JPH0732286B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH0732286B2
JPH0732286B2 JP4661086A JP4661086A JPH0732286B2 JP H0732286 B2 JPH0732286 B2 JP H0732286B2 JP 4661086 A JP4661086 A JP 4661086A JP 4661086 A JP4661086 A JP 4661086A JP H0732286 B2 JPH0732286 B2 JP H0732286B2
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layer
stripe
current
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coating layer
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博子 長坂
玄一 波多腰
直人 茂木
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、作り付け導波路構造を備えた半導体レーザ装
置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an improvement of a semiconductor laser device having a built-in waveguide structure.

(従来の技術) ディジタル・オーディオ・ディスク9DAD)、ビデオ・デ
ィスク,ドキュメント・ファイル等の光ディスク装置や
光通信用光源として半導体レーザの応用が開けるにつ
れ、半導体レーザの量産化技術が必要となっている。従
来より、半導体レーザ用の薄膜多層ヘテロ接合結晶製作
技術としては、スタイディング・ボート方式による液相
エピタキシャル成長法(LPE法)が用いられてきたが、L
PE法ではウェハ面積の大型化に限度がある。このため、
大面積では均一性及び制御性に優れたエピタキシャル成
長が可能な有機金属を用いた気相成長法(MOCVD法)や
分子線エピタキシー法(MBE法)等の結晶成長技術が注
目されている。
(Prior Art) With the opening of applications of semiconductor lasers as optical sources for optical discs such as digital audio discs 9DAD, video discs, document files and light sources for optical communication, mass production technology for semiconductor lasers is required. . Conventionally, the liquid phase epitaxial growth method (LPE method) by the stiding boat method has been used as a thin film multilayer heterojunction crystal manufacturing technology for semiconductor lasers.
The PE method has a limit in increasing the wafer area. For this reason,
Crystal growth techniques such as vapor phase epitaxy (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE), which use an organic metal capable of epitaxial growth excellent in uniformity and controllability in a large area, are attracting attention.

MOCVD法の特性を生かした作り付け導波路レーザと言え
るものに、文献(第5回国際固体素子・材料、コンファ
レンス,エクステンディド,アブストラクト,153頁,198
3年)に発表された第12図に示すような半導体レーザが
ある。図中51はN−GaAs基板、52はN−Ga0.6Al0.4Asク
ラッド層、53はGa0.92Al0.08As活性層、54はP−Ga0.6A
l0.4Asクラッド層、55はN−Ga0.6Al0.4As電流阻止層
(異種層)、56はP−Ga0.78Al0.27As第1被覆層、57は
P−Ga0.6Al0.4As第2被覆層、58はP−GaAsコンタクト
層、59,60は金属電極層をそれぞれ示している。
Incorporated waveguide lasers that take advantage of the characteristics of the MOCVD method can be found in the literature (5th International Solid-State Devices / Materials, Conferences, Extended, Abstracts, p. 153, 198).
There is a semiconductor laser shown in Fig. 12 that was announced in (3rd year). In the figure, 51 is an N-GaAs substrate, 52 is an N-Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer, 53 is a Ga 0.92 Al 0.08 As active layer, and 54 is P-Ga 0.6 A.
l 0.4 As clad layer, 55 N-Ga 0.6 Al 0.4 As current blocking layer (different layer), 56 P-Ga 0.78 Al 0.27 As first coating layer, 57 P-Ga 0.6 Al 0.4 As second coating layer , 58 are P-GaAs contact layers, and 59, 60 are metal electrode layers.

この構造においては、異種導電型の電流阻止層55により
活性層53への電流注入がストライプ状に限定されると同
時に、ストライプ状溝部に埋め込む被覆層のうち、活性
層53に近い第1被覆層56の屈折率をクラッド層54よりも
大きくすることにより、ストライプ状溝部にしみ出した
光が高屈折率層の影響を受け、接合面に水平方向につい
てストライプ状溝直下部分で高くなるような実効屈折率
差が形成されるため、水平方向に光が閉じ込められる。
そして、室温連続発振の発振の閾値が40[mA]とかなり
低く、基本横モード発振で30[mA]以上の光出力が得ら
れている。
In this structure, the current blocking layer 55 of different conductivity type restricts the current injection into the active layer 53 in a stripe shape, and at the same time, the first coating layer close to the active layer 53 among the coating layers embedded in the stripe-shaped groove portion. By making the refractive index of 56 larger than that of the clad layer 54, the light exuding into the stripe-shaped groove is affected by the high-refractive-index layer and becomes higher in the area directly below the stripe-shaped groove in the horizontal direction to the bonding surface. Since a difference in refractive index is formed, light is confined in the horizontal direction.
The oscillation threshold of continuous oscillation at room temperature is as low as 40 [mA], and the optical output of 30 [mA] or more is obtained in the fundamental transverse mode oscillation.

なお、上記構造のレーザは次のような工程により作製さ
れる。まず、面方位(100)のN−GaAs基板51(Siドー
プ1×1018cm-3)上に、厚さ1.5[μmm]のN−GaAlAs
クラッド層52(Seドープ1×1017cm-3)、厚さ0.08[μ
m]のアンドープGaAlAs活性層53、厚さ1.0[μm]の
P−GaAlAsクラッド層54(Znドープ7×1018cm-3)及び
厚さ0.7[μm]のN−GaAlAs電流阻止層55(Seドープ
5×1018cm-3)を順次結晶成長する。次いで、電流阻止
層55上にフォトレジストを塗布し、該レジストに幅2
[μm]のストライプ状窓を形成し、これをマスクとし
て電流阻止層55及びクラッド層54の途中までエッチング
してストライプ状の溝を形成する。次いで、レジストを
除去した後、全面に厚さ0.3[μm]P−GaAlAs第1被
覆層56、厚さ1.25[μm]のP−GaAlAs第2被覆層57及
び厚さ5[μm]のP−GaAlAsコンタクト層58(Znドー
プ5×1018cm-3)を成長形成する。これ以降は、通常の
電極付け工程によりコンタクト層58上にCr−Au電極59を
被着し、さらに基板51の下面にAu−Ge電極60を被着して
前記第12図に示す構造を得る。
The laser having the above structure is manufactured by the following steps. First, on a N-GaAs substrate 51 (Si-doped 1 × 10 18 cm -3 ) with a plane orientation (100), a thickness of 1.5 [μmm] of N-GaAlAs is used.
Cladding layer 52 (Se-doped 1 × 10 17 cm -3 ), thickness 0.08 [μ
m] undoped GaAlAs active layer 53, 1.0 [μm] thick P-GaAlAs cladding layer 54 (Zn-doped 7 × 10 18 cm −3 ) and 0.7 [μm] thick N-GaAlAs current blocking layer 55 (Se Dope 5 × 10 18 cm −3 ) is successively grown. Next, a photoresist is applied on the current blocking layer 55, and a width of 2 is applied to the resist.
A stripe-shaped window of [μm] is formed, and using this as a mask, the current blocking layer 55 and the clad layer 54 are partially etched to form a stripe-shaped groove. Then, after removing the resist, a P-GaAlAs first coating layer 56 having a thickness of 0.3 [μm], a P-GaAlAs second coating layer 57 having a thickness of 1.25 [μm] and a P-GaAlAs second coating layer 57 having a thickness of 5 [μm] are formed on the entire surface. A GaAlAs contact layer 58 (Zn-doped 5 × 10 18 cm −3 ) is grown and formed. Thereafter, a Cr-Au electrode 59 is deposited on the contact layer 58 by a normal electrode attaching process, and an Au-Ge electrode 60 is further deposited on the lower surface of the substrate 51 to obtain the structure shown in FIG. .

結晶成長は、2回ともMOCVD法を用いており、特に2回
目の結晶成長は、一旦表面が空気中にさらされたGaAlAs
面上への成長である。このため、LPE法では成長が難し
く、GaAlAs面上への成長が容易なMOCVD法によって始め
て制御性よく作製できるようになったものである。な
お、上記のパラメータの場合、N−クラッド層及びP−
クラッド層の比抵抗はそれぞれ0.2[Ωcm],及び0.06
[Ωcm]である。
The MOCVD method was used for both crystal growth, and the second crystal growth was GaAlAs whose surface was once exposed to the air.
Growth on the plane. For this reason, it is difficult to grow by the LPE method, and the MOCVD method, which makes it easy to grow on the GaAlAs surface, can be manufactured with good controllability. In the case of the above parameters, the N-clad layer and P-
The specific resistance of the clad layer is 0.2 [Ωcm] and 0.06, respectively.
[Ωcm].

一方、追記型,書換え型の光ディスク装置の開発が急テ
ンポで進められているが、これらの装置の光源として高
出力半導体レーザが使用されている。これらの装置で
は、高出力によって記録・消去を行うが半導体レーザの
出力には限りがあり、且つ大きい出力で駆動する程レー
ザの劣化が起き易いため、再生専用装置に比べてレーザ
光の収集率を大きくしてある。従って、記録消去時は25
〜30[mW],再生時は0.8〜1[mW]の光出力を使用す
ることになり、一方再生専用機の場合3〜5[mW]の光
出力が再生を行うことになる。
On the other hand, although the write-once type and rewritable type optical disk devices are being developed at a rapid pace, high output semiconductor lasers are used as the light source of these devices. In these devices, recording and erasing are performed with high output, but the output of the semiconductor laser is limited, and deterioration of the laser is more likely to occur when driven with higher output. Therefore, the collection rate of laser light is higher than that of read-only devices. Is increased. Therefore, when erasing the record,
A light output of ~ 30 [mW] and 0.8-1 [mW] will be used during playback, while a light output of 3-5 [mW] will be used for playback only.

このような光ディスク用光源としては、次のような性能
が要求される。
Such a light source for an optical disc is required to have the following performance.

(1)低閾値,低電流駆動であること (2)再生時の低出力から記録時の高出力動作に亙り、
横モードが基本モードであり、且つ一定のスポット径が
得られること (3)ビームが小さく絞れること ここで、(1)はレーザの信頼性を確保するためにも必
要な特性であり、また、(2)(3)の特性はディスク
に書き込まれるピット形状や再生時のエラー率に係わる
特に重要な性能である。
(1) Low threshold, low current drive (2) From low output during playback to high output operation during recording,
The transverse mode is the basic mode and a constant spot diameter can be obtained. (3) The beam can be narrowed down. Here, (1) is a characteristic required to secure the reliability of the laser. The characteristics (2) and (3) are particularly important performances related to the pit shape written on the disc and the error rate during reproduction.

前記のレーザは高出力動作が可能であり、基本横モード
発振が得られているが、上記の性能を十分に満たすこと
はできなかった。即ち、低い閾値に関しては、同じ作り
付け導波構造である埋め込み型(BH)レーザや横方向に
接合型(TJS)レーザにおいて10〜20[mA]の閾値電流
が得られているのに比べ、前記レーザは40[mA]と2倍
以上高い。また、横モード特性に関しては30[mW]以上
まで基本横モード発振が得られているが、ビーム形状や
スポット径の光出力依存性を調べると、特に1[mW]付
近の低出力時に問題があり、高出力時に比べてスポット
径が1.2〜1.5倍程度大きく、また内部ストライプの両端
の影響を受けて分離変形した形状になり易いことが判っ
た。このような構造による特性上の差異や問題点の原因
としては、BHレーザやTJSレーザに比べて、前記構造の
レーザは電流狭窄が良好に行われておらず、電流が接合
面に沿ってかなり拡がっていることが考えられる。
The laser described above is capable of high-power operation and has a fundamental transverse mode oscillation, but the above performance has not been sufficiently satisfied. That is, as for the low threshold value, the threshold current of 10 to 20 [mA] is obtained in the buried type (BH) laser and the lateral junction type (TJS) laser, which have the same built-in waveguide structure. Laser is 40 [mA], twice as high. Regarding the transverse mode characteristics, the fundamental transverse mode oscillation was obtained up to 30 [mW] or more. However, when the dependence of the beam shape and the spot diameter on the optical output was examined, there was a problem especially at low output around 1 [mW]. It was found that the spot diameter was 1.2 to 1.5 times larger than that at the time of high output, and that the shape was likely to be separated and deformed due to the influence of both ends of the internal stripe. As a cause of characteristic differences and problems due to such a structure, compared to BH laser and TJS laser, the laser of the above structure is not well current confinement, the current is considerably along the junction surface. It is possible that it has spread.

この点を確認をするために、活性層での電流分布を反映
した発光強度分布幅の電流依存性を測定したものが第13
図である。この図によれば、内部ストライプ幅1.5[μ
m]に対し低電流注入の場合30[μm]以上の電流拡が
りが生じており、特に閾値に達しても1[mW]付近で
は、まだ電流拡がり幅が安定でないことが判る。従っ
て、1[mW]付近ではこの電流拡がりの影響により高出
力時に比べてスポット径が大きくなってしまい、且つス
トライプ両端の影響も受け易くなる。このようなモード
では、基本モードに高次モードが含まれているため、結
像特性が悪くなることが判っている。また、無効電流が
多いことにより、電流狭窄が良好なBHレーザ等に比べて
閾値も上昇してしまうことが考えられる。
To confirm this point, the measurement of the current dependence of the emission intensity distribution width, which reflects the current distribution in the active layer, is the 13th method.
It is a figure. According to this figure, the internal stripe width is 1.5 [μ
In contrast, in the case of low current injection, a current spread of 30 [μm] or more is generated, and it is understood that the current spread width is not yet stable particularly near 1 [mW] even when the threshold value is reached. Therefore, in the vicinity of 1 [mW], due to the influence of the current spread, the spot diameter becomes larger than that at the time of high output, and the influence of both ends of the stripe is also likely to occur. In such a mode, it is known that the imaging characteristics are deteriorated because the higher-order mode is included in the basic mode. In addition, it is conceivable that the threshold value may be higher than that of a BH laser or the like, which has a good current confinement, due to the large amount of reactive current.

このような特性は、再生専用の光ディスク装置の場合は
3[mW]の光出力を使用するため、ある程度影響が少な
いが、前記の様に記録・消去を同時に行う装置では再生
時に0.8〜1[mW]の光出力を使用するため非常に大き
な問題点となる。
In the case of a read-only optical disk device, such a characteristic uses an optical output of 3 [mW], and therefore has little effect to a certain extent. Since the light output of [mW] is used, it becomes a very big problem.

(発明が解決しようとする問題点) このように従来、作り付け導波路構造を備えた半導体レ
ーザにおいては、電流狭窄が良好に行われておらず、特
に発振閾値付近で安定した基本横モードを実現すること
は困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, conventionally, in the semiconductor laser having the built-in waveguide structure, the current confinement is not favorably performed, and the stable fundamental transverse mode is realized particularly near the oscillation threshold. It was difficult to do.

本発明は上記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、実効屈折率差による作り付け導波効果
を確実に生ぜしめることができ、低閾値化をはかり得、
且つ発振閾値付近から高出力動作に至る広い光出力範囲
に亙り安定した電流狭窄効果を持たせることができ、特
に閾値付近の低出力から30[mW]以上の高出力動作に亙
り安定した基本横モード発振を示す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 the purpose thereof is to make it possible to reliably produce a built-in waveguiding effect due to an effective refractive index difference, and to reduce the threshold value.
In addition, a stable current confining effect can be provided over a wide optical output range from near the oscillation threshold to high output operation, and particularly, a stable basic lateral operation is achieved from low output near the threshold to high output operation of 30 [mW] or more. It is to provide a semiconductor laser device that exhibits mode oscillation.

[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明の骨子は、被覆層を2層若しくはそれ以上の層構
造とし、屈折率の高い層をストライプ内において活性層
に接近させることにより、ストライプ直下における実効
屈折率を十分大きく保持してモード制御を行う半導体レ
ーザにおいて、活性層での電流の拡がりを十分小さく抑
え、発振閾値付近より高出力動作に至る広い光出力範囲
に亙って安定した電流狭窄効果を持たせることにある。
さらに、この電流狭窄効果を確実にするために、特にク
ラッド層の膜厚及び比抵抗等のパラメータの最適化をは
かることにある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The essence of the present invention is that the coating layer has a layered structure of two layers or more, and a layer having a high refractive index is brought close to the active layer in the stripe. In a semiconductor laser that performs mode control while maintaining a sufficiently large effective refractive index just below the stripe, the current spread in the active layer is suppressed to a sufficiently small level, and a wide optical output range from near the oscillation threshold to high output operation is achieved. The purpose is to have a stable current constriction effect.
Further, in order to ensure this current constriction effect, it is necessary to optimize parameters such as the film thickness of the cladding layer and the specific resistance.

即ち本発明は、化合物半導体材料からなるダブルヘテロ
構造部を有し、このダブルヘテロ構造部の活性層に対し
基板と反対側のクラッド層上に、該クラッド層とは導電
型が異なりストライプ状の溝部を有した異種層を形成
し、且つこの上に上記クラッド層と同じ導電型の被覆層
を形成して、電流狭窄効果及び作り付け導波路効果を持
たせたヘテロ接合型半導体レーザ装置において、前記異
種層はAlを含む化合物半導体材料から形成され、前記被
覆層は少なくとも2層に形成され、前記活性層に近い方
の第1の被覆層は前記クラッド層よりも屈折率大きい層
であって、第1の被覆層より前記活性層に遠い方の第2
の被覆層は第1の被覆層よりも屈折率が小さい層であ
り、前記活性層に対し基板と反対側のクラッド層の比抵
抗ρ2及び該クラッド層の膜厚d2を下記の条件の下に なる関係が満足するように設定し、且つ前記活性層に対
し基板側のクラッド層の比抵抗ρ3を0.1[Ωcm]以下に
設定するようにしたものである。
That is, the present invention has a double heterostructure part made of a compound semiconductor material, and on the clad layer on the side opposite to the substrate with respect to the active layer of this double heterostructure part, the conductivity type is different from that of the clad layer and the stripe shape is formed. In a heterojunction type semiconductor laser device in which a heterogeneous layer having a groove portion is formed, and a coating layer of the same conductivity type as the above-mentioned cladding layer is formed on the heterogeneous layer to provide a current constriction effect and a built-in waveguide effect, The heterogeneous layer is formed of a compound semiconductor material containing Al, the coating layer is formed of at least two layers, and the first coating layer closer to the active layer is a layer having a higher refractive index than the cladding layer, The second one that is farther from the active layer than the first coating layer
Is a layer having a smaller refractive index than the first coating layer, and the specific resistance ρ 2 of the clad layer on the side opposite to the substrate with respect to the active layer and the film thickness d 2 of the clad layer are set as follows. Under The specific resistance ρ 3 of the clad layer on the substrate side with respect to the active layer is set to 0.1 [Ωcm] or less.

記 上式において、Wは異種層のストライプ状溝の底部幅
[cm]、hは活性層からストライプ状溝底部の第1被覆
層までの距離[cm]、Δηeffはストライプ状溝内外の
実効屈折率差、Dはストライプ状溝の底部幅Wと実効屈
折率差Δηeffとによって決定される導波モードの接合
面に平行方向の拡がり、θはストライプ状溝底部と側面
のなす角の補角、βはpn接合での電流電圧特性をI∝ex
p(βVj)と表わす場合のダイオード特性パラメータ、J
thは閾値電流密度をそれぞれ示している。
In the above equation, W is the bottom width [cm] of the stripe-shaped groove in the different layer, h is the distance [cm] from the active layer to the first coating layer at the bottom of the stripe-shaped groove, and Δη eff is the effective inside and outside of the stripe-shaped groove. Refractive index difference, D is spread in the direction parallel to the junction surface of the waveguide mode determined by the bottom width W of the stripe-shaped groove and the effective refractive index difference Δη eff, and θ is the complement of the angle formed by the bottom of the stripe-shaped groove and the side surface. The angle and β are the current-voltage characteristics of the pn junction by I∝ex
Diode characteristic parameter, J, expressed as p (βV j ), J
Each th represents a threshold current density.

なお、内部ストライプ幅W及び実効屈折率差Δη
effは、30[mW]までの安定な基本横モードを確実に得
られるようにするには、本発明者等の実験によれば、W
≦3[μm]、 Δηeff≧6×10-3とすれば十分であった。
The internal stripe width W and the effective refractive index difference Δη
According to experiments by the present inventors, eff is W in order to ensure that a stable fundamental transverse mode up to 30 [mW] can be obtained.
It was sufficient if ≦ 3 [μm] and Δη eff ≧ 6 × 10 −3 .

(作用) 上記の構成であれば、ストライプ状溝部に埋込む層(被
覆層)を高屈折率層と低屈折率層の少なくとも2層とす
ることにより、ストライプ状溝部にしみ出した光が高屈
折率層の影響を受け、接合面に水平方向についてストラ
イプ状溝直下部分で高くなる実効屈折率分布が生じるこ
とになる。さらに、クラッド層パラメータを最適化する
ことにより、活性層での電流拡がりが十分に抑え、発振
閾値付近より高出力動作に亙る広い光出力範囲において
安定した電流狭窄が可能となる。
(Operation) With the above configuration, the layer embedded in the stripe-shaped groove (covering layer) is at least two layers of the high-refractive index layer and the low-refractive-index layer, so that the light exuding into the stripe-shaped groove can be made high. Due to the influence of the refractive index layer, an effective refractive index distribution that increases in the horizontal direction immediately below the stripe-shaped groove is generated on the bonding surface. Further, by optimizing the clad layer parameters, the current spreading in the active layer is sufficiently suppressed, and stable current confinement is possible in a wide optical output range over a high output operation near the oscillation threshold.

(実施例) まず、実施例を説明する前に、本発明の基本原理につい
て説明する。
(Example) First, before describing an example, the basic principle of the present invention will be described.

第5図に示すようなストライプレーザにおける電流拡が
りに関しては、すでに研究されており(ジャパニーズ,
ジャーナル,オブ,アプライド,フィジックス誌第12
号,1585頁,1973年、及びジャーナル,オブ,アプライ
ド,フィジックス誌1978年5月)、次のように表現でき
る。即ち、ストライプ外の電流密度分布Jy(y)は、近
似的にJy(y)=(I0/l0L)exp[−(|y|−S/2)/
l2] … と表わされる。ここで、Lは共振器長、Sはストライプ
幅、I0は拡がり電流で βは接合パラメータ、q/nkT,ρsは合成されたシート抵
抗率で図中のP側の各層での比抵抗と膜厚により 1/ρs=1/(ρ4/d4)+1/(ρ3/d3) … のように表わされる。また、Itは全電流値である。l0
I0が最大値の1/eの値になった幅で、電流の片方向への
拡がり幅を示し l0=2L/βρsI0 … と表わせる。
Current spreading in a stripe laser as shown in Fig. 5 has already been studied (Japanese,
Journal, Of, Applied, Physics Magazine No. 12
No., 1585, 1973, and Journal of Applied, Physics, May 1978), can be expressed as follows. That is, the current density distribution J y (y) outside the stripe is approximately J y (y) = (I 0 / l 0 L) exp [− (| y | −S / 2) /
l 2 ] ... Where L is the resonator length, S is the stripe width, and I 0 is the spreading current. β is the junction parameter, q / nkT, ρs is the combined sheet resistivity, which is 1 / ρs = 1 / (ρ 4 / d 4 ) + 1 / (ρ depending on the resistivity and film thickness of each layer on the P side in the figure. 3 / d 3 ) ... Also, It is the total current value. l 0 is
The width at which I 0 is 1 / e of the maximum value indicates the spread width of the current in one direction and can be expressed as l 0 = 2L / βρsI 0 ....

式よりρs,It,l0の関係は、 It=Ithでは ここで、Jthは閾電流密度である。Ρs from the equation, I t, the relationship of l 0 is, When I t = I th Here, J th is the threshold current density.

以上の結果は近似的な解析によるものであり、また前記
第12図に示すレーザは第5図に示す構造とは異なるので
第12図のレーザの電流分布を解析するため、第6図に示
す等価回路を用いてシミュレーションを行った。レーザ
の断面をメッシュ状に区切り、細かいセルに分け各セル
を抵抗で結び、活性層部にはダイオードを配置した。第
7図はシミュレーションの計算例で、光出力P及び活性
層での電流密度分布の拡がり幅ωの電流依存性を示した
ものである。このシミュレーションで得られるl0とρs
との関係をプロットすると第8図に示すように両対数プ
ロットに対して傾き−1/2の直線となり、電流拡がり幅
については上記の近似的な解析が有効であることが判
る。一方、第12図のレーザにおける導波モードの水平方
向の拡がりDは、第5図におけるストライプ幅W及び実
効屈折率差Δηeffによって決まる。導波モードの拡が
り幅と、電流拡がり幅との比をηとすると、ηは η=D/(S+2l0) … と表わすことができる。
The above results are based on an approximate analysis, and since the laser shown in FIG. 12 is different from the structure shown in FIG. 5, it is shown in FIG. 6 to analyze the current distribution of the laser shown in FIG. The simulation was performed using an equivalent circuit. The cross section of the laser was divided into meshes, divided into fine cells, and each cell was connected by a resistor, and a diode was arranged in the active layer portion. FIG. 7 is a simulation calculation example, showing the current dependence of the optical output P and the width ω of the current density distribution in the active layer. L 0 and ρs obtained in this simulation
A plot of the relationship between and is a straight line with a slope of -1/2 with respect to the log-log plot as shown in FIG. 8, and it can be seen that the above approximate analysis is effective for the current spread width. On the other hand, the horizontal spread D of the guided mode in the laser of FIG. 12 is determined by the stripe width W and the effective refractive index difference Δη eff in FIG. Assuming that the ratio of the spread width of the guided mode and the spread width of the current is η, η can be expressed as η = D / (S + 2l 0 ).

