JPH01136393A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体レーザ装置に関し、特に気相結晶成
長法によって作製される半導体レーザ装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser device, and particularly to a semiconductor laser device manufactured by a vapor phase crystal growth method.
第2図はMO−CVD法の特徴を生かして作製された従
来の半導体レーザ装置であるSBAレーザ(Self
aligned 1aser with Bent A
ctive 1ayer)を示す断面図である。SBA
レーザについては三橋らが昭和60年春季応用物理学会
関係連合講演開30a−ZB−4で報告している。Figure 2 shows an SBA laser (Self), which is a conventional semiconductor laser device manufactured by taking advantage of the characteristics of the MO-CVD method.
aligned 1aser with Bent A
FIG. S.B.A.
Regarding lasers, Mitsuhashi et al. reported at the 1985 Spring Conference of the Japan Society of Applied Physics Related Association Lectures 30a-ZB-4.
図において、lはp形GaAs基板、2はp形AlGa
As第1クラッド層、3はn形GaAs電流ブロック層
、5はp形AlGaAs第2クラッド層、6はアンドー
プのAlGaAs活性層、7はn形AlGaAs第3ク
ラッド層、8はn形GaAsコンタクト層、9はn電極
、10はp電極、11は電流ブロック層3中に形成され
たストライプ状溝、12は活性層層中の活性領域である
。In the figure, l is a p-type GaAs substrate and 2 is a p-type AlGa substrate.
As first cladding layer, 3 is n-type GaAs current blocking layer, 5 is p-type AlGaAs second cladding layer, 6 is undoped AlGaAs active layer, 7 is n-type AlGaAs third cladding layer, 8 is n-type GaAs contact layer , 9 is an n-electrode, 10 is a p-electrode, 11 is a striped groove formed in the current blocking layer 3, and 12 is an active region in the active layer.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
まずSBAレーザの電流狭窄機構について述べる。SB
Aレーザにおいては、電流はn形GaA3電流ブロック
313中に形成されたストライプ状溝11を通って流れ
、活性層6のストライプ状溝11の領域に位置する部分
が活性領域12となる。First, the current confinement mechanism of the SBA laser will be described. S.B.
In the A laser, the current flows through the striped grooves 11 formed in the n-type GaA3 current block 313, and the portion of the active layer 6 located in the area of the striped grooves 11 becomes the active region 12.
MO−CVD法のような気相結晶成長法を用いると活性
層6を溝形状に近い形に屈曲させることができる。If a vapor phase crystal growth method such as MO-CVD is used, the active layer 6 can be bent into a shape close to a groove shape.
次にSBAレーザのレーザ光導波機構について述べる。Next, the laser light waveguide mechanism of the SBA laser will be described.
基板に対して垂直方向については、活性層6がクラッド
層2.5にはさまれているというDI(構造となってい
る。活性層の屈折率はクラ・ノド層の屈折率より大きい
ので、レーザ光は屈折率の大きい活性層に閉じ込められ
る。活性層厚が0゜1μm程度の場合は基板に垂直方向
に関しては容易に単峰でかつ滑らかな形状のレーザビー
ムが得られる。基板に対して水平方向については、レー
ザ光を発する活性領域12がストライプ状溝11中に屈
曲しており水平方向に関してもクラッド層に囲まれてい
るため、垂直方向と同様の効果で活性領域12に光が閉
じ込められる。この効果に付は加えて、電流ブロック層
がレーザ光を吸収することにより光閉じ込めに寄与して
いる。以上2つの効果により、基板に水平方向について
も容易に単峰で滑らかな形状のレーザビームを得ること
ができる。In the direction perpendicular to the substrate, it has a DI (structure) in which the active layer 6 is sandwiched between the cladding layers 2.5.Since the refractive index of the active layer is larger than the refractive index of the cladding layer, The laser beam is confined in the active layer with a large refractive index.When the active layer thickness is about 0.1 μm, it is easy to obtain a laser beam with a single peak and a smooth shape in the direction perpendicular to the substrate. In the horizontal direction, the active region 12 that emits laser light is bent into the striped groove 11 and is surrounded by the cladding layer in the horizontal direction as well, so light is confined in the active region 12 with the same effect as in the vertical direction. In addition to this effect, the current blocking layer also contributes to optical confinement by absorbing laser light.With the above two effects, it is easy to form a single peaked and smooth shape horizontally on the substrate. You can get a laser beam.
