JPH03133188A - 面発光レーザ素子 - Google Patents
面発光レーザ素子Info
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- JPH03133188A JPH03133188A JP27133989A JP27133989A JPH03133188A JP H03133188 A JPH03133188 A JP H03133188A JP 27133989 A JP27133989 A JP 27133989A JP 27133989 A JP27133989 A JP 27133989A JP H03133188 A JPH03133188 A JP H03133188A
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- JP
- Japan
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- semiconductor film
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- semiconductor
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- films
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 137
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 abstract 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
- H01S5/0208—Semi-insulating substrates
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
- H01S5/0424—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer lateral current injection
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18383—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] with periodic active regions at nodes or maxima of light intensity
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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J
本発明は半導体の積層面と直交する方向ヘレーザ発振光
を放出するための面発光レーザ素子に関する。
を放出するための面発光レーザ素子に関する。
「従来の技術1
面発光レーザ素子に関する公知文献の一〇に、下記に示
すものがある。
すものがある。
Mutgua Ogura etal。
Surface−emitting 1aser di
ode withvertical GaAs/GaA
lAs quater−vavelengthmult
ilayers and 1ateral burie
dheterostructure Appl、Phys、Lett、 vol、51.no
、21(1987)P 1855〜1657 かかる文献に開示された面発光レーザ素子は、第6図に
示すように、分布帰還(DFB)型からなり、これは、
半絶縁性GaAs基板1上において、ノンドープAlG
aAsとノンドープGaAsとによる半導体膜層膜(D
FE領域)4が形成され、その半導体多層膜4の両側面
に、N−GaA IAs層2とP−GaAlAs層3と
が互いに対向して設けられたものである。
ode withvertical GaAs/GaA
lAs quater−vavelengthmult
ilayers and 1ateral burie
dheterostructure Appl、Phys、Lett、 vol、51.no
、21(1987)P 1855〜1657 かかる文献に開示された面発光レーザ素子は、第6図に
示すように、分布帰還(DFB)型からなり、これは、
半絶縁性GaAs基板1上において、ノンドープAlG
aAsとノンドープGaAsとによる半導体膜層膜(D
FE領域)4が形成され、その半導体多層膜4の両側面
に、N−GaA IAs層2とP−GaAlAs層3と
が互いに対向して設けられたものである。
第6図の面発光レーザ素子では、N−GaAlAs層1
とP−GaA IAs層2とを通じて、DFB領域たる
半導体多層膜4の積層界面と平行に電流が注入され、該
半導体多層膜4の積層界面と直交する方向に発振光を放
出する。
とP−GaA IAs層2とを通じて、DFB領域たる
半導体多層膜4の積層界面と平行に電流が注入され、該
半導体多層膜4の積層界面と直交する方向に発振光を放
出する。
「発明が解決しようとする課題1
第6図の面発光レーザ素子は、電流の注入方向が半導体
積層面と平行するので、発光部すなわちDFB領域の幅
Wをキャリアの拡散長以下に設定しなければならず、か
かる寸法制限により製造難度が高くなり、その上、素子
幅方向におけるキャリアの閉じ込め効果が大きくできず
、発光面積も小さいので、面発光レーザ素子として十分
