JPH08204282A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH08204282A
JPH08204282A JP2333995A JP2333995A JPH08204282A JP H08204282 A JPH08204282 A JP H08204282A JP 2333995 A JP2333995 A JP 2333995A JP 2333995 A JP2333995 A JP 2333995A JP H08204282 A JPH08204282 A JP H08204282A
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saturable absorption
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conductivity type
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Yoshiyasu Ueno
芳康 上野
Hiroyuki Sawano
博之 沢野
Akihisa Tomita
章久 富田
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Abstract

PURPOSE: To prevent the active layer of a semiconductor laser which is provided with a saturable absorption layer for self-exciting vibrations from being deteriorated in light confining factor and to prevent the light beam emitted from the laser from being deformed in shape due to the introduction of the saturable absorption layer. CONSTITUTION: Saturable absorption layers 105 and 109 are respectively provided at positions within 200nm from active layers in clad layers on both sides of an active layer 107. Namely, an n-type AlGaInP clad layer 110, n-type AlGaInP saturable absorption layer 109, n-type AlGaInP clad layer 108 having a film thickness of 100nm, AlGaInP active layer 107, p-type AlGaInP clad layer 106 having a film thickness of 100nm, p-type AlGaInP saturable absorption layer 105, p-type AlGaInP clad layer 104 are successively grown on an n-type GaAs substrate 1 and the clad layer 104 is machined to the shape of Chinese character 'projecting portion'. Then an n-type block layer 103 is formed so as to surround the projecting portion-shaped projecting section and a p-type contact layer 102 is formed on the layer 103.

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、半導体レーザに関し、
特に、情報処理機器の光源などに用いられる半導体レー
ザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser,
In particular, the present invention relates to a semiconductor laser used as a light source of information processing equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、赤色AlGaInP半導体レーザ
の実用化が進み、高密度光ディスク装置などの光源とし
て期待されている。半導体レーザの出射光を光ディスク
上に集光して情報を再生する際、反射光の一部が半導体
レーザの共振器内部に戻るためにレーザ光にいわゆる戻
り光雑音が発生し、再生信号のC/N比(キャリア/ノ
イズ比)が悪化してしまうことが知られている。このC
/N比の悪化を抑制するための手法として、従来より、
高周波重畳法と自励振動(パルセーション)法が用いら
れてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, red AlGaInP semiconductor lasers have been put into practical use, and are expected as a light source for high density optical disk devices. When the light emitted from the semiconductor laser is focused on the optical disk to reproduce information, a part of the reflected light returns to the inside of the resonator of the semiconductor laser, so-called return light noise occurs in the laser light, and C of the reproduction signal is generated. It is known that the / N ratio (carrier / noise ratio) deteriorates. This C
As a method for suppressing the deterioration of the / N ratio,
The high frequency superposition method and the self-excited vibration (pulsation) method have been used.

【0003】前者は、半導体レーザの駆動電流に高周波
電流を重畳する方法であって、高周波重畳を行うことに
より、レーザ光のコヒーレンシを低減させ、戻り光によ
るレーザ雑音を抑制するものである。しかし、この方法
では、高周波重畳を行うために、+10dBm程度と比
較的高出力で200〜700MHzと比較的高周波な駆
動電流を発生させなければならず、これに必要な高周波
電流発生回路のコストや容積が光ディスク装置の低コス
ト化やコンパクト化に対する大きな阻害要因となる。さ
らに、高周波電流発生回路が装置外部へ高周波電磁波を
放射するため、電磁障害を起こすという問題も生じる。
The former is a method of superposing a high frequency current on a drive current of a semiconductor laser, which is to reduce the coherency of laser light and suppress laser noise due to return light by superposing a high frequency current. However, in this method, in order to perform high frequency superimposition, it is necessary to generate a drive current of a relatively high output of about +10 dBm and a relatively high frequency of 200 to 700 MHz. The volume is a major impediment to cost reduction and size reduction of the optical disk device. Further, the high-frequency current generation circuit radiates high-frequency electromagnetic waves to the outside of the device, which causes a problem of electromagnetic interference.

【0004】一方、パルセーションレーザは、内部に可
飽和吸収領域を持ち、この可飽和吸収領域のキャリアと
活性層のキャリアと発振光が協同して自励振動(パルセ
ーション)を引き起こすものである。自励振動状態の発
振光のコヒーレンシは低いので、戻り光によるレーザ雑
音が発生しにくくなる。この方式では、上述の高周波電
流発生回路を使って高周波重畳を行なう必要がなく、外
部へ放射される高周波電磁波も極めて少ない。以下、パ
ルセーションレーザの従来技術について説明する。
On the other hand, the pulsation laser has a saturable absorption region inside, and carriers in the saturable absorption region, carriers in the active layer, and oscillated light cooperate to cause self-excited oscillation (pulsation). . Since the coherency of the oscillated light in the self-excited oscillation state is low, laser noise due to the returned light is less likely to occur. In this method, it is not necessary to perform high frequency superimposition using the high frequency current generating circuit described above, and very few high frequency electromagnetic waves are emitted to the outside. The conventional technology of the pulsation laser will be described below.