先に述べたように、低閾値で低い出力から高出力動作に
亙ってスポット径が変化しないレーザを得るためには、
ηを大きい値にすることが必要である。上述のシミュレ
ーション及び実際のデバイス試作実験によると、電流拡
がり幅に対する導波モードの拡がり幅の比を50[%]以
上にすると、即ち η>0.5 … とすると、良好な電流狭窄が行われ低閾値,高微分効率
で且つ安定な横モードが得られることが判った。ここ
で、P−クラッド層の比抵抗をρ2,膜厚をd2とする
と、式より式を満たすρ2,d2の条件は、 となる。但し、ρs=ρ2/d2及びS=W+2(d2
h)/tanθの関係を用いた。
As mentioned above, in order to obtain a laser in which the spot diameter does not change from low power at low threshold to high power operation,
It is necessary to make η a large value. According to the above simulations and actual device prototype experiments, if the ratio of the spread width of the guided mode to the spread width of the current is 50 [%] or more, that is, if η> 0.5, good current confinement is performed and the low threshold value is achieved. , It was found that a stable transverse mode with high differential efficiency can be obtained. Here, when the specific resistance of the P-clad layer is ρ 2 and the film thickness is d 2 , the conditions of ρ 2 and d 2 satisfying the equation are as follows: Becomes However, ρs = ρ 2 / d 2 and S = W + 2 (d 2
The relationship of h) / tan θ was used.

一方、N側のクラッド層パラメータに関しても、第6図
に示す等価回路を用いたシミュレーションによって比抵
抗の値の最適化を行った。第9図は計算結果である。こ
れによりN−クラッドの比抵抗を0.1[Ωcm]以下にす
ると電流狭窄幅ωが小さくなり、同時に低閾値化と微分
効率の向上が得られることが判る。
On the other hand, regarding the N-side clad layer parameters, the value of the specific resistance was optimized by simulation using the equivalent circuit shown in FIG. FIG. 9 shows the calculation result. From this, it is understood that when the specific resistance of the N-clad is set to 0.1 [Ωcm] or less, the current constriction width ω becomes small, and at the same time, the threshold value can be lowered and the differential efficiency can be improved.

以上に述べた効果を定性的に説明するため、電流分布の
シミュレーション例を第11図(a)(b)(c)に示
す。第11図(a)はP−クラッド層の比抵抗ρ2=0.06
[Ωcm],膜厚d2=1.5[μm],N−クラッド層の比抵
抗ρ3=0.06[Ωcm]、同図(b)はρ2=0.06[Ωc
m],d2=1.5[μm],ρ3=0.3[Ωcm]、同図(c)
はρ2=0.2[Ωcm],d2=1.5[μm],ρ3=0.06[Ω
cm]のクラッド層パラメータを代入したしたものであ
る。P,Nクラッド層の比抵抗が相対的に小さい側で電流
の拡がりが大きくなる。例えば、第11図(a)(b)を
比較すると(a)に対して(b)はN−クラッド層の比
抵抗ρ2が大きく、従って電流はP−クラッド層内で拡
がってしまい、活性層での電流拡がりが大きくなる。ま
た、第11図(a)(c)を比較するとP−クラッド層の
比抵抗ρ2がN−クラッド層より大きいため、電流はN
−クラッド層内で拡がり、P−クラッド層内ではあまり
拡がらないことが判る。従って、P−クラッド層の比抵
抗を相対的に大きく、N−クラッド層の比抵抗を小さく
することが電流狭窄に効果があることが判る。P−クラ
ッド層の膜厚についても第11図の電流分布をみると明ら
かなように、膜厚dが小さい程、活性層での電流の拡が
りは低減できる 本発明によれば、クラッド層パラメータの最適化により
活性層での電流拡がりを十分小さく抑え、発振閾値付近
より高出力動作に至る広い光出力範囲に亙り、安定した
電流狭窄効果を持たせることができる。第10図(a)
(b)は異なるクラッド層パラメータによる光出力・電
流密度分布の拡がり幅の電流依存性のシミュレーション
例である。第10図(a)は最適化されていないクラッド
層パラメータの場合でρ2=0.4[Ωcm],d2=1.5[μ
m],h=0.2[μm],W=2[μm],θ=45°,β=1
9,Jth=1500[A/cm2]であり式の左辺は2.7[K
Ω],右辺は4.9[KΩ]となり式は満たされない。
この例ではρ3=0.2[Ωcm]である。なお、このパラメ
ータは従来例のレーザのものである。第10図(b)は
式を満たす様に決定したパラメータの場合で、ρ2=0.1
[Ωcm],d2=0.3[μm],h=0.2[μm],W=2[μ
m],θ=45°、の左辺は3.3[KΩ],右辺は1.2
[KΩ]となる。なお、第10図(b)ではρ3=0.06
[Ωcm]とした。第10図(a)(b)の比較より明確な
ように、(b)では発振閾値は60[%]程度、また閾値
における電流拡がり幅は70[%]低減されており微分効
率も増加している。
In order to qualitatively explain the effects described above, simulation examples of current distribution are shown in FIGS. 11 (a), (b) and (c). FIG. 11 (a) shows the resistivity of the P-cladding layer ρ 2 = 0.06.
[Ωcm], film thickness d 2 = 1.5 [μm], specific resistance of N-cladding layer ρ 3 = 0.06 [Ωcm], and FIG. 2B shows ρ 2 = 0.06 [Ωc
m], d 2 = 1.5 [μm], ρ 3 = 0.3 [Ωcm], same figure (c)
Is ρ 2 = 0.2 [Ωcm], d 2 = 1.5 [μm], ρ 3 = 0.06 [Ω
cm] is substituted for the cladding layer parameter. The current spread becomes larger on the side where the specific resistance of the P and N cladding layers is relatively small. For example, FIG. 11 (a) (b) A comparison of (a) with respect to (b) is a large specific resistance [rho 2 of N- cladding layer, thus the current would spread within P- cladding layer, the active The current spread in the layers is large. Further, comparing FIGS. 11 (a) and 11 (c), since the specific resistance ρ 2 of the P-clad layer is larger than that of the N-clad layer, the current is
It can be seen that it spreads in the clad layer and does not spread much in the P-clad layer. Therefore, it is understood that making the specific resistance of the P-clad layer relatively large and the specific resistance of the N-clad layer small makes the current constriction effective. As for the film thickness of the P-clad layer, as is clear from the current distribution shown in FIG. 11, the smaller the film thickness d is, the more the spread of the current in the active layer can be reduced. By optimizing the current spreading in the active layer, the current spreading in the active layer can be suppressed sufficiently small, and a stable current confining effect can be provided over a wide optical output range from near the oscillation threshold to high output operation. Figure 10 (a)
(B) is a simulation example of the current dependence of the spread width of the optical output / current density distribution due to different cladding layer parameters. Fig. 10 (a) shows the case of unoptimized cladding layer parameters ρ 2 = 0.4 [Ωcm], d 2 = 1.5 [μ
m], h = 0.2 [μm], W = 2 [μm], θ = 45 °, β = 1
9, Jth = 1500 [A / cm 2 ] and the left side of the formula is 2.7 [K
Ω], the right side is 4.9 [KΩ], and the formula is not satisfied.
In this example, ρ 3 = 0.2 [Ωcm]. Note that this parameter is for a conventional laser. FIG. 10 (b) shows the case of the parameters determined so as to satisfy the formula, ρ 2 = 0.1
[Ωcm], d 2 = 0.3 [μm], h = 0.2 [μm], W = 2 [μ
m], θ = 45 °, the left side is 3.3 [KΩ], the right side is 1.2
It becomes [KΩ]. In addition, in FIG. 10 (b), ρ 3 = 0.06
[Ωcm]. As is clear from the comparison of FIGS. 10 (a) and 10 (b), in FIG. 10 (b), the oscillation threshold is about 60 [%], the current spread width at the threshold is reduced by 70 [%], and the differential efficiency is also increased. ing.

