JPH02128491A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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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、回折格子が形成され単一縦モードでレーザ発
振する発振波長５８．０−８．９０ ｎｍの分布帰還形
（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ＋ＤＦＢ
）または分布ブラッグ反射形（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
Ｂｌａｃｋ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＋ ＤＢＲ）半導体レ
ーザ素子に関するものである。
振する発振波長５８．０−８．９０ ｎｍの分布帰還形
（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ＋ＤＦＢ
）または分布ブラッグ反射形（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
Ｂｌａｃｋ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ＋ ＤＢＲ）半導体レ
ーザ素子に関するものである。
〈従来の技術〉
光ファイバを利用した光情報伝送システムあるいは光計
測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利用
する場合には、半導体レーザ装置は単一縦モードで発振
する動作特性をもつことが望ましい。単一縦モードのレ
ーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、活
性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状の
回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反射
形のレーザ素子が知られている。
測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利用
する場合には、半導体レーザ装置は単一縦モードで発振
する動作特性をもつことが望ましい。単一縦モードのレ
ーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、活
性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状の
回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反射
形のレーザ素子が知られている。
第２図に従来の一般的な分布帰還形半導体レーザ素子の
構造を示す。
構造を示す。
この第２図において、ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層（緩衝層）１２、ノンドブＩｎＧａＰＡｓ
活性層１３、ｐ型ＩｎＧａＰＡｓ光ガイド層１４、ｐ型
ＩｎＰクラッド層１５及びｐ型ＩｎＧａＰＡｓキャップ
層１６が順次積層されている。またキャップ層１６と基
板１１にはそれぞれｐ側及びｎ側のオーミック電極１７
．１８が形成され、レーザ発振動作用回折格子は光ガイ
ド層１４の上面に形成されている。このレーザ素子は発
振波長１＋ ８００ｎｍのＩｎＧａＰＡｓ／ＩｎＰｎＧ
ａＰＡｓ／Ｉｎ溝体レーザとしては長波長の発振特性を
有し、光フアイバ通信に用いられている。
Ｐクラッド層（緩衝層）１２、ノンドブＩｎＧａＰＡｓ
活性層１３、ｐ型ＩｎＧａＰＡｓ光ガイド層１４、ｐ型
ＩｎＰクラッド層１５及びｐ型ＩｎＧａＰＡｓキャップ
層１６が順次積層されている。またキャップ層１６と基
板１１にはそれぞれｐ側及びｎ側のオーミック電極１７
．１８が形成され、レーザ発振動作用回折格子は光ガイ
ド層１４の上面に形成されている。このレーザ素子は発
振波長１＋ ８００ｎｍのＩｎＧａＰＡｓ／ＩｎＰｎＧ
ａＰＡｓ／Ｉｎ溝体レーザとしては長波長の発振特性を
有し、光フアイバ通信に用いられている。
一方、これに対し、発振波長８９０ｎｍ以下の半導体レ
ーザにおいても同様の構造のＤＦＢ又は、ＤＢＲレーザ
が考えられる。この場合のレーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ
基板上にｎ−ＡｌｌＸＧａ １−ＸＡｓクラッド層、ノ
ンドープＡｌｌＸＧａ１−ＸＡｓ活性層、ｐ−ＡＩ Ｘ
Ｇａ、−ＸＡｓ光ガイド層、 ｐ −Ａ ｌＸＧａ １
−ｘＡｓクラッド層＋ ｐ ＧａＡｓ キャップ層
を順次積層した構造のものとなる。しかしながら、この
場合の構造はＡ １ ｘ Ｇ ａ １− ｘ Ａ ｓ光
ガイド層上に回折格子を形成し、そのうえにＡｌｘＧａ
１−ＸＡｓクラッド層を成長させることになシ、従って
、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓのようなアルミニウムを成分と
して含む結晶は空気中で容易に酸化して酸化膜を形成す
る性質を有するため、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ上への結晶
の再成長は困難と言われていた。しかしながら、発明者
等は、厳密に酸素リークをのぞいだ液相エピタキシャル
成長法においては、回折格子を印刻したＡ１混晶比Ｘが
Ｘ≦０．３のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの上にも良好な結晶
成長が可能であることを見いだした。これによシ、発明
者等は７８．０ｎｍのＡＩ Ｇａ ＡｓＤＦＢ
レーザを実現している。
ーザにおいても同様の構造のＤＦＢ又は、ＤＢＲレーザ
が考えられる。この場合のレーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ
基板上にｎ−ＡｌｌＸＧａ １−ＸＡｓクラッド層、ノ
ンドープＡｌｌＸＧａ１−ＸＡｓ活性層、ｐ−ＡＩ Ｘ
Ｇａ、−ＸＡｓ光ガイド層、 ｐ −Ａ ｌＸＧａ １
−ｘＡｓクラッド層＋ ｐ ＧａＡｓ キャップ層
を順次積層した構造のものとなる。しかしながら、この
場合の構造はＡ １ ｘ Ｇ ａ １− ｘ Ａ ｓ光
ガイド層上に回折格子を形成し、そのうえにＡｌｘＧａ
１−ＸＡｓクラッド層を成長させることになシ、従って
、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓのようなアルミニウムを成分と
して含む結晶は空気中で容易に酸化して酸化膜を形成す
る性質を有するため、ＡｌＸＧａ１−ＸＡｓ上への結晶
の再成長は困難と言われていた。しかしながら、発明者
等は、厳密に酸素リークをのぞいだ液相エピタキシャル
成長法においては、回折格子を印刻したＡ１混晶比Ｘが
Ｘ≦０．３のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓの上にも良好な結晶
成長が可能であることを見いだした。これによシ、発明
者等は７８．０ｎｍのＡＩ Ｇａ ＡｓＤＦＢ
レーザを実現している。
Ｘ ｔ−ｘ
〈発明が解決しようとする課題〉
しかしながら上記の良好な結晶成長の可能なＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓのうち最大の禁制体幅を持つ”ＸＧａ１１Ａ
ｓ （ｘ＝０．３ ）の回折格子を使用しても、活性層
は回折格子印刻層よシも禁制体幅は小さくなるので、発
振波長は７４０ｎｍ以下にはできない。従って発振波長
７４０ｎｍ以下の素子においては回折格子を形成した半
導体レーザの技術はまだ十分に確立されていないのが実
状である。また発振波長７４０ｎｍ以上のＤＦＢレーザ
においても活性層の近傍に回折格子を印刻したＡｌＸＧ
ａ１−ＸＡｓ光ガイド層を設置した場合、光ガイド層の
アルミニウム混晶比が小さいので禁制帯幅が小さく、キ
ャリアの閉じ込め効果が小さいので温度特性が良くなか
った。
１−ＸＡｓのうち最大の禁制体幅を持つ”ＸＧａ１１Ａ
ｓ （ｘ＝０．３ ）の回折格子を使用しても、活性層
は回折格子印刻層よシも禁制体幅は小さくなるので、発
振波長は７４０ｎｍ以下にはできない。従って発振波長
７４０ｎｍ以下の素子においては回折格子を形成した半
導体レーザの技術はまだ十分に確立されていないのが実
状である。また発振波長７４０ｎｍ以上のＤＦＢレーザ
においても活性層の近傍に回折格子を印刻したＡｌＸＧ
ａ１−ＸＡｓ光ガイド層を設置した場合、光ガイド層の
アルミニウム混晶比が小さいので禁制帯幅が小さく、キ
ャリアの閉じ込め効果が小さいので温度特性が良くなか
った。
本発明は、上記の点に鑑みて創案されたものであり、波
長５８０ないし８９０ｎｍの発振が可能で、かつ温賓特
性の良好なりＦＢレーザ素子を提供することを目的とし
ている。
長５８０ないし８９０ｎｍの発振が可能で、かつ温賓特
性の良好なりＦＢレーザ素子を提供することを目的とし
ている。
〈課題を解決するだめの手段〉
上記の目的を達成するため、本発明は、（ＡｌｘＧａ１
−ｘ）。、５■ｎｏ、５Ｐ（０≦ｘ≦１）、ＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ（０≦ｘ≦０．４）又は、ＧａｘＩｎｌ−ｘ
Ｐｌ−ｙＡｓｙ（０５≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１１．ｙ＝２
Ｘ−１）から成る活性層を有する発振波長５８．０ｎｍ
ないし８９０ｎｍの半導体レーザ素子において、前記の
活性層の近傍に（ＡｌｘＧａｌ−Ｘへ５Ｉｎ（、，５Ｐ
（０≦ｘ≦１）からなる回折格子の形成された層を挿入
してなるように構成している。
−ｘ）。、５■ｎｏ、５Ｐ（０≦ｘ≦１）、ＡｌＸＧａ
１−ＸＡｓ（０≦ｘ≦０．４）又は、ＧａｘＩｎｌ−ｘ
Ｐｌ−ｙＡｓｙ（０５≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１１．ｙ＝２
Ｘ−１）から成る活性層を有する発振波長５８．０ｎｍ
ないし８９０ｎｍの半導体レーザ素子において、前記の
活性層の近傍に（ＡｌｘＧａｌ−Ｘへ５Ｉｎ（、，５Ｐ
（０≦ｘ≦１）からなる回折格子の形成された層を挿入
してなるように構成している。
〈作 用〉
本発明は、Ａ １ ｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ ｓの代わ
りに（ＡｌｘＧａ１−Ｘ）。、５Ｉｎ８．５Ｐを回折格
子形成材料として用いることによシ、波長５８０ないし
８．９０ｎｍの発振が可能で、かつ温度特性の良好なり
ＦＢレーザ素子が得られる。
りに（ＡｌｘＧａ１−Ｘ）。、５Ｉｎ８．５Ｐを回折格
子形成材料として用いることによシ、波長５８０ないし
８．９０ｎｍの発振が可能で、かつ温度特性の良好なり
ＦＢレーザ素子が得られる。
〈実施例〉
次に本発明の一実施例について第１図とともに説明する
。
。
第１図においてｎ ＧａＡｓ基板１上にｎ−（ＡＩ
ＸＧａ １−ｘ ） ０．５ Ｉｎｏ、５Ｐ（ｘ＝０．
５ ） クラッド層２．ノンドープ（ＡｌｘＧａｌ−
Ｘ）。、５Ｉｎ。、。
ＸＧａ １−ｘ ） ０．５ Ｉｎｏ、５Ｐ（ｘ＝０．
５ ） クラッド層２．ノンドープ（ＡｌｘＧａｌ−
Ｘ）。、５Ｉｎ。、。
Ｐ（ｘ＝０）活性層３１ ｐ （ＡｌｘＧａ １−Ｘ
）６．５Ｉｎ。、５Ｐ（ｘ＝０．２５） 光ガイド層
４を連続的に成長させる。ここで、光ガイド層は禁制帯
幅、屈折率ともに活性層３とクラッド層２双方の中間の
値を有する４元混晶である。次に、光ガイド層上にホト
レジスト膜を塗布し、紫外線レーザを用いた干渉露光に
より、周期１９００Ａでホトレジスト膜の回折格子を形
成する。これをマスクとして化学エツチングによシ光ガ
イド層４上に溝を印刻し、ホトレジスト膜を除去する。
）６．５Ｉｎ。、５Ｐ（ｘ＝０．２５） 光ガイド層
４を連続的に成長させる。ここで、光ガイド層は禁制帯
幅、屈折率ともに活性層３とクラッド層２双方の中間の
値を有する４元混晶である。次に、光ガイド層上にホト
レジスト膜を塗布し、紫外線レーザを用いた干渉露光に
より、周期１９００Ａでホトレジスト膜の回折格子を形
成する。これをマスクとして化学エツチングによシ光ガ
イド層４上に溝を印刻し、ホトレジスト膜を除去する。
以上によシ光ガイド層４上に周期１９００Ａの凹凸状回
折格子が形成される。この回折格子を備えた光ガイド層
４の表面上にｐ−（ＡｌｘＧａｌ ｚ）０．６ＩｎＯ
，５Ｐ（ｘ＝０．５）クラッド層５．ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層６を順次成長させた後、キャップ層６上及び基板
Ｉ上にそれぞれオーミック性金属電極７，８を形成する
。
折格子が形成される。この回折格子を備えた光ガイド層
４の表面上にｐ−（ＡｌｘＧａｌ ｚ）０．６ＩｎＯ
，５Ｐ（ｘ＝０．５）クラッド層５．ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層６を順次成長させた後、キャップ層６上及び基板
Ｉ上にそれぞれオーミック性金属電極７，８を形成する
。
上記実施例においては、ダブルへテロ接合レーザ動作用
多層結晶構造を構成する各層が（ＡｌｘＧａ ）
ｏ、ｒ＋Ｉｎｏ、５Ｐよシなシ、活性層は−Ｘ （ＡＩ Ｇａ ） Ｉｎ Ｐ（ｘ＝０
）なのでＸ １ −Ｘ Ｏ０５（Ｌ５発振
波長は約６７０ ｎｍとなる。光ガイド層４は、禁制帯