な発光特性が得られない。
積層面と平行するので、発光部すなわちDFB領域の幅
Wをキャリアの拡散長以下に設定しなければならず、か
かる寸法制限により製造難度が高くなり、その上、素子
幅方向におけるキャリアの閉じ込め効果が大きくできず
、発光面積も小さいので、面発光レーザ素子として十分
な発光特性が得られない。
本発明はこのような課題に鑑み、発光面積の制限を解消
し、かつ、キャリアの閉じ込め効果を改善して、発光特
性の良好な分布帰還型面発光レーザ素子を提供しようと
するものである。
し、かつ、キャリアの閉じ込め効果を改善して、発光特
性の良好な分布帰還型面発光レーザ素子を提供しようと
するものである。
「課題を解決するための手段J
本発明に係る面発光レーザ素子は、所期の目的を達成す
るため、半絶縁基板上の半導体多層膜構造が、相互に積
層された複数の単位多層膜からなり、該各単位多層膜が
、直接遷移型でノンドープの第1半導体膜と、該第1半
導体膜よりも禁制帯幅の大きいN型の第2半導体膜と、
P型の第2半導体膜とを備えていて、発振波長×約1/
4×正の整数の膜厚な有するこれら半導体膜が、第1半
導体膜−N型第2半導体膜−第1半導体膜−P型第2半
導体膜、第1半導体膜−P型第2半導体膜−第1半導体
膜−N型第2半導体膜、N型第2半導体膜−第1半導体
膜−P型第2半導体膜−第1半導体膜、P星第2半導体
膜−第1半導体膜−N型第2半導体膜−第1半導体膜の
いずれかの順序で積層されており、上記半導体多層膜構
造の対をなす両側面のうち、その一側面に接して設けら
たP型半導体領域(埋め込み領域)にP型電極が備えら
れ、その他側面に接して設けられたN型半導体領域(埋
め込み領域)にN型電極が備えられていることを特徴と
する。
るため、半絶縁基板上の半導体多層膜構造が、相互に積
層された複数の単位多層膜からなり、該各単位多層膜が
、直接遷移型でノンドープの第1半導体膜と、該第1半
導体膜よりも禁制帯幅の大きいN型の第2半導体膜と、
P型の第2半導体膜とを備えていて、発振波長×約1/
4×正の整数の膜厚な有するこれら半導体膜が、第1半
導体膜−N型第2半導体膜−第1半導体膜−P型第2半
導体膜、第1半導体膜−P型第2半導体膜−第1半導体
膜−N型第2半導体膜、N型第2半導体膜−第1半導体
膜−P型第2半導体膜−第1半導体膜、P星第2半導体
膜−第1半導体膜−N型第2半導体膜−第1半導体膜の
いずれかの順序で積層されており、上記半導体多層膜構
造の対をなす両側面のうち、その一側面に接して設けら
たP型半導体領域(埋め込み領域)にP型電極が備えら
れ、その他側面に接して設けられたN型半導体領域(埋
め込み領域)にN型電極が備えられていることを特徴と
する。
1作用」
本発明に係る面発光レーザ素子は、半絶縁基板上の半導
体多層膜構造として、分布帰還を形成するため、各層の
膜厚を発振波長X約174×正の整数倍とし、キャリア
閉じ込めを改善するため。
体多層膜構造として、分布帰還を形成するため、各層の
膜厚を発振波長X約174×正の整数倍とし、キャリア
閉じ込めを改善するため。
変調ドープ構造を採用している。
すなわち、半導体膜N膜構造を構成している複数の各単
位多層膜が、既述の各半導体膜による積層構成からなり
、しかも、分布帰還を生じさせるため、これら半導体膜
の膜厚が、それぞれ発振波長×約1/4×正の整数とな
っている。
位多層膜が、既述の各半導体膜による積層構成からなり
、しかも、分布帰還を生じさせるため、これら半導体膜
の膜厚が、それぞれ発振波長×約1/4×正の整数とな
っている。
なお、N型半導体領域(埋め込み領域)にはN型電極が
備えられており、P型半導体領域(埋め込み領域)には
P型電極が備えられている。
備えられており、P型半導体領域(埋め込み領域)には
P型電極が備えられている。
かかる構成の場合、N型第2半導体膜、P型第2半導体
膜が、それぞれN型半導体領域(埋め込み領域)、P型
半導体領域(埋め込み領域)と導通しているので、N型
電極、P型電極を介して半導体多層膜構造の所定層にキ
ャリアを供給することができ、この際1発光に寄与する
キャリアは、ノンドープ第1半導体膜の上下に位置する
P型、N型の第2半導体膜より、そのノンドープ第1半
導体膜中へ注入されるようになり、かくて、各半導体膜
の積層界面と直交する方向にレーザ発振光が放出される
。
膜が、それぞれN型半導体領域(埋め込み領域)、P型
半導体領域(埋め込み領域)と導通しているので、N型
電極、P型電極を介して半導体多層膜構造の所定層にキ
ャリアを供給することができ、この際1発光に寄与する
キャリアは、ノンドープ第1半導体膜の上下に位置する
P型、N型の第2半導体膜より、そのノンドープ第1半
導体膜中へ注入されるようになり、かくて、各半導体膜
の積層界面と直交する方向にレーザ発振光が放出される
。
ちなみに、ノンドープ第1半導体膜の膜厚は、0.1
p−cm程度であり、かかる膜厚は、キャリアの拡散長
に比べて無視できるほど薄いから、キャリアの閉じ込め
が十分となる。
p−cm程度であり、かかる膜厚は、キャリアの拡散長
に比べて無視できるほど薄いから、キャリアの閉じ込め
が十分となる。
さらに、キャリアの閉じ込め効果が、N型半導体領域(
埋め込み領域)とP型半導体領域(埋め込み領域)との
間隔に制限されず、製作上の寸法制限も緩和される。
埋め込み領域)とP型半導体領域(埋め込み領域)との
間隔に制限されず、製作上の寸法制限も緩和される。
「実 施 例」
本発明に係る面発光レーザ素子を図示の実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
