JP4930925B2 - 二波長半導体レーザ装置 - Google Patents
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- H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
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- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
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Description
以下に、本発明の第1の実施形態に係る集積型二波長半導体レーザ装置及びその製造方法について説明する。
。
が、参考文献(J.W.Lee and W.D.Laiding:J.Electron. Mater. 13 (1984) 147)に記載されている。
るため、キャリア吸収や光吸収が少なく、結晶性に優れた端面窓構造を有する高出力の二波長レーザ装置を実現できる。
以下に、上述した第1の実施形態の変形例について説明する。具体的には、Alを含む同一の化合物半導体混晶であれば、Al組成が高いほどZnの拡散係数が大きくなる傾向と、AlGaInP混晶の格子定数が小さくなるほどZn拡散が促進される特性を利用して、上述した第1の半導体レーザ素子30Aにおける端面窓構造20の形成をより短時間で行うための実施例を説明する。
以下に、本発明の第2の実施形態に係る集積型二波長半導体レーザ装置及びその製造方法について説明する。
2 バッファ層
3 クラッド層
4 ガイド層
5 量子井戸活性層
5a バリア層
5b 井戸層
6 ガイド層
7 クラッド層
8 エッチングストップ層
9 クラッド層
10 コンタクト層
11 バッファ層
12 クラッド層
13 ガイド層
14 量子井戸活性層
15 ガイド層
16 クラッド層
17 エッチングストップ層
18 クラッド層
19 コンタクト層
20、40、40a 端面窓構造
20a 拡散端
21 リッジ部
22 電流ブロック層
23 p型オーミック電極
24 n型オーミック電極
30A、30C 第1の半導体レーザ素子
30B 第2の半導体レーザ素子
Claims (18)
- 各々が光共振器端面近傍に窓構造を有する第1の半導体レーザ素子及び第2の半導体レーザ素子を第1導電型の単結晶半導体基板上に備えた二波長半導体レーザ装置であって、
前記第1の半導体レーザ素子は、
前記半導体基板上に順に形成された第1導電型のAlGaInP混晶からなる第1クラッド層、AlGaAs混晶からなる第1ガイド層、AlGaAs混晶からなるバリア層を有する第1量子井戸活性層、AlGaAs混晶からなる第2ガイド層、及び第2導電型のAlGaInP混晶からなる第2クラッド層を少なくとも備え、
前記第2の半導体レーザ素子は、
前記半導体基板上に順に形成された第1導電型のAlGaInP混晶からなる第3クラッド層、AlGaInP混晶からなる第3ガイド層、AlGaInP混晶からなるバリア層を有する第2量子井戸活性層、AlGaInP混晶からなる第4ガイド層、及び第2導電型のAlGaInP混晶からなる第4クラッド層を少なくとも備え、
少なくとも前記第1量子井戸活性層を構成するバリア層、前記第1ガイド層、及び、前記第2ガイド層の各々のAl組成は、0.47よりも大きく且つ0.60以下であり、
前記第1の半導体レーザ素子の前記窓構造及び前記第2の半導体レーザ素子の前記窓構造は、それぞれ、第1の不純物及び第2の不純物のそれぞれが熱拡散されることにより同時に形成され、前記第1の不純物及び前記第2の不純物はZnであり、
前記第1の半導体レーザ素子の前記窓構造における前記第1量子井戸活性層内の前記第1の不純物のピーク濃度は、前記第2の半導体レーザ素子の前記窓構造における前記第2量子井戸活性層内の前記第2の不純物のピーク濃度よりも高く、
前記第2の不純物のピーク濃度は、1×10 18 /cm 3 以上であって且つ1×10 19 /cm 3 以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層を構成するバリア層、前記第1ガイド層、及び、前記第2ガイド層の各々のAl組成は、0.53以上であって且つ0.60以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の前記窓構造における前記第1の不純物の前記半導体基板側の拡散端は、前記第1クラッド層の内部で終端しており、
前記第2の半導体レーザ素子の前記窓構造における前記第2の不純物の前記半導体基板側の拡散端は、前記第3クラッド層の内部で終端しており、
前記第1量子井戸活性層から前記第1の不純物の前記半導体基板側の拡散端までの距離は、前記第2量子井戸活性層から前記第2の不純物の前記半導体基板側の拡散端までの距離よりも小さい、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項3に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層から前記第1の不純物の前記半導体基板側の拡散端までの距離は、0.8μm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子における前記窓領域からのフォトルミネッセンス法又はカソードルミネッセンス法により得られるスペクトルの第1のピーク波長は、730nm以下であり、
前記第2の半導体レーザ素子における前記窓領域からのフォトルミネッセンス法又はカソードルミネッセンス法により得られるスペクトルの第2のピーク波長は、595nm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項5に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1のピーク波長は、710nm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項5又は6に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子の発振波長は、760nm以上であって且つ790nm以下であり、
前記第2の半導体レーザ素子の発振波長は、650nm以上であって且つ670nm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子の各々のCW動作時の光出力は、200mW以上である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項8に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の半導体レーザ素子及び前記第2の半導体レーザ素子の各々の垂直拡がり角は18°以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項9に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第2ガイド層の膜厚は10nm以上であって且つ43nm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜10のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層を構成する井戸層は、GaAsからなり、
前記第2量子井戸活性層を構成する井戸層は、GaInPからなる、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項11に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層を構成する井戸層の膜厚は、前記第1量子井戸活性層を構成するバリア層の膜厚よりも薄い、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項11又は12に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層を構成する井戸層の膜厚は、4nm以下である、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項11〜13のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1量子井戸活性層を構成する井戸層は、二層からなる、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜14のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第2クラッド層のAl組成は、前記第4クラッド層のAl組成よりも大きい、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜15のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第2クラッド層の格子定数は前記基板に対してマイナスであり、
前記第4クラッド層の格子定数は前記第2クラッド層の格子定数よりも大きい、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜16のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第2クラッド層及び前記第4クラッド層の各々のドーピング濃度は、1×1017/cm3以上であって且つ1×1018/cm3以下であり、
前記第2クラッド層のドーピング濃度は、前記第4クラッド層のドーピング濃度よりも小さい、二波長半導体レーザ装置。 - 請求項1〜17のうちのいずれか1項に記載の二波長半導体レーザ装置において、
前記第1の不純物のピーク濃度は、1×10 18 /cm 3 以上であって且つ2×10 19 /cm 3 以下である、二波長半導体レーザ装置。
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