JP6927226B2 - 半導体レーザ、電子機器、および半導体レーザの駆動方法 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(半導体レーザ)
利得領域にだけ不純物拡散領域を設けた例
2.第1の実施の形態の変形例(半導体レーザ)
分離領域の、幅方向へのはみ出しをなくした例
不純物拡散領域をリッジ部だけに形成した例
Qスイッチ領域にも不純物拡散領域を設けた例
3.第2の実施の形例(距離測定装置)
上記実施の形態およびその変形例に係る半導体レーザを
距離測定装置の光源に用いた例
[構成]
本開示の第1の実施の形態に係る半導体レーザ1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体レーザ1の上面構成例を表したものである。図2は、図1の半導体レーザ1の斜視構成例を表したものである。図3は、図2の半導体レーザ1から土手部20C(後述)を除いた部分の斜視構成例を表したものである。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ1の製造方法について説明する。図9は、半導体レーザ1の製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図10は、図9に続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図11は、図10に続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図12A,図12B,図12Cは、図11に続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図12Aは、図1のB−B線に対応する箇所の断面構成例を表したものである。図12Bは、図1のC−C線に対応する箇所の断面構成例を表したものである。図12Cは、図1のD−D線に対応する箇所の断面構成例を表したものである。図13は、図12Aに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ1の効果について説明する。
1, V0l. 21, 2013)。
次に、上記実施の形態に係る半導体レーザ1の変形例について説明する。
上記実施の形態において、例えば、図21に示したように、駆動回路(例えば後述のレーザドライバ304)から出力される電圧V3が、パルス電圧V1の印加に応じたパルス電圧波形を含んでいてもよい。電圧V3は、例えば、利得領域20aにパルス電圧V1が印加された後(例えば、パルス電圧V1のピークが過ぎた時)に負方向にピークとなるパルス電圧波形を含んでいてもよい。電圧V3において、上述のパルス電圧波形は、パルス電圧V1が利得領域20aに印加されている期間であって、かつ、パルス電圧V1のピークを過ぎた期間内に負方向にピークとなるパルス電圧波形を含んでいてもよい。つまり、電圧V3は、パルス電圧V1が利得領域20aに印加されている期間内に立ち下がるパルス電圧波形を含んでいてもよい。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図22に示したように、分離領域20cの幅(リッジ部20Aの幅方向の幅)D3は、利得領域20aの幅D1およびQスイッチ領域20bの幅D2と等しくなっていてもよい。このようにした場合であっても、分離溝20Bに光ロスは非常に小さいので、半導体レーザ1を高出力化することができる。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図23に示したように、不純物拡散領域25Cがリッジ部20A内にだけ設けられていてもよい。このようにした場合であっても、不純物拡散領域25C内の不純物密度を均質化することは可能である。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図24に示したように、Qスイッチ領域20bにおいても、不純物拡散領域25Cと同様のもの(不純物拡散領域25D)が設けられていてもよい。この場合、pnジャンクション20Jは、上記実施の形態およびその変形例と同様、リッジ部20Aの両脇のすそ野に相当する部分よりも低い位置に形成される。従って、空乏領域37は、分離領域20cにまで広がるので、利得領域20aとQスイッチ領域20bとの間(つまり、分離領域20c)が高抵抗化し、100kオーム以上となる。その結果、利得領域20aからQスイッチ領域20bへの電流リークを1mA以下とすることができ、ほとんど無視できるほど小さくすることができる。
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図25、図26、図27に示したように、エッチングストップ層25A,25Bが省略されていてもよい。
次に、本開示の第2の実施の形態に係る距離測定装置3について説明する。図28は、距離測定装置3の概略構成例を表したものである。距離測定装置3は、TOF(Time Of Flight)方式により被検体100までの距離を測定するものである。距離測定装置3は、光源として半導体レーザ装置2を備えたものである。距離測定装置3は、例えば、半導体レーザ装置2、受光部301、レンズ302,303、レーザドライバ304、増幅部305、計測部306、制御部307および演算部308を備えている。
(1)
半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に備えるとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を備えた半導体レーザであって、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
当該半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに備えた
半導体レーザ。
(2)
前記第2半導体層は、当該第2半導体層の他の部分の組成比とは異なる組成比の第1異組成比半導体層を有し、
前記底面は、前記第1異組成比半導体層の上面の一部である
(1)に記載の半導体レーザ。
(3)
前記第2半導体層は、当該第2半導体層の他の部分の組成比とは異なる組成比の第2異組成比半導体層を有し、
前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分の上面は、前記第2異組成比半導体層の上面の一部である
(2)に記載の半導体レーザ。
(4)
前記底面と、前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分の上面とは、ともに、ウエットエッチングにより形成された面である
(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の半導体レーザ。
(5)
