JPH05275801A - 歪量子井戸半導体レーザ - Google Patents
歪量子井戸半導体レーザInfo
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- JPH05275801A JPH05275801A JP7059992A JP7059992A JPH05275801A JP H05275801 A JPH05275801 A JP H05275801A JP 7059992 A JP7059992 A JP 7059992A JP 7059992 A JP7059992 A JP 7059992A JP H05275801 A JPH05275801 A JP H05275801A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光通信システムにおける希土類添加光ファイ
バ増幅器の励起用光源として、高出力、高信頼性を有
し、光ファイバと高効率で光結合する０．９８μｍ帯半
導体レーザを実現することを目的とする。 【構成】 ＧａＡｓ基板１上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸
活性層４とＩｎＧａＰにより構成されるｎ−クラッド層
２及びｐ−クラッド層４を有する歪量子井戸半導体レー
ザにおいてリッジを形成し、ストライプ領域内のみにク
ラッド層中にＧａＡｓ光導波層を有する構造とする。ま
た、上記リッジ部は再成長によりＩｎＧａＰ電流狭窄層
９を有する層を成長させることにより活性層水平方向屈
折率導波構造を形成する。 【効果】 本発明により、高出力まで安定なモードで動
作する歪量子井戸半導体レーザが得られる。
バ増幅器の励起用光源として、高出力、高信頼性を有
し、光ファイバと高効率で光結合する０．９８μｍ帯半
導体レーザを実現することを目的とする。 【構成】 ＧａＡｓ基板１上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸
活性層４とＩｎＧａＰにより構成されるｎ−クラッド層
２及びｐ−クラッド層４を有する歪量子井戸半導体レー
ザにおいてリッジを形成し、ストライプ領域内のみにク
ラッド層中にＧａＡｓ光導波層を有する構造とする。ま
た、上記リッジ部は再成長によりＩｎＧａＰ電流狭窄層
９を有する層を成長させることにより活性層水平方向屈
折率導波構造を形成する。 【効果】 本発明により、高出力まで安定なモードで動
作する歪量子井戸半導体レーザが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は歪量子井戸半導体レーザ
の構造に係り、とくに、光通信システムにおける希土類
添加光ファイバ増幅器の励起光源に関する。
の構造に係り、とくに、光通信システムにおける希土類
添加光ファイバ増幅器の励起光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、希土類添加光ファイバ増幅器励起
用光源としてＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層を有する
０．９８μｍ帯半導体レーザが盛んに研究されている。
この波長帯の半導体レーザのクラッド層の材料としてＡ
ｌを含まないＩｎＧａＰが信頼性の観点から有望であ
る。この材料系の半導体レーザは、１２ｔｈ Ｌａｓｅ
ｒｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （１９９０年第１２回半導体
レーザ素子会議）ｐ４４でＦｕｒｕｋａｗａのＩｊｉｃ
ｈｉらにより報告されている。
用光源としてＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層を有する
０．９８μｍ帯半導体レーザが盛んに研究されている。
この波長帯の半導体レーザのクラッド層の材料としてＡ
ｌを含まないＩｎＧａＰが信頼性の観点から有望であ
る。この材料系の半導体レーザは、１２ｔｈ Ｌａｓｅ
ｒｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （１９９０年第１２回半導体
レーザ素子会議）ｐ４４でＦｕｒｕｋａｗａのＩｊｉｃ
ｈｉらにより報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】希土類添加光ファイバ
増幅器用光源として高信頼性を有し、且つ光ファイバと
高効率で結合する半導体レーザが要求される。高信頼性
はしきい値電流密度の低減及び温度特性の改善にによ
り、また光ファイバとの高効率な結合は遠視野像の半値
全幅を狭くすることにより実現される。さらに、希土類
添加光ファイバ増幅器励起用光源として、雰囲気温度変
化や光出力変化にたいして安定に単一縦モードを維持す
ることが要請される。ところが、上述の報告例では、い
わゆるリッジ型導波路構造であるために、接合面を下に
してボンディングすることが難しい。このことは素子の
温度特性の劣化、及び、信頼性の低下を意味する。さら
に、この報告例では、活性層垂直方向の遠視野像の半値
全幅は５５〜６０°と広いため、光ファイバとの結合効
率が小さい。
増幅器用光源として高信頼性を有し、且つ光ファイバと
高効率で結合する半導体レーザが要求される。高信頼性
はしきい値電流密度の低減及び温度特性の改善にによ
り、また光ファイバとの高効率な結合は遠視野像の半値
全幅を狭くすることにより実現される。さらに、希土類
添加光ファイバ増幅器励起用光源として、雰囲気温度変
化や光出力変化にたいして安定に単一縦モードを維持す
ることが要請される。ところが、上述の報告例では、い
わゆるリッジ型導波路構造であるために、接合面を下に
してボンディングすることが難しい。このことは素子の
温度特性の劣化、及び、信頼性の低下を意味する。さら
に、この報告例では、活性層垂直方向の遠視野像の半値
全幅は５５〜６０°と広いため、光ファイバとの結合効
率が小さい。
【０００４】本発明は、高信頼性を有し、光ファイバと
高効率で結合し、波長安定性の高い高出力歪量子井戸半
導体レーザを提供することを目的とする。
高効率で結合し、波長安定性の高い高出力歪量子井戸半
導体レーザを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＧａＡｓ基
板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活性層と光を
閉じ込めるＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＰにより構成
されるクラッド層を有する歪量子井戸半導体レーザにお
いて、ストライプ領域の外側のＧａＡｓ基板と反対側の
クラッド層を活性層に達しないようにエッチングするこ
とによりリッジを形成し、上記リッジ部に再成長により
ＩｎＧａＰ層を有する層を成長させることにより達成さ
れる。また、上記目的は、活性層に垂直な方向の遠視野
像の半値全幅を２０度以上４０度以下に設計することに
より、達成される。また、上記目的は、クラッド層中に
ＧａＡｓ光導波層を有し且つストライプ領域外部ではＧ
ａＡｓ光導波層が完全に除去されている構造の歪量子井
戸半導体レーザにより達成される。特に、ＧａＡｓ光導
波層が０．１μｍ以下であるときに達成される。また、
上記目的はＧａＡｓ基板側のクラッド層がＩｎＧａＰに
より形成され、他方のクラッド層がＩｎＧａＡｓＰによ
り形成されている場合にもまた達成される。また、上記
目的は、光を閉じ込めるクラッド層がＩｎＧａＰとＧａ
Ａｓとの超格子により構成され、ストライプ領域の外側
を活性層に達しないようにエッチングすることによりリ
ッジを形成し、上記リッジ部に再成長によりＩｎＧａＰ
層を有する層を成長させることにより達成される。ま
た、上記目的は、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活
性層と光を閉じ込めるＩｎＧａＰにより構成されるクラ
ッド層を有する歪量子井戸半導体レーザにおいて、Ｉｎ
ＧａＡｓ歪量子井戸活性層から発せられるレーザ光のエ
ネルギーより低い最低量子準位を有するＩｎＧａＡｓ歪
量子井戸層とＧａＡｓ障壁層から構成される光吸収層を
ストライプ領域の外側に設けることにより達成される。
特に、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層に隣接して両側ま
たは片側にＧａＡｓから構成される光ガイド層を有する
場合に達成され、このＧａＡｓから構成される光ガイド
層の厚みが０．０５μｍ以下である場合に達成される。
また、上記目的は、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層に隣
接して両側または片側にＩｎＧａＡｓＰから構成される
光ガイド層を有する場合にもまた達成される。上記目的
は、活性層に沿って伝搬する光の電界の及ぶ範囲内に回
折格子が形成されている場合、特に、前述の光ガイド層
と上記クラッド層との界面部に回折格子が設けられてい
