JPH0423378A - 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材料加工
医療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。

従来の技術 近年、追記型光デイスク装置や消去・再書き込み可能な
光デイスク装置、材料加工、医療用固体レーザ装置のた
めの光源として、高出力半導体レーザ装置の需要か急速
に高まりつつある。

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

一般に、半導体レーザ装置内部の光密度は結晶内部から
端面近傍に近づくにつれて急激に増加する。しかも端面
には表面準位か高密度に存在するため、光に対する吸収
係数は結晶内部よりも大きい。このため光出力を増加さ
せていくとやがては端面破壊（以下、これをｒ　ＣＯＤ
　Ｊ　：　ＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＯｐｔｉｃａｌ　
Ｄａｍａｇｅという）を生じる。この現象か半導体レー
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。

ＣＯＤを防ぐためには、端面部分に特殊な構造を設け、
この部分での光吸収を低減する方法と、光スポツト径を
拡大し光密度を低減する方法とかあるか、前者は複雑な
工程を要するため再現性良くこれを実現することは困難
である。一方、後者は発光領域のストライブ幅を増加さ
せる、また発光領域を適当な間隔をおいて配置すること
１よって容易に実現できる。

後者の代表的な例は、「ブロードエリア型半さ体レーザ
アレイ」と呼ばれるものである。

以下、第２図を参照しなから、上述した従来（フロート
エリア型半導体レーザアレイについて言明する。

第２図は従来の二次元ブロードエリア型半導Ｃレーザア
レイの構造を示すものである。図にお（て、１０はｎ型
ＧａＡｓからなる半導体基板でｊる。１１はｎ型Ａ　Ｉ
　ｏ５Ｇ　ａ　ｏ、　ｓＡ　Ｓからなる半４体層、１２
はＡ　Ｉ　ｏ、　＋Ｇ　ａＯ，ｇＡ　Ｓからなる活を層
、１３はｐ型Ａ　ｌ　ｏ、　ｓＧ　ａ　ｏ、　ｓＡ　Ｓ
からなる手綱体層、１４はｎ型ＧａＡｓからなる半導体
電流猥窄層、１５．１６はオーミック電極、１７はＺｎ
拡散領域である。

すなわち２個の半導体ブロックがそれぞれのオーミック
電極を介して直列に接続され、それぞれの発光領域は幅
数百μｍのストライプ２個により構成されている。

次にこのようにして構成された二次元ブロードエリア型
半導体レーザアレイの高出力動作の原理を説明する。

この半導体レーザ装置に順方向にバイアスすると、個々
の半導体ブロックはレーザ発振を起こす。この際、一定
の光出力を得るだめの個々の半導体ブロックからの光出
力は単一の半導体ブロックから同じ光出力を得る場合に
比へて４分の１に低減される。このためＣＯＤを起こす
光出力レベルは約４倍に向上し、高出力動作が可能とな
る。

発明が解決しようとする課題 このような従来の半導体レーザ装置では、光出力をさら
に増加させるためには集光上の制約から直列に接続する
半導体基板１０を含む半導体フロックの数を増加させな
くてはならず、個々の半導体ブロックの特性のばらつき
、共振器長のばらつきの存在によりすへての発光領域を
均一に励起することが困難であった。均一励起か行われ
ない場合には、特定の発光領域のみがＣＯＤを起こし易
くなる。一部の発光領域がこのようにしてＣＯＤを起こ
し、もはや発振しなくなると、残りの発光領域への負担
か増加するために、−層高出力動作か困難きなるっ 本発明は上記課題を解決するもので、結晶成長工程の段
階で二次元アレイ構造を形成することのできる半導体レ
ーザ装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、半導体基板上に第
１のクラッドと第２のクラッドにはさまれた活性層より
なる少なくとも２個の半導体ブロックを順次高濃度ｐｎ
接合層で接続した構成よりなる。

作用 本発明は上記した構成により、個々の半導体ブロックを
接続する高濃度ｐｎ接合層は、縮退により金属に近い電
気的特性を有するため、半導体レーザ装置を順方向にバ
イアスした時、この部分での電圧降下はきわめて小さく
、従来の二次元型アレイ構造の半導体レーザ装置にほぼ
等しい電気的特性が得られる。

