JPH071818B2 - 集積型半導体レーザ - Google Patents
集積型半導体レーザInfo
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- JPH071818B2 JPH071818B2 JP2791188A JP2791188A JPH071818B2 JP H071818 B2 JPH071818 B2 JP H071818B2 JP 2791188 A JP2791188 A JP 2791188A JP 2791188 A JP2791188 A JP 2791188A JP H071818 B2 JPH071818 B2 JP H071818B2
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- semiconductor laser
- integrated semiconductor
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- layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積型半導体レーザに関する。
従来、光ディスク等に用いられる集積型半導体レーザと
しては、リブ側面の電流狭窄僧にIII−Ｖ族化合物半導
体を用いる方法が知られていた。
しては、リブ側面の電流狭窄僧にIII−Ｖ族化合物半導
体を用いる方法が知られていた。
しかしながら、従来用いられていた集積型半導体レーザ
はAlGaAs系のレーザを例にとると、リブ側面をAl0.5Ga
0.5Asで埋め込むため、 （ｉ） 熱抵抗が10cm℃/Wと他の材料の３倍以上高く、
大出力時の温度上昇が激しくなり、信頼性の低下及び熱
的なクロストーク（100μｍ間隔で隣接する他チャンネ
ルに対し、出力変動に換算して30％前後）が生じる。
はAlGaAs系のレーザを例にとると、リブ側面をAl0.5Ga
0.5Asで埋め込むため、 （ｉ） 熱抵抗が10cm℃/Wと他の材料の３倍以上高く、
大出力時の温度上昇が激しくなり、信頼性の低下及び熱
的なクロストーク（100μｍ間隔で隣接する他チャンネ
ルに対し、出力変動に換算して30％前後）が生じる。
（ii） 屈折率段差がわずか0.3しかないため（GaAs:3.
6、Al0.5Ga0.5As:3.3）活性層横用方向の光閉じ込めが
弱く、リブが有効な光導波路とならない。
6、Al0.5Ga0.5As:3.3）活性層横用方向の光閉じ込めが
弱く、リブが有効な光導波路とならない。
（iii） 本質的に漏れ電流が多く、隣接するチャンネ
ルとの電気的分離に特別な技術を要する。
ルとの電気的分離に特別な技術を要する。
（iv） 比誘電率が12と極めて大きいため、寄生容量が
大きき単独でも高速変調が困難な上、非常に大きなクロ
ストークが生じてしまう。
大きき単独でも高速変調が困難な上、非常に大きなクロ
ストークが生じてしまう。
などの問題点を有していた。
この欠点はIII−Ｖ族化合物半導体を用いた場合程度の
差はあるものの共通のものである。
差はあるものの共通のものである。
そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決し、良
好は放熱特性をもち、かつ有効な光閉じ込めを得、漏れ
電流もなく、寄生容量の小さな集積型半導体レーザを得
ることを目的としている。
好は放熱特性をもち、かつ有効な光閉じ込めを得、漏れ
電流もなく、寄生容量の小さな集積型半導体レーザを得
ることを目的としている。
上記問題点を解決するため、本発明の集積型半導体レー
ザは、III−Ｖ族の化合物半導体よりなる活性層、クラ
ッド層及びコンタクト層から構成されるダブルヘテロ接
合基板の一部を、前記活性層直上のクラッド層の中間の
深さまでエッチング除去して得られるストライプ状のリ
ブを２本以上有し、かつ前記リブのうち少なくとも１本
は前記リブの幅を共振器端面近傍では光導波路機構が屈
折率導波型となるように選択し、前記共振器中央部では
前記リブの幅を光導波機構が利得導波型となるように充
分広く選択した集積型半導体レーザにおいて、前記リブ
側面をII-VI族化合物半導体で埋め込んだことを特徴と
する。
ザは、III−Ｖ族の化合物半導体よりなる活性層、クラ
ッド層及びコンタクト層から構成されるダブルヘテロ接
合基板の一部を、前記活性層直上のクラッド層の中間の
深さまでエッチング除去して得られるストライプ状のリ
ブを２本以上有し、かつ前記リブのうち少なくとも１本
は前記リブの幅を共振器端面近傍では光導波路機構が屈
折率導波型となるように選択し、前記共振器中央部では
前記リブの幅を光導波機構が利得導波型となるように充
分広く選択した集積型半導体レーザにおいて、前記リブ
