JPH01217988A - 半導体レーザ - Google Patents

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５０〜１００ｍＷ程度の光出力を必要とする情
報端末用の半導体レーザに関する。

〔従来の技術〕

従来の半導体レーザ構造は、第５図（ａ）および第５図
（ｂ）に示す構造をしている。第５図（ａ）はレーザ端
面領域の断面構造図、第５図（ｂ）は中央領域の断面構
造図である。この構造の半導体レーザは、例えば山水ら
の報告（１９８６年半導体レーザ国際会議予稿集７６ｐ
）にあり、液相成長法の特性を利用し、素子内部ではＧ
　ａ　Ａ　ｓ基板１に１本のストライプ溝４を設は通常
のＣ８Ｐ構造レーザを形成し、端面近傍では溝４の外部
に溝４に沿った凹み１５を設けることにより活性層６を
素子内部に比べ薄く形成している。

端面領域において、活性層が薄くなった結果、端面領域
の光スポツトサイズが広がり、半導体レーザの光出力限
界が上がることは１文献に示しであるとおりである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記、従来の端面活性層薄層化の方法では、台形状の突
起を持つ基板の突起上の領域の結晶成長速度が、他の領
域に比べ遅くなることを利用しているため、活性層より
もクラッド層がより強く薄層化の影響を受け、クラッド
層の膜厚の設計に制約があった。しかも、この構造の場
合、端面領域において活性層と基板が近くなるためレー
ザ光が強いロスを受けることになるので、薄層化領域を
できるだけ短くすることが必要となり、へき開により形
成する半導体レーザとしては大きな弱点であった。

本発明の目的は、半導体レーザの規格化電流を増大せず
に、端面における光密度を低下させる事により高出力動
作時における信頼性の優れた半導体レーザを得ることに
有る。

〔課題を解決するための手段〕

上記従来技術の問題点は、基板のレーザストライプの両
端に２本の制御溝（例えば深さ約１．５μｍ）を設け、
この制御溝の幅を少なくとも一方のレーザ端面領域でそ
の他の領域より広くし、クラッド層および活性層を液相
成長法により形成することにより解決できる。制御溝の
幅は、好ましくは端面領域で２０μｍ以上、その他の領
域で５〜１５μｍである。

〔作用〕

第１成長層のクラッド層成長中はこの溝の影響で端面領
域もその他の領域も同様な遅い結晶成長速度とし、第２
成長層の活性層成長時にはクラッド層成長中に端面以外
の部分では溝がほとんど埋まっており、成長速度が平坦
な基板上と同じであり端面領域は溝が埋まっていないた
め、引き続き薄膜化の効果があり、薄い活性層が得られ
る。

〔実施例〕

以下図に従い本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ 本発明の実施例を第１−３図により説明する。

まずｐ型ＧａＡｓ基板１上に第１図に示すような成長速
度制御溝２を、通常のフォトリソグラフ技術を用いて形
成した５ｉ０２マスクを用いた。化学エツチングにより
形成した。この成長速度制御溝２は、レーザの主要な出
射端面近傍の窓領域１１において外側に広くなる形状を
持っており、溝深さは約１．５μｍ、通常領域１２の溝
幅は１５μｍ、窓領域の溝幅は５０μｍであり、溝の間
隔は２５μｍである０次に、ＭＯＣＶＤ法により電流挟
挿のためのｎ　　ＧａＡｓ層３を形成した。さらに、ｎ
−ＧａＡｓ層３を突き抜ける幅５μｍ、深さ２μｍの導
波路溝４を再びホトリソグラフ技術を用いて形成した。

この後、ｐ　−Ｇａｏ、ｌＳＡ　Ｑ　（１，６Ａｓクラ
ッド層５．アンドープＧａ６．６ｇＡ　１１６，１４Ａ
Ｂ活性層６゜ｎ　−Ｇａｏ、ｓＡ　Ｑ　ｏ、６Ａｓクラ
ッド層７、ｎ−ＧａＡｓキャップ層８を順次成長させる
０次に、ＡｕＧｅＮｉ／Ｃｒ／Ａｕ電極９及びＣｒ／Ａ
ｕ電極１０を蒸着する。この後、へき関し１反射面を形
成する。第２図（ａ）は、端面近傍（Ａ−Ａ’部）の断
面図で、幅の広い成長速度制御溝の影響で導波路溝上に
形成された活性層６が、第２図（ｂ）に示す素子中央部
分（Ｂ−Ｂ’部）に比べ薄くなっている。活性層と同様
にｐ　　Ｇａｇ、５Ａ　Ｑ　ｏ、ｓＡｓクラッド層５も
成長速度制御溝の影響で成長速度が遅くなっているが、
こちらの場合は端面以外の領域においても狭い成長速度
制御溝のために成長速度が遅くなっており、レーザ全域
でクラッド層の厚さにほとんど差がない、活性層６の厚
さに差がでているのは、素子中央部の狭い成長速度制御
溝が、クラッド層５成長中にほとんど埋められてしまっ
ているためである。第３図に、端面領域１１とそれ以外
の領域１２のｐ形りラッド層の成長膜厚差と成長時間の
関係を各々符号１３．１４のグラフで示す。適当なりラ
ッド層厚を得るのに必要な適正成長時間１５は７〜７．
５ｍ１ｎである。

