JPH02178984A - Semiconductor laser element - Google Patents
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、自動発振を利用した低雑音特性を有する半導
体レーザ素子に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor laser device that utilizes automatic oscillation and has low noise characteristics.
(従来の技術)
半導体レーザ素子はオーディオビジュアル機器や光情報
処理用の光源として使用されている。これらに用いられ
る半導体レーザ素子には、ディスク等からの反射光によ
って誘起される戻り光雑音の強度が小さいことが要求さ
れる。戻り光雑音を小さくした半導体レーザ素子として
、自動発振レーザが挙げられる。(Prior Art) Semiconductor laser devices are used as light sources for audiovisual equipment and optical information processing. Semiconductor laser elements used in these devices are required to have low intensity of return optical noise induced by reflected light from a disk or the like. An automatic oscillation laser is an example of a semiconductor laser device with reduced optical feedback noise.
第8図に自動発振レーザの一例を示す。この半導体レー
ザは、電流狭窄のためのVSIS(Vchannele
d 5ubstrate Inner 5tripe)
構造を有している。p−G a A s基板11上にn
−GaAs電流阻止層16を形成した後、基板11に達
するV字溝23を形成する。さらにp Gao、ss
A 10.45A Sクラッド層12. p Ga
o、asA l615AS活性層13.n Gao、
55AIo、a5ASクラッド層14.、n−GaAs
キャップ層15を順次積層した後、p側電極21.n側
電極22を形成する。この半導体レーザ素子ではクラッ
ド層12のv字溝23の外側での厚さdl及び活性層1
3の厚さd2は、それぞれ0.3μm及び0.12pm
に設定されている。このように厚さdl及びd2を設定
することにより、V字溝23の上方とそれ以外の部分と
の間の等価屈折率の差△nを3×10−3程度とするこ
とができる。等価屈折率差△nをこのように小さくすれ
ば自動発振を起こすことが可能となる。FIG. 8 shows an example of an automatic oscillation laser. This semiconductor laser has VSIS (V channel) for current confinement.
d 5ubstrate Inner 5tripe)
It has a structure. n on the p-G a As substrate 11
- After forming the GaAs current blocking layer 16, a V-shaped groove 23 reaching the substrate 11 is formed. Further p Gao, ss
A 10.45A S cladding layer 12. p Ga
o, asA 1615AS active layer 13. n Gao,
55AIo, a5AS cladding layer 14. , n-GaAs
After sequentially laminating the cap layer 15, the p-side electrode 21. An n-side electrode 22 is formed. In this semiconductor laser device, the thickness dl of the cladding layer 12 outside the V-shaped groove 23 and the thickness dl of the active layer 1
The thickness d2 of 3 is 0.3 μm and 0.12 pm, respectively.
is set to . By setting the thicknesses dl and d2 in this way, the difference Δn in equivalent refractive index between the upper part of the V-shaped groove 23 and the other parts can be set to about 3×10 −3 . By reducing the equivalent refractive index difference Δn in this manner, automatic oscillation can occur.
(発明が解決しようとする課題)
第8図の自動発振レーザでは等価屈折率差へ〇が小さい
ので屈折率導波機構が弱くなっている。(Problems to be Solved by the Invention) In the automatic oscillation laser shown in FIG. 8, since the equivalent refractive index difference is small, the refractive index waveguide mechanism is weak.
そのため、導波路の光の分布は大きくなっている。Therefore, the distribution of light in the waveguide is large.
光の分布が大きいために、利得が得られる領域以外の領
域では電流阻止層16及び基板11による光の吸収が起
こる。このような光吸収によって発振闇値電流が増大す
るという問題点が生している。Since the distribution of light is large, light is absorbed by the current blocking layer 16 and the substrate 11 in regions other than the region where gain can be obtained. A problem arises in that the oscillation dark value current increases due to such light absorption.
第8図の半導体レーザ素子の発振闇値電流は共振器長2
50μmの場合45mA以上の大きな値となっている。The oscillation dark value current of the semiconductor laser device in Fig. 8 is the cavity length 2.
In the case of 50 μm, the value is as large as 45 mA or more.
また、この半導体レーザ素子では屈折率導波機構が弱め
られているので、出射光の特性は利得導波型のそれに近
くなる。そのため非点隔差が大きくなるという欠点があ
る。第8図の半導体レーザ素子でば非点隔差は15μm
以上の大きい値である。Furthermore, since the refractive index waveguide mechanism is weakened in this semiconductor laser element, the characteristics of the emitted light become close to those of a gain waveguide type. Therefore, there is a drawback that the astigmatism difference becomes large. In the semiconductor laser device shown in Figure 8, the astigmatism difference is 15 μm.
This is a large value.
さらにこの半導体レーザ素子は2通常のダブルへテロ構
造を有しているので、活性層の屈折率は注入キャリアの
量に応して変化しやすい。そのため、光出力の変動に伴
って等価屈折率差へ〇も変化し、高出力まで自動発振を
維持することができないという欠点がある。Furthermore, since this semiconductor laser device has a double heterostructure, the refractive index of the active layer tends to change depending on the amount of injected carriers. Therefore, there is a drawback that the equivalent refractive index difference changes with fluctuations in optical output, and automatic oscillation cannot be maintained up to high output.
本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
ものであり1本発明の目的は発振闇値電流の小さい自動
発振レーザであって、広い出力範囲で自励発振を維持す
ることができ、しかも非点隔差の小さい半導体レーザ素
子を提供することである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. 1. An object of the present invention is to provide an automatic oscillation laser with a small oscillation dark value current, which can maintain self-oscillation over a wide output range. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser element which can be used as a laser diode and has a small astigmatism difference.
本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に形成され
た第1のクラッド層と第1の光ガイド層と量子井戸構造
の活性層と第2の光ガイド層と第2のクラッド層とを有
する積層構造、及び該積層構造の上方に形成されたスト
ライプ状の電流注入路を備え、該電流注入路の近傍領域
の外側の領域に於ける第2のクラッド層の厚さが0.2
μm〜0.4amであり該電流注入路の近傍領域の内側
と外側との間の等価屈折率差が3 X 10−’〜5×
10−3であって、少なくとも一方の端面近傍領域にお
ける該電流注入路の幅WIが該端面近傍領域以外の領域
における該電流注入路の輻W2より小さくなっており、
そのことにより上記目的が達成される。The semiconductor laser device of the present invention includes a first cladding layer, a first optical guide layer, an active layer having a quantum well structure, a second optical guide layer, and a second cladding layer formed on a semiconductor substrate. A layered structure and a striped current injection path formed above the layered structure, the second cladding layer having a thickness of 0.2 in an area outside the area near the current injection path.
μm to 0.4 am, and the equivalent refractive index difference between the inner and outer regions of the current injection path is 3×10−′ to 5×
10-3, wherein a width WI of the current injection path in a region near at least one end face is smaller than a width W2 of the current injection path in a region other than the region near the end face;
This achieves the above objective.
また2本発明の半導体レーザ素子は、前記電流注入路の
幅W1及びW2が
2pm≦W1≦4μm、及び
3μm≦W2≦5μm
の関係をみたすこともでき、さらに前記第1及び第2の
光ガイド層の活性層に接する部分と2前記第1及び第2
のクラッド層との間の屈折率差を0065〜0.2とす
ることもできる。Further, in the semiconductor laser device of the present invention, the widths W1 and W2 of the current injection path may satisfy the following relationships: 2 pm≦W1≦4 μm, and 3 μm≦W2≦5 μm, and further, the widths W1 and W2 of the current injection path may satisfy the following relationships: a portion of the layer in contact with the active layer; and 2 the first and second layers.
The refractive index difference between the cladding layer and the cladding layer can also be set to 0065 to 0.2.
(作用)
本発明の半導体レーザ素子に於ては、活性層が量子井戸
構造を有しているので発振闇値電流を低減することがで
きる。また、電流狭窄のための電流注入路が活性層の上
方に形成されるので、光を吸収しない電流狭窄構造とす
ることができ5そのことによっても発振闇値電流を低減
することができる。そして層厚制御性に優れたM B
E (MolecularBeam Bprtaxy)
法やM OCV D (MetaIorgan:cCh
emical Vapor Deposition )
法を用いることが可能となるので、自動発振半導体レー
ザ素子の出現率を大きくすることができる。また、電流
注入路近傍の領域とそれ以外の領域での等価屈折率の差
を3 X 10−’〜5×10−3として自動発振を生
じさせることができる。電流注入路の幅W1及びW2を
W、<W2としているので、端面近傍領域のみ自己集束
の効果が強められている。そのことによって自動発振を
維持したまま出射光の非点隔差が低減される。また、活
性層が量子井戸構造を有しているので、光出力の変動に
起因する活性層の屈折率変化が小さい。そのため、広い
出力範囲で自動発振が可能となる。さらに光ガイド層の
活性層に接する部分とクラッド層との間の発振波長に対
する屈折率の差を0.065〜0.2の範囲に設定する
ことによって、自動発振に適した光閉じ込め効果を得る
ことができる。(Function) In the semiconductor laser device of the present invention, since the active layer has a quantum well structure, the oscillation dark value current can be reduced. Furthermore, since the current injection path for current confinement is formed above the active layer, a current confinement structure that does not absorb light can be achieved.5 This also makes it possible to reduce the oscillation dark value current. And M B with excellent layer thickness controllability
E (Molecular Beam Bprtaxy)
Law and MOCV D (MetaIorgan:cCh
chemical vapor deposition)
Since it becomes possible to use the method, the appearance rate of automatic oscillation semiconductor laser devices can be increased. Moreover, automatic oscillation can be caused by setting the difference in equivalent refractive index between the region near the current injection path and the other region to 3×10 −′ to 5×10 −3 . Since the widths W1 and W2 of the current injection path are set to W<W2, the self-focusing effect is enhanced only in the region near the end face. This reduces the astigmatism difference of the emitted light while maintaining automatic oscillation. Furthermore, since the active layer has a quantum well structure, changes in the refractive index of the active layer due to fluctuations in optical output are small. Therefore, automatic oscillation is possible over a wide output range. Furthermore, by setting the difference in refractive index for the oscillation wavelength between the part of the optical guide layer in contact with the active layer and the cladding layer to a range of 0.065 to 0.2, an optical confinement effect suitable for automatic oscillation is obtained. be able to.
