JPH0563295A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JPH0563295A JPH0563295A JP22197591A JP22197591A JPH0563295A JP H0563295 A JPH0563295 A JP H0563295A JP 22197591 A JP22197591 A JP 22197591A JP 22197591 A JP22197591 A JP 22197591A JP H0563295 A JPH0563295 A JP H0563295A
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- Japan
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- optical waveguide
- diffraction grating
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学損傷が起きるレベルを大幅に高めること
により、安定した高出力発振を可能にし、均一な特性の
半導体レーザ装置を歩留り良く提供する点。 【構成】 活性層の最大利得波長よりも長い波長で発振
するように予め回析格子の周期を設定してから、ｐ型光
導波路層に回析格子を重ねて形成後、クラッド層を形成
する。この結果、発振レーザ光は、活性層中で透明にな
り、反射面での光学損傷を起さずに高出力発振ができ
る。更に、特定の波長だけが発振するので、単一モード
レーザが実現できる。
により、安定した高出力発振を可能にし、均一な特性の
半導体レーザ装置を歩留り良く提供する点。 【構成】 活性層の最大利得波長よりも長い波長で発振
するように予め回析格子の周期を設定してから、ｐ型光
導波路層に回析格子を重ねて形成後、クラッド層を形成
する。この結果、発振レーザ光は、活性層中で透明にな
り、反射面での光学損傷を起さずに高出力発振ができ
る。更に、特定の波長だけが発振するので、単一モード
レーザが実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光情報処理や光
計測などの光源に使用する高出力半導体レーザ装置の改
良に関する。
計測などの光源に使用する高出力半導体レーザ装置の改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、短波長の半導体レーザ装置の開発
が進められた結果、０．６μｍ帯に発振波長を持つＩｎ
ＧａＡｌＰ赤色レーザは、Ｈｅ−Ｎｅレーザに代わるも
のとして注目を浴びており、例えば光情報処理や光計測
分野における小形軽量で低消費電力の光源を実現するキ
ーデバイスとしての価値が上がっている。
が進められた結果、０．６μｍ帯に発振波長を持つＩｎ
ＧａＡｌＰ赤色レーザは、Ｈｅ−Ｎｅレーザに代わるも
のとして注目を浴びており、例えば光情報処理や光計測
分野における小形軽量で低消費電力の光源を実現するキ
ーデバイスとしての価値が上がっている。
【０００３】このような背景の下、例えばＩｎＧａＡｌ
Ｐ赤色レーザとしては、ＧａＡｌ基板にＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層とＩｎＧａＡｌ活性層を堆積、成長して形成
する利得導波型のＩＳ（Ｉｎｎｅｒ Ｓｔｒｉｐｅ）レ
ーザと、屈折率導波型のＳＢＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ Ｂｕｒｉｅｄ Ｒｉｄｇｅ ｗａｖｅｇｕｉｄ）レ
ーザが知られている。
Ｐ赤色レーザとしては、ＧａＡｌ基板にＩｎＧａＡｌＰ
クラッド層とＩｎＧａＡｌ活性層を堆積、成長して形成
する利得導波型のＩＳ（Ｉｎｎｅｒ Ｓｔｒｉｐｅ）レ
ーザと、屈折率導波型のＳＢＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌ
ｙ Ｂｕｒｉｅｄ Ｒｉｄｇｅ ｗａｖｅｇｕｉｄ）レ
ーザが知られている。
【０００４】しかしながら、これらのレーザの光出力
は、せいぜい数１０ｍＷまでが限界であり、より高出力
が得られなかった。この理由を、横軸に電流に対する縦
軸光出力を採った図７を参照して説明する。この図から
明らかなように、電流を増していくと突然光出力が低下
し、非可逆的な破壊が発生ずる。これは、光学損傷［Ｃ
ａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｏｍａｇ
ｅ（ＣＯＤ）］と言われ、レーザの反射面付近がレーザ
光の吸収領域となるため高温になり、レーザの反射面が
ついに溶ける現象である。特に、ＩｎＧａＡｌＰ系のレ
ーザは、このＣＯＤレベルが低く、大きな問題点であっ
た。
は、せいぜい数１０ｍＷまでが限界であり、より高出力
が得られなかった。この理由を、横軸に電流に対する縦
軸光出力を採った図７を参照して説明する。この図から
明らかなように、電流を増していくと突然光出力が低下
し、非可逆的な破壊が発生ずる。これは、光学損傷［Ｃ
ａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｏｍａｇ
ｅ（ＣＯＤ）］と言われ、レーザの反射面付近がレーザ
光の吸収領域となるため高温になり、レーザの反射面が
ついに溶ける現象である。特に、ＩｎＧａＡｌＰ系のレ
ーザは、このＣＯＤレベルが低く、大きな問題点であっ
た。
【０００５】このような光学損傷の臨界光出力を本質的
に高くするには、反射面付近の活性領域がリーザ光の吸
収領域にならないように配慮すれば良い。その具体策
は、反射面付近の活性層を、中央部の活性層よりバンド