【0005】パルセーションレーザを実現するため、い
くつかの可飽和吸収構造が報告されている。足立らは、
活性層のうち電流注入領域に隣接する領域が可飽和吸収
領域として働く構造を報告した(第55回応用物理学会
学術講演会講演予稿集No.3、p.939、20p-s-15、1994 年9
月)〔報告された構造は、図1(d)のものから可飽和
活性層5を除去したものに相当する〕。このレーザ構造
では、クラッド層残り厚をエッチング工程で厳密に制御
する必要がある。また、横方向の等価屈折率差(Δn)
を小さくする必要がある。足立らの報告では、Δnの値
はおよそ3×10-3と小さい。
Several saturable absorption structures have been reported to realize pulsation lasers. Adachi et al.
We have reported a structure in which the region adjacent to the current injection region of the active layer acts as a saturable absorption region (Proceedings of the 55th SPSJ Annual Meeting, No.3, p.939, 20p-s-15, 1994). 9 years
(Month) [The reported structure corresponds to that of FIG. 1 (d) with the saturable active layer 5 removed]. In this laser structure, the remaining thickness of the cladding layer needs to be strictly controlled in the etching process. Also, the equivalent refractive index difference (Δn) in the lateral direction
Needs to be small. In Adachi et al.'S report, the value of Δn is small, about 3 × 10 −3 .

【0006】一方、後藤らと松本らは、クラッド層内部
に可飽和吸収層を設けた半導体レーザのパルセーション
動作を報告した(第41回応用物理学関係連合講演会講
演予稿集No.3、p.990、28p-K-9、1994 年3月、および、第
55回応用物理学会学術講演会講演予稿集No.3、p.933、
20a-S-6、1994年9月)。この構造は、図1(d)に示す
ように、半導体基板11上に、クラッド層8、活性層
7、クラッド層6、可飽和吸収層5、リッジ状のクラッ
ド層4とそれを囲む電流ブロック層3、コンタクト層2
を積層し、コンタクト層2上に第1電極1を、また半導
体基板11下に第2電極12を設けたものである。
On the other hand, Goto et al. And Matsumoto et al. Reported the pulsation operation of a semiconductor laser having a saturable absorption layer inside the cladding layer (Proceedings of the 41st Joint Lecture on Applied Physics, No. 3, p.990, 28p-K-9, March 1994, and Proceedings of the 55th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics No.3, p.933,
20a-S-6, September 1994). As shown in FIG. 1D, this structure has a structure in which a cladding layer 8, an active layer 7, a cladding layer 6, a saturable absorption layer 5, a ridge-shaped cladding layer 4 and a current block surrounding the cladding layer 8, an active layer 7, a cladding layer 6, and Layer 3, contact layer 2
Are laminated, and the first electrode 1 is provided on the contact layer 2, and the second electrode 12 is provided under the semiconductor substrate 11.

【0007】このレーザ構造では、クラッド層4をリッ
ジ状に加工する際に、可飽和吸収層5がエッチングスト
ッパの役目を果たしているため、エッチング工程での厳
格な管理は必要ではなくなり、主要な構造パラメータと
なる可飽和吸収層の組成と層厚を、制御性に優れた結晶
成長装置で制御することができる。また、横方向等価屈
折率差を小さくする必要がない。従って、前述の足立ら
のレーザ構造に比べて高い製造歩留り、高い基本横モー
ド制御性、良好なレーザ光ビーム品質を得ることができ
る。
In this laser structure, when the clad layer 4 is processed into a ridge shape, the saturable absorption layer 5 serves as an etching stopper, so that strict control is not required in the etching process, and the main structure is eliminated. The composition and layer thickness of the saturable absorption layer, which are parameters, can be controlled by a crystal growth apparatus having excellent controllability. Moreover, it is not necessary to reduce the difference in the horizontal equivalent refractive index. Therefore, it is possible to obtain a higher manufacturing yield, higher fundamental transverse mode controllability, and better laser light beam quality than those of the laser structure of Adachi et al.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後藤ら
のレーザ構造では、可飽和吸収層が活性層の片方の側だ
けにしか設けられておらず、かつ、その活性層からの距
離が大きく(少なくとも250μm)設定されている。
ここで、活性層から可飽和吸収層までの距離を大きくし
なければならないのは、電流ブロック層3が、pnpn
構造によって電流をブロックできるようにするために
は、クラッド層6の膜厚を一定以上に厚くしなければな
らないからである。従来例では、活性層から可飽和吸収
層までの距離が大きいため、可飽和吸収層の導入に伴っ
て活性層の閉じ込め係数が大きく低下する、集光ビーム
形状が歪む、という問題が起こり、なお改善すべき課題
が残されていた。
However, in the laser structure of Goto et al., The saturable absorbing layer is provided only on one side of the active layer, and the distance from the active layer is large (at least 250 μm) is set.
Here, the reason why the distance from the active layer to the saturable absorption layer must be increased is that the current blocking layer 3 is pnpn.
This is because the cladding layer 6 must be thicker than a certain thickness in order to block the current depending on the structure. In the conventional example, since the distance from the active layer to the saturable absorption layer is large, there are problems that the confinement coefficient of the active layer is greatly reduced with the introduction of the saturable absorption layer, and the focused beam shape is distorted. There were issues to be improved.