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されており
、SBAレーザの製造工程において、ストライプ状溝は
ウェットエッチによって形成されるので、その溝幅が共
振器方向に関して微妙に変化する。従って、ストライプ
状溝上に形成される活性領域の幅も不均一になる。レー
ザ光は活性領域の形状に敏感に影響され、幅が不均一の
場合は水平方向のレーザビームの形状が滑らかではなく
がたがたしたものとなる。ここで電流ブロック層のレー
ザ光の吸収効果が大きいと活性領域の幅が多少変化して
もレーザビームの形状は滑らかなものとなるが、従来の
SBAレーザでは電流ブロック層はn形GaAsで形成
されており、このn形GaAsはとくに発振波長800
〜880nn+のレーザ光に対する吸収係数が小さいた
めレーザビームの水平方向の形状を滑らかにする効果が
小さく、レーザビームの形状が乱れるという問題点があ
った。The conventional semiconductor laser device is constructed as described above, and since the striped grooves are formed by wet etching in the SBA laser manufacturing process, the width of the grooves changes slightly in the cavity direction. Therefore, the width of the active region formed on the striped grooves also becomes non-uniform. Laser light is sensitively affected by the shape of the active region, and if the width is non-uniform, the shape of the laser beam in the horizontal direction will not be smooth but jittery. If the current blocking layer has a large laser beam absorption effect, the shape of the laser beam will be smooth even if the width of the active region changes somewhat, but in conventional SBA lasers, the current blocking layer is made of n-type GaAs. This n-type GaAs has an oscillation wavelength of 800 nm.
Since the absorption coefficient for laser light of ~880 nn+ is small, the effect of smoothing the shape of the laser beam in the horizontal direction is small, and there is a problem that the shape of the laser beam is distorted.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、容易に作製できかつ基板に対して水平方向の
レーザビームの形状が単峰で滑らかであるようなSBA
レーザを得ることを目的とする。This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an SBA that can be easily manufactured and in which the shape of the laser beam in the horizontal direction with respect to the substrate is unimodal and smooth.
The purpose is to obtain a laser.
この発明に係る半導体レーザ装置は、n形GaAs電流
ブロック層上でかつ水平方向に関して活性領域と同じ位
置にp形GaAsレーザ光吸収層を備えたものである。The semiconductor laser device according to the present invention includes a p-type GaAs laser light absorption layer on the n-type GaAs current blocking layer and at the same position as the active region in the horizontal direction.
この発明においては、発振波長800〜880nmのレ
ーザ光についてn形CraAsより吸収係数の大きいp
形GaAsレーザ光吸収層を電流ブロック層上でかつ水
平方向に関して活性領域と同じ位置にを備えた構成とし
たから、このレーザ光吸収層の吸収効果により、水平方
向のレーザビームの形状が単峰で滑らかなものとなる。In this invention, p-type CraAs has a larger absorption coefficient than n-type CraAs for laser light with an oscillation wavelength of 800 to 880 nm.
Since the structure has a GaAs laser light absorption layer on the current blocking layer and at the same position as the active region in the horizontal direction, the shape of the laser beam in the horizontal direction is monomodal due to the absorption effect of this laser light absorption layer. It becomes smooth.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置であ
る改良型のSBAレーザを示す断面図であり、図におい
て、1はp形GaAs基板、2はp形AlGaAs第1
クラッド層、3はn形GaAs電流ブロック層、4はp
形GaAsレーザ光吸収層、5はp形AlGaAs第2
クラッド層、6はアンドープのAlGaAs活性層、7
はn形AlGaAs第3クラッド層、8はn形GaAs
コンタクト層、9はn電極、10はp電極、11はレー
ザ光吸収層4及び電流ブロック713に形成されたスト
ライプ状溝、12は活性層層中の活性領域である。FIG. 1 is a sectional view showing an improved SBA laser which is a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a p-type GaAs substrate, 2 is a p-type AlGaAs first
cladding layer, 3 is n-type GaAs current blocking layer, 4 is p
5 is a p-type AlGaAs second layer.
cladding layer, 6 undoped AlGaAs active layer, 7
is n-type AlGaAs third cladding layer, 8 is n-type GaAs
In the contact layer, 9 is an n electrode, 10 is a p electrode, 11 is a striped groove formed in the laser light absorption layer 4 and the current block 713, and 12 is an active region in the active layer.
本実施例による改良型のSBAレーザは、従来のSBA
レーザ装置のn形GaAs電流ブロック層上にp形Ga
Asレーザ光吸収N4を形成したちのてあり、このレー
ザ光吸収層4は水平方向に関して活性領域12とほぼ同
一面内に存在するようになっている。The improved SBA laser according to this embodiment is similar to the conventional SBA laser.
P-type GaAs current blocking layer of laser device
An As laser light absorbing layer N4 is formed on the side thereof, and this laser light absorbing layer 4 is arranged to exist substantially in the same plane as the active region 12 in the horizontal direction.
第3図(a) 、 (b)はH,C,Ca5eyJr、
らによって発表された不純物ドーピングされたn形Ga
Asとp形GaAsの吸収係数とフォトンエネルギーの
関係を示す図であり、第3図(a)がn形GaAsの場
合、第3図偽)がp形GaAsの場合を示している。−
般に電流ブロック層が電流ブロック効果を生じるには6
.OXIO”Ca1−3以上のキャリア濃度が必要であ
る。ところがn形GaAsの場合は第3図(a)に示す
ようにキャリア濃度が高くなる程吸収係数が小さくなる
という傾向がある。 5,7 xlQ”am−’のキャ
リア濃度の場合ではフォトンエネルギーが1゜48eV
、つまりレーザ光波長が84On+*の時、その吸収係
数は高々100100O’であり吸収効果が充分である
とはいえない、一方、p形GaAsの場合はキャリア濃
度1,2 XIO”elm−’の場合フォトンエネルギ
ー1.4eV 〜1.6eV(レーザ光波長では780
nm 〜89Onm)の範囲でn形GaAsより大きい
吸収係数が得られる。特に1.42〜1 、50eV
(レーザ光波長では830〜870nm)の範囲ではn
形GaAsに比べて著しく大きい吸収係数が得られる。Figure 3 (a) and (b) are H, C, Ca5ey Jr.
Impurity-doped n-type Ga proposed by et al.
FIG. 3A is a diagram showing the relationship between the absorption coefficient and photon energy of As and p-type GaAs; FIG. 3(a) shows the case of n-type GaAs, and FIG. 3(a) shows the case of p-type GaAs. −
In general, for a current blocking layer to produce a current blocking effect, 6
.. A carrier concentration of OXIO"Ca1-3 or higher is required. However, in the case of n-type GaAs, as shown in FIG. 3(a), the absorption coefficient tends to decrease as the carrier concentration increases. 5,7 In the case of a carrier concentration of xlQ"am-', the photon energy is 1°48eV
In other words, when the laser beam wavelength is 84On+*, its absorption coefficient is at most 100100O', and the absorption effect cannot be said to be sufficient.On the other hand, in the case of p-type GaAs, the carrier concentration is 1,2XIO"elm-' If the photon energy is 1.4eV to 1.6eV (780
A larger absorption coefficient than n-type GaAs can be obtained in the range of 89 nm to 89 nm). Especially 1.42~1, 50eV
(laser light wavelength: 830 to 870 nm)
A significantly higher absorption coefficient is obtained compared to GaAs.
このことかられかるように、本実施例のようにp形Ga
Aaで構成されるレーザ光吸収層4を従来のSBAレー
ザに新たに設けることにより、レーザ光が充分吸収され
、水平方向のレーザビームの形状は従来よりも°単峰で
滑らかなものとなる。As can be seen from this, p-type Ga
By newly providing the laser light absorption layer 4 made of Aa in the conventional SBA laser, the laser light is sufficiently absorbed, and the shape of the horizontal laser beam becomes smoother with a single peak than before.
このように本実施例では、発振波長800〜880ns
のレーザ光についてn形GaAsより吸収係数の大きい
p形GaAsレーザ光吸収Fi4を電流ブロック層3上
でかつ水平方向に関して活性領域12と同じ位置に備え
た構成としたから、このレーザ光吸収層4の吸収効果に
より、水平方向のレーザビームの形状がより単峰で滑ら
かなものとなる効果がある。In this way, in this example, the oscillation wavelength is 800 to 880 ns.
Since the structure is such that the p-type GaAs laser light absorbing Fi4, which has a larger absorption coefficient than the n-type GaAs for laser light, is provided on the current blocking layer 3 and at the same position as the active region 12 in the horizontal direction, this laser light absorbing layer 4 This absorption effect has the effect of making the shape of the laser beam in the horizontal direction more unimodal and smooth.
なお、上記実施例ではGaAs/AlGaAs系レーザ
について述べたが、本発明は他の■−v族半導体材料に
よるレーザ装置にも適用でき、上記実施例と同様の効果
を奏する。In the above embodiment, a GaAs/AlGaAs laser was described, but the present invention can also be applied to a laser device made of other ■-v group semiconductor materials, and the same effects as in the above embodiment can be obtained.
以上のように、この発明によればSBA型の半導体レー
ザ装置において、電流ブロック層上でかつ水平方向に関
して活性領域と同じ位置にレーザ光吸収係数の大きいレ
ーザ光吸収層を備えた構成としたから、容易に、水平方
向のレーザビームの形状がより単峰で滑らかな半導体レ
ーザ装置を得ることができる効果がある。As described above, according to the present invention, an SBA type semiconductor laser device has a structure in which a laser light absorption layer having a large laser light absorption coefficient is provided on the current blocking layer and at the same position as the active region in the horizontal direction. , it is possible to easily obtain a semiconductor laser device in which the shape of the laser beam in the horizontal direction is more unimodal and smooth.
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
しめず断面図、第2図は従来のSBAレーザを示す断面
図、第3図は不純物ドーピングされたGaAsの吸収係
数とフォトンエネルギーの関係を示す図である。
lはp形GaAs基板、2ばp形AlGaAs第1クラ
ッド層、3はn形GaAs電流ブロック層、4はp形G
aAsレーザ光吸収層、5はp形AlGaAs第2クラ
ッド層、6はアンドープのAlGaAs活性層、7はn
形AlGaAs第3クラッド層、8はn形GaAsコン
タクト層、9はn電極、10はp電極、11はストライ
プ状溝、12は活性領域。
なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional SBA laser, and FIG. 3 is a relationship between the absorption coefficient of impurity-doped GaAs and photon energy. FIG. 1 is a p-type GaAs substrate, 2 is a p-type AlGaAs first cladding layer, 3 is an n-type GaAs current blocking layer, 4 is a p-type G
aAs laser light absorption layer, 5 a p-type AlGaAs second cladding layer, 6 an undoped AlGaAs active layer, 7 an n
8 is an n-type GaAs contact layer, 9 is an n-electrode, 10 is a p-electrode, 11 is a striped groove, and 12 is an active region. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (5)
次形成された第1導電形の第1クラッド層、第2導電形
の電流ブロック層、第1導電形のレーザ光吸収層から構
成され、上記電流ブロック層、レーザ光吸収層中にその
底部に上記第1クラッド層が露出するようストライプ状
溝が形成された基板領域と、 該基板領域上に形成された第1導電形の第2クラッド層
と、 該第2クラッド層上にレーザ活性領域における上記第1
クラッド層からの距離が上記光吸収層の上記第1クラッ
ド層からの距離と等しくなるように形成された第1、第
2いずれかの導電形を有する活性層と、 該活性層上に形成された第2導電形の第3クラッド層及
び第2導電形のコンタクト層とを備えたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。(1) A semiconductor substrate of a first conductivity type, a first cladding layer of a first conductivity type, a current blocking layer of a second conductivity type, and a laser light absorption layer of a first conductivity type formed sequentially on the semiconductor substrate. a substrate region having a striped groove formed in the current blocking layer and the laser light absorption layer so that the first cladding layer is exposed at the bottom thereof; and a substrate region of a first conductivity type formed on the substrate region. a second cladding layer; a second cladding layer on the second cladding layer;
an active layer having either a first or second conductivity type formed such that a distance from the cladding layer is equal to a distance from the first cladding layer of the light absorption layer; and an active layer formed on the active layer. A semiconductor laser device comprising: a third cladding layer of a second conductivity type; and a contact layer of a second conductivity type.
GaAs、上記第1、第2、第3クラッド層及び活性層
がAlGaAsで構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。(2) Claim 1, wherein the substrate, the current blocking layer, and the laser light absorption layer are made of GaAs, and the first, second, and third cladding layers and the active layer are made of AlGaAs. The semiconductor laser device described.
n形GaAs、上記レーザ光吸収層がp形GaAsで構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又
は第2項記載の半導体レーザ装置。(3) Claim 1 or 2, characterized in that the substrate is made of p-type GaAs, the current blocking layer is made of n-type GaAs, and the laser light absorption layer is made of p-type GaAs. semiconductor laser equipment.
0^1^8cm^−^3以上、上記レーザ光吸収層のキ
ャリア濃度が1.0×10^1^8cm^−^3以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3
項のいずれかに記載の半導体レーザ装置。(4) The carrier concentration of the current blocking layer is 6.0×1
0^1^8 cm^-^3 or more, and the carrier concentration of the laser light absorption layer is 1.0 x 10^1^8 cm^-^3 or more. 3
3. The semiconductor laser device according to any one of the items.
収層の吸収係数が2,000cm^−^1以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項のい
ずれかに記載の半導体レーザ装置。(5) The laser light absorbing layer has an absorption coefficient of 2,000 cm^-^1 or more with respect to the laser light emitted by the active layer, according to any one of claims 1 to 4. semiconductor laser equipment.
Priority Applications (1)
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JP29585187A JPH01136393A (en) | 1987-11-24 | 1987-11-24 | Semiconductor laser device |
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JPH01136393A true JPH01136393A (en) | 1989-05-29 |
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1987
- 1987-11-24 JP JP29585187A patent/JPH01136393A/en active Pending
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