このような良好な電流狭窄効果を持つレーザでは1[m
W]付近から安定したスポット径が得られ、またストラ
イプ両端の影響の少ない横モード形状が得られる。さら
に、電流分布の変化に伴うホールバーニング現象等も生
じ難いため、高出力に至るまで安定した横モードが得ら
れる。
With a laser having such a good current constriction effect, 1 [m
A stable spot diameter can be obtained in the vicinity of [W], and a transverse mode shape with little influence on both ends of the stripe can be obtained. Furthermore, since a hole burning phenomenon or the like due to a change in current distribution is unlikely to occur, a stable transverse mode can be obtained up to a high output.

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

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図である。図中11はN−GaAlAs基板、12
はN−Ga0.6Al0.4Asクラッド層、13はGa0.92Al0.08As活
性層、14はP−Ga0.6Al0.4Asクラッド層、15はN−Ga
0.4Al0.6As電流阻止層(異種層)、16はP−Ga0.7Al0.3
As第1被覆層、17はP−Ga0.6Al0.4As第2被覆層、18は
P−GaAsコンタクト層、19,20は金属電極層をそれぞれ
示している。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an N-GaAlAs substrate, 12
Is an N-Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer, 13 is a Ga 0.92 Al 0.08 As active layer, 14 is a P-Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer, and 15 is N-Ga.
0.4 Al 0.6 As Current blocking layer (different layer), 16 is P-Ga 0.7 Al 0.3
As the first covering layer, 17 P-Ga 0.6 Al 0.4 As second coating layer, 18 denotes P-GaAs contact layer, 19 and 20 metal electrode layer, respectively.

上記構造レーザは、第2図(a)〜(c)に示す工程に
よって実現される。まず、第2図(a)に示す如く面方
位(100)のN−GaAlAs基板11(Siドープ,1×1018c
m-3)上に厚さ1.5[μm]のN−GaAlAsクラッド層12
(Seドープ,6×1017cm-3)、厚さ0.06[μm]のアンド
ープGaAlAs活性層13、厚さ0.3[μm]のP−GaAlAsク
ラッド層14(Znドープ,1×1018cm-3)及び厚さ1[μ
m]のN−GaAlAs電流阻止層15(Seドープ,5×1018c
m-3)を順次成長せしめた。
The structured laser is realized by the steps shown in FIGS. First, as shown in FIG. 2 (a), an N-GaAlAs substrate 11 (Si-doped, 1 × 10 18 c) having a plane orientation (100) is used.
1.5 [μm] thick N-GaAlAs cladding layer 12 on m -3 ).
(Se-doped, 6 × 10 17 cm -3 ), undoped GaAlAs active layer 13 having a thickness of 0.06 [μm], P-GaAlAs cladding layer 14 (Zn-doped, 1 × 10 18 cm -3 ) having a thickness of 0.3 [μm] ) And thickness 1 [μ
m] N-GaAlAs current blocking layer 15 (Se-doped, 5 × 10 18 c
m -3 ), were grown in sequence.

この第1回目の結晶成長にはMOCVD法を用い、成長条件
は基板温度75[℃],V/III=20,キャリアガス(H2)の
流量〜10[l/min]、原料はトリメチルガリウム(TMG:
(CH)3Ga),トリメチルアルミニウム(TMA:(CH33A
l),アルシン(AsH3)、P−ドーパントはジエチル亜
鉛(DEZ:(C2H52Zn)、n−ドーバントはセレン化水
素(H2Se)で、成長速度は0.25[μm/min]とした。な
お、第1回目の結晶成長には必ずしもMOCVD法を用いる
必要はないが、大面積で均一性の良い結晶成長が可能な
MOCMD法を用いることは、量産化を考えた場合LPE法に比
べて有利である。
The MOCVD method was used for this first crystal growth, the growth conditions were a substrate temperature of 75 [° C.], V / III = 20, a carrier gas (H 2 ) flow rate of up to 10 [l / min], and the raw material was trimethylgallium. (TMG:
(CH) 3 Ga), trimethyl aluminum (TMA: (CH 3 ) 3 A
l), arsine (AsH 3), P- dopant diethylzinc (DEZ: (C 2 H 5 ) 2 Zn), n- Dobanto in hydrogen selenide (H 2 Se), growth rate 0.25 [μm / min ] It is not always necessary to use the MOCVD method for the first crystal growth, but crystal growth with a large area and good uniformity is possible.
The use of the MOCMD method is more advantageous than the LPE method when considering mass production.

次いで、第2図(b)に示す如く電流阻止層15上にフォ
トレジスト21を塗布し、該レジスト21に幅2[μm]の
ストライプ状窓を形成し、これをマスクとして電流阻止
層15を選択エッチングしてストライプ状の溝22を形成し
た。
Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist 21 is applied on the current blocking layer 15, and a stripe-shaped window having a width of 2 [μm] is formed in the resist 21, and the current blocking layer 15 is formed using this as a mask. Selective etching was performed to form stripe-shaped grooves 22.

