JPH0638538B2 - 多波長半導体レーザ装置 - Google Patents
多波長半導体レーザ装置Info
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- JPH0638538B2 JPH0638538B2 JP2550885A JP2550885A JPH0638538B2 JP H0638538 B2 JPH0638538 B2 JP H0638538B2 JP 2550885 A JP2550885 A JP 2550885A JP 2550885 A JP2550885 A JP 2550885A JP H0638538 B2 JPH0638538 B2 JP H0638538B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複数の異なる発振波長のレーザ光を放射す
ることができる半導体レーザ装置に関するものである。
ることができる半導体レーザ装置に関するものである。
従来の技術 最近の光情報処理分野において、光ディスク等の光学的
記録再生装置が用いられるようになっている。この光学
的記録再生装置には、データの書き込み、読み出し、消
去用の半導体レーザが用いられる。そして、用途によ
り、書き込みの後すぐに読み出したい場合とか、消去し
つつその後に書き込み、読み出しを行ないたい場合があ
る。この場合、書き込み用の半導体レーザ光の波長（λ
Ｗとする）と読み出し用の半導体レーザ光の波長（λＲ
とする）は異なる方がよい（λＷ＞λＲ）。何故ならば
これらの半導体レーザは近接して配置されているので、
読み出し時に書き込み時の信号が混ざることをさけるた
めであり、読み出し時の信号を正確にするため、読み出
し用レーザ光のスポット径を小さくする（波長を短くす
る）ためでもある。
記録再生装置が用いられるようになっている。この光学
的記録再生装置には、データの書き込み、読み出し、消
去用の半導体レーザが用いられる。そして、用途によ
り、書き込みの後すぐに読み出したい場合とか、消去し
つつその後に書き込み、読み出しを行ないたい場合があ
る。この場合、書き込み用の半導体レーザ光の波長（λ
Ｗとする）と読み出し用の半導体レーザ光の波長（λＲ
とする）は異なる方がよい（λＷ＞λＲ）。何故ならば
これらの半導体レーザは近接して配置されているので、
読み出し時に書き込み時の信号が混ざることをさけるた
めであり、読み出し時の信号を正確にするため、読み出
し用レーザ光のスポット径を小さくする（波長を短くす
る）ためでもある。
他には高品位テレビ画像を記録する場合にも、輝度信号
とカラー信号を別々の波長の２種類のレーザ光で書き込
みたい要望がある。このような状況において、近年、波
長の異なる複数個の半導体レーザを１チップ化したい要
望がますます強くなってきている。又、複数のレーザ光
を放射する半導体レーザ装置は、大容量通信を行うため
の光多重通信の光源としても強く要望されている。
とカラー信号を別々の波長の２種類のレーザ光で書き込
みたい要望がある。このような状況において、近年、波
長の異なる複数個の半導体レーザを１チップ化したい要
望がますます強くなってきている。又、複数のレーザ光
を放射する半導体レーザ装置は、大容量通信を行うため
の光多重通信の光源としても強く要望されている。
従来、複数のレーザ光を放射できる１チップの半導体レ
ーザとして第４図に示すような通常のダブルヘテロ構造
を２度積層し、丈夫のダブルヘテロ構造の一部を除去し
て、下部のダブツヘテロ構造に対する半導体レーザ用の
電極を形成したものがある（Shiro Sakai;Electronics
Lett.1817(1982)）。
ーザとして第４図に示すような通常のダブルヘテロ構造
を２度積層し、丈夫のダブルヘテロ構造の一部を除去し
て、下部のダブツヘテロ構造に対する半導体レーザ用の
電極を形成したものがある（Shiro Sakai;Electronics
Lett.1817(1982)）。
この半導体レーザは、活性層１に対して電極５、活性層
３に対して電極４が各々レーザ駆動用の電極となってい
る。電極３は共通電極であり、今Ａ領域の半導体レーザ
を駆動させると発振波長λ１のレーザ光が出射され、Ｂ
領域の半導体レーザを駆動させると発振波長λ２のレー
ザ光が出射される仕組になっていた（λ１≠λ２）。
３に対して電極４が各々レーザ駆動用の電極となってい
る。電極３は共通電極であり、今Ａ領域の半導体レーザ
を駆動させると発振波長λ１のレーザ光が出射され、Ｂ
領域の半導体レーザを駆動させると発振波長λ２のレー
ザ光が出射される仕組になっていた（λ１≠λ２）。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものではＡ領域の電極４の材
料（例えばAu/Sn）とＢ領域の電極２の材料（Au/Zn）と
は異なるので少なくとも３度の電極形成工程を必要と