側面をII-VI族化合物半導体で埋め込んだことを特徴と
する。
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
〔実施例−１〕 本発明の第一の実施例として、２ビーム集積型半導体レ
ーザについて述べる。
ーザについて述べる。
第１図はリブ導波型レーザ101と多モード発振レーザ102
を集積したものの平面図である。
を集積したものの平面図である。
ここで、第２図（ａ）にａ−ａ′で示した部分の断面
図、（ｂ）にｂ−ｂ′で示した部分の断面図を示す。
図、（ｂ）にｂ−ｂ′で示した部分の断面図を示す。
このレーザはｎ−GaAs基板201上にｎ−Al0.3Ga0.7Asク
ラッド層202、GaAs活性層203、Ｐ−Al0.3Ga0.7Asクラッ
ド層204、Ｐ−GaAsコンタクト層208を気相成長法により
順に作成し、基板201、ｎクラッド層202、活性層203、
ｐクラッド層204、ｐコンタクト層208よりなるダブルヘ
テロ接合基板の一部をｐクラッド層204の中間の深さま
でエッチングすることによりリブを形成した後高抵抗Zn
Se層205を作成し、再びエッチングによりリブ上のZnSe
を除去し、イオンビーム蒸着法によりSiO2を作成し、エ
ッチングにより電流狭窄層206を作成し、電極金属207を
蒸着したものである。
ラッド層202、GaAs活性層203、Ｐ−Al0.3Ga0.7Asクラッ
ド層204、Ｐ−GaAsコンタクト層208を気相成長法により
順に作成し、基板201、ｎクラッド層202、活性層203、
ｐクラッド層204、ｐコンタクト層208よりなるダブルヘ
テロ接合基板の一部をｐクラッド層204の中間の深さま
でエッチングすることによりリブを形成した後高抵抗Zn
Se層205を作成し、再びエッチングによりリブ上のZnSe
を除去し、イオンビーム蒸着法によりSiO2を作成し、エ
ッチングにより電流狭窄層206を作成し、電極金属207を
蒸着したものである。
そして、２つのレーザを分離するため、電極金属207を
エッチングしてある。
エッチングしてある。
第２図（ｂ）に示される様に多モード発振レーザ102は
リブ中央部において利得導波型の機構を持ち、縦多モー
ド発振をする。
リブ中央部において利得導波型の機構を持ち、縦多モー
ド発振をする。
そして第２図（ａ）に示される様にリブ両端部において
屈折率導波型として横モード制御したものである。
屈折率導波型として横モード制御したものである。
ここで、多モード発振レーザ102の中央ストライプ幅は1
5μｍ、両端部ストライプ幅は３μｍ、中央部ストライ
プ長は150μｍ、両端部ストライプ長は共に50μｍとし
た。
5μｍ、両端部ストライプ幅は３μｍ、中央部ストライ
プ長は150μｍ、両端部ストライプ長は共に50μｍとし
た。
また、リブ導波型レーザ101のストライプ幅両レーザは
３μｍ、ストライプ長は250μｍとした。なお、端面は
出射面反射率４％。表面反射率90％の非対称コートを施
した。
３μｍ、ストライプ長は250μｍとした。なお、端面は
出射面反射率４％。表面反射率90％の非対称コートを施
した。
この構造を用いることにより、多モード発振レーザ102
はしきい値電流値50mAで発振し、量子効率60％で、60mW
までキンクを生じなかった。また戻り光雑音は多モード
発振しているためレーザ光の可干渉性が小さくなり、戻
り光量０〜16％、光出力２〜20mWの全範囲において相対
雑音強度で３×10-14以下であった。
はしきい値電流値50mAで発振し、量子効率60％で、60mW
までキンクを生じなかった。また戻り光雑音は多モード
発振しているためレーザ光の可干渉性が小さくなり、戻
り光量０〜16％、光出力２〜20mWの全範囲において相対
雑音強度で３×10-14以下であった。
また、非点隔差は60mW以下において３μｍ以下であっ
た。
た。
また、リブ導波型レーザ101はしきい値電流25mAで発振
し、量子効率75％で、60mWまでキンクを生じなかった。
また、非点隔差は光出力60mW以下で１μｍ以下であっ
た。
し、量子効率75％で、60mWまでキンクを生じなかった。
また、非点隔差は光出力60mW以下で１μｍ以下であっ
た。
さて、この２ビーム型半導体レーザを実際に磁気ディス
クに使用する場合、低しきい値で高効率のリブ導波形レ
ーザ101を書き込みに使用し、低雑音特性を有する多モ
ード発振レーザ102を読み出しに用いることにより、低
駆動電力（最大150mW）で騒動でき、また２ビーム化し
たことにより誤まり訂正が１ビームに比べ２倍近く高速
化された。しかも読み出し時のC/N比が55dBと高く、こ
の値は従来良く用いられた高周波重量法に比べ同等以上
のものであった。
クに使用する場合、低しきい値で高効率のリブ導波形レ