成長時間が７ｍ１ｎのとき、端面領域１１においてはク
ラッド層０．３５μｍ、活性層０．０３μｍ、それ以外
の領域１２ではクラッド層０．３８μｍ、活性層０．０
５μｍであった。本実施例においては、非対称コーティ
ングにより、レーザの後方端面の光損傷による素子劣化
がほとんどなくなることを考慮して前方端面にのみ窓領
域を設け、窓領域の長さは２０〜６０μｍとした。この
ような構造においては、半導体レーザの光利得は主に窓
領域以外の部分で得られるため、活性層薄膜化による緒
特性の悪化がなく、しかも窓領域で光スポットが大きく
なるため、端面劣化による光出力限界が大きく向上する
。

実施例２゜ 本発明の第２の実施例として、成長速度制御溝２の形状
を第４図のような窓領域において幅が広くなるのみなら
ず、間隔が広がった形状とした。

成長速度制御溝２の形状以外の作製工程は実施例１と全
く同様である１通常領域１２ではクラッド層５のみ成長
速度が遅く、窓領域１１ではクラッド層５．活性層６共
に成長速度が遅いことは実施例１と同様であるが、窓領
域１１での成長速度制御溝２同志の間隔が広いため、窓
領域１１と通常領域１２のクラッド層５の厚さを比較す
ると窓領域１１が厚くなっている。活性層が薄く光スポ
ットが大きな窓領域でクラッド層が厚くなるのでより一
層の特性向上が達成できる上、出射方向より戻り方向の
共振器損失が大きくなるため、戻り光雑音にも強くなく
効果が有る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、クラッド層の厚さを一定に保ったまま
、端面活性層の膜厚を端面領域のみ薄く出来るので、規
格化電流密度を増加させずに端面の光密度を下げること
が出来、信頼性のよい高出力半導体レーザを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１の成長速度制御溝の形状図
、第２図（ａ）および第２図（ｂ）は本発明の実施例１
の断面端層図、第３図は本発明の実施例１の通常領域と
窓領域における基板側クラッド層の膜厚と成長時間の関
係を示す図、第４図は本発明の実施例２の成長速度制御
溝の形状図。 第５図（ａ）および第５図（ｂ）は従来の端面薄膜窓レ
ーザの構造図である。 ■・・・ｐ−ＧａＡｓ基板。 ２・・・成長速度制御溝、 ３−ｎ−ＧａＡｓ層、 ４・・・導波路溝、 ５−　ｐ　−ＧａＡ　Ｑ　Ａｓクラッド層、６・・・ア
ンドープ活性層、 ７−ｎ−ＧａＡＱＡｓクラッド層、 ８・・・ｎ　　ＧａＡｓキャップ層。 ９−ＡｕＧｅＮｉ／Ｃｒ／Ａｕ電極、 １Ｏ−Ｃｒ／Ａｕ電極。 １１・・・窓領域。 １２・・・通常領域、 １３・・・広い制御溝の場合、 １４・・・狭い制御溝の場合。 １５・・・適正成長時間。 箋　３　ｚ Ａ五綺関（ｎ（ｎ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を導く導波路を形成するストライプ状の第
   １の溝を有する半導体基板と、該半導体基板上に液相成
   長法により形成されたクラッド層および活性層から成る
   ダブルヘテロ構造体と、ｐ層用およびｎ層用の電極を有
   する半導体レーザにおいて、上記半導体基板には上記第
   １の溝の両側に第２の溝が形成されており、かつ該第２
   の溝の幅は少なくとも一方のレーザ端面領域で他の領域
   より広くなっていることを特徴とする半導体レーザ。 ２、上記第１の溝の幅が広いレーザ端面領域の少なくと
   も１つにおいて上記第１の溝の間隔が広くなっている特
   許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ。