JPH0745910A - 半導体レーザー - Google Patents
半導体レーザーInfo
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- JPH0745910A JPH0745910A JP19066993A JP19066993A JPH0745910A JP H0745910 A JPH0745910 A JP H0745910A JP 19066993 A JP19066993 A JP 19066993A JP 19066993 A JP19066993 A JP 19066993A JP H0745910 A JPH0745910 A JP H0745910A
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- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体レーザーのpn接合が露出している端面
に反射率の高い多層ミラーを作製するにあたり、反射膜
の光学的特性を最適に保ちながら、同時にpn接合での
電流リークを無くし、電気的特性の劣化を抑えることを
目的とする。 【構成】本発明は、p型とn型の半導体層を有し、隣接
するp型とn型の半導体2,4の界面を横切って端面
9,10に形成された多層反射膜により、素子内部に特
定の波長λの光を閉じ込める半導体レーザーにおいて、
多層反射膜7,8と半導体の端面の間に、光学的な厚さ
がレーザーの発振波長λの1/2の整数倍である透明な
絶縁膜6を形成する。 【効果】電気的な絶縁性はレーザーの端面に形成された
透明な絶縁膜で確保され、反射率はその絶縁膜の上に形
成された多層反射膜で制御されるので、電気的な特性と
光学的な特性が独立に最適化でき、半導体レーザーの高
性能化とばらつきの低減を図れる。
に反射率の高い多層ミラーを作製するにあたり、反射膜
の光学的特性を最適に保ちながら、同時にpn接合での
電流リークを無くし、電気的特性の劣化を抑えることを
目的とする。 【構成】本発明は、p型とn型の半導体層を有し、隣接
するp型とn型の半導体2,4の界面を横切って端面
9,10に形成された多層反射膜により、素子内部に特
定の波長λの光を閉じ込める半導体レーザーにおいて、
多層反射膜7,8と半導体の端面の間に、光学的な厚さ
がレーザーの発振波長λの1/2の整数倍である透明な
絶縁膜6を形成する。 【効果】電気的な絶縁性はレーザーの端面に形成された
透明な絶縁膜で確保され、反射率はその絶縁膜の上に形
成された多層反射膜で制御されるので、電気的な特性と
光学的な特性が独立に最適化でき、半導体レーザーの高
性能化とばらつきの低減を図れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理や光伝送に
おける基本素子である半導体発光素子に関し、特に、端
面発光型の半導体レーザーに関する。
おける基本素子である半導体発光素子に関し、特に、端
面発光型の半導体レーザーに関する。
【0002】
【従来の技術】現在、光情報処理や光伝送における基本
素子である端面発光型半導体レーザーでは、pn接合が
露出している共振器の両端に光を閉じ込めるミラー(反
射膜)を形成している。この反射膜として通常用いられ
ているものには、屈折率の高い誘電体と低い誘電体を交
互に積層した誘電体交互層による多層ミラーと、絶縁膜
上に反射率の大きな高反射材料を形成した2層ミラーの
2種類がある。また、レーザーの発振しきい電流値を減
少させるためや、高出力のレーザーを作製するために
は、より反射率の高い反射ミラーが必要となる。
素子である端面発光型半導体レーザーでは、pn接合が
露出している共振器の両端に光を閉じ込めるミラー(反
射膜)を形成している。この反射膜として通常用いられ
ているものには、屈折率の高い誘電体と低い誘電体を交
互に積層した誘電体交互層による多層ミラーと、絶縁膜
上に反射率の大きな高反射材料を形成した2層ミラーの
2種類がある。また、レーザーの発振しきい電流値を減
少させるためや、高出力のレーザーを作製するために
は、より反射率の高い反射ミラーが必要となる。
【0003】誘電体交互層による多層ミラーとしては、
Al2O3(アルミナ)とSi(シリコン)の層を交互に
積層した組み合わせや、TiO2(酸化チタン)とSi
O2(酸化シリコン)の組み合わせなど、様々な組み合
わせの誘電体交互膜による反射ミラーが報告されてい
る。この誘電体交互層による多層ミラーは吸収が少な
く、層数を増すことで反射率を向上させることができ、
誘電体自身が絶縁性であるものが多い。そのため、2層
ミラーよりさらに高い反射率を実現するためによく用い
られている。図3は、誘電体多層膜の例(P.L.Derry,
A.Yariv,et al.,Applied PhysicsLetters,vol.50,p
p.1773〜1775,1987)で、GaAs基板100の上に積
層したレーザー部101の共振器の端面に、光学的な厚
さが発振波長の1/4であるSiとAl2O3の多層膜1
02をコーティングしたものである。
Al2O3(アルミナ)とSi(シリコン)の層を交互に
積層した組み合わせや、TiO2(酸化チタン)とSi
O2(酸化シリコン)の組み合わせなど、様々な組み合
わせの誘電体交互膜による反射ミラーが報告されてい
る。この誘電体交互層による多層ミラーは吸収が少な
く、層数を増すことで反射率を向上させることができ、
誘電体自身が絶縁性であるものが多い。そのため、2層
ミラーよりさらに高い反射率を実現するためによく用い
られている。図3は、誘電体多層膜の例(P.L.Derry,
A.Yariv,et al.,Applied PhysicsLetters,vol.50,p
p.1773〜1775,1987)で、GaAs基板100の上に積
層したレーザー部101の共振器の端面に、光学的な厚
さが発振波長の1/4であるSiとAl2O3の多層膜1
02をコーティングしたものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の多層ミラーを作
製するにあたって考慮すべき問題は、光学的特性と電気
的な特性は同時に最適化できない場合があるということ
である。即ち、半導体レーザーの出射端面にミラーを形
成するためには、pn接合を横切ってミラーを形成する
必要があり、pn接合でショートを引き起こさないため
には、pn接合に接する反射膜材料は絶縁物である必要
があり、同時に所望の反射率を実現できなくてはならな
い。この2つの条件は常に満足されるとは限らず、光学
的特性を向上させるために理想的な材料が絶縁体でない
ために、反射膜の作製後にショートを引き起こす例があ
る。
製するにあたって考慮すべき問題は、光学的特性と電気
的な特性は同時に最適化できない場合があるということ
である。即ち、半導体レーザーの出射端面にミラーを形
成するためには、pn接合を横切ってミラーを形成する
必要があり、pn接合でショートを引き起こさないため
には、pn接合に接する反射膜材料は絶縁物である必要
があり、同時に所望の反射率を実現できなくてはならな
い。この2つの条件は常に満足されるとは限らず、光学
的特性を向上させるために理想的な材料が絶縁体でない
ために、反射膜の作製後にショートを引き起こす例があ
る。
【0005】例えば、TiO2 とSiO2による交互層
ミラーの場合、屈折率が高く膜の強度や耐環境性に優れ
たTiO2 は概ね絶縁性ではあるが、成膜条件によって
は完全に絶縁体とすることは難しく、pn接合に接触さ
せると電流リークの原因となり、無効電流が増加して半
導体レーザーの発振しきい電流値が増加する問題があ
る。一方、SiO2 は良好な絶縁性を示すが、屈折率が
低いため、SiO2 からpn接合の上に積層すると、T
iO2 から積層した場合に比べ層数に対する反射率の向
上が低く、所望の反射率を得るためには、層数を増やさ
なくてはならない。しかし、層数を増やすことは、ミラ
ーを形成する工程のコストが向上するので望ましくな
い。
ミラーの場合、屈折率が高く膜の強度や耐環境性に優れ
たTiO2 は概ね絶縁性ではあるが、成膜条件によって
は完全に絶縁体とすることは難しく、pn接合に接触さ
せると電流リークの原因となり、無効電流が増加して半
導体レーザーの発振しきい電流値が増加する問題があ
る。一方、SiO2 は良好な絶縁性を示すが、屈折率が
低いため、SiO2 からpn接合の上に積層すると、T
iO2 から積層した場合に比べ層数に対する反射率の向
上が低く、所望の反射率を得るためには、層数を増やさ
なくてはならない。しかし、層数を増やすことは、ミラ
ーを形成する工程のコストが向上するので望ましくな
い。
【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、半導体レーザーのpn接合が露出している端面に
反射率の高い多層ミラーを作製するにあたり、反射膜の
光学的特性を最適に保ちながら、同時にpn接合での電
流リークを無くし、電気的特性の劣化を抑えることを目
的とする。
って、半導体レーザーのpn接合が露出している端面に
反射率の高い多層ミラーを作製するにあたり、反射膜の
光学的特性を最適に保ちながら、同時にpn接合での電
流リークを無くし、電気的特性の劣化を抑えることを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、p型とn型の半導体層を有し、隣接する
p型とn型の半導体の界面を横切って端面に形成された
多層ミラー(多層反射膜)により、素子内部に特定の波
長λの光を閉じ込める半導体レーザーにおいて、多層反
射膜と半導体の端面の間に、光学的な厚さがレーザーの
発振波長λの2分の1の整数倍である透明な絶縁膜を形
成する。
め、本発明は、p型とn型の半導体層を有し、隣接する
p型とn型の半導体の界面を横切って端面に形成された
