JPH01291481A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH01291481A JPH01291481A JP63121561A JP12156188A JPH01291481A JP H01291481 A JPH01291481 A JP H01291481A JP 63121561 A JP63121561 A JP 63121561A JP 12156188 A JP12156188 A JP 12156188A JP H01291481 A JPH01291481 A JP H01291481A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/24—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
-
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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）
本発明は半導体レーザ装置に関し、特にダブルヘテロ構
造を有する半導体レーザ装置に関する。
造を有する半導体レーザ装置に関する。
（従来の技術及びその課題）
従来の屈折率導波型半導体レーザ装置としてはストライ
プ構造を有するものがあるが、その中で閾値電流が最も
小さいものは、埋込型レーザと呼ばれるものである。埋
込型レーザの具体例としては、Ｂ Ｈ（Ｂｕｒｉｅｄ
Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザ（例えば、特
公昭５２−４０９５８号、同５２−４１１０７号、同５
２−４８０６６号）及びＤＣ−ＰＢＨ（Ｄｏｕｂｌｅ−
Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅ
ｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザ（例えば、特公昭
６２−２７１８号、同６２−７７１９号）がある、第６
Ａ図及び第６Ｂ図にそれぞれＢＨレーザ及びＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系のＤＣ−ＰＢＨレーザの断面構造を示す
。
プ構造を有するものがあるが、その中で閾値電流が最も
小さいものは、埋込型レーザと呼ばれるものである。埋
込型レーザの具体例としては、Ｂ Ｈ（Ｂｕｒｉｅｄ
Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザ（例えば、特
公昭５２−４０９５８号、同５２−４１１０７号、同５
２−４８０６６号）及びＤＣ−ＰＢＨ（Ｄｏｕｂｌｅ−
Ｃｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｎａｒ Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅ
ｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザ（例えば、特公昭
６２−２７１８号、同６２−７７１９号）がある、第６
Ａ図及び第６Ｂ図にそれぞれＢＨレーザ及びＩｎＧａＡ
ｓＰ／ＩｎＰ系のＤＣ−ＰＢＨレーザの断面構造を示す
。
これらの埋込型レーザでは、半導体基板６１上に、クラ
ッド層６２、活性層６３及びクラッド層６４を有するメ
サストライプが形成されており、その両側は埋込層６０
によって埋め込まれている。尚、参照符号６８及び６つ
は電極を示している。
ッド層６２、活性層６３及びクラッド層６４を有するメ
サストライプが形成されており、その両側は埋込層６０
によって埋め込まれている。尚、参照符号６８及び６つ
は電極を示している。
このような構成の埋込型レーザは、レーザ発振用活性層
６３に形成される導波路が完全な屈折率導波作用に基づ
くレーザ発振動作を示すので、閾値電流が２０ｍＡ程度
以下と小さな値になるという利点を有している。
６３に形成される導波路が完全な屈折率導波作用に基づ
くレーザ発振動作を示すので、閾値電流が２０ｍＡ程度
以下と小さな値になるという利点を有している。
しかし、埋込型レーザは、活性層６３の両側に堆積され
る低屈折率物質の埋込層６０の屈折率を適当に選択し、
更に導波路幅と一致するメサ幅Ｗを適当に選択しなけれ
ば、高次横モードで発振しやすいという欠点を有してい
る。即ち、発光スポットが２個以上の複数になり、使用
上不適当となる。この高次横モード発振を避けるために
は、メサ幅Ｗを１〜２μｍと非常に狭くする必要がある
。
る低屈折率物質の埋込層６０の屈折率を適当に選択し、
更に導波路幅と一致するメサ幅Ｗを適当に選択しなけれ
ば、高次横モードで発振しやすいという欠点を有してい
る。即ち、発光スポットが２個以上の複数になり、使用
上不適当となる。この高次横モード発振を避けるために
は、メサ幅Ｗを１〜２μｍと非常に狭くする必要がある
。
従って、埋込型レーザでは、比較的小さな光出力でもレ
ーザ端面が破壊し易くなる。また、そのような狭いメサ
幅は製作上の困難を伴うので、埋込型レーザには量産性
に於いても問題がある。
ーザ端面が破壊し易くなる。また、そのような狭いメサ
幅は製作上の困難を伴うので、埋込型レーザには量産性
に於いても問題がある。
一方、屈折率導波路型レーザの他の構造としては、ＣＳ
Ｐ （Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐ
ｌａｎａｒ）レーザと呼ばれるものがある（例えば、特
公昭５４−５２７３号）。このＣ８Ｐレーザの構成を第
７図に示す。ｎ−ＧａＡｓ基板７１の上に、ｎ−ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層７２、ＧａＡｌＡｓ活性層７３、ｐ−
ＧａＡｌＡｓクラッド層７４、及びｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層７５が順次積層され、ｐ−Ｚｎ拡散層７６が形成さ
れている。基板７１には断面矩形の溝が設けられており
、該溝によりクラッド層７２に断面矩形の突出部７７及
び２個の段差Ｓが形成されている。クラッド層７２の厚
さは、薄い部分（２個の段差Ｓより外側の部分）では活
性層５３で発生したレーザ発振光りが吸収層（即ち、Ｇ
ａＡｓ基板７１）に滲み出し得るように設定され、厚い
部分（２個の段差Ｓ間の内側部分）ではレーザ発振光が
吸収層に吸収されないようにされている。
Ｐ （Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐ
ｌａｎａｒ）レーザと呼ばれるものがある（例えば、特
公昭５４−５２７３号）。このＣ８Ｐレーザの構成を第
７図に示す。ｎ−ＧａＡｓ基板７１の上に、ｎ−ＧａＡ
ｌＡｓクラッド層７２、ＧａＡｌＡｓ活性層７３、ｐ−
ＧａＡｌＡｓクラッド層７４、及びｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層７５が順次積層され、ｐ−Ｚｎ拡散層７６が形成さ
れている。基板７１には断面矩形の溝が設けられており
、該溝によりクラッド層７２に断面矩形の突出部７７及
び２個の段差Ｓが形成されている。クラッド層７２の厚
さは、薄い部分（２個の段差Ｓより外側の部分）では活
性層５３で発生したレーザ発振光りが吸収層（即ち、Ｇ
ａＡｓ基板７１）に滲み出し得るように設定され、厚い
部分（２個の段差Ｓ間の内側部分）ではレーザ発振光が
吸収層に吸収されないようにされている。
このようなＣ８Ｐレーザは、活性層７３に於ける段差Ｓ
の内側部分の実効屈折率が段差Ｓの外側部分の実効屈折
率よりも小さくなることにより屈折率導波路が形成され
る、また、段差Ｓの外側では光吸収により高次横モード
利得が抑圧されるので、基本横モードで発振しやすいと
いう特長を有している。
の内側部分の実効屈折率が段差Ｓの外側部分の実効屈折
率よりも小さくなることにより屈折率導波路が形成され
る、また、段差Ｓの外側では光吸収により高次横モード
利得が抑圧されるので、基本横モードで発振しやすいと
いう特長を有している。
しかし、Ｃ８Ｐレーザでは、クラッド層７２の段差Ｓの
外側部分が薄過ぎると、この部分でのレーザ光の吸収が
大きくなり過ぎ、その結果、出射されるレーザ光の微分
量子効率が悪化するとい問題が発生する。また、クラッ
ドＮ７２の段差Ｓの外側部分が厚過ぎると、光導波路の
実効屈折率差（Δｎ）が小さくなり、横モードが不安定
になりやすい、即ち、Ｃ８Ｐレーザは基本横モードでレ
ーザ発振はするものの、注入電流を増加させて光出力を
増大させて行くと発振スポットが移動する現象を伴う、
そして、発振スポットが大きく移動する時には、第８図
に示すようにその電流−光出力特性にキンク（１−Ｌキ
ンク）と呼ばれる部分Ｋが発生する。この現象を更に説
明する。Ｃ８Ｐレーザでは、第７図に示すように、レー
ザ発振スポットＬＳが段差Ｓの外側へも滲み出している
ので、段差Ｓの外側でのクラッド層７２の層厚に依存し
てレーザ発振後の微分量子効率η、が変化する。
外側部分が薄過ぎると、この部分でのレーザ光の吸収が
大きくなり過ぎ、その結果、出射されるレーザ光の微分
量子効率が悪化するとい問題が発生する。また、クラッ
ドＮ７２の段差Ｓの外側部分が厚過ぎると、光導波路の
実効屈折率差（Δｎ）が小さくなり、横モードが不安定
になりやすい、即ち、Ｃ８Ｐレーザは基本横モードでレ
ーザ発振はするものの、注入電流を増加させて光出力を
増大させて行くと発振スポットが移動する現象を伴う、
そして、発振スポットが大きく移動する時には、第８図
に示すようにその電流−光出力特性にキンク（１−Ｌキ
ンク）と呼ばれる部分Ｋが発生する。この現象を更に説
明する。Ｃ８Ｐレーザでは、第７図に示すように、レー
ザ発振スポットＬＳが段差Ｓの外側へも滲み出している
ので、段差Ｓの外側でのクラッド層７２の層厚に依存し
てレーザ発振後の微分量子効率η、が変化する。
即ち、該層厚を薄くしすぎると、微分量子効率η６が非
常に小さなものとなる。η、を大きくするために、クラ
ッド層７２の段差Ｓより外側部分を厚くし過ぎると、実
効屈折率差（Δｎ）が小さくなり、発振スポットが成る
光出力で移動し、同時に第８図で示すような電流−光出
力特性中のキンクＫが発生しやすくなるのである。
常に小さなものとなる。η、を大きくするために、クラ
ッド層７２の段差Ｓより外側部分を厚くし過ぎると、実
効屈折率差（Δｎ）が小さくなり、発振スポットが成る
光出力で移動し、同時に第８図で示すような電流−光出
力特性中のキンクＫが発生しやすくなるのである。
このように、Ｃ８Ｐレーザでは安定な基本横モ−ドで発
振させ、同時に微分量子効率を良好にするためには、ク
ラッド層７２の段差Ｓの外側部分の厚さを極めて精密に
制御しなければならない。
振させ、同時に微分量子効率を良好にするためには、ク
ラッド層７２の段差Ｓの外側部分の厚さを極めて精密に
制御しなければならない。
ところで、Ｃ８Ｐレーザのような段差を有する半導体レ
ーザはＬＰＥ Ｃ液相エピタキシャル）法によって製造
されるが、このＬＰＥ法によっては設定値通りの厚さの
層を均一に成長させることは困難である。従って、Ｃ８
Ｐレーザは微分量子効率が悪くなったり、横モードが不
安定になったりする要因を有したレーザ構造であるとい
える。
ーザはＬＰＥ Ｃ液相エピタキシャル）法によって製造
されるが、このＬＰＥ法によっては設定値通りの厚さの
層を均一に成長させることは困難である。従って、Ｃ８
Ｐレーザは微分量子効率が悪くなったり、横モードが不
安定になったりする要因を有したレーザ構造であるとい
える。
本発明は、従来のＣ８Ｐレーザのこのような欠点を克服
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、層厚の厳密な制御が不用であり、高出力まで基本横
モードで発振し、しかも微分量子効率の大きい半導体レ
ーザ装置を提供することにある。
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、層厚の厳密な制御が不用であり、高出力まで基本横
モードで発振し、しかも微分量子効率の大きい半導体レ
ーザ装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザ装置は、平坦な活性層を、該活性
層よりも禁制帯幅が広い第１及び第２の半導体層で挟み
込んだダブルヘテロ接合構造を有する半導体レーザ装置
であって、該第１及び第２の半導体層の少なくとも一方
には２個の傾斜面を有するストライプ状突出部が設けら
れ、該ストライプ状突出部が設けられた半導体屑が該活
性層とレーザ発振光を吸収する光吸収層とにより挟み込
まれ、該ストライプ状突出部が設けられた半導体層は、
該突出部の両傾斜面の中間部分の間ではレーザ発振光が
該半導体層外に実質的に滲み出ない厚さを有し、該中間
部分より外側ではレーザ発振光が該半導体層外に滲み出
る厚さを有しており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
層よりも禁制帯幅が広い第１及び第２の半導体層で挟み
込んだダブルヘテロ接合構造を有する半導体レーザ装置
であって、該第１及び第２の半導体層の少なくとも一方
には２個の傾斜面を有するストライプ状突出部が設けら
れ、該ストライプ状突出部が設けられた半導体屑が該活
性層とレーザ発振光を吸収する光吸収層とにより挟み込
まれ、該ストライプ状突出部が設けられた半導体層は、
該突出部の両傾斜面の中間部分の間ではレーザ発振光が
該半導体層外に実質的に滲み出ない厚さを有し、該中間
部分より外側ではレーザ発振光が該半導体層外に滲み出
る厚さを有しており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。
また、本発明の半導体レーザ装置は、上記に加えて、前
記ストライプ状突出部の両側に、前記光吸収層と反対導
電型の電流阻止層が設けられて内部ストライプが形成さ
れていてもよい。
記ストライプ状突出部の両側に、前記光吸収層と反対導
電型の電流阻止層が設けられて内部ストライプが形成さ
れていてもよい。
更に、本発明の半導体レーザ装置は、前記ダブルヘテロ
接合構造を含む多層結晶構造が光導波路の幅よりも広い
幅のメサストライプに形成されており、該メサストライ
プの両側が前記活性層よりも禁制帯幅が広い埋込層によ
り埋め込まれていてもよい。
接合構造を含む多層結晶構造が光導波路の幅よりも広い
幅のメサストライプに形成されており、該メサストライ
プの両側が前記活性層よりも禁制帯幅が広い埋込層によ
り埋め込まれていてもよい。
（作用）
本発明の半導体レーザ装置では、活性層を挟み込んでい
る半導体層の少なくとも一方には、例えばＶ字状又は台
形状の断面形状を有する突出部が設けられている。活性
層から滲み出たレーザ光は、該突出部の２個の傾斜面の
途中より外側では吸収層に吸収される。これに対して、
傾斜面の途中より内側の突出部の中央部ではレーザ光は
吸収を受けずに導波される。従って、レーザ光の吸収層
への吸収量及び実効屈折率差はＣ８Ｐレーザのように段
差Ｓの外側の半導体層７２の厚さに依存せず、突出部の
２個の傾斜面での該半導体屑の層厚の変化によって決定
される。従って、屈折率導波路を形成する実効屈折率差
（Δｎ）はステップ状ではなく、連続的に変化する量と
なり、２個の傾斜面の途中まで光が閉じ込められる。即
ち、光導波路は段差によって形成されるのではなく、傾
斜面によって形成され、レーザ光発振スポットも突出部
基端よりも内側に形成されるのである。このようにして
、本発明の半導体レーザ装置によれば、発振スポット光
の突出部基端より外側への滲み出し量が非常に少なくな
るので該半導体層の厚さは十分薄くてもよい、また、傾
斜面においても、発振スポットの外側では該半導体層の
層厚が次第に薄くなるので、光吸収量は非常に小さなも
のになる。
る半導体層の少なくとも一方には、例えばＶ字状又は台
形状の断面形状を有する突出部が設けられている。活性
層から滲み出たレーザ光は、該突出部の２個の傾斜面の
途中より外側では吸収層に吸収される。これに対して、
傾斜面の途中より内側の突出部の中央部ではレーザ光は
吸収を受けずに導波される。従って、レーザ光の吸収層
への吸収量及び実効屈折率差はＣ８Ｐレーザのように段
差Ｓの外側の半導体層７２の厚さに依存せず、突出部の
２個の傾斜面での該半導体屑の層厚の変化によって決定
される。従って、屈折率導波路を形成する実効屈折率差
（Δｎ）はステップ状ではなく、連続的に変化する量と
なり、２個の傾斜面の途中まで光が閉じ込められる。即
ち、光導波路は段差によって形成されるのではなく、傾
斜面によって形成され、レーザ光発振スポットも突出部
