JPH0685386A

JPH0685386A - 半導体レーザ素子

Info

Publication number: JPH0685386A
Application number: JP23394992A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Matsumoto; 晃広松本; Tadashi Takeoka; 忠士竹岡; Kazuaki Sasaki; 和明佐々木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-09-01
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】戻り光量が増大してもそれによって誘起され
る雑音を抑制し、高出力動作下においても優れた信頼性
を有する半導体レーザ素子を提供する。【構成】基板上に量子井戸層と、量子井戸層に隣接す
るバリア層とを有する活性層が設けられた半導体レーザ
素子である。一対の光出射端面の一方の端面上には反射
率が２０％以上の絶縁膜が設けられ、他方の端面上には
反射率が６０％以上の絶縁膜が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高出力動作が可能であ
り、低雑音特性を有する半導体レーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】高出力動作を有する半導体レーザ素子
は、例えば書換え可能な光ディスク装置の光源として幅
広く利用されている。このような半導体レーザ素子を光
ディスクの光源として用いる場合には、出射されたレー
ザ光は、一部がディスク面等で反射されて戻り光とな
り、この戻り光が素子内部の光と結合して雑音を誘起し
て信号再生時に読取エラーが起こるという問題がある。
特に高出力動作を有する半導体レーザ素子は、光取り出
し効率を上げるために光出射端面の反射率を１０％程度
以下に低下させているので、戻り光が半導体レーザ素子
の共振器内部に戻って、さらに雑音が増大してしまう。

【０００３】このような戻り光が誘起する雑音を低減す
るために、例えば半導体レーザ素子の駆動電流に高周波
重畳電流を印加して多重縦モード発振を起こすことが行
われている。多重縦モード発振を起こすと、時間的なコ
ヒーレンスが低下するので、戻り光の影響が少なくな
り、雑音が低下する。

【０００４】また、半導体レーザ素子の光出射端面の反
射率を高くして、戻り光がレーザ共振器内部に入射する
光量を少なくし、かつ時間的なコヒーレンスを高くし
て、戻り光による雑音を低下させる試みが松井などによ
り行われている（APPLIED OPTICS Vol.23, No.22 (198
4)）。この方法は、液晶成長（ＬＰＥ）法により作製し
たＤＨ（Double Hetero）構造の活性層を有するＶＳＩ
Ｓ(V-channeled Substrate Inner Stripe)レーザの光出
射端面に反射率７５％の高反射膜を形成するものであ
り、これによると、戻り光のレーザ共振器内部への入射
量が低下し、かつ非発振モードが抑制されて縦モードが
安定化するため、戻り光による雑音が低下する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の方
法、すなわち半導体レーザ素子に高周波重量電流を印加
する方法では、通常の半導体レーザ駆動回路に加えて、
高周波回路を印加するための回路を外付けする必要があ
る。また、一般に高周波回路は通常の電子回路に比べて
取扱いが複雑であり、このような回路を組み込んだ場
合、装置外部への高周波の不要輻射等を抑制するために
シールドが必要であり、高周波重畳を用いないシステム
に比べて小型化、低コスト化には不利になる。

【０００６】上記第２の方法、すなわち半導体レーザ素
子の端面反射率を高くする方法では、ある一定の戻り光
量までは誘起される雑音を減少させることは可能である
が、その量を越えて戻り光量が増大すると急激に雑音が
増大する。上記文献によれば、戻り光量が０．５％以上
になると雑音の増大が生じることがわかっている。光デ
ィスクからの戻り光量は１％以上であることが多いの
で、この方法では雑音が充分に抑制されない。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、その目的とするところは、戻り光量が増大し
てもそれによって誘起される雑音を抑制して優れた低雑
音特性を示し、しかも高出力動作でも優れた信頼性を有
する半導体レーザ素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、基板上に活性層が設けられ、その活性層が単数ま
たは複数の量子井戸層と、量子井戸層に隣接するバリア
層とを有する半導体レーザ素子において、一対の光出射
端面の一方の端面上に反射率が２０％以上の絶縁膜が設
けられ、他方の端面上に反射率が６０％以上の絶縁膜が
設けられ、そのことにより上記目的が達成される。

【０００９】好適な実施態様としては、上記活性層は、
上記量子井戸層が前記基板との間に格子不整合がある歪
み量子井戸構造からなる。

【００１０】好適な実施態様としては、上記量子井戸層
はアンドープで、上記バリア層は不純物がドープされて
いる。

【００１１】好適な実施態様としては、上記光出射端面
の少なくとも一方の端面上に上記活性層よりも大きい禁
制帯幅を有する半導体窓層が形成されている。

【００１２】

【作用】本発明の半導体レーザ素子は、量子井戸型の活
性層を有し、また一対の光出射端面のうち一方の端面に
は反射率２０％以上の絶縁膜を有し、他方の端面には反
射率が６０％以上の絶縁膜を有する。

【００１３】光出射端面の反射率が２０％以上であるこ
とはすなわち、半導体レーザ素子から出射されたレーザ
光が、光ディスクなどで反射された戻り光と結合するこ
とを防止し、これによって誘起される雑音を低減する。
さらに、両端面に形成された絶縁膜の反射率が大きいの
で、端面劣化が抑制される。

【００１４】また、量子井戸構造の活性層を有する半導
体レーザ素子は、活性層が１００オングストローム以下
の薄層であるので、量子サイズによってキャリアの分布
が最低の量子準位に集中した形になる。従って、発振モ
ードに利得が集中してその強度が増大し、非発振モード
が大幅に抑制される。この場合、戻り光が増大しても非
発振モードが増大することはないので、これに起因した
雑音が発生しにくくなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】（実施例１）図１は本発明の実施例１の半
導体レーザ素子の製造工程を示す図である。図２は、図
１のＡ−Ａ'線に沿った断面図であり、図３は、図１の
量子井戸構造の構成例を示す。このような半導体レーザ
素子は以下のように作製された。

【００１７】まず、ｐ型ＧａＡｓ基板１００上に、分子
線エピタキシー（ＭＢＥ）法により、ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層１０１、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１０
２、量子井戸構造１０３、ｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラ
ッド層１０４、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１０５を順次成
長させる。次いで化学エッチングにより、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層１０５を貫きｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッ
ド層１０４に達するストライプ溝１０６を形成した後、
ＭＢＥ法によりストライプ溝１０６を埋め込むように、
ｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１０７、ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層１０８を順次成長させる。本発明実施例
においては量子井戸構造１０３は、図３に示すような多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造であり、３層のＡｌ_0.1Ｇａ
_0.9Ａｓ量子井戸層１０９と、Ａｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａｓバ
リア層１１０と、Ａｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａｓガイド層１１１
とから構成されている。なお、Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ量子
井戸層１０９の層厚は７０オングストロームである。

【００１８】このようにして得られたウエハを劈開する
ことにより、光出射端面１１２、１１３を形成する。こ
こで、共振器長は２５０μｍである。そして、これらの
端面上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によ
り、アンドープのＡｌ_0.5Ｇａ₀ _.5Ａｓ半導体窓層１１
４、１１５を成長させる。

