JPH0697574A - Semiconductor laser system - Google Patents

Semiconductor laser system

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Publication number
JPH0697574A
JPH0697574A JP24472292A JP24472292A JPH0697574A JP H0697574 A JPH0697574 A JP H0697574A JP 24472292 A JP24472292 A JP 24472292A JP 24472292 A JP24472292 A JP 24472292A JP H0697574 A JPH0697574 A JP H0697574A
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JP
Japan
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semiconductor laser
diode
layer
laser
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP24472292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Itaya
和彦 板谷
Hideto Sugawara
秀人 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0697574A publication Critical patent/JPH0697574A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor laser having excellent characteristics capable of sufficiently augmenting the surge breakdown voltage due to the photoallowance level of an active layer. CONSTITUTION:Within the semiconductor laser system comprising a semiconductor laser and a diode monolithically formed on the same substrate to be parallel connected, the semiconductor laser composed of an InGaP active layer 24 formed of a double heterojunction held by an InGaAlP clad layers 23 and 25. Furthermore, the diode is formed of a pn junction of the n-InGaAlP clad layer 23 and a p-InAlP layer 33 while the threshold voltage of the diode is made higher than that of the semiconductor laser as well as the on-resistance of the diode is made lower than that of the semiconductor laser.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザに係わり、特にサージ電圧に対する保
護機能を備えた半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser using a compound semiconductor material, and more particularly to a semiconductor laser device having a protection function against surge voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高密度光ディスクシステムや高速
レーザプリンタ或いはバーコードリーダ等への応用を目
的として、短波長のレーザの開発が進められている。こ
の中でも、0.6μm帯(赤色)に発振波長を持つIn
GaAlP系半導体レーザは有望な短波長の半導体レー
ザとして注目を集めている。
2. Description of the Related Art In recent years, short wavelength lasers have been developed for application to high density optical disk systems, high speed laser printers, bar code readers and the like. Among these, In having an oscillation wavelength in the 0.6 μm band (red)
GaAlP-based semiconductor lasers are attracting attention as promising short-wavelength semiconductor lasers.

【0003】InGaAlP半導体レーザの特徴を十分
に生かして実用に供するためには、諸特性や信頼性が従
来のGaAlAs半導体レーザに劣らないものであるこ
とが要求される。InGaAlP半導体レーザの長期信
頼性に関しては、3〜5mWレベルで10000時間以
上、10〜20mWレベルで2000時間以上の実用レ
ベルのものが得られている。しかしながら、瞬時の電圧
印加に対する破壊レベルを表わすサージ耐量はGaAl
Asレーザに比べて著しく低く、レーザを実装する際の
大きな問題点となっている。
In order to make full use of the characteristics of the InGaAlP semiconductor laser and put it to practical use, it is required that its various characteristics and reliability are as good as those of the conventional GaAlAs semiconductor laser. Regarding the long-term reliability of the InGaAlP semiconductor laser, practical levels of 10,000 hours or longer at a level of 3 to 5 mW and 2000 hours or longer at a level of 10 to 20 mW have been obtained. However, the surge withstand capability, which represents the breakdown level for instantaneous voltage application, is GaAl.
It is significantly lower than the As laser, which is a big problem when mounting the laser.

【0004】サージによりInGaAlP半導体レーザ
が破壊されるメカニズムは、GaAlAs半導体レーザ
と同じであることが明らかになっている。即ち、電圧印
加に対してパルス電流が流れ、その時発生する光のレベ
ルが活性層の光許容レベルを越えてしまうために非可逆
的な破壊を起こす。InGaAlP半導体レーザの場合
は、この活性層の光許容レベルが小さい。さらに、端面
部に誘電体膜を形成する或いは活性層の薄膜化といっ
た、GaAlAs半導体レーザにおいて用いられている
光許容レベル向上対策が効果がないため、サージによる
レーザ破壊が非常に大きな問題となっていた。
It has been clarified that the mechanism of destruction of the InGaAlP semiconductor laser by the surge is the same as that of the GaAlAs semiconductor laser. That is, a pulse current flows when a voltage is applied, and the level of light generated at that time exceeds the light-allowable level of the active layer, causing irreversible destruction. In the case of the InGaAlP semiconductor laser, the light acceptance level of this active layer is small. In addition, since the optical tolerance level improvement measures used in GaAlAs semiconductor lasers such as forming a dielectric film on the end face portion or thinning the active layer are not effective, laser breakdown due to surge has become a very serious problem. It was