【0009】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、活性層の光閉じ込め係数が可飽和吸
収層からの影響を受けにくくして、設計をしやすくし、
また、集光ビームの形状を良好なものとして、光ディス
ク上からの読み取りをよりノイズの少ないものとするこ
とができるようにすることである。
The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to make the optical confinement coefficient of the active layer less likely to be influenced by the saturable absorption layer, thereby facilitating the design,
Another object is to make the shape of the focused beam good so that the reading from the optical disk can be made with less noise.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、第1導電型の半導体基板(11
1)上に第1導電型の第1のクラッド層(110)、第
1導電型の可飽和吸収層(109)、第1導電型の第2
のクラッド層(108)、活性層(107)、第2導電
型の第1のクラッド層(106)、第2導電型の可飽和
吸収層(105)、第2導電型の第2のクラッド層(1
04)、第2導電型のコンタクト層(102)がこの順
に形成されていることを特徴とする半導体レーザ、が提
供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a semiconductor substrate (11) of the first conductivity type is provided.
1) a first conductivity type first clad layer (110), a first conductivity type saturable absorption layer (109), a first conductivity type second
Clad layer (108), active layer (107), second conductivity type first clad layer (106), second conductivity type saturable absorption layer (105), second conductivity type second clad layer (1
04), and a semiconductor laser having a contact layer (102) of the second conductivity type formed in this order.

【0011】また、本発明によれば、第1導電型の半導
体基板(211)上に第1導電型のクラッド層(20
8)、活性層(207)、第2導電型の第1のクラッド
層(206)、第2導電型の可飽和吸収層(205)、
断面形状が“凸”字状である第2導電型の第2のクラッ
ド層(204)、第2導電型のコンタクト層(202)
がこの順に形成され、前記第2導電型の第2のクラッド
層の凸起部が第1導電型の電流ブロック層(203)に
囲まれていることを特徴とする半導体レーザ、提供され
る。
According to the present invention, the first conductivity type clad layer (20) is formed on the first conductivity type semiconductor substrate (211).
8), the active layer (207), the second conductivity type first cladding layer (206), the second conductivity type saturable absorption layer (205),
Second conductivity type second clad layer (204) having a cross-sectional shape of a “convex” shape, second conductivity type contact layer (202)
Is formed in this order, and the raised portion of the second cladding layer of the second conductivity type is surrounded by the current blocking layer (203) of the first conductivity type.

【0012】そして、好ましくは、前記第1導電型の第
2のクラッド層(108)および前記第2導電型の第1
のクラッド層(106)、または、前記第2導電型の第
1のクラッド層(206)の膜厚は200nm以下にな
される。
[0012] Preferably, the first conductivity type second cladding layer (108) and the second conductivity type first cladding layer (108).
The thickness of the clad layer (106) or the second clad layer (206) of the second conductivity type is 200 nm or less.

【0013】[0013]

【作用】図1(a)〜(c)は、本発明の作用を説明す
るための半導体レーザの断面図であり、これらと対比す
るために、従来例の構造が図1(d)に示されている。
図1(a)〜(c)に示される本願発明の半導体レーザ
の従来例と相違している点は、 基板側のクラッド層内にも、すなわちクラッド層1
0とクラッド層8との間にも可飽和吸収層9が形成され
ている、 活性層と可飽和吸収層との間に挟まれたクラッド層
の膜厚が200nm以下である〔図1(a)、(b)で
は100nm、図1(c)では200nm、これに対し
て図1(d)の従来例では、250nm以上〕、そし
て、その結果として、 可飽和吸収層の膜厚が薄くなされている、ことであ
る〔但し、以下の図2、図3では、図1(d)の従来例
については、可飽和吸収層と活性層の距離LSAを200
nmとした場合でのデータが示されている〕。
1 (a) to 1 (c) are sectional views of a semiconductor laser for explaining the operation of the present invention, and the structure of a conventional example is shown in FIG. 1 (d) for comparison with these. Has been done.
The difference from the conventional example of the semiconductor laser of the present invention shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c) is that the clad layer on the substrate side, that is, the clad layer 1 is different.
0 and the clad layer 8 also have a saturable absorption layer 9 formed therein. The clad layer sandwiched between the active layer and the saturable absorption layer has a thickness of 200 nm or less [FIG. ), (B) is 100 nm, FIG. 1 (c) is 200 nm, whereas in the conventional example of FIG. 1 (d) is 250 nm or more], and as a result, the thickness of the saturable absorbing layer is reduced. [However, in FIGS. 2 and 3 below, the distance L SA between the saturable absorbing layer and the active layer is 200 in the conventional example of FIG. 1 (d).
The data is shown in the case of nm.].

