JPH0685455B2 - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH0685455B2 JPH0685455B2 JP59149239A JP14923984A JPH0685455B2 JP H0685455 B2 JPH0685455 B2 JP H0685455B2 JP 59149239 A JP59149239 A JP 59149239A JP 14923984 A JP14923984 A JP 14923984A JP H0685455 B2 JPH0685455 B2 JP H0685455B2
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- light
- active layer
- refractive index
- semiconductor laser
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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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
-
- 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
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザーに係わる。
背景技術とその問題点 従来一般の半導体レーザーは、その縦モードの光及びキ
ャリアの閉じ込め機構によって、屈折率ガイド（インデ
ックスガイド）型と利得ガイド（ゲインガイド）型とに
大別される。
ャリアの閉じ込め機構によって、屈折率ガイド（インデ
ックスガイド）型と利得ガイド（ゲインガイド）型とに
大別される。
屈折率ガイド型の半導体レーザーとして例えば第１図に
示す構造のものが提案されている。この半導体レーザー
は、例えばＮ型のGaAs基体（１）上に、Ｎ型のAlzGa1-z
Asより成る第１のクラッド層（２）と、Ｐ型若しくはＮ
型のAlxGa1-xAsより成る活性層（３）とＰ型のAlzGa1-z
Asより成る第２のクラッド層（４）と、この第２のクラ
ッド層（４）中に埋込まれたＮ型のAlyGa1-yAsより成る
光吸収層（５）と、Ｐ型の高不純物濃度のキャップ層
（６）とを有して成る。光吸収層（５）は、例えばその
中央に第１図において紙面と直交する方向に延長する幅
Ｗのストライプ状にこの光吸収層（５）が除去された欠
除部（5a）を有して成る。この光吸収層（５）は、その
禁止帯幅が活性層（３）のそれより小さく、活性層
（３）の発光領域から発振した光に関する屈折率が発光
領域、すなわち活性層（３）より高くなるようにその組
成が選定されて成る。すなわち、前述した各層（３）及
び（５）の組成において、ｘ＞ｙに選定される。図にお
いて、（７）及び（８）は夫々キャップ層（６）と、基
体（１）にオーミックに被着された電極を示す。
示す構造のものが提案されている。この半導体レーザー
は、例えばＮ型のGaAs基体（１）上に、Ｎ型のAlzGa1-z
Asより成る第１のクラッド層（２）と、Ｐ型若しくはＮ
型のAlxGa1-xAsより成る活性層（３）とＰ型のAlzGa1-z
Asより成る第２のクラッド層（４）と、この第２のクラ
ッド層（４）中に埋込まれたＮ型のAlyGa1-yAsより成る
光吸収層（５）と、Ｐ型の高不純物濃度のキャップ層
（６）とを有して成る。光吸収層（５）は、例えばその
中央に第１図において紙面と直交する方向に延長する幅
Ｗのストライプ状にこの光吸収層（５）が除去された欠
除部（5a）を有して成る。この光吸収層（５）は、その
禁止帯幅が活性層（３）のそれより小さく、活性層
（３）の発光領域から発振した光に関する屈折率が発光
領域、すなわち活性層（３）より高くなるようにその組
成が選定されて成る。すなわち、前述した各層（３）及
び（５）の組成において、ｘ＞ｙに選定される。図にお
いて、（７）及び（８）は夫々キャップ層（６）と、基
体（１）にオーミックに被着された電極を示す。
このような構成において、電極（７）及び（８）間に所
定の順方向電圧を印加すると、第１及び第２のクラッド
層（２）及び（４）によって閉じ込められた活性層
（３）において発光する。この場合、この活性層（３）
と光吸収層（５）との間の間隔d2を、活性層（３）から
発振した光が光吸収層（５）に到達し得る距離の例えば
d2＝0.3〜0.4μｍ程度に選定して置くもので、このよう
にするときは、光吸収層（５）に滲み出た活性層（３）
からの光がこの光吸収層（５）において吸収されること
によって、この光吸収層（５）下における部分と、光吸
収層（５）が存在しない中央のストライプ状の欠除部
（5a）に対応する部分の光の吸収が殆んど生じない部分
とで、実効的屈折率の差、すなわち横方向に作りつけの
屈折率の差Δｎが形成される。この場合、光吸収層
（５）のストライプ状の欠除部（5a）の幅Ｗは５〜８μ
ｍに選定され、前述した距離d2の選定と相俟って活性層
（３）における欠除部（5a）と正対する部分（以下中央
部分という）の屈折率n1とその両側部の屈折率n2との差
Δｎ＝n1−n2が例えば＋10-2〜＋10-3が得られるように
する。このようにして活性層（３）において、欠除部
（5a）に対向する中央部分に横発振姿態の閉じ込めの効
果を生じさせて、ここに発光領域の規制が生じるように
なしている。
定の順方向電圧を印加すると、第１及び第２のクラッド
層（２）及び（４）によって閉じ込められた活性層
（３）において発光する。この場合、この活性層（３）
と光吸収層（５）との間の間隔d2を、活性層（３）から
発振した光が光吸収層（５）に到達し得る距離の例えば
d2＝0.3〜0.4μｍ程度に選定して置くもので、このよう
にするときは、光吸収層（５）に滲み出た活性層（３）
からの光がこの光吸収層（５）において吸収されること
によって、この光吸収層（５）下における部分と、光吸
収層（５）が存在しない中央のストライプ状の欠除部
（5a）に対応する部分の光の吸収が殆んど生じない部分
とで、実効的屈折率の差、すなわち横方向に作りつけの
屈折率の差Δｎが形成される。この場合、光吸収層
（５）のストライプ状の欠除部（5a）の幅Ｗは５〜８μ
ｍに選定され、前述した距離d2の選定と相俟って活性層
（３）における欠除部（5a）と正対する部分（以下中央
部分という）の屈折率n1とその両側部の屈折率n2との差
Δｎ＝n1−n2が例えば＋10-2〜＋10-3が得られるように
する。このようにして活性層（３）において、欠除部
（5a）に対向する中央部分に横発振姿態の閉じ込めの効
果を生じさせて、ここに発光領域の規制が生じるように
なしている。
尚、屈折率ガイド型半導体レーザーとしては、光吸収層
（５）が埋込まれた構造のみならず、C.S.P（チャンネ
ルド・サブストレイト・プレナー）として知られる（特
開昭52-143787号公開公報参照）に開示されたものにお
けるように例えば基体（１）を光吸収層とする構造を採
る場合も、上述したと同様の動作として説明される。
（５）が埋込まれた構造のみならず、C.S.P（チャンネ
ルド・サブストレイト・プレナー）として知られる（特
開昭52-143787号公開公報参照）に開示されたものにお
けるように例えば基体（１）を光吸収層とする構造を採
る場合も、上述したと同様の動作として説明される。
上述したように、第１図の構造において屈折率ガイド型
の半導体レーザーが構成されるものであるが、この構造
において、利得ガイド型構成することもできる。すなわ
ち、第１図の構造において、その光吸収層（５）は、第
２のクラッド層（４）とは異なる導電型に選定されてい
ることによってこの光吸収層（５）が存在する部分にお
いて、Ｐ−Ｎ−Ｐ−Ｎのサイリスタ構造が形成されて電
流の通路が制限される効果をも有していることから、こ
の光吸収層（５）を電流制限領域として用いて、利得ガ
イド型構成とすることもできる。すなわち、定性的に説
明すると、前述の屈折率ガイド型に比して欠除部（5a）
の幅Ｗを小さくしてストライプ部に強い、電流集中を生
ぜしめるとか、活性層（３）の厚さd1を大にするとか、
活性層（３）と電流制限領域（すなわち光吸収層）
（５）との間の距離d2を大にするとかの構成として光吸
収層（５）による活性層（３）からの光の吸収効果の低
減化を図ることによって注入キャリアによる負の屈折率
変化分−Δneが作りつけの屈折率の変化分Δｎに比し支
配的になるようにして、活性層（３）の中央部と両側部
との実効的屈折率の差Δ（ここにΔ≡Δｎ−Δne）
が−10-2〜−10-3程度となるようにすれば、利得ガイド
型構成となる。
の半導体レーザーが構成されるものであるが、この構造
において、利得ガイド型構成することもできる。すなわ
ち、第１図の構造において、その光吸収層（５）は、第
２のクラッド層（４）とは異なる導電型に選定されてい
ることによってこの光吸収層（５）が存在する部分にお
いて、Ｐ−Ｎ−Ｐ−Ｎのサイリスタ構造が形成されて電
流の通路が制限される効果をも有していることから、こ
の光吸収層（５）を電流制限領域として用いて、利得ガ
イド型構成とすることもできる。すなわち、定性的に説