し、また各半導体レーザの活性領域が異なるエピタキシ
ャル層で構成される等のプロセスが複雑となる難点があ
った。さらに、Ａ領域のダブルヘテロ構造に設けられた
２つの電極２，４間を半導体レーザの活性領域とする半
導体レーザは、Ｐ型InPにおけるシート抵抗が大きくな
るので、電極２，５間を半導体レーザの活性領域とする
半導体レーザに比べ発振のしきい値電流が上る等の特性
が劣る問題があった。
料（例えばAu/Sn）とＢ領域の電極２の材料（Au/Zn）と
は異なるので少なくとも３度の電極形成工程を必要と
し、また各半導体レーザの活性領域が異なるエピタキシ
ャル層で構成される等のプロセスが複雑となる難点があ
った。さらに、Ａ領域のダブルヘテロ構造に設けられた
２つの電極２，４間を半導体レーザの活性領域とする半
導体レーザは、Ｐ型InPにおけるシート抵抗が大きくな
るので、電極２，５間を半導体レーザの活性領域とする
半導体レーザに比べ発振のしきい値電流が上る等の特性
が劣る問題があった。
そこで、本発明はこれらを解決すべく画期的な多波長半
導体レーザ装置を提供するものである。
導体レーザ装置を提供するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、少なく
とも第１の平坦領域と、前記第１の平坦領域より段差領
域を介して前記基板寄りに形成した第２の平坦領域とを
有する化合物半導体基板と、前記基板上に形成した第１
のクラツド層と、前記第１のクラツド層上に形成し、２
元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種類以上の
化合物半導体薄膜を積層した量子井戸構造の薄膜多層領
域と、前記薄膜多層領域上に形成した第２のクラツド層
とを備え、前記第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜
厚は、前記第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と
は異なり、前記第１の平坦領域の発振波長は、前記第２
の平坦領域の発振波長とは異なる多波長半導体レーザ装
置とするものである。
とも第１の平坦領域と、前記第１の平坦領域より段差領
域を介して前記基板寄りに形成した第２の平坦領域とを
有する化合物半導体基板と、前記基板上に形成した第１
のクラツド層と、前記第１のクラツド層上に形成し、２
元系あるいは３元系以上の組成の異なった２種類以上の
化合物半導体薄膜を積層した量子井戸構造の薄膜多層領
域と、前記薄膜多層領域上に形成した第２のクラツド層
とを備え、前記第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜
厚は、前記第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と
は異なり、前記第１の平坦領域の発振波長は、前記第２
の平坦領域の発振波長とは異なる多波長半導体レーザ装
置とするものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。発明者ら
は、研究の結果、段差構造を有する基板上にエピタキシ
ャル成長した場合、平坦領域および段差領域において成
長速度が異なることを見出した。つまり結果的には、各
領域において各成長層の層厚が異なることになるのであ
る。この現象は、従来のダブルヘテロ構造レーザの発振
波長にはほとんど影響を及ぼさない程度であるが、超薄
膜を交互に積み重ねた単一量子井戸（Ｓｉｎｇｅ−qu
antum well,SQW）型レーザあるいは多重量子井戸（mult
i-quantum well, MQW）型レーザにおいては、超薄膜で
ある量子井戸層の膜厚が異なることになり、これらの量
子井戸型レーザの発振波長はこの量子井戸層の膜厚に依
存するので発振波長が各領域ごとに異なってくる。この
結果、一回の成長工程で発振波長が異なる多波長半導体
レーザ装置が実現されることになる。
は、研究の結果、段差構造を有する基板上にエピタキシ
ャル成長した場合、平坦領域および段差領域において成
長速度が異なることを見出した。つまり結果的には、各
領域において各成長層の層厚が異なることになるのであ
る。この現象は、従来のダブルヘテロ構造レーザの発振
波長にはほとんど影響を及ぼさない程度であるが、超薄
膜を交互に積み重ねた単一量子井戸（Ｓｉｎｇｅ−qu
antum well,SQW）型レーザあるいは多重量子井戸（mult
i-quantum well, MQW）型レーザにおいては、超薄膜で
ある量子井戸層の膜厚が異なることになり、これらの量
子井戸型レーザの発振波長はこの量子井戸層の膜厚に依
存するので発振波長が各領域ごとに異なってくる。この
結果、一回の成長工程で発振波長が異なる多波長半導体
レーザ装置が実現されることになる。
