JPH01251773A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH01251773A JPH01251773A JP7893588A JP7893588A JPH01251773A JP H01251773 A JPH01251773 A JP H01251773A JP 7893588 A JP7893588 A JP 7893588A JP 7893588 A JP7893588 A JP 7893588A JP H01251773 A JPH01251773 A JP H01251773A
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- JP
- Japan
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- waveguide structure
- refractive index
- region
- face
- theta
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
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Landscapes
- 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。
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、安定した基本横モード発振が得られ、かつ低
雑音特性を有する半導体レーザ（以下ＬＤと記す、）に
関するものである。
雑音特性を有する半導体レーザ（以下ＬＤと記す、）に
関するものである。
半導体レーザ（以下ＬＤと記す、）を光情報処理用装置
等の光源として使用する際、出射光の一部が外部光学系
等により反射され再度ＬＤの共振器に戻ることにより、
干渉効果によってＬＤからの出力光の雑音成分（以下戻
り光雑音と記す、）が増大し、実用に供することが不可
能となる場合がある。この戻り光雑音を低減させる手段
として縦モードを多軸発振させる方法がある。これを実
現する方法として、少なくとも一方の共振器端面近傍で
屈折率導波路幅と電流注入幅をほぼ同程度として屈折率
導波構造とし、該共振器中央付近で屈折率導波路幅を電
流注入幅より充分広くし利得導波構造としなリブ状の光
導波路を有し、かっ該光導波路側面を、ｎ−Ｖｌｌ属音
合物半導体層埋め込んだ構造のＬＤがあった。
等の光源として使用する際、出射光の一部が外部光学系
等により反射され再度ＬＤの共振器に戻ることにより、
干渉効果によってＬＤからの出力光の雑音成分（以下戻
り光雑音と記す、）が増大し、実用に供することが不可
能となる場合がある。この戻り光雑音を低減させる手段
として縦モードを多軸発振させる方法がある。これを実
現する方法として、少なくとも一方の共振器端面近傍で
屈折率導波路幅と電流注入幅をほぼ同程度として屈折率
導波構造とし、該共振器中央付近で屈折率導波路幅を電
流注入幅より充分広くし利得導波構造としなリブ状の光
導波路を有し、かっ該光導波路側面を、ｎ−Ｖｌｌ属音
合物半導体層埋め込んだ構造のＬＤがあった。
しかし前述の従来技術では、屈折率導波構造を有する領
域の側面と、利得導波構造を有する領域の側面とを連結
する面（以下連結面と記す）が、共振器端面に垂直な方
向と成す角θに対して、何ら最適値が与えられていない
。したがって、θ＝９０°の場合には、連結面部を透過
した光が、共振器端面間で共振し、端面で観察される横
モードは、屈折率導波構造部のみによる基本モード発振
ではなく、高次モードとなる。故に遠視野像も単峰性で
なく、複数のサブピークを有する多峰性となる。したが
って、光情報処理装置用光源として、実用に供すること
が不可能となるだけでなく、しきい値電流の上昇、発振
効率の低下をまねくこととなる。そこで本発明はこのよ
うな問題点を解決するもので、その目的とするところは
、安定した基本横モード発振かつ低雑音特性を有するＬ
Ｄを提供することにある。
域の側面と、利得導波構造を有する領域の側面とを連結
する面（以下連結面と記す）が、共振器端面に垂直な方
向と成す角θに対して、何ら最適値が与えられていない
。したがって、θ＝９０°の場合には、連結面部を透過
した光が、共振器端面間で共振し、端面で観察される横