明すると、前述の屈折率ガイド型に比して欠除部（5a）
の幅Ｗを小さくしてストライプ部に強い、電流集中を生
ぜしめるとか、活性層（３）の厚さd1を大にするとか、
活性層（３）と電流制限領域（すなわち光吸収層）
（５）との間の距離d2を大にするとかの構成として光吸
収層（５）による活性層（３）からの光の吸収効果の低
減化を図ることによって注入キャリアによる負の屈折率
変化分−Δneが作りつけの屈折率の変化分Δｎに比し支
配的になるようにして、活性層（３）の中央部と両側部
との実効的屈折率の差Δ（ここにΔ≡Δｎ−Δne）
が−10-2〜−10-3程度となるようにすれば、利得ガイド
型構成となる。
しかしながら、上述した屈折率ガイド型の半導体レーザ
ーも、利得ガイド型の半導体レーザーも、夫々長、短所
を有し、例えばビデオディスクの書き込み及び読み出し
光源として用いる場合などにおいて、いずれも問題のあ
るところである。
ーも、利得ガイド型の半導体レーザーも、夫々長、短所
を有し、例えばビデオディスクの書き込み及び読み出し
光源として用いる場合などにおいて、いずれも問題のあ
るところである。
すなわち、屈折率ガイド型によるものにおいては、その
縦モードが単一モードであるため例えば光学式ビデオデ
ィスク等においてのその書き込み或いは読み出し用光源
として用いた場合に戻り光によるモードホッピングノイ
ズが生じるという欠点がある。第２図は、半導体レーザ
ーに対する順方向電流に対するノイズを測定した結果を
示すもので、図中、曲線（21）は屈折率ガイド型の半導
体レーザーのそれで、これより明らかなようにモードホ
ッピングノイズが生じている。しかしながら、反面、こ
の屈折率ガイド型によるものはいわゆるビームウエスト
位置（beam waist position）が発光領域の光端面近傍
に存するために実際の使用に当っての焦点位置の設定が
し易いという利点を有する。更にまた接合に平行方向に
関する断面における遠距離像、いわゆるファーフィール
ドパターン（far field pattern）が左右対称的であっ
て同様に例えば実施の使用における読みだし或いは書き
込み光として歪の小さいスポット形状を得易いという利
点がある。これに比し上述した利得ガイド型半導体レー
ザーにおいては、ビームウエスト位置が発光領域の光端
面より内側20μｍ程度のところに存在してしまい、更に
またファーフィールドパターンが左右非対称である場合
が多く、かつ非点収差が大でスポット歪みが比較的大き
くなるという欠点がある。そしてこの利得ガイド型半導
体レーザーは、第２図中曲線（22）にそのノイズ特性を
示すように、ノイズレベルは曲線（21）による屈折率ガ
イド型の場合に比し高いが、その縦モードがマルチモー
ドであるために戻り光によるモードホッピングノイズが
生じないという利点を有する。
縦モードが単一モードであるため例えば光学式ビデオデ
ィスク等においてのその書き込み或いは読み出し用光源
として用いた場合に戻り光によるモードホッピングノイ
ズが生じるという欠点がある。第２図は、半導体レーザ
ーに対する順方向電流に対するノイズを測定した結果を
示すもので、図中、曲線（21）は屈折率ガイド型の半導
体レーザーのそれで、これより明らかなようにモードホ
ッピングノイズが生じている。しかしながら、反面、こ
の屈折率ガイド型によるものはいわゆるビームウエスト
位置（beam waist position）が発光領域の光端面近傍
に存するために実際の使用に当っての焦点位置の設定が
し易いという利点を有する。更にまた接合に平行方向に
関する断面における遠距離像、いわゆるファーフィール
ドパターン（far field pattern）が左右対称的であっ
て同様に例えば実施の使用における読みだし或いは書き
込み光として歪の小さいスポット形状を得易いという利
点がある。これに比し上述した利得ガイド型半導体レー
ザーにおいては、ビームウエスト位置が発光領域の光端
面より内側20μｍ程度のところに存在してしまい、更に
またファーフィールドパターンが左右非対称である場合
が多く、かつ非点収差が大でスポット歪みが比較的大き
くなるという欠点がある。そしてこの利得ガイド型半導
体レーザーは、第２図中曲線（22）にそのノイズ特性を
示すように、ノイズレベルは曲線（21）による屈折率ガ
イド型の場合に比し高いが、その縦モードがマルチモー
ドであるために戻り光によるモードホッピングノイズが
生じないという利点を有する。
発明の目的 本発明は、上述した屈折率ガイド型半導体レーザーと利
得ガイド型半導体レーザーのいわば中間的特性を有する
半導体レーザーを提供して、両者の利点を生かし、両者
