JPH0278291A - 半導体レーザ素子 - 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〕 本発明は高出力で安定に動作する半導体レーザ素子に関
する。

〔従来の技術〕

従来の半導体レーザ素子は、例えば、オプトエレクトロ
ニクス、デバイス　アンド　テクノロジズ、第１巻、１
号の５７頁から６５頁（１９８６年）　（Ｏｐｔｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｊ、ｃｓ−Ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｉｅｓ。

ＶｏＱ、１．Ｎｃｉｌ、ｐｐ５７−６５．（１９８６）
）において論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例の半導体レーザ素子等では、比較的低い光出
力時、例えば２ｍＷｉ度より軸モード（発振スペクトル
）がシングルモードになる傾向がある。このような特性
を有する半導体レーザを光ディスクのピックアップに応
用した場合には、電流や温度変化によって、軸モートが
ジャンプし、その際モードホッピングノイズと呼ばれる
光ノイズが発生したり、光ディスクからの反射等による
半導体レーザ素子への戻り光によってノイズが発生し易
いという問題があった。この現象は、特に光ディスクの
情報を読み出す際に問題となる。これは、半導体レーザ
の軸モード（発振スペクトル）を読み出し時の光出力、
すなわち低光出力時（＜５ｍＷ）にマルチモート化する
ことによって改善できる。

なお、ストライプ幅の狭い利得導波型の半導体レーザは
、軸マルチモードで発振することが知られているが、こ
の場合にはレーザ活性層に対し水平方向と垂直方向にお
いて、出射されるレーザビームのビームウェイスト位置
が異なるために大きな非点収差が生じ、光デイスク上で
微小スポットに絞る際の光学系が複雑になる、等の問題
がある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明ではレーザ活性層の
両側に半導体クラッド層を設け、かつ、一方のクラッド
層の厚さが、レーザ共振器ストライプ部では厚くなって
おり、その両側では薄くなっているような、屈祈率導波
型の半導体レーザ素子において、耐記光導波用ストライ
プの幅を、少なくとも一方の端面部、および中央近傍部
で細くし、他の領域は、それよりも太くするような構造
とする。

〔作用〕

本発明の半導体レーザにおいて、軸方向に先導波相スト
ライプの幅を変えることで、共振器軸方向における励起
レベルが変化し利得のスペクトル分布が広がって、低光
出力時軸マルチモード発振するようになる。また、端面
部および中央付近に設けた、幅の狭い領域により、共振
器軸が固定されると同時に、高次横モードに対する損失
が大きくなるために、基本横モードで高出力する安定な
発振が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 本発明の第１の実施例を、第１図、および第２図を用い
て説明する。

第１図は、本発明の実施例１の半導体レーザの光の進行
方向に対して直角な方向の断面図、第２図は、光導波用
ストライプを模式的に示した、上面図である。

まず、第１図に示すように、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１
上に、ｎ型Ａ　Ｑ　ｏ、１ＩＧａｏ、ｓＡｓクラッド層
２　（ｎ−８Ｘ１０エフｃＭ−’、厚さｔ〜１．８μｍ
）。

Ａ　Ｑ　ｏ、工ｔＧａｏ、ａｓＡｓ活性層３　（ｔ−０
，０５μｍ）。

Ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、ｌ５Ｇａｏ、ｓＡｓクラッド層４（ｐ
−６ｘ１０１７ｃｍ−’、　ｔ〜１．２　μｍ）　、　
ｐ型Ａ　Ｄ、ｏ、ｚＧ　ａ　ｏ、ａＡ　ｓ界面層５（ｐ
〜２×１０１１０ｌ８”、　ｔ〜０．１μｍ）を有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により形成した。

次に表面に５ｉＯｚを約２０００人の厚さ形成し、ホト
リソグラフィ、およびエツチング法によって、５ｉＯｚ
［、および、ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、ｚＧａｏ、ｇＡｓ界面層
５、および、ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、ａＧａｏ、ａＡｓＡｓク
ララ４をエツチングして、光導波用リッジ６を設けた。

リッジの外側では、ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、ａＧａｏ、ａＡｓ
クラッド層の厚さが約０．３μｍとなるようエツチング
した。この際、光導波用リッジの幅を、第２図に示すよ
うに、半導体レーザ７の端面部８、および中央部９では
約４μｍとし、その他の部分１０では約９μｍとした。

また、その間の遷移部ではテーバ状とした。

つぎに、第１図に示すように、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　電
流狭搾層１１をリッジ６の外側部分に選択的に形成した
。これには、前記５ｉＯｚによる、選択結晶成長法を用
いた。つぎに、全面に、ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、３Ｇａｏ、５
Ａｓ埋込層１２（ｐ　〜２Ｘ１０’δＣ！１−３＋　　
ｔ−０，６μｍ）ｔ　Ｐ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓキャップ層１
３　（ｐ〜ｌ　Ｘ　１０１ｇａ＋＋−’、　ｔ〜２　μ
ｍ）を形成し、ｎ側電極１４．およびｎ側電極１５を形
成した。さらに、へき開、スクライビング処理を行って
チップ化し、端面にはパシベーション処理を行った。

