JPH02283087A - 半導体レーザ装置 - 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、レーザ光を用いた各種の情報処理や計測・加
工のための光源として用いることのできる半導体レーザ
装置に関するものである。

従来の技術 近年、追記型光ディスクや消去・再書き込み可能な光デ
ィスク、加工用固体レーザの励起などの光源として、高
出力半導体レーザ装置の需要が急速に高まりつつある。

このような要求を満たすべく、各種の構造を有する高出
力半導体レーザ装置が研究開発され実用化されてきた。

通常、半導体レーザ装置内部の光密度は、結晶内部より
も端面近傍で急激に高くなり、しかも端面は表面準位の
存在により光を吸収しやすいため、光出力を増大させて
いくと端面破壊（ＣＯＤ　：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ
　０ｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ　）が生じる。この現
象が半導体レーザ装置の高出力化の際に最も大きな障害
となるものである。ところで、端面破壊を防ぐ手段には
、窓構造や不純物準位を利用する方法、光スポツト径の
拡大などがあるが、とりわけ端面部分の禁制帯幅を活性
領域のそれよりも大きくした窓構造（Ｎ　Ａ　Ｍ　：　
Ｍａｎ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎＭ　Ｉｒｒｏｒ構造）を
有し、活性層に隣接した導波路（ＬＯＣ：　Ｌａｒｇｅ
　０ｐｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ）を有するＮＡＭ−Ｌ
ＯＧ構造の採用は半導体レーザ装置の高出力化に極めて
有効な手段である。

以下、図面を参照しながら上述したような従来のＮＡＭ
−ＬＯＣ型半導体レーザ装置について説明する。

第２図は従来のＮＡＭ−ＬＯＣ型半導体レーザ装置の断
面図と示すものである。

第２図において、２１はｎ−ＧａＡｓ基板で、その上面
には順次ｎ−ＡＪ２．Ｇａ、−、Ａｓクラッド層２２、
ｎ　　Ａ　３２　ｓ　、　Ｇ　ａ　ｔ　−ｓ　Ａ　ｓガ
イド層２３、Ａ　ｎ　ｔ　Ｇ　ａ　＋　−１Ａｓ活性層
２４、ｐ　　Ａｊ２ｙＧ　ａ　ｌ　−Ｆ　Ａ　ｓクラッ
ド層２５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２６が設けられ、ま
た上記活性層２４の側部のガイド層２３上にはｎ−Ａｎ
ｙ　Ｇａ、−、Ａｓクラッド層２７およびＳ　ｉ　０２
絶縁層２８が設けられ、これらの上下面にｐ型、ｎ型の
オーミック電極２９．３０が設けられている。また、各
層のＡ２組成はｙ＞ｚ〉Ｘ≧０となるようにされている
。

第２図に示した従来のＮＡＭ−ＬＯＣ型半導体レーザ装
置は以下のようにして製造される。

まず、ｎ−ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ−Ａｌ１゜Ｇａ、
−、Ａｓクラッド層２２、ｎ　　Ａ　ｆｌ　、　Ｇ　ａ
　＋−５Ａｓガイド層２３、Ａ　ｆｌ　ＫＧ　ａ　ｌ−
ＲＡ　Ｓ活性層２４、ｐ−Ａｎｙ　Ｇａｔ−ｙ　Ａｓク
ラッド層２５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２６をｌ、　Ｐ
　Ｒ（１ｉＱｕｉｄ　Ｄｈａｓｅｅｐｉｔａｘｙ　）法
もしくはＭＯＣＶＤ　（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ　Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　ｏｅｐｏｓｉｔｔｏｎ　
）法により順次成長させた後、端面近傍数１０μｍの領
域を化学エツチングにより表面からＡｎ、Ｇａｐ−、Ａ
ｓ活性層２４までをエツチングする０次に、ＬＰＢ法に
より、端面近傍の化学エツチングされた領域上のみにｎ
−Ａｌ１　ａ　Ｇａｐ−、Ａｓクラッド層２７を成長さ
せる０次に、化学エツチングしなかった部分のみに開口
部を有するように５ｉｏ２絶縁ＷＡ２８を形成し、最後
にオーミック電極２９．３０を形成する。

