JP3191359B2 - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JP3191359B2 JP3191359B2 JP30990491A JP30990491A JP3191359B2 JP 3191359 B2 JP3191359 B2 JP 3191359B2 JP 30990491 A JP30990491 A JP 30990491A JP 30990491 A JP30990491 A JP 30990491A JP 3191359 B2 JP3191359 B2 JP 3191359B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザーに関
し、特に、内部ストライプ構造を有する半導体レーザー
に適用して好適なものである。
し、特に、内部ストライプ構造を有する半導体レーザー
に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】高出力の半導体レーザーの一種に、内部
ストライプ構造を有するＳＡＮ（Self-Aligned Narrow
Stripe）レーザーと呼ばれるものがある（例えば、特開
昭６０−６６８９４号公報）。このＳＡＮレーザーの構
造を図６に示す。
ストライプ構造を有するＳＡＮ（Self-Aligned Narrow
Stripe）レーザーと呼ばれるものがある（例えば、特開
昭６０−６６８９４号公報）。このＳＡＮレーザーの構
造を図６に示す。
【０００３】図６に示すように、このＳＡＮレーザーに
おいては、例えばｎ型GaAs基板１０１上に、例えばｎ型
GaAs層から成るバッファ層１０２、例えばｎ型Alz Ga
1-z As層から成るバッファ層１０３、例えばｎ型Alx Ga
1-x As層から成るｎ型クラッド層１０４、例えばｎ型ま
たはｐ型のGaAs層から成る活性層１０５、例えばｐ型Al
x Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層１０６が順次設け
られている。
おいては、例えばｎ型GaAs基板１０１上に、例えばｎ型
GaAs層から成るバッファ層１０２、例えばｎ型Alz Ga
1-z As層から成るバッファ層１０３、例えばｎ型Alx Ga
1-x As層から成るｎ型クラッド層１０４、例えばｎ型ま
たはｐ型のGaAs層から成る活性層１０５、例えばｐ型Al
x Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層１０６が順次設け
られている。
【０００４】このｐ型クラッド層１０６上には、例えば
ｎ型GaAs層から成る電流狭窄層（電流ストップ層）１０
７が設けられている。この電流狭窄層１０７には、順メ
サ形状を有するストライプ状の開口１０７ａが形成され
ている。ここで、このストライプ状の開口１０７ａの延
びる方向は［０１−１］方向である。このストライプ状
の開口１０７ａの部分のｐ型クラッド層１０６と電流狭
窄層１０７との上には例えばｐ型Aly Ga1-y As層から成
る光導波層１０８が設けられ、さらにその上に例えばｐ
型Alx Ga1-x As層から成るクラッド層１０９及び例えば
ｐ型GaAs層から成るキャップ層１１０が設けられてい
る。
ｎ型GaAs層から成る電流狭窄層（電流ストップ層）１０
７が設けられている。この電流狭窄層１０７には、順メ
サ形状を有するストライプ状の開口１０７ａが形成され
ている。ここで、このストライプ状の開口１０７ａの延
びる方向は［０１−１］方向である。このストライプ状
の開口１０７ａの部分のｐ型クラッド層１０６と電流狭
窄層１０７との上には例えばｐ型Aly Ga1-y As層から成
る光導波層１０８が設けられ、さらにその上に例えばｐ
型Alx Ga1-x As層から成るクラッド層１０９及び例えば
ｐ型GaAs層から成るキャップ層１１０が設けられてい
る。
【０００５】上述のような構成を有する従来のＳＡＮレ
ーザーにおいては、レーザー発振を行わせるために流さ
れる電流の通路は、電流狭窄層１０７のストライプ状の
開口１０７ａにより規定される。そして、このストライ
プ状の開口１０７ａに対応する部分の活性層１０５に注
入されたキャリアの再結合により発生した光は、このス
トライプ状の開口１０７ａの外側の部分では電流狭窄層
１０７で吸収され、プラズマ効果によりｐｎ接合と平行
な方向に屈折率差が生じる。このことから、この従来の
ＳＡＮレーザーは、屈折率導波型レーザーであると言え
る。
ーザーにおいては、レーザー発振を行わせるために流さ
れる電流の通路は、電流狭窄層１０７のストライプ状の
開口１０７ａにより規定される。そして、このストライ
プ状の開口１０７ａに対応する部分の活性層１０５に注
入されたキャリアの再結合により発生した光は、このス
トライプ状の開口１０７ａの外側の部分では電流狭窄層
１０７で吸収され、プラズマ効果によりｐｎ接合と平行
な方向に屈折率差が生じる。このことから、この従来の