る場合に達成される。また、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性
層の障壁層がＧａＡｓである場合に特に達成される。
板上にＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活性層と光を
閉じ込めるＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＰにより構成
されるクラッド層を有する歪量子井戸半導体レーザにお
いて、ストライプ領域の外側のＧａＡｓ基板と反対側の
クラッド層を活性層に達しないようにエッチングするこ
とによりリッジを形成し、上記リッジ部に再成長により
ＩｎＧａＰ層を有する層を成長させることにより達成さ
れる。また、上記目的は、活性層に垂直な方向の遠視野
像の半値全幅を２０度以上４０度以下に設計することに
より、達成される。また、上記目的は、クラッド層中に
ＧａＡｓ光導波層を有し且つストライプ領域外部ではＧ
ａＡｓ光導波層が完全に除去されている構造の歪量子井
戸半導体レーザにより達成される。特に、ＧａＡｓ光導
波層が０．１μｍ以下であるときに達成される。また、
上記目的はＧａＡｓ基板側のクラッド層がＩｎＧａＰに
より形成され、他方のクラッド層がＩｎＧａＡｓＰによ
り形成されている場合にもまた達成される。また、上記
目的は、光を閉じ込めるクラッド層がＩｎＧａＰとＧａ
Ａｓとの超格子により構成され、ストライプ領域の外側
を活性層に達しないようにエッチングすることによりリ
ッジを形成し、上記リッジ部に再成長によりＩｎＧａＰ
層を有する層を成長させることにより達成される。ま
た、上記目的は、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活
性層と光を閉じ込めるＩｎＧａＰにより構成されるクラ
ッド層を有する歪量子井戸半導体レーザにおいて、Ｉｎ
ＧａＡｓ歪量子井戸活性層から発せられるレーザ光のエ
ネルギーより低い最低量子準位を有するＩｎＧａＡｓ歪
量子井戸層とＧａＡｓ障壁層から構成される光吸収層を
ストライプ領域の外側に設けることにより達成される。
特に、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層に隣接して両側ま
たは片側にＧａＡｓから構成される光ガイド層を有する
場合に達成され、このＧａＡｓから構成される光ガイド
層の厚みが０．０５μｍ以下である場合に達成される。
また、上記目的は、ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸活性層に隣
接して両側または片側にＩｎＧａＡｓＰから構成される
光ガイド層を有する場合にもまた達成される。上記目的
は、活性層に沿って伝搬する光の電界の及ぶ範囲内に回
折格子が形成されている場合、特に、前述の光ガイド層
と上記クラッド層との界面部に回折格子が設けられてい
る場合に達成される。また、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性
層の障壁層がＧａＡｓである場合に特に達成される。
【０００６】
【作用】以下、本発明の作用の一例について、図１及び
図２を用いて説明する。図１は本発明による実施例の断
面模式図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１における
Ａ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈折率分布を示して
いる。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域部の、またＢ−
Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折率分布を示して
いる。本構造においては歪量子井戸活性層の屈折率が一
番高い。隣接して基板側にＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層が
設けられている。これらの層は屈折率の小さいＩｎＧａ
Ｐクラッド層により挟まれ、光が活性層に効率良く閉じ
込められるようになっている。また、ストライプ領域部
のみに、活性層の近傍に屈折率が比較的大きなＧａＡｓ
光導波路層が設けられている。このため、図１で示すよ
うにストライプ領域の実効屈折率がストライプ外部領域
の実効屈折率よりも大きくなっている。従って、活性層
に水平な方向においても、屈折率導波される。この時、
ＧａＡｓ光導波路の層厚を０．１μｍ以下にすることに
より活性層垂直方向の遠視野像の半値全幅を４０°以下
にすることができ、光ファイバと高効率で結合する素子
を得ることができる。
図２を用いて説明する。図１は本発明による実施例の断
面模式図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１における
Ａ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈折率分布を示して
いる。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域部の、またＢ−
Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折率分布を示して
いる。本構造においては歪量子井戸活性層の屈折率が一
番高い。隣接して基板側にＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層が
設けられている。これらの層は屈折率の小さいＩｎＧａ
Ｐクラッド層により挟まれ、光が活性層に効率良く閉じ
込められるようになっている。また、ストライプ領域部
のみに、活性層の近傍に屈折率が比較的大きなＧａＡｓ
光導波路層が設けられている。このため、図１で示すよ
うにストライプ領域の実効屈折率がストライプ外部領域
の実効屈折率よりも大きくなっている。従って、活性層
に水平な方向においても、屈折率導波される。この時、
ＧａＡｓ光導波路の層厚を０．１μｍ以下にすることに
より活性層垂直方向の遠視野像の半値全幅を４０°以下
にすることができ、光ファイバと高効率で結合する素子
を得ることができる。
【０００７】次に、別の方法による作用の一例につい
て、図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図５（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図４におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。本構造においては歪量子井戸活性
層の屈折率が最も高い。光を閉じ込めるクラッド層はＧ
ａＡｓ基板側のｎ−クラッド層はＩｎＧａＰによりまた
ｐ−クラッド層はＩｎＧａＡｓＰにより構成されてい
る。このため、光導波路としてはｎ−クラッド層の方が
屈折率の小さい非対称構造となっている。一方、ストラ
イプ外部領域では屈折率の小さいｎ−ＩｎＧａＰ電流狭
窄層が活性層の近傍に存在する。従って、図４で示した
ようにストライプ領域の実効屈折率はストライプ外部領
域の実効屈折率よりも大きくなっている。このため、活
性層に水平方向において、屈折率導波される。
て、図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図５（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図４におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。本構造においては歪量子井戸活性
層の屈折率が最も高い。光を閉じ込めるクラッド層はＧ
ａＡｓ基板側のｎ−クラッド層はＩｎＧａＰによりまた
ｐ−クラッド層はＩｎＧａＡｓＰにより構成されてい
る。このため、光導波路としてはｎ−クラッド層の方が
屈折率の小さい非対称構造となっている。一方、ストラ
イプ外部領域では屈折率の小さいｎ−ＩｎＧａＰ電流狭
窄層が活性層の近傍に存在する。従って、図４で示した
ようにストライプ領域の実効屈折率はストライプ外部領
域の実効屈折率よりも大きくなっている。このため、活
性層に水平方向において、屈折率導波される。
【０００８】次に、別の方法の一例による作用につい
て、図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図７（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図６におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。この構造では光を閉じ込めるクラ
ッド層はＧａＡｓとＩｎＧａＰとの超格子によって形成
されている。この超格子クラッド層では、光は、ＧａＡ
ｓ層とＩｎＧａＰ層のそれぞれの層厚を重みとした平均
の屈折率を感じる。従って、この超格子クラッド層の屈