次に、以上のように形成された従来のＮＡＭ−ＬＯＣ型
半導体レーザ装置について、以下その動作を説明する。

ＮＡＭ−ＬＯＣ型半導体レーザ装置を順方向にバイアス
すると、ｓ　ｉ　ｏ２絶縁膜２８の存在により＠流は端
面近傍（以下ＮＡＭｆｌ域と呼ぶ）以外の活性層の存在
する領域（以下活性領域）に集中し、活性層で発光性再
結合が生じる。ここで発生した光波は、ｎ　　Ａ　Ｑ　
ｙ　Ｇ　ａ　Ｉ−ｙ　Ａ　Ｓクラッド層２２およびｐ−
Ａｎ、Ｇａｔ−ｙ　Ａｓクラッド層２５の間に閉じ込め
られるが、クラッド層よりも屈折率の大きいｎ　　Ａ　
ｊＪ　ｚ　Ｇ　ａ　＋　−ｓ　Ａ　Ｓガイド層２３中に
かなり大きく分布する。ガイド層中の光は両端面方向に
伝播し、端面において一部は透過して出力光となり、残
りは反射して再び活性領域に到達し、活性層での誘導放
出を生じさせ、電流を増加させるとついにはレーザ発振
に至る。

ここで、ガイド層の光の光子エネルギーは活性層の禁制
帯幅よりもわずかに小さく、これはガイド層の禁制帯幅
よりも小さい、それゆえ、ガイド層での光の吸収はほと
んど生じない、しかも活性領域が、光密度の高くなる端
面近傍から離れているため、活性層での光の吸収も端面
まで活性層を有する通常の半導体レーザ装置に比べ格段
に小さくなり、ＣＯＤを起こす光レベルが飛躍的に向上
し、高出力化が可能となる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上述のような構成では、２回の結晶成長工
程を要し、第２回目の結晶成長の直前に基板を大気中に
曝すために界面単位密度が高くなり、そこでの光吸収が
大きくなること、および第２回目成長の直前の化学エツ
チングの際にエツチングの深さを極めて精密に制御する
必要があるという欠点を有していた。

本発明は上記欠点に鑑み、１回の結晶成長工程のみによ
ってＮＡＭ領域及び活性領域を形成することのできる半
導体レーザ装置を堤供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ
装置は、逆メサ面を有する凸状部をその上面に有するｎ
（またはｐ）ＧａＡｓ基板上に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ
（、ｔたはｐ　）　Ａ　ｎ　Ｇ　ａ　＋　−ｙＡｓクラ
ッド層（第１の半導体層）、第１のＡＩ２　ｔＧａ、−
ｚＡｓガイド層（第２の半導体層）、ＭハＧａ、−えＡ
ｓ活性層（第３の半導体層）、Ｐ（またはｎ）−ＡＩ、
Ｇａ、−、Ａｓクラッド層（第４の半導体層）、第２の
ｋｎ　ｚ　Ｇ　ａ　１−ｚ　Ａ　ｓガイド層（第５の半
導体層）、Ｐ（またはｎ）−Ａ　Ｑ　ｙ　Ｇ　ａ　Ｉ−
ｙ　Ａ　ｓクラッドＷ（第６の半導体層）を１回の結晶
成長工程で順次形成し、しかも凸状部以外の領域におけ
る第２のガイド層（第５の半導体層）と凸状部上面にお
ける第１のガイド層（第２の半導体層）または活性層（
第３の半導体層）とを接続したものである。

作用 上記構成によると、結晶成長の初期の段階では、逆メサ
面上にはほとんど成長しないというＭＯＣＶＤ法の成長
の特徴により、凸状部の上面と凸状部上面以外の領域で
結晶成長が不連続に進行するが、凸状部上面以外の部分
での成長表面が元の凸状部の高さ付近に達し逆メサ面が
消失し始めると徐々に連続的に成長するため、凸状部上
面以外の領域での第２のガイド層と凸状部上面の第１の
ガイド層または活性層とを接続することが可能となり、
１回の結晶成長工程によりＮＡＭ−ＬＯＣ楕遣構造現す
ることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の断
面図を示すものである。

第１図に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１の（Ｚｏｏ）
面上に＜１１１＞および＜１１１＞方向の逆メサ面を有
する高さ１．５μｍの凸状部１ａを化学エツチングによ
り形成した後、ｎＡΩ。ｓ　Ｇ　ａ　＠、　ｇ　Ａ　Ｓ
クラッド層（第１の半導体層）２を１．０　μｍ、ＡＩ
２．、、Ｇａｏ、ｓ　Ａｓ第１ガイド層（第２の半導体
層）３を０．２μｍ。