当該半導体レーザは、前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも低い位置に、pnジャンクションを有する
(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の半導体レーザ。
(6)
前記第2半導体層は、各前記利得領域に対応する部分に、各前記Qスイッチ領域に対応する部分と比べて不純物濃度の相対的に高い前記第2導電型の不純物拡散領域を有する
(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の半導体レーザ。
(7)
光源として半導体レーザを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に有するとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を有し、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
前記半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに有する
電子機器。
(8)
前記半導体レーザを駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動部は、前記利得領域に順バイアスのパルス電圧を印加するとともに、前記Qスイッチ領域に逆バイアスを印加し、さらに、前記電極に順バイアスを印加する
(7)に記載の電子機器。
(9)
前記電極に印加される順バイアスは、前記利得領域にパルス電圧が印加されている期間であって、かつ前記利得領域に印加されるパルス電圧波形のピークを過ぎた期間内に負方向にピークとなるパルス電圧波形を有する
(7)に記載の電子機器。
(10)
半導体レーザの駆動方法であって、
前記半導体レーザは、半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に有するとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を有し、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
前記半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに有し、
当該駆動方法では、前記利得領域に順バイアスのパルス電圧を印加するとともに、前記Qスイッチ領域に逆バイアスを印加し、さらに、前記電極に順バイアスを印加する
半導体レーザの駆動方法。
(11)
前記パルス電圧のパルス幅はnsオーダーである
(10)に記載の半導体レーザの駆動方法。
(12)
前記順バイアスはDCである
(11)に記載の半導体レーザの駆動方法。
Claims (11)
- 半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に備えるとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を備えた半導体レーザであって、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
当該半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに備えた
半導体レーザ。 - 前記第2半導体層は、当該第2半導体層の他の部分の組成比とは異なる組成比の第1異組成比半導体層を有し、
前記底面は、前記第1異組成比半導体層の上面の一部である
請求項1に記載の半導体レーザ。 - 前記第2半導体層は、当該第2半導体層の他の部分の組成比とは異なる組成比の第2異組成比半導体層を有し、
前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分の上面は、前記第2異組成比半導体層の上面の一部である
請求項2に記載の半導体レーザ。 - 前記底面と、前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分の上面とは、ともに、ウエットエッチングにより形成された面である
請求項3に記載の半導体レーザ。 - 当該半導体レーザは、前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも低い位置に、pnジャンクションを有する
請求項1に記載の半導体レーザ。 - 前記第2半導体層は、各前記利得領域に対応する部分に、各前記Qスイッチ領域に対応する部分と比べて不純物濃度の相対的に高い前記第2導電型の不純物拡散領域を有する
請求項1に記載の半導体レーザ。 - 光源として半導体レーザを備え、
前記半導体レーザは、半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に有するとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を有し、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
前記半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに有する
電子機器。 - 前記半導体レーザを駆動する駆動部をさらに備え、
前記駆動部は、前記利得領域に順バイアスのパルス電圧を印加するとともに、前記Qスイッチ領域に逆バイアスを印加し、さらに、前記電極に順バイアスを印加する
請求項7に記載の電子機器。 - 前記電極に印加される順バイアスは、前記利得領域にパルス電圧が印加されている期間であって、かつ前記利得領域に印加されるパルス電圧波形のピークを過ぎた期間内に負方向にピークとなるパルス電圧波形を有する
請求項7に記載の電子機器。 - 半導体レーザの駆動方法であって、
前記半導体レーザは、半導体基板上に、第1導電型の第1半導体層、活性層および第2導電型の第2半導体層をこの順に有するとともに、前記第2半導体層に形成された、積層面内方向に延在するリッジ部を有し、
前記リッジ部は、複数の利得領域および複数のQスイッチ領域が前記リッジ部の延在方向に、分離領域を介して交互に配置された構造を有し、
各前記分離領域は、互いに隣接する前記利得領域および前記Qスイッチ領域を空間分離する分離溝を有し、
前記分離溝は、前記第2半導体層内であって、かつ前記リッジ部の両脇のすそ野に相当する部分よりも高い位置に底面を有し、
前記半導体レーザは、前記底面上に、絶縁層を介して設けられた電極をさらに有し、
当該駆動方法では、前記利得領域に順バイアスのパルス電圧を印加するとともに、前記Qスイッチ領域に逆バイアスを印加し、さらに、前記電極に順バイアスを印加する
半導体レーザの駆動方法。 - 前記パルス電圧のパルス幅はnsオーダーである
請求項10に記載の半導体レーザの駆動方法。
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