多層ミラー(多層反射膜)により、素子内部に特定の波
長λの光を閉じ込める半導体レーザーにおいて、多層反
射膜と半導体の端面の間に、光学的な厚さがレーザーの
発振波長λの2分の1の整数倍である透明な絶縁膜を形
成する。
【0008】
【作用】特定の波長λの入射光に対して光学的な厚さが
λ/2の整数倍である膜は、膜に光の吸収がないとする
と完全に透明となることがよく知られている。そこで、
多層反射膜の第1層目に吸収のない透明な絶縁膜を形成
することで、レーザー端面のpn接合での電流のリーク
を抑制しつつ、光学的にはレーザー端面に何も膜(光学
膜)が形成されていないのと等価な条件となる。そし
て、この膜の上に反射膜を形成すると、反射膜の光学特
性は下地となるこの絶縁層の影響を受けないので、最適
化された反射膜の特性を劣化させることはない。さらに
この膜は絶縁性であるため、絶縁膜の上に形成された反
射膜は必ずしも絶縁性である必要がないので、所望の反
射特性を最適化する材料を任意に選択することができ、
電気的な特性と光学的な特性の両方を最適化できる。即
ち、半導体レーザー端面の電流リークを抑制しつつ、反
射膜の光学的特性を所望の値に制御することができる。
λ/2の整数倍である膜は、膜に光の吸収がないとする
と完全に透明となることがよく知られている。そこで、
多層反射膜の第1層目に吸収のない透明な絶縁膜を形成
することで、レーザー端面のpn接合での電流のリーク
を抑制しつつ、光学的にはレーザー端面に何も膜(光学
膜)が形成されていないのと等価な条件となる。そし
て、この膜の上に反射膜を形成すると、反射膜の光学特
性は下地となるこの絶縁層の影響を受けないので、最適
化された反射膜の特性を劣化させることはない。さらに
この膜は絶縁性であるため、絶縁膜の上に形成された反
射膜は必ずしも絶縁性である必要がないので、所望の反
射特性を最適化する材料を任意に選択することができ、
電気的な特性と光学的な特性の両方を最適化できる。即
ち、半導体レーザー端面の電流リークを抑制しつつ、反
射膜の光学的特性を所望の値に制御することができる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 [実施例1]図1は本発明の第1の実施例を示す半導体
レーザーの概略的断面図であり、図中の符号1はp型G
aAs基板、2はp型Al0.4Ga0.6Asクラッド層
(キャリア濃度:1×1018cm~3,1.5μm)、3
はAl0.2Ga0.8As活性層(ノンドープ,0.05μ
m)、4はn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層(キャリ
ア濃度:5×1017cm~3,1.5μm)、5はn型G
aAsキャップ層(キャリア濃度:1×1018cm~3,
0.2μm)、16はp側電極、17はn側電極であ
る。尚、レーザーの発振波長λは約740nmである。
する。 [実施例1]図1は本発明の第1の実施例を示す半導体
レーザーの概略的断面図であり、図中の符号1はp型G
aAs基板、2はp型Al0.4Ga0.6Asクラッド層
(キャリア濃度:1×1018cm~3,1.5μm)、3
はAl0.2Ga0.8As活性層(ノンドープ,0.05μ
m)、4はn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層(キャリ
ア濃度:5×1017cm~3,1.5μm)、5はn型G
aAsキャップ層(キャリア濃度:1×1018cm~3,
0.2μm)、16はp側電極、17はn側電極であ
る。尚、レーザーの発振波長λは約740nmである。
【0010】半導体レーザーの端面に接する絶縁膜6は
Al2O3で、その光学的な厚さはλ/2で、実際の厚さ
は約228nmである。この上に光学的厚さがλ/4で
あるTiO2 層7とSiO2 層8を交互に積層した。層
厚は各々84nm,126nmである。また、レーザー
光の出射端面9では交互膜を3ペア、反対側の反射面1
0では反射率を上げるために6ペア積層した。各層とも
酸素を導入しながらEB(Electron Beam)蒸着により
作製し、成膜中の酸素量を圧力が約1×10~5Torr と
なるように設定した。また、この時の基板温度は約20
0℃である。図1に示す構成の半導体レーザーにおいて
は、Al2O3膜6は絶縁性であるため、直接TiO2 層
7から交互膜を積層した場合に比べて、レーザー端面で
の電流リークが抑制され、また、TiO2 とSiO2 交
互膜の反射率がAl2O3を含んだ多層ミラー全体の反射
率を決める。
Al2O3で、その光学的な厚さはλ/2で、実際の厚さ
は約228nmである。この上に光学的厚さがλ/4で
あるTiO2 層7とSiO2 層8を交互に積層した。層
厚は各々84nm,126nmである。また、レーザー
光の出射端面9では交互膜を3ペア、反対側の反射面1
0では反射率を上げるために6ペア積層した。各層とも