モードは、屈折率導波構造部のみによる基本モード発振
ではなく、高次モードとなる。故に遠視野像も単峰性で
なく、複数のサブピークを有する多峰性となる。したが
って、光情報処理装置用光源として、実用に供すること
が不可能となるだけでなく、しきい値電流の上昇、発振
効率の低下をまねくこととなる。そこで本発明はこのよ
うな問題点を解決するもので、その目的とするところは
、安定した基本横モード発振かつ低雑音特性を有するＬ
Ｄを提供することにある。
′本発明のＬＤは、少なくとも一方の共振器端面近傍で
屈折率導波路幅と電流注入幅をほぼ同程度として屈折率
導波構造とし、該共振器中央付近で屈折率導波路幅を電
流注入幅より充分広くして利得導波構造としたリブ状の
光導波路を有し、かつ該光導波路側面を■−■族化合物
半導体層で埋め込んだ構造の半導体レーザにおいて、該
屈折率導波構造を有する領域の側面と、該利得導波構造
を有する領域の側面とを連結する面が、該共振器端面に
垂直な方向と成す角θが、０°くθ＜１８０” （９
０°を除く）なる条件を満たすことを特徴とする。
屈折率導波路幅と電流注入幅をほぼ同程度として屈折率
導波構造とし、該共振器中央付近で屈折率導波路幅を電
流注入幅より充分広くして利得導波構造としたリブ状の
光導波路を有し、かつ該光導波路側面を■−■族化合物
半導体層で埋め込んだ構造の半導体レーザにおいて、該
屈折率導波構造を有する領域の側面と、該利得導波構造
を有する領域の側面とを連結する面が、該共振器端面に
垂直な方向と成す角θが、０°くθ＜１８０” （９
０°を除く）なる条件を満たすことを特徴とする。
第１図に本発明によるＬＤの構造を示し、第２図にその
作製工程図を示す。
作製工程図を示す。
ｎ型−ＧａＡｓ基板（２０１＞上にｎ型−ＧａＡｓバヅ
フア−層＜２０２）、ｎ型−，１，Ｇａ ＋ −ｘ Ａ
Ｓ第１のクラッド層（２０３）、Ａｊ。
フア−層＜２０２）、ｎ型−，１，Ｇａ ＋ −ｘ Ａ
Ｓ第１のクラッド層（２０３）、Ａｊ。
Ｇ ａ ｒ −ｙ Ａ ｓ活性層（ｘ＞ｙ）（２０４）
、ｐ型Ａ ｊ ｔ Ｇ ａ ｒ −ｔ Ａ ｓ第２のク
ラッド層（ｚ＞ｙ）（２０５）、ｐ型−ＧａＡｓコンタ
クト層（２０６）より成る構造を連続して形成する。（
第２図（ａ））上記各層の成長は、液相成長法（以下Ｌ
ＰＥ法と記す、）、有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶ
Ｄ法と記す、）、分子線成長法（以下ＭＢＥ法と記す。
、ｐ型Ａ ｊ ｔ Ｇ ａ ｒ −ｔ Ａ ｓ第２のク
ラッド層（ｚ＞ｙ）（２０５）、ｐ型−ＧａＡｓコンタ
クト層（２０６）より成る構造を連続して形成する。（
第２図（ａ））上記各層の成長は、液相成長法（以下Ｌ
ＰＥ法と記す、）、有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶ
Ｄ法と記す、）、分子線成長法（以下ＭＢＥ法と記す。
）等の方法により行える０次いで第２図（ｃ）の斜線部
（２０８）の如く形状に、リブエツチング用マスク（２
０７）を形成する。続いて種々のウェットエンチング法
またはドライエツチング法によりｐ型−ＧａＡｓコンタ
クト層（２０６）およびｐ型−Ａ Ｊ ｚ Ｇ ａ ＋
−ｚ Ａ ｓ第２のクラッド層の１部をエツチング除
去する。（第２図（ｄ））続いてＩＩ−Ｖｌ属化合物半
導体であるＺｎ５ｅ埋め込み層（２０９）をＭＯＣＶＤ
法等により成長する。
（２０８）の如く形状に、リブエツチング用マスク（２
０７）を形成する。続いて種々のウェットエンチング法
またはドライエツチング法によりｐ型−ＧａＡｓコンタ
クト層（２０６）およびｐ型−Ａ Ｊ ｚ Ｇ ａ ＋
−ｚ Ａ ｓ第２のクラッド層の１部をエツチング除
去する。（第２図（ｄ））続いてＩＩ−Ｖｌ属化合物半
導体であるＺｎ５ｅ埋め込み層（２０９）をＭＯＣＶＤ
法等により成長する。
次いでＺｎ５ｅ埋め込み層（２０９）をストライプ状に
エツチング除去する。エツチング後の素子の上面図を第
２図（ｇ）に示す、斜線部がＺｎ５ｅ層であり中央のス
トライプはｐ型−ＧａＡｓコンタクト層（２０６）が露
出している部分である。以後ｐ ＩＩＩＩＪ電極（２１
０）の形成、裏面の基板ケンマ工程、ｎ１ＰＩ電極（２
１１＞を形成して本発明のＬＤとなる。
エツチング除去する。エツチング後の素子の上面図を第
２図（ｇ）に示す、斜線部がＺｎ５ｅ層であり中央のス
トライプはｐ型−ＧａＡｓコンタクト層（２０６）が露