の欠点を相補うと共に、更に特に低ノイズ化を図り、例
えば光学式ビデオディスク或いはデジタルオーディオデ
ィスク等の書き込み或いは読み出し光源として利用して
好適ならしめるものである。
得ガイド型半導体レーザーのいわば中間的特性を有する
半導体レーザーを提供して、両者の利点を生かし、両者
の欠点を相補うと共に、更に特に低ノイズ化を図り、例
えば光学式ビデオディスク或いはデジタルオーディオデ
ィスク等の書き込み或いは読み出し光源として利用して
好適ならしめるものである。
発明の概要 本発明においては、第１のクラッド層と，活性層と，第
２のクラッド層と，電流通路を制限すると共に活性層か
ら発振する光に関する光吸収層とを順次接して設け、光
吸収層には電流通路を形成するストライプ状の欠除部を
設け、この欠除部の幅Ｗと，活性層の厚さd1と，活性層
と光吸収層との間の距離d2とを、夫々Ｗ＝１〜４μm,15
00Å＞d1500Å，d2＝0.2〜0.7μｍに選定するもので
ある。
２のクラッド層と，電流通路を制限すると共に活性層か
ら発振する光に関する光吸収層とを順次接して設け、光
吸収層には電流通路を形成するストライプ状の欠除部を
設け、この欠除部の幅Ｗと，活性層の厚さd1と，活性層
と光吸収層との間の距離d2とを、夫々Ｗ＝１〜４μm,15
00Å＞d1500Å，d2＝0.2〜0.7μｍに選定するもので
ある。
実施例 第３図を参照して本発明の一例を説明する。この例は、
第１図で説明したと同様に、一導電型例えばＮ型のGaAs
基体（31）上に、Ｎ型のAlzGa1-zAsより成る第１のクラ
ッド層（32）と、Ｐ型若しくはＮ型のAlxGa1-xAsより成
る活性層（33）と第１のクラッド層（32）とは異なる他
の導電型のＰ型のAlzGa1-zAsより成る第２のクラッド層
（34）と、AlyGa1-yAsより成り、電流通路を制限する効
果を有すると共に活性層（33）からの光を吸収する光吸
収層（35）と、第２のクラッド層（34）と同導電型のＰ
型の高不純物濃度のキャップ層（36）とを設ける。
第１図で説明したと同様に、一導電型例えばＮ型のGaAs
基体（31）上に、Ｎ型のAlzGa1-zAsより成る第１のクラ
ッド層（32）と、Ｐ型若しくはＮ型のAlxGa1-xAsより成
る活性層（33）と第１のクラッド層（32）とは異なる他
の導電型のＰ型のAlzGa1-zAsより成る第２のクラッド層
（34）と、AlyGa1-yAsより成り、電流通路を制限する効
果を有すると共に活性層（33）からの光を吸収する光吸
収層（35）と、第２のクラッド層（34）と同導電型のＰ
型の高不純物濃度のキャップ層（36）とを設ける。
光吸収層（35）は、第２のクラッド層（34）とは異る導
電型、この例ではＮ型を有し、このクラッド層（34）を
介して活性層（33）と距離d2をもって対向するように、
例えばクラッド層（34）中に埋込むように形成する。ま
た、この光吸収層（35）の例えばその中央には第３図に
おいて紙面と直交する方向に延長する幅のストライプ状
にこの光吸収層（35）が除去された欠除部（35a）を設
ける。
電型、この例ではＮ型を有し、このクラッド層（34）を
介して活性層（33）と距離d2をもって対向するように、
例えばクラッド層（34）中に埋込むように形成する。ま
た、この光吸収層（35）の例えばその中央には第３図に
おいて紙面と直交する方向に延長する幅のストライプ状
にこの光吸収層（35）が除去された欠除部（35a）を設
ける。
クラッド層（32）及び（34）はその禁止帯幅が活性層
（33）のそれより大となるようにｚ＞ｘに選択される。
また、光吸収層（35）は、その禁止帯幅が活性層（33）
のそれより小さく、活性層（33）の発光領域から発振し
た光に関する屈折率が発光領域、すなわち活性層（33）
より高くなるようにその組成が選定されて成る。すなわ
ち、前述した各層（33）及び（35）の組成において、ｘ
＞ｙに選定される。そして、キャップ層（36）と、基体
（31）に夫々オーミックに電極（37）及び（38）が被着
される。
（33）のそれより大となるようにｚ＞ｘに選択される。
また、光吸収層（35）は、その禁止帯幅が活性層（33）
のそれより小さく、活性層（33）の発光領域から発振し
た光に関する屈折率が発光領域、すなわち活性層（33）
より高くなるようにその組成が選定されて成る。すなわ
ち、前述した各層（33）及び（35）の組成において、ｘ
＞ｙに選定される。そして、キャップ層（36）と、基体
（31）に夫々オーミックに電極（37）及び（38）が被着
される。
そして、この構造において、光吸収層（35）の欠除部
（35a）の幅Ｗを、Ｗ＝１〜４μm,好ましくは２〜４μ
ｍに選定し、活性層（33）の厚さd1を、1500Å＞d150
0Å好ましくは1500Å＞d1＞700Åに選定し、活性層（3
3）と光吸収層（35）との間隔d2を、d2＝0.2〜0.7μm,
好ましくは0.3〜0.5μｍに選定する。
（35a）の幅Ｗを、Ｗ＝１〜４μm,好ましくは２〜４μ
ｍに選定し、活性層（33）の厚さd1を、1500Å＞d150
0Å好ましくは1500Å＞d1＞700Åに選定し、活性層（3
3）と光吸収層（35）との間隔d2を、d2＝0.2〜0.7μm,
好ましくは0.3〜0.5μｍに選定する。
この構成による半導体レーザーにおいて、電極（37）及
び（38）間に順方向電圧を印加したときの両電極（37）
及び（38）間の順方向電流Ｉに対するノイズ特性は、第
２図中曲線（23）に示すようになる。尚、第２図中曲線
（24）は、電流ＩとパワーＰとの関係を示す。
び（38）間に順方向電圧を印加したときの両電極（37）
及び（38）間の順方向電流Ｉに対するノイズ特性は、第
２図中曲線（23）に示すようになる。尚、第２図中曲線
（24）は、電流ＩとパワーＰとの関係を示す。
曲線（23）を曲線（22）と比較して明らかなように、本
発明による半導体レーザーは、利得ガイド型半導体レー
ザーに比してそのノイズレベルが低減化されている。す
なわち、今、例えば5mWのパワーで用いる場合を考える
と、この時、通ずる電流I1で、曲線（22）と（23）との
差をみると、約5dBmとなる。つまり、5mWの出力での使
用時で、本発明によるときは、利得ガイド型構成に比
し、約5dBmのノイズの低減化をはかることができること
になる。そして、本発明による半導体レーザーでは、曲
線（23）をみて明らかなように、曲線（21）で生じてい
るようなモードホッピングノイズの発生もみられない。
すなわち、本発明構成による場合、従来の屈折率ガイド
型と利得ガイド型との中間的な光及びキャリアの閉じ込
め態様によって自励発振が生じていると思われる。つま
り、本発明による半導体レーザーにおいて、前述したΔ
が、従来の屈折率ガイド型や、利得ガイド側の各半導
体レーザーに比し、正または負の極めて小さい値（すな
わち従来の屈折率ガイド型や、利得ガイド型の各半導体
レーザーに比し、その絶対値が小さい）の領域で動作し
ていると考えられる。
発明による半導体レーザーは、利得ガイド型半導体レー
ザーに比してそのノイズレベルが低減化されている。す
なわち、今、例えば5mWのパワーで用いる場合を考える
と、この時、通ずる電流I1で、曲線（22）と（23）との
差をみると、約5dBmとなる。つまり、5mWの出力での使
用時で、本発明によるときは、利得ガイド型構成に比
し、約5dBmのノイズの低減化をはかることができること
になる。そして、本発明による半導体レーザーでは、曲
線（23）をみて明らかなように、曲線（21）で生じてい
るようなモードホッピングノイズの発生もみられない。
すなわち、本発明構成による場合、従来の屈折率ガイド
型と利得ガイド型との中間的な光及びキャリアの閉じ込
め態様によって自励発振が生じていると思われる。つま
り、本発明による半導体レーザーにおいて、前述したΔ
が、従来の屈折率ガイド型や、利得ガイド側の各半導
体レーザーに比し、正または負の極めて小さい値（すな
わち従来の屈折率ガイド型や、利得ガイド型の各半導体
レーザーに比し、その絶対値が小さい）の領域で動作し
ていると考えられる。
また、本発明による半導体レーザーは、利得ガイド型に
比し、ファーフィールドパターンの対称性の改善もはか
られビームスポット径が小さくなるものであり、これが
ため実質的にその閾値電流の低減化もはかられた。これ
らについても、本発明による半導体レーザーが、屈折率
ガイド型と、利得ガイド型の中間的動作によるものとし
て理解できるものである。
比し、ファーフィールドパターンの対称性の改善もはか
られビームスポット径が小さくなるものであり、これが
ため実質的にその閾値電流の低減化もはかられた。これ
らについても、本発明による半導体レーザーが、屈折率
ガイド型と、利得ガイド型の中間的動作によるものとし
て理解できるものである。
そして、上述した、モードホッピングノイズの解消，低
ノイズ化，閾値電流の低減化，ファーフィールドパター
ンの改善は、光吸収層（35）の欠除部（35a）の幅W,活
性層（33）と光吸収層（35）との距離d2，活性層（33）
の厚さd1の３者を同時に特定することによって、すなわ
ち、Ｗ＝１〜４μm,好ましくはＷ＝２〜４μｍ、1500Å
＞d1500Å（好ましくは1500Å＞d1＞700Å）、d2＝0.
