JPH07162097A - レーザダイオード - Google Patents

レーザダイオード

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JPH07162097A
JPH07162097A JP6258086A JP25808694A JPH07162097A JP H07162097 A JPH07162097 A JP H07162097A JP 6258086 A JP6258086 A JP 6258086A JP 25808694 A JP25808694 A JP 25808694A JP H07162097 A JPH07162097 A JP H07162097A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】８５０ｎｍより高い波長範囲で偏光をした光を
放射する半導体レーザを提供する。 【構成】 レーザダイオードであって、（ａ）第１の格
子定数と第１のバンドギャップとを有するＧａＡｓの結
晶基体、（ｂ）前記基体上に堆積されI-Ｖ族アロイを含
む結晶性活性層（それは、歪みが付与されないとき第２
のバンドギャップと前記第１の格子定数よりも小さい第
２の格子定数を有するものであり、更に、前記基体上に
堆積されたとき歪みが付与され、その歪みが付与された
ときに第１のバンドギャップよりも小さい第３のバンド
ギャップを有する）、及び（ｃ）キャリヤを活性層に注
入し、それによって第１のバンドギャップを有する材料
のレーザ放射の波長を越える波長で活性層中でのレーザ
放射を引き起こする電極を有するレーザダイオード。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、量子井戸活性層を使用
した半導体レーザに関する。なお、本発明は、本願出願
人に譲渡された米国特許出願第０７／９９４，０２９号
（１９９２年１２月１２日出願）、同０７／９４８，５
２４号（１９９２年９月２２日出願、同０７／９４８，
５２２号（１９９２年９月２２日出願）、同０８／１７
３，８１２号（１９９３年１２月２３日出願）が関連す
る。
【０００２】
【従来の技術及び課題】ＴＭ偏光した光を発射したり、
異なるアレイ要素から同時にまたは選択的に別々の光を
発射可能なレ−ザダイオ−ドや、レーザダイオードアレ
イには多くの用途が存在する。その例は、カラープリン
ト、フルカラーデジタルフィルム、レコーディング、カ
ラーディスプレイ、並びに光学記録及び再生システムで
ある。放射領域が一間隔をあけて近接して配されている
モノリシック構造にレーザアレイを組み立てることは、
全ての光源が共通のレンズ系を共用できるという更なる
重要な利点を提供する。モノリシック構造中の放射領域
は個々にアドレス可能であることも多くの用途に望まれ
る。更に、このように近接離間されたビームを個々に検
出でき、また光源でのビーム変調の結果として又は光学
媒体からの反射光若しくは透過光によって含まれる任意
の情報を処理できることも望ましい。
【０００３】レーザダイオードからユニークな特性を持
った光ビームを生み出す幾つかの方法が存在する。その
一つはその偏光をコントロールすることである。
【０００４】援用することによって本明細書の記載の一
部とする米国特許出願第０７／９９４，０２９号明細書
には、モノリシックでありアドレス可能なレーザダイオ
ードチップからデュアル偏光ビームを生み出す構造が記
載されている。その構造は、あるエピタキシャル堆積層
群（つまり同様なまたは異なる組成であるが、異なるよ
うに偏光された光を生成できる、鉛直方向に積層された
多層ＱＷヘテロ構造を有するエピタキシャル堆積層群）
からなる。異なるＱＷ構造は異なるレベルとされうる。
選択的なエッチング及び／又は拡散技術によって、横方
向に間隔があけられているいろいろなＱＷ構造体は隔絶
され、別々にアドレスするために別々に活性化され得
る。
【０００５】援用することによって本明細書の記載の一
部とする上記米国特許出願第０７／９４８，５２４号及