次いで、レジスト21を除去した表面洗浄処理を施したの
ち、第2回目の結晶成長をMOCVD法を用いて行った。即
ち、第2図(c)に示す如く前面に厚さ0.25[μm]の
P−GaAlAs第1被覆槽16、厚さ1.25[μm]のP−GaAl
As第2被覆槽17及び厚さ5[μm]のP−GaAsコンタク
ト層18(Znドープ,5×1018cm-3)を順次成長形成した。
これ以降は、通常の電極付け工程によりコンタクト層18
上にCr−Au電極19を、さらに基板11の下面にAu−Ge電極
20を被着して前記第1図に示す構造を得た。かくして得
られた試料をへき開により共振器長250[μm]のファ
ブリペロー型レーザに切り出して素子の特性を測定し
た。なお、本素子のN−クラッド層12及びP−クラッド
層14の比抵抗は、それぞれ0.06[Ωcm]及び0.1[Ωc
m]であった。
Then, after performing a surface cleaning treatment with the resist 21 removed, a second crystal growth was performed using the MOCVD method. That is, as shown in FIG. 2C, a P-GaAlAs first coating tank 16 having a thickness of 0.25 [μm] and a P-GaAl having a thickness of 1.25 [μm] are provided on the front surface.
An As second coating tank 17 and a P-GaAs contact layer 18 (Zn-doped, 5 × 10 18 cm −3 ) having a thickness of 5 μm were sequentially grown.
After that, the contact layer 18 is formed by a normal electrode attaching process.
The Cr-Au electrode 19 is on the upper surface, and the Au-Ge electrode is on the lower surface of the substrate 11.
20 was applied to obtain the structure shown in FIG. The sample thus obtained was cut into a Fabry-Perot type laser with a cavity length of 250 [μm] by cleavage, and the device characteristics were measured. The specific resistances of the N-clad layer 12 and the P-clad layer 14 of this device are 0.06 [Ωcm] and 0.1 [Ωc, respectively.
m].

第3図は前記の方法で作製した素子の電流−光出力特性
及び発光強度分布の拡がり幅ωを測定したものである。
図中白丸は拡がり幅の半値幅,黒丸は1/e2幅を示してい
る。発振閾値は25[mA],スロープ効率0.31[mW/mA]
が得られ、従来例の同様の測定データである第13図と比
較すると、低電流注入時の電流拡がりは、第13図の半分
以下に低減され、閾値より安定なω値が得られている。
これらの特性は、第10図に示したシミュレーションの結
果と良く対応している。
FIG. 3 shows the current-light output characteristics and the spread width ω of the emission intensity distribution of the device manufactured by the above method.
In the figure, the white circles represent the half-width of the spread width, and the black circles represent the 1 / e 2 width. Oscillation threshold is 25 [mA], slope efficiency is 0.31 [mW / mA]
Compared with FIG. 13, which is similar measurement data of the conventional example, the current spread during low current injection is reduced to less than half of FIG. 13, and a stable ω value is obtained from the threshold value. .
These characteristics correspond well with the results of the simulation shown in FIG.

また、第4図(a)(b)は第13図及び第3図に特性を
示したレーザの近視野像を示したものである。これらは
同じストライプ溝幅を有するにも拘らず、クラッド層の
パラメータが最適化されておらず電流拡がりが大きい場
合、第4図(a)のようにストライプ両わきの影響と思
われるモードの変形がみられる。このようなレーザで
は、注入電流の増加に従ってホールバーニング現象によ
るモードの不安定性が生じる。一方、実施例のレーザの
場合、第4図(b)のように良好な形状が得られ出力に
対しても安定であった。
Further, FIGS. 4A and 4B show near-field images of the laser having the characteristics shown in FIGS. 13 and 3. Even though they have the same stripe groove width, when the parameters of the cladding layer are not optimized and the current spread is large, the deformation of the mode which is considered to be the effect of both sides of the stripe as shown in FIG. 4 (a). Can be seen. In such a laser, mode instability occurs due to the hole burning phenomenon as the injection current increases. On the other hand, in the case of the laser of the example, a good shape was obtained as shown in FIG.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、前記式を満たすクラッド層パラメータを満たす条
件であり、基本横モードのたち得る寸法と組成であれば
適宜変更可能である。また、構成材料としてはGaAlAsに
限るものではなく、InGaAlP,AlGaZnP等の他の化合物半
導体材料を用いてもよい。さらに、結晶成長としてはMO
CVD法のかわりにMBE法を用いることも可能である。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。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the conditions satisfying the clad layer parameters that satisfy the above-described formula, and the dimensions and composition that the basic transverse mode can attain can be appropriately changed. The constituent material is not limited to GaAlAs, but other compound semiconductor materials such as InGaAlP and AlGaZnP may be used. Furthermore, as crystal growth, MO
It is also possible to use the MBE method instead of the CVD method. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、ストライプ状溝部
に埋込む被覆層を高屈折率層及び低屈折率層の少なくと
も2層とすることにより、ストライプ状溝部にしみ出し
た光が高屈折率層の影響を受け、接合面に平行方向につ
いてのストライプ状溝直下部分で高くなる実効屈折率分
布が生じることになる。このため、過剰閾値電流増加を
抑えることができ、低閾値化をはかることができる。さ
らに、クラッド層の比抵抗及び膜厚を最適化することに
より、活性層での電流の拡がりを十分小さく抑え、発振
閾値付近より高出力動作に亙る広い光出力範囲に亙って
安定した電流狭窄効果を持たせることができ、特に閾値
付近の低出力から30[mW]以上の高出力動作に亙り安定
した基本横モードを達成することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, at least two layers, a high refractive index layer and a low refractive index layer, are embedded in the stripe-shaped groove portion to exude into the stripe-shaped groove portion. The generated light is affected by the high-refractive-index layer, and an effective refractive index distribution that increases in the portion directly below the stripe-shaped groove in the direction parallel to the bonding surface is generated. Therefore, an increase in excess threshold current can be suppressed, and a lower threshold value can be achieved. Furthermore, by optimizing the resistivity and film thickness of the cladding layer, the current spreading in the active layer is suppressed to a sufficiently small level, and stable current confinement is achieved over a wide optical output range over high output operation near the oscillation threshold. It is possible to have an effect, and in particular, it is possible to achieve a stable basic transverse mode from a low output near the threshold value to a high output operation of 30 [mW] or more.