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、In
GaAlP半導体レーザではサージ対策は全くなされて
おらず、その低い活性層の光許容レベルのためサージ耐
量はGaAlAs半導体レーザに比べて著しく低いとい
う問題点があった。
As described above, the In
The GaAlP semiconductor laser has no countermeasure against surge at all, and there is a problem that the surge tolerance is remarkably lower than that of the GaAlAs semiconductor laser due to the low light allowable level of the active layer.

【0006】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
もので、その目的とするところは、活性層の光許容レベ
ルに起因するサージ耐量を十分に高くすることができ、
かつ特性にも十分優れた半導体レーザ装置を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and it is an object of the present invention to sufficiently increase the surge resistance due to the light permissible level of the active layer.
Another object is to provide a semiconductor laser device having excellent characteristics.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、InG
aAlP系などのサージ耐量の低い半導体レーザと並列
にバイパスダイオードを接続し、高い電圧印加時にこの
ダイオードに半導体レーザと同等以上の電流を流させる
ことにより、半導体レーザの素子特性を変えることなく
サージ耐量を高くすることにある。
The essence of the present invention is InG
By connecting a bypass diode in parallel with a semiconductor laser with low surge resistance such as aAlP series, and applying a high voltage to this diode, a current equal to or higher than that of the semiconductor laser is made to flow, so that the surge resistance can be maintained without changing the element characteristics of the semiconductor laser. Is to raise.

【0008】即ち本発明は、半導体レーザとpn接合を
有するダイオードとを並列に接続して構成された半導体
レーザ装置であり、ダイオードの立上がり電圧が半導体
レーザの立上がり電圧よりも大きく、かつダイオードの
オン抵抗が半導体レーザのオン抵抗よりも小さいことを
特徴とする。
That is, the present invention is a semiconductor laser device constituted by connecting a semiconductor laser and a diode having a pn junction in parallel. The rising voltage of the diode is higher than the rising voltage of the semiconductor laser and the diode is turned on. The resistance is smaller than the on-resistance of the semiconductor laser.

【0009】より具体的には、ダイオードの立上がり電
圧は半導体レーザの立上がり電圧よりも大きく、半導体
レーザの通常駆動時にはダイオードはオンせず、ダイオ
ードの立上がり電圧は半導体レーザの破壊に至る電圧よ
りも低く、半導体レーザの破壊電圧近くになるとダイオ
ードがオンして半導体レーザに流れる電流をバイパスす
ることを特徴とする。
More specifically, the rising voltage of the diode is higher than the rising voltage of the semiconductor laser, the diode does not turn on during normal driving of the semiconductor laser, and the rising voltage of the diode is lower than the voltage at which the semiconductor laser is destroyed. The diode is turned on to bypass the current flowing through the semiconductor laser when the voltage nears the breakdown voltage of the semiconductor laser.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、ダイオードの立上がり電圧が
半導体レーザの立上がり電圧よりも高いため、半導体レ
ーザの通常の動作電圧ではダイオードは動作せず、半導
体レーザはダイオードがない場合と同様に動作する。し
かし、半導体レーザの通常の動作電圧を越える電圧印加
に対してはダイオードが動作し、これにより半導体レー
ザの過大電流をリークさせることができる。さらに、ダ
イオードのオン抵抗が半導体レーザのオン抵抗よりも低
いことから、ダイオードが立上がる電圧以上では、ダイ
オードの方により多くの電流が流れる。これにより、半
導体レーザの非可逆的な破壊を抑制することが可能とな
る。
According to the present invention, since the rising voltage of the diode is higher than that of the semiconductor laser, the diode does not operate at the normal operating voltage of the semiconductor laser, and the semiconductor laser operates in the same manner as in the case without the diode. . However, the diode operates when a voltage exceeding the normal operating voltage of the semiconductor laser is applied, whereby an excessive current of the semiconductor laser can be leaked. Furthermore, since the on-resistance of the diode is lower than the on-resistance of the semiconductor laser, more current flows through the diode above the voltage at which the diode rises. This makes it possible to suppress irreversible destruction of the semiconductor laser.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0012】図1は、本発明の第1の実施例に係わる半
導体レーザ装置の概略構成を示す側面図である。この実
施例では、バイパスダイオードをレーザ部とは別に作成
し、マウント時に組み込むようにしている。図中11は
ヒートシンク部、12は半導体レーザ、13はバイパス
ダイオードであり、半導体レーザ12及びバイパスダイ
オード13の具体的な構造は、後述する第2の実施例と
同様である。
FIG. 1 is a side view showing a schematic structure of a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the bypass diode is formed separately from the laser section and incorporated at the time of mounting. In the figure, 11 is a heat sink portion, 12 is a semiconductor laser, 13 is a bypass diode, and the specific structures of the semiconductor laser 12 and the bypass diode 13 are the same as in the second embodiment described later.