実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図面にもとづいて
説明する。本発明の第１の実施例を示す第１図におい
て、GaAs等化合物半導体基板６をエッチングによって段
差を設け、この段差付き半導体基板６上にバッファ層Ga
As７、第１のクラッド層であるＡｘGa1-xAs(x0.4）
層８と膜厚が１０〜２００Åの組成の異なる２種類以上
の化合物半導体を交互に３層以上積み重ねた薄膜多層領
域、たとえばＡｙGa1-yAs(y0.3）層とGaAs層で構成
される薄膜多層領域（ＳＱＷ層またはＭＱＷ層）９、第
２クラッド層であるＡｘGa1-xAs(x0.4）層１０、キ
ャップ層GaAs１１を順次エピタキシャル成長法により形
成する。第１および第２のクラッド層８，１０の半導体
の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯幅と同じ
か、それ以上広いものである。段差領域はプロトン照射
あるいはエッチングによる該当領域の除去あるいは前記
エッチング除去領域に窒化シリコンあるいは酸化シリコ
ンあるいはポリイミドを埋めることにより電気的絶縁分
離領域１４とし、平坦領域を半導体レーザの活性領域と
して用いる。平坦領域にはＰ型金属電極たとえばAu/Zn
層１２、基板側にはｎ型金属電極たとえばAn/Sn層１３
をそれぞれ設け段差方向に垂直に劈開して反射面とする
ことにより第１図に示すような半導体レーザ装置とな
る。
説明する。本発明の第１の実施例を示す第１図におい
て、GaAs等化合物半導体基板６をエッチングによって段
差を設け、この段差付き半導体基板６上にバッファ層Ga
As７、第１のクラッド層であるＡｘGa1-xAs(x0.4）
層８と膜厚が１０〜２００Åの組成の異なる２種類以上
の化合物半導体を交互に３層以上積み重ねた薄膜多層領
域、たとえばＡｙGa1-yAs(y0.3）層とGaAs層で構成
される薄膜多層領域（ＳＱＷ層またはＭＱＷ層）９、第
２クラッド層であるＡｘGa1-xAs(x0.4）層１０、キ
ャップ層GaAs１１を順次エピタキシャル成長法により形
成する。第１および第２のクラッド層８，１０の半導体
の禁制帯幅は、薄膜多層領域の最も広い禁制帯幅と同じ
か、それ以上広いものである。段差領域はプロトン照射
あるいはエッチングによる該当領域の除去あるいは前記
エッチング除去領域に窒化シリコンあるいは酸化シリコ
ンあるいはポリイミドを埋めることにより電気的絶縁分
離領域１４とし、平坦領域を半導体レーザの活性領域と
して用いる。平坦領域にはＰ型金属電極たとえばAu/Zn
層１２、基板側にはｎ型金属電極たとえばAn/Sn層１３
をそれぞれ設け段差方向に垂直に劈開して反射面とする
ことにより第１図に示すような半導体レーザ装置とな
る。
前述したようにエピタキシャル成長層の成長速度が上部
平坦領域，段差領域，下部平坦領域の順で遅くなり結果
的には第３図に示すように、この順で量子井戸層の層厚
が薄くなるため、発振波長は上部平坦領域における発振
波長λ３＞段差領域における発振波長λ５＞下部平坦領
域における発振波長λ４なる関係になり、各領域で波長
の異なった多波長半導体レーザ装置が得られる。第１図
に示す半導体レーザ装置は段差領域を電気的絶縁分離領
域として用いているので、発振波長はλ３，λ４の２種
類となる。
平坦領域，段差領域，下部平坦領域の順で遅くなり結果
的には第３図に示すように、この順で量子井戸層の層厚
が薄くなるため、発振波長は上部平坦領域における発振
波長λ３＞段差領域における発振波長λ５＞下部平坦領
域における発振波長λ４なる関係になり、各領域で波長
の異なった多波長半導体レーザ装置が得られる。第１図
に示す半導体レーザ装置は段差領域を電気的絶縁分離領
域として用いているので、発振波長はλ３，λ４の２種
類となる。
この発明の第２の実施例を第２図に基づいて述べる。エ
ピタキシャル成長層の構成は第１の実施例と同じである
が、平坦領域，段差領域共に半導体レーザの活性領域と
し、各領域の境界近傍を第１の実施例と同様な方法で電
気的に絶縁分離し、電極を形成する。この実施例では、
単一段差に対して、一回のエピタキシャル成長で３種類
の波長の異なった半導体レーザができることになる。更
に複数の段差を形成した基板上に本発明の構成を適用す
れば更に多波長の半導体レーザが一度に形成できること
は明らかである。
ピタキシャル成長層の構成は第１の実施例と同じである
が、平坦領域，段差領域共に半導体レーザの活性領域と
し、各領域の境界近傍を第１の実施例と同様な方法で電
気的に絶縁分離し、電極を形成する。この実施例では、
単一段差に対して、一回のエピタキシャル成長で３種類
の波長の異なった半導体レーザができることになる。更
に複数の段差を形成した基板上に本発明の構成を適用す
れば更に多波長の半導体レーザが一度に形成できること
は明らかである。
第１，第２の実施例に示す半導体レーザ装置は、Ａｘ
