JPH01214189A - 半導体レーザー - Google Patents

半導体レーザー

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JPH01214189A
JPH01214189A JP63039987A JP3998788A JPH01214189A JP H01214189 A JPH01214189 A JP H01214189A JP 63039987 A JP63039987 A JP 63039987A JP 3998788 A JP3998788 A JP 3998788A JP H01214189 A JPH01214189 A JP H01214189A
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JP
Japan
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current
injection region
electrode
semiconductor laser
current injection
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Application number
JP63039987A
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English (en)
Inventor
Osamu Yoneyama
修 米山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04256Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザー、特に高出力半導体レーザーに
関わる。
〔発明の概要〕
本発明は、いわゆるブロードエリア構造によるストライ
プ状電流注入領域上にそれぞれ独立に制御可能な複数の
1!極を設けることによって、電流注入領域の各部にお
いて定電流状態を保持するようにして電流集中の回避を
図って高出力で出射端面で実質的に単一光(単一スポッ
ト)の発光をさせる。
〔従来の技術〕
従来の為出力半導体レーザーにおいては、その出射端面
のエネルギー密度がほぼI MW/cd (10’W/
−)を超えると長期の信頼性に劣ることが知られている
。したがって、高出力半導体レーザーを構成する場合、
通常いわば複数のレーザーを集積したと同等の構成によ
るマルチストライプレーザーまたはレーザーアレイ構成
がとられる。これら半導体レーザーは、発光端面すなわ
ち出射端面での発光が複数個のスポットの配列によるい
わゆるマルチ光放出型によるものであり、この出射端面
での全体的発光部の幅が広いものであって、これをレン
ズで集光させる必要があるとか先導路の光ファイバーに
カップリングさせる隙に不都合が生じている。
これに対し昨今半導体製造技術の向上すなわちエピタキ
シーの均一性の向上に伴い200μ■に及ぶ幅に渡って
一様に電流注入を行い、活性j―の発振領域の全域に渡
って−様な利得分布を形成するようにしたいわゆるブロ
ードエリア構造による半導体レーザーの開発が盛んであ
る。第3図は、この種の従来の半導体レーザーの路線的
斜視図を示すもので、この例においてはn型の例えばG
aAs半導体半導体基板上1n型の例えばGajVAs
よりなる第1のクラフト層(2)と、例えばGaAsよ
りなる活性+= (31と、さらにこれの上に第1のク
ラッドIll +2)と異なる導電型の例えはp型のG
aAQAsよりなる第2のクラッド層(4)と、これと
同導電型のGaAsよりなるキャンプ層(5)を順次エ
ピタキシャル成長し、キャップ層(5)側よりその中央
部を幅Wを有するストライプ状に残して両側にプロトン
、ボロン等のイオン注入を選択的に行って例えば高比砥
抗の電流遮断領域(6)を形成する。またキャップ層(
5)上には、−方の電極(7)を、また基板+11の裏
面には他方の電極(8)を被着し、両者間に順方向電圧
を印加することによって電流遮断領域(6)が形成され
ていない中央ストライプ部に限定的に幅Wに対応する幅
をもって電流の注入が行われるストライプ状電流注入領
域(9)が形成される。すなわち、電流遮断領域(6)
の形成部下における活性層に対しては、非電流注入状態
を形成する。このような構成によれば活性層(3)の中
央にはストライブ状の導波路が形成され、その幅方向の
利得分布をほぼ全幅に渡って平坦な分布とし、この導波
路の端面すなわち光の出射端面において全体として単一
発光部すなわち単一スポット、言い換えればその発光部
の光分布がその全幅に渡って比較的平坦な単一スポット
光として出射端面から発光するようになされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述したブロードエリア構造による半導体レーザーにお
いて、より高出力化を図るにはそのストライプ状電流注
入領域の幅をより増大化する必要が生じてくる。ところ
が、このようにストライプ状電流注入領域の幅広化に伴
って、この電流注入領域における電流注入に不均一性の
問題が生じてくる。すなわち、大面積の半導体レーザー
ダイオードでは、例えばその中央部分の放熱が周辺部に
比して相対的に悪いためにその中心部分が周辺部分に比
してΔTの温度上昇を生じ、それによって第4図に実線
で示す電流l−電電圧時特性温度上昇Δ′l゛によって
破線図示のようにその順方向電圧Vfが、ΔVF分低下
する。すなわち このΔVF分だけ順方向電圧が低下した部分に、より電
流集中を来し、ますます温度の上昇、さらにこれによる
順方向電圧の低下が相乗的に生じ、これによって破壊あ
るいは発光の不均一性を招来するという課題がある。
本発明は、このような電流集中例えば中央部での電流集
中あるいは結晶状態に依存する電流集中等を効果的に回
避することができ、長寿命化、長時間使用を可能にした
半導体レーザーを提供する。
(課題を解決するための手段〕 本発明は、第1図にその拡大路線的斜視図を示すように
ストライプ状電流注入領域(9)を有し、出射端面から
実質的に単一光すなわち単一スポットとしてその発光が
なされるようにされた半導体レーザーにおいて、電流注
入領域(9)上にそれぞれ独立に制御可能な電極(71
)  (72)  (73)・・・・を配列形成する。