び同第０７／９４８，５２２号明細書には、横電気（Ｔ
Ｅ）モード又は横磁気（ＴＭ）モードでの発振を引き起
こすことができ、独立にアドレス可能な量子井戸（Ｑ
Ｗ）の共通基体上における製造方法や構造が記載され、
また、ＴＥ偏光モードでの発振からＴＭ偏光モードへま
たはその逆への切替えができるＱＷレーザ構造体が記載
されている。これは、エピタキシャル堆積された活性領
域中において基体との格子非整合のために誘導された歪
みの種類をコントロールすることによって、ある材料系
中で達成された。従って、ヘビー正孔及びライト正孔遷
移を可能とする多くの材料系では、ｎ＝１ヘビー正孔が
最低のエネルギ状態でそれ故最も容易に反転する集団を
有する状態のとき（これは通常歪みの付与されていない
かまたは圧縮歪みが付与されたIII-Ｖ族アロイ系で当て
はまる）、ＴＥ偏光利得が優先する。しかし、ヘビー正
孔及びライト正孔バンド端の反転（引っ張り歪みを活性
領域中に誘導することによってある系中で達成される）
によって、ＴＭ偏光利得が優先する。ライト正孔バンド
及びヘビー正孔バンドがエネルギにおいてほぼ一致した
縮退状態では、放射の偏光はスレショルド（しきい値）
キャリヤ密度や他の要素（温度、結晶体小面反射率、キ
ャビティの長さ、内部キャビティ光学損失等）によって
決定され得る。
【０００６】一般に、偏光制御の所望の結果は、慎重に
調整された単一のＱＷか、またはＴＥ及びＴＭモード利
得用の分離ＱＷかによって、それぞれ、レーザ発振の偏
光モードが利得特性およびスレショルド利得に依存した
状態で、達成され得る。必要な利得特性は、最低の透過
性カレントをもった一つの偏光と、より大きなピーク利
得をもった直交偏光とを有することである。活性領域パ
ラメータ（厚み、組成、閉じ込め領域内の位置など）の
ある範囲のため、これらの特徴が得られ得る。故に、偏
光はスレショルド利得によって決定される。従って、各
デバイスの偏光は、例えば、追加の損失をデバイスの１
つに導入して、より高い利得偏光での発振を強制するこ
とによって、選択できる。一方、この追加的な損失のな
いデバイスでは最低の透明性を持ったカレントを有する
偏光で簡単に発振する。この追加的な損失は、キャビテ
ィにそったポンピングされないセクション、低いミラー
反射率、より短いキャビティ等であり得ると思われる。
同様に、各デバイスの偏光は、内部キャビティ損失モジ
ュレータを利用することによって、切り換えることがで
きると思われる。この偏光選択機能（メカニズム）は、
図１に示された、偏光依存・利得電流特性によって例証
される。
【０００７】図１のグラフでは、横軸が電流を示し、縦
軸が上記特性を有する活性層の利得を示す。曲線１０で
示されるＴＥは、ある条件の下、より低いスレショルド
１１でレーザが発振するとき、ＱＷはＴＥ偏光された放
射を発することを示している。他の条件では、スレショ
ルド電流が交差点１２を越えるとき、通常損失を導入す
ることによって、ＱＷは曲線１３によって示されるより
高い利得のＴＭモードでレーザを発する。
【０００８】上で参照した出願に開示されている材料系
に上記の原理を適用すると、約８５０ｎｍより低いスペ
クトル領域中で放射可能であると考えられるレーザデバ
イスができる。しかし、８５０ｎｍの制限より上で意味
のある放射を発するようなレーザデバイスの重要な用途
が存在する。
【０００９】本発明の目的は、８５０ｎｍより高い波長
範囲で偏光した光を放射する半導体レーザ源を提供する
ことである。
【００１０】本発明の別の目的は、より広い範囲でＴＭ
偏光した光を放射することができる固体モノリシックレ
ーザを提供することである。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、ＧａＡｓ基体
上で成長し且つ８５０ｎｍより上の波長範囲でＴＭ偏光
した光を発することができる固体ＱＷレーザを提供する
ことである。
【００１２】本発明の他の目的は、ユーザや製造業者の
コントロールのもと、８５０ｎｍ以上の範囲でＴＥ−及
