InGaAlP第１クラッド層、 13……InGaP活性層、 14……ｐ−InGaAlP第２クラッド層、 15……ｐ−InGaPキャップ層、 16……ｐ−InGaAlP第３クラッド層、 17……ｎ−GaAs電流阻止層、 18……ｐ−InGaAlP光ガイド層、 19……ｐ−InGaAlP第４クラッド層、 20……ｐ−InGaP中間バンドギャップ層、 21……ｐ−GaAsコンタクト層、 22,23……電極、 25……電流狭窄部、 26……光ガイド領域。
概略構成を示す断面図、第２図は上記レーザの製造工程
を示す断面図、第３図は本発明の他の実施例の概略構成
を示す断面図、第４図は従来レーザの概略構成を示す断
面図である。 10……ｎ−GaAs基板、 11……ｎ−GaAsバッファ層、 12……ｎ−InGaAlP第１クラッド層、 13……InGaP活性層、 14……ｐ−InGaAlP第２クラッド層、 15……ｐ−InGaPキャップ層、 16……ｐ−InGaAlP第３クラッド層、 17……ｎ−GaAs電流阻止層、 18……ｐ−InGaAlP光ガイド層、 19……ｐ−InGaAlP第４クラッド層、 20……ｐ−InGaP中間バンドギャップ層、 21……ｐ−GaAsコンタクト層、 22,23……電極、 25……電流狭窄部、 26……光ガイド領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】基板上に第１導電型の第１のクラッド層，
活性層及び第２導電型の第２のクラッド層を積層してな
るダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部上に
形成されたキャップ層と、このキャップ層上に形成され
た、ストライプ状の開口を有する第２導電型の第３のク
ラッド層と、この第３のクラッド層上に形成された第１
導電型の電流阻止層と、この電流阻止層上と該電流阻止
層及び第３クラッド層の開口内に露出した前記キャップ
層上に形成された、前記活性層と第３のクラッド層の中
間のバンドギャップを有する第２導電型の光ガイド層
と、この光ガイド層上に形成された第２導電型の第４の
クラッド層と、この第４のクラッド層上に形成された第
２導電型のコンタクト層とを具備してなることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記キャップ層は、前記活性層とほぼ等し
い屈折率を有するものであることを特徴とする請求項１
記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8466990A JP2909133B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体レーザ装置 |
| US07/634,546 US5058120A (en) | 1990-02-28 | 1990-12-27 | Visible light emitting semiconductor laser with inverse mesa-shaped groove section |
| EP90314466A EP0444366B1 (en) | 1990-02-28 | 1990-12-31 | Semiconductor laser with inverse mesa-shaped groove section |
| DE69029935T DE69029935T2 (de) | 1990-02-28 | 1990-12-31 | Halbleiterlaser mit Grabenprofil in Form einer inversen Mesa |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8466990A JP2909133B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283695A JPH03283695A (ja) | 1991-12-13 |
| JP2909133B2 true JP2909133B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=13837122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8466990A Expired - Lifetime JP2909133B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-03-30 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2909133B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5003898A (en) * | 1989-03-03 | 1991-04-02 | Dennis Huang | Driving structure for mini-sewing machine |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8466990A patent/JP2909133B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03283695A (ja) | 1991-12-13 |
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