JPH06314844A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH06314844A JPH06314844A JP10402293A JP10402293A JPH06314844A JP H06314844 A JPH06314844 A JP H06314844A JP 10402293 A JP10402293 A JP 10402293A JP 10402293 A JP10402293 A JP 10402293A JP H06314844 A JPH06314844 A JP H06314844A
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- Japan
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- layer
- active layer
- semiconductor
- laminated substrate
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 エッチング溝が不要で、パッキングデンシテ
ィが高くて放熱特性が良く、かつレーザ特性の良い高出
力の半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 高出力を得る為に、半導体積層基板内に同様
の半導体レーザを複数個アレー状に配列してアレーレー
ザに形成した半導体レーザ素子であって、上記半導体積
層基板内に形成した２つのクラッド層１１，１３で多重
量子井戸構造の活性層１２を挟んだ層構造として、上記
半導体積層基板を高抵抗化すると共に活性層１２の多重
量子井戸構造を混晶化するイオンを、上記層構造のアレ
ー状に複数個配列したストライプ状の部分を除く部分１
７に注入し、上記アレー状に複数個配列したストライプ
状の活性層の部分を埋め込み活性層１８に形成すると共
に、これらの各埋め込み活性層１８の両側に、光を閉じ
込める為の屈折率の小さな層と、高抵抗の電流ブロック
層とを兼ねた層１７を形成した構造となっている。
ィが高くて放熱特性が良く、かつレーザ特性の良い高出
力の半導体レーザ素子を提供する。 【構成】 高出力を得る為に、半導体積層基板内に同様
の半導体レーザを複数個アレー状に配列してアレーレー
ザに形成した半導体レーザ素子であって、上記半導体積
層基板内に形成した２つのクラッド層１１，１３で多重
量子井戸構造の活性層１２を挟んだ層構造として、上記
半導体積層基板を高抵抗化すると共に活性層１２の多重
量子井戸構造を混晶化するイオンを、上記層構造のアレ
ー状に複数個配列したストライプ状の部分を除く部分１
７に注入し、上記アレー状に複数個配列したストライプ
状の活性層の部分を埋め込み活性層１８に形成すると共
に、これらの各埋め込み活性層１８の両側に、光を閉じ
込める為の屈折率の小さな層と、高抵抗の電流ブロック
層とを兼ねた層１７を形成した構造となっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ素子、特
に数ワット以上のレーザ出力が要求される高出力半導体
レーザ素子の改良に関する。
に数ワット以上のレーザ出力が要求される高出力半導体
レーザ素子の改良に関する。
【０００２】
【従来技術】レーザ出力が数ワットから数十ワットの大
出力半導体レーザ素子は、ＹＡＧ（イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット）等の固体レーザの光源あるいは
レーザ加工用等の光源として注目を集めている。半導体
レーザ素子の最大出力を制限する要因としては、注入電
流による活性層の温度上昇に伴う出力の熱飽和と、レー
ザ出力を取り出すチップ端面がレーザ出力を吸収するこ
とによって破壊される光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic
OpticalDamage）が挙げられる。従来、これらの要因を
回避する方策として、図３に示すように、多数のレーザ
を半導体積層基板（ＧａＡｓ基板）５０内に作り付けた
アレーレーザが採用されて来た。
出力半導体レーザ素子は、ＹＡＧ（イットリウム・アル
ミニウム・ガーネット）等の固体レーザの光源あるいは
レーザ加工用等の光源として注目を集めている。半導体
レーザ素子の最大出力を制限する要因としては、注入電
流による活性層の温度上昇に伴う出力の熱飽和と、レー
ザ出力を取り出すチップ端面がレーザ出力を吸収するこ
とによって破壊される光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic
OpticalDamage）が挙げられる。従来、これらの要因を
回避する方策として、図３に示すように、多数のレーザ
を半導体積層基板（ＧａＡｓ基板）５０内に作り付けた
アレーレーザが採用されて来た。
【０００３】このようなアレーレーザは、光の共振器の
長さに対して横方向に長い形状なので、横方向のレーザ
発振や誘導放出光（ＡＳＥ）が生じ、レーザ特性が著し
く悪化する。これを解決する方法として、従来は図３に
示すように、エッチング溝５２を設けることによってア
レーレーザをいくつかの部分に分割し、横方向の光伝播
を防ぐようにしていた。
長さに対して横方向に長い形状なので、横方向のレーザ
発振や誘導放出光（ＡＳＥ）が生じ、レーザ特性が著し
く悪化する。これを解決する方法として、従来は図３に
示すように、エッチング溝５２を設けることによってア
レーレーザをいくつかの部分に分割し、横方向の光伝播
を防ぐようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のエッ
チング溝５２を設ける方法では、レーザ発振に寄与する
活性領域５３の合計幅に対するレーザの発光幅の割合
（パッキングデンシティ）が、エッチング溝５２が存在
する分だけ、エッチング溝５２が存在しない場合に比べ
て低下してしまう。また、放熱の為にヒートシンクにジ
ャンクションダウンでボンディングした場合に、表面の
凹凸の為に空隙が生じる恐れがあり、レーザ作製の歩留
まりが低下する恐れがあった。
チング溝５２を設ける方法では、レーザ発振に寄与する
活性領域５３の合計幅に対するレーザの発光幅の割合
（パッキングデンシティ）が、エッチング溝５２が存在
する分だけ、エッチング溝５２が存在しない場合に比べ
て低下してしまう。また、放熱の為にヒートシンクにジ
ャンクションダウンでボンディングした場合に、表面の
凹凸の為に空隙が生じる恐れがあり、レーザ作製の歩留
まりが低下する恐れがあった。
【０００５】本発明は上記事情に鑑みて提案されるのも
ので、エッチング溝が不要で、パッキングデンシティが
高くて放熱特性が良く、かつレーザ特性の良い高出力の
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
ので、エッチング溝が不要で、パッキングデンシティが
高くて放熱特性が良く、かつレーザ特性の良い高出力の
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
提案される本発明による半導体レーザ素子は、高出力を
得る為に、半導体積層基板内に同様の半導体レーザを複
数個アレー状に配列してアレーレーザに形成した半導体
レーザ素子であって、上記半導体積層基板内に形成した
２つのクラッド層で多重量子井戸構造の活性層を挟んだ
層構造として、上記半導体積層基板を高抵抗化すると共
に上記活性層の多重量子井戸構造を混晶化するイオン
を、上記層構造のアレー状に複数個配列したストライプ
状の部分を除く部分に注入し、上記アレー状に複数個配
列したストライプ状の上記活性層の部分を埋め込み活性
層に形成すると共に、これらの各埋め込み活性層の両側
に、光を閉じ込める為の屈折率の小さな層と、高抵抗の
電流ブロック層とを兼ねた層を形成した構造となってい
る。
提案される本発明による半導体レーザ素子は、高出力を
得る為に、半導体積層基板内に同様の半導体レーザを複
数個アレー状に配列してアレーレーザに形成した半導体
レーザ素子であって、上記半導体積層基板内に形成した
２つのクラッド層で多重量子井戸構造の活性層を挟んだ
層構造として、上記半導体積層基板を高抵抗化すると共
に上記活性層の多重量子井戸構造を混晶化するイオン
を、上記層構造のアレー状に複数個配列したストライプ
状の部分を除く部分に注入し、上記アレー状に複数個配
列したストライプ状の上記活性層の部分を埋め込み活性
層に形成すると共に、これらの各埋め込み活性層の両側
に、光を閉じ込める為の屈折率の小さな層と、高抵抗の
電流ブロック層とを兼ねた層を形成した構造となってい
る。
【０００７】
【作用】本発明の半導体レーザ素子では、半導体積層基
板内に形成した２つのクラッド層で多重量子井戸構造の
活性層を挟んだ層構造として、上記半導体積層基板を高
抵抗化すると共に上記活性層の多重量子井戸構造を混晶
化するイオンを、上記層構造のアレー状に複数個配列し
たストライプ状の部分を除く部分に注入し、上記アレー
状に複数個配列したストライプ状の上記活性層の部分を
埋め込み活性層に形成すると共に、これらの各埋め込み
活性層の両側に、光を閉じ込める為の屈折率の小さな層
と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層を形成する。
その為、横方向に伝播する光はごく僅かになり、横方向
のレーザ発振や誘導放出光（ＡＳＥ）の発生が抑えら
れ、レーザ特性が向上する。また、エッチング溝が不要
となるので、パッキングデンシティや放熱特性が向上す
る。
板内に形成した２つのクラッド層で多重量子井戸構造の
活性層を挟んだ層構造として、上記半導体積層基板を高
抵抗化すると共に上記活性層の多重量子井戸構造を混晶
化するイオンを、上記層構造のアレー状に複数個配列し
たストライプ状の部分を除く部分に注入し、上記アレー
状に複数個配列したストライプ状の上記活性層の部分を
埋め込み活性層に形成すると共に、これらの各埋め込み
活性層の両側に、光を閉じ込める為の屈折率の小さな層
と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層を形成する。
その為、横方向に伝播する光はごく僅かになり、横方向
のレーザ発振や誘導放出光（ＡＳＥ）の発生が抑えら
れ、レーザ特性が向上する。また、エッチング溝が不要
となるので、パッキングデンシティや放熱特性が向上す
る。
【０００８】
【実施例】以下に、添付図を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の半導体レーザ素子の構造の
一例の一部を斜視図にて示したものである。図におい
て、ｎ−ＧａＡｓ基板１０の下面には、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層１１、多重量子井戸活性層１２、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１３、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１４
が形成され、この上下端に電極１５，１６が付加された
層構造となっている。そうして、このような層構造の
内、クラッド層−活性層−クラッド層のダブルヘテロ構
造のアレー状に複数個配列したストライプ状の部分を除
く部分１７にＯ+ イオンを注入し、半導体積層基板のｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層１１、多重量子井戸活性層１
２及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１３の一部を高抵抗
化して、高抵抗の電流ブロック層を形成すると共に、多
重量子井戸活性層１２の一部を混晶化し、光を閉じ込め
る為の屈折率の小さな層を形成して、上記ストライプ状
の活性層の部分を埋め込み活性層１８に形成し、アレー
状に配列した構造となっている。
説明する。図１は、本発明の半導体レーザ素子の構造の
一例の一部を斜視図にて示したものである。図におい
て、ｎ−ＧａＡｓ基板１０の下面には、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層１１、多重量子井戸活性層１２、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層１３、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１４
が形成され、この上下端に電極１５，１６が付加された
層構造となっている。そうして、このような層構造の
内、クラッド層−活性層−クラッド層のダブルヘテロ構
造のアレー状に複数個配列したストライプ状の部分を除
く部分１７にＯ+ イオンを注入し、半導体積層基板のｎ
−ＡｌＧａＡｓクラッド層１１、多重量子井戸活性層１
２及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１３の一部を高抵抗
化して、高抵抗の電流ブロック層を形成すると共に、多
重量子井戸活性層１２の一部を混晶化し、光を閉じ込め
る為の屈折率の小さな層を形成して、上記ストライプ状
の活性層の部分を埋め込み活性層１８に形成し、アレー
状に配列した構造となっている。
【０００９】Ｏ+ イオンは、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１３成膜後に、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１３側か
ら、多重量子井戸活性層１２の深さに合わせてエネルギ
ー調節して注入する。このような半導体レーザ素子１９
では、Ｏ+ イオンを注入された部分１７は電気抵抗が大
きくなる。その為、電極１６から注入された電流はスト
ライプ状に狭搾されて、アレー状に配列された埋め込み
活性層１８に集中するので、半導体レーザ素子１９はア
レーレーザとなる。
層１３成膜後に、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１３側か
ら、多重量子井戸活性層１２の深さに合わせてエネルギ
ー調節して注入する。このような半導体レーザ素子１９
では、Ｏ+ イオンを注入された部分１７は電気抵抗が大
きくなる。その為、電極１６から注入された電流はスト
ライプ状に狭搾されて、アレー状に配列された埋め込み
活性層１８に集中するので、半導体レーザ素子１９はア
レーレーザとなる。
【００１０】また、Ｏ+ イオンを注入された部分１７の
内、多重量子井戸活性層１２の部分は、多重量子井戸構
造が崩れて混晶化するが、混晶化した部分の光の屈折率
は低下するので、埋め込み活性層１８との間で屈折率に
差が生じて、光が横方向に閉じ込められる。その為、横
方向には光は伝播せず、横方向のレーザ発振や誘導放出
光（ＡＳＥ）の発生が抑制される。従って、アレーレー
ザの横方向の長さが光の共振器（ストライプ状の埋め込
み活性層１８）の長さに比べて、かなり大きくなった場
合でも、レーザ特性は劣化しない。図２は、多重量子井
戸活性層１２における横方向の電気抵抗と光の屈折率の
変化を示したものである。
内、多重量子井戸活性層１２の部分は、多重量子井戸構
造が崩れて混晶化するが、混晶化した部分の光の屈折率
は低下するので、埋め込み活性層１８との間で屈折率に
差が生じて、光が横方向に閉じ込められる。その為、横
方向には光は伝播せず、横方向のレーザ発振や誘導放出
光（ＡＳＥ）の発生が抑制される。従って、アレーレー
ザの横方向の長さが光の共振器（ストライプ状の埋め込
み活性層１８）の長さに比べて、かなり大きくなった場
合でも、レーザ特性は劣化しない。図２は、多重量子井
戸活性層１２における横方向の電気抵抗と光の屈折率の
変化を示したものである。
【００１１】また、光の横方向への伝播を防ぐ為に、イ
オン注入だけを行ない、他に特にエッチング溝５２を設
ける等の形状を変化させるようなことは行なわないの
で、エッチング溝５２を設ける方法に比較して、パッキ
ングデンシティが向上する。その上、多重量子井戸活性
層１２側の電極１６は、凹凸が無くフラットに形成出来
るので、ボンディングの際の接合の再現性が向上し、接
触熱抵抗を小さく出来る。
オン注入だけを行ない、他に特にエッチング溝５２を設
ける等の形状を変化させるようなことは行なわないの
で、エッチング溝５２を設ける方法に比較して、パッキ
ングデンシティが向上する。その上、多重量子井戸活性
層１２側の電極１６は、凹凸が無くフラットに形成出来
るので、ボンディングの際の接合の再現性が向上し、接
触熱抵抗を小さく出来る。
【００１２】
【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子によれば、半
導体積層基板内に形成した２つのクラッド層で多重量子
井戸構造の活性層を挟んだ層構造として、上記半導体積
層基板を高抵抗化すると共に上記活性層の多重量子井戸
構造を混晶化するイオンを、上記層構造のアレー状に複
数個配列したストライプ状の部分を除く部分に注入し、
上記アレー状に複数個配列したストライプ状の上記活性
層の部分を埋め込み活性層に形成すると共に、これらの
各埋め込み活性層の両側に、光を閉じ込める為の屈折率
の小さな層と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層を
形成する。その為、横方向に伝播する光はごく僅かにな
り、横方向のレーザ発振や誘導放出光（ＡＳＥ）の発生
が抑えられ、レーザ特性が向上する。また、エッチング
溝が不要となるので、パッキングデンシティが向上する
と共に、ボンディングの際の接合の再現性が向上し接触
熱抵抗を小さく出来るので、チップを小型化出来る。
導体積層基板内に形成した２つのクラッド層で多重量子
井戸構造の活性層を挟んだ層構造として、上記半導体積
層基板を高抵抗化すると共に上記活性層の多重量子井戸
構造を混晶化するイオンを、上記層構造のアレー状に複
数個配列したストライプ状の部分を除く部分に注入し、
上記アレー状に複数個配列したストライプ状の上記活性
層の部分を埋め込み活性層に形成すると共に、これらの
各埋め込み活性層の両側に、光を閉じ込める為の屈折率
の小さな層と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層を
形成する。その為、横方向に伝播する光はごく僅かにな
り、横方向のレーザ発振や誘導放出光（ＡＳＥ）の発生
が抑えられ、レーザ特性が向上する。また、エッチング
溝が不要となるので、パッキングデンシティが向上する
と共に、ボンディングの際の接合の再現性が向上し接触
熱抵抗を小さく出来るので、チップを小型化出来る。
【図１】本発明による半導体レーザ素子の一実施例の構
造例の一部を示した斜視図である。
造例の一部を示した斜視図である。
【図２】本発明による半導体レーザ素子の多重量子井戸
活性層における横方向の抵抗と光の屈折率の変化を示し
た図である。
活性層における横方向の抵抗と光の屈折率の変化を示し
た図である。
【図３】従来の高出力用の半導体レーザ素子の一例の構
造例の一部を示した斜視図である。
造例の一部を示した斜視図である。
１０・・・ｎ−ＧａＡｓ基板 １１・・・ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １２・・・多重量子井戸活性層（活性層） １３・・・ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １４・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層 １５，１６・・・電極 １７・・・イオン注入された部分（屈折率の小さな層と
高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層） １８・・・埋め込み活性層 １９・・・半導体レーザ素子
高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層） １８・・・埋め込み活性層 １９・・・半導体レーザ素子
Claims (1)
- 【請求項１】高出力を得る為に、半導体積層基板内に同
様の半導体レーザを複数個アレー状に配列してアレーレ
ーザに形成した半導体レーザ素子であって、上記半導体
積層基板内に形成した２つのクラッド層で多重量子井戸
構造の活性層を挟んだ層構造として、上記半導体積層基
板を高抵抗化すると共に上記活性層の多重量子井戸構造
を混晶化するイオンを、上記層構造のアレー状に複数個
配列したストライプ状の部分を除く部分に注入し、上記
アレー状に複数個配列したストライプ状の上記活性層の
部分を埋め込み活性層に形成すると共に、これらの各埋
め込み活性層の両側に、光を閉じ込める為の屈折率の小
さな層と、高抵抗の電流ブロック層とを兼ねた層を形成
したことを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10402293A JPH06314844A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10402293A JPH06314844A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06314844A true JPH06314844A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14369639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10402293A Pending JPH06314844A (ja) | 1993-04-30 | 1993-04-30 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06314844A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004328011A (ja) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
| JP2009016881A (ja) * | 1998-12-22 | 2009-01-22 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-04-30 JP JP10402293A patent/JPH06314844A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004328011A (ja) * | 1998-12-22 | 2004-11-18 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
| JP2009016881A (ja) * | 1998-12-22 | 2009-01-22 | Sony Corp | 半導体発光装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010605 |