びＴＭ−偏光した放射を発することができ、ある偏光モ
ードからそれに垂直な偏光モードへ切替え可能であり、
しかも直交する偏光を有する複数（マルチプル）のビー
ムを発することができるレーザを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上で参照した出願は、レ
ーザダイオードの活性ｐ−ｎ接合の平面に平行な二軸テ
ンションを活性層に施して、直交する偏光モードを得る
ことを記載している。これを達成するためには、公知エ
ピタキシャル技術によって通常のように活性層が堆積さ
れた基体の格子定数よりも小さい格子定数をもったIII-
Ｖ族化合物アロイ物質が必要である。しかし、上記関連
出願に記され例えば汎用の基体ＧａＡｓよりも小さい格
子定数を有するIII-Ｖ族半導体は、すべて、ＧａＡｓよ
りもかなり大きなバンドギャップを有している。したが
って、歪みの付与された活性層で組み立てられたレーザ
源は、ＧａＡｓに対応する波長よりも小さい波長、つま
り９００ｎｍ未満の波長を発するであろう。
【００１４】本発明者は、窒素を含有する歪み（応力）
が付与されたアロイを活性層として利用して、ＧａＡｓ
よりも小さなバンドキャップとＴＭ偏光の両方が得ら
れ、その結果、８５０ｎｍより上の範囲でより長い長波
の放射が得られることを見い出した。
【００１５】具体的には、本発明者は、引っ張り歪みが
付与されたＩｎＧａＡｓＮ層を活性層として使用したＱ
Ｗレーザダイオードが約１１００ｎｍまでの波長でＴＭ
モードレーザを発することを見い出した。
【００１６】８５０〜１１００ｎｍの波長範囲のＴＭ偏
光光のレーザ源の存在によって、多くの新応用（例えば
ラスタ出力走査（ＲＯＳ）プリント、第２の調波発生を
緑または青波長領域に利用したモノリシック周波数二重
化レーザ、偏光切替え可能なレーザ、デュアル偏光レー
ザアレイ、多波長デュアルアレイ）がひらかれる。
【００１７】本発明は、レーザダイオードであって、
（ａ）第１の格子定数と第１のバンドギャップとを有す
るＧａＡｓの結晶基体、（ｂ）前記基体上に堆積されII
I-Ｖ族アロイを含む結晶性活性層であって、歪みが付与
されないとき第２のバンドギャップと前記第１の格子定
数よりも小さい第２の格子定数を有するものであり、更
に、前記基体上に堆積されたとき歪みが付与され、その
歪みが付与されたときに第１のバンドギャップよりも小
さい第３のバンドギャップを有する活性層、及び（ｃ）
キャリヤを活性層に注入し、それによって第１のバンド
ギャップを有する材料のレーザ放射の波長を越える波長
で活性層中でのレーザ放射を引き起こする電極を有する
レーザダイオードである。
【００１８】本発明の上記及び他の目的、詳細、及び効
果は次の本発明の好ましい態様の詳細な説明と添付図面
とによって明らかになるであろう。
【００１９】
【実施例】ＴＭ偏光は、接合平面に平行な二軸テンショ
ンを活性層に施すことによって得ることができる。故
に、例えばＧａＡｓ基体上での成長にとって、ＧａＡｓ
よりも小さな格子定数を持った材料が必要である。Ｇａ
Ａｓよりも小さい格子定数のIII-Ｖ族半導体はすべてＧ
ａＡｓよりかなり広いバンドギャップを有する。そのた
め、ＧａＡｓに対応する波長よりも短い波長で発する光
源のみ製造することができると当業者は予想する。
【００２０】本発明者等は、歪みが付与されたＧａＡｓ
Ｎアロイを利用して、ＧａＡｓよりも小さなバンドギャ
ップとＴＭ偏光とを得ることができることを見い出し
た。
【００２１】そのアロイ系中のＮの存在によって格子定
数が減少し、所望の歪み作用（ＴＭ偏光を生み出すライ
ト正孔バンドを上げる二軸テンション）が得られる。歪
みの付与されないＧａＡｓＮアロイは、ＧａＡｓよりも
広いバンドギャップを有する。しかし、二軸テンション
はバンドギャップを狭くもする。歪みで誘導されたギャ
ップの狭小化は、組成で誘導されたギャップの広大化よ
りも大きく、そのため、ギャップの正味の減少を引き起
こすことがわかる。故に、これらのアロイを利用してＧ
ａＡｓよりも長い波長で光を発することができる。
【００２２】図２はその効果を示している。このバンド
図では、縦座標が通常のようにエネルギの上昇を示し、
Ｅｃが伝導バンド、Ｅｖが価電子バンド、ｈｈがヘビー
正孔レベル、ｌｈがライト正孔レベル、δＥがヘビー正
孔レベルとライト正孔レベルとのエネルギギャップを示
す。歪みの付与されていないＧａＡｓＮバンド図が左側
に、また歪みの付与されているＧａＡｓＮバンド図が右
側に示されている。点線は比較用のＧａＡｓのギャップ
を示す。図２は、（Ａｌ）ＧａＡｓ上に擬似形態的に成
長したＧａＡｓＮのバンドギャップに及ぼす二軸テンシ
ョンの影響を示す。歪みの付与されていないＧａＡｓＮ
はＧａＡｓよりも大きなバンドギャップを有するが、二
軸テンションが、バンドギャップを減少させてライト正
孔バンドｌｈを価電子バンドの基底状態にし、それによ
って８５０ｎｍよりも長い波長でのＴＭモードレーザを
可能とする。
【００２３】数十分の１のｅＶオーダの意味あるギャッ
プ減少を生み出すため、アロイ中の窒素含有量は十分高
い必要がある。例えば、ギャップを（１１００ｎｍの波
長を生む）０．４ｅＶだけ減少するためには窒素含有量
は２５％以上である必要がある。このような大きな窒素
濃度は大きな歪みを誘導し、層の臨界厚さ（それより厚
いと望ましくない歪み誘導転位が起きる厚さ）の減少を
要求する。
【００２４】本発明の他の特徴では、インジウム（Ｉ
ｎ）をアロイに添加することによって正味の歪みを減少
することができる（そして臨界厚さが増加する）。Ｉｎ
ＡｓのバンドギャップはＧａＡｓのものよりも小さい。
その結果、ギャップの付加的な狭小化が期待され得る。
しかし、歪みの影響が反対方向に作用する。その応力が
引っ張りであるかぎり、バンドギャップはＩｎの添加に
あまり影響されない。そのとき、Ｉｎの添加の主目的は
アロイ中で歪むを減少する一方で、所望のバンドギャッ
プとライト正孔／ヘビー正孔の順序付けとを維持して、
所望の偏光モードを生み出すことである。この効果を達
成するために、Ｉｎ濃度を０と１００％との間に変える
ことができる。
【００２５】本発明のＩｎＧａＡｓＮアロイは、好まし
くは障壁として作用するＡｌＧａＡｓ層で囲まれた、レ
ーザ構造中の活性層として利用することができる。典型
的なデバイス構造はずっとありふれた（ＴＥモード）
（Ｉｎ）ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓレーザと均等である。
ただし、本発明の量子井戸組成は異なる。リッジ（うね
状）タイプの典型的なデバイスは図３に示されており、
汎用の方法によってエピタキシャル成長された次の層を
ＧａＡｓ基体２０上に有する。ＡｌＧａＡｓクラッド層
２１，２５、ＩｎＧａＡｓＮの活性ＱＷ層２４に接触し
たＡｌＧａＡｓ閉じ込め領域２２，２３、リッジつまり
メサ型キャップ層２６及び接触層２７である。最上部と
底部の電極２８及び２９は、活性層２４に注入電流を流
す。リッジ２６の側面に位置している層３０は、再成長
ＧａＡｓの典型である。活性層２４以外の各種の層は、
汎用されている厚みであってよい（上記参照出願にその
例が記載されている）。所望ならば、例えばＧａＡｓ
（２０〜１００オングストローム）のエッチストップ層
が層２５と再成長層３０との間に配される。両側に光学
的なキャビティを形成する通常の反射用結晶小面は図示
されていない。
【００２６】図３によるダイオードレーザのバンドギャ
ップエネルギの様子（プロファイル）は図４に図示され
ている。それは、通常ドープされていない量子井戸領域
の下方（図３）の伝導性タイプが通常のようにｎ型であ
ることも示している。上方はｐ型である。ただし、横方
向キャリヤ閉じ込めのためｎ型である再成長領域３０は
除く。
【００２７】本明細書で記載した作用は、公知のバンド
ギャップと二元材料用の変形ポテンシャルとを利用して
定量的に評価できる（例えば C.G. Van de Walle, Phy
s. Rev. B39. 1871(1989); W.R.L. Lambrecht 及び B.