基端よりも内側に形成されるのである。このようにして
、本発明の半導体レーザ装置によれば、発振スポット光
の突出部基端より外側への滲み出し量が非常に少なくな
るので該半導体層の厚さは十分薄くてもよい、また、傾
斜面においても、発振スポットの外側では該半導体層の
層厚が次第に薄くなるので、光吸収量は非常に小さなも
のになる。
このように本発明の半導体レーザ装置では、レーザ発振
スポットは突出部の外側には殆ど滲み出さず、微分量子
効率η、は突出部より外側での該半導体層の層厚に依存
しない、そして、傾斜面での該半導体屑の層厚分布によ
って形成される実効屈折率差分布により、光導波路が形
成され、その外側での光吸収により基本横モード発振が
維持される。その時のスポット幅も、光吸収が最も小さ
くなるように選択されるので、傾斜面を設けたことによ
る効果は大きい、具体的には、Ｃ８Ｐレーザの微分量子
効率η、が約２５％であるのに対して、本発明の半導体
レーザ装置では約４０〜５０％のものが安定して得られ
る。また、光出力４０ｍＷ程度までは発振スポットの移
動やＩ−Ｌキンクは現れない。
スポットは突出部の外側には殆ど滲み出さず、微分量子
効率η、は突出部より外側での該半導体層の層厚に依存
しない、そして、傾斜面での該半導体屑の層厚分布によ
って形成される実効屈折率差分布により、光導波路が形
成され、その外側での光吸収により基本横モード発振が
維持される。その時のスポット幅も、光吸収が最も小さ
くなるように選択されるので、傾斜面を設けたことによ
る効果は大きい、具体的には、Ｃ８Ｐレーザの微分量子
効率η、が約２５％であるのに対して、本発明の半導体
レーザ装置では約４０〜５０％のものが安定して得られ
る。また、光出力４０ｍＷ程度までは発振スポットの移
動やＩ−Ｌキンクは現れない。
（実施例）
本発明を実施例について以下に説明する。
第１Ａ図に本発明の第１の実施例の構成を示す。
本実施例の半導体レーザ装置は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上
に断面Ｖ字状のストライプｉｃ （幅４μｍ、深さ１μ
ｍ）を化学エツチングにより形成し、ｎ−ＧａＡｌＡｓ
クラッド層２（平坦部の厚さ０゜１ μｍ）、ＧａＡｌ
Ａｓ活性Ｎ３、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層４、及び
ｎ−ＧａＡｓキャップ層５をＬＰＥ法により成長させた
後、電流狭窄のためにｐ−Ｚｎ拡散層６を７字状の溝Ｃ
の上方に形成して作製したものである。尚、符号８．９
は電極を示している。７字状の溝Ｃを有する基板１上に
設けられるクラッド層２には、７字状の断面形状を有す
る突出部Ｐが形成される。また、ＬＰＥ成長の特性によ
り活性層３は平坦に形成される。
に断面Ｖ字状のストライプｉｃ （幅４μｍ、深さ１μ
ｍ）を化学エツチングにより形成し、ｎ−ＧａＡｌＡｓ
クラッド層２（平坦部の厚さ０゜１ μｍ）、ＧａＡｌ
Ａｓ活性Ｎ３、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層４、及び
ｎ−ＧａＡｓキャップ層５をＬＰＥ法により成長させた
後、電流狭窄のためにｐ−Ｚｎ拡散層６を７字状の溝Ｃ
の上方に形成して作製したものである。尚、符号８．９
は電極を示している。７字状の溝Ｃを有する基板１上に
設けられるクラッド層２には、７字状の断面形状を有す
る突出部Ｐが形成される。また、ＬＰＥ成長の特性によ
り活性層３は平坦に形成される。
活性層３から滲み出たレーザ光りは突出部Ｐの２個の傾
斜面Ｇ、 Ｇの途中より外側では吸収層（ＧａＡｓ基板
１）に吸収される。クラッド層２が厚くなれば、それに
応じてＧａＡｓ基板１によるレーザ光りの吸収量は減少
する。従って、傾斜面Ｇ、Ｇの途中より内側の突出部Ｐ
の中央部ではクラッド層２の層厚が大きくなるので、レ
ーザ光りは吸収されなくなる。このように、ＧａＡｓ基
板１によるレーザ光りの吸収量及び実効屈折率差は横方
向に連続的に変化する。レーザ光は傾斜面Ｇ、Ｇの途中
まで閉じ込められ、レーザ光発振スポットＬＳは突出部
Ｐの基端Ｂ、 Ｂよりも内側に形成される。この半導
体レーザ装置のレーザ光分布は第４図の曲線Ａのように
なり、発振スポットＬＳの幅は突出部Ｐ（即ち、７字状
のＩＣ）の幅より狭い。第４図中の曲線Ｂ１は活性層３
内のキャリア（電子、正孔）の分布を示している。
斜面Ｇ、 Ｇの途中より外側では吸収層（ＧａＡｓ基板
１）に吸収される。クラッド層２が厚くなれば、それに
応じてＧａＡｓ基板１によるレーザ光りの吸収量は減少
する。従って、傾斜面Ｇ、Ｇの途中より内側の突出部Ｐ
の中央部ではクラッド層２の層厚が大きくなるので、レ
ーザ光りは吸収されなくなる。このように、ＧａＡｓ基
板１によるレーザ光りの吸収量及び実効屈折率差は横方
向に連続的に変化する。レーザ光は傾斜面Ｇ、Ｇの途中
まで閉じ込められ、レーザ光発振スポットＬＳは突出部
Ｐの基端Ｂ、 Ｂよりも内側に形成される。この半導
体レーザ装置のレーザ光分布は第４図の曲線Ａのように
なり、発振スポットＬＳの幅は突出部Ｐ（即ち、７字状
のＩＣ）の幅より狭い。第４図中の曲線Ｂ１は活性層３
内のキャリア（電子、正孔）の分布を示している。
本発明の第２の実施例の構成を第１Ｂ図に示す。
第１Ｂ図の半導体レーザ装置は、ｐ−ＧａＡｓ基板１上
にｎ−ＧａＡｓ電流阻止屑７（厚さ約０゜８μｍ）を形
成した後に７字状のストライプ溝Ｃ（幅４μｍ、深さ１
μｍ）を形成し、ｐ−Ｇ ａＡＩＡｓクラッド屑２（
平坦部の厚さ０．１μｍ）、ＧａＡｌＡｓ活性Ｒ３、ｎ