ＳＡＮレーザーは、屈折率導波型レーザーであると言え
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
ＳＡＮレーザーは、純粋な（完全な）屈折率導波型レー
ザーではないことから、純粋な屈折率導波型レーザーと
比べて、非点隔差（接合に垂直な方向と平行な方向との
見掛け上の焦点位置の差）が大きく、動作電流も大きく
なってしまうという問題があった。従って、この発明の
目的は、非点隔差が小さく、しかも動作電流が小さい半
導体レーザーを提供することにある。
ＳＡＮレーザーは、純粋な（完全な）屈折率導波型レー
ザーではないことから、純粋な屈折率導波型レーザーと
比べて、非点隔差（接合に垂直な方向と平行な方向との
見掛け上の焦点位置の差）が大きく、動作電流も大きく
なってしまうという問題があった。従って、この発明の
目的は、非点隔差が小さく、しかも動作電流が小さい半
導体レーザーを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、化合物半導体基板（１）と、化合物半
導体基板（１）上に設けられた第１導電型の第１のクラ
ッド層（３）と、第１のクラッド層（３）上に設けられ
た活性層（４）と、活性層（４）上に設けられた第２導
電型の第２のクラッド層（５、７、９）とを具備する半
導体レーザーにおいて、第１のクラッド層（３）及び第
２のクラッド層（５、７、９）のうちの少なくとも一方
に逆メサ形状を有するストライプ状の開口（６ａ）を有
する電流狭窄層（６）が埋設され、かつ、開口（６ａ）
の内部に光導波層（８）が開口（６ａ）の側面から離れ
て埋設されているものである。
に、この発明は、化合物半導体基板（１）と、化合物半
導体基板（１）上に設けられた第１導電型の第１のクラ
ッド層（３）と、第１のクラッド層（３）上に設けられ
た活性層（４）と、活性層（４）上に設けられた第２導
電型の第２のクラッド層（５、７、９）とを具備する半
導体レーザーにおいて、第１のクラッド層（３）及び第
２のクラッド層（５、７、９）のうちの少なくとも一方
に逆メサ形状を有するストライプ状の開口（６ａ）を有
する電流狭窄層（６）が埋設され、かつ、開口（６ａ）
の内部に光導波層（８）が開口（６ａ）の側面から離れ
て埋設されているものである。
【０００８】
【作用】上述のように構成されたこの発明の半導体レー
ザーによれば、第１のクラッド層（３）及び第２のクラ
ッド層（５、７、９）のうちの少なくとも一方に逆メサ
形状を有するストライプ状の開口（６ａ）を有する電流
狭窄層（６）が埋設され、かつ、開口（６ａ）の内部に
光導波層（８）が開口（６ａ）の側面から離れて埋設さ
れていることから、光導波層（８）が発光部の近傍の部
分のクラッド層中に完全に埋設された構造となり、この
光導波層（８）により光閉じ込めが実質的に完全に行わ
れる、純粋な屈折率導波型レーザーを実現することがで
きる。そして、これによって、非点隔差を小さくするこ
とができるとともに、動作電流も小さくすることができ
る。
ザーによれば、第１のクラッド層（３）及び第２のクラ
ッド層（５、７、９）のうちの少なくとも一方に逆メサ
形状を有するストライプ状の開口（６ａ）を有する電流
狭窄層（６）が埋設され、かつ、開口（６ａ）の内部に
光導波層（８）が開口（６ａ）の側面から離れて埋設さ
れていることから、光導波層（８）が発光部の近傍の部
分のクラッド層中に完全に埋設された構造となり、この
光導波層（８）により光閉じ込めが実質的に完全に行わ
れる、純粋な屈折率導波型レーザーを実現することがで
きる。そして、これによって、非点隔差を小さくするこ
とができるとともに、動作電流も小さくすることができ
る。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。なお、実施例の全図において、同
一の部分には同一の符号を付す。図１はこの発明の一実
施例による半導体レーザーを示す。図１に示すように、
この実施例による半導体レーザーにおいては、例えば
（１００）面方位を有するｎ型GaAs基板１上に、例えば
ｎ型GaAs層から成るバッファ層２、例えばｎ型Alx Ga
1-x As層から成るｎ型クラッド層３、例えばｎ型または
ｐ型の例えばGaAs層やAlGaAs層から成る活性層４及び例
えばｐ型Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層５が順
次設けられている。ここで、ｎ型クラッド層３を構成す
るｎ型Alx Ga1-x As層及びｐ型クラッド層５を構成する
ｐ型Alx Ga1-x As層のAl組成比ｘは例えば０．４７であ
る。
照しながら説明する。なお、実施例の全図において、同
一の部分には同一の符号を付す。図１はこの発明の一実
施例による半導体レーザーを示す。図１に示すように、
この実施例による半導体レーザーにおいては、例えば
（１００）面方位を有するｎ型GaAs基板１上に、例えば
ｎ型GaAs層から成るバッファ層２、例えばｎ型Alx Ga
