JP3453916B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに係わ
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】コンパクトディスク、レーザディスク等
の光ディスク用とか、通信用の半導体レーザにおいて
は、そのシステムの光学系から反射されたレーザ光が半
導体レーザ自身に戻ることにより、半導体レーザの発振
状態が不安定になる現象いわゆる戻り光誘起雑音の増大
が問題となる。
の光ディスク用とか、通信用の半導体レーザにおいて
は、そのシステムの光学系から反射されたレーザ光が半
導体レーザ自身に戻ることにより、半導体レーザの発振
状態が不安定になる現象いわゆる戻り光誘起雑音の増大
が問題となる。
【０００３】このような戻り光誘起雑音の低減化をはか
る方法としては、一般に半導体レーザの駆動において、
高周波重畳を行ってパルス発光を行わせるという回路的
に対処する方法が採られている。一方、半導体レーザ自
体に自励発振を起こさせる構成とするものの提案もなさ
れている。これら、回路的方法、半導体レーザにおける
自励発振によるもののいづれのものも、半導体レーザの
発振波長スペクトルをマルチモード化し、かつスペクト
ル線幅の拡大をはかるものである。
る方法としては、一般に半導体レーザの駆動において、
高周波重畳を行ってパルス発光を行わせるという回路的
に対処する方法が採られている。一方、半導体レーザ自
体に自励発振を起こさせる構成とするものの提案もなさ
れている。これら、回路的方法、半導体レーザにおける
自励発振によるもののいづれのものも、半導体レーザの
発振波長スペクトルをマルチモード化し、かつスペクト
ル線幅の拡大をはかるものである。
【０００４】しかしながら、上述の回路的方法による場
合は、回路内に高周波回路が必要となることから、構成
の複雑化、システムの大型化を来すのみならず、価格の
低減化が充分にはかれないという多くの問題が生じる。
合は、回路内に高周波回路が必要となることから、構成
の複雑化、システムの大型化を来すのみならず、価格の
低減化が充分にはかれないという多くの問題が生じる。
【０００５】これに対し、半導体レーザにおける自励発
振構成を採る場合は、上述した回路的方法に比し、格段
に構成の簡略化、小型化、価格の低廉化をはかることが
できる。この半導体レーザにおいて自励発振を生じさせ
る条件は、その活性層に対するストライプ状の電流注入
領域の幅を２μｍ〜５μｍとし、その水平方向の実効屈
折率差を１×１０-3〜５×１０-3に選定する。
振構成を採る場合は、上述した回路的方法に比し、格段
に構成の簡略化、小型化、価格の低廉化をはかることが
できる。この半導体レーザにおいて自励発振を生じさせ
る条件は、その活性層に対するストライプ状の電流注入
領域の幅を２μｍ〜５μｍとし、その水平方向の実効屈
折率差を１×１０-3〜５×１０-3に選定する。
【０００６】ところで、半導体レーザにおいて、そのし
きい値電流Ｉthの低減化、したがって低消費電力化をは
かるに、活性層を量子井戸構造とすることが考えられ
る。ところが、このように活性層を量子井戸構造とする
半導体レーザの場合、上述した電流注入領域の幅、水平
方向の実効屈折率差の選定によっても自励発振を起こさ
せることができない。これは、量子井戸構造では、その
量子井戸幅（量子井戸を構成する薄膜半導体層の厚さ）
を２０ｎｍ以下としなければならないものであり、この
場合、自励発振を起こさせるための可飽和吸収体として
の効果が小さく上述の条件の選定のみでは、自励発振が
なされない場合が生じ、縦モードが利得ガイドレーザと
同様のマルチモードとなったり、或いはシングルモード
となる場合がある。
きい値電流Ｉthの低減化、したがって低消費電力化をは
かるに、活性層を量子井戸構造とすることが考えられ
る。ところが、このように活性層を量子井戸構造とする
半導体レーザの場合、上述した電流注入領域の幅、水平
方向の実効屈折率差の選定によっても自励発振を起こさ
せることができない。これは、量子井戸構造では、その
量子井戸幅（量子井戸を構成する薄膜半導体層の厚さ）
を２０ｎｍ以下としなければならないものであり、この
場合、自励発振を起こさせるための可飽和吸収体として
の効果が小さく上述の条件の選定のみでは、自励発振が
なされない場合が生じ、縦モードが利得ガイドレーザと
同様のマルチモードとなったり、或いはシングルモード
となる場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、活性層が量
子井戸構造を採る半導体レーザにおいて、確実に自励発