−ＧａＡｌＡｓクラッド層４、及びｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層５をＬＰＥ成長させた内部ストライプ構造を有して
いる。この実施例に於いても、第１の実施例と同様に、
レーザ光りは傾斜面Ｇ、 Ｇの途中まで閉じ込められ２
レ一ザ光発振スポットＬＳは突出部Ｐの基端Ｂ、Ｂより
も内側に形成される。
にｎ−ＧａＡｓ電流阻止屑７（厚さ約０゜８μｍ）を形
成した後に７字状のストライプ溝Ｃ（幅４μｍ、深さ１
μｍ）を形成し、ｐ−Ｇ ａＡＩＡｓクラッド屑２（
平坦部の厚さ０．１μｍ）、ＧａＡｌＡｓ活性Ｒ３、ｎ
−ＧａＡｌＡｓクラッド層４、及びｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層５をＬＰＥ成長させた内部ストライプ構造を有して
いる。この実施例に於いても、第１の実施例と同様に、
レーザ光りは傾斜面Ｇ、 Ｇの途中まで閉じ込められ２
レ一ザ光発振スポットＬＳは突出部Ｐの基端Ｂ、Ｂより
も内側に形成される。
本発明の第３の実施例及び第４の実施例を第２Ａ図及び
第２Ｂ図にそれぞれ示す。これらの実施例の構成は、第
１Ａ図及び第１Ｂ図に示した第１の実施ｆ！Ａ１及び第
２の実施例とそれぞれほぼ同じであるが、ストライプ溝
Ｃ及び突出部Ｐの断面形状は台形（上辺６μｍ、下辺２
μｍ、高さ１μｍ）とされている点が異なっている。こ
のように突出部Ｐの断面形状を台形状とすることによっ
て、７字状の断面形状とした場合よりも、光導波路幅（
即ち、レーザ光発振スポットＬＳの幅）が大きくなる。
第２Ｂ図にそれぞれ示す。これらの実施例の構成は、第
１Ａ図及び第１Ｂ図に示した第１の実施ｆ！Ａ１及び第
２の実施例とそれぞれほぼ同じであるが、ストライプ溝
Ｃ及び突出部Ｐの断面形状は台形（上辺６μｍ、下辺２
μｍ、高さ１μｍ）とされている点が異なっている。こ
のように突出部Ｐの断面形状を台形状とすることによっ
て、７字状の断面形状とした場合よりも、光導波路幅（
即ち、レーザ光発振スポットＬＳの幅）が大きくなる。
本発明の第５の実施例及び第６の実施例を第３Ａ図及び
第３Ｂ図にそれぞれ示す、これらの実施例によれば、閾
値電流は上述の実施例よりも更に低いものとなる。第３
Ａ図の実施例は次のようにして作製される。先ず、ｎ−
ＧａＡｓ基板３１上に７字状のストライプ溝Ｃ（幅４μ
ｍ、深さ１μｍ）を化学エツチングにより形成し、ｎ−
Ｇ ａＡＩＡｓクラッド層３２（平坦部の厚さ０．１μ
ｍ）、ＧａＡｌＡｓ活性層３３、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層３４、及びｐ−ＧａＡｌＡｓカバー層３５をＬＰ
Ｅ成長させる。その後、クラッドＪｉ３２に形成されて
いる突出部Ｐの幅より１μｍ程度広い幅のストライプ状
のメサＭを化学エツチングにより形成する。次に、２回
目のＬＰＥ成長を行って、ｐ−−ＧａＡＩＡｓ高抵抗層
ａ、ｎ”−ＧａＡＩＡｓ電流阻止層ｂ、及びｎ−ＧａＡ
ｓキャップＪｉｌｃによりメサＭを埋め込む。キャップ
層ＣはメサＭ上にも成長させている。符号３８．３９は
電極を示している。
第３Ｂ図にそれぞれ示す、これらの実施例によれば、閾
値電流は上述の実施例よりも更に低いものとなる。第３
Ａ図の実施例は次のようにして作製される。先ず、ｎ−
ＧａＡｓ基板３１上に７字状のストライプ溝Ｃ（幅４μ
ｍ、深さ１μｍ）を化学エツチングにより形成し、ｎ−
Ｇ ａＡＩＡｓクラッド層３２（平坦部の厚さ０．１μ
ｍ）、ＧａＡｌＡｓ活性層３３、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラ
ッド層３４、及びｐ−ＧａＡｌＡｓカバー層３５をＬＰ
Ｅ成長させる。その後、クラッドＪｉ３２に形成されて
いる突出部Ｐの幅より１μｍ程度広い幅のストライプ状
のメサＭを化学エツチングにより形成する。次に、２回
目のＬＰＥ成長を行って、ｐ−−ＧａＡＩＡｓ高抵抗層
ａ、ｎ”−ＧａＡＩＡｓ電流阻止層ｂ、及びｎ−ＧａＡ
ｓキャップＪｉｌｃによりメサＭを埋め込む。キャップ
層ＣはメサＭ上にも成長させている。符号３８．３９は
電極を示している。
第３Ｂ図に示す第６の実施例の作製手順を説明する。ｐ
−ＧａＡｓ基板３１上にｎ” −Ｇ ａ Ａ Ｓ電流阻
止Ｍ３７（厚さ約０． ８μｍ）を形成した後に７字状
のストライプ溝Ｃ（幅４μｍ、深さ１μｍ）を形成する
０次に、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３２、ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３３、ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３４、ｎ−
ＧａＡｌＡｓカバー層３５をＬＰＥ成長させた後、■字
状溝Ｃ（即ち、突出部Ｐ）の幅より１μｍ程度広い幅を
有するストライプ状のメサＭを化学エツチングにより形
成する。２回目のＬＰＥ成長によりｎ−−ＧａＡＩＡＳ
高抵抗層ｄ、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流阻止屑ｅ、及びｎ−
ＧａＡｓキャップ層ｆを成長させて、メサＭを埋め込む
。キャップ層ではメサＭ上にも形成させている。
−ＧａＡｓ基板３１上にｎ” −Ｇ ａ Ａ Ｓ電流阻
止Ｍ３７（厚さ約０． ８μｍ）を形成した後に７字状
のストライプ溝Ｃ（幅４μｍ、深さ１μｍ）を形成する
０次に、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３２、ＧａＡｌＡ