(実施例)
本発明の実施例について以下に説明する。第1図(a)
は本発明の半導体レーザ素子の一実施例を示す平面図で
ある。第1図(b)及び(C)はそれぞれ第111F
(a)に於けるB−B線及びC−C線に沿った断面図で
ある。以下製造工程に従って説明する。(Example) Examples of the present invention will be described below. Figure 1(a)
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a semiconductor laser device of the present invention. Figure 1 (b) and (C) are respectively 111F
It is a sectional view taken along the line BB and the line CC in (a). The manufacturing process will be explained below.
(100)面方位を有するn−〇aAs基板1上にMB
E法により、n−GaASバッファ層2(厚さ1μm)
を形成し、続いてSiドープn−Ga O,5A I
6.s A sクラ・ンド層3(厚さ1μmキャリア濃
度I X 1018cm−’)を積層した。次にノンド
ープのGa+−x Alx As傾斜屈折率型光ガイド
層4 (厚さ0.15μm、x=0,5→0.35)を
形成した後、多重量子井戸活性層5を形成した。多重量
子井戸活性層5は、3層のノンドープG a o、 e
eA、 I o、 + zA S量子井戸層(厚さ70
人)、及び2層のノンドープG a O,65A l
o。MB on n-○aAs substrate 1 having (100) plane orientation.
By E method, n-GaAS buffer layer 2 (thickness 1 μm)
followed by Si-doped n-GaO,5A I
6. A sAs crystalline layer 3 (thickness: 1 μm, carrier concentration I x 1018 cm-') was laminated. Next, a non-doped Ga + -x Alx As graded refractive index optical guide layer 4 (thickness: 0.15 μm, x=0.5→0.35) was formed, and then a multi-quantum well active layer 5 was formed. The multi-quantum well active layer 5 has three layers of non-doped Ga o, e
eA, Io, + zA S quantum well layer (thickness 70
), and two layers of non-doped G a O, 65 A l
o.
3SA Sバリア層(厚さ40人)から成る。さらにノ
ンドープGa、□Alx As傾斜屈折率型光ガイド層
4° (厚さ0.15μm、x=0.35→0.5)を
形成し2次にBeドープp Gao、sA、1o、s
Asクラッド層6(厚さ1 pm 、ギヤリア濃度I
X 10 ”cm−3)及びp−GaAsキャ・スプ層
7(厚さ1μm、キャリア濃度3 X 10 ”cm−
”)を形成した。第1図(d)はクラッド層3及び6.
光ガイド層4及び4”、並びに活性層5に於けるA1混
晶比を示す図である。第1図(d)に示すように傾斜屈
折率型光ガイド層4及び4゛では活性層に近い方から遠
い方に向って徐々にAl混晶比が大きくなっている。光
ガイド層4及び4′の活性層に接する部分と、クラッド
層3及び6との間のA1混晶比の差は0.15である。Consists of 3 SA S barrier layers (40 layers thick). Furthermore, a non-doped Ga, □Alx As graded refractive index optical guide layer 4° (thickness 0.15 μm, x = 0.35→0.5) is formed, and then a Be-doped p Gao, sA, 1o, s
As cladding layer 6 (thickness 1 pm, gearia concentration I
x 10"cm-3) and p-GaAs cap layer 7 (thickness 1 μm, carrier concentration 3 x 10"cm-3).