振が生じることができるようにした半導体レーザを提供
する。
子井戸構造を採る半導体レーザにおいて、確実に自励発
振が生じることができるようにした半導体レーザを提供
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも第
１のクラッド層と、量子井戸構造による活性層と、第２
のクラッド層と、活性層にストライプ状の電流注入領域
を形成し、ストライプ状の電流通路を形成する電流狭窄
層とが形成されて成る実屈折率導波型の半導体レーザに
おいて、ストライプ状電流通路が、その両側に電流狭窄
層が配置されて形成され、電流狭窄層によって挟まれた
電流通路に、第２のクラッド層及び電流狭窄層に比して
実効的屈折率の大なる光閉じ込め層が形成されて成り、
電流通路のストライプ幅が２μｍ〜５μｍ、活性層の水
平方向の実効的屈折率の差が１×１０-3〜５×１０-3、
活性層のストライプ状の電流注入領域より外側での量子
井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γと、ウエ
ル数ｎとが、下記（数１）となるように選定する。
１のクラッド層と、量子井戸構造による活性層と、第２
のクラッド層と、活性層にストライプ状の電流注入領域
を形成し、ストライプ状の電流通路を形成する電流狭窄
層とが形成されて成る実屈折率導波型の半導体レーザに
おいて、ストライプ状電流通路が、その両側に電流狭窄
層が配置されて形成され、電流狭窄層によって挟まれた
電流通路に、第２のクラッド層及び電流狭窄層に比して
実効的屈折率の大なる光閉じ込め層が形成されて成り、
電流通路のストライプ幅が２μｍ〜５μｍ、活性層の水
平方向の実効的屈折率の差が１×１０-3〜５×１０-3、
活性層のストライプ状の電流注入領域より外側での量子
井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γと、ウエ
ル数ｎとが、下記（数１）となるように選定する。
【０００９】
【数１】γ×ｎ＞０．０９
【００１０】
【作用】本発明構成では、上記（数１）の特定によっ
て、活性層におけるストライプ状の電流注入領域の外側
での垂直方向光強度分布における光強度の割合を制限す
るものであり、このようにすることによって量子井戸構
造による活性層の電流注入領域の外側において可飽和吸
収体としての動作を確実に生じさせることができて、自
励発振動作がなされる。
て、活性層におけるストライプ状の電流注入領域の外側
での垂直方向光強度分布における光強度の割合を制限す
るものであり、このようにすることによって量子井戸構
造による活性層の電流注入領域の外側において可飽和吸
収体としての動作を確実に生じさせることができて、自
励発振動作がなされる。
【００１１】
【実施例】図面を参照して本発明による半導体レーザの
実施例を詳細に説明する。本発明による半導体レーザ
は、実屈折率導波型の半導体レーザであって、この例に
おいては、図１にその一実施例の概略断面図を示すよう
に、第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓ基板１上に、基板
１と同導電型のｎ型の第１のクラッド層２と、量子井戸
構造例えば多重量子井戸構造（ＭＱＷ）による活性層３
と、第２導電型例えばｐ型の第２の下層クラッド層４ａ
とが形成され、その上の両側部に第１導電型の例えばｎ
型の電流狭窄層５が形成され、これら電流狭窄層５間に
光閉じ込め層６と、さらにこれの上に第２の上層クラッ
ド層４ｂが形成されてなる。電流狭窄層５上と、第２の
上層クラッド層４Ｂ上にはそれぞれ第２導電型の第１お
よび第２のキャップ層７および８が形成され、これの上
に一方の電極９がオーミックに被着形成され、基板１の
裏面には他方の電極１０がオーミックに被着形成され
る。
実施例を詳細に説明する。本発明による半導体レーザ
は、実屈折率導波型の半導体レーザであって、この例に
おいては、図１にその一実施例の概略断面図を示すよう
に、第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓ基板１上に、基板
１と同導電型のｎ型の第１のクラッド層２と、量子井戸
構造例えば多重量子井戸構造（ＭＱＷ）による活性層３
と、第２導電型例えばｐ型の第２の下層クラッド層４ａ
とが形成され、その上の両側部に第１導電型の例えばｎ
型の電流狭窄層５が形成され、これら電流狭窄層５間に
光閉じ込め層６と、さらにこれの上に第２の上層クラッ
ド層４ｂが形成されてなる。電流狭窄層５上と、第２の
上層クラッド層４Ｂ上にはそれぞれ第２導電型の第１お