2〜0.7μｍ（好ましくはd2＝0.3〜0.5μｍ）とすること
によって得られる。次にこれらについて考察すると、
今、光吸収層（35）の欠除部（35a）の幅Ｗについてみ
ると、前述したようにＷが大とすると、電流集中が弱ま
ることによってキャリアの注入による屈折率変化｜Δne
|が小さくなり、更にＷを大とすると、作りつけの屈折
率の変化が支配的となって屈折率ガイド型の動作となる
が、このＷは、半導体レーザーの発振の閾値電流Ithを
決める一因子ともなっている。すなわち、閾値電流Ith
は、閾値電流密度Jthと、発光領域の面積の積として与
えられるので、Ｗが大となるとき発光領域の幅、したが
って面積が大となり、Ithを大ならしめることになる
が、一方、JthとＷとは、第４図に示すようにＷが大と
なると、Jthが小さい値を示すことから、Ｗがある範囲
で閾値電流Ithを小さく抑えることができるものであ
り、ここにIthの低減化においても、Ｗの選定は、重要
な因子となる。
ノイズ化，閾値電流の低減化，ファーフィールドパター
ンの改善は、光吸収層（35）の欠除部（35a）の幅W,活
性層（33）と光吸収層（35）との距離d2，活性層（33）
の厚さd1の３者を同時に特定することによって、すなわ
ち、Ｗ＝１〜４μm,好ましくはＷ＝２〜４μｍ、1500Å
＞d1500Å（好ましくは1500Å＞d1＞700Å）、d2＝0.
2〜0.7μｍ（好ましくはd2＝0.3〜0.5μｍ）とすること
によって得られる。次にこれらについて考察すると、
今、光吸収層（35）の欠除部（35a）の幅Ｗについてみ
ると、前述したようにＷが大とすると、電流集中が弱ま
ることによってキャリアの注入による屈折率変化｜Δne
|が小さくなり、更にＷを大とすると、作りつけの屈折
率の変化が支配的となって屈折率ガイド型の動作となる
が、このＷは、半導体レーザーの発振の閾値電流Ithを
決める一因子ともなっている。すなわち、閾値電流Ith
は、閾値電流密度Jthと、発光領域の面積の積として与
えられるので、Ｗが大となるとき発光領域の幅、したが
って面積が大となり、Ithを大ならしめることになる
が、一方、JthとＷとは、第４図に示すようにＷが大と
なると、Jthが小さい値を示すことから、Ｗがある範囲
で閾値電流Ithを小さく抑えることができるものであ
り、ここにIthの低減化においても、Ｗの選定は、重要
な因子となる。
また、活性層（33）の厚さd1は、これを大とすると、発
光領域の面積の増加を招来することによって前述したよ
うにIthの増加を招来するので、Ithの低減化からは、こ
れが余り大きくないころが臨まれる。そして、今、活性
層（33）からのクラッド層（32）及び（34）への光の滲
み出しについてみると、これは、第５図に示すようにd1
が小さいときは、同図中曲線（51）に示すような急峻な
分布を示し、d1が大きいときは、同図中曲線（52）に示
すように緩らかな分布となるので、d1が大となるとき、
光吸収層（35）による光吸収の効果が小さくなって利得
ガイド型動作、つまり、モードホッピングノイズの発生
を回避できることになる。しかしながら、本願発明では
更にこの厚さd1を上述したように1500Å未満にとどめる
ものである。これは1500Å未満ですぐれノイズ改善が認
められたことによるが、このノイズの改善は、この活性
層の厚さd1が1500Å以上に厚くなると、かえって戻り光
を受け易くなることによってノイズの低減化を阻害する
ことが避けられたことによるものと思われる。
光領域の面積の増加を招来することによって前述したよ
うにIthの増加を招来するので、Ithの低減化からは、こ
れが余り大きくないころが臨まれる。そして、今、活性
層（33）からのクラッド層（32）及び（34）への光の滲
み出しについてみると、これは、第５図に示すようにd1
が小さいときは、同図中曲線（51）に示すような急峻な
分布を示し、d1が大きいときは、同図中曲線（52）に示
すように緩らかな分布となるので、d1が大となるとき、
光吸収層（35）による光吸収の効果が小さくなって利得
ガイド型動作、つまり、モードホッピングノイズの発生
を回避できることになる。しかしながら、本願発明では
更にこの厚さd1を上述したように1500Å未満にとどめる
ものである。これは1500Å未満ですぐれノイズ改善が認
められたことによるが、このノイズの改善は、この活性
層の厚さd1が1500Å以上に厚くなると、かえって戻り光
を受け易くなることによってノイズの低減化を阻害する
ことが避けられたことによるものと思われる。
更に、活性層（33）と、光吸収層（35）との間隔d2も、
活性層（33）からの光を、光吸収層（35）によって吸収
する効果を決めるものであり、d2が小さければ光の吸収
効果が大となり、屈折率ガイド型が強くなり、d2が大と
なれば吸収効果が減少ないしは消滅して利得ガイド型と
なる。
活性層（33）からの光を、光吸収層（35）によって吸収
する効果を決めるものであり、d2が小さければ光の吸収
効果が大となり、屈折率ガイド型が強くなり、d2が大と
なれば吸収効果が減少ないしは消滅して利得ガイド型と
なる。
これらのことから、上述したＷと，d1とd2とが同時に特
定されて、上述したモードホッピングノイズの発生がな
く、しかも利得ガイド型に比して、低いノイズレベルを
示し、またその閾値電流Ithは、利得ガイド型のそれのI
thgに比し低く、ファーフィールドパターンの改善がは
かられるのである。
定されて、上述したモードホッピングノイズの発生がな
く、しかも利得ガイド型に比して、低いノイズレベルを
示し、またその閾値電流Ithは、利得ガイド型のそれのI
thgに比し低く、ファーフィールドパターンの改善がは
かられるのである。
発明の効果 上述したように、本発明構成によれば、モードホッピン
グノイズがなく、しかも利得ガイド型に比して、ノイズ
及びIthの低減化，ファーフィールドパターンの改善が
はかられていることによって例えばビデオディスク，デ
ジタルオーディオディスクの書き込み，読み出し光源と