Segall. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 242, 367 (1992)
参照）。得られた結果の表現は、線形内挿が想定される
ならば特に簡単である。バウイング（bowing）のような
非線形作用は所望のバンドギャップの狭小化を増強す
る。本発明者等は、（１１１）基体上の再成長の場合の
式を本明細書で開示する。それは、レーザ構造体上にエ
ピタキシャル成長した強誘電体酸化物中で、周波数の二
重化のためにレーザ源が利用される場合に、特に関連す
るものである。（００１）配向の表現は定量的に類似し
ている。
【００２８】Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ1-y Ｎy アロイにとっ
て、平面内二軸歪みは
【００２９】
【外１】
【００３０】＝−０．０７６ｘ ＋ ０．２０４ｙ
で示される。次の式において、ｙ＞０．３７ｘであると
本発明者等は想定すると、歪みは引っ張りであり、所望
のＴＭ偏光が得られる。そのとき、バンドギャップの変
化は、ΔＥｇ＝０，１３ｘ − １．５５ｙ で示さ
れる。ライト正孔バンドとヘビ−正孔バンドとの間の分
離は、δＥ＝−０．５５ｘ ＋１．４７ｙで示される。
【００３１】例として、本発明者等はｘ＝０．４，ｙ＝
０．２を選択した。そのとき、
【００３２】
【外２】
【００３３】＝０．０１であり、これはＱＷ層２４の少
なくとも２０ｎｍの十分な臨界層厚さを確保するために
は十分小さい。ΔＥｇ＝−０．２６ｅＶ、これは発光波
長をＧａＡｓに匹敵する１７０ｎｍだけシフトする。δ
Ｅ＝０．０７ｅＶである。それはライト正孔状態を基底
状態にするに足る。
【００３４】上記から明らかなように、所望のレーザ特
性に応じて、ＮとＩｎの濃度は広い範囲で変えうる。当
業者が適切な値を選択するのを補助するために、図６の
グラフは、アロイ組成Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓ1-y Ｎy が歪
みとバンドギャップにどのように影響するかを示す。図
６は、横軸（ｘ）がアロイのＩｎ含有量に対応し、縦軸
（ｙ）がアロイのＮ含有量に対応する輪郭プロットであ
る。その実線はバンドギャップの変化ΔＥｇに対する定
数値、０、−０．２、及び−０．４ｅＶの値の線が示さ
れている。点線は平面内応力の定数値、０、０．０１お
よび０．０２の
【００３５】
【外３】
【００３６】の線が示されている。その図は
【００３７】
【外４】
【００３８】の正の値（つまり引っ張り歪み）に対して
有効であるのみである。３０で示される
【００３９】
【外５】
【００４０】が０．０２の大きさは量子井戸において容
認できる歪みの典型的な上限に対応する。容認できる
（ｘ，ｙ）値は、３１で示される
【００４１】
【外６】
【００４２】＝０の点線と、３０で示される
【００４３】
【外７】
【００４４】＝０．０２の点線の間にあるべきである。
構造を設計するために、ΔＥｇの所望の値をピックアッ
プして、許容できる境界内に歪みを保持しつつバンドギ
ャップのこの減少を生むｘ及びｙの値を見い出すことが
できるであろう。もちろん、歪みはライト正孔バンドと
ヘビー正孔バンドとの間で分離するδＥを直接決定す
る。用途に応じてｘは０から１までの任意の値に変える
ことができ、一方、ｙは０より大きく０．５以内に変え
られることを図６は示している。
【００４５】Ｉｎに代えてまたはＩｎと同時に、ＧａＡ
ｓＮアロイにＳｂを添加することによって、歪みを小さ
くする所望の作用を達成すると共に、バンドギャップの
狭小化とＴＭ偏光とを維持することもできると考えられ
る。しかし、ＩｎＧａＡｓＮアロイはＧａＡｓＮＳｂよ
りも成長が容易である。したがって、本発明者等はＩｎ
を使用することを優先する。
【００４６】本発明者等はｘ＝０．３７ｙを越えるＩｎ
の添加によってヘビー正孔状態が基底状態となり、その
結果、ＴＥ偏光が生じることに気づいた。
【００４７】このようなＩｎＧａＡｓＮ又はＧａＡｓＮ
Ｓｂ又はＩｎＧａＡｓＮＳｂの量子井戸活性領域を利用
することによって、ＴＭモードダイオードレーザから利