よび第２のキャップ層７および８が形成され、これの上
に一方の電極９がオーミックに被着形成され、基板１の
裏面には他方の電極１０がオーミックに被着形成され
る。
【００１２】そして、本発明による半導体レーザは、上
述したように実屈折率導波型とされるものであって、こ
れがため電流狭窄層５は活性層３からの発振光を吸収す
ることのない、すなわち活性層３のウエル層のエネルギ
ーバンドギャップより大なるバンドギャップを有する化
合物半導体によって構成する。
述したように実屈折率導波型とされるものであって、こ
れがため電流狭窄層５は活性層３からの発振光を吸収す
ることのない、すなわち活性層３のウエル層のエネルギ
ーバンドギャップより大なるバンドギャップを有する化
合物半導体によって構成する。
【００１３】また、本発明においては、電流狭窄層５に
よって挟みこまれて形成される電流通路のストライプ幅
が２μｍ〜５μｍとし、活性層３における水平方向の実
効的屈折率の差を１×１０-3〜５×１０-3とし、活性層
３のストライプ状の電流注入領域より外側での上記量子
井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γと、ウエ
ル数ｎとが、γ×ｎ＞０．０９の関係にあるようにす
る。
よって挟みこまれて形成される電流通路のストライプ幅
が２μｍ〜５μｍとし、活性層３における水平方向の実
効的屈折率の差を１×１０-3〜５×１０-3とし、活性層
３のストライプ状の電流注入領域より外側での上記量子
井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γと、ウエ
ル数ｎとが、γ×ｎ＞０．０９の関係にあるようにす
る。
【００１４】更に、上述の本発明による半導体レーザを
詳細に説明するが、その理解を容易にするために、その
製造手順を図２〜図５を参照して説明する。先ず、図２
に示すように、この例においては、第１導電型例えばｎ
型のＧａＡｓ基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)によって第１の連続
エピタキシャル成長を行う。この第１の連続エピタキシ
ャル成長は、図示しないが必要に応じてバッファ層をエ
ピタキシーし、続いて基板１と同導電型のｎ型のＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓよりなる第１のクラッド層２と、ＭＱＷに
よる活性層３と、第２導電型例えばｐ型のＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓよりなる第２の下層クラッド層４ａと、Ａｌy
Ｇａ1-y Ａｓよりなり後述するウエットエッチングのエ
ッチングストッパとしての機能を有する光閉じ込め層６
と、これと同導電型を有しＡｌx Ｇａ1-x Ａｓよりなる
第２の上層クラッド層４ｂとを順次エピタキシャル成長
する。
詳細に説明するが、その理解を容易にするために、その
製造手順を図２〜図５を参照して説明する。先ず、図２
に示すように、この例においては、第１導電型例えばｎ
型のＧａＡｓ基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition)によって第１の連続
エピタキシャル成長を行う。この第１の連続エピタキシ
ャル成長は、図示しないが必要に応じてバッファ層をエ
ピタキシーし、続いて基板１と同導電型のｎ型のＡｌx
Ｇａ1-x Ａｓよりなる第１のクラッド層２と、ＭＱＷに
よる活性層３と、第２導電型例えばｐ型のＡｌx Ｇａ
1-x Ａｓよりなる第２の下層クラッド層４ａと、Ａｌy
Ｇａ1-y Ａｓよりなり後述するウエットエッチングのエ
ッチングストッパとしての機能を有する光閉じ込め層６
と、これと同導電型を有しＡｌx Ｇａ1-x Ａｓよりなる
第２の上層クラッド層４ｂとを順次エピタキシャル成長
する。
【００１５】光閉じ込め層６は、クラッド層４ｂよりそ
のＡｌ量が小にすなわち、ｘ＞ｙ、例えば、上述の構成
において、ｘ＝０．４７、ｙ＝０．３に選定される。
のＡｌ量が小にすなわち、ｘ＞ｙ、例えば、上述の構成
において、ｘ＝０．４７、ｙ＝０．３に選定される。
【００１６】この第１のエピタキシャル成長の後に、図
３に示すように、第２導電型の上層クラッド層４ｂに対
し、その中央部において、図３の紙面と直交する方向に
延びるストライプ状にエッチングレジスト（図示せず）
を形成し、このレジストによって覆われている部分をス
トライプ状に残し、その両側の上層クラッド層４ｂをウ
エットエッチングによって除去する。このときのエッチ
ングは、クラッド層４ｂに比し、その下層の光閉じ込め
