JPH0823133A - フレア構造半導体レーザ - Google Patents
フレア構造半導体レーザInfo
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- JPH0823133A JPH0823133A JP15319594A JP15319594A JPH0823133A JP H0823133 A JPH0823133 A JP H0823133A JP 15319594 A JP15319594 A JP 15319594A JP 15319594 A JP15319594 A JP 15319594A JP H0823133 A JPH0823133 A JP H0823133A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ワットクラスの高出力レベルまで安定に横基
本モードで動作し、しかも製造の歩留まりが高く、特性
再現性の良好なフレア構造半導体レーザを提供する。 【構成】 フレア構造半導体レーザにおいて、横モード
の制御構造としてリッジ導波構造を採用するとともに、
その外側領域で活性層をとぎらせる、ないし全て除去し
た放射モード抑制領域３０を形成した。
本モードで動作し、しかも製造の歩留まりが高く、特性
再現性の良好なフレア構造半導体レーザを提供する。 【構成】 フレア構造半導体レーザにおいて、横モード
の制御構造としてリッジ導波構造を採用するとともに、
その外側領域で活性層をとぎらせる、ないし全て除去し
た放射モード抑制領域３０を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はワットクラスの大出力ま
での安定な横基本モード動作が可能なフレア構造半導体
レーザに関する。
での安定な横基本モード動作が可能なフレア構造半導体
レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】フレア構造の半導体レーザは、活性層幅
が共振器方向に広がった形状を有する半導体レーザで、
ワットクラスまでの安定な横基本モードでの大出力動作
が可能である。このような半導体レーザは光計測システ
ム等、種々の応用が期待されている。図４に鴨原氏らに
よって報告された（１９８８年発行のエレクトロニクス
レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）
誌、第２４巻、第１８号、第１１８２頁から第１１８３
頁）フレア構造半導体レーザの斜視図を示す。この例で
は基板１上にバッファ層２、電流ブロック層３を成長し
た後、電流ブロック層の一部を図のように共振器方向に
幅が変化するような形状にエッチングして除去し、その
上に全面に下部クラッド層４、活性層５、上部クラッド
層６、コンタクト層７を順次積層し、基板側、エピ成長
層側に電極８、９を、また電流ブロック層３の除去され
た幅の狭い側の端面に高反射膜を形成して所望のフレア
構造半導体レーザを得ている。電流ブロック層３の除去
された部分にのみ電流注入されるため、図５に示す素子
平面図でみると発光領域１１は光の共振方向に幅が変化
する（光の出射方向に向かって広がる）形状となってい
る。このような素子で基本的な動作特性が得られたもの
の、発光領域１１の幅が徐々に変化する領域で導波モー
ドの一部が放射モードに変化し、そのために幅の広い側
から出射される光の発光遠視野像にリップルが発生する
など、光ビームの品質が悪化する場合があった。これに
対して鴨原氏らは特開平２−２６４４８８号公報に明ら
かにしたような構造の素子を発明した。その平面図を図
６（ａ），（ｂ）に示すように放射モード吸収領域１２
を発光領域１１の両側、あるいは片側に形成することに
よってこの問題を解決した。
が共振器方向に広がった形状を有する半導体レーザで、
ワットクラスまでの安定な横基本モードでの大出力動作
が可能である。このような半導体レーザは光計測システ
ム等、種々の応用が期待されている。図４に鴨原氏らに
よって報告された（１９８８年発行のエレクトロニクス
レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）
誌、第２４巻、第１８号、第１１８２頁から第１１８３
頁）フレア構造半導体レーザの斜視図を示す。この例で
は基板１上にバッファ層２、電流ブロック層３を成長し
た後、電流ブロック層の一部を図のように共振器方向に
幅が変化するような形状にエッチングして除去し、その
上に全面に下部クラッド層４、活性層５、上部クラッド
層６、コンタクト層７を順次積層し、基板側、エピ成長
層側に電極８、９を、また電流ブロック層３の除去され
た幅の狭い側の端面に高反射膜を形成して所望のフレア
構造半導体レーザを得ている。電流ブロック層３の除去
された部分にのみ電流注入されるため、図５に示す素子
平面図でみると発光領域１１は光の共振方向に幅が変化
する（光の出射方向に向かって広がる）形状となってい
る。このような素子で基本的な動作特性が得られたもの
の、発光領域１１の幅が徐々に変化する領域で導波モー
ドの一部が放射モードに変化し、そのために幅の広い側
から出射される光の発光遠視野像にリップルが発生する
など、光ビームの品質が悪化する場合があった。これに
対して鴨原氏らは特開平２−２６４４８８号公報に明ら
かにしたような構造の素子を発明した。その平面図を図
６（ａ），（ｂ）に示すように放射モード吸収領域１２
を発光領域１１の両側、あるいは片側に形成することに
よってこの問題を解決した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な放射モード吸収領域１２は活性層５で発光した光を吸
収するような結晶組成とする必要があり、そのために活
性層５を含む半導体多層構造を結晶成長した後に部分的
にエッチングによって活性層５等を除去し、放射モード
吸収領域１２となる活性層よりもエネルギーギャップの
小さな半導体層を選択的に再成長することが必要とな
り、素子作製の再現性や歩留まりに困難があった。
な放射モード吸収領域１２は活性層５で発光した光を吸
収するような結晶組成とする必要があり、そのために活
性層５を含む半導体多層構造を結晶成長した後に部分的
にエッチングによって活性層５等を除去し、放射モード
吸収領域１２となる活性層よりもエネルギーギャップの
小さな半導体層を選択的に再成長することが必要とな
り、素子作製の再現性や歩留まりに困難があった。
【０００４】本発明の目的は、上述の観点に立って素子
作製の再現性および歩留まりが高く、高性能な（高出力
動作が可能で、かつ発光遠視野像にリップルが無くスム
ーズな単峰形状である）フレア構造半導体レーザを提供
することにある。
作製の再現性および歩留まりが高く、高性能な（高出力
動作が可能で、かつ発光遠視野像にリップルが無くスム
ーズな単峰形状である）フレア構造半導体レーザを提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題は、活性層幅
が共振器方向に変化するフレア構造半導体レーザにおい
て、活性導波路が横方向にリッジ導波構造となってお
り、かつ前記リッジ構造の活性導波路に沿って少なくと
もその外側の一部に活性導波路が除去された放射モード
防止領域が形成されていることを特徴とするフレア構造
半導体レーザ、によって解決することができる。
が共振器方向に変化するフレア構造半導体レーザにおい
て、活性導波路が横方向にリッジ導波構造となってお
り、かつ前記リッジ構造の活性導波路に沿って少なくと
もその外側の一部に活性導波路が除去された放射モード
防止領域が形成されていることを特徴とするフレア構造
半導体レーザ、によって解決することができる。
【０００６】
【作用】本発明では、まず素子作製の容易性、基本横モ
ード動作に対する寸法上のトレランスの点から横モード
制御構造としてリッジ導波路構造を採用した。リッジ導
波路構造では例えば従来例で示したような活性層そのも
のに段差を形成したＬＤ構造と比べて製作上の再現性が
はるかに高く、横基本モード発振の安定性の高い素子を
容易に作製することが可能となる。しかしこのままでは
リッジ幅が変化する領域で放射モードが励振される可能
性が残ってしまう。
ード動作に対する寸法上のトレランスの点から横モード
制御構造としてリッジ導波路構造を採用した。リッジ導
波路構造では例えば従来例で示したような活性層そのも
のに段差を形成したＬＤ構造と比べて製作上の再現性が
はるかに高く、横基本モード発振の安定性の高い素子を
容易に作製することが可能となる。しかしこのままでは
リッジ幅が変化する領域で放射モードが励振される可能
性が残ってしまう。
【０００７】そこで本発明ではリッジ導波構造の採用と
同時に、導波領域の外側の領域での活性層を除去すると
いう単純な手法によって、放射モード抑制領域を形成し
た。従来例においては放射モードを抑制するためにテー
パ導波路の外側に、活性層で発光した光を吸収するため
の領域を形成している。それに対して、本発明において
は外側領域での活性層を全て除去してしまう、または溝
を形成することによって放射モードの発生を抑制してい
る。特に放射モード抑制機構の無い図４に示した従来例
では、導波路幅の狭い領域では基本モードのみが導波さ
れる構成となっていても、広い導波路幅の領域、あるい
はテーパ導波路部分で励振されたモードが、電流注入さ
れていない活性層部分で導波して高反射膜１０で反射さ
れてしまい、安定な横基本モード発振が得られなくなっ
てしまう。本発明のように活性導波層の外側領域で活性
層を除去してしまうことによってこのような問題を回避
することができる。しかもこのような単純な構成によっ
て、図６に示したような、半導体のエッチング、再成長
によって吸収領域を形成した素子と同等、あるいはそれ
以上の性能の素子をより生産性良く得ることができる。
同時に、導波領域の外側の領域での活性層を除去すると
いう単純な手法によって、放射モード抑制領域を形成し
た。従来例においては放射モードを抑制するためにテー
パ導波路の外側に、活性層で発光した光を吸収するため
の領域を形成している。それに対して、本発明において
は外側領域での活性層を全て除去してしまう、または溝
を形成することによって放射モードの発生を抑制してい
る。特に放射モード抑制機構の無い図４に示した従来例
では、導波路幅の狭い領域では基本モードのみが導波さ
れる構成となっていても、広い導波路幅の領域、あるい
はテーパ導波路部分で励振されたモードが、電流注入さ
れていない活性層部分で導波して高反射膜１０で反射さ
れてしまい、安定な横基本モード発振が得られなくなっ
てしまう。本発明のように活性導波層の外側領域で活性
層を除去してしまうことによってこのような問題を回避
することができる。しかもこのような単純な構成によっ
て、図６に示したような、半導体のエッチング、再成長
によって吸収領域を形成した素子と同等、あるいはそれ
以上の性能の素子をより生産性良く得ることができる。
【０００８】以上のように本発明の構成によってリップ
ルの無い安定な横基本モードで高出力レベルまで安定に
動作するフレア構造半導体レーザを素子作製の再現性良
く、かつ高い歩留まりで実現することが可能となった。
ルの無い安定な横基本モードで高出力レベルまで安定に
動作するフレア構造半導体レーザを素子作製の再現性良
く、かつ高い歩留まりで実現することが可能となった。
【０００９】
【実施例】以下に実施例を示す図面を用いて本発明をよ
り詳細に説明する。図１、図２に本発明によるフレア構
造半導体レーザの素子平面図、および図１中Ａ−Ａ′部
分での断面構造図をそれぞれ示す。このような素子は以
下の要領で作製することができる。
り詳細に説明する。図１、図２に本発明によるフレア構
造半導体レーザの素子平面図、および図１中Ａ−Ａ′部
分での断面構造図をそれぞれ示す。このような素子は以
下の要領で作製することができる。
【００１０】まずｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２（厚さ０．２μm ）、活性層５、クラッド層６
（厚さ０．３μm ）を順次成長する。ここで活性層５は
図３にそのエネルギーバンド構造を示すような多重量子
井戸構造とし、＋０．８％の圧縮歪を導入したＩｎＧａ
ＡｓＰウェル層２５（厚さ８nm）５層、発光波長１．２
μm 組成のＩｎＧａＡｓＰバリア層２６（厚さ６nm）、
発光波長１．２μm 組成のＩｎＧａＡｓＰのＳＣＨ層２
７（厚さ５０nm）からなる構成とした。活性層５での発
光波長は１．５μm である。
ファ層２（厚さ０．２μm ）、活性層５、クラッド層６
（厚さ０．３μm ）を順次成長する。ここで活性層５は
図３にそのエネルギーバンド構造を示すような多重量子
井戸構造とし、＋０．８％の圧縮歪を導入したＩｎＧａ
ＡｓＰウェル層２５（厚さ８nm）５層、発光波長１．２
μm 組成のＩｎＧａＡｓＰバリア層２６（厚さ６nm）、
発光波長１．２μm 組成のＩｎＧａＡｓＰのＳＣＨ層２
７（厚さ５０nm）からなる構成とした。活性層５での発
光波長は１．５μm である。
【００１１】このような半導体ウェハ上にＳｉＯ2 絶縁
膜を成膜した後、長さ方向に幅が変化するストライプ状
にパターニングして選択的にｐ−ＩｎＰリッジクラッド
層２０（厚さ２．５μm ）、発光波長１．２μm のｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７（厚さ０．５μm ）を成
長する。リッジ導波構造は幅の狭い領域、広い領域で幅
がそれぞれ４μm 、１００μm とし、長さ９００μm に
わたって幅が４μm から１００μm に変化する形状とし
た。この後リッジクラッド層２０の外側領域を１０μm
ずつ残して活性層５までエッチング除去する。
膜を成膜した後、長さ方向に幅が変化するストライプ状
にパターニングして選択的にｐ−ＩｎＰリッジクラッド
層２０（厚さ２．５μm ）、発光波長１．２μm のｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７（厚さ０．５μm ）を成
長する。リッジ導波構造は幅の狭い領域、広い領域で幅
がそれぞれ４μm 、１００μm とし、長さ９００μm に
わたって幅が４μm から１００μm に変化する形状とし
た。この後リッジクラッド層２０の外側領域を１０μm
ずつ残して活性層５までエッチング除去する。
【００１２】この後エピ成長層側にコンタクト層上面を
除いて絶縁膜２１を形成し、さらに基板側、成長層側に
それぞれｎ型オーミック電極９、ｐ型オーミック電極８
を形成する。最後に個々のレーザチップに切り出し、幅
の狭い側の端面に高反射膜１０（反射率９０％）、幅の
広い側の端面に低反射膜１５（反射率１０％）をそれぞ
れ形成して所望のフレア構造半導体レーザを得る。素子
全長は１mmとし、９００μm 長のテーパ領域の両側に５
０μm ずつの直線導波路が形成された構成とした。
除いて絶縁膜２１を形成し、さらに基板側、成長層側に
それぞれｎ型オーミック電極９、ｐ型オーミック電極８
を形成する。最後に個々のレーザチップに切り出し、幅
の狭い側の端面に高反射膜１０（反射率９０％）、幅の
広い側の端面に低反射膜１５（反射率１０％）をそれぞ
れ形成して所望のフレア構造半導体レーザを得る。素子
全長は１mmとし、９００μm 長のテーパ領域の両側に５
０μm ずつの直線導波路が形成された構成とした。
【００１３】このような半導体レーザにおいて幅２０ｎ
ｓ、繰り返し１０ｋＨｚのパルス電流を印加することに
より、ピーク光出力１３Ｗまでの単峰性でリップルの無
い発光遠視野像を得た。発振しきい値電流、スロープ効
率はそれぞれ１Ａ，０．２５Ｗ／Ａであった。発光遠視
野像における横方向の放射角はほぼ回折限界の０．８度
が得られた。
ｓ、繰り返し１０ｋＨｚのパルス電流を印加することに
より、ピーク光出力１３Ｗまでの単峰性でリップルの無
い発光遠視野像を得た。発振しきい値電流、スロープ効
率はそれぞれ１Ａ，０．２５Ｗ／Ａであった。発光遠視
野像における横方向の放射角はほぼ回折限界の０．８度
が得られた。
【００１４】また発光遠視野像においてリップルの生ず
る素子はほとんど認められず、素子歩留まりが従来例に
比べて３倍以上改善された。
る素子はほとんど認められず、素子歩留まりが従来例に
比べて３倍以上改善された。
【００１５】なお実施例においてはＩｎＰを基板とする
波長１．５μm 付近の素子を示したが、用いる材料はも
ちろんこれに限るものではなく、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ系など種々の材料を用いて何等差し支えない。
また放射モード抑制領域として活性層５を全て除去する
構成としたが、これに限らず、例えば溝を形成する構成
としても何等差し支えない。
波長１．５μm 付近の素子を示したが、用いる材料はも
ちろんこれに限るものではなく、ＧａＡｓ系、ＩｎＧａ
ＡｌＡｓ系など種々の材料を用いて何等差し支えない。
また放射モード抑制領域として活性層５を全て除去する
構成としたが、これに限らず、例えば溝を形成する構成
としても何等差し支えない。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明におけるフレア構造
半導体レーザにおいては、横モードの制御構造としてリ
ッジ導波構造を採用するとともに、その外側領域で活性
層をとぎらせる、ないし全て除去する放射モード抑制領
域を形成した。これによって高出力レベルまで、リップ
ルの無いきれいな発光遠視野像を持つ優れた特性のフレ
ア構造半導体レーザが、高い歩留まりで、かつ特性再現
性良く得られるようになった。
半導体レーザにおいては、横モードの制御構造としてリ
ッジ導波構造を採用するとともに、その外側領域で活性
層をとぎらせる、ないし全て除去する放射モード抑制領
域を形成した。これによって高出力レベルまで、リップ
ルの無いきれいな発光遠視野像を持つ優れた特性のフレ
ア構造半導体レーザが、高い歩留まりで、かつ特性再現
性良く得られるようになった。
【図１】本発明のフレア構造レーザの平面図。
【図２】本発明のフレア構造レーザの横方向断面図。
【図３】本発明のフレア構造レーザの活性層のエネルギ
ーバンド図。
ーバンド図。
【図４】従来例のフレア構造レーザの斜視図。
【図５】従来例のフレア構造レーザの平面図。
【図６】（ａ）は従来例のフレア構造レーザの平面図、
（ｂ）は従来例のフレア構造レーザの平面図。
（ｂ）は従来例のフレア構造レーザの平面図。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 電流ブロック層 ４ 下部クラッド層 ５ 活性層 ６ クラッド層 ７ コンタクト層 ８ 電極 ９ 電極 １０ 高反射膜 １１ 発光領域 １２ 放射モード吸収領域 １５ 低反射膜 ２０ リッジクラッド層 ２１ 絶縁膜 ２５ ウェル層 ２６ バリア層 ２７ ＳＣＨ層 ３０ 放射モード抑制領域
Claims (1)
- 【請求項１】活性層幅が共振器方向に変化するフレア構
造半導体レーザにおいて、活性導波路が横方向にリッジ
導波構造となっており、かつ前記リッジ構造の活性導波
路に沿って少なくともその外側の一部に活性導波路が除
去された放射モード防止領域が形成されていることを特
徴とするフレア構造半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153195A JP2723045B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | フレア構造半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153195A JP2723045B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | フレア構造半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0823133A true JPH0823133A (ja) | 1996-01-23 |
| JP2723045B2 JP2723045B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=15557126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6153195A Expired - Fee Related JP2723045B2 (ja) | 1994-07-05 | 1994-07-05 | フレア構造半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723045B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09307190A (ja) * | 1996-05-15 | 1997-11-28 | Fuji Photo Film Co Ltd | ＡｌＩｎＧａＮ系半導体発光素子および半導体発光装置 |
| JP2001358405A (ja) * | 2000-06-14 | 2001-12-26 | Nec Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| JP2005209952A (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
| US6928097B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-08-09 | Nec Corporation | Edge emitting semiconductor laser and semiconductor laser module |
| JP2006093614A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
| WO2008010374A1 (fr) * | 2006-07-19 | 2008-01-24 | Panasonic Corporation | Dispositif laser semi-conducteur |
| JP2009033009A (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-12 | Panasonic Corp | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US7860139B2 (en) | 2008-06-03 | 2010-12-28 | Panasonic Corporation | Semiconductor laser device |
| US10063027B2 (en) | 2016-05-17 | 2018-08-28 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and method of making the same |
| WO2018227004A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Nlight, Inc. | Low divergence high brightness broad area lasers |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191094A (ja) | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体レーザ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166785A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
-
1994
- 1994-07-05 JP JP6153195A patent/JP2723045B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH02166785A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
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| US10658813B2 (en) | 2017-06-09 | 2020-05-19 | Nlight, Inc. | Low divergence high brightness broad area lasers |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2723045B2 (ja) | 1998-03-09 |
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