出している部分である。以後ｐ ＩＩＩＩＪ電極（２１
０）の形成、裏面の基板ケンマ工程、ｎ１ＰＩ電極（２
１１＞を形成して本発明のＬＤとなる。
本発明で使用したＺｅ Ｓｅの埋め込み層（２０９）の
屈折率は、いかなる、ｌ混晶比のＡＪＧａＡｓ層よりも
小さな値であり、禁制帯幅はいかなるＡ１混晶比のＡＪ
！ＧａＡｓ層よりも広い材料である。したがって本発明
により形成される導波路は、Ｚｎ５ｅ層によるレーザ発
振光の吸収は生じない為接合に水平な方向に複素屈折率
の実数部により形成される屈折率差が生じ、屈折率導波
路となる。加えて接合に水平な方向の屈折率差を決定す
る重要なパラメータである第２のクラッド層のエツチン
グ後の残り膜厚は、Ｚｎ５ｅ層の屈折率が小さい為他材
料での埋め込みの場合より厚くしても単一横モード発振
が可能な屈折率差が得られる。
屈折率は、いかなる、ｌ混晶比のＡＪＧａＡｓ層よりも
小さな値であり、禁制帯幅はいかなるＡ１混晶比のＡＪ
！ＧａＡｓ層よりも広い材料である。したがって本発明
により形成される導波路は、Ｚｎ５ｅ層によるレーザ発
振光の吸収は生じない為接合に水平な方向に複素屈折率
の実数部により形成される屈折率差が生じ、屈折率導波
路となる。加えて接合に水平な方向の屈折率差を決定す
る重要なパラメータである第２のクラッド層のエツチン
グ後の残り膜厚は、Ｚｎ５ｅ層の屈折率が小さい為他材
料での埋め込みの場合より厚くしても単一横モード発振
が可能な屈折率差が得られる。
共振器端面近傍では上記屈折率導波路の幅と電流注入幅
を同程度として屈折率導波構造としているので、安定な
基本横モード発振が可能でかつ非点融差の極めて小さな
レーザ光が出射される。
を同程度として屈折率導波構造としているので、安定な
基本横モード発振が可能でかつ非点融差の極めて小さな
レーザ光が出射される。
−古兵振器中央部では上記屈折率導波路の幅を電流注入
幅より充分広くすることで利得導波構造となり樅多軸モ
ード発振となり戻り光雑音を極力抑えることが出来る。
幅より充分広くすることで利得導波構造となり樅多軸モ
ード発振となり戻り光雑音を極力抑えることが出来る。
さらにＺｎ５ｅ層は抵抗率が高い材料（１０６Ω■以上
）であるので電流狭窄が有効に行われ活性領域外を流れ
る無効電流を極力抑えることができる。
）であるので電流狭窄が有効に行われ活性領域外を流れ
る無効電流を極力抑えることができる。
以下連結面が、共振器端面に垂直な方向となす角θにつ
いて述べる。本ＬＤの場合、連結面を境界として、利得
導波構造領域内と、その外側の領域との間に屈折率段差
が生ずる。各々の領域の実効的な屈折率を、Ｎｉｎ及び
Ｎ ｏ ｕ ｔとする。ここで、連結面が、共振器端面
に垂直な方向となす角θが、９０°である場合には、Ｎ
ｉｎＭ域とＮｏｕｔ領域との境界面すなわち連結面が、
光の共振方向に対して垂直となり、連結面に形成される
屈折率段差部に光は垂直入射することになり、連結面を
透過した光が、共振器端面から放射され、横モードに影
響を与える。最悪のケースとして、高次の横モードが観
察され、遠視野像も多峰性となる。そこで本ＬＤは、０
°〈θく１８０° （９０°を除く）なる範囲に、θを
設定することで、連結面の屈折率差を利用して、利得導
波構造部からの透過光を制御し、横モードの安定化をは
かる。
いて述べる。本ＬＤの場合、連結面を境界として、利得
導波構造領域内と、その外側の領域との間に屈折率段差
が生ずる。各々の領域の実効的な屈折率を、Ｎｉｎ及び
Ｎ ｏ ｕ ｔとする。ここで、連結面が、共振器端面
に垂直な方向となす角θが、９０°である場合には、Ｎ
ｉｎＭ域とＮｏｕｔ領域との境界面すなわち連結面が、
光の共振方向に対して垂直となり、連結面に形成される
屈折率段差部に光は垂直入射することになり、連結面を
透過した光が、共振器端面から放射され、横モードに影
響を与える。最悪のケースとして、高次の横モードが観
察され、遠視野像も多峰性となる。そこで本ＬＤは、０
°〈θく１８０° （９０°を除く）なる範囲に、θを
設定することで、連結面の屈折率差を利用して、利得導
波構造部からの透過光を制御し、横モードの安定化をは
かる。
さらに最適なθについては、ＮｉｎとＮｏｕｔできまる
全反射角、すなわち θ＝ｓｉｎ’−’（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）なる角度に設定
することで、利得導波構造領域からの、横モードに与え