折率はＩｎＧａＰより大きく、ＧａＡｓより小さくな
る。また、ＧａＡｓ層を５ｎｍ以下と薄くすれば量子効
果によるバンドギャップの増大によりＧａＡｓ層でのキ
ャリアのトラップの問題は無くなり、直列抵抗は大きく
ならない。本実施例の構造においては歪量子井戸活性層
の屈折率が最も高い。この活性層に隣接してＧａＡｓ基
板側にＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層が設けられている。こ
の光ガイド層の屈折率は超格子の平均の屈折率より大き
く設定されている。これらの層の両側に超格子クラッド
層が設けられている。さらに、ストライプ外部領域で
は、屈折率の小さいｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層が活性層
の近傍に設けられている。このため、図６で示すように
ストライプ外部領域の実効屈折率はストライプ領域での
実効屈折率よりも小さくなっている。従って、活性層に
水平方向において、屈折率導波される。
て、図６及び図７を用いて説明する。図６は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図７（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図６におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。この構造では光を閉じ込めるクラ
ッド層はＧａＡｓとＩｎＧａＰとの超格子によって形成
されている。この超格子クラッド層では、光は、ＧａＡ
ｓ層とＩｎＧａＰ層のそれぞれの層厚を重みとした平均
の屈折率を感じる。従って、この超格子クラッド層の屈
折率はＩｎＧａＰより大きく、ＧａＡｓより小さくな
る。また、ＧａＡｓ層を５ｎｍ以下と薄くすれば量子効
果によるバンドギャップの増大によりＧａＡｓ層でのキ
ャリアのトラップの問題は無くなり、直列抵抗は大きく
ならない。本実施例の構造においては歪量子井戸活性層
の屈折率が最も高い。この活性層に隣接してＧａＡｓ基
板側にＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層が設けられている。こ
の光ガイド層の屈折率は超格子の平均の屈折率より大き
く設定されている。これらの層の両側に超格子クラッド
層が設けられている。さらに、ストライプ外部領域で
は、屈折率の小さいｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層が活性層
の近傍に設けられている。このため、図６で示すように
ストライプ外部領域の実効屈折率はストライプ領域での
実効屈折率よりも小さくなっている。従って、活性層に
水平方向において、屈折率導波される。
【０００９】次に、別の方法の一例による作用につい
て、図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図９（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図８におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。本方法ではｎ−歪量子井戸光吸収
電流狭窄層を用いることにより活性層水平方向の屈折率
導波構造を形成している。この歪量子井戸層は活性層と
同じ材料であるＩｎＧａＡｓにより構成されている。た
だし、このＩｎＧａＡｓ層の組成及び層厚を適当に選ぶ
ことにより、すなわち、活性層のＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸よりもＩｎ組成比が大きくするもしくは井戸幅が広く
するもしくはその両方により、ｎ−歪量子井戸光吸収電
流狭窄層のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸のバンドギャップを
活性層のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸のバンドギャップより
も狭くすることができる。このため、活性層で発生した
レーザ光はｎ−歪量子井戸光吸収電流狭窄層で強く吸収
を受ける。したがって、ストライプ外部領域ではこの領
域に存在する割合の小さいモードがたつ。このモードの
実効屈折率は比較的小さい。ストライプ領域では、歪量
子井戸活性層の屈折率が最も高い。この活性層に隣接し
てＧａＡｓにより構成された光ガイド層が設けられ、Ｓ
ＣＨ（SeparateConfinement Heterostructure)を構成し
ている。これらの層は屈折率の低いＩｎＧａＰクラッド
層により挟まれ、光がＳＣＨ活性層に閉じ込められる。
この領域では、ｎ−歪量子井戸光吸収電流狭窄層の影響
を受けないため実効屈折率は比較的大きい。この様にし
て、図８に示したように、活性層水平方向での屈折率導
波がなされる。
て、図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明によ
る別の実施例の断面模式図、図９（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ図８におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面における屈
折率分布を示している。Ａ−Ａ’断面はストライプ領域
部の、またＢ−Ｂ’断面はストライプ外部領域部の屈折
率分布を示している。本方法ではｎ−歪量子井戸光吸収
電流狭窄層を用いることにより活性層水平方向の屈折率
導波構造を形成している。この歪量子井戸層は活性層と
同じ材料であるＩｎＧａＡｓにより構成されている。た
だし、このＩｎＧａＡｓ層の組成及び層厚を適当に選ぶ
ことにより、すなわち、活性層のＩｎＧａＡｓ歪量子井
戸よりもＩｎ組成比が大きくするもしくは井戸幅が広く
するもしくはその両方により、ｎ−歪量子井戸光吸収電
流狭窄層のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸のバンドギャップを
活性層のＩｎＧａＡｓ歪量子井戸のバンドギャップより
も狭くすることができる。このため、活性層で発生した
レーザ光はｎ−歪量子井戸光吸収電流狭窄層で強く吸収
を受ける。したがって、ストライプ外部領域ではこの領
域に存在する割合の小さいモードがたつ。このモードの
実効屈折率は比較的小さい。ストライプ領域では、歪量
子井戸活性層の屈折率が最も高い。この活性層に隣接し
てＧａＡｓにより構成された光ガイド層が設けられ、Ｓ
ＣＨ（SeparateConfinement Heterostructure)を構成し
ている。これらの層は屈折率の低いＩｎＧａＰクラッド
層により挟まれ、光がＳＣＨ活性層に閉じ込められる。
この領域では、ｎ−歪量子井戸光吸収電流狭窄層の影響
を受けないため実効屈折率は比較的大きい。この様にし
て、図８に示したように、活性層水平方向での屈折率導
波がなされる。
【００１０】上述したすべての方法は、埋め込み成長等
により表面がほぼ平坦化されるような構造になってい
る。このため、接合面を下にしてボンディングすること
ができる。したがって、連続発振時の放熱特性が向上
し、温度特性のよい素子が得られる。
により表面がほぼ平坦化されるような構造になってい
る。このため、接合面を下にしてボンディングすること
ができる。したがって、連続発振時の放熱特性が向上
し、温度特性のよい素子が得られる。
【００１１】また、上述したすべての方法は、ＤＦＢ回
折格子を設けることにより、素子はＤＦＢモードで発振
し、温度変化及び光出力変化にたいして安定な縦単一モ
ード発振をする素子を得ることができる。
折格子を設けることにより、素子はＤＦＢモードで発振
し、温度変化及び光出力変化にたいして安定な縦単一モ
ード発振をする素子を得ることができる。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図１、３、４、６、８を用
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
【００１３】（実施例１）本発明の第１の実施例を図１
及び図３を用いて説明する。図１は素子の断面構造を示
している。前述したように、本構造では図１中に示され
るように、光は実効屈折率差により活性層水平方向に屈
折率導波される。また、図３は図１中のＡ−Ａ’断面の
光軸方向の断面構造を示している。ｎ型ＧａＡｓ基板１
上にＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−型ＩｎＧａＰクラ
ッド層２をＭＯＣＶＤ法またはガスソースＭＢＥ法によ
り形成する。その後、２光束干渉露光法により、図３に
示したように２次の回折格子１３を作製する。この時、
回折格子のピッチは約３００ｎｍとする。次に、ＧａＡ
ｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-x光ガイド
層３（ｘ＝０．５６、ｙ＝０．１、膜厚０．１μｍ）、