ｓ活性層３３、ｎ−ＧａＡｌＡｓクラッド層３４、ｎ−
ＧａＡｌＡｓカバー層３５をＬＰＥ成長させた後、■字
状溝Ｃ（即ち、突出部Ｐ）の幅より１μｍ程度広い幅を
有するストライプ状のメサＭを化学エツチングにより形
成する。２回目のＬＰＥ成長によりｎ−−ＧａＡＩＡＳ
高抵抗層ｄ、ｐ−ＧａＡｌＡｓ電流阻止屑ｅ、及びｎ−
ＧａＡｓキャップ層ｆを成長させて、メサＭを埋め込む
。キャップ層ではメサＭ上にも形成させている。
これら第５又は第６の実施例の半導体レーザ装置のレー
ザ光分布は第５図（ａ）の曲線Ａのようになり、発振ス
ポットＬＳの幅は突出部Ｐ（即ち、７字状の溝Ｃ）の幅
より狭い、第５図（ａ）中の曲線Ｂａは活性層３３内の
キャリアの分布を示している。
ザ光分布は第５図（ａ）の曲線Ａのようになり、発振ス
ポットＬＳの幅は突出部Ｐ（即ち、７字状の溝Ｃ）の幅
より狭い、第５図（ａ）中の曲線Ｂａは活性層３３内の
キャリアの分布を示している。
第５図（ｂ）は、メサＭの幅を突出部Ｐの幅と同程度と
した場合のレーザ光分布（曲！ＩＡ）及びキャリアの分
布（曲線Ｂｂ）を示している。
した場合のレーザ光分布（曲！ＩＡ）及びキャリアの分
布（曲線Ｂｂ）を示している。
ところで、第１の実施例（第１Ａ図）の半導体レーザ装
置では、第４図に示すように活性層３内でのキャリア分
布（曲線Ｂｌ）は突出部Ｐよりも外側へ広がっており、
その幅は該突出部Ｐの幅の２倍以上となっている。従っ
て、突出部Ｐより内側でのレーザ発振に使われるキャリ
アは全体６半分以下である。これに対して、上述の第５
又は第６の実施例の場合には、突出部Ｐの基端部Ｂ近傍
でレーザ発振スポット幅よりもやや広い幅で、活性層３
３を含むメサＭを形成し、そのメサＭ以外の部分は活性
層３３よりも禁制帯幅の大きい半導体（ＧａＡＩＡｓ）
で埋め込まれている。第５図（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、活性層内キャリア分布はメサ層内に閉じ込められ
たものになり、全キャリアがレーザ発振に寄与できるこ
とになる。従って、それらの実施例の構成によれば、閾
値電流を大幅に低減することができる。下記第１表に示
すように、第５及び第６の実施例の閾値電流は第１の実
施例の閾値電流の約半分に減少した。また、第５及び第
６の実施例の構成は一種の埋込型レーザであるのにも関
わらず、メサ側面部近傍での劣化の徴候は見られない。
置では、第４図に示すように活性層３内でのキャリア分
布（曲線Ｂｌ）は突出部Ｐよりも外側へ広がっており、
その幅は該突出部Ｐの幅の２倍以上となっている。従っ
て、突出部Ｐより内側でのレーザ発振に使われるキャリ
アは全体６半分以下である。これに対して、上述の第５
又は第６の実施例の場合には、突出部Ｐの基端部Ｂ近傍
でレーザ発振スポット幅よりもやや広い幅で、活性層３
３を含むメサＭを形成し、そのメサＭ以外の部分は活性
層３３よりも禁制帯幅の大きい半導体（ＧａＡＩＡｓ）
で埋め込まれている。第５図（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、活性層内キャリア分布はメサ層内に閉じ込められ
たものになり、全キャリアがレーザ発振に寄与できるこ
とになる。従って、それらの実施例の構成によれば、閾
値電流を大幅に低減することができる。下記第１表に示
すように、第５及び第６の実施例の閾値電流は第１の実
施例の閾値電流の約半分に減少した。また、第５及び第
６の実施例の構成は一種の埋込型レーザであるのにも関
わらず、メサ側面部近傍での劣化の徴候は見られない。
これは、光導波路の外側で埋め込んでいることの効果で
ある。
ある。
以下に、上述の各実施例の半導体レーザ装置によって得
られた特性をまとめて示す。
られた特性をまとめて示す。
第１表
上述の各実施例では、基板側の半導体層のみに突出部を
設けているが、基板と反対側の半導体層に突出部を設け
てもよいし、両方の半導体層に突出部を設けるようにし
てもよい。また、本発明の半導体レーザ装置は、上述の
ＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系に限定されるものではなく、
ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系やその他のへテロ接合半導体
レーザ装置にも適用できることは当然である。
設けているが、基板と反対側の半導体層に突出部を設け
てもよいし、両方の半導体層に突出部を設けるようにし
てもよい。また、本発明の半導体レーザ装置は、上述の
ＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系に限定されるものではなく、
ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系やその他のへテロ接合半導体
レーザ装置にも適用できることは当然である。
（発明の効果）
以上のように、本発明の半導体レーザ装置では、例えば
ｖ字状又は台形状のストライプ状突出部の傾斜した側面
でのレーザ光吸収により屈折率導波路が形成され、且つ
レーザ光は突出部の外側には滲み出ず、発振スポットは
突出部の内側に形成される。従って、ダブルヘテロ接合
構造を形成している半導体層の層厚の厳密な制御が不要
である。
ｖ字状又は台形状のストライプ状突出部の傾斜した側面
でのレーザ光吸収により屈折率導波路が形成され、且つ
レーザ光は突出部の外側には滲み出ず、発振スポットは
突出部の内側に形成される。従って、ダブルヘテロ接合
構造を形成している半導体層の層厚の厳密な制御が不要
である。
