JPH04781A - 半導体レーザの構造 - Google Patents
半導体レーザの構造Info
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- JPH04781A JPH04781A JP10205490A JP10205490A JPH04781A JP H04781 A JPH04781 A JP H04781A JP 10205490 A JP10205490 A JP 10205490A JP 10205490 A JP10205490 A JP 10205490A JP H04781 A JPH04781 A JP H04781A
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 7
- 230000009103 reabsorption Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 101100225046 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) ecl2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 1
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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〕
この発明は特に高出力動作が可能な量子井戸構造の半導
体レーザに関するものである。
体レーザに関するものである。
[従来の技術]
従来の量子井戸構造の半導体レーザ特にシングルファン
タムウェル・セパレートコンファイメントヘテロストラ
クチャーレーザ、略して5QW−3CHレーザの典型的
な例を第2図(al〜(clに示す。
タムウェル・セパレートコンファイメントヘテロストラ
クチャーレーザ、略して5QW−3CHレーザの典型的
な例を第2図(al〜(clに示す。
第2図(alはブロード・エリア型SQW −SCHレ
ーザの斜視図、第2図(blは5QW−3CH構造を示
す図、第2図(clは5QW−8CH構造のバンドギャ
ップエネルギーダイアグラム及び光強度分布をそれぞれ
ボす。図中、(1)はN形GaAs基板、(2)はN形
Afo、5Ga(1,5Asクラツド 層、(3)は5
QW−SCH層、(4)はP形Aj’o、 IIGao
、a Asクラッド層、(5)はN形GaAs :)ン
タクト層、(6)はP電極、(7)はN電極、(8)は
Zn拡散領域、(9a)、(9b)はSCH層、GO)
はウェル層をそれぞれボす。
ーザの斜視図、第2図(blは5QW−3CH構造を示
す図、第2図(clは5QW−8CH構造のバンドギャ
ップエネルギーダイアグラム及び光強度分布をそれぞれ
ボす。図中、(1)はN形GaAs基板、(2)はN形
Afo、5Ga(1,5Asクラツド 層、(3)は5
QW−SCH層、(4)はP形Aj’o、 IIGao
、a Asクラッド層、(5)はN形GaAs :)ン
タクト層、(6)はP電極、(7)はN電極、(8)は
Zn拡散領域、(9a)、(9b)はSCH層、GO)
はウェル層をそれぞれボす。
第2図(a)に示すSQW −SCHレーザのPN接合
に対して順方向に、つまりP電極(6)に正、N電極(
7)に負となるよう電圧を印加すると、SQW −SC
H層(3)中のウェルmuo+に電子とホールが注入さ
れレーザ発振が生じる。なお、電流はZn拡散領域(8
)によって侠客されるので、Zn拡散領域(8)直下の
5QW−8CH層(31のみでレーザ発振か生じる。こ
こで、5QW−SCH構造とは300Å以下のウェル層
Uαを、それより大きいバンドギャップエネルギーのS
CH層(9a)、(9b)で挾みこみ、更にSCH層(
9a)、(9b)よりバンドギャップエネルギーの大き
いクラッド層+2) 、 +41で挾みこむという構造
のことを示す。
に対して順方向に、つまりP電極(6)に正、N電極(
7)に負となるよう電圧を印加すると、SQW −SC
H層(3)中のウェルmuo+に電子とホールが注入さ
れレーザ発振が生じる。なお、電流はZn拡散領域(8
)によって侠客されるので、Zn拡散領域(8)直下の
5QW−8CH層(31のみでレーザ発振か生じる。こ
こで、5QW−SCH構造とは300Å以下のウェル層
Uαを、それより大きいバンドギャップエネルギーのS
CH層(9a)、(9b)で挾みこみ、更にSCH層(
9a)、(9b)よりバンドギャップエネルギーの大き
いクラッド層+2) 、 +41で挾みこむという構造
のことを示す。
5QW−SCH構造のような量子井戸構造の場合、電子
及びホールはウェル層[0)中の層厚方向に河して局在
化し、電子サイズ効果か生じる。この効果により、ウェ
ル* no+内で発生したレーザ光の再吸収が、従来の
半導体レーザの活性層の場合に比べて格段に小さくなる
ため、出射端面上の表面準位によるレーザ光の再吸収の
際、発生する熱によって出射端面が溶融・破壊するとい
う現象で決定される最大光出力か従来の半導体レーザに
比べて2〜3倍に向上する。
及びホールはウェル層[0)中の層厚方向に河して局在
化し、電子サイズ効果か生じる。この効果により、ウェ
ル* no+内で発生したレーザ光の再吸収が、従来の
半導体レーザの活性層の場合に比べて格段に小さくなる
ため、出射端面上の表面準位によるレーザ光の再吸収の
際、発生する熱によって出射端面が溶融・破壊するとい
う現象で決定される最大光出力か従来の半導体レーザに
比べて2〜3倍に向上する。
従来の5QW−8CHレーザは以上のように構成されて
いたので、5QW−3CHII造とすることにより通常
の半導体レーザの2〜3倍の最大光出力か得られるか、
実用上はより一層高出力動作をするレーザが望まれると
いう問題点があった。
いたので、5QW−3CHII造とすることにより通常
の半導体レーザの2〜3倍の最大光出力か得られるか、
実用上はより一層高出力動作をするレーザが望まれると
いう問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、より高出力動作が可能な電子井戸レーザを得
ることを目的とする。
たもので、より高出力動作が可能な電子井戸レーザを得
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段]
この発明に係る半導体レーザの構造は、量子井戸レーザ
のウェル層を挾みこむ2つのSCH層の層厚が互いに異
なるようにしたものである。
のウェル層を挾みこむ2つのSCH層の層厚が互いに異
なるようにしたものである。
〔作 用]
この発明における電子井戸レーザは、ウェル層の位置が
単峰の光強度分布のピークの位置と異なるので、より一
層高い光強度まで端面破壊が生じない。
単峰の光強度分布のピークの位置と異なるので、より一
層高い光強度まで端面破壊が生じない。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例である量子井戸レーザの5
QW−SCHIt 餉域のバンドギャップエネルギーの
ダイアグラム及び光強度分布を示す図である。図におい
て、Elは第1及び第25CH@のバンドギャップエネ
ルギー、E!はクラッド層のバンドギャップエネルギー
、dlは第1 SCH層の層厚、dlは第2 SCH層
の@厚、LZはウェル層の層厚、Psは光強度分布にお
けるピーク光強度、Ptはウェル層における光強度をそ
れぞれ示す。
QW−SCHIt 餉域のバンドギャップエネルギーの
ダイアグラム及び光強度分布を示す図である。図におい
て、Elは第1及び第25CH@のバンドギャップエネ
ルギー、E!はクラッド層のバンドギャップエネルギー
、dlは第1 SCH層の層厚、dlは第2 SCH層
の@厚、LZはウェル層の層厚、Psは光強度分布にお
けるピーク光強度、Ptはウェル層における光強度をそ
れぞれ示す。
次に動作について説明する。本実施例が従来の5QW−
3CH構造と根本的に異なるのは、第1、第2 SCH
層の層厚dl + dlか異なる点にある。従来の5Q
W−5CH構造では2つの5CHIIの層厚は等しかっ
た。この場合、ウェル層101は5QW−3CH層の中
央に位置する。一方、レーザ光はクラッド層(2)、(
4)及びSCH層(9a) 、 (9b)から成る屈折
率分布によって導波され、5QW−5CH層の中央部に
ピークを持つ単峰の分布、いわゆるガラス形状の光分布
となる。よって、ウェル層u印の位置と光強度分布のピ
ーク位置とは一致する。
3CH構造と根本的に異なるのは、第1、第2 SCH
層の層厚dl + dlか異なる点にある。従来の5Q
W−5CH構造では2つの5CHIIの層厚は等しかっ
た。この場合、ウェル層101は5QW−3CH層の中
央に位置する。一方、レーザ光はクラッド層(2)、(
4)及びSCH層(9a) 、 (9b)から成る屈折
率分布によって導波され、5QW−5CH層の中央部に
ピークを持つ単峰の分布、いわゆるガラス形状の光分布
となる。よって、ウェル層u印の位置と光強度分布のピ
ーク位置とは一致する。
本実施例の5QW−3CH構造では第1、第2 SCH
層の層厚dl 、 dlが異なるので、ウェル層は5Q
W−SCH層の中央部には位置せず、中央部から(d+
−dz)/2 (d+>dzの場合)の距離の所に位置
する。
層の層厚dl 、 dlが異なるので、ウェル層は5Q
W−SCH層の中央部には位置せず、中央部から(d+
−dz)/2 (d+>dzの場合)の距離の所に位置
する。
一方、光強度分布自体はウェル層が5QW−3CH層中
のどこに位置しようと、ウェル層自身の層厚かSCH層
の層厚に比べて充分薄いため何ら影響を受けない。つま
り、従来と同様、光強度分布のピークは5QW−3CH
層の中央に位置する。出射端面の端面破壊は専らウェル
層の端面に露出した部分における表面準位を介してのレ
ーザ光の再吸収によって生じ、バンドギャップエネルギ
ーがレーザ光のフォトンエネルギーより大きいため、レ
ーザ光を吸収しにくいSCH層では端面破壊は生じにく