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

第1図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略
構造を示す断面図、第2図(a)〜(c)は上記実施例
レーザの製造工程を示す断面図、第3図は実施例レーザ
における電流−光出力特性及び発光強度分布幅ωの電流
依存性を示す特性図、第4図(a)(b)はそれぞれ従
来構造レーザ及び実施例レーザの近視野像を示す模式
図、第5図乃至第11図はそれぞれ本発明の概要を説明す
るためのもので第5図は既に行われている電流拡がり解
析に使用されているレーザ構造を示す模式図、第6図は
従来レーザの電流分布シミュレーションに用いた等価回
路の概略図、第7図はシミュレーション結果を示す特性
図、第8図は第6図による電流分布シミュレーション結
果が第5図で示した従来の電流拡がり解析の結果を満足
することを示す特性図、第9図は第6図のシミュレーシ
ョンを用いて求めた閾値電流,微分効率及び電流拡がり
幅のN−クラッド比抵抗値依存性を示す特性図、第10図
(a)(b)はそれぞれ従来レーザ及びクラッド層パラ
メータを最適化したレーザのシミュレーション例を示す
特性図、第11図(a)〜(c)は電流分布のシミュレー
ション例を示す模式図、第12図は従来レーザの概略構造
を示す断面図、第13図は従来レーザにおける電流−光出
力特性及び発光強度分布幅ωの電流依存性を示す特性図
である。 11…N−GaAs基板、12…N−Ga0.6Al0.4Asクラッド層、
13…Ga0.92Al0.08As活性層、14…P−Ga0.6Al0.4Asクラ
ッド層、15…N−Ga0.6Al0.4As電流阻止層(異種層)、
16…P−Ga0.73Al0.27As第1被覆層、17…P−Ga0.6Al
0.4As第2被覆層、18…P−GaAsコンタクト層、19,20…
電極、21…レジスト、22…ストライプ状溝部。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (c) are sectional views showing a manufacturing process of the laser of the above embodiment, and FIG. FIG. 4A and FIG. 4B are schematic diagrams showing near-field images of the conventional structure laser and the example laser, respectively, which are characteristic diagrams showing current-light output characteristics and current dependence of emission intensity distribution width ω in the example laser. 5 to 11 are each for explaining the outline of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing a laser structure used for the current spread analysis which has already been performed, and FIG. 6 is a conventional laser. 7 is a schematic diagram of an equivalent circuit used for the current distribution simulation of FIG. 7, FIG. 7 is a characteristic diagram showing the simulation result, and FIG. 8 is a result of the conventional current spreading analysis in which the current distribution simulation result shown in FIG. 6 is shown in FIG. Characteristic diagram showing that FIG. 9 is a characteristic diagram showing the dependence of the threshold current, the differential efficiency, and the current spread width on the N-clad resistivity value obtained by using the simulation of FIG. 6, and FIGS. FIG. 11 (a) to FIG. 11 (c) are schematic views showing a simulation example of a current distribution, and FIG. 12 shows a schematic structure of a conventional laser. A cross-sectional view and FIG. 13 are characteristic diagrams showing current-light output characteristics and current dependence of emission intensity distribution width ω in a conventional laser. 11 ... N-GaAs substrate, 12 ... N-Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer,
13 ... Ga 0.92 Al 0.08 As active layer, 14 ... P-Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer, 15 ... N-Ga 0.6 Al 0.4 As current blocking layer (different layer),
16 ... P-Ga 0.73 Al 0.27 As First coating layer, 17 ... P-Ga 0.6 Al
0.4 As second coating layer, 18 ... P-GaAs contact layer, 19, 20 ...
Electrode, 21 ... Resist, 22 ... Striped groove.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−46584(JP,A) 特開 昭60−137085(JP,A) 特開 昭60−137083(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP 62-46584 (JP, A) JP 60-137085 (JP, A) JP 60-137083 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】化合物半導体材料からなるダブルヘテロ構
造部を有し、このダブルヘテロ構造部の活性層に対し基
板と反対側のクラッド層上に、該クラッド層とは導電型
が異なりストライプ状の溝部を有した異種層を形成し、
且つこの上に上記クラッド層と同じ導電型の被覆層を形
成して、電流狭窄効果及び作り付け導波路効果を持たせ
たヘテロ接合型半導体レーザ装置において、前記異種層
はAlを含む化合物半導体材料から形成され、前記被覆層
は少なくとも2層に形成され、前記活性層に近い方の第
1の被覆層は前記クラッド層よりも屈折率大きい層であ
って、第1の被覆層より前記活性層に遠い方の第2の被
覆層は第1の被覆層よりも屈折率が小さい層であり、前
記活性層に対し基板と反対側のクラッド層の比抵抗ρ2
及び該クラッド層の膜厚d2但し W:異種層のストライプ状溝の底部幅[cm] h:活性層からストライプ状溝底部の第1被覆層までの距
離[cm] Δηeff:ストライプ状溝内外の実効屈折率差 D:ストライプ状溝の底部幅Wと実効屈折率差Δηeff
によって決定される導波モードの接合面に平行方向の拡
がり θ:ストライプ状溝底部と側面のなす角の補角 β:pn接合での電流電圧特性を I∝exp(βVj) と表わす場合のダイオード特性パラメータ Jth:閾値電流密度 なる関係が満足するように設定し、且つ前記活性層に対
し基板側のクラッド層の比抵抗ρ3を0.1[Ωcm]以下に
設定してなることを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A double-heterostructure portion made of a compound semiconductor material, which has a stripe shape different in conductivity type from the cladding layer on the side opposite to the substrate with respect to the active layer of the double-heterostructure portion. Forming a heterogeneous layer having a groove,
And in the heterojunction type semiconductor laser device in which a coating layer having the same conductivity type as that of the above-mentioned cladding layer is formed thereon to have a current constriction effect and a built-in waveguide effect, the heterogeneous layer is made of a compound semiconductor material containing Al. The coating layer is formed into at least two layers, and the first coating layer closer to the active layer is a layer having a refractive index higher than that of the cladding layer, and the first coating layer is closer to the active layer than the first coating layer. The distant second coating layer is a layer having a smaller refractive index than the first coating layer, and the specific resistance ρ 2 of the clad layer on the side opposite to the substrate with respect to the active layer.
And the film thickness d 2 of the clad layer Where W: bottom width of stripe-shaped groove of different layer [cm] h: distance from active layer to first coating layer at bottom of stripe-shaped groove [cm] Δη eff : effective refractive index difference between inside and outside of stripe-shaped groove D: stripe Of the waveguide mode in the direction parallel to the junction surface, which is determined by the bottom width W of the groove and the effective refractive index difference Δη eff θ: Complementary angle of the angle between the bottom of the stripe groove and the side surface β: Current at the pn junction The diode characteristic parameter J th when the voltage characteristic is expressed as I∝exp (βV j ) is set so that the relation of threshold current density is satisfied, and the specific resistance ρ 3 of the clad layer on the substrate side with respect to the active layer is set. A semiconductor laser device characterized by being set to 0.1 [Ωcm] or less.
【請求項2】前記ストライプ状溝部の底部幅W及び前記
実効屈折率差Δηeffを、 W≦3μm Δηeff≧6×10-3 に設定してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の半導体レーザ装置。
2. The bottom width W of the stripe-shaped groove portion and the effective refractive index difference Δη eff are set so that W ≦ 3 μm Δη eff ≧ 6 × 10 −3. The semiconductor laser device described.
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