1-x As層から成るｎ型クラッド層３、例えばｎ型または
ｐ型の例えばGaAs層やAlGaAs層から成る活性層４及び例
えばｐ型Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層５が順
次設けられている。ここで、ｎ型クラッド層３を構成す
るｎ型Alx Ga1-x As層及びｐ型クラッド層５を構成する
ｐ型Alx Ga1-x As層のAl組成比ｘは例えば０．４７であ
る。
【００１０】このｐ型クラッド層５上には例えばｎ型Ga
As層から成る電流狭窄層６が設けられている。この電流
狭窄層６には、［０１１］方向に延びるストライプ状の
開口６ａが形成されている。この場合、このストライプ
状の開口６ａは、逆メサ形状となっている。すなわち、
このストライプ状の開口６ａの断面形状は、逆台形状で
ある。
As層から成る電流狭窄層６が設けられている。この電流
狭窄層６には、［０１１］方向に延びるストライプ状の
開口６ａが形成されている。この場合、このストライプ
状の開口６ａは、逆メサ形状となっている。すなわち、
このストライプ状の開口６ａの断面形状は、逆台形状で
ある。
【００１１】電流狭窄層６のストライプ状の開口６ａの
内部のｐ型クラッド層５と電流狭窄層６との上には、例
えばｐ型Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層７が設
けられている。
内部のｐ型クラッド層５と電流狭窄層６との上には、例
えばｐ型Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層７が設
けられている。
【００１２】さらに、電流狭窄層６のストライプ状の開
口６ａの内部のｐ型クラッド層７と電流狭窄層６上のｐ
型クラッド層７との上には、それぞれ光導波層８が互い
に分離して設けられている。この光導波層８は、例え
ば、ｐ型クラッド層７を構成するｐ型Alx Ga1-x As層よ
りもAl組成比が小さいAlGaAs層により形成される。活性
層４をAlGaAs層により形成する場合には、この光導波層
８を構成するAlGaAs層のAl組成比は、活性層４を構成す
るAlGaAs層のAl組成比よりも大きくする。
口６ａの内部のｐ型クラッド層７と電流狭窄層６上のｐ
型クラッド層７との上には、それぞれ光導波層８が互い
に分離して設けられている。この光導波層８は、例え
ば、ｐ型クラッド層７を構成するｐ型Alx Ga1-x As層よ
りもAl組成比が小さいAlGaAs層により形成される。活性
層４をAlGaAs層により形成する場合には、この光導波層
８を構成するAlGaAs層のAl組成比は、活性層４を構成す
るAlGaAs層のAl組成比よりも大きくする。
【００１３】また、光導波層８を覆うように例えばｐ型
Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層９が設けられ、
さらにその上に例えばｐ型GaAs層から成るキャップ層１
０が設けられている。なお、キャップ層１０の上及びｎ
型GaAs基板１の裏面にはそれぞれ電極（図示せず）が設
けられる。
Alx Ga1-x As層から成るｐ型クラッド層９が設けられ、
さらにその上に例えばｐ型GaAs層から成るキャップ層１
０が設けられている。なお、キャップ層１０の上及びｎ
型GaAs基板１の裏面にはそれぞれ電極（図示せず）が設
けられる。
【００１４】以上のことからわかるように、この実施例
による半導体レーザーにおいては、電流狭窄層６のスト
ライプ状の開口６ａに対応する部分の活性層４、従って
発光部の近傍の部分のｐ型クラッド層５、７、９中に光
導波層８が埋設された構造となっている。
による半導体レーザーにおいては、電流狭窄層６のスト
ライプ状の開口６ａに対応する部分の活性層４、従って
発光部の近傍の部分のｐ型クラッド層５、７、９中に光
導波層８が埋設された構造となっている。
【００１５】次に、上述のように構成されたこの実施例
による半導体レーザーの製造方法について説明する。図
２に示すように、まず、ｎ型GaAs基板１上に、例えば有
機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、バッファ
層２、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５
及び電流狭窄層６を順次エピタキシャル成長させる。
による半導体レーザーの製造方法について説明する。図
２に示すように、まず、ｎ型GaAs基板１上に、例えば有
機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、バッファ
層２、ｎ型クラッド層３、活性層４、ｐ型クラッド層５
及び電流狭窄層６を順次エピタキシャル成長させる。
【００１６】次に、この電流狭窄層６上に、形成すべき
開口６ａに対応した形状のストライプ状の開口を有する
レジストパターン（図示せず）をリソグラフィーにより