層６のＡｌ添加量が小であることを利用して、Ａｌ添加
量の小なるＡｌＧａＡｓに対して低いエッチングレート
を示すエッチングによって行う。つまり、エッチングレ
ジストをマスクとしてクラッド層４ｂに対するエッチン
グを行うとき、光閉じ込め層６をエッチングストッパー
として機能させ、そのエッチングが光閉じ込め層６に達
することによってエッチング速度が低下した位置でエッ
チングを停止するものであり、このようにすることによ
ってクラッド層４ｂのみの選択的エッチングを行う。
３に示すように、第２導電型の上層クラッド層４ｂに対
し、その中央部において、図３の紙面と直交する方向に
延びるストライプ状にエッチングレジスト（図示せず）
を形成し、このレジストによって覆われている部分をス
トライプ状に残し、その両側の上層クラッド層４ｂをウ
エットエッチングによって除去する。このときのエッチ
ングは、クラッド層４ｂに比し、その下層の光閉じ込め
層６のＡｌ添加量が小であることを利用して、Ａｌ添加
量の小なるＡｌＧａＡｓに対して低いエッチングレート
を示すエッチングによって行う。つまり、エッチングレ
ジストをマスクとしてクラッド層４ｂに対するエッチン
グを行うとき、光閉じ込め層６をエッチングストッパー
として機能させ、そのエッチングが光閉じ込め層６に達
することによってエッチング速度が低下した位置でエッ
チングを停止するものであり、このようにすることによ
ってクラッド層４ｂのみの選択的エッチングを行う。
【００１７】次に、この外部に露呈した光閉じ込め層６
をエッチング除去する。このようにして、光閉じ込め層
６とこれの上に形成された第２の上層クラッド層４ｂに
よってストライプ状の最終的に電流通路となる突起を形
成する。次に、この突起上のエッチングレジストを除去
し、図４に示すように、第２のエピタキシャル成長を行
う。この第２のエピタキシャル成長は、ストライプ状突
起の両側のエッチング溝を埋込むように第１の導電型の
ｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓよりなる電流狭窄層５と、続
いてこれの上に例えばＧａＡｓよりなる第２導電型の第
１のキャップ層７を同様に例えばＭＯＣＶＤによってエ
ピタキシーする。
をエッチング除去する。このようにして、光閉じ込め層
６とこれの上に形成された第２の上層クラッド層４ｂに
よってストライプ状の最終的に電流通路となる突起を形
成する。次に、この突起上のエッチングレジストを除去
し、図４に示すように、第２のエピタキシャル成長を行
う。この第２のエピタキシャル成長は、ストライプ状突
起の両側のエッチング溝を埋込むように第１の導電型の
ｎ型のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓよりなる電流狭窄層５と、続
いてこれの上に例えばＧａＡｓよりなる第２導電型の第
１のキャップ層７を同様に例えばＭＯＣＶＤによってエ
ピタキシーする。
【００１８】図５に示すように、第２の上層クラッド層
４ｂ上の第１のキャップ層７と電流狭窄層５とを、例え
ばクラッド層４ｂの表面を一部エッチングするように選
択的にエッチングする。
４ｂ上の第１のキャップ層７と電流狭窄層５とを、例え
ばクラッド層４ｂの表面を一部エッチングするように選
択的にエッチングする。
【００１９】その後、第３のエピタキシャル成長を行っ
て、図１に示すように、外部に露呈した電流通路を構成
する第２の上層のクラッド層４ｂ上に差し渡って同様に
第２の導電型の例えばｐ型のＧａＡｓよりなる第２のキ
ャップ層８を例えば全面的にエピタキシーする。
て、図１に示すように、外部に露呈した電流通路を構成
する第２の上層のクラッド層４ｂ上に差し渡って同様に
第２の導電型の例えばｐ型のＧａＡｓよりなる第２のキ
ャップ層８を例えば全面的にエピタキシーする。
【００２０】そして、第２のキャップ層８上に一方の電
極、この例ではｐ側の電極９をオーミックに被着する。
基板１の裏面には、この例ではｎ側の電極１０がオーミ
ックに被着される。
極、この例ではｐ側の電極９をオーミックに被着する。
基板１の裏面には、この例ではｎ側の電極１０がオーミ
ックに被着される。
【００２１】活性層３のＭＱＷ構造部は、例えば、ウェ
ル層をＡｌz Ｇａ1-z Ａｓにより、バリア層をＡｌU Ｇ
ａ1-U Ａｓとする。
ル層をＡｌz Ｇａ1-z Ａｓにより、バリア層をＡｌU Ｇ
ａ1-U Ａｓとする。
【００２２】そして、上述の構成において、ｘ＞ｙ＞
ｚ，ｘ＞ｕ＞ｚとする。このようにすることによって光
閉じ込め層６による水平方向の実効屈折率差を生じさ
せ、更に活性層３からの発振光が電流狭窄層に吸収され