２層のＩｎZＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、井
戸層厚７ｎｍ）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子
井戸活性層４、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧ
ａＰクラッド層５、ｐ−ＧａＡｓ光導波層（厚み０．０
５μｍ）６、ＧａＡｓに格子整合したｐ−ＩｎＧａＰク
ラッド層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８をＭＯＣＶＤ
法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成する。酸
化膜をマスクにホトエッチング工程により、図１に示す
ようにリッジを形成する。この時のエッチングはウエッ
ト、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング等、方法をとわ
ない。エッチングはｐ−ＧａＡｓ光導波路層６を完全に
除去し、且つ歪量子井戸活性層４に達しないようにｐ−
ＩｎＧａＰクラッド層５の途中で止まるようにする。エ
ッチングの際、ｐ−ＧａＡｓ光導波路層６に達した時点
で、この層による干渉縞が観察されるため、この干渉縞
が無くなった時点でエッチングをとめれば良いので、特
に選択エッチング液等は用いる必要はない。また、リッ
ジ幅は１〜１５μｍとする。次に、エッチングマスクと
して用いた酸化膜を選択成長マスクとして、図１に示す
ようにｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層９をＭＯＣＶＤ法また
はガスソースＭＢＥにより選択成長する。その後、成長
炉からウエハを取り出し、エッチングにより選択成長マ
スクとして用いた酸化膜を除去する。その後、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法またはガスソース
ＭＢＥ法により形成する。その後、ｐ側電極１１、ｎ側
電極１２を形成した後、劈開法により共振器長約４５０
μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる４層膜による
高反射膜を形成した。その後、素子を接合面を下にし
て、ヒートシンク上にボンディングした。試作した素子
はストライプ幅３μｍの素子でしきい値電流約１０ｍＡ
でＤＦＢモードで室温連続発振し、その発振波長は約９
８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単一
モードで基本モード発振した。また、活性層垂直方向の
遠視野像の半値全幅は３５°であった。また、活性層平
行方向の遠視野像は単峰性を示し、ストライプ幅３μｍ
の素子でその半値全幅は１２°であり、屈折率導波され
ていることを示した。また、この素子を環境温度６０℃
の条件下で１００ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、
１００００時間経過後も安定した動作特性が得られた。
また、結合損失１ｄＢ以下でファイバと結合させること
ができた。また、波長の温度依存性として０．８Å／Ｋ
の特性を得た。尚、ここではＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
を活性層の片側に設けた構造を示したが、両側に設けら
れた構造についても同様の特性が得られた。また、Ｇａ
Ａｓ光ガイド層を活性層の片側または両側に設けた素子
についても同様の特性が得られた。
及び図３を用いて説明する。図１は素子の断面構造を示
している。前述したように、本構造では図１中に示され
るように、光は実効屈折率差により活性層水平方向に屈
折率導波される。また、図３は図１中のＡ−Ａ’断面の
光軸方向の断面構造を示している。ｎ型ＧａＡｓ基板１
上にＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−型ＩｎＧａＰクラ
ッド層２をＭＯＣＶＤ法またはガスソースＭＢＥ法によ
り形成する。その後、２光束干渉露光法により、図３に
示したように２次の回折格子１３を作製する。この時、
回折格子のピッチは約３００ｎｍとする。次に、ＧａＡ
ｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-x光ガイド
層３（ｘ＝０．５６、ｙ＝０．１、膜厚０．１μｍ）、
２層のＩｎZＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、井
戸層厚７ｎｍ）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子
井戸活性層４、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧ
ａＰクラッド層５、ｐ−ＧａＡｓ光導波層（厚み０．０
５μｍ）６、ＧａＡｓに格子整合したｐ−ＩｎＧａＰク
ラッド層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８をＭＯＣＶＤ
法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成する。酸
化膜をマスクにホトエッチング工程により、図１に示す
ようにリッジを形成する。この時のエッチングはウエッ
ト、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング等、方法をとわ
ない。エッチングはｐ−ＧａＡｓ光導波路層６を完全に
除去し、且つ歪量子井戸活性層４に達しないようにｐ−
ＩｎＧａＰクラッド層５の途中で止まるようにする。エ
ッチングの際、ｐ−ＧａＡｓ光導波路層６に達した時点
で、この層による干渉縞が観察されるため、この干渉縞
が無くなった時点でエッチングをとめれば良いので、特
に選択エッチング液等は用いる必要はない。また、リッ
ジ幅は１〜１５μｍとする。次に、エッチングマスクと
して用いた酸化膜を選択成長マスクとして、図１に示す
ようにｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層９をＭＯＣＶＤ法また
はガスソースＭＢＥにより選択成長する。その後、成長
炉からウエハを取り出し、エッチングにより選択成長マ
スクとして用いた酸化膜を除去する。その後、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法またはガスソース
ＭＢＥ法により形成する。その後、ｐ側電極１１、ｎ側
電極１２を形成した後、劈開法により共振器長約４５０
μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる４層膜による
高反射膜を形成した。その後、素子を接合面を下にし
て、ヒートシンク上にボンディングした。試作した素子
はストライプ幅３μｍの素子でしきい値電流約１０ｍＡ
でＤＦＢモードで室温連続発振し、その発振波長は約９
８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単一
モードで基本モード発振した。また、活性層垂直方向の
遠視野像の半値全幅は３５°であった。また、活性層平
行方向の遠視野像は単峰性を示し、ストライプ幅３μｍ
の素子でその半値全幅は１２°であり、屈折率導波され
ていることを示した。また、この素子を環境温度６０℃
の条件下で１００ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、
１００００時間経過後も安定した動作特性が得られた。
また、結合損失１ｄＢ以下でファイバと結合させること
ができた。また、波長の温度依存性として０．８Å／Ｋ
の特性を得た。尚、ここではＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
を活性層の片側に設けた構造を示したが、両側に設けら
れた構造についても同様の特性が得られた。また、Ｇａ
Ａｓ光ガイド層を活性層の片側または両側に設けた素子
についても同様の特性が得られた。
【００１４】（実施例２）本発明の第２の実施例を図４
を用いて説明する。図４は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図４
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板１４上に
ＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層
１５、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、厚
み７ｎｍ、井戸数３）とＧａＡｓ障壁層より構成される
歪量子井戸活性層１６、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ
−Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層１７（ｓ＝０．５
６、ｔ＝０．１）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１８をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、酸化膜をマスクと
して図４に示すようにリッジを形成する。この時のエッ
チングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング
等、方法をとわない。また、リッジ幅は１〜１５μｍと
する。その後、エッチングマスクとして用いた酸化膜を
選択成長のマスクとして、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層１
９を形成する。その後、選択成長マスクの酸化膜を除去
した後、ｐ側電極２０、ｎ側電極２１を形成した後、劈
開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素子を得た。
この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）の厚みのＡ
ｌ2Ｏ3による低反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2とＴｉ
Ｏ2からなる多層膜による高反射膜を形成した。その
後、素子を接合面を下にして、ヒートシンク上にボンデ
ィングした。試作した素子はストライプ幅３．５μｍの
素子でしきい値電流約１２ｍＡで室温連続発振し、その
発振波長は約９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷま
で安定に横単一モードで基本モード発振した。また、活
性層垂直方向の遠視野像の半値全幅は３５°であった。
また、活性層平行方向の遠視野像は単峰性を示し、スト
ライプ幅３．５μｍの素子でその半値全幅は１１°であ
り、屈折率導波されていることを示した。また、この素
子を環境温度７０℃の条件下で８０ｍＷ定光出力連続駆
動させたところ、１００００時間経過後も安定した動作
特性が得られた。また、結合損失１ｄＢ以下でファイバ
と結合させることができた。尚、ここでは光ガイド層の
ない構造を示したが、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層または
ＧａＡｓ光ガイド層を活性層の片側または両側に設けた
構造の素子についても同様の特性が得られた。
を用いて説明する。図４は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図４
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板１４上に
ＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層
１５、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、厚
み７ｎｍ、井戸数３）とＧａＡｓ障壁層より構成される
歪量子井戸活性層１６、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ
−Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層１７（ｓ＝０．５
６、ｔ＝０．１）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１８をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、酸化膜をマスクと
して図４に示すようにリッジを形成する。この時のエッ
チングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング
等、方法をとわない。また、リッジ幅は１〜１５μｍと
する。その後、エッチングマスクとして用いた酸化膜を
選択成長のマスクとして、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層１
９を形成する。その後、選択成長マスクの酸化膜を除去
した後、ｐ側電極２０、ｎ側電極２１を形成した後、劈
開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素子を得た。
この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）の厚みのＡ
ｌ2Ｏ3による低反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2とＴｉ
Ｏ2からなる多層膜による高反射膜を形成した。その
後、素子を接合面を下にして、ヒートシンク上にボンデ
ィングした。試作した素子はストライプ幅３．５μｍの
素子でしきい値電流約１２ｍＡで室温連続発振し、その
発振波長は約９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷま
で安定に横単一モードで基本モード発振した。また、活
性層垂直方向の遠視野像の半値全幅は３５°であった。
また、活性層平行方向の遠視野像は単峰性を示し、スト
ライプ幅３．５μｍの素子でその半値全幅は１１°であ
り、屈折率導波されていることを示した。また、この素
子を環境温度７０℃の条件下で８０ｍＷ定光出力連続駆
動させたところ、１００００時間経過後も安定した動作
特性が得られた。また、結合損失１ｄＢ以下でファイバ
と結合させることができた。尚、ここでは光ガイド層の
ない構造を示したが、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層または
ＧａＡｓ光ガイド層を活性層の片側または両側に設けた
構造の素子についても同様の特性が得られた。
【００１５】（実施例３）本発明の第３の実施例を図６
を用いて説明する。図６は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図６
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板２２上に
ｎ−超格子クラッド層（３ｎｍ厚のＧａＡｓ井戸層と１
５ｎｍ厚のＩｎＧａＰ障壁層、１００周期）２３、Ｇａ
Ａｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイ
ド層２４（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４５、膜厚０．１μ
ｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、層
厚７ｎｍ、井戸数２）とＧａＡｓ障壁層より構成される
歪量子井戸活性層２５、ｐ−超格子クラッド層（３ｎｍ
厚のＧａＡｓ井戸層と１５ｎｍ厚のＩｎＧａＰ障壁層、
１００周期）２６、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２７をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、酸化膜をマスクと
してリッジを形成する。この時のエッチングはウエッ
ト、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング等、方法をとわ
ない。また、リッジ幅は１〜１５μｍとする。その後、
エッチングマスクとして用いた酸化膜を選択成長のマス
クとして、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層２８を形成する。
その後、選択成長マスクの酸化膜を除去した後、ｐ側電
極２９、ｎ側電極３０を形成した後、劈開法により共振
器長約４５０μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前
面にλ／４（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低
反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる多
層膜による高反射膜を形成した。その後、素子を接合面
を下にして、ヒートシンク上にボンディングした。試作
した素子はストライプ幅３μｍの素子でしきい値電流約
１０ｍＡで室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎ
ｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単一モード
で基本モード発振した。また、活性層垂直方向の遠視野
像の半値全幅の半値幅は３５°であった。また、活性層
平行方向の遠視野像は単峰性を示し、ストライプ幅３．
５μｍの素子でその半値全幅は１１°であり、屈折率導