形成する。このストライプ状の開口６ａの延びる方向は
［０１１］方向に設定する。次に、このレジストパター
ンをマスクとして電流狭窄層６をエッチングする。これ
によって、図３に示すように、逆メサ形状を有するスト
ライプ状の開口６ａが形成される。
開口６ａに対応した形状のストライプ状の開口を有する
レジストパターン（図示せず）をリソグラフィーにより
形成する。このストライプ状の開口６ａの延びる方向は
［０１１］方向に設定する。次に、このレジストパター
ンをマスクとして電流狭窄層６をエッチングする。これ
によって、図３に示すように、逆メサ形状を有するスト
ライプ状の開口６ａが形成される。
【００１７】次に、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法に
よりｐ型クラッド層７をエピタキシャル成長させる。こ
のエピタキシャル成長においては、電流狭窄層６の逆メ
サ形状を有するストライプ状の開口６ａの内部にエピタ
キシャル成長するｐ型クラッド層７の表面には、基板表
面に平行な（１００）面が現れるとともに、その両側に
基板表面に垂直な（１１０）面が現れる。
よりｐ型クラッド層７をエピタキシャル成長させる。こ
のエピタキシャル成長においては、電流狭窄層６の逆メ
サ形状を有するストライプ状の開口６ａの内部にエピタ
キシャル成長するｐ型クラッド層７の表面には、基板表
面に平行な（１００）面が現れるとともに、その両側に
基板表面に垂直な（１１０）面が現れる。
【００１８】次に、図５に示すように、ＭＯＣＶＤ法に
より光導波層８をエピタキシャル成長させる。このエピ
タキシャル成長においては、電流狭窄層６のストライプ
状の開口６ａの内部のｐ型クラッド層７と電流狭窄層６
との上に光導波層８が互いに分離してエピタキシャル成
長する。
より光導波層８をエピタキシャル成長させる。このエピ
タキシャル成長においては、電流狭窄層６のストライプ
状の開口６ａの内部のｐ型クラッド層７と電流狭窄層６
との上に光導波層８が互いに分離してエピタキシャル成
長する。
【００１９】次に、図１に示すように、ＭＯＣＶＤ法に
よりｐ型クラッド層９及びキャップ層１０を順次エピタ
キシャル成長させる。この場合、ｐ型クラッド層９のエ
ピタキシャル成長においては、電流狭窄層６のストライ
プ状の開口６ａの部分の光導波層８と電流狭窄層６上の
光導波層８との上でそれぞれエピタキシャル成長が起
き、その後に両者がつながって連続したｐ型クラッド層
９が成長される。電流狭窄層６のストライプ状の開口６
ａの深さ、従って電流狭窄層６の厚さは、このようにｐ
型クラッド層９が連続的にエピタキシャル成長するよう
に選ばれる。この後、キャップ層１０の上とｎ型GaAs基
板１の裏面とにそれぞれ電極を形成して、目的とする半
導体レーザーを完成させる。
よりｐ型クラッド層９及びキャップ層１０を順次エピタ
キシャル成長させる。この場合、ｐ型クラッド層９のエ
ピタキシャル成長においては、電流狭窄層６のストライ
プ状の開口６ａの部分の光導波層８と電流狭窄層６上の
光導波層８との上でそれぞれエピタキシャル成長が起
き、その後に両者がつながって連続したｐ型クラッド層
９が成長される。電流狭窄層６のストライプ状の開口６
ａの深さ、従って電流狭窄層６の厚さは、このようにｐ
型クラッド層９が連続的にエピタキシャル成長するよう
に選ばれる。この後、キャップ層１０の上とｎ型GaAs基
板１の裏面とにそれぞれ電極を形成して、目的とする半
導体レーザーを完成させる。
【００２０】以上のように、この実施例によれば、ｐ型
クラッド層５、７、９における発光部の近傍の部分に光
導波層８が埋設された構造となっているので、この実施
例による半導体レーザーは、この光導波層８により光閉
じ込めが完全に行われる、純粋な屈折率導波型レーザー
である。そして、これによって、非点隔差が小さく、し
かも動作電流が小さい半導体レーザーを実現することが
できる。
クラッド層５、７、９における発光部の近傍の部分に光
導波層８が埋設された構造となっているので、この実施
例による半導体レーザーは、この光導波層８により光閉
じ込めが完全に行われる、純粋な屈折率導波型レーザー
である。そして、これによって、非点隔差が小さく、し
かも動作電流が小さい半導体レーザーを実現することが
できる。
【００２１】以上、この発明の一実施例につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。例えば、上述の実施例においては、発光
部の近傍の部分のｐ型クラッド層５、７、９中に光導波
層８が埋設されているが、この光導波層８は、発光部の
近傍の部分のｎ型クラッド層３中に形成することも可能
であり、さらには発光部の近傍の部分のｐ型クラッド層
５、７、９及びｎ型クラッド層３中にそれぞれ光導波層
８を埋設することも可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。例えば、上述の実施例においては、発光
部の近傍の部分のｐ型クラッド層５、７、９中に光導波