用できる波長範囲が拡張する。第２番目および第３番目
の上記関連出願に記載されたＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎ
Ｐ材料系は、６００〜６５０ｎｍをカバーする一方で、
６００〜８５０ｎｍの範囲は、４番目の関連出願（援用
して本明細書の記載の一部とする）に記載されたＡｌＧ
ａＡｓ又はＡｌＧａＩｎＰ閉じ込め領域中の歪みの付与
されたＩｎＧａＡｓＰ又はＡｌＧａＡｓ量子井戸によっ
て拡張カバーされる。二軸圧縮されたＩｎＧａＡｓ／Ａ
ｌＧａＡｓ ＱＷを利用してＴＥモードレーザは８５０
＜λ＜１１００ｎｍにおいて既に十分開発されている。
【００４８】ＧａＡｓよりも低いバンドギャップを有す
るが、ＡｌＧａＡｓ上に成長した時、二軸テンションを
受けるＧａＡｓＮの本発明のアロイ系（ＩｎＧａＡｓＮ
又はＩｎＧａＡｓＮＳｂを含む）は、８５０〜１１００
ｎｍスペクトル範囲でＴＭモードレーザ用のギャップを
カバーする。
【００４９】本発明のアロイ系を利用して、単一のＱＷ
の厚みと組成とを正確に調整し、その結果、ライト正孔
バンドギャップ端及びヘビー正孔バンドギャップ端を縮
退しまたはほぼ縮退させることができる。この場合、各
偏光で利用できる利得をおよそ同じにできるので、ＴＥ
／ＴＭモード切替えデバイスが製造できる。レーザ放射
の偏光はスレショルド利得と、図１に関連し且つ第３の
参考文献に記載された各モードの利得−電流関係とによ
って決定される。このような構造から、隣接したレーザ
が直交する偏光を発するデュアル偏光レーザアレイを製
造することができる。これは、第３の前記参照文献に記
載されているように、スレショルド利得を例えば適切な
結晶小面コーティング、内部キャビティモジュレートセ
クション、温度等によって調整することによって達成で
きる。
【００５０】ＴＥ又はＴＭモード発光ができる層構造は
ＴＥ及びＴＭモード利得用の分離ＱＷも含みうる。例え
ば、λ＞８５０ｎｍでのＴＥモード利得用の二軸圧縮Ｉ
ｎＧａＡｓ ＱＷ２４’と、同じ波長でのＴＭモード利
得用の二軸テンション下でのＩｎＧａＡｓＮ ＱＷ２４
とを含む２つのＱＷを有する構造体のバンドギャップエ
ネルギのプロファイルを図５は示す。１つの正確に調整
されたＱＷの場合のように、偏光は利得と損失特性とに
依存する。原則的に、ＱＷを調整することによって、１
つの偏光がより低い透明性カレントを有し、他方がより
大きな利得を有するようにできる。故に、低いスレショ
ルド偏光は損失が低いとき発振する。高い利得（及び高
いスレショルド）偏光は、付加的な損失が導入されると
き優先する。
【００５１】図５によって示される構造は、図３と同様
である。ただし、ＴＥモード利得用の第２のＱＷ層２
４’が付加されている点が異なる。意味ある関係は、Ｔ
Ｍモード利得用のＩｎＧａＡｓＮ／ＡｌＧａＡｓコンビ
ネーション、ＴＥモード利得用のＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧ
ａＡｓコンビネーションである。両方とも波長λで８５
０ｎｍを越える。
【００５２】バンドギャップのプロファイルが図４に示
されている単一ＱＷ構造体にとって、ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２１，２５の厚みは汎用化されている厚みであ
り、典型的には０．５〜１．５ミクロン（μｍ）であ
る。典型的な組成物は０．２≦ｘ≦１．０であるＡｌX
Ｇａ1-X Ａｓである。
【００５３】（ＡｌＧａ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐのような他の
ＧａＡｓ格子整合性物質を使用することもできる。
【００５４】ＡｌＧａＡｓの閉じ込め領域は、より低い
屈折率を得且つ光閉じ込めを達成するためにバンドギャ
ップを上方にシフトするようにＡｌ含有量が選択された
状態で、典型的には１０〜２００ｎｍの厚みを有する。
通常、式ＡｌX Ｇａ1-X Ａｓ中のＡｌ含有量を示すｘの
値は０〜０．５にされる。Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ及び（Ａ