波されていることを示した。また、この素子を環境温度
５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力連続駆動させたと
ころ、１００００時間経過後も安定した動作特性が得ら
れた。尚、ここではＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層を活性層
の片側に設けた構造を示したが、両側に設けられた構造
についても同様の特性が得られた。また、ＧａＡｓ光ガ
イド層を活性層の片側または両側に設けた素子について
も同様の特性が得られた。
を用いて説明する。図６は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図６
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板２２上に
ｎ−超格子クラッド層（３ｎｍ厚のＧａＡｓ井戸層と１
５ｎｍ厚のＩｎＧａＰ障壁層、１００周期）２３、Ｇａ
Ａｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイ
ド層２４（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４５、膜厚０．１μ
ｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、層
厚７ｎｍ、井戸数２）とＧａＡｓ障壁層より構成される
歪量子井戸活性層２５、ｐ−超格子クラッド層（３ｎｍ
厚のＧａＡｓ井戸層と１５ｎｍ厚のＩｎＧａＰ障壁層、
１００周期）２６、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２７をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、酸化膜をマスクと
してリッジを形成する。この時のエッチングはウエッ
ト、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオンミリング等、方法をとわ
ない。また、リッジ幅は１〜１５μｍとする。その後、
エッチングマスクとして用いた酸化膜を選択成長のマス
クとして、ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層２８を形成する。
その後、選択成長マスクの酸化膜を除去した後、ｐ側電
極２９、ｎ側電極３０を形成した後、劈開法により共振
器長約４５０μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前
面にλ／４（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低
反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる多
層膜による高反射膜を形成した。その後、素子を接合面
を下にして、ヒートシンク上にボンディングした。試作
した素子はストライプ幅３μｍの素子でしきい値電流約
１０ｍＡで室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎ
ｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単一モード
で基本モード発振した。また、活性層垂直方向の遠視野
像の半値全幅の半値幅は３５°であった。また、活性層
平行方向の遠視野像は単峰性を示し、ストライプ幅３．
５μｍの素子でその半値全幅は１１°であり、屈折率導
波されていることを示した。また、この素子を環境温度
５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力連続駆動させたと
ころ、１００００時間経過後も安定した動作特性が得ら
れた。尚、ここではＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層を活性層
の片側に設けた構造を示したが、両側に設けられた構造
についても同様の特性が得られた。また、ＧａＡｓ光ガ
イド層を活性層の片側または両側に設けた素子について
も同様の特性が得られた。
【００１６】（実施例４）本発明の第４の実施例を図８
を用いて説明する。図８は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図８
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に
ＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層
３２、ＧａＡｓ光ガイド層（厚さ０．０５μｍ）３３、
ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、層厚７ｎ
ｍ、井戸数２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子
井戸活性層３４、ＧａＡｓ光ガイド層（厚さ０．０５μ
ｍ）３５、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層３６、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝
０．２、層厚１３ｎｍ）とＧａＡｓ（３２ｎｍ）８周期
から成るｎ−光吸収電流狭窄層をＭＯＣＶＤ法またはガ
スソースＭＢＥ法により順次形成する。その後、ホトリ
ソエッチング工程により図８で示されたように、ストラ
イプ領域部のｎ−光吸収電流狭窄層を完全に除去する。
この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イ
オンミリング等方法をとわない。また、溝幅は１〜１５
μｍとする。その後、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−
ＩｎＧａＰ埋め込みクラッド層３８、ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層３９をＭＯＣＶＤ法またはガスソースＭＢＥによ
り形成する。ｐ側電極４０、ｎ側電極４１を形成した
後、劈開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素子を
得た。この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）の厚
みのＳｉＯ2による低反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2と
α−Ｓｉからなる多層膜による高反射膜を形成した。そ
の後、素子を接合面を下にして、ヒートシンク上にボン
ディングした。試作した素子はストライプ幅３μｍの素
子でしきい値電流約１０ｍＡで室温連続発振し、その発
振波長は約９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで
安定に横単一モードで基本モード発振した。また、活性
層垂直方向の遠視野像の半値全幅の半値幅は３５°であ
った。また、活性層平行方向の遠視野像は単峰性を示
し、ストライプ幅３μｍの素子でその半値全幅は１１°
であり、屈折率導波されていることを示した。また、こ
の素子を環境温度５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力
連続駆動させたところ、１００００時間経過後も安定し
た動作特性が得られた。尚、ここではＧａＡｓ光ガイド
層を活性層の両側に設けた構造を示したが、片側に設け
られた構造についても同様の特性が得られた。また、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層を活性層の片側または両側に設
けた素子についても同様の特性が得られた。
を用いて説明する。図８は素子の断面図でありストライ
プ形状を示している。前述したように、本構造では図８
中に示されるように、光は実効屈折率差により活性層水
平方向に屈折率導波される。ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に
ＧａＡｓ基板に格子整合したｎ−ＩｎＧａＰクラッド層
３２、ＧａＡｓ光ガイド層（厚さ０．０５μｍ）３３、
ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝０．２、層厚７ｎ
ｍ、井戸数２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子
井戸活性層３４、ＧａＡｓ光ガイド層（厚さ０．０５μ
ｍ）３５、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層３６、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝
０．２、層厚１３ｎｍ）とＧａＡｓ（３２ｎｍ）８周期
から成るｎ−光吸収電流狭窄層をＭＯＣＶＤ法またはガ