して用いて解像度及びS/Nの向上と共に光学系の構成の
簡略化がはかられるなど多くの利益をもたらすものであ
る。
グノイズがなく、しかも利得ガイド型に比して、ノイズ
及びIthの低減化，ファーフィールドパターンの改善が
はかられていることによって例えばビデオディスク，デ
ジタルオーディオディスクの書き込み，読み出し光源と
して用いて解像度及びS/Nの向上と共に光学系の構成の
簡略化がはかられるなど多くの利益をもたらすものであ
る。
第１図は従来の半導体レーザーの略線的拡大断面図、第
２図は半導体レーザーの順方向電流に対するノイズレベ
ルと、パワーとを示す曲線図、第３図は本発明による半
導体レーザーの一例の略線的拡大断面図、第４図は光吸
収層の欠除部の幅に対する閾値電流密度の関係を示す曲
線図、第５図は活性層からの光の滲みの分布曲線図であ
る。 （31）は基体、（32）及び（34）は第１及び第２のクラ
ッド層、（33）は活性層、（35）は光吸収層、（35a）
はその欠除部、（36）はキャップ層、（37）及び（38）
は電極である。
２図は半導体レーザーの順方向電流に対するノイズレベ
ルと、パワーとを示す曲線図、第３図は本発明による半
導体レーザーの一例の略線的拡大断面図、第４図は光吸
収層の欠除部の幅に対する閾値電流密度の関係を示す曲
線図、第５図は活性層からの光の滲みの分布曲線図であ
る。 （31）は基体、（32）及び（34）は第１及び第２のクラ
ッド層、（33）は活性層、（35）は光吸収層、（35a）
はその欠除部、（36）はキャップ層、（37）及び（38）
は電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 道郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−36882（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−28390（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−124293（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】A1GaAs系クラッド層を有する半導体レーザ
ーにおいて、 第１導電型の第１のクラッド層と、 活性層と、 第２導電型の第２のクラッド層と、 電流通路を制限するとともに電流通路を形成する所定幅
Ｗのストライプ状の欠除部を有する第１導電型の光吸収
層とが形成され、 該光吸収層は、禁止帯幅が上記活性層の禁止帯幅より小
さく上記活性層から発振する光に関する光吸収がなさ
れ、 該光吸収部の上記欠除部の幅Ｗと、上記活性層の厚さd1
と、上記活性層と上記光吸収層との距離d2とが、それぞ
れ １μｍ≦Ｗ≦４μm, 500Å≦d1＜1500Å， 0.2μｍ≦d2≦0.7μｍ に選定され、 Δｎ−Δne（ただし、Δｎは上記活性層における上記光
吸収層の上記欠除部が正対する部分の作りつけの屈折率
n1とその両側部分の作りつけの屈折率n2との差、−Δne
は注入キャリアによる屈折率変化分）が、屈折ガイド型
レーザーおよび利得ガイド型レーザーに比し、正または
負の小さい値に選定され、 屈折率ガイド型と利得ガイド型との中間の光及びキャリ
アの閉じ込めがなされたことを特徴とする半導体レーザ
ー。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59149239A JPH0685455B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 半導体レーザー |
| KR1019850004333A KR860001502A (ko) | 1984-07-18 | 1985-06-19 | 반도체레이저 |
| KR1019850004333A KR0128711B1 (ko) | 1984-07-18 | 1985-06-19 | 반도체레이저 |
| CA000486983A CA1253945A (en) | 1984-07-18 | 1985-07-17 | Semiconductor laser |
| FR8511015A FR2568064A1 (fr) | 1984-07-18 | 1985-07-18 | Laser a semi-conducteur pour limiter et supprimer un bruit de sauts et reduction du courant de seuil |
| NL8502080A NL8502080A (nl) | 1984-07-18 | 1985-07-18 | Halfgeleiderlaser. |
| DE19853525703 DE3525703A1 (de) | 1984-07-18 | 1985-07-18 | Halbleiterlaser |
| GB08518182A GB2163288A (en) | 1984-07-18 | 1985-07-18 | Semiconductor lasers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59149239A JPH0685455B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 半導体レーザー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6127694A JPS6127694A (ja) | 1986-02-07 |
| JPH0685455B2 true JPH0685455B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15470921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59149239A Expired - Lifetime JPH0685455B2 (ja) | 1984-07-18 | 1984-07-18 | 半導体レーザー |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685455B2 (ja) |