【0014】まず、可飽和吸収層厚さの設計について述
べる。可飽和吸収層がパルセーションを誘発するために
は可飽和吸収層が一定以上の光を閉じ込める必要があ
る。図示された構造の半導体レーザにおいて、パルセー
ションを誘発するに必要な可飽和吸収層の光閉じ込め係
数ΓSAは、ΓSA=0.05である。図2に、可飽和吸収
層の光閉じ込め係数(ΓSA)と可飽和吸収層の厚さ(d
SA)の関係を示す。従来の後藤らの報告のように可飽和
吸収層と活性層の距離(LSA)が250nm以上と遠
く、かつ、可飽和吸収層が片側のクラッド層にしかない
場合には、厚い可飽和吸収層が必要となる。仮に、LSA
を200nmと近付けたとしても〔図1(d)〕、40
nmとかなり厚い可飽和吸収層が必要である。
First, the design of the thickness of the saturable absorbing layer will be described. In order for the saturable absorption layer to induce pulsation, the saturable absorption layer needs to confine light above a certain level. In the semiconductor laser having the structure shown in the figure, the optical confinement coefficient Γ SA of the saturable absorption layer required to induce pulsation is Γ SA = 0.05. FIG. 2 shows the optical confinement coefficient (Γ SA ) of the saturable absorption layer and the thickness (d
SA )). If the distance (L SA ) between the saturable absorbing layer and the active layer is as long as 250 nm or more and the saturable absorbing layer is only on one side of the cladding layer as reported by Goto et al. Is required. For example, L SA
Is close to 200 nm [Fig. 1 (d)], 40
A saturable absorption layer having a considerably large thickness of nm is required.

【0015】これに対し、可飽和吸収層が両側のクラッ
ド層にある場合〔図1(c)〕、必要な可飽和吸収層の
厚さは30nmに低減する。さらに、可飽和吸収層を活
性層に近づけてLSA=100nmとすると〔図1
(a)、(b)〕、必要な可飽和吸収層の厚さは20n
mまで低減する。
On the other hand, when the saturable absorbing layer is provided on both sides of the cladding layer [FIG. 1 (c)], the required thickness of the saturable absorbing layer is reduced to 30 nm. Furthermore, if the saturable absorption layer is brought close to the active layer and L SA = 100 nm is set [Fig.
(A), (b)], the required thickness of the saturable absorber layer is 20 n
to m.

【0016】後藤らのレーザ構造では、電流ブロックの
機能を発揮するために可飽和吸収層の膜厚を250nm
以上とする必要があったが、本発明の図1(a)の例
〔あるいは第2の実施例〕によれば、この制限がなくな
るため、LSA≦200nm、例えばLSA=100nmと
することが可能になり、その結果からも、可飽和吸収層
の厚さ(dSA)を薄くすることが実現されている。
In the laser structure of Goto et al., The saturable absorption layer has a thickness of 250 nm in order to exert the function of the current block.
Although it is necessary to set the above, according to the example of FIG. 1A of the present invention [or the second embodiment], this limitation is eliminated, so that L SA ≦ 200 nm, for example, L SA = 100 nm. It is possible to reduce the thickness (d SA ) of the saturable absorption layer.

【0017】図3は、LSAをパラメータとした、可飽和
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層の閉じ込め係数Γ
ACT との関係を示すグラフである。同図に示されるよう
に、LSAが小さくなるほど活性層の閉じ込め係数ΓACT
が可飽和吸収層の閉じ込め係数ΓSAの影響を受けにくく
なる。したがって、LSAが小さくなるほど半導体レーザ
の設計が容易になる。
FIG. 3 shows the confinement coefficient Γ SA of the saturable absorption layer and the confinement coefficient Γ of the active layer with L SA as a parameter.
It is a graph which shows the relationship with ACT . As shown in the figure, the smaller the L SA , the confinement factor Γ ACT of the active layer.
Is less susceptible to the confinement factor Γ SA of the saturable absorber layer. Therefore, the smaller the L SA , the easier the design of the semiconductor laser.