幅及び屈折率が活性層３とクラッド層２゜５の中間の値
となるように設定される。（ＡｌｘＧａ ）
Ｉｎ Ｐを成長する方法としては、ｌ−ｚ
Ｏ，＋ ０．５ 分子線エピタキシ法と有機金属気相エピタキシャル成長
法がある。これらの方法では回折格子を印刻した（Ａｌ
ｘＧａｌ−Ｘ）。、５Ｉｎｏ、、Ｐ上の成長は成長直前
に気相エッチすることにより任意の混晶比で可能である
ことを発明者等は見いだした。
多層結晶構造を構成する各層が（ＡｌｘＧａ ）
ｏ、ｒ＋Ｉｎｏ、５Ｐよシなシ、活性層は−Ｘ （ＡＩ Ｇａ ） Ｉｎ Ｐ（ｘ＝０
）なのでＸ １ −Ｘ Ｏ０５（Ｌ５発振
波長は約６７０ ｎｍとなる。光ガイド層４は、禁制帯
幅及び屈折率が活性層３とクラッド層２゜５の中間の値
となるように設定される。（ＡｌｘＧａ ）
Ｉｎ Ｐを成長する方法としては、ｌ−ｚ
Ｏ，＋ ０．５ 分子線エピタキシ法と有機金属気相エピタキシャル成長
法がある。これらの方法では回折格子を印刻した（Ａｌ
ｘＧａｌ−Ｘ）。、５Ｉｎｏ、、Ｐ上の成長は成長直前
に気相エッチすることにより任意の混晶比で可能である
ことを発明者等は見いだした。
従って、活性層に任意の混晶比の（ＡｌｘＧａｌ−Ｘ）
０．５ ＩｎＯ，５Ｐを使用した分布帰還形半導体レー
ザの製作が可能である。発振波長をさらに短くするには
活性層３の（Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ １−ｘ ） 。、５
Ｉ ｎ 。、 ５ Ｐのアルミ混晶比を大きくすれば
良い。（ＡｌｘＧａ １−ｘ ）。５Ｉｎ６．５Ｐを活
性層とするレーザでは、５８０ｎｍから６７０ｎｍの発
振が可能である。この場合も活性層、光ガイド層、クラ
ッド層の順にアルミ混晶比を大きくして、屈折率が活性
層、光ガイド層、クラッド層の順に小さくなるようにし
て、光が十分に光ガイド層に導波されるようにする。
０．５ ＩｎＯ，５Ｐを使用した分布帰還形半導体レー
ザの製作が可能である。発振波長をさらに短くするには
活性層３の（Ａ ｌ ｘ Ｇ ａ １−ｘ ） 。、５
Ｉ ｎ 。、 ５ Ｐのアルミ混晶比を大きくすれば
良い。（ＡｌｘＧａ １−ｘ ）。５Ｉｎ６．５Ｐを活
性層とするレーザでは、５８０ｎｍから６７０ｎｍの発
振が可能である。この場合も活性層、光ガイド層、クラ
ッド層の順にアルミ混晶比を大きくして、屈折率が活性
層、光ガイド層、クラッド層の順に小さくなるようにし
て、光が十分に光ガイド層に導波されるようにする。
まだ発振波長が７００から８．７０ｎｍの活性層をＡ
１ ｘ Ｇａ １−ｘ Ａ ｓ （１≦ｘ≦０．３）と
する分布帰還形半導体レーザにおいても回折格子印刻層
を（ＡｌｘＧａ１−Ｘ）。、５Ｉｎ。、、Ｐとすれば、
氷層はＡ ｌ ｘ Ｇ ａｌ−ｘＡｓ（Ｘ二０３）より
も禁制帯幅を大きくできるので温度特性を改善すること
ができる。本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレー
ザ素子に適用することも当然に可能である。
１ ｘ Ｇａ １−ｘ Ａ ｓ （１≦ｘ≦０．３）と
する分布帰還形半導体レーザにおいても回折格子印刻層
を（ＡｌｘＧａ１−Ｘ）。、５Ｉｎ。、、Ｐとすれば、
氷層はＡ ｌ ｘ Ｇ ａｌ−ｘＡｓ（Ｘ二０３）より
も禁制帯幅を大きくできるので温度特性を改善すること
ができる。本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレー
ザ素子に適用することも当然に可能である。
〈発明の効果〉
以上詳述したごとく、本発明によれば波長５７０ｎｍか
ら８７０ｎｍの発振が可能で、かつ温度特性の良好な分
布帰還形または分布ブラッグ反射形半導体レーザが得ら
れる。
ら８７０ｎｍの発振が可能で、かつ温度特性の良好な分
布帰還形または分布ブラッグ反射形半導体レーザが得ら
れる。
第１図は本発明の一実施例の分布帰還形半導体レーザ素
子の横断面を示す図、第２図は従来の一般的な分布帰還
形半導体レーザ素子の構造断面を示す図である。 ｌ・・・半導体基板、 ２・・・クラッド層、３・・
・活性層、 ４・・・光ガイド層、５・・・クラ
ッド層、 ６・・・キャップ層、７．８・・電極。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第２図
子の横断面を示す図、第２図は従来の一般的な分布帰還
形半導体レーザ素子の構造断面を示す図である。 ｌ・・・半導体基板、 ２・・・クラッド層、３・・
・活性層、 ４・・・光ガイド層、５・・・クラ