酸素を導入しながらEB(Electron Beam)蒸着により
作製し、成膜中の酸素量を圧力が約1×10~5Torr と
なるように設定した。また、この時の基板温度は約20
0℃である。図1に示す構成の半導体レーザーにおいて
は、Al2O3膜6は絶縁性であるため、直接TiO2 層
7から交互膜を積層した場合に比べて、レーザー端面で
の電流リークが抑制され、また、TiO2 とSiO2 交
互膜の反射率がAl2O3を含んだ多層ミラー全体の反射
率を決める。
【0011】[実施例2]図2は本発明の第2の実施例
を示す半導体レーザーの概略的断面図であり、符号1か
ら5及び16,17の部分は実施例1と同じである。図
2において、半導体レーザーの端面に接する絶縁膜11
はSiO2 で、その光学的な厚さはλ/2とし、実際の
厚さは253nmである。この上に光学的厚さがλ/4
であるTiO2 層12とSiO2層13を交互に積層し
た。また、レーザー光の出射端面14では交互膜を3ペ
ア、反対側の反射面15では反射率を上げるために6ペ
ア積層した。図2に示す構成の半導体レーザーにおいて
は、SiO2 膜11は絶縁性であるため、レーザー端面
での電流リークが抑制される。またミラーの材料がSi
O2とTiO2 の2種類だけなので、2つの材料につ
いての成膜条件を最適化するだけでよいのでプロセスが
簡単になる。
を示す半導体レーザーの概略的断面図であり、符号1か
ら5及び16,17の部分は実施例1と同じである。図
2において、半導体レーザーの端面に接する絶縁膜11
はSiO2 で、その光学的な厚さはλ/2とし、実際の
厚さは253nmである。この上に光学的厚さがλ/4
であるTiO2 層12とSiO2層13を交互に積層し
た。また、レーザー光の出射端面14では交互膜を3ペ
ア、反対側の反射面15では反射率を上げるために6ペ
ア積層した。図2に示す構成の半導体レーザーにおいて
は、SiO2 膜11は絶縁性であるため、レーザー端面
での電流リークが抑制される。またミラーの材料がSi
O2とTiO2 の2種類だけなので、2つの材料につ
いての成膜条件を最適化するだけでよいのでプロセスが
簡単になる。
【0012】尚、本発明の半導体レーザーに用いられる
多層ミラーは、上記の光学材料の組み合わせに限定され
ず、他の光学膜の組み合わせでも適用可能である。ま
た、電流が流れるpn接合と多層ミラーが接する構造の
半導体レーザーなら、上記の実施例以外の構成や発振波
長のレーザーにも同様に本発明による多層ミラーが適用
できる。
多層ミラーは、上記の光学材料の組み合わせに限定され
ず、他の光学膜の組み合わせでも適用可能である。ま
た、電流が流れるpn接合と多層ミラーが接する構造の
半導体レーザーなら、上記の実施例以外の構成や発振波
長のレーザーにも同様に本発明による多層ミラーが適用
できる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体レーザーの電気的な絶縁性はレーザーの端面に形
成された透明な絶縁膜で確保され、反射率はその絶縁膜
の上に形成された多層反射膜で制御されるので、電気的
な特性と光学的な特性が独立に最適化でき、半導体レー
ザーの高性能化とばらつきの低減を図れる。
半導体レーザーの電気的な絶縁性はレーザーの端面に形
成された透明な絶縁膜で確保され、反射率はその絶縁膜
の上に形成された多層反射膜で制御されるので、電気的
な特性と光学的な特性が独立に最適化でき、半導体レー
ザーの高性能化とばらつきの低減を図れる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す半導体レーザーの
概略的断面図である。
概略的断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す半導体レーザーの
概略的断面図である。
概略的断面図である。
【図3】従来技術の一例を示す半導体レーザーの概略的
断面図である。
断面図である。
1:p型GaAs基板 2:p型AlGaAsクラッド層 3:AlGaAs活性層 4:n型AlGaAsクラッド層 5:n型GaAsキャップ層 6,11:絶縁膜 7,12:TiO2 層 8,13:SiO2 層 9,14:レーザーの出射端面 10,15:レーザーの反射面 16:p側電極 17:n側電極 100:GaAs基板 101:レーザー部 102:多層膜
Claims (1)
- 【請求項1】p型とn型の半導体層を有し、隣接するp
型とn型の半導体の界面を横切って端面に形成された多
層ミラー(多層反射膜)により、素子内部に特定の波長
λの光を閉じ込める半導体レーザーにおいて、 前記多層ミラーのうち半導体に接する層の光学的厚さが
λ/2の整数倍であり、かつその層が透明で電気的な絶