ることがない実効屈折率導波路構成となるようにする。
ｚ，ｘ＞ｕ＞ｚとする。このようにすることによって光
閉じ込め層６による水平方向の実効屈折率差を生じさ
せ、更に活性層３からの発振光が電流狭窄層に吸収され
ることがない実効屈折率導波路構成となるようにする。
【００２３】この構成において、前述したように、図１
に示すストライプ幅Ｗ（電流通路すなわちこの電流狭窄
層間の下端の幅）は２μｍ〜５μｍとし、主として光閉
じ込め層６の存在によって活性層３に生じる実効的屈折
率の差Δｎ、すなわち活性層３の電流注入領域とこれよ
り外側の実効屈折率の差Δｎを１×１０-3〜５×１０ -3
とする。また、活性層３を構成するＭＱＷの１ウエル当
たりの光閉じ込め係数γと、ウエル数ｎとを、γ×ｎ＞
０．０９とする。
に示すストライプ幅Ｗ（電流通路すなわちこの電流狭窄
層間の下端の幅）は２μｍ〜５μｍとし、主として光閉
じ込め層６の存在によって活性層３に生じる実効的屈折
率の差Δｎ、すなわち活性層３の電流注入領域とこれよ
り外側の実効屈折率の差Δｎを１×１０-3〜５×１０ -3
とする。また、活性層３を構成するＭＱＷの１ウエル当
たりの光閉じ込め係数γと、ウエル数ｎとを、γ×ｎ＞
０．０９とする。
【００２４】この構成において、電極９および１０間に
所定の順方向電圧を印加することによって自励発振が生
じた。これは、図１で示すＭＱＷによる活性層３の電流
注入領域より外側部Ａに所要の光分布領域が形成されて
可飽和吸収体として動作する領域が形成されたことに因
る。
所定の順方向電圧を印加することによって自励発振が生
じた。これは、図１で示すＭＱＷによる活性層３の電流
注入領域より外側部Ａに所要の光分布領域が形成されて
可飽和吸収体として動作する領域が形成されたことに因
る。
【００２５】実施例１
上述の図１の構成において、第２の上層のクラッド層４
ｂの厚さを１．５μｍとし、第２の下層のクラッド層４
ａの厚さを０．２５μｍとし、光閉じ込め層６の厚さを
７０ｎｍとし、ストライプ幅を３μｍとした。また、活
性層３を３層のウエルを有するＭＱＷ構造とし、このＭ
ＱＷを挟んでその上下に厚さ５０ｎｍのガイド層をエピ
タキシーした。そして、ＭＱＷのウエル数ｎは３とし、
このウエルは、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ薄
膜層とし、バリア層は厚さ５．５ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓの薄膜層とし、ガイド層は厚さ５０ｎｍの同様
のＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ薄膜層とした。図６は、この実
施例１におけるエネルギーバンドモデル図の伝導帯の下
端を示したものである。この実施例１による半導体レー
ザは、Δｎ＝３×１０-3となり、γ×ｎ＝０．０３３×
３＝０．０９９となる。そして、この半導体レーザでは
自励発振が生じた。
ｂの厚さを１．５μｍとし、第２の下層のクラッド層４
ａの厚さを０．２５μｍとし、光閉じ込め層６の厚さを
７０ｎｍとし、ストライプ幅を３μｍとした。また、活
性層３を３層のウエルを有するＭＱＷ構造とし、このＭ
ＱＷを挟んでその上下に厚さ５０ｎｍのガイド層をエピ
タキシーした。そして、ＭＱＷのウエル数ｎは３とし、
このウエルは、厚さ１０ｎｍのＡｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ薄
膜層とし、バリア層は厚さ５．５ｎｍのＡｌ0.3 Ｇａ
0.7 Ａｓの薄膜層とし、ガイド層は厚さ５０ｎｍの同様
のＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓ薄膜層とした。図６は、この実
施例１におけるエネルギーバンドモデル図の伝導帯の下
端を示したものである。この実施例１による半導体レー
ザは、Δｎ＝３×１０-3となり、γ×ｎ＝０．０３３×
３＝０．０９９となる。そして、この半導体レーザでは
自励発振が生じた。
【００２６】実施例２
実施例１と同様の構成とするものの、この実施例では光
閉じ込め層６の厚さを９０ｎｍとし、活性層３のウエル
数を４層とした。この実施例２による半導体レーザは、
γ×ｎが０．０３６×４＝０．１４４となり、自励発振
が生じた。
閉じ込め層６の厚さを９０ｎｍとし、活性層３のウエル
数を４層とした。この実施例２による半導体レーザは、
γ×ｎが０．０３６×４＝０．１４４となり、自励発振
が生じた。
【００２７】実施例３
実施例１と同様の構成とするものの、この実施例では光
閉じ込め層６の厚さを６５ｎｍとし、活性層３のウエル