い。
のどこに位置しようと、ウェル層自身の層厚かSCH層
の層厚に比べて充分薄いため何ら影響を受けない。つま
り、従来と同様、光強度分布のピークは5QW−3CH
層の中央に位置する。出射端面の端面破壊は専らウェル
層の端面に露出した部分における表面準位を介してのレ
ーザ光の再吸収によって生じ、バンドギャップエネルギ
ーがレーザ光のフォトンエネルギーより大きいため、レ
ーザ光を吸収しにくいSCH層では端面破壊は生じにく
い。
よって、本実施例のように光強度分布のピークがSCH
層中にある場合は、従来の中央部にウェル層がある場合
に比べて端面破壊は生じにくい。つまり最大光出力はよ
り向上する。
層中にある場合は、従来の中央部にウェル層がある場合
に比べて端面破壊は生じにくい。つまり最大光出力はよ
り向上する。
以下、どれぐらい最大光出力か改善されるかを理論的に
説明する。
説明する。
まず、従来の5QW−8CH構造について考察する。
出射端面がレーザ光によって破壊される時のピーク光強
度をPa(第1図参照)とする。この時の最大光出力P
totは、 きなる。なお、上(1)式中のω0はビームスポット径
を表わし、SCH層とクラッド層の屈折率分布でほぼ決
まる。
度をPa(第1図参照)とする。この時の最大光出力P
totは、 きなる。なお、上(1)式中のω0はビームスポット径
を表わし、SCH層とクラッド層の屈折率分布でほぼ決
まる。
一方、本実施例の場合は5QW−5CH層の中央部から
(dld2)/2 (ただしdt> d2)に位置する
ウェル層の光強度Ptが端面破壊レベルPoに達する時
、破壊される。破壊された時の、中央部のピーク光強度
をPsとすると、 Pt=Po=Pse −(to’6” ・・・(2) a、−d。
(dld2)/2 (ただしdt> d2)に位置する
ウェル層の光強度Ptが端面破壊レベルPoに達する時
、破壊される。破壊された時の、中央部のピーク光強度
をPsとすると、 Pt=Po=Pse −(to’6” ・・・(2) a、−d。
・・・ (3
という関係か成り立つ。
よって、本実施例の場合の最大光出力PtotはP’t
ot =f” P e−Ccu6) dx−oo
8 = e (alo)、 Ptot 山t41と
なり、従来のe(丁O倍の最大光出力が得られることか
理論的に説明される。
ot =f” P e−Ccu6) dx−oo
8 = e (alo)、 Ptot 山t41と
なり、従来のe(丁O倍の最大光出力が得られることか
理論的に説明される。
なお、上記実施例ではウェル層が1つだけのいわゆるシ
ングルファンタムウェル構造の場合についてのみ説明し
たが、ウェル層が複数個あるいわゆるマルチファンタム
ウェル構造についても同様な効果が得られることはいう
までもない。
ングルファンタムウェル構造の場合についてのみ説明し
たが、ウェル層が複数個あるいわゆるマルチファンタム
ウェル構造についても同様な効果が得られることはいう
までもない。
また、上記実施例では第1、第2 SQW層のバンドギ
ャップエネルギーEs CHl、 ;ESCH,及び第
1、第2クラッド層のバンドギャップエネルギーECL
11EcL2 がそれぞれ等しい、つまり、ESCH
1=ESCH。
ャップエネルギーEs CHl、 ;ESCH,及び第
1、第2クラッド層のバンドギャップエネルギーECL
11EcL2 がそれぞれ等しい、つまり、ESCH
1=ESCH。
l ECLl” ECL2のみの場合を示したが、の関
係さえ満足しかつ上記のESCH,、ESCH2かウェ
ル層のバンドギャップエネルギーEw より大きければ
、ESCH,4ESCH,あるいはECL、 ”r E
CL2でも何ら問題はない。
係さえ満足しかつ上記のESCH,、ESCH2かウェ
ル層のバンドギャップエネルギーEw より大きければ
、ESCH,4ESCH,あるいはECL、 ”r E
CL2でも何ら問題はない。
〔発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、2つのSCH層の層厚
が互いに異なるようにしたので、光強度分布のピーク位
置とウェル−の位置が一致しないため、従来の両者が一
致する構造のものに比べて実効的な端面破壊レベルか向
上する結果、より高い光出力で動作6エ能な量子井戸レ
ーザが得られるという効果がある。
が互いに異なるようにしたので、光強度分布のピーク位
置とウェル−の位置が一致しないため、従来の両者が一
致する構造のものに比べて実効的な端面破壊レベルか向
上する結果、より高い光出力で動作6エ能な量子井戸レ
ーザが得られるという効果がある。
第1図はこの発明の一実施例である量子井戸レーザの5
QW−5CHIIil域のバンドギャップエネルギーの
ダイアグラム及び光強度分布図、第2図(alは典型的
なブロード・エリア型5QW−5CHレーザの斜視図、
第2図(hはレーザ中の5QW−SCH構造を示す図、
第2図(C)は5QW−5CH構造のバンドギャップエ
ネルギーダイアグラム及び光強度分布図を示す。 図中、(1)はN形GaAs基板、(2)はN形Al!