Ga1-xAs/GaAs系はもちろんのことInGaAsP/InP系に対し
ても適用できる。第２の実施例において、段差領域にお
ける出射パターンは段差の角度を自由に変えられるの
で、例えば、直角段差では平坦領域における出射パター
ンに対し、段差領域では９０°回転化した出射パターン
も容易に得られる。又、薄膜多層領域等は有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemica vopor
deposition）で形成してもよいし、他の知られた成長
方法、例えばＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法でも形
成可能である。
Ga1-xAs/GaAs系はもちろんのことInGaAsP/InP系に対し
ても適用できる。第２の実施例において、段差領域にお
ける出射パターンは段差の角度を自由に変えられるの
で、例えば、直角段差では平坦領域における出射パター
ンに対し、段差領域では９０°回転化した出射パターン
も容易に得られる。又、薄膜多層領域等は有機金属気相
成長法（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemica vopor
deposition）で形成してもよいし、他の知られた成長
方法、例えばＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)法でも形
成可能である。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、複数個の発振波長の異
なる半導体レーザが１チップ上に容易に形成できるので
光ディスク等のレーザアレイに応用でき、しかもレーザ
アレイが１回のエピタキシャル成長工程で形成できるの
で、作製プロセスが簡単でしかも極めて優れた特性のレ
ーザアレイが再現性よく作られる。また、発振波長が活
性領域である薄膜多層領域の膜厚制御で自由にコントロ
ールできるので、感光体材料の感光特性に合った所望の
多波長半導体レーザが容易に形成でき、これらの多波長
半導体レーザを用いた光情報処理システムに大きく貢献
できる。
なる半導体レーザが１チップ上に容易に形成できるので
光ディスク等のレーザアレイに応用でき、しかもレーザ
アレイが１回のエピタキシャル成長工程で形成できるの
で、作製プロセスが簡単でしかも極めて優れた特性のレ
ーザアレイが再現性よく作られる。また、発振波長が活
性領域である薄膜多層領域の膜厚制御で自由にコントロ
ールできるので、感光体材料の感光特性に合った所望の
多波長半導体レーザが容易に形成でき、これらの多波長
半導体レーザを用いた光情報処理システムに大きく貢献
できる。
第１図は本発明の第１の実施例における半導体レーザ装
置の構成を示す図、第２図は本発明の第２の実施例にお
ける半導体レーザ装置の構成を示す図、第３図は平坦領
域、段差領域の各領域における薄膜多層領域の層厚と発
振波長との関係を説明するための図、第４図は従来の多
波長半導体レーザ装置の構成を示す図である。 ６……ｎ型GaAs基板、８……第１のクラッド層、９……
ＳＱＷまたはＭＱＷ層、１０……第２のクラッド層、１
２，１３……電極、１４……電気的絶縁分離領域。
置の構成を示す図、第２図は本発明の第２の実施例にお
ける半導体レーザ装置の構成を示す図、第３図は平坦領
域、段差領域の各領域における薄膜多層領域の層厚と発
振波長との関係を説明するための図、第４図は従来の多
波長半導体レーザ装置の構成を示す図である。 ６……ｎ型GaAs基板、８……第１のクラッド層、９……
ＳＱＷまたはＭＱＷ層、１０……第２のクラッド層、１
２，１３……電極、１４……電気的絶縁分離領域。
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも第１の平坦領域と、前記第１の
平坦領域より段差領域を介して前記基板寄りに形成した
第２の平坦領域とを有する化合物半導体基板と、前記基
板上に形成した第１のクラッド層と、 前記第１のクラッド層上に形成し、２元系あるいは３元
系以上の組成の異なった２種類以上の化合物半導体薄膜
を積層した量子井戸構造の薄膜多層領域と、 前記薄膜多層領域上に形成した第２のクラッド層とを備
え、 前記第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚は、前記
第２の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚とは異なり、 前記第１の平坦領域の発振波長は、前記第２の平坦領域
の発振波長とは異なることを特徴とする多波長半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項２】段差領域上の化合物半導体薄膜の膜厚は、 第１の平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚と前記第２の