層８が埋設されているが、この光導波層８は、発光部の
近傍の部分のｎ型クラッド層３中に形成することも可能
であり、さらには発光部の近傍の部分のｐ型クラッド層
５、７、９及びｎ型クラッド層３中にそれぞれ光導波層
８を埋設することも可能である。
【００２２】また、上述の実施例における電流狭窄層６
は、例えばAlGaAs層により形成することも可能である。
さらに、上述の実施例においては、この発明をAlGaAs／
GaAs半導体レーザーに適用した場合について説明した
が、この発明は、他の化合物半導体を用いた半導体レー
ザーに適用することも可能である。
は、例えばAlGaAs層により形成することも可能である。
さらに、上述の実施例においては、この発明をAlGaAs／
GaAs半導体レーザーに適用した場合について説明した
が、この発明は、他の化合物半導体を用いた半導体レー
ザーに適用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
第１のクラッド層及び第２のクラッド層のうちの少なく
とも一方に逆メサ形状を有するストライプ状の開口を有
する電流狭窄層が埋設され、かつ、開口の内部に光導波
層が開口の側面から離れて埋設されているので、非点隔
差が小さく、しかも動作電流が小さい半導体レーザーを
実現することができる。
第１のクラッド層及び第２のクラッド層のうちの少なく
とも一方に逆メサ形状を有するストライプ状の開口を有
する電流狭窄層が埋設され、かつ、開口の内部に光導波
層が開口の側面から離れて埋設されているので、非点隔
差が小さく、しかも動作電流が小さい半導体レーザーを
実現することができる。
【図１】この発明の一実施例による半導体レーザーを示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザーの製造方法を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図３】図１に示す半導体レーザーの製造方法を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図４】図１に示す半導体レーザーの製造方法を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図５】図１に示す半導体レーザーの製造方法を説明す
るための断面図である。
るための断面図である。
【図６】従来のＳＡＮレーザーを示す断面図である。
１ ｎ型GaAs基板 ２ バッファ層 ３ ｎ型クラッド層 ４ 活性層 ５、７、９ ｐ型クラッド層 ６ 電流狭窄層 ６ａ 開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体基板と、 上記化合物半導体基板上に設けられた第１導電型の第１
のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上に設けられた活性層と、 上記活性層上に設けられた第２導電型の第２のクラッド
層とを具備する半導体レーザーにおいて、 上記第１のクラッド層及び上記第２のクラッド層のうち
の少なくとも一方に逆メサ形状を有するストライプ状の
開口を有する電流狭窄層が埋設され、かつ、上記開口の
内部に光導波層が上記開口の側面から離れて埋設されて
いることを特徴とする半導体レーザー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30990491A JP3191359B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30990491A JP3191359B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121833A JPH05121833A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3191359B2 true JP3191359B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=17998735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30990491A Expired - Fee Related JP3191359B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3191359B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP30990491A patent/JP3191359B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121833A (ja) | 1993-05-18 |
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