それ故、本発明半導体レーザ装置は、製造条件に制約が
少なく、大量生産に適している。しかも、高出力まで安
定な基本横モード発振し、微分量子効率が大きいという
利点がある。
少なく、大量生産に適している。しかも、高出力まで安
定な基本横モード発振し、微分量子効率が大きいという
利点がある。
更に、光導波路の外側で、活性層よりも禁制帯幅の広い
層で埋め込む構成とすることができるので、閾値電流を
より低くすることができる。そのような構成とする場合
には、活性層と埋込層との界面にはレーザ光の滲み出し
が少ないので、従来の埋込層により光導波路が形成され
る所謂埋込（ＢＨ）型レーザよりも大幅に改善された長
寿命化を達成することができる。また、メサの幅は従来
の埋込レーザと比べて大きくすることができるので、製
造が容易である。
層で埋め込む構成とすることができるので、閾値電流を
より低くすることができる。そのような構成とする場合
には、活性層と埋込層との界面にはレーザ光の滲み出し
が少ないので、従来の埋込層により光導波路が形成され
る所謂埋込（ＢＨ）型レーザよりも大幅に改善された長
寿命化を達成することができる。また、メサの幅は従来
の埋込レーザと比べて大きくすることができるので、製
造が容易である。
、・ ｔ；日
第１Ａ図乃至第３Ｂ図は本発明の半導体レーザ装置の各
実施例の構成をそれぞれ示す断面図、第４図は第１Ａ図
の実施例のレーザ光分布及び活性層内キャリア分布を示
す図、第５図（ａ）は第３Ａ図の実施例のレーザ光分布
及び活性層内キャリア分布を示す図、第５図（ｂ）はそ
の実施例に於いてメサ幅を突出部の幅と同程度とした場
合のレーザ光分布及び活性層内キャリア分布を示す図、
第６Ａ図及び第６Ｂ図は従来の埋込型（ＢＨ）レーザの
断面図、第７図は従来のＣ８Ｐレーザの断面図、第８図
はそのＣ８Ｐレーザの電流−光出力特性を示すグラフで
ある。
実施例の構成をそれぞれ示す断面図、第４図は第１Ａ図
の実施例のレーザ光分布及び活性層内キャリア分布を示
す図、第５図（ａ）は第３Ａ図の実施例のレーザ光分布
及び活性層内キャリア分布を示す図、第５図（ｂ）はそ
の実施例に於いてメサ幅を突出部の幅と同程度とした場
合のレーザ光分布及び活性層内キャリア分布を示す図、
第６Ａ図及び第６Ｂ図は従来の埋込型（ＢＨ）レーザの
断面図、第７図は従来のＣ８Ｐレーザの断面図、第８図
はそのＣ８Ｐレーザの電流−光出力特性を示すグラフで
ある。
１２．３１・・・ＧａＡｓ基板、２．４．３２．３４・
・・クラッド層、３゛、３３・・・活性層、Ｂ・・・突
出部の基端、Ｃ・・・清、Ｇ・・・傾斜面、Ｍ・・・メ
サ、Ｐ・・・突出部 以上
・・クラッド層、３゛、３３・・・活性層、Ｂ・・・突
出部の基端、Ｃ・・・清、Ｇ・・・傾斜面、Ｍ・・・メ
サ、Ｐ・・・突出部 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、平坦な活性層を、該活性層よりも禁制帯幅が広い第
１及び第２の半導体層で挟み込んだダブルヘテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置であって、 該第１及び第２の半導体層の少なくとも一方には２個の
傾斜面を有するストライプ状突出部が設けられ、 該ストライプ状突出部が設けられた半導体層が該活性層
とレーザ発振光を吸収する光吸収層とにより挟み込まれ
、 該ストライプ状突出部が設けられた半導体層は、該突出
部の両傾斜面の中間部分の間ではレーザ発振光が該半導
体層外に実質的に滲み出ない厚さを有し、該中間部分よ
り外側ではレーザ発振光が該半導体層外に滲み出る厚さ
を有している 半導体レーザ装置。 ２、前記ストライプ状突出部の両側に、前記光吸収層と
反対導電型の電流阻止層が設けられて内部ストライプが
形成されている請求項１に記載の半導体レーザ装置。 ３、前記ダブルヘテロ接合構造を含む多層結晶構造が光
導波路の幅よりも広い幅のメサストライプに形成されて
おり、該メサストライプの両側が前記活性層よりも禁制
帯幅が広い埋込層により埋め込まれている請求項１又は
２に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121561A JPH01291481A (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 半導体レーザ装置 |
| EP89305053A EP0342983A3 (en) | 1988-05-18 | 1989-05-18 | A semiconductor laser device |
| US07/354,254 US4939743A (en) | 1988-05-18 | 1989-05-18 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63121561A JPH01291481A (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291481A true JPH01291481A (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=14814282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63121561A Pending JPH01291481A (ja) | 1988-05-18 | 1988-05-18 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4939743A (ja) |