【0013】図2は、本発明の第2の実施例に係わる半
導体レーザ装置の概略構成を示す図である。この実施例
では、バイパスダイオードをモノリシックに形成して
る。図中21はn−GaAs基板であり、この基板21
上にはn−GaAsバッファ層22,n−In0.5 (G
0.3 Al0.7 0.5 Pクラッド層23(Siドープ,
3〜5×1017cm-3),InGaP活性層24(アン
ドープ),p−In0.5(Ga0.3 Al0.7 0.5 Pク
ラッド層25(Znドープ,3〜5×1017cm-3),
p−In0.5 Ga0.5 Pエッチング停止層26(Znド
ープ,3〜5×1017cm-3),及びp−In0.5 (G
0.3 Al0.7 0.5 Pクラッド層27(Znドープ,
3〜5×1017cm-3)からなるダブルヘテロ接合構造
が形成されている。クラッド層27上には、p−In
0.5 Ga0.5 Pキャップ層28(Znドープ,1×10
18cm-3)が形成されている。
FIG. 2 is a view showing the schematic arrangement of a semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the bypass diode is formed monolithically. In the figure, 21 is an n-GaAs substrate, and this substrate 21
The n-GaAs buffer layer 22, n-In 0.5 (G
a 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 23 (Si-doped,
3-5 × 10 17 cm -3 ), InGaP active layer 24 (undoped), p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 25 (Zn-doped, 3-5 × 10 17 cm -3 ),
p-In 0.5 Ga 0.5 P etching stop layer 26 (Zn-doped, 3 to 5 × 10 17 cm −3 ), and p-In 0.5 (G
a 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 27 (Zn-doped,
A double heterojunction structure composed of 3 to 5 × 10 17 cm −3 ) is formed. On the clad layer 27, p-In
0.5 Ga 0.5 P cap layer 28 (Zn-doped, 1 × 10
18 cm -3 ) are formed.

【0014】ダブルヘテロ接合の各層及びキャップ層2
8の格子定数はGaAs基板21と等しく、かつクラッ
ド層23,25のバンドギャップエネルギーは活性層2
4のそれより大きくなるようにIn,Ga,Alの組成
が決定されている。キャップ層28及びエッチング停止
層26上には、p−GaAsコンタクト層30(Znド
ープ,5×1018cm-3)が形成されている。そして、
コンタクト層30の上面に金属電極31が被着され、基
板21の下面には金属電極32が被着されている。
Double-heterojunction layers and cap layer 2
8 has a lattice constant equal to that of the GaAs substrate 21, and the band gap energies of the clad layers 23 and 25 are equal to those of the active layer 2.
The composition of In, Ga and Al is determined so as to be larger than that of No. 4. A p-GaAs contact layer 30 (Zn-doped, 5 × 10 18 cm −3 ) is formed on the cap layer 28 and the etching stop layer 26. And
A metal electrode 31 is deposited on the upper surface of the contact layer 30, and a metal electrode 32 is deposited on the lower surface of the substrate 21.