【0018】図4は、LSAをパラメータとした、可飽和
吸収層の閉じ込め係数ΓSAと活性層に直交する方向のス
ポットサイズ(dACT /ΓACT )との関係を示すグラフ
である(但し、dACT は活性層の厚さ)。同図から分か
るように、活性層に直交する方向のスポットサイズも、
SAが小さくなるほど可飽和吸収層を設けたことによる
影響を受けにくくなる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the confinement coefficient Γ SA of the saturable absorber layer and the spot size (d ACT / Γ ACT ) in the direction orthogonal to the active layer, with L SA as a parameter (however, , D ACT is the thickness of the active layer). As can be seen from the figure, the spot size in the direction orthogonal to the active layer is also
The smaller L SA , the less likely it is to be affected by the provision of the saturable absorption layer.

【0019】図5は、図1(a)、(b)に示した本発
明の半導体レーザの近視野像と屈折率プロファイルであ
り、図6は、図1(c)に示した本発明の半導体レーザ
の近視野像と屈折率プロファイルである。また、図7
は、図1(d)に示した従来の半導体レーザの近視野像
と屈折率プロファイルである。本発明の半導体レーザの
近視野像は、従来例のそれに比較して、歪みが少なくな
っている。これは、可飽和吸収層を活性層の両側に対称
に設けたためと、可飽和吸収層を活性層に近づけたため
である。
FIG. 5 shows a near-field image and a refractive index profile of the semiconductor laser of the present invention shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), and FIG. 6 shows the near-field image of the present invention shown in FIG. 1 (c). It is a near-field image and a refractive index profile of a semiconductor laser. Also, FIG.
2A is a near-field image and a refractive index profile of the conventional semiconductor laser shown in FIG. The near-field image of the semiconductor laser of the present invention has less distortion than that of the conventional example. This is because the saturable absorption layer is symmetrically provided on both sides of the active layer and the saturable absorption layer is close to the active layer.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 [第1の実施例]図8は、本発明の第1の実施例を示す
断面図である。この半導体レーザは次のように作製され
た。まず、n型GaAs基板111の上に、Siドープ
の(Al0.7 Ga0.30.5 In 0.5Pからなるn型A
lGaInPクラッド層110を1.0μmの膜厚に、
Siドープの(Al0.1 Ga0.90.5 In 0.5Pから
なるn型AlGaInP可飽和吸収層109を20nm
の膜厚に、Siドープの(Al0.7 Ga0.30.5 In
0.5Pからなるn型AlGaInPクラッド層108を
100nmの膜厚に、ノンドープの(Al0.1 Ga
0.90.5 In 0.5PからなるAlGaInP活性層1
07を40nmの膜厚に、Znドープの(Al0.7 Ga
0.30.5 In 0.5Pからなるp型AlGaInPクラ
ッド層106を100nmの膜厚に、Znドープの(A
0.1 Ga0.90.5 In 0.5Pからなるp型AlGa
InP可飽和吸収層105を20nmの膜厚に、Znド
ープの(Al0.7 Ga0.30.5 In 0.5Pからなるp
型AlGaInPクラッド層104を1.0μmの膜厚
に、それぞれ有機金属気相成長法(Metalorganic Vapor
Phase Epitaxy: MOVPE法)により順次成長させ
た。結晶成長条件は、成長温度:700〜850℃、V
/III ガス流量比:30〜1500、とした。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 8 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention. This semiconductor laser was manufactured as follows. First, on an n-type GaAs substrate 111, an n-type A made of Si-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P
The lGaInP clad layer 110 has a film thickness of 1.0 μm,
The n-type AlGaInP saturable absorption layer 109 made of Si-doped (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P is set to 20 nm.
Of Si-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In
An n-type AlGaInP clad layer 108 made of 0.5 P having a film thickness of 100 nm and having an undoped (Al 0.1 Ga
0.9 ) 0.5 In 0.5 P AlGaInP active layer 1
07 with a thickness of 40 nm is Zn-doped (Al 0.7 Ga
0.3 ) 0.5 In 0.5 P p-type AlGaInP cladding layer 106 having a film thickness of 100 nm and Zn-doped (A
l 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 In 0.5 P composed of p-type AlGa
The InP saturable absorption layer 105 has a thickness of 20 nm and is made of Zn-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P.
-Type AlGaInP clad layer 104 with a thickness of 1.0 μm is formed by metalorganic vapor phase epitaxy (Metalorganic Vapor Deposition).
Phase Epitaxy: MOVPE method). Crystal growth conditions are: growth temperature: 700 to 850 ° C., V
/ III gas flow rate ratio: 30 to 1500.

【0021】結晶成長の後、CVD法によりシリコン酸
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層104の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が5μm程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、n型GaAs電流ブ
ロック層103を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層103とクラッド層104の表面にp型GaAs
コンタクト層102を成長させた。
After crystal growth, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and processed into stripes. And
Using this silicon oxide film as a mask, a part of the clad layer 104 is selectively removed by etching to form a striped ridge having a bottom width of about 5 μm. Using the silicon oxide film as a mask again, the n-type GaAs current blocking layer 103 was selectively grown. After the selective growth, the silicon oxide film used as a mask is removed, and p-type GaAs is formed on the surfaces of the current block layer 103 and the cladding layer 104.
The contact layer 102 was grown.

【0022】さらに、p型GaAsコンタクト層102
にオーミック接触するp側電極101と、n型GaAs
基板111にオーミック接触するn側電極112を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティングを施して、本実施例の半導体レ
ーザの製作を完了する。
Further, the p-type GaAs contact layer 102
P-side electrode 101 in ohmic contact with n-type GaAs
An n-side electrode 112 that makes ohmic contact with the substrate 111 is formed to form a laser end face. Finally, the laser facet is coated with a dielectric film to complete the fabrication of the semiconductor laser of this embodiment.

【0023】[第2の実施例]図9は、本発明の第2の
実施例を示す断面図である。この半導体レーザは次のの
うに作製された。まず、n型GaAs基板211の上
に、Siドープの(Al0.7 Ga0.30.5 In 0.5
からなるn型AlGaInPクラッド層208を1.0
μmの膜厚に、ノンドープの(Al0.1 Ga0.90.5
In 0.5PからなるAlGaInP活性層207を40
nmの膜厚に、Znドープの(Al0.7 Ga0.30.5
In 0.5Pからなるp型AlGaInPクラッド層20
6を100nmの膜厚に、Znドープの(Al0.1 Ga
0.90.5 In 0.5Pからなるp型AlGaInP可飽
和吸収層205を20nmの膜厚に、Znドープの(A
0.7 Ga0.30.5 In 0.5Pからなるp型AlGa
InPクラッド層204を1.0μmの膜厚に、それぞ
れ有機金属気相成長法により順次成長させた。結晶成長
条件は、第1の実施例の場合と同様である。
[Second Embodiment] FIG. 9 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. This semiconductor laser was manufactured as follows. First, on the n-type GaAs substrate 211, Si-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P
The n-type AlGaInP cladding layer 208 made of
Undoped (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.5 with a thickness of μm
The AlGaInP active layer 207 made of In 0.5 P is 40
Zn-doped (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5
P-type AlGaInP cladding layer 20 made of In 0.5 P
6 to a film thickness of 100 nm and Zn-doped (Al 0.1 Ga
0.9 ) 0.5 In 0.5 P p-type AlGaInP saturable absorption layer 205 having a thickness of 20 nm is Zn-doped (A
l 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P composed of p-type AlGa
The InP clad layer 204 was sequentially grown to a thickness of 1.0 μm by the metal organic chemical vapor deposition method. The crystal growth conditions are the same as in the case of the first embodiment.

【0024】結晶成長の後、CVD法によりシリコン酸
化膜を堆積しこれをストライプ状に加工する。そして、
このシリコン酸化膜をマスクとしてクラッド層204の
一部を選択的にエッチング除去し、底部の幅が5μm程
度のストライプ状のリッジを形成する。上記のシリコン
酸化膜を再びマスクとして用いて、n型GaAs電流ブ
ロック層203を選択的に成長させた。選択成長後、マ
スクとしてもちいたシリコン酸化膜を除去し、電流ブロ
ック層203とクラッド層204の表面にp型GaAs
コンタクト層202を成長させた。
After crystal growth, a silicon oxide film is deposited by the CVD method and processed into a stripe shape. And
Using this silicon oxide film as a mask, a part of the clad layer 204 is selectively removed by etching to form a striped ridge having a bottom width of about 5 μm. Using the silicon oxide film as a mask again, the n-type GaAs current blocking layer 203 was selectively grown. After the selective growth, the silicon oxide film used as a mask is removed, and p-type GaAs is formed on the surfaces of the current block layer 203 and the clad layer 204.
The contact layer 202 was grown.

【0025】さらに、p型GaAsコンタクト層202
にオーミック接触するp側電極201と、n型GaAs
基板211にオーミック接触するn側電極212を形成
し、レーザ端面を形成する。最後に、レーザ端面に誘電
体膜によるコーティング(図示なし)を施して、本実施
例の半導体レーザの製作を完了する。
Further, the p-type GaAs contact layer 202
P-side electrode 201 that makes ohmic contact with the n-type GaAs
An n-side electrode 212 that makes ohmic contact with the substrate 211 is formed to form a laser end face. Finally, the laser facet is coated with a dielectric film (not shown) to complete the fabrication of the semiconductor laser of this embodiment.

【0026】[実施例の変更]以上本発明の好ましい実
施例について説明したが、本発明はこれら実施例に限定
されるものではなく特許請求の範囲に記載された範囲内
において各種の変更が可能である。例えば、実施例では
n型半導体基板を用いる場合について説明したが、p型
半導体基板を用いても同様の効果を得ることが可能であ
る。この場合、上述の実施例の中での導電型をすべて逆
にすればよい。また、基板としてはGaAsの代わりに
GaAsP基板を用いてもよい。
[Modifications of Embodiments] The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. Is. For example, although the case where the n-type semiconductor substrate is used has been described in the embodiment, the same effect can be obtained by using the p-type semiconductor substrate. In this case, all the conductivity types in the above-mentioned embodiments may be reversed. Also, as the substrate, a GaAsP substrate may be used instead of GaAs.

【0027】さらに、結晶成長させる半導体層としては
AlGaInPの代わりにAlGaInPAsを用いて
もよい。また、実施例では、n型ドーパントとしてSi
を、p型ドーパントとしてZnを用いる例について説明
したが、これらのドーパントに代え、n型ドーパントと
してSeなどの、p型ドーパントとしてMg、Beなど
の他のドーパントを用いてもよい。
Further, AlGaInPAs may be used instead of AlGaInP as the semiconductor layer for crystal growth. In the example, Si is used as the n-type dopant.
Although the example of using Zn as the p-type dopant has been described above, other dopants such as Se as the n-type dopant and Mg, Be or the like as the p-type dopant may be used instead of these dopants.

【0028】また、結晶成長法はMOVPE法に限らず
分子線成長法(MBE法)、有機金属分子線成長法(M
OMBE法)、ガスソース分子線成長法(GSMBE
法)などを用いることも可能である。
The crystal growth method is not limited to the MOVPE method, but the molecular beam growth method (MBE method) or the metal organic molecular beam growth method (M
OMBE method), gas source molecular beam growth method (GSMBE
Method) and the like can also be used.

【0029】活性層に引っ張り歪みや圧縮歪の歪QWを
採用してもよく、その場合、発振閾値等のレーザ特性の
改善が期待できる。あるいは、可飽和吸収層に歪QWを
採用してもよい。適切な格子歪を導入することにより可
飽和吸収層の微分利得を増大させることができる。可飽
和吸収層微分利得が大きいとパルセーション発生に必要
な可飽和吸収層光吸収量が低減するので、上記の変更は
レーザ特性を改善する上で望ましい。
Strain QW of tensile strain or compressive strain may be adopted for the active layer, and in this case, improvement of laser characteristics such as oscillation threshold can be expected. Alternatively, the strain QW may be adopted for the saturable absorber layer. The differential gain of the saturable absorber layer can be increased by introducing an appropriate lattice strain. If the differential gain of the saturable absorber layer is large, the light absorption amount of the saturable absorber layer necessary for generating pulsation is reduced. Therefore, the above change is desirable for improving the laser characteristics.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザは、活性層と可飽和吸収層との距離を短くし、さら
に、活性層の両側に可飽和吸収層を設けるようにしたも
のであるので、活性層の閉じ込め係数やスポットサイズ
が可飽和吸収層の設計の影響を受けにくくなり、レーザ
の特性分析や最適化設計が容易になる。また、レーザビ
ーム形状の歪みを少なくすることができるので、光ディ
スク上に良質な形状の集光スポットを形成することが可
能になる。
As described above, in the semiconductor laser of the present invention, the distance between the active layer and the saturable absorption layer is shortened, and the saturable absorption layers are provided on both sides of the active layer. Therefore, the confinement coefficient and spot size of the active layer are less likely to be affected by the design of the saturable absorption layer, and the laser characteristic analysis and optimization design are facilitated. Further, since the distortion of the laser beam shape can be reduced, it becomes possible to form a good-quality focused spot on the optical disk.

【0031】さらに、必要な可飽和吸収層の厚さを薄く
することができるため、歪QW活性層と同様な大きな格
子歪を導入することができる。これにより、可飽和吸収
層のバンドギャップエネルギー、吸収スペクトル形状、
微分利得、等を自由に制御することが可能になる。
Furthermore, since the required thickness of the saturable absorber layer can be reduced, a large lattice strain similar to that of the strained QW active layer can be introduced. Thereby, the band gap energy of the saturable absorption layer, the absorption spectrum shape,
It is possible to freely control the differential gain, etc.

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

【図1】本発明の作用を説明するための半導体レーザの
断面図〔(a)〜(c)は本発明の半導体レーザの構造
を示し、(d)は従来例の構造を示す〕。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser for explaining the operation of the present invention [(a) to (c) show the structure of the semiconductor laser of the present invention, and (d) shows the structure of a conventional example].

【図2】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と可飽和吸収層
の膜厚との関係を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the confinement coefficient of the saturable absorber layer and the film thickness of the saturable absorber layer with the distance from the active layer to the saturable absorber layer as a parameter.

【図3】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数と活性層の閉じ
込め係数との関係を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the confinement coefficient of the saturable absorption layer and the confinement coefficient of the active layer, with the distance from the active layer to the saturable absorption layer as a parameter.

【図4】活性層から可飽和吸収層までの距離をパラメー
タとした、可飽和吸収層の閉じ込め係数とスポットサイ
ズとの関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the confinement coefficient of the saturable absorber layer and the spot size, with the distance from the active layer to the saturable absorber layer as a parameter.

【図5】図1(a)、(b)に示した半導体レーザの半
導体層の屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
5 is a refractive index profile and a light intensity profile of a semiconductor layer of the semiconductor laser shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).

【図6】図1(c)に示した半導体レーザの半導体層の
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
6 is a refractive index profile and a light intensity profile of a semiconductor layer of the semiconductor laser shown in FIG. 1 (c).

【図7】図1(d)に示した半導体レーザの半導体層の
屈折率プロファイルと光強度プロファイル。
7 is a refractive index profile and a light intensity profile of a semiconductor layer of the semiconductor laser shown in FIG. 1 (d).

【図8】本発明の第1の実施例の半導体レーザの断面
図。
FIG. 8 is a sectional view of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例の半導体レーザの断面
図。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1電極 2 コンタクト層 3 電流ブロック層 4、6、8、10 クラッド層 5、9 可飽和吸収層 7 活性層 11 半導体基板 12 第2電極 101、201 p側電極 102、202 p型GaAsコンタクト層 103、203 n型GaAs電流ブロック層 104、204、106、206 p型AlGaInP
クラッド層 105、205 p型AlGaInP可飽和吸収層 107、207 AlGaInP活性層 108、208、110 n型AlGaInPクラッド
層 109 n型AlGaInP可飽和吸収層 111、211 n型GaAs基板 112、212 n側電極
1 1st electrode 2 Contact layer 3 Current block layer 4, 6, 8, 10 Clad layer 5, 9 Saturable absorption layer 7 Active layer 11 Semiconductor substrate 12 2nd electrode 101, 201 p-side electrode 102, 202 p-type GaAs contact Layer 103, 203 n-type GaAs current blocking layer 104, 204, 106, 206 p-type AlGaInP
Cladding layer 105, 205 p-type AlGaInP saturable absorption layer 107, 207 AlGaInP active layer 108, 208, 110 n-type AlGaInP clad layer 109 n-type AlGaInP saturable absorption layer 111, 211 n-type GaAs substrate 112, 212 n-side electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に第1導電型
の第1のクラッド層、第1導電型の可飽和吸収層、第1
導電型の第2のクラッド層、活性層、第2導電型の第1
のクラッド層、第2導電型の可飽和吸収層、第2導電型
の第2のクラッド層、第2導電型のコンタクト層がこの
順に形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
1. A first conductivity type first clad layer, a first conductivity type saturable absorption layer, and a first conductivity type semiconductor substrate on a first conductivity type semiconductor substrate.
Conductive type second clad layer, active layer, second conductive type first
The semiconductor laser, wherein the clad layer, the second-conductivity-type saturable absorption layer, the second-conductivity-type second clad layer, and the second-conductivity-type contact layer are formed in this order.
【請求項2】 前記第2導電型の第2のクラッド層が、
ストライプ状または断面形状が“凸”字状であることを
特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
2. The second clad layer of the second conductivity type,
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the stripe shape or the sectional shape is a "convex" shape.
【請求項3】 第1導電型の半導体基板上に第1導電型
のクラッド層、活性層、第2導電型の第1のクラッド
層、第2導電型の可飽和吸収層、断面形状が“凸”字状
である第2導電型の第2のクラッド層、第2導電型のコ
ンタクト層がこの順に形成され、前記第2導電型の第2
のクラッド層の凸起部が第1導電型の電流ブロック層に
挟まれていることを特徴とする半導体レーザ。
3. A clad layer of a first conductivity type, an active layer, a first clad layer of a second conductivity type, a saturable absorption layer of a second conductivity type, and a cross-sectional shape “ A second conductive type second clad layer having a convex shape and a second conductive type contact layer are formed in this order, and the second conductive type second clad layer is formed.
The semiconductor laser, wherein the raised portion of the clad layer is sandwiched between current blocking layers of the first conductivity type.
【請求項4】 前記第1導電型の第2のクラッド層およ
び前記第2導電型の第1のクラッド層、または、前記第
2導電型の第1のクラッド層の膜厚が200nm以下で
あることを特徴とする請求項1または3記載の半導体レ
ーザ。
4. The film thickness of the second clad layer of the first conductivity type and the first clad layer of the second conductivity type, or the first clad layer of the second conductivity type is 200 nm or less. The semiconductor laser according to claim 1 or 3, characterized in that.
【請求項5】 前記第1導電型の半導体基板がGaAs
またはGaAsPにより構成され、前記活性層がAlG
aInPまたはAlGaInPAsにより構成されてい
ることを特徴とする請求項1または3記載の半導体レー
ザ。
5. The semiconductor substrate of the first conductivity type is GaAs
Alternatively, the active layer is made of GaAsP and the active layer is AlG.
4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is made of aInP or AlGaInPAs.
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