数を４層とし、各ウエルの厚さを７ｎｍとした。この実
施例３による半導体レーザは、γ×ｎが０．０２３×４
＝０．０９２となり、この半導体レーザにおいても自励
発振が生じた。
閉じ込め層６の厚さを６５ｎｍとし、活性層３のウエル
数を４層とし、各ウエルの厚さを７ｎｍとした。この実
施例３による半導体レーザは、γ×ｎが０．０２３×４
＝０．０９２となり、この半導体レーザにおいても自励
発振が生じた。
【００２８】比較例１
上述の実施例１と同様の構成によるものの、この比較例
１では光閉じ込め層の厚さを５５とし、活性層３のウエ
ル数を３層とし、各ウエルの厚さを７ｎｍとした。この
比較例１による半導体レーザは、γ×ｎが０．０２２×
３＝０．０６６となり、この半導体レーザにおいても自
励発振が生じなかった。
１では光閉じ込め層の厚さを５５とし、活性層３のウエ
ル数を３層とし、各ウエルの厚さを７ｎｍとした。この
比較例１による半導体レーザは、γ×ｎが０．０２２×
３＝０．０６６となり、この半導体レーザにおいても自
励発振が生じなかった。
【００２９】比較例２
上述の実施例１と同様の構成によるものの、この比較例
２では光閉じ込め層の厚さを５０とし、活性層３のウエ
ル数を２層とし、各ウエルの厚さを１０ｎｍとした。こ
の比較例１による半導体レーザは、γ×ｎが０．０３０
×２＝０．０６０となり、この半導体レーザにおいても
自励発振が生じなかった。
２では光閉じ込め層の厚さを５０とし、活性層３のウエ
ル数を２層とし、各ウエルの厚さを１０ｎｍとした。こ
の比較例１による半導体レーザは、γ×ｎが０．０３０
×２＝０．０６０となり、この半導体レーザにおいても
自励発振が生じなかった。
【００３０】上述の実施例１〜３および比較例１および
２の各部の構成と、水平方向の実効的屈折率の差Δｎ、
γ×ｎの各値と、自励発振の可（○印）、不可（×）と
を下記表１に列記する。
２の各部の構成と、水平方向の実効的屈折率の差Δｎ、
γ×ｎの各値と、自励発振の可（○印）、不可（×）と
を下記表１に列記する。
【００３１】
【表１】
【００３２】すなわち、上述した本発明構成によれば、
活性層３に図１において領域Ａをもって示すように、電
流狭窄層５によって規制された電流通路からの電流注入
領域より外側において、所要の光分布領域を形成するこ
とができ、此処に可飽和吸収体領域を形成することがで
きることによって自励発振を生じさせることができるも
のである。
活性層３に図１において領域Ａをもって示すように、電
流狭窄層５によって規制された電流通路からの電流注入
領域より外側において、所要の光分布領域を形成するこ
とができ、此処に可飽和吸収体領域を形成することがで
きることによって自励発振を生じさせることができるも
のである。
【００３３】尚、本発明による半導体レーザは上述した
例に限られるものではなく、種々の変形変更を行うこと
ができる。例えば、図７ＡおよびＢに示すように、第２
の下層クラッド層４ａ、第２の上層クラッド層４ｂ、電
流狭窄層５を異なるＡｌ組成とし、第２の上層クラッド
層４ｂと電流狭窄層５を互いに異なるＡｌ組成とするこ
とができ、この場合図７Ｂに示すように、光閉じ込め層
６を省略することができる。図７ＡおよびＢにおいて、
図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省
略するが、図７Ａに示す例では、第２の下層クラッド層
４ａがＡｌx Ｇａ1-x Ａｓにより構成され、第２の上層
クラッド層４ｂがＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓにより構成され、
電流狭窄層５Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓにより構成され、光閉
じ込め層６がＡｌy Ｇａ1-y Ａｓにより構成され、ｘ1
≧ｙ，ｘ2 ＞ｙとしたものである。図７Ｂにおいては、
第２の下層クラッド層４ａ、第２の上層クラッド層４
ｂ、電流狭窄層５を図７Ｂと同様に異なるＡｌ組成と
し、第２の上層クラッド層４ｂと電流狭窄層５を互いに
異なるＡｌ組成とするものであるが、この場合ｘ2 ＞ｘ
1 であって光閉じ込め層６を省略している。
例に限られるものではなく、種々の変形変更を行うこと
ができる。例えば、図７ＡおよびＢに示すように、第２
の下層クラッド層４ａ、第２の上層クラッド層４ｂ、電
流狭窄層５を異なるＡｌ組成とし、第２の上層クラッド
層４ｂと電流狭窄層５を互いに異なるＡｌ組成とするこ
とができ、この場合図７Ｂに示すように、光閉じ込め層
６を省略することができる。図７ＡおよびＢにおいて、