【0015】このレーザにおける電流狭窄は、27,3
0のp−InGaAlP/p−GaAsヘテロ接合と、
27,28,30のp−InGaAlP/p−InGa
P/p−GaAsヘテロ接合における電圧降下の差を利
用して行っており(中間のバンドギャップを持つp−I
nGaP層を挟むとバリアが低くなり、電圧降下を減少
させることができる)、リッジ部のみにp−InGaP
キャップ層28を設けて電流狭窄をはかっている。光導
波はストライプ状のメサに形成されたクラッド層25,
27により行われる。クラッド層23の厚さは1.0μ
m、活性層24の厚さは0.04μm、クラッド層2
5,27の厚さはリッジ部で0.7μm、エッチング停
止層26の厚さは0.01μm、メサ底部の幅は5μm
とした。なお、バッファ層22はGaAs上に形成する
InGaAlP系結晶の品質向上のためである。
The current constriction in this laser is 27,3.
0 p-InGaAlP / p-GaAs heterojunction,
27, 28, 30 p-InGaAlP / p-InGa
This is done by utilizing the difference in voltage drop in the P / p-GaAs heterojunction (p-I having an intermediate bandgap).
If the nGaP layer is sandwiched, the barrier becomes low, and the voltage drop can be reduced), and p-InGaP is formed only in the ridge portion.
The cap layer 28 is provided for current confinement. The optical waveguide is a clad layer 25 formed on a stripe-shaped mesa,
27. The thickness of the clad layer 23 is 1.0 μ
m, the thickness of the active layer 24 is 0.04 μm, the cladding layer 2
5, 27 have a thickness of 0.7 μm in the ridge portion, the thickness of the etching stop layer 26 is 0.01 μm, and the width of the bottom of the mesa is 5 μm.
And The buffer layer 22 is for improving the quality of the InGaAlP-based crystal formed on GaAs.

【0016】ここまでのレーザ構成は従来素子と同様で
あるが、本実施例ではこれに加えてバイパスダイオード
が形成されている。即ち、エッチングストップ層26,
pクラッド層25,活性層24及びnクラッド層23の
一部がエッチング除去され、この部分にp−In0.5
0.5 P層33,p−In0.5 Ga0.5 P層34が形成
されている。そして、p−InAlP層33とnクラッ
ド層23でpn接合を有するダイオードが形成されてい
る。このダイオードにおける電流狭窄は、レーザの場合
と同様に、p−InAlP/p−GaAsヘテロ接合
と、p−InAlP/p−InGaP/p−GaAsヘ
テロ接合における電圧降下の差を利用して行っている。
The laser structure up to this point is the same as that of the conventional device, but in this embodiment, a bypass diode is additionally formed. That is, the etching stop layer 26,
Part of the p-clad layer 25, the active layer 24 and the n-clad layer 23 is removed by etching, and p-In 0.5 A
An l 0.5 P layer 33 and a p-In 0.5 Ga 0.5 P layer 34 are formed. Then, the p-InAlP layer 33 and the n-clad layer 23 form a diode having a pn junction. The current confinement in this diode is performed by utilizing the difference in voltage drop between the p-InAlP / p-GaAs heterojunction and the p-InAlP / p-InGaP / p-GaAs heterojunction, as in the case of the laser. .

【0017】サージ耐量の十分高いレーザを得るために
は、バイパスダイオードの材料,組成を所定の範囲に設
定する必要があり、上述した値はその一例を示したもの
である。以下に、このバイパスダイオードの最適化につ
いて説明する。
In order to obtain a laser having a sufficiently high surge resistance, it is necessary to set the material and composition of the bypass diode within a predetermined range, and the above-mentioned values are examples thereof. The optimization of this bypass diode will be described below.

【0018】まず、サージと光破壊の関係について説明
する。図3(a)に、レーザに流れる電流と光出力及び
光許容レベルの関係を示す。サージは、図3(b)に示
すように、静電放電による電圧印加に対してレーザにパ
ルス電流が流れ、その時発生するレーザ光のレベルが活
性層の光許容レベルを越えてしまうために生じる。この
とき、静電放電のような異常な電圧印加時のみに電流を
リークさせ、活性層の光許容レベルを越えないようにす
る手段を備え付ければ、サージ破壊は起こらない。バイ
パスダイオードはこのような原理でサージ防止に有効で
あるが、通常の動作時にはリークが起きないようにさ
せ、異常な電圧印加時にみにオン状態とさせるためには
先に述べたようにバイパスダイオードの材料,組成を含
む構造設計が重要となる。
First, the relationship between surge and light destruction will be described. FIG. 3A shows the relationship between the current flowing through the laser and the light output and the light allowable level. As shown in FIG. 3B, the surge occurs because a pulse current flows through the laser when a voltage is applied by electrostatic discharge, and the level of laser light generated at that time exceeds the light allowable level of the active layer. . At this time, if a means for leaking the current only when an abnormal voltage is applied, such as electrostatic discharge, is provided so as not to exceed the light allowable level of the active layer, surge breakdown does not occur. The bypass diode is effective for surge prevention based on this principle, but in order to prevent leakage from occurring during normal operation and to turn it on only when an abnormal voltage is applied, the bypass diode is used as described above. Structural design including the materials and composition of is important.