") were formed. FIG. 1(d) shows the cladding layers 3 and 6.
1(d) shows the A1 mixed crystal ratio in the optical guide layers 4 and 4" and the active layer 5. As shown in FIG. The Al mixed crystal ratio gradually increases from near to far. Difference in Al mixed crystal ratio between the parts of the optical guide layers 4 and 4' that are in contact with the active layer and the cladding layers 3 and 6 is 0.15.
これは発振波長に対する屈折率差0.10に相当する。This corresponds to a refractive index difference of 0.10 with respect to the oscillation wavelength.
次にウェントエッチング又はRI B E (Reac
tive Jon BeamEtching )を用い
たドライエツチングにより、リッジ部31を形成した。Next, wet etching or RI B E (Reac
The ridge portion 31 was formed by dry etching using tive beam etching.
第1図(a)に示すように出射端面から奥行D−30μ
mの端面近傍領域では幅W、−2μmの部分がエツチン
グされずに残されてリッジ部31aとなる。また、端面
近傍領域以外の領域では幅W2−4μmの部分がエツチ
ングされずに残されてリッジ部31となる。エツチング
は、第1図(b)及び(C)に示すエツチング後に残さ
れるクラッド層6の厚さdcが0.2μmとなるまで行
なう。厚さdcを0.2μmとすることにより、リッジ
部31及び31aの形成された領域とそれ以外の領域と
の間の等価屈折率の差は5×10−3となる。次に、リ
ッジ部31及び31aの上面以外の部分に5tNx絶縁
膜8を形成した後p側電極21 (AuZn/Au)及
びn側電極22(AuGe/Ni)を形成した。これを
襞間によって共振器長250μmのチップにして半導体
レーザ素子を得た。As shown in Figure 1(a), the depth is D-30μ from the output end face.
In the region near the end face of m, a portion having a width W of -2 μm is left unetched and becomes a ridge portion 31a. Further, in a region other than the region near the end face, a portion having a width W2-4 μm is left unetched and becomes a ridge portion 31. Etching is continued until the thickness dc of the cladding layer 6 remaining after etching becomes 0.2 μm as shown in FIGS. 1(b) and 1(C). By setting the thickness dc to 0.2 μm, the difference in equivalent refractive index between the region where the ridge portions 31 and 31a are formed and the other region is 5×10 −3 . Next, a 5tNx insulating film 8 was formed on parts other than the upper surfaces of the ridge parts 31 and 31a, and then a p-side electrode 21 (AuZn/Au) and an n-side electrode 22 (AuGe/Ni) were formed. This was made into a chip with a resonator length of 250 μm using the folds to obtain a semiconductor laser device.
このようにして得られた半導体レーザ素子をヒートシン
ク上に基板側を下にしてマウントし、特性を調べた。発
振闇値電流は1.5mAであり、小さい値であった。発
振波長は783nmであった。The semiconductor laser device thus obtained was mounted on a heat sink with the substrate side facing down, and its characteristics were examined. The oscillation dark value current was 1.5 mA, which was a small value. The oscillation wavelength was 783 nm.
第2図に3mW出力時の発振スペクトルを示す。Figure 2 shows the oscillation spectrum at 3 mW output.
第2図から明らかなように出射光はマルチ縦モード化し
ている。そして各縦モードのスペクトル幅は広くなって
いる。1つの縦モードのスペクトル幅は1.25人であ
った。自動発振周波数は0゜9GHzであり、自動発振
は出力2mW〜18mWの広い範囲で観測された。この
ような半導体レーザ素子の出現率は1ウエハ当たり70
%程度であった。As is clear from FIG. 2, the emitted light has multiple longitudinal modes. And the spectral width of each longitudinal mode is wide. The spectral width of one longitudinal mode was 1.25. The automatic oscillation frequency was 0°9 GHz, and automatic oscillation was observed over a wide range of output power from 2 mW to 18 mW. The appearance rate of such semiconductor laser devices is 70 per wafer.
It was about %.
第3図は本実施例に於いて戻り光量を変化させたときの
相対雑音強度(RlN)の変化を表わす回である。測定
条件は測定周波数720 k Hzハンド幅10kHz
、光路長30mmである。第3図から明らかなように戻
り光量3%以下では相対雑音強度は小さく 、 −13
5d B / Hz以下に抑えられている。非点隔差は
5μm以下であった。FIG. 3 shows the change in relative noise intensity (RIN) when the amount of returned light is changed in this embodiment. Measurement conditions are measurement frequency: 720 kHz, hand width: 10 kHz.
, the optical path length is 30 mm. As is clear from Figure 3, the relative noise intensity is small when the amount of returned light is 3% or less, -13
It is kept below 5dB/Hz. The astigmatism difference was 5 μm or less.
本実施例と同様の構造を有し、端面近傍領域のり、ジ部
31aの幅WIと、端面近傍領域以外の領域のリッジ部
31の幅W2とを共に4μmとした素子を作製したが、
その非点隔差は15〜20μmであった。このように本
実施例の半導体レーザ素子の非点隔差は非常に小さいこ
とがわかる。An element having a structure similar to that of this example was fabricated, and the width WI of the ridge portion 31a in the region near the end face and the width W2 of the ridge portion 31 in the region other than the region near the end face were both 4 μm.
The astigmatism difference was 15-20 μm. Thus, it can be seen that the astigmatism difference of the semiconductor laser device of this example is extremely small.
本実施例に於て、クラッド層厚dcを0. 2μm〜0
.4μm (等偏屈折率差3X10−’〜5×10−3
に相当する)とし、W、<W2とずれば非点隔差の小さ
い自動発振レーザが得られることが確認された。In this example, the cladding layer thickness dc was set to 0. 2μm~0
.. 4μm (equal polarized refractive index difference 3X10-'~5x10-3
It was confirmed that an automatic oscillation laser with a small astigmatism difference can be obtained by setting W<W2.
なお2幅W、は2〜4μm1幅W2は3〜5μm。Note that the two widths W are 2 to 4 μm, and the one width W2 is 3 to 5 μm.
の範囲にするのが適していた。奥行りの値としては、1
0〜100μMが適していた。It was appropriate to keep it in the range of The depth value is 1
0-100 μM was suitable.
また3本実施例に於て、光ガイド層4及び4の活性層に
接する部分と、クラッド層3及び6との間のA1混晶比
の差が0.10〜0.30(屈折率差0.065〜0.
2に相当する)であれば自動発振レーザとなることも確
認された。この範囲内であれば多重量子井戸構造の井戸
層とバリア層との数を変化させても、また単一量子井戸
であっても自動発振が起こることも確認された。また本
実施例では光ガイド層が傾斜屈折率型であるがA1混晶
比の差が上記の範囲内であれば単一混晶比の光ガイド層
でも自動発振が起こることが確認された。In addition, in the three embodiments, the difference in A1 mix crystal ratio between the parts of the optical guide layers 4 and 4 in contact with the active layer and the cladding layers 3 and 6 is 0.10 to 0.30 (refractive index difference 0.065~0.
2), it was confirmed that an automatic oscillation laser can be obtained. It has been confirmed that within this range, automatic oscillation occurs even if the number of well layers and barrier layers in the multi-quantum well structure is changed or even in a single quantum well structure. Further, in this example, although the optical guide layer is of a gradient refractive index type, it was confirmed that automatic oscillation occurs even in an optical guide layer having a single mixed crystal ratio as long as the difference in the A1 mixed crystal ratio is within the above range.
第4図(a)は本発明の半導体レーザ素子の他の実施例
を示す平面図である。第4図(b)及び(C)はそれぞ
れ第4図(a)のB’−B“線及びc’−c’線に沿っ
た断面図である。以下製造工程に沿って説明する。第1
図に示す実施例と同様に、MBE法によってn−GaA
s基板1上にn −G a A s バッファ層2,5
iF−プn G a 0.4SA l o、 ssA
Sクラッド層3.及びノンドープG a I−X A
] XAS傾斜屈折率型光ガイド層4 (x=0.5
5→0.35)を順次積層した。次にノンドープGao
、++++Alo、+□As単一量子井戸活性層5“
(厚さ70人)を形成した。さらにノンドープGa+−
xA1xAs傾斜屈折率型光ガイド層4“ (x=o、
35→0. 55)、Be ドープp G a o
、a5A l o、5sAsクラッド層6.及びp−G
aAsキャップ層7を形成した。第4図(d)はクラッ
ド層3及び6光ガイド層4及び4゛、並びに活性層5゛
に於けるA1混晶比を示す図である。第4図(d)に示
すように傾斜屈折率型光ガイド層4及び4゛では活性層
に近い方から遠い方に向かって徐々にA1混晶比が大き
くなっている。光ガイド層4及び4゛の活性層に接する
部分とクラッド層3及び6との間のA1混晶比の差は0
.2である。これは屈折率差0.13に相当する。次に
エツチングにより2本の溝32を形成した。溝32が形
成されることによってリッジ部31及び31. aが形
成されている。第4図(a)に示すように溝32は、出
射端面からの奥行D−40μmの端面近傍領域では1幅
W1−3μmのりソジ部31aを残して形成されている
。端面近傍領域以外の領域では幅W2−5μmのりッジ
部31を残して形成されている。溝32のエツチングは
クラッド層6の残厚dcが0.25μ川となるまで行な
われた。厚さdcを0.25μmとすることによりpリ
ッジ部31及び31aの形成された領域と、それ以外の
領域との間の等側屈折率の差は2X10−3となる。次
にリッジ部31及び31aの上面以外の部分にSiNx
絶縁膜8を形成し、さらにp側電極21及びn側電極2