| EP (1) | EP0342983A3 (ja) |
| JP (1) | JPH01291481A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69406049T2 (de) * | 1993-06-04 | 1998-04-16 | Sharp Kk | Lichtmittierende Halbleitervorrichtung mit einer dritten Begrenzungsschicht |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220982A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6191990A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5240958A (en) * | 1975-09-26 | 1977-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electron discharge material |
| JPS5241107A (en) * | 1975-09-29 | 1977-03-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Process for strengthening precipitation hardening type metallic materi als |
| JPS5248066A (en) * | 1975-10-15 | 1977-04-16 | Matsushita Electric Works Ltd | Circuit breaker |
| US4326176A (en) * | 1976-04-16 | 1982-04-20 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| JPS545273A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-16 | Toshiba Corp | Vapor removing device |
| JPS55154792A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-02 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| JPS5696889A (en) * | 1979-12-29 | 1981-08-05 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
| JPS5795689A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-14 | Nec Corp | Stripe shaped type double hetero junction laser element |
| JPS5917292A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6055688A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-03-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6174386A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Sharp Corp | 半導体素子 |
| JPS622718A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Nec Corp | 三値出力回路 |
| JPS627719A (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd | エポキシ樹脂の製法 |
| JPS6392078A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1988
- 1988-05-18 JP JP63121561A patent/JPH01291481A/ja active Pending
-
1989
- 1989-05-18 EP EP89305053A patent/EP0342983A3/en not_active Withdrawn
- 1989-05-18 US US07/354,254 patent/US4939743A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220982A (ja) * | 1984-04-17 | 1985-11-05 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS6191990A (ja) * | 1984-10-11 | 1986-05-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0342983A3 (en) | 1990-07-11 |
| US4939743A (en) | 1990-07-03 |
| EP0342983A2 (en) | 1989-11-23 |
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