一方、各半導体レーザ装置は同一基板の同一位置で形成
されているために特性のばらつきかはとんとなくなり、
共振器長も原理的に同一となる。

このためきわめて均一性の高い二次元アレイが形成され
、高出力動作か可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図を参照しながら
説明する。

第１図に示すようにｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１
０の上に、ｎ型Ａ　ｌ　Ｏ，５Ｇ　ａ　ｏ、　ｓ　Ａ　
ｓからなる第１クラッド層１１．アンドープＡｌ。

Ｇ　８０．９Ａ　Ｓからなる活性層１２、ｐ型Ａｌｏ５
Ｇａｏ、ｓＡｓからなる第２クラッド層１３、ｎ型Ｇａ
Ａｓからなる第１の高濃度層１（Ｚｎドープ２　ｘ　１
０２ｏｃ＋ｎ−”）、ｎ型ＧａＡｓからなる第２の高濃
度層２（Ｓｉドープ２　ｘ　１０１９ａｎ−”）、ｎ型
Ａ　Ｉｏ、ｓＧ　ａｏ、＝Ａ　ｓからなる第３クラット
層１１、アンドープＡ　ｌｏ、＋Ｇａｏ９Ａ　Ｓからな
る活性層１２、ｐ型Ａ　Ｌｏ、　ｓ　Ｇ　ａ　０．５　
Ａ　ｓからなる第４クラッド層１３、ｎ型ＧａＡ　ｓか
らなる半導体電流狭窄層１４を順次ＭＯＣＶＤ法により
成長したのち、間隔５０μｍを隔てたストライプ幅１５
０μｍの２つの領域のみにｐ型Ａ　ｌｏ、ｓＧ　ａｏ、
ｓＡ　ｓからなる第４クラッド層１３に達する深さまで
Ｚｎを熱拡散し、Ｚｎ拡散領域１７を形成した後オーミ
ック電極１５．１６を形成し、最後に共振器長５００μ
ｍにへきかいをする。

以上の構成によれば、４個の発光領域は同一半導体基板
１のほぼ同一位置に形成され、しかも発光領域のストラ
イプ幅がキャリアの拡散長（数μｍ）に比へて十分大き
く、さらに共振器長も等しいので、特性はほぼ等しい。

また境界に存在する高濃度層１，２によるｐｎ接合は逆
方向にバイアスされているか、高濃度に不純物添加され
ているため縮退状態にあり、電圧降下をほとんど生じる
ことなく電流（トンネル電流）を流すことかできる。

このため境界での電力損失をはとんと生しることな（、
はぼ等しい光出力を個々の発光領域から得ることかでき
、高出力動作か可能になる。

本実施例に基ついて製作した二次元ブロードエリア型半
導体レーザ装置は、室温において１０．ＯＷの連続発振
を実現した。

なお本実施例では、活性層をはさんたクラ、ド層よりな
る半導体ブロックか２つの場合について述へたか、３つ
以上の場合についても同様に高濃度ｐｎ接合層で接続し
て構成することかできる。

また最上層のクラッド層に半導体電流狭窄層１４を設け
、電流通路層としてＺｎ拡散層１７を設ける場合につい
て述へたか、この構成についてはメサ形状等、各種の構
成が考えられる。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、半導
体基板上に第１クラツトと第２クラッドにはさまれた活
性層よりなる少なくとも２個の半導体ブロックを順次高
濃度ｐｎ接合層で接続した構成よりなるので、結晶成長
段階で二次元アレイ構造を実現でき、端面破壊の生し難
い高品質な高出力半導体レーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の断面図
、第２図は従来の半導体レーザ装置の断面図である。 １・・・・・第１の高濃度層、２・・・・・・第１の高
濃度層１とは逆の導電型の第２の高濃度層、１０・・・
・・半導体基板、１１・・・・・・第１のクラッド層、
１２・・・活性層、１３・・・・・・第２のクラッド層
。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１８第 図 名？ ７ランＦ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一導電型の半導体基板上に順次形成されたその半導体基
   板と同導電型の第１クラッド層と、活性層と、前記第１
   のクラッド層とは逆の導電型の第２クラッド層とからな
   る第１の半導体ブロックと、その第１の半導体ブロック
   と同じ１以上の半導体ブロックとを順次前記第２クラッ
   ド層と同じ導電型の第１の高濃度層とその第１の高濃度
   層とは逆の導電型の第２の高濃度層とからなるｐｎ接合
   で接続した半導体レーザ装置。