2を形成した。FIG. 4(a) is a plan view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. FIGS. 4(b) and 4(C) are cross-sectional views taken along lines B'-B'' and C'-c' in FIG. 4(a), respectively.The manufacturing process will be explained below. 1
Similar to the example shown in the figure, n-GaA
n-GaAs buffer layers 2 and 5 on the s-substrate 1
iF-pun Ga 0.4SA lo, ssA
S cladding layer 3. and non-doped G a I-X A
] XAS gradient refractive index type light guide layer 4 (x=0.5
5→0.35) were sequentially laminated. Next is non-doped Gao
, +++++Alo, +□As single quantum well active layer 5"
(70 people thick). Furthermore, non-doped Ga+-
xA1xAs gradient refractive index type light guide layer 4'' (x=o,
35→0. 55), Be-doped pG ao
, a5A lo, 5sAs cladding layer 6. and p-G
An aAs cap layer 7 was formed. FIG. 4(d) is a diagram showing the A1 mixed crystal ratio in the cladding layers 3 and 6, the optical guide layers 4 and 4', and the active layer 5'. As shown in FIG. 4(d), in the gradient refractive index type light guide layers 4 and 4', the A1 mixed crystal ratio gradually increases from the side closer to the active layer to the side farther from the active layer. The difference in A1 mixed crystal ratio between the parts of the optical guide layers 4 and 4' that are in contact with the active layer and the cladding layers 3 and 6 is 0.
.. It is 2. This corresponds to a refractive index difference of 0.13. Next, two grooves 32 were formed by etching. By forming the groove 32, the ridge portions 31 and 31. a is formed. As shown in FIG. 4(a), the groove 32 is formed in a region near the end face at a depth D-40 μm from the output end face with a width W1-3 μm, leaving a solid portion 31a. A ridge portion 31 having a width W2-5 μm is formed in a region other than the region near the end face. The groove 32 was etched until the remaining thickness dc of the cladding layer 6 was 0.25 μm. By setting the thickness dc to 0.25 μm, the difference in isolateral refractive index between the region where the p ridge portions 31 and 31a are formed and the other region becomes 2×10 −3 . Next, SiN
An insulating film 8 is formed, and a p-side electrode 21 and an n-side electrode 2 are formed.
2 was formed.
このような形状の半導体レーザ素子では成長側の面が平
坦なので、成長側の面を下にしてヒートシンクにマウン
トすることができる。そうすることによって放熱効果を
高めることができる。本実施例の半導体レーザ素子の発
振闇値電流は1.3mAであった。発振波長は785
nmであった。自動発振は出力2〜15mWの範囲で観
測された。Since the growth side surface of a semiconductor laser device having such a shape is flat, it can be mounted on a heat sink with the growth side facing down. By doing so, the heat dissipation effect can be enhanced. The oscillation dark value current of the semiconductor laser device of this example was 1.3 mA. The oscillation wavelength is 785
It was nm. Automatic oscillation was observed in the power range of 2 to 15 mW.
非点隔差は5μm以下であった。The astigmatism difference was 5 μm or less.
第5図に本発明の他の実施例を示す。本実施例の半導体
レーザ素子は、第1図の半導体レーザ素子と同様の積層
構造を有するが、出射端面近傍の領域のりッジ部31.
aの幅は、出射端面に向かって徐々に減少しており、
リッジ部31と接する部分では4μm、端面では211
mである。また、リッジ部31. aの端面からの奥行
りは50μmである。クラッド層の残厚dcば0.3μ
mである。FIG. 5 shows another embodiment of the invention. The semiconductor laser device of this embodiment has a laminated structure similar to that of the semiconductor laser device of FIG. 1, but the ridge portion 31.
The width of a gradually decreases toward the output end face,
4μm in the part in contact with the ridge part 31, 211μm in the end face
It is m. Moreover, the ridge portion 31. The depth from the end surface of a is 50 μm. Residual thickness of cladding layer dc is 0.3μ
It is m.