Ａｎｏ、＋Ｇａｏ１．Ａｓ活性層（第３の半導体層）４
を０．０８μｍ、　ｐ−Ａｎｏ、ｓ　Ｇａｏ、ｓ　Ａｓ
クラッド層（第４の半導体層）５を１．０μｍ、　ｐ　
−Ａρ。２Ｇａｏ、、Ａｓ第２ガイド層（第５の半導体
層）６を０．１８μｍ、　ｐ−Ａｊ２ｏ、ｓ　Ｇａｏ、
ｓ　Ａｓクラッド層（第６の半導体層）７を１．０μｍ
、　ｐ−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　？ｒ　ヤップ層８を０．５μ
ｍをＭＯＣＶＤ法によりそれぞれの厚みでもって順次成
長させた後、凸状部ｌａ上にのみ開口部を有するように
Ｓ　ｉ　０２絶縁膜９を形成し、最後にρ型およびｎ型
のオーミック電極１０．１１を形成する。

以上の構成によれば、凸状部１ａ以外の領域と凸状部１
ａ上での成長界面において、凸状部上面以外の領域の第
２のガイド層６と凸状部上面の第１のガイド層３または
もしくは活性層４とが連続的につながり、凸状部以外の
領域における第２のガイド層６をＮＡＭ領域とするＮＡ
Ｍ−ＬＯＣ型半導体レーザ装置が実現でき、高出力動作
が可能となる。

なお、本実施例に基づいて製伴した半導体レーザ装置は
、光出力５Ｗに至るまでＣＯＤを生じなかった。

発明の効果 以上のように本発明の構成によると、１回のＭＯＣＶＤ
成長工程によりＮＡＭ−ＬＯＣ型の半導体レーザ装！を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における半導体レーザ装置の
断面図、第２図は従来のＮＡＭ−ＬＯＣ型の半導体レー
ザ装置の断面図である。 １　・−ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、２−ｎ　　Ａｊ２
ｏ、ｓＧ　ａｏ、ｓ　Ａ　Ｓクラッド層、３−ＡＩ２６
．２　Ｇａｏ、ｓＡｓ第１ガイド層、４・＝Ａｊ２ｏ、
＋　Ｇａｏ、＊　Ａｓ活性層、５”−ｐ　　Ａｎｏ、ｓ
　Ｇａｏ、ｓ　Ａｓクラッド層、６・＝ｐ　　Ａｊ２ｏ
２．Ｇａｏ、ａ　Ａｓ第２ガイド層、７・”Ｐ　　ＡＩ
２　ｏ、ｓ　Ｇ　ａ６．＠　Ａ　Ｓクラッド層、１０・
ｐ型オーミック電極、１１・・・ｎ型オーミック電極。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１ 図 ｆ・−ルーＧａ　Ａｓ基板 ；１−ｈ−Ａｂ、ｓ　ＧａａｓＡｓクラ１つ菅３−　Ａ
Ｉａ、ｘ　Ｇａ　ｏ、ｚＡｒ　ＶＩＪ／ｌＪ゛イＩｑ・
−ハｌａｔ　ＧａｔｙＡｓ　　３ｆｓ＋’ｌノ１５−ｐ
−ｈＩｕＧａｕｋり２ツｒソ冒 ６−Ｐ−＾ＩＬ２　Ｇａａｙ＃　褐２ガイド１７＝　Ｐ
−ＡｈｉＧａａｓＡｓクラ？）’／１１０、　Ｉｆ−オ
―ミ・ツク電右１ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、逆メサ面を有する凸状部をその上面に有する基板上
   に、基板と同一の導電型を有する第１の半導体層、第１
   の半導体層よりも禁制帯幅の小さい第２の半導体層、第
   ２の半導体層よりもさらに禁制帯幅の小さい第３の半導
   体層、第２の半導体層よりも禁制帯幅が大きくしかも上
   記基板と異なる導電型を有する第４の半導体層、第４の
   半導体層よりも禁制帯幅が小さい第５の半導体層および
   第５の半導体層よりも禁制帯幅が大きい第６の半導体層
   を順次形成し、かつ上記凸状部上面以外の領域における
   第５の半導体層と、凸状部上面における第２または第６
   の半導体層とを接続させた半導体レーザ装置。