第1図において、半絶縁性基板11上の半導体多層膜構
造12は、複数の単位多層膜13が相互に積層されて構
成されている。
造12は、複数の単位多層膜13が相互に積層されて構
成されている。
単位多層膜13は、直接遷移型にしてノンドープの第1
半導体膜14と、該第1半導体膜14よりも禁制帯幅の
大きいN型の第2半導体膜15と、P型の第2半導体膜
16とを備えており、これら半導体膜14.15.11
3が、第2図〜第5図に示すいずれかの態様で積層され
ている。
半導体膜14と、該第1半導体膜14よりも禁制帯幅の
大きいN型の第2半導体膜15と、P型の第2半導体膜
16とを備えており、これら半導体膜14.15.11
3が、第2図〜第5図に示すいずれかの態様で積層され
ている。
すなわち、第2図の単位多層膜13では、各半導体膜1
4.15.1Bが、第1半導体膜14−N型第2半導体
膜15−第1半導体膜14−P型第2半導体膜18の順
に積層されており、第3図の単位多層膜13では、各半
導体膜14.15.16が、゛第1半導体膜14−P型
第2半導体膜1B−第1半導体膜14−N型第2半導体
膜15の順に積層されており、第4図の単位多層膜13
では、各半導体膜14.15.16が、N型第2半導体
膜15−第1半導体膜14−P型第2半導体膜16−第
1半導体膜14の順に積層されており、第5図の単位多
層膜13では、各半導体膜14.15、IBが、P型第
2半導体膜18−第1半導体膜14−N型第2半導体膜
15−第1半導体膜14の順に積層されている。
4.15.1Bが、第1半導体膜14−N型第2半導体
膜15−第1半導体膜14−P型第2半導体膜18の順
に積層されており、第3図の単位多層膜13では、各半
導体膜14.15.16が、゛第1半導体膜14−P型
第2半導体膜1B−第1半導体膜14−N型第2半導体
膜15の順に積層されており、第4図の単位多層膜13
では、各半導体膜14.15.16が、N型第2半導体
膜15−第1半導体膜14−P型第2半導体膜16−第
1半導体膜14の順に積層されており、第5図の単位多
層膜13では、各半導体膜14.15、IBが、P型第
2半導体膜18−第1半導体膜14−N型第2半導体膜
15−第1半導体膜14の順に積層されている。
各半導体膜14.15.16の膜厚は、発振(発光)波
長×約1/4×正の整数であり、具体的な厚さは、0.
I JLm程度である。
長×約1/4×正の整数であり、具体的な厚さは、0.
I JLm程度である。
第1図において、N型の第2半導体膜15.P型の第2
半導体膜16は、N型の半導体領域(埋め込み領域)1
7、P型の半導体領域(埋め込み領域)18とそれぞれ
導通しており、これらN型半導体領域17、P型半導体
領域18にそれぞれN型電極18゜P型電極20が設け
られている。
半導体膜16は、N型の半導体領域(埋め込み領域)1
7、P型の半導体領域(埋め込み領域)18とそれぞれ
導通しており、これらN型半導体領域17、P型半導体
領域18にそれぞれN型電極18゜P型電極20が設け
られている。
第1図において、WはN型半導体領域17とP型半導体
領域18との間隔を示している。
領域18との間隔を示している。
通常、Wは20ルm程度である。
第1図の面発光レーザ素子が、InP系の長波長帯のも
のであるとき、半絶縁性基板11は半絶縁性のInPか
らなり、ノンドープの第1半導体膜14はInxGax
−+AsyPy−+ (0≦LY≦1)からなり、N型
の第2半導体膜15はN−1nPからなり、P型の第2
半導体膜1BはP−1nPからなる。
のであるとき、半絶縁性基板11は半絶縁性のInPか
らなり、ノンドープの第1半導体膜14はInxGax
−+AsyPy−+ (0≦LY≦1)からなり、N型
の第2半導体膜15はN−1nPからなり、P型の第2
半導体膜1BはP−1nPからなる。
単位多層膜13におけるノンドープの第1半導体膜14
、N型の第2半導体膜15、P型の第2半導体膜18な
どは、上記のものに限定されることなく、たとえば、G
aAs −A 1ciaAs、InGaAs −1nA
IAsなどの組み合わせも採用することができる。
、N型の第2半導体膜15、P型の第2半導体膜18な
どは、上記のものに限定されることなく、たとえば、G
aAs −A 1ciaAs、InGaAs −1nA
IAsなどの組み合わせも採用することができる。
第1図に例示した面発光レーザ素子の場合、既述の通り
、N型電極19、P型電極20からN型半導体領域17
、P型半導体領域18を通じて半導体多層膜構造12に
供給されたキャリアの一部が、両温2半導体膜15.1
Bよりこれらの間の第1半導体膜14中へ注入されるの
で、キャリアの閉じ込めが改善され、かつ、半導体多層
膜が分布帰還を生せしめるため、各半導体膜の積層界面
と直交する方向にレーザ発振光が放出される。
、N型電極19、P型電極20からN型半導体領域17
、P型半導体領域18を通じて半導体多層膜構造12に
供給されたキャリアの一部が、両温2半導体膜15.1
Bよりこれらの間の第1半導体膜14中へ注入されるの
で、キャリアの閉じ込めが改善され、かつ、半導体多層
膜が分布帰還を生せしめるため、各半導体膜の積層界面
と直交する方向にレーザ発振光が放出される。
r発明の効果J
以上説明した通り、本発明に係る面発光レーザ素子は、
変調ドープ構造を採用しているので、注入キャリアの拡
散長により制限されていた発光面積が改善されるととも
に、注入キャリアの閉じ込めも改善され、ゆえに、製作