0.5GaasAsクラッド層、(3)は5QW−8C
H層、(4)はP形Alい。 Ga O,5Asクラッド層、(5)はN形GaAsコ
ンタクト層、(6)はP電極、(7)はN電極、(8)
はZnn拡散域域(9a)、 (9b)はSCH層、0
01はウェル層を示す。
QW−5CHIIil域のバンドギャップエネルギーの
ダイアグラム及び光強度分布図、第2図(alは典型的
なブロード・エリア型5QW−5CHレーザの斜視図、
第2図(hはレーザ中の5QW−SCH構造を示す図、
第2図(C)は5QW−5CH構造のバンドギャップエ
ネルギーダイアグラム及び光強度分布図を示す。 図中、(1)はN形GaAs基板、(2)はN形Al!
0.5GaasAsクラッド層、(3)は5QW−8C
H層、(4)はP形Alい。 Ga O,5Asクラッド層、(5)はN形GaAsコ
ンタクト層、(6)はP電極、(7)はN電極、(8)
はZnn拡散域域(9a)、 (9b)はSCH層、0
01はウェル層を示す。
Claims (1)
- 第1導電形の半導体基板と、この半導体基板上に順次形
成された第1導電形の第1クラッド層、第1、第2導電
形あるいはアンドープで前記第1クラッド層に比べて小
さいバンドギャップエネルギーを有しかつ屈折率が大き
いd_1の層厚を有する第1セパレート・コンファイメ
ント・ヘテロストラクチャ(SCH)層、この第1SC
H層に比べて小さいバンドギャップエネルギーを有しか
つ屈折率が大きいL_Zの層厚を有する第1、第2導電
形あるいはアンドープのウェル層、前記第1SCH層と
同じバンドギャップエネルギー及び屈折率を有し第1、
第2導電形あるいはアンドープでd_2の層厚を有する
第2SCH層、前記第1クラッド層と同じバンドギャッ
プエネルギー、屈折率を有し第2導電形である第2クラ
ッド層から成るいわゆる量子井戸構造のレーザにおいて
、d_1とd_2が異なりかつL_Zが300Å以下で
あることを特徴とする半導体レーザの構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10205490A JPH04781A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 半導体レーザの構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10205490A JPH04781A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 半導体レーザの構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04781A true JPH04781A (ja) | 1992-01-06 |
Family
ID=14317057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10205490A Pending JPH04781A (ja) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | 半導体レーザの構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04781A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6555403B1 (en) | 1997-07-30 | 2003-04-29 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser, semiconductor light emitting device, and methods of manufacturing the same |
JP2007129270A (ja) * | 2007-02-09 | 2007-05-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
JP2007189264A (ja) * | 1999-11-17 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
JP2008034886A (ja) * | 1999-11-17 | 2008-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
JP2013505560A (ja) * | 2009-09-17 | 2013-02-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 端面発光半導体レーザー |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP10205490A patent/JPH04781A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6555403B1 (en) | 1997-07-30 | 2003-04-29 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser, semiconductor light emitting device, and methods of manufacturing the same |
JP2007189264A (ja) * | 1999-11-17 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
JP2008034886A (ja) * | 1999-11-17 | 2008-02-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
JP2007129270A (ja) * | 2007-02-09 | 2007-05-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
JP2013505560A (ja) * | 2009-09-17 | 2013-02-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 端面発光半導体レーザー |
US8737444B2 (en) | 2009-09-17 | 2014-05-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Edge-emitting semiconductor laser |
US8976831B2 (en) | 2009-09-17 | 2015-03-10 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Edge-emitting semiconductor laser |
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