【００１９】さらに、真空蒸着法により、これら端面の
半導体窓層１１４の表面には、Ａｌ₂Ｏ₃誘電体膜（厚さ
120ｎｍ）と、Ｓｉ膜（厚さ60ｎｍ）と、Ａｌ₂Ｏ₃誘電
体膜（厚さ240ｎｍ）とをこの順に積層した３層からな
る絶縁膜１１６を形成し、他方、その反対側の半導体窓
層１１５の表面には、レーザからの光取り出し効率を上
げるために、Ａｌ₂Ｏ₃誘電体膜（厚さ120ｎｍ）と、Ｓ
ｉ膜（厚さ60ｎｍ）と、Ａｌ₂Ｏ₃誘電体膜（厚さ120ｎ
ｍ）と、Ｓｉ膜（厚さ60ｎｍ）と、Ａｌ₂Ｏ₃誘電体膜
（厚さ240ｎｍ）とをこの順に積層した５層からなる絶
縁膜１１７を形成する。なお、絶縁膜１１６側は、反射
率が５０％となるようにし、絶縁膜１１７側の反射率は
９５％とした。次いで、ｎ型電極を基板１００側に、ｐ
型電極をｐ型コンタクト層１０８側に形成した。

【００２０】このようにして得られた半導体レーザ素子
は、反射率が５０％である絶縁膜１１６側の端面を光出
射側として、ヒートシンクにマウントし、駆動電流を印
加したところ、波長780ｎｍのレーザ光を出射した。そ
して、この半導体レーザ素子の非発振モードの抑制効
果、相対雑音強度等について調べた。

【００２１】まず、非発振モードの抑制効果を定量的に
調べるために、非発振モードの非発振モードに対する強
度比（モード比）を調べた。図４は、レーザの光出力と
モード比との関係を示す。実線は、本実施例で得られた
半導体レーザ素子に関するデータであり、破線は、比較
のために作製した、ダブルへテロ（ＤＨ）構造を有し、
端面反射率が５０％である、従来の半導体レーザ素子に
関するデータである。それによると、本実施例の半導体
レーザ素子のモード比は、従来の半導体レーザ素子より
も全体的に高くなっており、光出力３ｍＷの場合では、
本実施例の半導体レーザ素子の方が従来に比べてモード
比が１０ｄＢ高くなっている。すなわち、本実施例の半
導体レーザ素子は、非発振抑制効果が優れていることが
わかる。これは、活性層が１００オングストローム以下
の薄層である本実施例の量子井戸レーザでは、量子サイ
ズ効果により、キャリアの状態密度が階段状の分布を形
成するため、キャリアの分布が最低の量子準位に集中し
て、レーザの利得スペクトルが狭くなるからである。

【００２２】図５にレーザ発振前の利得スペクトルを、
本実施例の半導体レーザ素子と従来のＤＨレーザとにつ
いて示す。横軸に示した波長の目盛りは、レーザの縦モ
ードを示している。レーザ発振が起こると複雑な複数の
縦モードの内から１つの縦モードが選択されて、それが
発振モードとなる。発振モードは利得を得て強度が増大
するが、それ以外のモードは非発振モードになって、強
度はそれほど大きくならない。本実施例の量子井戸レー
ザでは、スペクトル強度の半値幅がＤＨレーザの約１／
２〜１／３になっている。すなわち、本実施例の量子井
戸レーザの場合、利得スペクトルが狭いので、発振モー
ドに集中して利得が与えられる。これにより、上述の量
子井戸レーザの非発振モードを抑制する効果が優れる理
由が明らかとなる。

【００２３】次に、本実施例で得られた半導体レーザ素
子の戻り光量に対する出力光の相対雑音強度の特性を図
６に示す。実線は、本実施例で得られた半導体レーザ素
子に関するデータであり、破線は、比較のために作製し
た、ダブルへテロ（ＤＨ）構造を有し、端面反射率が５
０％である、従来の半導体に関するデータである。測定
条件は、光出力３ｍＷ、中心周波数１ＭＨｚ、バンド幅
３０ｋＨｚ、光路長６０ｍｍとした。それによると、本
実施例の半導体レーザ素子では、戻り光量を１％から１
０％まで増大しても、雑音強度の上昇は見られない。光
ディスク装置では、相対強度が−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下
であることが要求されるが、本実施例のはこの条件を満
足する。これに対して、従来のＤＨレーザにおいては、
戻り光量１％付近から雑音強度が増大し、１％以上では
相対強度が−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下となり、仕様を満た
さなくなる。