ッド層、 ６・・・キャップ層、７．８・・電極。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）第１図 第２図
Claims (1)
- １、（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿０＿．＿５Ｉｎ＿
０＿．＿５Ｐ（０≦ｘ≦１）、Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿
ｘＡｓ（０≦ｘ０．４）又は、Ｇａ＿ｘＩｎ＿１＿−＿
ｘＰ＿１＿−＿ｙＡｓ＿ｙ（０．５≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、ｙ＝２ｘ−１）から成る活性層を有する発振波長５
８０ｎｍないし８９０ｎｍの半導体レーザ素子において
、前記活性層の近傍に（Ａｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘ）＿
０＿．＿５Ｉｎ＿０＿．＿５Ｐ（０≦ｘ≦１）からなる
回折格子の形成された層を挿入したことを特徴とする半
導体レーザ素子。
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|---|---|---|---|
| JP63282999A JP2703784B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 半導体レーザ素子 |
| US07/432,063 US5007107A (en) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | Semiconductor laser device |
| EP89311438A EP0368578B1 (en) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | A semiconductor laser device |
| DE68915699T DE68915699T2 (de) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | Halbleiterlaservorrichtung. |
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|---|---|---|---|
| JP63282999A JP2703784B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 半導体レーザ素子 |
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|---|---|
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| JP2703784B2 JP2703784B2 (ja) | 1998-01-26 |
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-
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- 1989-11-06 DE DE68915699T patent/DE68915699T2/de not_active Expired - Fee Related
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| US8704645B2 (en) | 2010-12-27 | 2014-04-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Remote controller and remote controller control method |
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|---|---|
| DE68915699T2 (de) | 1995-01-12 |
| JP2703784B2 (ja) | 1998-01-26 |
| EP0368578B1 (en) | 1994-06-01 |
| DE68915699D1 (de) | 1994-07-07 |
| EP0368578A3 (en) | 1990-11-28 |
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