そして例えば各軍@A(71)(72)  (73)・
・・・に対向して共通の対向電極(8)を被着形成する
(作用) 上述の本発明構成によれば、電流注入領域(9)に対し
てその少くとも一方の電極が複数の電極(71)(72
)  (73)・・・・の互いに独立制御できる電極配
列構造としたことによって、第2図にその等価回路図を
示すように、各電極(71)  (72)(73)・・
・・(7n)に関してそれぞれ独立に制御できる複数の
ダイオードd1.d2+ dg・・・・dnが並列に配
置された構成がとられるので、例えばそれぞれに対して
定電流手段I S1+、 I S2+133・・・・1
 snを配置することによって一部に結晶欠陥。
放熱効果の不均一性による温度上昇の不均一等によって
電流集中が生じんとする場合においても定電流手段1s
t+  IS2+  133・・・・lsnによってそ
れぞれの部分に適合した所定の電流に設定することがで
きることによって各部で最適の動作状態を得ることがで
き、また局部的電流集中を回避でき、この電流集中とそ
れによる発熱による相乗的電流集中の発生を効果的に回
避でき、半導体レーザーの破壊あるいは不均一な発光を
回避することができる。
また、ある場合は各ダイオードdt 1 d21 dx
・・・・anに関してそれぞれその例えば温度検出等を
行うようにしてこれによって電流集中を検出してこれら
ダイオードd1.dt 、d3・・・・dnすなわち電
極(71)(72)(73) ・”・(’/n)に対す
る電流制御を行ってその電流集中の発生を阻止する作用
を行わしめることもできる。
〔実施例〕
第1図に不すように、例えば第3図で説明たと同様に例
えばn型のGaAs半導体基板+1)上に、これと同導
電型の例えばGaA9 Asよりなる第1のクラッド層
(2)と、例えばGaAsよりなる活性層(3)と、第
1のクラフト層(2)とは異なるn型の例えばGaAQ
Asよりなる第2のクラブト層(4)と、これと同導電
型のGaAsよりなるキャップrv4 (51を順次例
えば有機金属気相成長(MOCVD)法によってエピタ
キシャル成長させる。そして、例えばキャップ層(5)
側より中央部をストライプ状に残して両側にプロトン、
ボ1コン等のイオン注入を選択的に行って電流遮断領域
(6)を形成し、これら部下にストライプ状の?4i注
入領域(9)を形成するが、更に例えばこれら電流遮断
領域(6)の形成と同時に、このストライプ状電流注入
領域(91上に、その長平方向に沿って例えはその長手
方向の全域に亘って延在する1本以上(図示の例では3
本)の電流供給を阻止する非電流供給領域(10)を、
プロトン、ボロン等の選択的イオン打ち込みによって形
成する。そして、キャップ層(5)上に、これら電流遮
断領域(6)及び非電流供給領域(10)間においてそ
れぞれ電気的に独立する電極(71)(72)  (7
3)・・・・をオーミクに被着する。
非電流供給領域(10)は、例えば中央部において幅広
とされた紡錘状、楕円状等のパターンに形成し得、その
深さは、活性層(3)に至る深さ、あるいは活性N(3
)に至ることのない深さに選定し得る。
この場合、この非電流供給領域110)の各部の幅は、
これによって区分された電流注入領域の各部からの発光
が実質的に分離されることがなり単一スポットとして出
射端面から得られる幅にすなわち具体的には例えば注入
キャリアの拡散距離の2倍以下に選定される。
一方、例えば基板(11の裏面は例えば共通の電極+8
)をオーミック被着し、電極(8)と各電極(71)(
72)(73)・・・・間に第2図で説明したように独
立に電流制御によって例えばそれぞれの条件に応じて選
定された定電流下で各電極(71)(72)(’/3)
・・・・の被着部下に独立に形成した電流注入領域部分
にキャリアの注入を行う。このようにして、それぞれの
電流制御下での発振する発光によって全体として出射端
から単一スポットの発光を行わしめる。
尚、上述した例においてはプロトン、ポロン等の選択的
打ち込みによって電流遮断領域(6)及び非電流供給領
域(lO)を形成するようにした場合であるが、ある場
合はこれらをpn接合によって形成するようにすること
もできるし、またこれら領113i(61(10)に換
えてキャップ層(5)上に絶縁層を形成し、この、絶縁
層にストライプ状の窓開けを行って、ここに互いに独立
した電極(7r )  (72)(73)・・・・を形
成するようにして独立した電流注入領域部分を形成する
こともできる。
尚、本発明による半導体レーザーは、図示の構成による
半導体レーザーに限らず各■5の導電型を逆の導電型に
選定した半導体レーザーをはじめとしてGaAQAs系
レーザー以外の各種半導体レーザーに本発明を通用する
ことができる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば実質的にブロードエリア
型半導体レーザー構造をとるものであるが、各部におけ
る電流注入領域部分を独立に制御し得るようにしたため
に各部で最適の動作状態を得ることができ、また局部的
に電流集中を生ずることが効果的に回避され、これによ
って半導体レーザーの破壊あるいは発光の不均一性等を
確実に回避することができ、より高出力化を図ることが
できその実用上の利益は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体レーザーの一例の路線的拡
大斜視図、第2図はその等価回路図、第3図は従来の半
導体レーザーの拡大斜視図、第4図はそのI−V特性図
である。 (1)は半導体基板、(2)及び(引は第1及び第2の
クラッド層、(3)は活性層、(9)はストライプ状電
流注入領域、(6)は電流遮断領域、(10)は非電流
供給領域、(71)(72)(73)・・・・及び(8
)は電極である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ストライプ状電流注入領域を有し、単一光を発光するよ
    うにされてなる半導体レーザーにおいて、上記電流注入
    領域上にそれぞれ独立に制御可能な複数の電極が設けら
    れて成ることを特徴とする半導体レーザー。
JP63039987A 1988-02-23 1988-02-23 半導体レーザー Pending JPH01214189A (ja)

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