る影響がなくなり、安定した基本横モード発振が得られ
る。
全反射角、すなわち θ＝ｓｉｎ’−’（Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）なる角度に設定
することで、利得導波構造領域からの、横モードに与え
る影響がなくなり、安定した基本横モード発振が得られ
る。
加えて、本ＬＤのリブ埋め込み層として、Ｚｎ５ｅ層を
例として用いたが、ＺｎＳ等他のＩ［−Ｖｌ族化合物半
導体層を使用することも可能である。
例として用いたが、ＺｎＳ等他のＩ［−Ｖｌ族化合物半
導体層を使用することも可能である。
また、説明で用いた導電型をすべて逆にした構成での実
現も可能である。
現も可能である。
以上述べたように本発明によれば、θに最適な範囲を与
えることにより、低雑音特性を維持しっつ、基本横モー
ド発振が安定して得られる。したがって遠視野像も、単
峰性となり、レンズとの結合効率も改善、ビーム整形不
用等の効果を有する。
えることにより、低雑音特性を維持しっつ、基本横モー
ド発振が安定して得られる。したがって遠視野像も、単
峰性となり、レンズとの結合効率も改善、ビーム整形不
用等の効果を有する。
また無効領域での利得の増加を抑制できる為、しきい磁
電流の低減、量子効率の向上環に効果がある。
電流の低減、量子効率の向上環に効果がある。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明のＬＤの一実施例を示
す構造図。 第２図（ａ）〜（ｇ）は、本発明のＬＤを実現する為の
作製工程図。 ２０１・・・ｎ型−ＧａＡｓ基板 ２０２・・・ｎ型−ＧａＡｓバッファー層２０３−・−
ｎ型−Ａｊ ＧａＡｓ第１のクラッド層 ２０４ ・・・ＡＪ ＧａＡｓ活性層 ２０５・・−Ｐ型−ＡＪＩＧａＡｓ第２のクラッド層 ２０６・・・ｐ型−ＧａＡｓコンタクト層２０７・・・
リブエツチング用マスク ２０８・・・リブ形状の上面図 ２０９・・・Ｚｎ５ｅ埋め込み層 ２１０・・・ｐ側電極 ２１１・・・ｎ側電極 以上 Ｃｆ）
す構造図。 第２図（ａ）〜（ｇ）は、本発明のＬＤを実現する為の
作製工程図。 ２０１・・・ｎ型−ＧａＡｓ基板 ２０２・・・ｎ型−ＧａＡｓバッファー層２０３−・−
ｎ型−Ａｊ ＧａＡｓ第１のクラッド層 ２０４ ・・・ＡＪ ＧａＡｓ活性層 ２０５・・−Ｐ型−ＡＪＩＧａＡｓ第２のクラッド層 ２０６・・・ｐ型−ＧａＡｓコンタクト層２０７・・・
リブエツチング用マスク ２０８・・・リブ形状の上面図 ２０９・・・Ｚｎ５ｅ埋め込み層 ２１０・・・ｐ側電極 ２１１・・・ｎ側電極 以上 Ｃｆ）
Claims (1)
- 少なくとも一方の共振器端面近傍で屈折率導波路幅と電
流注入幅をほぼ同程度として屈折率導波構造とし、該共
振器中央付近では屈折率導波路幅を電流注入幅より充分
広くして利得導波構造としたリブ状の光導波路を有し、
かつ該光導波路側面をII−VI族化合物半導体層で埋め込
んだ構造の半導体レーザにおいて、該屈折率導波構造を
有する領域の側面と、該利得導波構造を有する領域の側
面とを連結する面が、該共振器端面に垂直な方向と成す
角θが、０゜＜θ＜１８０゜（９０゜を除く）なる条件
を満たすことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7893588A JPH01251773A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7893588A JPH01251773A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01251773A true JPH01251773A (ja) | 1989-10-06 |
Family
ID=13675730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7893588A Pending JPH01251773A (ja) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01251773A (ja) |
-
1988
- 1988-03-31 JP JP7893588A patent/JPH01251773A/ja active Pending
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