ギャップの大きい材料で構成することである。これは、
ウインド構造と呼ばれるレーザが効果的である。
に高くするには、反射面付近の活性領域がリーザ光の吸
収領域にならないように配慮すれば良い。その具体策
は、反射面付近の活性層を、中央部の活性層よりバンド
ギャップの大きい材料で構成することである。これは、
ウインド構造と呼ばれるレーザが効果的である。
【０００６】図８にそのレーザ構造の一例を示す。
【０００７】即ち、ＩｎＧａＰ結晶の無秩序化を利用し
た構造で、少し大きなバンドギャップを持ち、レーザ光
に対して透明になっている。図８の断面図に明らかにし
たように、基板１にノンドープ活性層２を重ねて設け、
これにｐ導電型クラッド層３とｐ型コンタクト層４を順
次積層してＩｎＧａＰを構成し、その両端面に形成する
鏡面即ち劈開面付近にウインド領域５を設置する。
た構造で、少し大きなバンドギャップを持ち、レーザ光
に対して透明になっている。図８の断面図に明らかにし
たように、基板１にノンドープ活性層２を重ねて設け、
これにｐ導電型クラッド層３とｐ型コンタクト層４を順
次積層してＩｎＧａＰを構成し、その両端面に形成する
鏡面即ち劈開面付近にウインド領域５を設置する。
【０００８】レーザ光に対して透明なウインド領域５
は、利得導波型レーザで比較的簡単に造れるが、屈折率
導波型レーザではかなり難しく、またチップ化する際、
劈開する位置合せに非常に手間取り量産性に欠ける。
は、利得導波型レーザで比較的簡単に造れるが、屈折率
導波型レーザではかなり難しく、またチップ化する際、
劈開する位置合せに非常に手間取り量産性に欠ける。
【０００９】
【発明が解決しょうとする課題】本発明はこのような事
情により成されたもので、目的とするところは、光学損
傷を起こすレベルを大幅に高めかつ、安定した高出力発
振が可能で特性が均一な半導体レーザを歩留り良く提供
する点にある。
情により成されたもので、目的とするところは、光学損
傷を起こすレベルを大幅に高めかつ、安定した高出力発
振が可能で特性が均一な半導体レーザを歩留り良く提供
する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１導電型基板と，この
第１導電型基板に順次堆積する第１導電型のクラッド
層、活性層及び第２導電型光導波路層と，この第２導電
型光導波路層に積層して形成する異なる結晶で構成する
第２導電型クラッド層と，この第２導電型クラッド層と
第２導電型光導波路層の界面に形成する回析格子を具備
し，発振レーザの波長が前記活性層の組成に相当する波
長より長くかつ、活性層中で透明になる点に本発明に係
わる半導体レーザ装置の特徴がある。
第１導電型基板に順次堆積する第１導電型のクラッド
層、活性層及び第２導電型光導波路層と，この第２導電
型光導波路層に積層して形成する異なる結晶で構成する
第２導電型クラッド層と，この第２導電型クラッド層と
第２導電型光導波路層の界面に形成する回析格子を具備
し，発振レーザの波長が前記活性層の組成に相当する波
長より長くかつ、活性層中で透明になる点に本発明に係
わる半導体レーザ装置の特徴がある。
【００１１】更に、第１導電型基板がＧａＡｌ、クラッ
ド層がＩｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ、活性層がＩ
ｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）0.5 Ｐ、光導波路層がＩｎ
0.5 （Ｇａ1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ（０＜ｙ＜ｚ＜ｘ＜１）
から成る点にも、本発明に係わる半導体レーザ装置の特
徴がある。
ド層がＩｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ、活性層がＩ
ｎ0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）0.5 Ｐ、光導波路層がＩｎ
0.5 （Ｇａ1-z Ａｌz ）0.5 Ｐ（０＜ｙ＜ｚ＜ｘ＜１）
から成る点にも、本発明に係わる半導体レーザ装置の特
徴がある。
【００１２】
【作用】上記のような構成から成る半導体レーザ装置で
は、活性層の最大利得波長より長い波長で発振するよう
に、予め回析格子の周期を設定した上で、光導波路層に
重ねて形成後、クラッド層を積層する。
は、活性層の最大利得波長より長い波長で発振するよう
に、予め回析格子の周期を設定した上で、光導波路層に
重ねて形成後、クラッド層を積層する。
【００１３】従って、発振したレーザ光は、活性層中で
透明になると共に、反射面での光学損傷を受けずに高出
力発振が可能になる。また、特定の波長のみが発振する
ために、単一モードレーザが得られる。
透明になると共に、反射面での光学損傷を受けずに高出
力発振が可能になる。また、特定の波長のみが発振する
ために、単一モードレーザが得られる。
【００１４】
【実施例】本発明に係わる一実施例を図１乃至図６を参
照して説明する。図１〜図４は、製造過程を工程順に示
す斜視図である。即ち、原料としてメタル系III 族有機
金属に属するトリメチルインシジウ［（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ］、トリメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］、トリ
メチルアルミニゥム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］及びＶ族水素
化物のホスフィン（ＰＨ3 ）を使用して、大気圧未満の
減圧雰囲気におけるＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板に順次下記の各層を堆積する。
照して説明する。図１〜図４は、製造過程を工程順に示
す斜視図である。即ち、原料としてメタル系III 族有機
金属に属するトリメチルインシジウ［（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ］、トリメチルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ］、トリ
メチルアルミニゥム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］及びＶ族水素
化物のホスフィン（ＰＨ3 ）を使用して、大気圧未満の
減圧雰囲気におけるＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板に順次下記の各層を堆積する。
【００１５】図１に明らかにするように、ｎ型ＧａＡｓ
基板１１には、厚さ０．９μｍのｎ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１２、厚さ０．０５μ
ｍのノンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１３、厚さ
０．２μｍのＰ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ
バリア層１４、厚さ０．２μｍのｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5
Ｐ光導波路層１５から成る原料組成を各々の特性に応じ
た調整後、連続して堆積成長する。
基板１１には、厚さ０．９μｍのｎ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ
0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１２、厚さ０．０５μ
ｍのノンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１３、厚さ
０．２μｍのＰ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ
バリア層１４、厚さ０．２μｍのｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5
Ｐ光導波路層１５から成る原料組成を各々の特性に応じ
た調整後、連続して堆積成長する。
【００１６】図２に示す次工程では、Ｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ
0.5Ｐ光導波路層１５にホトレジスト層を塗布後、２光
束干渉露光装置により露光などを行って回析格子のレジ
スト像１６を形成する。この時、回析格子の周期は、活
性層の最大利得波長６７０ｎｍよりも１０ｎｍ長い６８
０ｎｍで発振できるように０．１９４０μｍとする。
0.5Ｐ光導波路層１５にホトレジスト層を塗布後、２光
束干渉露光装置により露光などを行って回析格子のレジ
スト像１６を形成する。この時、回析格子の周期は、活
性層の最大利得波長６７０ｎｍよりも１０ｎｍ長い６８
０ｎｍで発振できるように０．１９４０μｍとする。
【００１７】次の図３に示す第３工程においては、前工
程におけるレジスト像１６を設置したＰ型Ｉｎ0.5 Ｇａ
0.5 Ｐ光導波路層１５頂面付近は、レジスト像１６をマ
スクとして異方性または等方性エッチングにより処理し
て、ｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ光導波路層１５に平行な等
周期の凹凸を形成して回析格子１７を転写して、分布帰
還部を形成する。
程におけるレジスト像１６を設置したＰ型Ｉｎ0.5 Ｇａ
0.5 Ｐ光導波路層１５頂面付近は、レジスト像１６をマ
スクとして異方性または等方性エッチングにより処理し
て、ｐ型Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ光導波路層１５に平行な等
周期の凹凸を形成して回析格子１７を転写して、分布帰
還部を形成する。
【００１８】更に、図４に明らかにする第４工程では、
回析格子１７を転写したＰ型Ｉｎ0. 5 Ｇａ0.5 Ｐ光導波
路層１５には、図１の工程と同様にしてＭＯＣＶＤ法に
より厚さが０．７μｍのＰ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１８を堆積して成長する。
回析格子１７を転写したＰ型Ｉｎ0. 5 Ｇａ0.5 Ｐ光導波
路層１５には、図１の工程と同様にしてＭＯＣＶＤ法に
より厚さが０．７μｍのＰ型Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ
0.7 ）0.5 Ｐクラッド層１８を堆積して成長する。
【００１９】このような図４に示した基本構造を基にし
て、図５の利得導波型、図６の屈折導波型のレーザ装置
を作製する。なお、両図においては、回析格子１７に隣
接してｐ型クラッド層１８、ｎ型ブロック層１９及びｐ
型コンタクト層２０を順次形成して、各レーザ装置を完
成する。図６に明らかにした屈折導波型のレーザ装置
は、最大光出力として１００ｍＷが得られ、光学損傷を
起こすことがなかった。
て、図５の利得導波型、図６の屈折導波型のレーザ装置
を作製する。なお、両図においては、回析格子１７に隣
接してｐ型クラッド層１８、ｎ型ブロック層１９及びｐ
型コンタクト層２０を順次形成して、各レーザ装置を完
成する。図６に明らかにした屈折導波型のレーザ装置
は、最大光出力として１００ｍＷが得られ、光学損傷を
起こすことがなかった。