本実施例の半導体レーザ素子も第1回及び第4図に示す
半導体レーザ素子と同様に低閾値電流で発振し、非点隔
差が小さく広い出力範囲で自動発振することが確認され
た。リッジ部31及び31aを第4図で示した実施例と
同様に、2本の溝で形成した構成とした場合でも、上述
と同様の特性の半導体レーザ素子が得られることも確認
された。It was confirmed that the semiconductor laser device of this example also oscillates at a low threshold current like the semiconductor laser devices shown in the first test and FIG. 4, and automatically oscillates in a wide output range with a small astigmatism difference. It was also confirmed that even when the ridge portions 31 and 31a were formed by two grooves as in the embodiment shown in FIG. 4, a semiconductor laser device having the same characteristics as described above could be obtained.
第6図に第1図の実施例のりッジ部31aの存在する端
面とは別の端面の近傍にもリッジ部31より幅の狭いリ
ッジ部31bが形成された実施例を示す。リッジ部31
bの幅W3ば2μn+、幅W3の部分の奥行きD”は3
0μmである。この半導体レーザ素子も低閾値電流で発
振し、非点隔差が小さく、広い出力範囲で自動発振する
ことが確認された。FIG. 6 shows an embodiment in which a ridge portion 31b narrower than the ridge portion 31 is formed near an end surface other than the end surface where the ridge portion 31a of the embodiment shown in FIG. 1 is present. Ridge part 31
Width W3 of b is 2μn+, depth D” of width W3 is 3
It is 0 μm. It was confirmed that this semiconductor laser device also oscillates with a low threshold current, has a small astigmatism difference, and automatically oscillates over a wide output range.
第7図に第4図の実施例の両側の端面近傍に幅の小さい
リッジ部が形成され、それらリッジ部の幅が徐々に小さ
くなっている実施例を示す。リッジ部31.31a及び
31bは溝32の形成によって形成されている。FIG. 7 shows an embodiment in which narrow ridge portions are formed near the end faces on both sides of the embodiment shown in FIG. 4, and the widths of these ridge portions gradually become smaller. The ridges 31.31a and 31b are formed by forming grooves 32.
リッジ部31a及び31bの幅はそれぞれの端面での幅
W1及び幅W3からリッジ部31の幅W2まで徐々に増
大している。リッジ部31bの幅W3は3μm、奥行D
゛は50μmである。この半導体レーザ素子も低閾値電
流で発振し、非点隔差が小さく、広い出力範囲で自動発
振することが確認された。The widths of the ridge portions 31a and 31b gradually increase from the widths W1 and W3 at their respective end faces to the width W2 of the ridge portion 31. The width W3 of the ridge portion 31b is 3 μm, and the depth D
゛ is 50 μm. It was confirmed that this semiconductor laser device also oscillates with a low threshold current, has a small astigmatism difference, and automatically oscillates over a wide output range.
(発明の効果)
本発明の半導体レーザ素子は、このように2発振闇値が
低く、広い出力範囲で自動発振を生じ戻り光雑音レベル
が小さく、非点隔差が低減されているので、光デイスク
システムの光源として最適である。また5本発明の半導
体レーザ素子は層厚制御性に優れたMBE法又はMOC
VD法によって製造することができるため、自動発振の
生ずる素子を高い歩留りで製造することができる。(Effects of the Invention) The semiconductor laser device of the present invention has a low two-oscillation dark value, automatic oscillation over a wide output range, a low return light noise level, and a reduced astigmatism difference. Ideal as a light source for the system. In addition, the semiconductor laser device of the present invention can be produced using the MBE method or MOC method, which has excellent layer thickness controllability.
Since it can be manufactured by the VD method, elements that produce automatic oscillation can be manufactured with a high yield.
互−旧■頗11[偵糺所
第1図(a)は本発明の半導体レーザ素子の一実施例を
示す平面図、第1図(b)及び(c)はそれぞれ第1図
(a)のB−B線及びC−C線に沿った断面図、第1図
(d)はこの実施例の活性層、光ガイド層、及びクラッ
ト層におけるA1混晶比を示す図、第2図及び第3図は
それぞれ第1図に示す半導体レーザ素子の発振スペクト
ル及び戻り光量を変えたときの相対雑音強度を示す図、
第4図(a)は本発明の他の実施例を示す平面図、第4
図(b)及び(C)は第4図(a)のB’−B’線及び
C”−C”線に沿った断面図、第4図(d)は第4図(
a)の実施例の活性層、光ガイド層及びクラッド層にお
けるAl混晶比を示す図、第5図〜第7図はそれぞれ本
発明の他の実施例を示す平面図、第8図は従来の自動発
振半導体レーザ素子を示す断面図である。Figure 1(a) is a plan view showing one embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and Figures 1(b) and (c) are respectively similar to Figure 1(a). FIG. 1(d) is a cross-sectional view taken along line B-B and line C-C of this example, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relative noise intensity when changing the oscillation spectrum and the amount of returned light of the semiconductor laser device shown in FIG. 1, respectively;
FIG. 4(a) is a plan view showing another embodiment of the present invention;
Figures (b) and (C) are cross-sectional views along lines B'-B' and C"-C" in Figure 4(a), and Figure 4(d) is a cross-sectional view along lines B'-B' and C"-C" in Figure 4(a).