スソースＭＢＥ法により順次形成する。その後、ホトリ
ソエッチング工程により図８で示されたように、ストラ
イプ領域部のｎ−光吸収電流狭窄層を完全に除去する。
この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イ
オンミリング等方法をとわない。また、溝幅は１〜１５
μｍとする。その後、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ−
ＩｎＧａＰ埋め込みクラッド層３８、ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層３９をＭＯＣＶＤ法またはガスソースＭＢＥによ
り形成する。ｐ側電極４０、ｎ側電極４１を形成した
後、劈開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素子を
得た。この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）の厚
みのＳｉＯ2による低反射膜を、素子の後面にＳｉＯ2と
α−Ｓｉからなる多層膜による高反射膜を形成した。そ
の後、素子を接合面を下にして、ヒートシンク上にボン
ディングした。試作した素子はストライプ幅３μｍの素
子でしきい値電流約１０ｍＡで室温連続発振し、その発
振波長は約９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで
安定に横単一モードで基本モード発振した。また、活性
層垂直方向の遠視野像の半値全幅の半値幅は３５°であ
った。また、活性層平行方向の遠視野像は単峰性を示
し、ストライプ幅３μｍの素子でその半値全幅は１１°
であり、屈折率導波されていることを示した。また、こ
の素子を環境温度５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力
連続駆動させたところ、１００００時間経過後も安定し
た動作特性が得られた。尚、ここではＧａＡｓ光ガイド
層を活性層の両側に設けた構造を示したが、片側に設け
られた構造についても同様の特性が得られた。また、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層を活性層の片側または両側に設
けた素子についても同様の特性が得られた。
【００１７】前述した実施例の全ての場合についてＤＦ
Ｂ回折格子を用いたＤＦＢレーザを作製することができ
た。
Ｂ回折格子を用いたＤＦＢレーザを作製することができ
た。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、従来と比較して４倍以上
の高出力まで安定なモードで動作する歪量子井戸半導体
レーザが得られた。また、接合面を下にしてヒートシン
クにボンディングできるため、従来よりも極めて温度特
性のよい素子を得ることができた。このため、連続駆動
時における素子の信頼性は従来よりも１０倍以上向上し
た。また、活性層に垂直方向の遠視野像の半値全幅を４
０°以下にすることにより、光ファイバとの結合効率を
従来の２倍以上にすることができた。
の高出力まで安定なモードで動作する歪量子井戸半導体
レーザが得られた。また、接合面を下にしてヒートシン
クにボンディングできるため、従来よりも極めて温度特
性のよい素子を得ることができた。このため、連続駆動
時における素子の信頼性は従来よりも１０倍以上向上し
た。また、活性層に垂直方向の遠視野像の半値全幅を４
０°以下にすることにより、光ファイバとの結合効率を
従来の２倍以上にすることができた。
【図１】本発明による第１の実施例の断面を示した図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面及びＢ−Ｂ’断面に
おける屈折率分布を示した図。
おける屈折率分布を示した図。
【図３】図１におけるＡ−Ａ’断面の光軸方向の断面を
示した図。
示した図。
【図４】本発明による第２の実施例の断面を示した図。
【図５】図４におけるＡ−Ａ’断面及びＢ−Ｂ’断面に
おける屈折率分布を示した図。
おける屈折率分布を示した図。
【図６】本発明による第３の実施例の断面を示した図。
【図７】図６におけるＡ−Ａ’断面及びＢ−Ｂ’断面に
おける屈折率分布を示した図。
おける屈折率分布を示した図。
【図８】本発明による第４の実施例の断面を示した図。
【図９】図８におけるＡ−Ａ’断面及びＢ−Ｂ’断面に
おける屈折率分布を示した図。
おける屈折率分布を示した図。
２…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド層、３…ＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層、４…歪量子井戸活性層、５…ｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層、６…ｐ−ＧａＡｓ光導波層、７…ｐ−Ｉｎ
ＧａＰクラッド層、９…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、１
３…回折格子、１５…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド層、１６
…歪量子井戸活性層、１７…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層、１９…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、２３…ｎ−超
格子クラッド層、２４…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、２
５…歪量子井戸活性層、２６…ｐ−超格子クラッド層、
２８…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、３２…ｎ−ＩｎＧａ
Ｐクラッド層、３３…ＧａＡｓ光ガイド層、３４…歪量
子井戸活性層、３５…ＧａＡｓ光ガイド層、３６…ｐ−
ＩｎＧａＰクラッド層、３７…ｎ−歪量子井戸光吸収電
流狭窄層、３８…ｐ−ＩｎＧａＰ埋め込みクラッド層。
ガイド層、４…歪量子井戸活性層、５…ｐ−ＩｎＧａＰ
クラッド層、６…ｐ−ＧａＡｓ光導波層、７…ｐ−Ｉｎ
ＧａＰクラッド層、９…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、１
３…回折格子、１５…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド層、１６
…歪量子井戸活性層、１７…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層、１９…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、２３…ｎ−超
格子クラッド層、２４…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、２
５…歪量子井戸活性層、２６…ｐ−超格子クラッド層、
２８…ｎ−ＩｎＧａＰ電流狭窄層、３２…ｎ−ＩｎＧａ
Ｐクラッド層、３３…ＧａＡｓ光ガイド層、３４…歪量
子井戸活性層、３５…ＧａＡｓ光ガイド層、３６…ｐ−
ＩｎＧａＰクラッド層、３７…ｎ−歪量子井戸光吸収電
流狭窄層、３８…ｐ−ＩｎＧａＰ埋め込みクラッド層。
フロントページの続き (72)発明者 平本 清久 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 辻 伸二 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (15)
- 【請求項１】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込
めるＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＰにより構成される
クラッド層を有する歪量子井戸半導体レーザにおいて、
前記ＧａＡｓ基板と反対側のクラッド層をストライプ領
域の外側の部分のみ活性層に達しないようにエッチング
することによりリッジを形成し、前記リッジ部に再成長
によりＩｎＧａＰ層を有する層を成長させることにより
形成されることを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項２】請求項１に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において、ストライプ領域とストライプ領域外部との実
効屈折率差を１０-3以上とすることを特徴とする歪量子
井戸半導体レーザ。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の歪量子井戸半導
体レーザにおいて、活性層垂直方向の半値全幅が２０度
以上４０度以下であることを特徴とする歪量子井戸半導
