JPH06291411A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH06291411A JPH06291411A JP5078437A JP7843793A JPH06291411A JP H06291411 A JPH06291411 A JP H06291411A JP 5078437 A JP5078437 A JP 5078437A JP 7843793 A JP7843793 A JP 7843793A JP H06291411 A JPH06291411 A JP H06291411A
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- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/0604—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising a non-linear region, e.g. generating harmonics of the laser frequency
- H01S5/0605—Self doubling, e.g. lasing and frequency doubling by the same active medium
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
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- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザ単体から緑色のＳＨＧ光を発生さ
せる。 【構成】１．０８μｍの発振光を発生するＩｎＧａＡｓ
活性層４とバンドギャップエネルギーが充分大きい一対
のＡｌＧａＩｎＰクラッド層３及び５を有し、５４０ｎ
ｍの緑色のＳＨＧ光を発生する半導体レーザ。ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層はＳＨＧ光を吸収しないので、ＳＨＧ
光の発生効率が高い。
せる。 【構成】１．０８μｍの発振光を発生するＩｎＧａＡｓ
活性層４とバンドギャップエネルギーが充分大きい一対
のＡｌＧａＩｎＰクラッド層３及び５を有し、５４０ｎ
ｍの緑色のＳＨＧ光を発生する半導体レーザ。ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層はＳＨＧ光を吸収しないので、ＳＨＧ
光の発生効率が高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、情報処理機器の光源に
用いる半導体レーザに関する。
用いる半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、極めて小型でかつ量産
性に富むため、今日情報機器や光通信など様々な光電機
器用の光源として幅広く利用されている。情報機器のな
かでも、特にコンパクトディスク（ＣＤ）や光磁気ディ
スクは、音楽やデータなどのデジタル情報を記録再生す
る機器として重要である。これらの情報機器の記録容量
は、光源の波長が短いほど大きくなる。このため、より
波長の短い半導体レーザの開発が活発に進められてき
た。近年、実用的な特性を持つ半導体レーザの最も短い
波長は、６３０ｎｍ程度である（小林他、ジャパニーズ
・ジャーナルオブ・アプライド・フィジクス誌、第２９
巻、第９号、Ｌ１６６９−Ｌ１６７１頁、１９９０
年）。
性に富むため、今日情報機器や光通信など様々な光電機
器用の光源として幅広く利用されている。情報機器のな
かでも、特にコンパクトディスク（ＣＤ）や光磁気ディ
スクは、音楽やデータなどのデジタル情報を記録再生す
る機器として重要である。これらの情報機器の記録容量
は、光源の波長が短いほど大きくなる。このため、より
波長の短い半導体レーザの開発が活発に進められてき
た。近年、実用的な特性を持つ半導体レーザの最も短い
波長は、６３０ｎｍ程度である（小林他、ジャパニーズ
・ジャーナルオブ・アプライド・フィジクス誌、第２９
巻、第９号、Ｌ１６６９−Ｌ１６７１頁、１９９０
年）。
【０００３】さらに短い波長の半導体レーザ光源の開発
はすでにいくつか進められているが、現在のところ、充
分実用的な特性が得られていない。ＩＩ−ＶＩ族混晶半
導体を用いた半導体レーザは、零下２００℃程度の極低
温でしか動作しない。半導体レーザと固体レーザ結晶と
第二高調波（ＳＨＧ）結晶を組み合わせた半導体レーザ
光源は、緑色から青色の光を発生するが、半導体レーザ
単体と比べて容積が大きくかつ量産性が悪い。
はすでにいくつか進められているが、現在のところ、充
分実用的な特性が得られていない。ＩＩ−ＶＩ族混晶半
導体を用いた半導体レーザは、零下２００℃程度の極低
温でしか動作しない。半導体レーザと固体レーザ結晶と
第二高調波（ＳＨＧ）結晶を組み合わせた半導体レーザ
光源は、緑色から青色の光を発生するが、半導体レーザ
単体と比べて容積が大きくかつ量産性が悪い。
【０００４】ＳＨＧはレーザ光の半分の波長の光を発生
する原理なので、たとえば、発振波長が１．２μｍ以下
の半導体レーザのＳＨＧを発生させれば、６００ｎｍ以
下の短い波長の光を得ることができる。ＳＨＧ結晶を用
いることなく、半導体レーザ単体から短い波長のＳＨＧ
を取り出そうとする試みがいくつか提案されている。
０．８２μｍの発振光を発生する面発光型ＡｌＧａＡｓ