【００２４】この理由は、上述した非発振モードの抑制
効果が高いことに基づく。すなわち、戻り光量が増大す
ると、レーザの光出射端面と外部の光反射部とが外部共
振器を構成するために、複雑な非発振モードが発振し、
これらがモード競合して雑音の原因となるが、本実施例
の量子井戸レーザでは非発振モードの抑制効果が高いた
め、それに起因した雑音が発生しにくくなるためであ
る。

【００２５】さらに、半導体レーザ素子の端面反射率を
変化させた場合の出射光の相対雑音強度の最大値の変化
を図７に示す。従来のＤＨレーザでは、反射率を７５％
まで高くしても、雑音強度は−１３０ｄＢ／Ｈｚ以上と
なっている。これに対し、本実施例の量子井戸レーザで
は、反射率２０％の時に雑音強度が−１３０ｄＢ／Ｈｚ
であり、反射率をこれよりも大きくしていくと、雑音強
度は−１３０ｄＢ／Ｈｚから徐々に低下している。

【００２６】なお、本実施例の半導体レーザ素子は、雰
囲気温度６０℃、光出力５０ｍＶの駆動条件では、１
０，０００時間以上にわたって安定に動作し、きわめて
良好な信頼性を示した。この理由は、本実施例の半導体
レーザ素子が量子井戸構造であり、またその端面が高い
反射率を有しているために、閾値電流が低減するという
ことと、端面が窓構造になっているので、端面劣化が抑
制されるということが挙げられる。さらに、端面に窓構
造を設けない場合においても、信頼性は少し劣るが、６
０℃、５０ｍＶの駆動条件下で３，０００時間以上安定
に走行する結果が得られている。

【００２７】（実施例２）図８は、本実施例の半導体レ
ーザ素子の構造を示す図である。このような半導体レー
ザ素子は以下のようにして作製された。

【００２８】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板２００上に、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ₀ _.5Ａｓクラッド層２
０１、量子井戸構造２０２、ｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓク
ラッド層２０３を順次成長させる。次いで化学エッチン
グにより、ストライプ状のＳｉＯ₂膜をマスクにして、
ストライプ状のリッジ部２０４を形成する。再度ＭＯＣ
ＶＤ法により、ＳｉＯ₂膜の他に選択的にｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層２０５を成長させ、ＳｉＯ₂膜を除去した
後、ｎ型ＧａＡｓ層２０６を全面に成長させる。本実施
例においても量子井戸構造２０２は、多重量井戸（ＭＱ
Ｗ）構造である。次いで、ドライエッチングにより形成
した一対の光出射端面の少なくとも一方の端面に、量子
井戸層よりも禁制帯幅の大きいＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ半導
体窓層を形成し、また他方の端面には反射率７０％の多
層の絶縁膜を形成する。このようにして得られた半導体
レーザ素子はヒートシンクにマウントされる。本実施例
の半導体レーザ素子においても、実施例１の半導体レー
ザ素子と同様に、低雑音特性を有する高出力動作が可能
な半導体レーザ素子が実現できる。

【００２９】なお、半導体レーザ素子の量子井戸構造
は、上述のようにＭＱＷ構造について示したが、その他
の量子井戸構造についても適用し得る。図９に量子井戸
構造の変形例を示す。これは、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＳＱ
Ｗ(Graded Index-Separate Confinement Heterostructu
re-Single Quantum Well）構造であり、単層のＡｌ_0.1
Ｇａ_0.9Ａｓ量子井戸層（層厚１００オングストロー
ム）２０７と、Ａｌ混晶比が徐々に変化するバリア層２
０８から構成されている。

【００３０】（実施例３）本発明の半導体レーザ素子
は、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系の半導体レーザ素子
や、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の半導体レーザ素子にも
適用できる。その例を本実施例で説明する。