縁物からなることを特徴とする半導体レーザー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19066993A JPH0745910A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 半導体レーザー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19066993A JPH0745910A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 半導体レーザー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0745910A true JPH0745910A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16261929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19066993A Pending JPH0745910A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 半導体レーザー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0745910A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11284271A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
JP2000036633A (ja) * | 1999-07-16 | 2000-02-02 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 半導体レ―ザ |
JP2004289108A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
JP2008211234A (ja) * | 1998-04-06 | 2008-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体レーザ装置 |
JP2008227169A (ja) * | 2007-03-13 | 2008-09-25 | Nec Electronics Corp | 半導体レーザ素子 |
US8094696B2 (en) | 2009-03-25 | 2012-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser device |
JP2013503466A (ja) * | 2009-08-26 | 2013-01-31 | ナノプラス ゲーエムベーハー ナノシステムズ アンド テクノロジーズ | レーザーミラー上に取り付けられた吸収体を備える半導体レーザー |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP19066993A patent/JPH0745910A/ja active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6667187B2 (en) | 1998-03-30 | 2003-12-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser and method of manufacturing the same |
JPH11284271A (ja) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Toshiba Electronic Engineering Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
US6370177B1 (en) | 1998-03-30 | 2002-04-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser and method of manufacturing the same |
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JP2013503466A (ja) * | 2009-08-26 | 2013-01-31 | ナノプラス ゲーエムベーハー ナノシステムズ アンド テクノロジーズ | レーザーミラー上に取り付けられた吸収体を備える半導体レーザー |
US8879599B2 (en) | 2009-08-26 | 2014-11-04 | Nanoplus Gmbh Nanosystems And Technologies | Semiconductor laser with absorber applied to a laser mirror |
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