【００２０】なお、本発明は、前記の実施例だけに限定
されるものでなく、原料として成層可能な他の組成を用
いても良く、またバリア層を特に独立して形成する必要
はない。そしてＩｎＧａＡｌＰ系に限らず他の混晶系で
も良いなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更しても差支えない。
されるものでなく、原料として成層可能な他の組成を用
いても良く、またバリア層を特に独立して形成する必要
はない。そしてＩｎＧａＡｌＰ系に限らず他の混晶系で
も良いなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更しても差支えない。
【００２１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、活性層の最大利得波長より長い波長で発振するよ
うに回析格子の周期を設定しておりしかも、レーザ光が
活性層内で透明になることにより反射面の光学損傷を起
すことなく、高出力発振でき、また、分布帰還型レーザ
であるために単一縦モード発振が得られるなどの効果が
ある。
では、活性層の最大利得波長より長い波長で発振するよ
うに回析格子の周期を設定しておりしかも、レーザ光が
活性層内で透明になることにより反射面の光学損傷を起
すことなく、高出力発振でき、また、分布帰還型レーザ
であるために単一縦モード発振が得られるなどの効果が
ある。
【図１】本発明に係わる実施例の第１工程を示す斜視図
である。
である。
【図２】図１に続く第２工程を示す斜視図である。
【図３】図２に続く第３工程を示す斜視図である。
【図４】図３に続く第４工程を示す斜視図である。
【図５】図４の構造を基にして形成する利得導波型レー
ザを示す斜視図である。
ザを示す斜視図である。
【図６】図４の構造を基にして形成する屈折率導波型レ
ーザを示す斜視図である。
ーザを示す斜視図である。
【図７】従来の屈折率導波型レーザ装置における電流に
対する光出力を示す曲線図である。
対する光出力を示す曲線図である。
【図８】従来の屈折率導波型レーザ装置におけるウイン
ド構造を備えたレーザ装置の構造図である。
ド構造を備えたレーザ装置の構造図である。
１１：基板、 １２：ｎ型クラッド層、 １３：ノンドープ活性層、 １４：ｐ型バリア層、 １５：ｐ型光導波路層、 １６：ホトレジスト層、 １７：回析格子 １８：ｐ型クラッド層、 １９：ｎ型ブロック層、 ２０：ｐ型コンタクト層。
Claims (2)
- 【請求項１】 第１導電型基板と，この第１導電型基板
に順次堆積する第１導電型のクラッド層、活性層及び第
２導電型光導波路層と，この第２導電型光導波路層に積
層して形成する異なる結晶で構成する第２導電型クラッ
ド層と，この第２導電型クラッド層と第２導電型光導波
路層の界面に形成する回析格子を具備し，発振レーザの
波長が前記活性層の組成に相当する波長より長くかつ、
活性層中で透明になることを特徴とする半導体レーザ装
置 - 【請求項２】 第１導電型基板がＧａＡｌ、クラッド層
がＩｎ0.5 （Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ、活性層がＩｎ
0.5 （Ｇａ1-y Ａｌy ）0.5 Ｐ、光導波路層がＩｎ0.5
（Ｇａ1-x Ａｌx ）0.5 Ｐ（０＜ｙ＜ｚ＜ｘ＜１）から
成ることを特徴とする半導体レーザ装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22197591A JPH0563295A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22197591A JPH0563295A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563295A true JPH0563295A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=16775106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22197591A Pending JPH0563295A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0563295A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045482A1 (fr) * | 1999-01-27 | 2000-08-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module laser a semi-conducteur |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP22197591A patent/JPH0563295A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000045482A1 (fr) * | 1999-01-27 | 2000-08-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module laser a semi-conducteur |
| US6335944B1 (en) | 1999-01-27 | 2002-01-01 | The Furukawa Elctric Co., Ltd | Semiconductor laser module |
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