図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省
略するが、図７Ａに示す例では、第２の下層クラッド層
４ａがＡｌx Ｇａ1-x Ａｓにより構成され、第２の上層
クラッド層４ｂがＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓにより構成され、
電流狭窄層５Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓにより構成され、光閉
じ込め層６がＡｌy Ｇａ1-y Ａｓにより構成され、ｘ1
≧ｙ，ｘ2 ＞ｙとしたものである。図７Ｂにおいては、
第２の下層クラッド層４ａ、第２の上層クラッド層４
ｂ、電流狭窄層５を図７Ｂと同様に異なるＡｌ組成と
し、第２の上層クラッド層４ｂと電流狭窄層５を互いに
異なるＡｌ組成とするものであるが、この場合ｘ2 ＞ｘ
1 であって光閉じ込め層６を省略している。
【００３４】また、本発明による半導体レーザの構造
は、上述した各例に限定されるものではなく、例えば図
８Ａに示すように、光閉じ込め層６や、キャップ層７を
電流狭窄層５上に跨がって全面的に形成するとか、図８
Ｂに示すように、電流狭窄層を省略する構成とすること
もできる。図８ＡおよびＢにおいて、図１および図７
Ａ，Ｂと対応する部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。
は、上述した各例に限定されるものではなく、例えば図
８Ａに示すように、光閉じ込め層６や、キャップ層７を
電流狭窄層５上に跨がって全面的に形成するとか、図８
Ｂに示すように、電流狭窄層を省略する構成とすること
もできる。図８ＡおよびＢにおいて、図１および図７
Ａ，Ｂと対応する部分には同一符号を付して重複説明を
省略する。
【００３５】また、図示の例では第１導電型がｎ型で、
第２導電型がｐ型である場合を示したものであるが、こ
れと逆導電型に選定するとか、上述の構成に限られるも
のではなく、例えば上述の構成において第２のキャップ
層８を省略するなどの変形変更を行うことができる。
第２導電型がｐ型である場合を示したものであるが、こ
れと逆導電型に選定するとか、上述の構成に限られるも
のではなく、例えば上述の構成において第２のキャップ
層８を省略するなどの変形変更を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、消費
電力の低減化をはかって活性層において、ＭＱＷ構成を
とった場合において、確実に自励発振がなされる半導体
レーザを構成することができる。
電力の低減化をはかって活性層において、ＭＱＷ構成を
とった場合において、確実に自励発振がなされる半導体
レーザを構成することができる。
【図１】本発明による半導体レーザの一実施例の概略断
面図である。
面図である。
【図２】本発明による半導体レーザの一実施例を説明す
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
【図３】本発明による半導体レーザの一実施例を説明す
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
【図４】本発明による半導体レーザの一実施例を説明す
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
【図５】本発明による半導体レーザの一実施例を説明す
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
るに供するその一製造方法の一工程における概略断面図
である。
【図６】本発明による半導体レーザの実施例１の活性層
近傍のエネルギーバンドのモデル図である。
近傍のエネルギーバンドのモデル図である。
【図７】Ａは本発明による半導体レーザーの他の実施例
の概略断面図である。Ｂは本発明による半導体レーザー
の他の実施例の概略断面図である。
の概略断面図である。Ｂは本発明による半導体レーザー
の他の実施例の概略断面図である。
【図８】Ａは本発明による半導体レーザーの他の実施例
の概略断面図である。Ｂは本発明による半導体レーザー
の他の実施例の概略断面図である。
の概略断面図である。Ｂは本発明による半導体レーザー
の他の実施例の概略断面図である。
１ 基板
２ 第１のクラッド層
３ 活性層
４ａ 第２の下層クラッド層
４ｂ 第２の上層クラッド層
５ 電流狭窄層
６ 光閉じ込め層
Ａ 可飽和吸収体領域
Claims (2)
- 【請求項１】 少なくとも第１のクラッド層と、量子井
戸構造による活性層と、第２のクラッド層と、上記活性