体レーザ。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の歪量子
井戸半導体レーザにおいて、上記ＧａＡｓ基板と反対側
の上記クラッド層中にストライプ領域内のみにＧａＡｓ
層を有し、且つストライプ領域外部では前記ＧａＡｓ層
が完全に除去されていることを特徴とする歪量子井戸半
導体レーザ。 - 【請求項５】請求項４に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において上記ＧａＡｓ層が０．１μｍ以下であることを
特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項６】請求項１または２に記載の歪量子井戸半導
体レーザにおいて上記ＧａＡｓ基板側のクラッド層がＩ
ｎＧａＰにより形成され、他方のクラッド層がＩｎＧａ
ＡｓＰにより形成されていることを特徴とする歪量子井
戸半導体レーザ。 - 【請求項７】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活性層を構成要素と
する半導体レーザ装置において、光を閉じ込めるクラッ
ド層がＩｎＧａＰとＧａＡｓとの超格子により構成され
ていることを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項８】請求項７に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において、ストライプ領域の外側の部分のみを活性層に
達しないようにエッチングすることによりリッジを形成
し、前記リッジ部に再成長によりＩｎＧａＰ層を有する
層を成長させることによりストライプ領域とストライプ
領域外部との実効屈折率差を１０-3以上とすることを特
徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項９】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込
めるＩｎＧａＰにより構成されるクラッド層を有する歪
量子井戸半導体レーザにおいて、上記ＩｎＧａＡｓ歪量
子井戸活性層から発せられるレーザ光のエネルギーより
低い最低量子準位を有するＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層と
ＧａＡｓ障壁層から構成される光吸収層をストライプ領
域の外側に設けることによりストライプ領域とストライ
プ領域外部との実効屈折率差を１０-3以上とすることを
特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載の歪量
子井戸半導体レーザにおいて、上記ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸層を有する活性層に隣接して両側または片側にＧａ
Ａｓから構成される光ガイド層を有することを特徴とす
る歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１１】請求項１０に記載の歪量子井戸半導体レ
ーザにおいて、上記ＧａＡｓから構成される光ガイド層
の厚みが０．０５μｍ以下であることを特徴とする歪量
子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１２】請求項１乃至９のいずれかに記載の歪量
子井戸半導体レーザにおいて、上記ＩｎＧａＡｓ歪量子
井戸層を有する活性層に隣接して両側または片側にＩｎ
ＧａＡｓＰから構成される光ガイド層を有することを特
徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載の歪
量子井戸半導体レーザにおいて、上記活性層に沿って伝
搬する光の電界の及ぶ範囲内に回折格子が形成されてい
ることを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１４】請求項１３に記載の歪量子井戸半導体レ
ーザにおいて、上記光ガイド層と上記クラッド層との界
面部に上記回折格子が設けられていることを特徴とする
歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれかに記載の歪
量子井戸半導体レーザにおいて、上記ＩｎＧａＡｓ量子
井戸層を有する活性層の障壁層がＧａＡｓであることを
特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070599A JP3053139B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070599A JP3053139B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275801A true JPH05275801A (ja) | 1993-10-22 |
| JP3053139B2 JP3053139B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=13436195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4070599A Expired - Lifetime JP3053139B2 (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053139B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524890A (ja) * | 2000-01-20 | 2003-08-19 | プリンストン・ライトウェーブ・インコーポレイテッド | 改良されたビームダイバージェンス優先順位を有する半導体ダイオードレーザ |
| US6879614B2 (en) | 1996-08-27 | 2005-04-12 | Ricoh Company, Ltd. | Optical semiconductor device having an active layer containing N |
| US7016384B2 (en) | 2002-03-14 | 2006-03-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Second-harmonic generation device using semiconductor laser element having quantum-well active layer in which resonator length and mirror loss are arranged to increase width of gain peak |
| JP2007208062A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2008085367A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4070599A patent/JP3053139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6879614B2 (en) | 1996-08-27 | 2005-04-12 | Ricoh Company, Ltd. | Optical semiconductor device having an active layer containing N |
| JP2003524890A (ja) * | 2000-01-20 | 2003-08-19 | プリンストン・ライトウェーブ・インコーポレイテッド | 改良されたビームダイバージェンス優先順位を有する半導体ダイオードレーザ |
| US7016384B2 (en) | 2002-03-14 | 2006-03-21 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Second-harmonic generation device using semiconductor laser element having quantum-well active layer in which resonator length and mirror loss are arranged to increase width of gain peak |
| JP2007208062A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2008085367A (ja) * | 2007-12-17 | 2008-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053139B2 (ja) | 2000-06-19 |
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