寸法上の制限が緩和されるばかりか、発光効率をも向上
させることができる。
変調ドープ構造を採用しているので、注入キャリアの拡
散長により制限されていた発光面積が改善されるととも
に、注入キャリアの閉じ込めも改善され、ゆえに、製作
寸法上の制限が緩和されるばかりか、発光効率をも向上
させることができる。
第1図は本発明に係る面発光レーザ素子の一実施例を略
示した断面図、第2図〜第5図は本発明における各種の
単位多層膜を例示した断面図、第6図は従来の面発光レ
ーザ素子を略示した断面図である。 1・・・・・・半絶縁性基板 2・・・・・・半導体多層膜構造 3・・・・・・単位多層膜 4・・・・・・ノンドープの第1半導体膜5・・・・・
・N型の第2半導体膜 8・・・・・・P型の第2半導体膜 7・・・・・・N型の半導体領域 8・・・・・・P型の半導体領域 9・・・・・・N型電極 20・・・・・・P型電極
示した断面図、第2図〜第5図は本発明における各種の
単位多層膜を例示した断面図、第6図は従来の面発光レ
ーザ素子を略示した断面図である。 1・・・・・・半絶縁性基板 2・・・・・・半導体多層膜構造 3・・・・・・単位多層膜 4・・・・・・ノンドープの第1半導体膜5・・・・・
・N型の第2半導体膜 8・・・・・・P型の第2半導体膜 7・・・・・・N型の半導体領域 8・・・・・・P型の半導体領域 9・・・・・・N型電極 20・・・・・・P型電極
Claims (1)
- 半絶縁基板上の半導体多層膜構造が、相互に積層された
複数の単位多層膜からなり、該各単位多層膜が、直接遷
移型でノンドープの第1半導体膜と、該第1半導体膜よ
りも禁制帯幅の大きいN型の第2半導体膜と、P型の第
2半導体膜とを備えていて、発振波長×約1/4×正の
整数の膜厚を有するこれら半導体膜が、第1半導体膜−
N型第2半導体膜−第1半導体膜−P型第2半導体膜、
第1半導体膜−P型第2半導体膜−第1半導体膜−N型
第2半導体膜、N型第2半導体膜−第1半導体膜−P型
第2半導体膜−第1半導体膜、P型第2半導体膜−第1
半導体膜−N型第2半導体膜−第1半導体膜のいずれか
の順序で積層されており、上記半導体多層膜構造の対を
なす両側面のうち、その一側面に接して設けらたP型半
導体領域にP型電極が備えられ、その他側面に接して設
けられたN型半導体領域にN型電極が備えられているこ
とを特徴とする面発光レーザ素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27133989A JPH03133188A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 面発光レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27133989A JPH03133188A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 面発光レーザ素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03133188A true JPH03133188A (ja) | 1991-06-06 |
Family
ID=17498682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27133989A Pending JPH03133188A (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 面発光レーザ素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03133188A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03178180A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59152683A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-08-31 | Nec Corp | 面発光半導体レ−ザ |
JPS59154087A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Nec Corp | 分布帰還型面発光半導体レ−ザ |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP27133989A patent/JPH03133188A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59152683A (ja) * | 1983-02-21 | 1984-08-31 | Nec Corp | 面発光半導体レ−ザ |
JPS59154087A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Nec Corp | 分布帰還型面発光半導体レ−ザ |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03178180A (ja) * | 1989-12-06 | 1991-08-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
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