本実施例の半導体レーザは、波長約７８０　ｎ　ｍ　。

しきい電流値約６０ｍＡで発振し、光出力５０ｍＷまで
安定な横基本モード発振が得られた。また、光出力９ｍ
Ｗまでは、多数の軸モードで発振するマルチ横モード発
振が得られた。非点収差については、６μｍ以下と良好
な値が得られた。

実施例２ 本発明の第２の実施例を第３図を用いて説明する。第３
図は、第２図と同様、光導波用リッジを模式的に示した
、レーザチップの上面図である。

本実施例は、断面構造１作製手順は実施例１と同様であ
るが、光導波用リッジの上面形状を第２図に示すように
、半導体レーザチップ７の端面部８、および、中央付近
９では４μｍとし、その他の部分では、最も太くなる部
分１６が約９μｍとなるようにした。さらに、その間を
テーパ形状とした。

その他は実施例１と同様である。

本レーザも、実施例１と同様、低光出力時マルチ軸モー
ドで発振し、約５０ｍＷまで横基本モードで安定な発振
が得られた。また、非点収差も約６μｍ以下と非常に小
さくできた。

実施例３ 実施例２と同様の構造において、レーザ活性層に、Ａ　
Ｑ　ａ、ｏ７Ｇａｏ、ｅ３Ａｓウェル層（８ｎ　ｍ）　
＋Ａ　Ｑ　ｏ、ｚ７Ｇａｏ、ｔｓＡｓバリア層（３ｎｍ
）を４回くり返した、多重斌子井戸構造を用いた半導体
レーザ素子を作製した。本レーザも低光出力時マルチ軸
モードとなり、高出力まで安定に発振する、良好な特性
が得られた。

（発明の効果〕 本発明によれば、低光出力時、軸マルチモードで発振し
、高出力まで横基本モードで安定に発振し、かつ非点収
差の小さな半導体レーザ素子が得られる。本レーザは、
書込型の光デイスクメモリ等の応用に最適であり、本発
明の技術的な効果は非常に大である。また、本実施例で
は、ＡＱＧａＡｓ系半導体レーザについて述べたが、そ
の他の材料。

例えばＡＱＧａＩｎＰ系等への応用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の半導体レーザ素子の断
面図、第２図は本発明の第１の実施例の半導体レーザ素
子の光導波用リッジ形状を模式的に示した上面図、第３
図は本発明の第２の実施例の半導体レーザ素子の光導波
用リッジ形状を模式的に示した上面図である。 ２−　ｎ型Ａ　Ｑ　ｏ、ＩＩＧａｏ、＋ｓＡｓクラッド
層、３・・・Ａ　Ｑ　ｏ、１ａＧａｏ、ｇａＡｓ活性層
、４　・Ｐ型Ａ　Ｑ　ｏ、５Ｇａｏ、＋ｓＡｓクラッド
層、６・・・光導波用リッジ、８・・・光導波用リッジ
レーザ端面部、９・・・光導波用リッジレーザ中央付近
部、１０・・・光導波用リッジの幅の広い部分、１６・
・・光導波用リッジの幅の広い部分。 名　）　の １３・・・　Ｐ’７ＣＴ久ＡＳｑ豹７ブ層第　λ　口 ｑ・ 竿３　図 ヤ名のふ・姉分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の半導体基板上に第１導電型の第１半導
   体クラッド層、第２半導体活性層、第II導電型の第３半
   導体クラッド層を少なくとも形成し、該第３半導体クラ
   ッド層にメサ形状を形成して、光導波用リツジを構成さ
   せ、活性層に水平方向に対して実効屈折率差を設けた屈
   折率導波形の半導体レーザ素子において、該リツジの幅
   を、少なくとも一方の端面部および中央部分を細くし、
   他の部分はこれよりも広くしたことを特徴とする半導体
   レーザ素子。 ２、前記光導波用リツジの外側領域において、第３半導
   体クラッド層上に電流狭搾層を形成した特許請求範囲第
   １項記載の半導体レーザ素子。 ３、半導体活性層の両側に半導体クラッド層を設け、少
   なくとも一方の半導体クラッド層にリツジ状光導波構造
   を設けた半導体レーザ素子において、該光導波用リツジ
   の幅を、半導体レーザの少なくとも一方の端面部および
   中央部分を細くし、他の部分はこれよりも広くしたこと
   を特徴とする半導体レーザ素子。