レーザ結晶表面に、ＺｎＳＳｅからなるＳＨＧ結晶層を
設け、０．４１μｍのＳＨＧ光を発生させる半導体装置
が特開昭６３−２８０４８４号公報に記載されている。
また、オプティクス・コミュニケーションズ誌、第３５
巻、第３号、４１３−４１６頁、（１９８０年）に、
１．３μｍの発振光を発生するファブリーペロー型Ｉｎ
ＧａＡｓＰレーザから０．１５ｎＷの０．６５μｍ赤色
ＳＨＧ光を発生した例が記載されている。
する原理なので、たとえば、発振波長が１．２μｍ以下
の半導体レーザのＳＨＧを発生させれば、６００ｎｍ以
下の短い波長の光を得ることができる。ＳＨＧ結晶を用
いることなく、半導体レーザ単体から短い波長のＳＨＧ
を取り出そうとする試みがいくつか提案されている。
０．８２μｍの発振光を発生する面発光型ＡｌＧａＡｓ
レーザ結晶表面に、ＺｎＳＳｅからなるＳＨＧ結晶層を
設け、０．４１μｍのＳＨＧ光を発生させる半導体装置
が特開昭６３−２８０４８４号公報に記載されている。
また、オプティクス・コミュニケーションズ誌、第３５
巻、第３号、４１３−４１６頁、（１９８０年）に、
１．３μｍの発振光を発生するファブリーペロー型Ｉｎ
ＧａＡｓＰレーザから０．１５ｎＷの０．６５μｍ赤色
ＳＨＧ光を発生した例が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６３−２８０４
８４号公報に記載された半導体装置は、ＧａＡｓ活性層
をｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とＰ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層とで挟んだダブルヘテロ構造を含む埋め込み構造
型面発光レーザ構造のｎ型ＡｌＧａＡｓコンタクト層上
にＳＨＧ発生用のＺｎＳＳｅ層を設けた構成になってい
る。この半導体装置は面発光レーザ構造を採用している
ため、長い光路長を得ることが難しく、強いＳＨＧ光が
得られない。
８４号公報に記載された半導体装置は、ＧａＡｓ活性層
をｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とＰ型ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層とで挟んだダブルヘテロ構造を含む埋め込み構造
型面発光レーザ構造のｎ型ＡｌＧａＡｓコンタクト層上
にＳＨＧ発生用のＺｎＳＳｅ層を設けた構成になってい
る。この半導体装置は面発光レーザ構造を採用している
ため、長い光路長を得ることが難しく、強いＳＨＧ光が
得られない。
【０００６】また、上記オプティクスコミュニケーショ
ンズ誌に記載された従来例は、断面が平凸状のｎ型Ｉｎ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ0.22Ｐ0.78導波層をＩｎ0.7 Ｇａ0.4
Ａｓ0.55Ｐ0.45活性層とｎ型ＩｎＰ基板とで挟んだ積層
構造を有し、さらに活性層上にｐ型ＩｎＰクラッド層を
備えたＰＣＷレーザでＳＨＧ光が観測された例である。
このＰＣＷレーザは端面発光型なので面発光レーザに比
べて光路長は長いものの、ＳＨＧ光がクラッド層で強く
吸収されるため、やはり強いＳＨＧ光が得られない。
ンズ誌に記載された従来例は、断面が平凸状のｎ型Ｉｎ
0.9 Ｇａ0.1 Ａｓ0.22Ｐ0.78導波層をＩｎ0.7 Ｇａ0.4
Ａｓ0.55Ｐ0.45活性層とｎ型ＩｎＰ基板とで挟んだ積層
構造を有し、さらに活性層上にｐ型ＩｎＰクラッド層を
備えたＰＣＷレーザでＳＨＧ光が観測された例である。
このＰＣＷレーザは端面発光型なので面発光レーザに比
べて光路長は長いものの、ＳＨＧ光がクラッド層で強く
吸収されるため、やはり強いＳＨＧ光が得られない。
【０００７】本発明は上述の欠点を除去し、ＳＨＧ光を
効率良く発生する短波長の半導体レーザを提供すること
を目的としている。
効率良く発生する短波長の半導体レーザを提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、バンドギャップエネルギーがＥ1 のクラッド層とバ
ンドギャップエネルギーがＥ2 の活性層を備えたダブル
ヘテロ構造を少なくとも含む半導体多層膜を有し、バン
ドギャップエネルギーＥ1 とＥ2 の間にＥ1 ≧２×Ｅ2
またはこれに近い関係が成り立つことを特徴とする。
は、バンドギャップエネルギーがＥ1 のクラッド層とバ
ンドギャップエネルギーがＥ2 の活性層を備えたダブル
ヘテロ構造を少なくとも含む半導体多層膜を有し、バン
ドギャップエネルギーＥ1 とＥ2 の間にＥ1 ≧２×Ｅ2
またはこれに近い関係が成り立つことを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の半導体レーザは、まず活性層に注入す
る電子とホールが発光再結合することによりエネルギー
がおよそＥ2 （波長λ2 ）の発振光を発生する。この
時、レーザ共振器内部の光密度は約１００ＭＷ／ｃｍ2
と非常に高い。このような非常に強い発振光に曝された
活性層は、２次非線形効果によりエネルギーがＥｓ＝２
×Ｅ2 、波長がλｓ＝λ2 ／２のＳＨＧ光を発生する。
本発明の半導体レーザのＳＨＧ光の発生は効率が高い。
その理由は、レーザ共振器の体積の大部分をなすクラッ
ド層のバンドギャップエネルギーＥ1 よりも小さいエネ
ルギーＥｓを持つＳＨＧ光はクラッド層に殆ど吸収され
ないためである。
る電子とホールが発光再結合することによりエネルギー
がおよそＥ2 （波長λ2 ）の発振光を発生する。この
時、レーザ共振器内部の光密度は約１００ＭＷ／ｃｍ2
と非常に高い。このような非常に強い発振光に曝された
活性層は、２次非線形効果によりエネルギーがＥｓ＝２
×Ｅ2 、波長がλｓ＝λ2 ／２のＳＨＧ光を発生する。
本発明の半導体レーザのＳＨＧ光の発生は効率が高い。
その理由は、レーザ共振器の体積の大部分をなすクラッ
ド層のバンドギャップエネルギーＥ1 よりも小さいエネ
ルギーＥｓを持つＳＨＧ光はクラッド層に殆ど吸収され
ないためである。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明の半導体レーザの第１の実施
例を示す斜視図である。まず、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡ
ｓ半導体基板２の上に２μｍ厚のＳｉドープｎ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層３、ＩｎＧａ
Ａｓ活性層４、２μｍ厚のＺｎドープｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５、５０ｎｍ厚のＺ
ｎドープｐ型ＧａＩｎＰ層８、０．３μｍ厚のドープｐ
型ＧａＡｓ層９を順次エピタキシャル成長した。ＩｎＧ
ａＡｓ活性層４は、４ｎｍ厚アンドープ（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ量子障壁層で分離された２層の７
ｎｍ厚アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層から
なる。Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層のバンドギャッ
プエネルギー（Ｅ2 ）はおよそ１．０７ｅＶである。Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層で誘導放出により発光す
る発振光のエネルギーは量子効果のためにバンドギャッ
プエネルギー１．０７ｅＶよりも少し大きくおよそ１．
１５ｅＶであり、波長に換算するとおよそ１．０８μｍ
である。このとき、発生するＳＨＧ光のエネルギー（Ｅ
ｓ）は２．３０ｅＶ、波長（λｓ）は５４０ｎｍであ
る。ＩｎＧａＡｓ活性層もＳＨＧ光を少し再吸収するの
で、充分薄い活性層を用いた。ＩｎＧａＡｓ活性層は格
子歪を受けているので、格子欠陥の発生を避けるために
も活性層厚が薄いことは重要である。ＩｎＧａＡｓ活性
層４は、アンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸層単層でもよ
い。（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5Ｐクラッド層の
バンドギャップエネルギー（Ｅ1 ）は２．３２ｅＶであ
りＥ1 ≧２×Ｅ2 、Ｅ1 ≧Ｅｓの関係を満す。従って、
ＳＨＧ光は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層に殆ど吸収されない。ＧａＩｎＰ層８は、ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層５とＧａＡｓ層９の間の大きなバンド
ギャップエネルギー差を緩和しキャリア注入を促進する
ために挿入した。
例を示す斜視図である。まず、Ｓｉドープのｎ型ＧａＡ
ｓ半導体基板２の上に２μｍ厚のＳｉドープｎ型（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層３、ＩｎＧａ
Ａｓ活性層４、２μｍ厚のＺｎドープｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５、５０ｎｍ厚のＺ
ｎドープｐ型ＧａＩｎＰ層８、０．３μｍ厚のドープｐ
型ＧａＡｓ層９を順次エピタキシャル成長した。ＩｎＧ
ａＡｓ活性層４は、４ｎｍ厚アンドープ（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ量子障壁層で分離された２層の７
ｎｍ厚アンドープＩｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層から
なる。Ｉｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層のバンドギャッ
プエネルギー（Ｅ2 ）はおよそ１．０７ｅＶである。Ｉ
ｎ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸層で誘導放出により発光す
る発振光のエネルギーは量子効果のためにバンドギャッ
プエネルギー１．０７ｅＶよりも少し大きくおよそ１．
１５ｅＶであり、波長に換算するとおよそ１．０８μｍ
である。このとき、発生するＳＨＧ光のエネルギー（Ｅ
ｓ）は２．３０ｅＶ、波長（λｓ）は５４０ｎｍであ
る。ＩｎＧａＡｓ活性層もＳＨＧ光を少し再吸収するの
で、充分薄い活性層を用いた。ＩｎＧａＡｓ活性層は格
子歪を受けているので、格子欠陥の発生を避けるために
も活性層厚が薄いことは重要である。ＩｎＧａＡｓ活性
層４は、アンドープＩｎＧａＡｓ量子井戸層単層でもよ
い。（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5Ｐクラッド層の
バンドギャップエネルギー（Ｅ1 ）は２．３２ｅＶであ
りＥ1 ≧２×Ｅ2 、Ｅ1 ≧Ｅｓの関係を満す。従って、
ＳＨＧ光は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層に殆ど吸収されない。ＧａＩｎＰ層８は、ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層５とＧａＡｓ層９の間の大きなバンド
ギャップエネルギー差を緩和しキャリア注入を促進する
ために挿入した。
【００１２】エピタキシャル成長は有機金属結晶成長法
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓ
ｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）で行った。本実施例
では、結晶成長温度は６５０℃〜７５０℃、圧力は７０
Ｔｏｒｒとした。原料には、トリメチルアルミニウム、
トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチル
インヂウム、ジメチルジンク、フォスフィン、アルシ
ン、ジシランを用いた。エピタキシャル成長は、ガスソ
ース分子線結晶成長法（Ｇａｓ−ＳｏｕｒｃｅＭｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＧＳ−ＭＢ
Ｅ）、ケミカルビームエピタキシャル法（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＣＢＥ）等を用いて
行うことも可能である。
（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓ
ｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）で行った。本実施例
では、結晶成長温度は６５０℃〜７５０℃、圧力は７０
Ｔｏｒｒとした。原料には、トリメチルアルミニウム、
トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチル
インヂウム、ジメチルジンク、フォスフィン、アルシ
ン、ジシランを用いた。エピタキシャル成長は、ガスソ
ース分子線結晶成長法（Ｇａｓ−ＳｏｕｒｃｅＭｏｌｅ
ｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＧＳ−ＭＢ
Ｅ）、ケミカルビームエピタキシャル法（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＣＢＥ）等を用いて
行うことも可能である。
【００１３】エピタキシャル成長の後、光導波路１０を
形成するためにフォトリソグラフィー法と化学エッチン
グを用いてＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ＧａＩｎＰ層
８、ＧａＡｓ層９の３層に同時にストライプ状のメサを
形成した（図１）。メサを形成した後、Ｓｉドープｎ型
（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層（０．７＜ｘ≦
１．０）ブロック層６をメサの外側に選択成長した。ブ
ロック層６とＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の間の適切な
屈折率差が基本横モード発振を安定化する。また、ブロ
ック層６は光導波路１０の中央に効率的にキャリアを注
入する役割を併せ持つ。ブロック層６にｎ型ＧａＡｓ層
／ｎ型ＧａＩｎＰ層の多層膜を用いることも可能であ
る。この場合各ＧａＡｓ層および各ＧａＩｎＰ層の厚さ
をそれぞれの層における発振光の積層方向の波長のおよ
そ１／４程度とし、交互に多層積層した半導体ブラッグ
リフレクタ構造とすると、レーザ光に対して高い反射率
を有するので光導波路に対して適切な実効的屈折率差が
得られる。
形成するためにフォトリソグラフィー法と化学エッチン
グを用いてＡｌＧａＩｎＰクラッド層５、ＧａＩｎＰ層
８、ＧａＡｓ層９の３層に同時にストライプ状のメサを
形成した（図１）。メサを形成した後、Ｓｉドープｎ型
（Ａｌx Ｇａ1-x ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層（０．７＜ｘ≦
１．０）ブロック層６をメサの外側に選択成長した。ブ
ロック層６とＡｌＧａＩｎＰクラッド層５の間の適切な
屈折率差が基本横モード発振を安定化する。また、ブロ
ック層６は光導波路１０の中央に効率的にキャリアを注
入する役割を併せ持つ。ブロック層６にｎ型ＧａＡｓ層
／ｎ型ＧａＩｎＰ層の多層膜を用いることも可能であ
る。この場合各ＧａＡｓ層および各ＧａＩｎＰ層の厚さ
をそれぞれの層における発振光の積層方向の波長のおよ
そ１／４程度とし、交互に多層積層した半導体ブラッグ
リフレクタ構造とすると、レーザ光に対して高い反射率
を有するので光導波路に対して適切な実効的屈折率差が
得られる。
【００１４】さらに電極７および電極１を形成し、劈開
を行って一対のレーザ端面１１を形成し、最後に前方端
面と後方端面にそれぞれ誘電体多層膜（図示省略）を形
成して本発明の半導体レーザは完成した（図１）。共振
器長は８００μｍとしたので、非線形光学効果を起こす
光路長は充分長い。誘電体多層膜は、１．０８μｍの発
振光に対して１００％に近い反射率を持つよう設計し
た。発振光の波長の１／２の波長（５４０ｎｍ）を持つ
ＳＨＧ光は誘電体多層膜を透過し、半導体レーザから出
射する。
を行って一対のレーザ端面１１を形成し、最後に前方端
面と後方端面にそれぞれ誘電体多層膜（図示省略）を形
成して本発明の半導体レーザは完成した（図１）。共振
器長は８００μｍとしたので、非線形光学効果を起こす
光路長は充分長い。誘電体多層膜は、１．０８μｍの発
振光に対して１００％に近い反射率を持つよう設計し
た。発振光の波長の１／２の波長（５４０ｎｍ）を持つ
ＳＨＧ光は誘電体多層膜を透過し、半導体レーザから出
射する。
【００１５】図２は、本発明の半導体レーザの第２の実
施例を示す断面図である。この実施例では、まずｎ型Ｇ
ａＡｓ基板２上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、Ｉ
ｎＧａＡｓ活性層４、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層５を第１の実施例と同様にエピタキシャル成長す
る。エピタキシャル成長の後、フォトリソグラフィー法
と化学エッチングを用いて図２に示すようにｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層５の上部に周期Λの凹凸形状を形成
した。この凹凸形状は、発振光（波長λｐ）とＳＨＧ光
（波長λｓ）の異相を整合し、ＳＨＧ光の発生効率をさ
らに高める働きを持つ。すなわち、光導波路１０におけ
る軸方向の発振光およびＳＨＧ光の波数をそれぞれｋp
、ｋs とし、 ｋs ＝２・ｋp ＋２πｍ／Λ （ｍ＝±１、±
２、．．） を充すΛを選んだ位相を整合させた。ここでは、ｍ＝＋
１としてΛ＝０．６８μｍとした。この方式の原理は、
ニオブ酸リチウム導波路で実証された擬位相整合（Ｑｕ
ａｓｉ−Ｐｈａｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ：ＱＰＭ）と呼
ばれる方式に近い。
施例を示す断面図である。この実施例では、まずｎ型Ｇ
ａＡｓ基板２上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、Ｉ
ｎＧａＡｓ活性層４、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層５を第１の実施例と同様にエピタキシャル成長す
る。エピタキシャル成長の後、フォトリソグラフィー法
と化学エッチングを用いて図２に示すようにｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層５の上部に周期Λの凹凸形状を形成
した。この凹凸形状は、発振光（波長λｐ）とＳＨＧ光
（波長λｓ）の異相を整合し、ＳＨＧ光の発生効率をさ
らに高める働きを持つ。すなわち、光導波路１０におけ
る軸方向の発振光およびＳＨＧ光の波数をそれぞれｋp
、ｋs とし、 ｋs ＝２・ｋp ＋２πｍ／Λ （ｍ＝±１、±
２、．．） を充すΛを選んだ位相を整合させた。ここでは、ｍ＝＋
１としてΛ＝０．６８μｍとした。この方式の原理は、
ニオブ酸リチウム導波路で実証された擬位相整合（Ｑｕ
ａｓｉ−Ｐｈａｓｅ Ｍａｔｃｈｉｎｇ：ＱＰＭ）と呼
ばれる方式に近い。
【００１６】凹凸形状の形成後、さらにｐ型ＧａＩｎＰ
層８、ｐ型ＧａＡｓ層９をエピタキシャル成長で形成し
た。その後は、第１の実施例と同様にストライプ状のメ
サ、ブロック層６、電極７及び電極１、レーザ端面１
１、誘電体多層膜１２を順次形成して第２の実施例の半
導体レーザは完成した。
層８、ｐ型ＧａＡｓ層９をエピタキシャル成長で形成し
た。その後は、第１の実施例と同様にストライプ状のメ
サ、ブロック層６、電極７及び電極１、レーザ端面１
１、誘電体多層膜１２を順次形成して第２の実施例の半
導体レーザは完成した。
【００１７】なお、実施例ではＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａ
ＲｎＰ材料を用いたが、半導体レーザ等で用いられる他
の半導体材料を用いてもよい。また導波構造は本発明に
おいては本質的ではないので、例えばＰＣＷ等どのよう
な導波構造を採用いてもよい。
ＲｎＰ材料を用いたが、半導体レーザ等で用いられる他
の半導体材料を用いてもよい。また導波構造は本発明に
おいては本質的ではないので、例えばＰＣＷ等どのよう
な導波構造を採用いてもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明の半導体レーザは、波長５４０ｎ
ｍの緑色のＳＨＧ光を効率良く発生した。ＳＨＧ光は半
導体レーザの１．０８μｍの発振光に近い単色性を持
ち、かつＳＨＧ光の位相は発振光の位相に揃っているた
め、光学レンズにより回折限界近くまで集光することが
できる。
ｍの緑色のＳＨＧ光を効率良く発生した。ＳＨＧ光は半
導体レーザの１．０８μｍの発振光に近い単色性を持
ち、かつＳＨＧ光の位相は発振光の位相に揃っているた
め、光学レンズにより回折限界近くまで集光することが
できる。
【図１】本発明の半導体レーザの第１の実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本発明の半導体レーザの第２の実施例を示す断
面図である。
面図である。
１ 電極 ２ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層 ４ ＩｎＧａＡｓ活性層 ５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層 ６ ブロック層 ７ 電極 ８ ｐ型ＧａＩｎＰ層 ９ ｐ型ＧａＡｓ層 １０ 光導波路 １１ レーザ端面 １２ 誘電体多層膜
Claims (3)
- 【請求項１】 バンドギャップエネルギーがＥ1 のクラ
ッド層とバンドギャップエネルギーがＥ2 の活性層を備
えたダブルヘテロ構造を少なくとも含む半導体多層膜を
有し、バンドギャップエネルギーＥ1 とＥ2 の間にＥ1
≧２×Ｅ2 またはこれに近い関係が成り立つことを特徴
とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 少なくとも一方のクラッド層の厚さがレ
ーザ共振器の軸方向に対して一定の周期で変化している
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 Ｉｎz Ｇａ1-z Ａｓを含む活性層と、
（Ａｌx Ｇａ1-x ）yＩｎ1-y Ｐから成るクラッド層と
を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の半導
体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5078437A JP2546127B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 半導体レーザ |
| US08/223,784 US5448584A (en) | 1993-04-06 | 1994-04-06 | Semiconductor laser for use as light source in data processing device with cladding layers having a bandgap twice as large as the active layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5078437A JP2546127B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291411A true JPH06291411A (ja) | 1994-10-18 |
| JP2546127B2 JP2546127B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=13662024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5078437A Expired - Lifetime JP2546127B2 (ja) | 1993-04-06 | 1993-04-06 | 半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448584A (ja) |
| JP (1) | JP2546127B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3932466B2 (ja) * | 1997-09-25 | 2007-06-20 | 富士フイルム株式会社 | 半導体レーザ |
| FR2799314B1 (fr) * | 1999-10-01 | 2002-10-25 | Thomson Csf | Laser a generations parametriques |
| JP2009088425A (ja) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Sony Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252490A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Hitachi Ltd | 光半導体素子 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61222189A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-10-02 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS63280484A (ja) * | 1987-05-12 | 1988-11-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| GB2226698B (en) * | 1988-11-15 | 1992-05-20 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | A light emitting semiconductor device |
| JPH02270387A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子 |
-
1993
- 1993-04-06 JP JP5078437A patent/JP2546127B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-06 US US08/223,784 patent/US5448584A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06252490A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Hitachi Ltd | 光半導体素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2546127B2 (ja) | 1996-10-23 |
| US5448584A (en) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960611 |