【0019】本発明者らが注目したのは、pn接合ダイ
オードのバンドギャップ及び真空準位からの伝導帯端の
位置とダイオードの立上がり電圧の関係である。図4
に、2種類のp型,n型半導体層の真空準位からの位置
関係を示す。図中にp型及びn型のフェルミレベルが示
してあるが、これらの差Vjがほぼ図5に示すようなダ
イオードの立上がり電圧、即ちバンドが平らになり再結
合電流が流れ始める電圧に相当する。このように、n型
としては伝導帯がなるべく上に位置し、p型としては価
電子帯がなるべく下に位置するような組み合わせが、立
上がり電圧の大きくなる方向であり、またバンドギャッ
プ自身が大きいと立上がり電圧も大きくなる。
The present inventors have paid attention to the relationship between the band gap of the pn junction diode and the position of the conduction band edge from the vacuum level and the rising voltage of the diode. Figure 4
The positional relationship from the vacuum level of the two types of p-type and n-type semiconductor layers is shown in FIG. In the figure, the p-type and n-type Fermi levels are shown. The difference Vj between these is approximately the rising voltage of the diode as shown in FIG. 5, that is, the voltage at which the band becomes flat and the recombination current starts to flow. . Thus, a combination in which the conduction band is located as high as possible for the n-type and the valence band is located as low as possible for the p-type is in the direction of increasing the rise voltage, and the band gap itself is large. And the rising voltage also increases.

【0020】図6には、InGaAlPレーザで用いて
いる主なAl組成の真空準位からのバンド位置を示す。
通常のレーザでは、活性層にn型InGaP(x=
0)、p型クラッド層にはInGaAlP(x=0.
7)を用いており、電流−電圧特性は図7中のAに示す
ようになる。図6に示すように、n型としてInGaA
lP(x=0.7)、p型としてInAlP(x=1.
0)を組み合わせれば、立上がり電圧はレーザ部よりも
0.5V程度上昇し、図7中のBに示すようにその電流
−電圧特性は、レーザの通常の動作範囲ではリークせ
ず、3Vを越えるような異常な電圧印加時のみ、電流を
バイパスするような設定にすることができる。
FIG. 6 shows the band positions from the vacuum level of the main Al composition used in the InGaAlP laser.
In a normal laser, n-type InGaP (x =
0), and InGaAlP (x = 0.
7) is used, and the current-voltage characteristic is as shown by A in FIG. As shown in FIG. 6, InGaA as n-type
1P (x = 0.7), p-type InAlP (x = 1.
0), the rising voltage rises by about 0.5 V more than that of the laser section, and the current-voltage characteristic thereof does not leak in the normal operating range of the laser as shown by B in FIG. The current can be set to be bypassed only when an abnormal voltage that exceeds the voltage is applied.

【0021】高い電圧印加時にバイパスダイオードに電
流を回避させるためには、バイパスダイオードの抵抗成
分をレーザ部に比べて小さくしておくことも重要であ
る。従って、ダイオードとしてはキャリア濃度をp,n
共に1×1017cm-3以上とすることが必要であり、抵
抗率の高いp型層は、さらに1×1018cm-3以上とす
ることが望ましい。また、基板として傾斜基板を用いる
ことは、キャリア濃度向上の観点で効果がある。
In order to avoid a current in the bypass diode when a high voltage is applied, it is important to make the resistance component of the bypass diode smaller than that of the laser section. Therefore, the diode has carrier concentration of p, n
Both are required to be 1 × 10 17 cm −3 or more, and the p-type layer having a high resistivity is desirably 1 × 10 18 cm −3 or more. In addition, using an inclined substrate as the substrate is effective from the viewpoint of improving the carrier concentration.