Figures 5 to 7 are plan views showing other examples of the present invention, and Figure 8 is a diagram showing the Al mixed crystal ratio in the active layer, optical guide layer, and cladding layer of Example a). FIG. 2 is a cross-sectional view showing an automatic oscillation semiconductor laser device.
1−= n −G a A s基板、 2−n −G
a A s バッファ層、3−n−GaA1.Asク
ラ・ノド層、4゜4゛・・・GaAlAs傾斜屈折率型
光ガイド層、5・・・G a A I A s多重量子
井戸活性層、5゛・・・GaAs単一量子井戸活性層、
6・・・p−GaA]Asクラッド層、7・・・p −
G a A sキヤツプ層、8・SiNx絶縁膜、21
・・・P側電極、22・・・n側電極、31.31a、
31b・・・リッジ部、32・・・溝。1-=n-GaAs substrate, 2-n-G
a As buffer layer, 3-n-GaA1. As crystal/node layer, 4゜4゛...GaAlAs graded refractive index optical guide layer, 5...GaAIAs multiple quantum well active layer, 5゛...GaAs single quantum well active layer ,
6...p-GaA]As cladding layer, 7...p-
GaAs cap layer, 8.SiNx insulating film, 21
...P side electrode, 22...n side electrode, 31.31a,
31b...Ridge part, 32...Groove.
以上that's all
Claims (1)
の光ガイド層と量子井戸構造の活性層と第2の光ガイド
層と第2のクラッド層とを有する積層構造、及び該積層
構造の上方に形成されたストライプ状の電流注入路を備
え、該電流注入路の近傍領域の外側の領域に於ける該第
2のクラッド層の厚さが0.2μm〜0.4μmであり
該電流注入路の近傍領域の内側と外側との間の等価屈折
率差が3×10^−^4〜5×10^−^3であって、
少なくとも一方の端面近傍領域における該電流注入路の
幅W_1が該端面近傍領域以外の領域における該電流注
入路の幅W_2より小さい半導体レーザ素子。 2、前記電流注入路の幅W_1及びW_2が2μm≦W
_1≦4μm、及び 3μm≦W_2≦5μm、 の関係をみたす請求項1に記載の半導体レーザ素子。 3、前記第1及び第2の光ガイド層の活性層に接する部
分と、前記第1及び第2のクラッド層との間の屈折率差
が0.065〜0.2である請求項1又は2に記載の半
導体レーザ素子。[Claims] 1. A first cladding layer formed on a semiconductor substrate and a first
A laminated structure having a light guide layer, an active layer having a quantum well structure, a second light guide layer, and a second cladding layer, and a striped current injection path formed above the laminated structure. The thickness of the second cladding layer in the region outside the region near the current injection path is 0.2 μm to 0.4 μm, and the equivalent refractive index between the inside and outside of the region near the current injection path is The difference is 3×10^-^4 to 5×10^-^3,
A semiconductor laser element in which a width W_1 of the current injection path in a region near at least one end face is smaller than a width W_2 of the current injection path in a region other than the region near the end face. 2. The widths W_1 and W_2 of the current injection path are 2 μm≦W
The semiconductor laser device according to claim 1, which satisfies the following relationships: _1≦4 μm, and 3 μm≦W_2≦5 μm. 3. The refractive index difference between the portions of the first and second light guide layers in contact with the active layer and the first and second cladding layers is 0.065 to 0.2. 2. The semiconductor laser device according to 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33412188A JPH02178984A (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33412188A JPH02178984A (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Semiconductor laser element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02178984A true JPH02178984A (en) | 1990-07-11 |
Family
ID=18273759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33412188A Pending JPH02178984A (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Semiconductor laser element |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH02178984A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001015851A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Sony Corp | Semiconductor laser device and its manufacture |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP33412188A patent/JPH02178984A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2001015851A (en) * | 1999-07-01 | 2001-01-19 | Sony Corp | Semiconductor laser device and its manufacture |
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