ｌＧａ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐのような他の材料で置換しても
よい。
【００５５】窒素含有活性層の厚みは、好ましくは１〜
５０ｎｍである。式Ｉｎx Ｇａ1-xＡｓ1-y Ｎy 中のｘ
は０〜１であり、そのとき、ｙは０．３７ｘよりも大き
く、０〜０．５である。
【００５６】図５のデュアルＱＷ構造体にとっては、対
応する要素での、上記大きさと組成も同じであり得る。
ＴＥモード利得井戸の式Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓにとって、
ｘは０〜０．４であり得る。
【００５７】ｙ＜０．３７ｘであるＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ
1-y Ｎy やＧａＡｓＳｂのような他の組成が、このＴＥ
モード利得ＱＷ用に置換できる。
【００５８】本発明は、図３に例証したリッジ導波路構
造体に限定されず、ストライプ形態、埋め込み型ヘテロ
接合構造体、単一または複数のＱＷ系をもったIII-Ｖア
ロイで形成された他の周知の半導体レーザに適用される
と理解されたい。また、ＬＰ−ＭＯ−ＶＰＥ，ＭＢＥ，
及びＬＰＥのような任意の周知のエピタキシャル製造技
術を利用して多層結晶構造体を形成することができる。
所望ならば、発振用の波長の狭い範囲を選択するため
に、活性領域の内部又は外部の格子のような所望の公知
技術を構造体中に設けてもよい。
【００５９】本発明の好ましい態様と現在考えられるも
のを説明してきたが、本発明はその本質的な特徴から逸
脱することなく他の特定の形態にしてもよい。故に、上
記本態様はあらゆる意味で例示のためのものであり、制
限的なものでないと理解すべきである。本発明の範囲
は、発明の詳細な説明よりもむしろ特許請求の範囲で示
されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデュアル偏光又は偏光切替え可能レー
ザの一形態の利得−電流関係を示すグラフである。
【図２】（Ａｌ）ＧａＡｓ上に成長したＧａＡｓＮのバ
ンドギャップエネルギ−への二軸テンションの影響を示
す図である。
【図３】本発明のＴＭモードレーザダイオードの一形態
の略図である。
【図４】単一量子井戸を有する図３のＴＭモードレーザ
ダイオードのバンドギャップの様子を示す図である。
【図５】本発明のマルチＱＷレーザダイオードの、図４
に類似したバンドギャップの様子を示す図である。
【図６】アロイ組成が歪みとバンドギャップとにどのよ
うに影響するかを示す図である。
【符号の説明】
２０ 基体 ２１、２５ クラッド層 ２２、２３ 閉じ込め層 ２４ 活性ＱＷ層 ２６ メサキャップ層 ２７ 接触層 ２８、２９ 電極 ３０ 再成長層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド ピー．バウアー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパティーノ ベルエア コー ト 11092

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザダイオードであって、 （ａ）第１の格子定数と第１のバンドギャップとを有す
    るＧａＡｓの結晶基体、 （ｂ）前記基体上に堆積されIII-Ｖ族アロイを含む結晶
    性活性層であって、歪みが付与されないとき第２のバン
    ドギャップと前記第１の格子定数よりも小さい第２の格
    子定数を有するものであり、更に、前記基体上に堆積さ
    れたとき歪みが付与され、その歪みが付与されたときに
    第１のバンドギャップよりも小さい第３のバンドギャッ
    プを有する活性層、及び （ｃ）キャリヤを活性層に注入し、それによって第１の
    バンドギャップを有する材料のレーザ放射の波長を越え
    る波長で活性層中でのレーザ放射を引き起こする電極を
    有するレーザダイオード。
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