【0022】また、本実施例ではp型層を0.5μmと
薄くし、さらにバイパスダイオードの接合面積も300
×300μm2 と半導体レーザに比べて10倍以上大き
くしている。このように、バイパスダイオードの抵抗を
小さくすることにより、高い電圧印加時には100mA
を越える大きな電流が流れる。これにより生じる、ペル
チェ効果による温度変化もサージ対策に効果があった。
In this embodiment, the p-type layer is thinned to 0.5 μm, and the junction area of the bypass diode is 300.
× 300 μm 2 , which is 10 times larger than that of a semiconductor laser. By reducing the resistance of the bypass diode in this way, 100 mA is applied when a high voltage is applied.
A large current that exceeds the current flows. The resulting temperature change due to the Peltier effect was also effective as a surge countermeasure.

【0023】ここで、バイパスダイオードは、半導体レ
ーザの異常電圧印加時にオンするように立上がり電圧が
レーザのそれよりも高い必要があり、またレーザ保護の
ためにはオン抵抗がレーザよりも低いことが必要であ
る。具体的には、ダイオードとレーザの電流交差点が光
破壊レベルの50〜90%の範囲となるのが望ましい。
上限の90%の理由は、電流−光出力特性が、レーザ発
振時では急峻となるため10%程度の余裕度が必要にな
るからである。また、下限の50%の理由は、これより
低いと通常の動作のバイパスダイオードへの無効電流が
多くなり、その発熱により光出力が不安定になるためで
ある。
Here, the bypass diode needs to have a rising voltage higher than that of the laser so that it is turned on when an abnormal voltage is applied to the semiconductor laser, and the ON resistance is lower than that of the laser in order to protect the laser. is necessary. Specifically, it is desirable that the current intersection of the diode and the laser is in the range of 50 to 90% of the optical breakdown level.
The reason for the upper limit of 90% is that the current-light output characteristics become steep during laser oscillation, so a margin of about 10% is required. The reason for the lower limit of 50% is that if it is lower than this, the reactive current to the bypass diode in the normal operation increases and the light output becomes unstable due to its heat generation.

【0024】このように、半導体レーザにバイパスダイ
オードを接続し、ダイオードの立上がり電圧を半導体レ
ーザの立上がり電圧よりも高くし、かつダイオードのオ
ン抵抗をレーザのそれよりも小さくしているので、半導
体レーザの通常の動作電圧を越える電圧印加に対して、
半導体レーザの過大電流をダイオードにリークさせるこ
とができ、半導体レーザの非可逆的な破壊を抑制するこ
とができる。なお、図1,図2の実施例ではレーザは共
振器長を400μmとした場合で、しきい値50mAで
発振した。このとき、温度特性,信頼性特性など全く問
題はなかった。さらに、コンデンサからの放電によるサ
ージ特性比較においても、測定の範囲でサージ劣化は観
察されなかった。
As described above, the bypass diode is connected to the semiconductor laser, the rising voltage of the diode is made higher than that of the semiconductor laser, and the on-resistance of the diode is made smaller than that of the laser. For voltage application exceeding the normal operating voltage of
An excessive current of the semiconductor laser can be leaked to the diode, and irreversible destruction of the semiconductor laser can be suppressed. In the examples of FIGS. 1 and 2, the laser oscillated with a threshold value of 50 mA when the resonator length was 400 μm. At this time, there were no problems in temperature characteristics and reliability characteristics. Further, even when comparing the surge characteristics due to discharge from the capacitor, no surge deterioration was observed in the measurement range.