ーザ101を書き込みに使用し、低雑音特性を有する多モ
ード発振レーザ102を読み出しに用いることにより、低
駆動電力（最大150mW）で騒動でき、また２ビーム化し
たことにより誤まり訂正が１ビームに比べ２倍近く高速
化された。しかも読み出し時のC/N比が55dBと高く、こ
の値は従来良く用いられた高周波重量法に比べ同等以上
のものであった。
また、読み出し用のレーザ光のみを臨界角プリズムなど
で分離し、トラックサーボを行なうと、ほとんど一定出
力のレーザ光に対してサーボをかけることになるためサ
ーボ形式によらず安定したサーボをかけることができる
など、２ビーム型半導体レーザとして優秀な特性が得ら
れた。
で分離し、トラックサーボを行なうと、ほとんど一定出
力のレーザ光に対してサーボをかけることになるためサ
ーボ形式によらず安定したサーボをかけることができる
など、２ビーム型半導体レーザとして優秀な特性が得ら
れた。
しかも、ZnSeの高抵抗性（＞10GΩ・cm）及び低比誘電
率（9.0）のため、クロストークを−40db以下にするこ
とができた。
率（9.0）のため、クロストークを−40db以下にするこ
とができた。
〔実施例−２〕 本発明の第２の実施例として３ビーム型半導体レーザに
ついて述べる。
ついて述べる。
第４図はリブ導波型レーザ301、302と多モード発振レー
ザ303を集積した半導体レーザである。なお、個々のレ
ーザについては実施例−１で説明したものと同じものを
使用している。
ザ303を集積した半導体レーザである。なお、個々のレ
ーザについては実施例−１で説明したものと同じものを
使用している。
この３ビーム型半導体レーザを光磁気ディスクに使用す
ると、オーバライト（消去、書き込み、読み出し）機能
を与えることができるため、光磁気ディスクの応用範囲
を広げることができた。
ると、オーバライト（消去、書き込み、読み出し）機能
を与えることができるため、光磁気ディスクの応用範囲
を広げることができた。
〔実施例−３〕 本発明の第３の実施例として４ビーム型半導体レーザに
ついて述べる。
ついて述べる。
第５図は多モード発振レーザ401、402、403、404を４本
を集積した半導体レーザである。なお、多モード発振レ
ーザ個々の構成については実施例−１に用いたものと同
じものを用いている。
を集積した半導体レーザである。なお、多モード発振レ
ーザ個々の構成については実施例−１に用いたものと同
じものを用いている。
この集積型半導体レーザを用いて、光磁気ディスク上の
隣接した４つのトラック上（1.6μｍピッチ）にスポッ
トを形成し、４トラック並列での記録及び再生を行なっ
た。このように並列記録及び再生を行なうと転送速度が
４倍となり、高速化が可能であるが、従来用いられたAl
GaAs系の材料が埋め込まれたものではAlGaAsの熱抵抗が
10cm℃/Wと高いことからレーザ活性層の温度上昇が激し
く、光出力20mWでの４本並列書き込み時には活性層の温
度が80℃に達してしまい、非常に信頼性が悪かったが、
埋め込み材にZnSeを用いることでこの温度を50℃に抑え
ることができ、信頼性の向上及びレーザの電気的な動作
点の温度ドリフトを防ぐことができた。
隣接した４つのトラック上（1.6μｍピッチ）にスポッ
トを形成し、４トラック並列での記録及び再生を行なっ
た。このように並列記録及び再生を行なうと転送速度が
４倍となり、高速化が可能であるが、従来用いられたAl
GaAs系の材料が埋め込まれたものではAlGaAsの熱抵抗が
10cm℃/Wと高いことからレーザ活性層の温度上昇が激し
く、光出力20mWでの４本並列書き込み時には活性層の温
度が80℃に達してしまい、非常に信頼性が悪かったが、
埋め込み材にZnSeを用いることでこの温度を50℃に抑え
ることができ、信頼性の向上及びレーザの電気的な動作
点の温度ドリフトを防ぐことができた。
なお、いままでに述べた実施例ではII-VI族材料にZnSe
を用いた例を挙げたが、これはもちろんZnSやZnTe等の
他のII-VI族化合物あるいはZnSeSやZnTeS等のII-VI族混
晶あるいはZnSe-ZnS超格子等を用いても十分な特性を得
ることができる。
を用いた例を挙げたが、これはもちろんZnSやZnTe等の
他のII-VI族化合物あるいはZnSeSやZnTeS等のII-VI族混
晶あるいはZnSe-ZnS超格子等を用いても十分な特性を得
ることができる。
本発明には次に述べるような効果がある。
（ｉ） 電気的に高抵抗かつ低誘電率を持つZnSeにより
埋め込むことにより電気的なチャンネル間クロストーク
を測定限界以下（−70db以下）に減少することができ
る。
埋め込むことにより電気的なチャンネル間クロストーク
を測定限界以下（−70db以下）に減少することができ
る。
（ii） 高熱伝導率を持つZnSeを用いることにより、集
積型半導体レーザを構成する際に最大の問題点となる、
消費電力の上昇に伴う活性層の温度上昇を従来の80℃か
ら50℃にまで下げることができ、信頼性の大幅な向上を
（寿命に換算して約20倍）及び熱的なクロストークを−
50db以下にすることができる。
積型半導体レーザを構成する際に最大の問題点となる、
消費電力の上昇に伴う活性層の温度上昇を従来の80℃か
ら50℃にまで下げることができ、信頼性の大幅な向上を
（寿命に換算して約20倍）及び熱的なクロストークを−
50db以下にすることができる。
（iii） AlGaAs系とZnSeとは大きな屈折率段差がある
ため、レーザの設計が容易となり、かつ再現性よく得ら
れるので、１つのレーザが不良となっても不良品となる
集積型半導体レーザの歩留りが大幅に向上する。
ため、レーザの設計が容易となり、かつ再現性よく得ら
れるので、１つのレーザが不良となっても不良品となる
集積型半導体レーザの歩留りが大幅に向上する。
（iv） ZnSeは光学的に極めて低損失であるため、非点
隔差が容易に３μｍ以下になる。
隔差が容易に３μｍ以下になる。
通常、集積型半導体レーザは複数のレーザ光を共通の光
学系を用いて集光して利用するため、非点隔差の複正手
段がない。そのためこのような低非点隔差特性を容易に
得られることは光５μｍ以下の非点隔差特性を必要とす
るディスク等への応用時に極めて有効である。
学系を用いて集光して利用するため、非点隔差の複正手
段がない。そのためこのような低非点隔差特性を容易に
得られることは光５μｍ以下の非点隔差特性を必要とす
るディスク等への応用時に極めて有効である。
（ｖ） ZnSeが光学的な低損失特性及び電気的な高抵抗
特性を合わせ持つため、１つ１つのレーザは低しきい値
かつ高効率となるので消費電流が低減される。
特性を合わせ持つため、１つ１つのレーザは低しきい値
かつ高効率となるので消費電流が低減される。
そのため、チップ全体としての発熱量が少なくなりレー
ザパッケージに取り付ける放熱板を省略することができ
るため、重量軽減が即アクセスタイムの減少となる光デ
ィスクに使用した時、アクセスタイムを平均30％短縮で
きる。
ザパッケージに取り付ける放熱板を省略することができ
るため、重量軽減が即アクセスタイムの減少となる光デ
ィスクに使用した時、アクセスタイムを平均30％短縮で
きる。
（vi） 実用上充分なクロストーク特性（−40db以下）
を得るためには各レーザの電極のみを分離するだけで済
み、III−Ｖ族化合物で埋め込んだ時のように各レーザ
間を反応性イオンビームエッチング装置等を用いて切り
込んで分離する必要がない。
を得るためには各レーザの電極のみを分離するだけで済
み、III−Ｖ族化合物で埋め込んだ時のように各レーザ
間を反応性イオンビームエッチング装置等を用いて切り
込んで分離する必要がない。
また、この切り込みはクロストーク特性を満足するため
にはAl0.5Ga0.5Asを埋め込みに用いたとき最低50μｍ程
度の切り込み深さを必要とするが、これは通常の半導体
レーザ全厚の約1/2である。しかも、化合物半導体は極
めてもろく、レーザ共振器端面を作るへき開のときにこ
のような切り込みがあると、その切り込み部分から折れ
やすく、へき開の歩留りは極端に低下する。
にはAl0.5Ga0.5Asを埋め込みに用いたとき最低50μｍ程
度の切り込み深さを必要とするが、これは通常の半導体
レーザ全厚の約1/2である。しかも、化合物半導体は極
めてもろく、レーザ共振器端面を作るへき開のときにこ
のような切り込みがあると、その切り込み部分から折れ
やすく、へき開の歩留りは極端に低下する。
ZnSeを埋め込みに用いて電極金属のみをエッチングした
場合、Al0.5Ga0.5Asを埋め込みに用いた場合と比較し
て、へき開時の歩留りは10倍以上向上する。
場合、Al0.5Ga0.5Asを埋め込みに用いた場合と比較し
て、へき開時の歩留りは10倍以上向上する。
第１図は、本発明の実施例−１を説明するもので、リブ
導波型レーザと多モードレーザの集積型半導体レーザの
平面図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１図の集積型半導
体レーザの断面図であり、（ａ）は第１図のａ−ａ′で
の断面図、（ｂ）はｂ−ｂ′での断面図である。 第３図は、本発明の実施例−２を説明するもので、３ビ
ームの集積型半導体レーザの斜視図である。 第４図は、本発明の実施例−３を説明するもので、４ビ
ームの集積型半導体レーザの斜視図である。 101……リブ導波型レーザ 102……多モードレーザ 201……ｎ−GaAs基板 202……ｎ−Al0.3Ga0.7Asクラッド層 203……GaAs活性層 204……ｐ−Al0.3Ga0.7Asクラッド層 205……高抵抗ZnSeAs層 206……電流狭窄層 207……電極金属 208……Ｐ−GaAsコンタクト層 301、302……リブ導波型レーザ 303……多モードレーザ 401、402、403、404……多モードレーザ
導波型レーザと多モードレーザの集積型半導体レーザの
平面図である。 第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１図の集積型半導
体レーザの断面図であり、（ａ）は第１図のａ−ａ′で
の断面図、（ｂ）はｂ−ｂ′での断面図である。 第３図は、本発明の実施例−２を説明するもので、３ビ
ームの集積型半導体レーザの斜視図である。 第４図は、本発明の実施例−３を説明するもので、４ビ
ームの集積型半導体レーザの斜視図である。 101……リブ導波型レーザ 102……多モードレーザ 201……ｎ−GaAs基板 202……ｎ−Al0.3Ga0.7Asクラッド層 203……GaAs活性層 204……ｐ−Al0.3Ga0.7Asクラッド層 205……高抵抗ZnSeAs層 206……電流狭窄層 207……電極金属 208……Ｐ−GaAsコンタクト層 301、302……リブ導波型レーザ 303……多モードレーザ 401、402、403、404……多モードレーザ
Claims (1)
- 【請求項１】III−Ｖ族の化合物半導体よりなる活性
層、クラッド層及びコンタクト層から構成されるダブル
ヘテロ接合基板の一部を、前記活性層直上のクラッド層
の中間の深さまでエッチング除去して得られるストライ
プ状のリブを２本以上有し、かつ前記リブのうち少なく
とも１本は前記リブの幅を共振器端面近傍では光導波路
機構が屈折率導波型となるように選択し、前記共振器中
央部では前記リブの幅を光導波機構が利得導波型となる
ように充分広く選択した集積型半導体レーザにおいて、
前記リブ側面をII-VI族化合物半導体で埋め込んだこと
を特徴とする集積型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2791188A JPH071818B2 (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 集積型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2791188A JPH071818B2 (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 集積型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01202885A JPH01202885A (ja) | 1989-08-15 |
| JPH071818B2 true JPH071818B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=12234064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2791188A Expired - Lifetime JPH071818B2 (ja) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | 集積型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071818B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007019368A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Sony Corp | アレイ型半導体レーザおよびそれを備えた光学素子、並びに表示装置 |
| JP2010245573A (ja) * | 2010-08-03 | 2010-10-28 | Panasonic Corp | 回路基板及びその製造方法 |
| US20180175590A1 (en) * | 2015-08-04 | 2018-06-21 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser device |
-
1988
- 1988-02-09 JP JP2791188A patent/JPH071818B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01202885A (ja) | 1989-08-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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