平坦領域の化合物半導体薄膜の膜厚との間であり、 前記段差領域の発振波長は、前記第１の平坦領域の発振
波長と前記第２の平坦領域の発振波長との間であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多波長半導体
レーザ装置。 - 【請求項３】段差領域を電気的絶縁分離領域とし、第１
の平坦領域上の薄膜多層領域および第２の平坦領域上の
薄膜多層領域を活性領域とすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の多波長半導体レーザ装置。 - 【請求項４】段差領域と、第１，第２の平坦領域の境界
近傍を電気的絶縁分離領域としたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の多波長半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2550885A JPH0638538B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 多波長半導体レーザ装置 |
| US06/829,090 US4747110A (en) | 1985-02-13 | 1986-02-13 | Semiconductor laser device capable of emitting laser beams of different wavelengths |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2550885A JPH0638538B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 多波長半導体レーザ装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5274187A Division JPH088218B2 (ja) | 1993-11-02 | 1993-11-02 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185993A JPS61185993A (ja) | 1986-08-19 |
| JPH0638538B2 true JPH0638538B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=12168000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2550885A Expired - Lifetime JPH0638538B2 (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 多波長半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0638538B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671115B2 (ja) * | 1985-08-09 | 1994-09-07 | オムロン株式会社 | 量子井戸半導体レ−ザ |
| FR2605801B1 (fr) * | 1986-10-23 | 1989-03-03 | Menigaux Louis | Procede de fabrication d'une structure semi-conductrice susceptible d'effet laser multi-longueurs d'onde, et dispositif obtenu |
| JP2526898B2 (ja) * | 1987-05-08 | 1996-08-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体レ−ザおよびその使用方法 |
| JPH01155675A (ja) * | 1987-12-14 | 1989-06-19 | Canon Inc | 半導体レーザー装置 |
| JPH088218B2 (ja) * | 1993-11-02 | 1996-01-29 | 松下電器産業株式会社 | 化合物半導体薄膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP2550885A patent/JPH0638538B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61185993A (ja) | 1986-08-19 |
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