【0025】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、バイパスダイオードを
半導体レーザと同一基体に実装又はモノリシックに形成
したが、外付けのデバイスとして外部にダイオードを設
置してもよい。また、バイパスダイオードとしては、p
n接合以外にもMIS接合,ショットキー接合型ダイオ
ードを用いてもよい。さらに、バイパスダイオードとし
て、SiC,ZnS,AnSe,ZnCdTeSeな
ど、レーザを構成する材料系よりもワイドギャップの組
み合わせのものを用いれば、容易に上記した適性なバイ
パスダイオードが得られる。また、対象レーザとしては
InGaAlP系以外に、GaAlAs系やInGaA
s系などに適用が可能である。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, the bypass diode is mounted or formed monolithically on the same substrate as the semiconductor laser, but the diode may be installed as an external device. Also, as the bypass diode, p
Besides the n-junction, a MIS junction or a Schottky junction type diode may be used. Furthermore, if a bypass diode having a wider gap than that of the material system forming the laser, such as SiC, ZnS, AnSe, or ZnCdTeSe, is used, the above-described suitable bypass diode can be easily obtained. Further, as the target laser, in addition to the InGaAlP-based laser, GaAlAs-based laser or InGaA-based laser is used.
It can be applied to s series. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、I
nGaAlP系などのサージ耐量の低い半導体レーザと
並列にバイパスダイオードを接続し、このダイオードの
立上がり電圧をレーザのそれより高くし、かつダイオー
ドのオン抵抗をレーザのそれよりも小さくすることによ
って、活性層の光許容レベルに起因するサージ耐量を十
分に高くすることができ、かつ特性にも十分優れた半導
体レーザ装置を実現することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, I
By connecting a bypass diode in parallel with a semiconductor laser having a low surge resistance such as nGaAlP series, the rising voltage of this diode is made higher than that of the laser, and the on-resistance of the diode is made smaller than that of the laser, thereby making the active layer It is possible to realize a semiconductor laser device in which the surge withstand level due to the light permissible level can be sufficiently increased and the characteristics are also excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例に係わる半導体レーザ装置の概略
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser device according to a first embodiment.

【図2】第2の実施例に係わる半導体レーザ装置の概略
構成を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser device according to a second embodiment.

【図3】サージ印加電圧と電流−光出力特性の関係を示
す図。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a surge applied voltage and a current-optical output characteristic.

【図4】p型,n型半導体層の真空準位からの位置関係
を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship from a vacuum level of p-type and n-type semiconductor layers.

【図5】pnダイオードの電流−電圧特性を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a current-voltage characteristic of a pn diode.

【図6】InGaAlPの真空準位からのバンド位置の
Al組成依存性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the Al composition dependence of the band position from the vacuum level of InGaAlP.

【図7】半導体レーザとバイパスダイオードの電流−電
圧特性を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing current-voltage characteristics of a semiconductor laser and a bypass diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…ヒートシンク部、 12…半導体レーザ、 13…バイパスダイオード、 21…n−GaAs基板、 22…n−GaAsバッファ層、 23…n−InGaAlPクラッド層、 24…InGaP活性層、 25,27…p−InGaAlPクラッド層、 26…p−InGaPエッチング停止層、 28…p−InGaPキャップ層、 30…p−GaAsコンタクト層、 31,32…金属電極、 33…p−InAlP層、 34…p−InGaP層。 11 ... Heat sink part, 12 ... Semiconductor laser, 13 ... Bypass diode, 21 ... N-GaAs substrate, 22 ... N-GaAs buffer layer, 23 ... n-InGaAlP clad layer, 24 ... InGaP active layer, 25, 27 ... P- InGaAlP clad layer, 26 ... p-InGaP etching stop layer, 28 ... p-InGaP cap layer, 30 ... p-GaAs contact layer, 31, 32 ... Metal electrode, 33 ... p-InAlP layer, 34 ... p-InGaP layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザとpn接合を有するダイオー
ドとを並列に接続して構成され、ダイオードの立上がり
電圧が半導体レーザの立上がり電圧よりも大きく、かつ
ダイオードのオン抵抗が半導体レーザのオン抵抗よりも
小さいことを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser and a diode having a pn junction are connected in parallel, the rising voltage of the diode is higher than the rising voltage of the semiconductor laser, and the ON resistance of the diode is higher than the ON resistance of the semiconductor laser. A semiconductor laser device characterized by being small.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220205A (en) * 1998-01-30 1999-08-10 Sharp Corp Semiconductor laser element and manufacture thereof
JP2010245271A (en) * 2009-04-06 2010-10-28 Victor Co Of Japan Ltd Semiconductor laser and method of manufacturing the same
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JP2015005605A (en) * 2013-06-20 2015-01-08 三菱電機株式会社 Terminal box and solar battery module

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