【００３１】図１０は、本実施例の半導体レーザ素子の
構造を示す図であり、図１１は、図１０の量子井戸構造
の構成例を示す。このような半導体レーザ素子は以下の
ようにして作製された。

【００３２】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板３００上に、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ
クラッド層３０１、量子井戸構造３０２、ｐ型Ｉｎ_0.5
（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐクラッド層３０３を順次成長
させる。次いで化学エッチングにより、ストライプ状の
ＳｉＯ₂膜をマスクにして、ストライプ状のリッジ部３
０４を形成する。再度ＭＯＣＶＤ法により、ＳｉＯ₂膜
の他に、選択的にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層３０５を成長
させ、ＳｉＯ₂を除去した後、ｎ型ＧａＡｓ層３０６を
全面的に成長させる。量子井戸構造３０２は図１１に示
すＭＱＷ構造であり、４層のＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ量子井戸
層３０７（層厚１００オングストローム）と、Ｉｎ_0.5
（Ｇａ_0.45Ａｌ_0.55）_0.5Ｐバリア層３０８と、Ｉｎ_0.5
（Ｇａ_0.45Ａｌ_0.55）_0.5Ｐガイド層３０９とから構成
されている。次いで、化学エッチングにより形成した一
対の光出射端面のうち少なくとも一方の端面に、量子井
戸層よりも禁制帯幅の大きいＩｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａ
ｌ_0.7）_0.5Ｐ半導体窓層を形成し、さらに、一方の端面
には反射率５０％の多層の絶縁膜を形成し、また他方の
端面には反射率９５％の多層の絶縁膜を形成する。この
ようにして得られた半導体レーザ素子はヒートシンクに
マウントされる。本実施例の半導体レーザ素子において
も、上記実施例の半導体レーザ素子と同様に、低雑音特
性を有する高出力動作が可能な半導体レーザ素子が実現
できる。

【００３３】（実施例４）上述の実施例においては、量
子井戸と基板との間の格子整合がとれていて、歪みのな
い量子井戸を有する半導体レーザ素子について説明した
が、本発明の半導体レーザ素子は、量子井戸と基板との
間に格子不整合がある、歪み量子井戸を有する半導体レ
ーザ素子にも本発明は適用できる。その例を図１２に示
す。このような半導体レーザ素子は以下のようにして作
製された。

【００３４】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板４００上に、ガス
ソースＭＢＥ法により、ｎ型Ｉｎ_0. ₅（Ｇａ_0.3Ａ
ｌ_0.7）_0.5Ｐクラッド層４０１、量子井戸構造４０２、
ｐ型Ｉｎ_0. ₅（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐクラッド層４０３
を順次成長させる。次いで化学エッチングにより、スト
ライプ状のＳｉＯ₂膜をマスクにして、ストライプ状の
リッジ部４０４を形成する。再度ガスソースＭＢＥ法に
より、ＳｉＯ₂膜の他に、選択的にｎ型ＧａＡｓ電流阻
止層４０５を成長させ、ＳｉＯ₂膜を除去した後、ｎ型
ＧａＡｓ層４０６を全面に成長させる。量子井戸構造４
０２は図１３に示すＭＱＷ構造であり、４層のＩｎ₀₅₅
Ｇａ_0.45Ｐ量子井戸層４０７（層厚１００オングストロ
ーム）と、Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.45Ａｌ_0.55）_0.5Ｐバリア層
４０８と、Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.45Ａｌ_0.55）_0.5Ｐガイド層
４０９とから構成されている。次いで、劈開法により形
成した一対の光出射端面に、量子井戸層よりも禁制帯幅
の大きいＩｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ半導体窓層を
形成し、一方の端面に反射率６０％の多層の絶縁膜を形
成し、また他方の端面には反射率９５％の多層の絶縁膜
を形成する。このようにして得られた半導体レーザ素子
はヒートシンクにマウントされる。

【００３５】本実施例の半導体レーザ素子における量子
井戸層４０７は、ＧａＡｓ基板４００と格子不整合があ
り、圧縮歪みを生じる。歪み量子井戸レーザでは、価電
子帯のホールの状態密度が低下し、発振閾値電流が低減
する。それに応じて発振閾値までの伝導帯の電子のキャ
リア密度が高くなり、利得スペクトルが狭くなる。

【００３６】図１４に発振前の利得スヘ゜クトルを、上記
実施例のような歪みのない量子井戸構造の半導体レーザ
素子と、本実施例の歪み量子井戸構造の半導体レーザ素
子との比較で示す。それによると、歪みのない量子井戸
レーザよりも本実施例の歪み量子井戸レーザの方が、利
得スペクトルさらに狭くなっていることがわかる。ま
た、図１５に端面反射率に対する相対雑音強度の最大値
の変化を、歪みのない量子井戸レーザと本実施例の歪み
量子井戸レーザとの比較で示す。それによると、本実施
例の歪み量子井戸レーザは、歪みのない量子井戸レーザ
に比べ、利得スペクトルが狭いゆえに雑音強度が低いこ
とがわかる。本実施例では、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ
系のレーザについて説明したが、それ以外に例えばＩｎ
_0.15Ｇａ_0. ₇₃Ａｌ_0.12Ａｓを量子井戸層とするＧａＡｓ
系の半導体レーザ素子や、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓを量子井
戸層とするＧａＡｓ系の半導体レーザ素子にも適用可能
である。

【００３７】（実施例５）上述の実施例においては、量
子井戸構造を構成する量子井戸層およびそれに隣接する
バリア層はアンドープか、あるいは一様にドープされた
ものであったが、本発明の半導体レーザ素子は、量子井
戸層がアンドープで、バリア層が選択的にドープされた
変調ドープの量子井戸構造にも適用可能である。その例
を図１６に示す。このような半導体レーザ素子は以下の
ようにして作製された。

【００３８】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板５００上に、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓクラッド層
５０１、量子井戸構造５０２、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓクラッド層５０３、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５０４を
順次成長させる。ついでｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５０４
にストライプ溝５０５を形成し、液晶成長法によりスト
ライプ溝５０５を埋め込むように、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ
_0.55Ａｓクラッド層５０６、ｐ型コンタクト層５０７を
再成長させる。量子井戸構造５０２は図１７に示すＭＱ
Ｗ構造であり、３層のアンドープのＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ
量子井戸層５０８（層厚５０オングストローム）と、ｐ
型不純物がドープされたＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層５
０９と、ｐ型不純物がドープされたＡｌ_0.35Ｇａ_0.65Ａ
ｓガイド層５１０とから構成されている。ついで、劈開
法により形成した一対の光出射端面に量子井戸層よりも
禁制帯幅の大きいＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ半導体窓層を形成
した後、一方の端面に反射率６０％の多層の絶縁膜を形
成し、また他方の端面には反射率９５％の多層の絶縁膜
を形成する。このようにして得られた半導体レーザ素子
はヒートシンクにマウントされる。

【００３９】本実施例の半導体レーザ素子の量子井戸構
造は、バリア層に不純物がドープされた変調ドープ構造
である。この構造によると、バリア層にドープされた不
純物によるキャリア密度は量子井戸内に分布し、それに
よって発振に必要なキャリアを低減できるので、発振前
の利得スペクトルが狭くなる。

【００４０】図１８に発振前の利得スペクトルを、上記
実施例のような量子井戸型の半導体レーザ素子と、本実
施例の変調ドープ量子井戸型半導体レーザ素子とについ
て示す。これによると、本実施例の変調ドープ量子井戸
レーザは、量子井戸レーザよりも利得スペクトルがさら
に狭くなる。また、図１９は端面反射率に対する相対雑
音強度の最大値の変化を、量子井戸レーザと本実施例の
変調ドープ量子井戸レーザとの比較で示したものであ
る。それによると、本実施例の変調ドープ量子井戸レー
ザは、量子井戸レーザに比べ、利得スペクトルが狭いゆ
えに雑音強度が低いことがわかる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子によれば、戻
り光が増大してもそれによって誘起される雑音が抑制さ
れるので、優れた低雑音特性を有し、かつ高出力動作下
でも信頼性に優れた半導体レーザ素子が実現できる。

【００４２】量子井戸構造の変形例として、歪み量子井
戸構造や変調ドープ量子井戸構造を有する半導体レーザ
素子も本発明は可能であるが、その場合には、非発振モ
ード抑制効果がより優れるので一層の低雑音化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の構
造図である。

【図２】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の縦
断面図である。

【図３】本発明の実施例１に係る半導体レーザ素子の量
子井戸構造を示す図である。

【図４】従来例と実施例１の半導体レーザ素子の比較に
おける光出力に対するモード比の関係を示す図である。

【図５】従来例と実施例１の半導体レーザ素子の比較に
おけるレーザ発振前の利得スペクトルを示す図である。

【図６】従来例と実施例１の半導体レーザ素子の比較に
おける戻り光量に対する相対雑音強度の関係を示す図で
ある。

【図７】従来例と実施例１の半導体レーザ素子の比較に
おける端面反射率に対する相対雑音強度の最大値を示す
図である。

【図８】本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子の縦
断面図である。

【図９】本発明の実施例２に係る半導体レーザ素子の量
子井戸構造を示す図である。

【図１０】本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子の
縦断面図である。

【図１１】本発明の実施例３に係る半導体レーザ素子の
量子井戸構造を示す図である。

【図１２】本発明の実施例４に係る半導体レーザ素子の
縦断面図である。

【図１３】本発明の実施例４に係る半導体レーザ素子の
量子井戸構造を示す図である。

【図１４】歪みのない量子井戸レーザと実施例４の歪み
量子井戸レーザとの比較におけるレーザ発振前の利得ス
ペクトルを示す図である。

【図１５】歪みのない量子井戸レーザと実施例４の歪み
量子井戸レーザとの比較における端面反射率に対する相
対雑音強度の最大値を示す図である。

【図１６】本発明の実施例５に係る半導体レーザ素子の
縦断面図である。

【図１７】本発明の実施例５に係る半導体レーザ素子の
量子井戸構造を示す図である。

【図１８】量子井戸レーザと実施例５の変調ドープ量子
井戸レーザとの比較におけるレーザ発振前の利得スペク
トルを示す図である。

【図１９】量子井戸レーザと実施例５の変調ドープ量子
井戸レーザとの比較における端面反射率に対する相対雑
音強度の最大値を示す図である。

【符号の説明】

１０３、２０３、３０２、４０２、５０２量子井戸構
造１０９、２０７、３０７、４０７、５０８量子井戸層１１０、２０８、３０８、４０８、５０９バリア層１１１、３０９、４０９、５１０ガイド層１１６、１１７絶縁膜１１４、１１５半導体窓層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に活性層が設けられ、該活性層が
単数または複数の量子井戸層と、該量子井戸層に隣接す
るバリア層とを有する半導体レーザ素子において、一対の光出射端面の一方の端面上に反射率が２０％以上
の絶縁膜が設けられ、他方の端面上に反射率が６０％以
上の絶縁膜が設けられた半導体レーザ素子。
【請求項２】前記量子井戸層が前記基板との間に格子
不整合がある歪み量子井戸構造からなる請求項１に記載
の半導体レーザ素子。
【請求項３】前記量子井戸層はアンドープで、前記バ
リア層は不純物がドープされた請求項１および２のいず
れか１つに記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】前記光出射端面の少なくとも一方の端面
上に前記活性層よりも大きい禁制帯幅を有する半導体窓
層が形成された請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
半導体レーザ素子。