層にストライプ状の電流注入領域を形成し、ストライプ
状の電流通路を形成する電流狭窄層とが形成されて成る
実効屈折率導波型の半導体レーザにおいて、 上記ストライプ状電流通路が、その両側に上記電流狭窄
層が配置されて形成され、上記電流狭窄層によって挟ま
れた上記電流通路に、上記第２のクラッド層及び上記電
流狭窄層に比して実効的屈折率の大なる光閉じ込め層が
形成されて成り、 上記電流通路のストライプ幅が２μｍ〜５μｍ、上記活性層の 水平方向の実効的屈折率の差が１×１０-3
〜５×１０-3、 上記活性層のストライプ状の電流注入領域より外側での
上記量子井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γ
と、ウエル数ｎとが、γ×ｎ＞０.０９とされたことを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 少なくとも第１のクラッド層と、量子井
戸構造による活性層と、第２の下層クラッド層と、第２
の上層クラッド層と、上記活性層にストライプ状の電流
注入領域を形成し、ストライプ状の電流通路を形成する
電流狭窄層とが形成されて成る実効屈折率導波型の半導
体レーザにおいて、 少なくとも上記第２の上層クラッド層は上記電流通路に
形成され、その実効的屈折率が、上記電流狭窄層の実効
的屈折率に比して大とされ、 上記ストライプ状電流通路が、その両側に上記電流狭窄
層が配置されて形成され、上記電流狭窄層によって挟ま
れた上記電流通路に、上記第２の下層クラッド層及び上
記電流狭窄層に比して実効的屈折率が大とされ、上記第
２の上層クラッド層の実効的屈折率以上の実効的屈折率
とされる光閉じ込め層が形成されて成り、 上記電流通路のストライプ幅が２μｍ〜５μｍ、 上記活性層の水平方向の実効的屈折率の差が１×１０ -3
〜５×１０ -3 、 上記活性層のストライプ状の電流注入領域より外側での
上記量子井戸構造の１ウエル当たりの光閉じ込め係数γ
と、ウエル数ｎとが、γ×ｎ＞０.０９ とされた ことを
特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07785695A JP3453916B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07785695A JP3453916B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274403A JPH08274403A (ja) | 1996-10-18 |
| JP3453916B2 true JP3453916B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=13645713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07785695A Expired - Fee Related JP3453916B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453916B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6377597B1 (en) | 1997-03-07 | 2002-04-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gallium nitride semiconductor light emitting element with active layer having multiplex quantum well structure and semiconductor laser light source device |
| CN1278464C (zh) * | 2001-09-28 | 2006-10-04 | 三井化学株式会社 | 半导体激光元件及使用它的激光模块 |
| JP2006270028A (ja) | 2005-02-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体発光素子 |
-
1995
- 1995-04-03 JP JP07785695A patent/JP3453916B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08274403A (ja) | 1996-10-18 |
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