| KR (2) | KR860001502A (ja) |
| CA (1) | CA1253945A (ja) |
| DE (1) | DE3525703A1 (ja) |
| FR (1) | FR2568064A1 (ja) |
| GB (1) | GB2163288A (ja) |
| NL (1) | NL8502080A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5161167A (en) * | 1990-06-21 | 1992-11-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser producing visible light |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52143787A (en) * | 1976-05-26 | 1977-11-30 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser |
| EP0014588B1 (en) * | 1979-02-13 | 1983-12-14 | Fujitsu Limited | A semiconductor light emitting device |
| JPS5640292A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-16 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser |
| US4323859A (en) * | 1980-02-04 | 1982-04-06 | Northern Telecom Limited | Chanelled substrate double heterostructure lasers |
| US4329189A (en) * | 1980-02-04 | 1982-05-11 | Northern Telecom Limited | Channelled substrate double heterostructure lasers |
| JPS5736882A (ja) * | 1980-08-15 | 1982-02-27 | Nec Corp | Sutoraipugatadaburuheterosetsugoreezasoshi |
| JPS57170584A (en) * | 1981-04-15 | 1982-10-20 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser device |
| GB2105099B (en) * | 1981-07-02 | 1985-06-12 | Standard Telephones Cables Ltd | Injection laser |
| JPS5967677A (ja) * | 1982-07-01 | 1984-04-17 | Semiconductor Res Found | 光集積回路 |
| GB2139422B (en) * | 1983-03-24 | 1987-06-03 | Hitachi Ltd | Semiconductor laser and method of fabricating the same |
-
1984
- 1984-07-18 JP JP59149239A patent/JPH0685455B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-06-19 KR KR1019850004333A patent/KR860001502A/ko not_active IP Right Cessation
- 1985-06-19 KR KR1019850004333A patent/KR0128711B1/ko active
- 1985-07-17 CA CA000486983A patent/CA1253945A/en not_active Expired
- 1985-07-18 DE DE19853525703 patent/DE3525703A1/de not_active Ceased
- 1985-07-18 GB GB08518182A patent/GB2163288A/en not_active Withdrawn
- 1985-07-18 FR FR8511015A patent/FR2568064A1/fr active Granted
- 1985-07-18 NL NL8502080A patent/NL8502080A/nl not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6127694A (ja) | 1986-02-07 |
| FR2568064B1 (ja) | 1994-04-22 |
| GB2163288A (en) | 1986-02-19 |
| GB8518182D0 (en) | 1985-08-21 |
| FR2568064A1 (fr) | 1986-01-24 |
| KR860001502A (ko) | 1986-02-26 |
| NL8502080A (nl) | 1986-02-17 |
| DE3525703A1 (de) | 1986-02-20 |
| CA1253945A (en) | 1989-05-09 |
| KR0128711B1 (ko) | 1998-04-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |