JPH08264889A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

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JPH08264889A
JPH08264889A JP6998795A JP6998795A JPH08264889A JP H08264889 A JPH08264889 A JP H08264889A JP 6998795 A JP6998795 A JP 6998795A JP 6998795 A JP6998795 A JP 6998795A JP H08264889 A JPH08264889 A JP H08264889A
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current
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light confinement
laser device
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Akihiro Matsumoto
晃広 松本
Takeshi Obayashi
健 大林
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor laser element in which the noise or the increase of the drive power is prevented and which has excellent characteristics such as low power consumption and low noise in a real refractive index guided laser in which the inhibit band gap of a current light confinement layer is narrower than that of a clad layer. CONSTITUTION: A current light confinement layer 106 is formed of a structure which has an inhibit band gap larger than that of an active layer 104 and smaller than those of first and second clad layers 103, 105 and in which the layer is thinner than 1μm and its Al composition ratio is 0.35 or less, and the stripe groove 107 is wider than 1.0 but narrower than 4μm.

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素子に関
し、特に光ディスク等に用いられる半導体レーザ素子の
特性改善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 device, and more particularly to improving the characteristics of a semiconductor laser device used for optical disks and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長帯域780nmの半導体レーザは、
CD(Compact Disk)、MD(Mini
Disk)及びMO(Magneto−Optica
l)ディスク装置の光源として幅広く用いられている。
これらの半導体レーザに要求される仕様として、(1)
駆動電流、駆動電圧をできる限り小さくして、消費電力
を低減すること、(2)光ディスク装置に用いた場合、
信号再生時に光ディスクやその他の光学部品からの戻り
光により誘起される雑音が少ないこと、が挙げられる。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser having a wavelength band of 780 nm is
CD (Compact Disk), MD (Mini
Disk) and MO (Magneto-Optica)
l) Widely used as a light source for disk devices.
The specifications required for these semiconductor lasers are (1)
To reduce the power consumption by reducing the drive current and drive voltage as much as possible. (2) When used in an optical disk device,
One of the reasons is that there is little noise induced by the returning light from the optical disc and other optical parts during signal reproduction.

【0003】(1)の消費電力低減に関しては、駆動電
圧が発光層の禁制帯幅でほぼ決まり、その大幅な低減が
無理であることから、駆動電流の低減について主として
検討が行われている。
Regarding the power consumption reduction of (1), since the drive voltage is almost determined by the forbidden band width of the light emitting layer and the large reduction is impossible, the reduction of the drive current is mainly studied.

【0004】(2)のレーザの戻り光雑音低減について
は、半導体レーザの自励発振現象を利用することが盛ん
に行われている。自励発振では、レーザを一定電流で駆
動したとき、レーザの出射光の光強度が一定でなく、1
GHz程度の高い周波数で時間変動する状態となる。自
励発振が起こると、発振スペクトル線幅の増大及び発振
スペクトルのマルチモード化が生じるために、出射レー
ザ光のコヒーレンスが低下した状態になる。これによっ
て、出射レーザ光と戻り光との干渉が少なくなって、レ
ーザの光干渉性雑音を低減できる。
Regarding the laser return light noise reduction of (2), the self-sustained pulsation phenomenon of a semiconductor laser is actively used. In self-sustained pulsation, when the laser is driven with a constant current, the light intensity of the emitted light of the laser is not constant and
It becomes a time-varying state at a high frequency of about GHz. When the self-excited oscillation occurs, the coherence of the emitted laser light is lowered because the oscillation spectrum line width increases and the oscillation spectrum becomes multimode. As a result, the interference between the emitted laser light and the return light is reduced, and the optical coherence noise of the laser can be reduced.

【0005】また、(1)で述べたレーザの駆動電流低
減については、光吸収のない半導体層を電流光閉じ込め
層に用いたレーザが提案され、その性能が実証されてい
る。このタイプのレーザは、光の閉じ込めに屈折率の実
部の差,つまり、レーザ発振部分とそれ以外の領域とで
の実質的な屈折率の差を利用するために、実屈折率導波
型レーザと呼ばれる。以下にその従来例について述べ
る。
Regarding the reduction of the driving current of the laser described in (1), a laser using a semiconductor layer which does not absorb light as a current / light confinement layer has been proposed and its performance has been verified. This type of laser utilizes a difference in the real part of the refractive index for confining light, that is, a substantial difference in the refractive index between the laser oscillation part and the other region, and therefore, the real index guided type laser is used. Called a laser. The conventional example will be described below.

【0006】(従来例1)高山等が報告した実屈折率導
波型レーザ(Appl.Phys.Lett.,Vo
l.65,pp.1211(1994))について説明
する。図2はこの実屈折率導波型レーザ素子の断面構造
を示す。
(Conventional Example 1) A real index guided laser (Appl. Phys. Lett., Vo reported by Takayama et al.
l. 65, pp. 1211 (1994)) will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of this real index guided laser device.

【0007】図において、200は該実屈折率導波型レ
ーザ素子で、そのn−GaAs基板201上にn−Ga
Asバッファ層202を介して形成された積層構造20
0aを有している。該積層構造200aは、AlGaA
s活性層204をn−AlGaAs第1クラッド層(下
クラッド層)203及びp−AlGaAs第2クラッド
層(上クラッド層)205により挟み込んで構成されて
いる。
In the figure, reference numeral 200 designates the real refractive index guided laser element, which is formed on an n-GaAs substrate 201 of n-Ga.
Laminated structure 20 formed via As buffer layer 202
It has 0a. The laminated structure 200a is made of AlGaA.
The s-active layer 204 is sandwiched between the n-AlGaAs first cladding layer (lower cladding layer) 203 and the p-AlGaAs second cladding layer (upper cladding layer) 205.

【0008】そして該上クラッド層205上には、該層
の表面に達するストライプ状溝207を中央部分に有す
るn−AlGaAs電流光閉じ込め層206が設けら
れ、該電流光閉じ込め層206上には、該ストライプ状
溝207を埋め込むよう、p−AlGaAs第3クラッ
ド層208が形成されている。この第3クラッド層20
8上には、p−GaAsコンタクト層209を介してp
型電極210が形成され、該基板201の裏面側にはn
型電極211が形成されている。
On the upper cladding layer 205, an n-AlGaAs current / light confinement layer 206 having a stripe-shaped groove 207 reaching the surface of the layer in the central portion is provided, and on the current / light confinement layer 206, A p-AlGaAs third cladding layer 208 is formed so as to fill the stripe-shaped groove 207. This third clad layer 20
8 through p-GaAs contact layer 209.
The mold electrode 210 is formed, and n is formed on the back surface side of the substrate 201.
The mold electrode 211 is formed.

【0009】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0010】まず、n−GaAs基板201上にn−G
aAsバッファ層202を層厚1.0μm程度に形成し
た後、その上にn−Al0.55Ga0.45As第1クラッド
層203を層厚1.5μm程度、アンドープAl0.14
0.86As活性層204を層厚0.06μm程度に、さ
らにp−Al0.55Ga0.45As第2クラッド層205を
層厚0.1μm程度に成長して、積層構造200aを形
成する。その後、該第2クラッド層205上にn−Al
0.65Ga0.35AS電流光閉じ込め層206を層厚1.0
μm程度に成長する。ここでは各半導体層の成長はMO
CVD(有機金属気相成長)法により行う。
First, n-G is formed on an n-GaAs substrate 201.
After forming the aAs buffer layer 202 to a layer thickness of about 1.0 μm, an n-Al 0.55 Ga 0.45 As first cladding layer 203 is formed on the aAs buffer layer 202 to a layer thickness of about 1.5 μm and undoped Al 0.14 G.
The a 0.86 As active layer 204 is grown to a layer thickness of about 0.06 μm, and the p-Al 0.55 Ga 0.45 As second clad layer 205 is grown to a layer thickness of about 0.1 μm to form a laminated structure 200a. Then, n-Al is formed on the second cladding layer 205.
0.65 Ga 0.35 AS Current / light confinement layer 206 with a layer thickness of 1.0
It grows to about μm. Here, the growth of each semiconductor layer is MO
It is performed by a CVD (metal organic chemical vapor deposition) method.

【0011】続いて、該電流光閉じ込め層206の中央
部に、p−第2クラッド層205に到達する幅2.0μ
mのストライプ溝207を形成し、その後溝207を埋
め込むようp−Al0.55Ga0.45As第3クラッド層2
08を層厚2.0μm程度に成長し、さらにp−GaA
sコンタクト層209を層厚1.0μm程度に形成す
る。ここでは、上記各半導体層の成長は2回目のMOC
VD法により行っている。
Then, in the central portion of the current / light confinement layer 206, a width of 2.0 μ reaching the p-second cladding layer 205.
m stripe stripe 207 is formed, and then the p-Al 0.55 Ga 0.45 As third clad layer 2 is formed so as to fill the groove 207.
08 was grown to a layer thickness of about 2.0 μm, and p-GaA
The s contact layer 209 is formed to have a layer thickness of about 1.0 μm. Here, the growth of each of the above semiconductor layers is the second MOC.
The VD method is used.

【0012】次に、コンタクト層209の露出面上にp
型電極210を形成し、基板201の裏面側にn型電極
211を形成する。
Next, p is formed on the exposed surface of the contact layer 209.
The mold electrode 210 is formed, and the n-type electrode 211 is formed on the back surface side of the substrate 201.

【0013】そして、へき開法により共振器長が100
μmになるよう基板を分割し、これにより得られた共振
器端面にその反射率が32%となるようにAl23膜を
形成する。
Then, the resonator length is 100 by the cleavage method.
dividing the substrate so that the [mu] m, thereby the reflectance cavity facet obtained forms an Al 2 O 3 film to be 32%.

【0014】本レーザ素子は、p型電極210とn型電
極211の間に順方向電圧を印加した時の発振開始電流
が15.2mA、電流−光出力特性のスロープ効率が
0.66W/Aとなっている。さらに、本レーザ素子
は、光出力3mWにおいて光強度が1GHz程度の高周
波数で時間変動する自励発振現象が観測でき、戻り光に
よる雑音を十分抑制できるものとなっている。
In this laser device, the oscillation start current is 15.2 mA when a forward voltage is applied between the p-type electrode 210 and the n-type electrode 211, and the slope efficiency of the current-light output characteristic is 0.66 W / A. Has become. Further, the present laser element can observe a self-excited oscillation phenomenon in which the light intensity changes with time at a high frequency of about 1 GHz at an optical output of 3 mW, and the noise due to the returning light can be sufficiently suppressed.

【0015】従来例1のレーザ素子では、電流光閉じ込
め層206の禁制帯幅をEg1、活性層204の禁制帯
幅をEg2、クラッド層203及び205の禁制帯幅を
Eg3、Eg4とすると、各半導体層の禁制帯幅の関係
は、 Eg2<Eg3、Eg4<Eg1 を満たすものとなっている。
In the laser device of Conventional Example 1, assuming that the forbidden band width of the current / light confinement layer 206 is Eg1, the forbidden band width of the active layer 204 is Eg2, and the forbidden band widths of the cladding layers 203 and 205 are Eg3 and Eg4, respectively. The forbidden band widths of the semiconductor layers satisfy Eg2 <Eg3 and Eg4 <Eg1.

【0016】ここで、電流光閉じ込め層の禁制帯幅は活
性層の禁制帯幅よりも広いために、活性層で発生した光
は電流光閉じ込め層で吸収されない。
Here, since the forbidden band width of the current / light confinement layer is wider than the forbidden band width of the active layer, the light generated in the active layer is not absorbed in the current / light confinement layer.

【0017】また、電流光閉じ込め層の禁制帯幅はクラ
ッド層の禁制帯幅より広く、禁制帯幅と屈折率は反比例
の関係にあるので、電流光閉じ込め層の屈折率はクラッ
ド層の屈折率よりも低くなる。そのために、ストライプ
溝外側での層厚方向の等価屈折率がストライプ溝内側で
の層厚方向の等価屈折率よりも低くなり、実屈折率差に
よる光閉じ込め(実屈折率導波)が可能となる。また、
この素子では、自励発振は、ストライプ溝内側及び外側
での層厚方向の等価屈折率差(△n)を調整することに
より実現している。
Further, since the forbidden band width of the current / light confinement layer is wider than the forbidden band width of the cladding layer, and the forbidden band width and the refractive index are in inverse proportion to each other, the refractive index of the current / light confinement layer is the refractive index of the cladding layer. Will be lower than. Therefore, the equivalent refractive index in the layer thickness direction outside the stripe groove becomes lower than the equivalent refractive index in the layer thickness direction inside the stripe groove, and optical confinement (real refractive index guiding) due to the difference in actual refractive index is possible. Become. Also,
In this element, self-pulsation is realized by adjusting the equivalent refractive index difference (Δn) in the layer thickness direction inside and outside the stripe groove.

【0018】(従来例2)島等が報告した実屈折率導波
型レーザ(1994年春季応用物理学会予稿集28p−
K−4)について説明する。図3は、この実屈折率導波
型レーザの素子構造を示す断面図てある。
(Prior art example 2) Real refractive index guided laser reported by Shima et al. (Proceedings of the 1994 Spring Applied Physics Society of Japan 28p-
K-4) will be described. FIG. 3 is a sectional view showing the device structure of this real index guided laser.

【0019】図において、300は実屈折率導波型レー
ザ素子で、そのn−GaAs基板301上には、TQW
(Triple Quantum Well)活性層3
03を、n−AlGaAs第1クラッド層(下クラッド
層)302及びp−AlGaAs第2クラッド層(上ク
ラッド層)304により挟み込んでなる積層構造300
aが設けられている。
In the figure, reference numeral 300 designates a real refractive index guided laser device, on the n-GaAs substrate 301 of which a TQW is provided.
(Triple Quantum Well) Active Layer 3
03 is sandwiched between an n-AlGaAs first clad layer (lower clad layer) 302 and a p-AlGaAs second clad layer (upper clad layer) 304.
a is provided.

【0020】この上クラッド層304上には、AlGa
Asエッチングストップ層305が形成され、該エッチ
ングストップ層305の中央部分には、p−AlGaA
s第3クラッド層306上にp−GaAs層307を積
層してなるリッジストライプ部308が形成されてお
り、該リッジストライプ部308の両側には、リッジ側
面を埋めるようp−AlGaAs電流光閉じ込め層30
9が形成されている。
AlGa is formed on the upper cladding layer 304.
An As etching stop layer 305 is formed, and p-AlGaA is formed in the central portion of the etching stop layer 305.
A ridge stripe portion 308 is formed by stacking a p-GaAs layer 307 on the third cladding layer 306, and a p-AlGaAs current / light confinement layer is formed on both sides of the ridge stripe portion 308 so as to fill the side surface of the ridge. Thirty
9 is formed.

【0021】そして、該リッジストライプ部308及び
光電流閉じ込め層309上には、p−GaAsコンタク
ト層310を介してp型電極311が形成され、該基板
301の裏面側にはn型電極312が形成されている。
A p-type electrode 311 is formed on the ridge stripe portion 308 and the photocurrent confinement layer 309 via a p-GaAs contact layer 310, and an n-type electrode 312 is formed on the back surface of the substrate 301. Has been formed.

【0022】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0023】n−GaAs基板301上に、n−Al
0.48Ga0.52As第1クラッド層302、TQW(Tr
iple Quantum Well)活性層303、
p−Al0.48Ga0.52As第2クラッド層304をMO
CVD法により順次成長して、積層構造300aを形成
する。続いて、該第2クラッド層304上に、p−Al
0.69Ga0.31Asエッチングストップ層305、p−A
0.48Ga0.52As第3クラッド層306、p−GaA
s層307を順次MOCVD法により積層形成する。
On the n-GaAs substrate 301, n-Al
0.48 Ga 0.52 As First cladding layer 302, TQW (Tr
an active layer 303 of the triple quantum well),
The p-Al 0.48 Ga 0.52 As second cladding layer 304 is MO
Sequential growth is performed by the CVD method to form a laminated structure 300a. Then, on the second cladding layer 304, p-Al
0.69 Ga 0.31 As Etching stop layer 305, p-A
l 0.48 Ga 0.52 As Third cladding layer 306, p-GaA
The s layer 307 is sequentially laminated by MOCVD.

【0024】次に、表面に誘電体ストライプマスクを該
p−GaAs層307の所定領域上に形成した後、エッ
チング処理を施して、エッチングストップ層305に到
達するリッジストライプ部308を形成する。続いて、
リッジストライプ部308の両側にその側面(リッジ側
面)を埋めるように塩素添加MOCVD法により、n−
Al0.7Ga0.3As電流光閉じ込め層309を形成し、
全面にp−GaAsコンタクト層310をMOCVD法
により形成する。その後、コンタクト層310の表面上
にp型電極311を、基板301の裏面側にn型電極3
12を形成する。
Next, a dielectric stripe mask is formed on the surface of the p-GaAs layer 307 in a predetermined region, and then an etching process is performed to form a ridge stripe portion 308 reaching the etching stop layer 305. continue,
N− by a chlorine-added MOCVD method so as to fill the side surface (ridge side surface) on both sides of the ridge stripe portion 308.
An Al 0.7 Ga 0.3 As current / light confinement layer 309 is formed,
A p-GaAs contact layer 310 is formed on the entire surface by MOCVD. After that, the p-type electrode 311 is formed on the front surface of the contact layer 310, and the n-type electrode 3 is formed on the rear surface side of the substrate 301.
12 is formed.

【0025】そしてへき開法により共振器長が600μ
mになるよう基板を分割し、これにより得られた共振器
端面にその反射率が4%〜90%となるよう所定の処理
を施す。
The resonator length is 600 μ by the cleavage method.
The substrate is divided so as to have a thickness of m, and a predetermined treatment is applied to the end face of the resonator thus obtained so that the reflectance thereof is 4% to 90%.

【0026】本レーザ素子300では、p型電極311
とn型電極312の間に順方向電圧を印加した時の発振
開始電流は32mAであり、電流−光出力特性のスロー
プ効率は1.05W/Aとなる。
In the present laser device 300, the p-type electrode 311 is used.
The oscillation start current when a forward voltage is applied between the n-type electrode 312 and the n-type electrode 312 is 32 mA, and the slope efficiency of the current-optical output characteristic is 1.05 W / A.

【0027】従来例2のレーザにおいても、電流光閉じ
込め層の禁制帯幅がクラッド層の禁制帯幅より広いた
め、禁制帯幅と屈折率は反比例の関係にあることから、
電流光閉じ込め層の屈折率はクラッド層の屈折率よりも
低くなる。そのために、リッジストライプ部の外側での
層厚方向の等価屈折率がリッジストライプ部の内側での
層厚方向の等価屈折率よりも低くなり、実屈折率差によ
る光閉じ込め(実屈折率導波)が可能となる。
Also in the laser of Conventional Example 2, since the forbidden band width of the current / light confinement layer is wider than the forbidden band width of the cladding layer, the forbidden band width and the refractive index are in inverse proportion to each other.
The refractive index of the current / light confinement layer is lower than that of the cladding layer. Therefore, the equivalent refractive index in the layer thickness direction outside the ridge stripe portion becomes lower than the equivalent refractive index in the layer thickness direction inside the ridge stripe portion, and optical confinement due to the difference in the actual refractive index (actual refractive index guide ) Is possible.

【0028】(従来例3)電流光閉じ込め層の禁制帯幅
Eg1、活性層の禁制帯幅Eg2、クラッド層の禁制帯
幅Eg3が、Eg2<Eg1<Eg3の関係を満たす、
実屈折率導波型レーザが、矢野等により報告されている
(特公昭57−5070号公報参照)。図4はこの公報
に開示の素子構造を示す断面図である。
(Conventional Example 3) The forbidden band width Eg1 of the current / light confinement layer, the forbidden band width Eg2 of the active layer, and the forbidden band width Eg3 of the cladding layer satisfy the relationship of Eg2 <Eg1 <Eg3.
A real refractive index guided laser has been reported by Yano et al. (See Japanese Patent Publication No. 57-5070). FIG. 4 is a sectional view showing the element structure disclosed in this publication.

【0029】図において、400は該実屈折率導波型レ
ーザ素子で、そのn−GaAs基板401上には、アン
ドープAlGaAs活性層403をn−AlGaAs第
1クラッド層(下クラッド層)402及びp−AlGa
As第2クラッド層(上クラッド層)404により挟み
込んでなる積層構造400aが配設されている。
In the figure, reference numeral 400 denotes the real refractive index waveguide type laser device, on the n-GaAs substrate 401, an undoped AlGaAs active layer 403, an n-AlGaAs first cladding layer (lower cladding layer) 402 and p. -AlGa
A laminated structure 400a sandwiched between As second clad layers (upper clad layer) 404 is provided.

【0030】そして、該上クラッド層404上には、該
層の表面に達するストライプ状溝406を中央部分に有
するn−AlGaAs電流光閉じ込め層405が設けら
れ、該電流光閉じ込め層405上には、該ストライプ状
溝406を埋め込むよう、p−AlGaAs第3クラッ
ド層407が形成されている。この第3クラッド層40
7上には、p−GaAsコンタクト層408を介してp
型電極409が形成され、該基板401の裏面側にはn
型電極410が形成されている。
On the upper cladding layer 404, an n-AlGaAs current / light confinement layer 405 having a stripe-shaped groove 406 reaching the surface of the layer is provided in the central portion, and on the current / light confinement layer 405. A p-AlGaAs third cladding layer 407 is formed so as to fill the stripe groove 406. This third clad layer 40
7 through p-GaAs contact layer 408.
A mold electrode 409 is formed, and n is formed on the back surface side of the substrate 401.
A mold electrode 410 is formed.

【0031】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0032】まず、n−GaAs基板401上に、n−
Al0.6Ga0.4As第1クラッド層402を層厚1.5
μmに、アンドープAl0.20Ga0.80As活性層403
を層厚0.1μmに、p−Al0.6Ga0.4As第2クラ
ッド層404を層厚0.2μmに成長して、積層構造4
00aを形成し、その後n−Al0.4Ga0.6As電流光
閉じ込め層405を層厚1.0μmに形成する。
First, on the n-GaAs substrate 401, n-
Al 0.6 Ga 0.4 As 1st clad layer 402 layer thickness 1.5
μm, undoped Al 0.20 Ga 0.80 As active layer 403
To a layer thickness of 0.1 μm, and a p-Al 0.6 Ga 0.4 As second cladding layer 404 to a layer thickness of 0.2 μm.
00a, and then the n-Al 0.4 Ga 0.6 As current / light confinement layer 405 is formed to have a layer thickness of 1.0 μm.

【0033】次に、電流光閉じ込め層405の中央部
に、p−第2クラッド層404に到達するストライプ溝
406を形成し、続いて、ストライプ溝406を埋める
ようにp−Al0.6Ga 0.4As第3クラッド層407
を層厚2.0μmに形成し、さらにその上にp− Ga
Asコンタクト層408を層厚1.0μmに成長する。
その後、コンタクト層408の表面上にp型電極409
を形成し、基板401の裏面側にn型電極410を形成
する。
Next, a stripe groove 406 reaching the p-second cladding layer 404 is formed in the central portion of the current / light confinement layer 405, and then p-Al 0.6 Ga 0.4 As is filled so as to fill the stripe groove 406. Third cladding layer 407
Is formed to have a layer thickness of 2.0 μm, and p-Ga is further formed thereon.
The As contact layer 408 is grown to a layer thickness of 1.0 μm.
Then, a p-type electrode 409 is formed on the surface of the contact layer 408.
Then, the n-type electrode 410 is formed on the back surface side of the substrate 401.

【0034】そして、へき開法により共振器長が250
〜400μmになるよう基板を分割する。
Then, the resonator length is 250 by the cleavage method.
The substrate is divided to have a thickness of 400 μm.

【0035】従来例3のレーザ素子では、p型電極40
9とn型電極410の間に順方向電圧を印加した時の発
振開始電流は100mAである。
In the laser device of Conventional Example 3, the p-type electrode 40 is used.
The oscillation start current when a forward voltage is applied between the 9 and the n-type electrode 410 is 100 mA.

【0036】ここで、電流閉じ込め層の禁制帯幅は活性
層の禁制帯幅よりも広いために、活性層で発生した光は
電流光閉じ込め層で吸収されない。
Here, since the forbidden band width of the current confinement layer is wider than the forbidden band width of the active layer, the light generated in the active layer is not absorbed in the current light confinement layer.

【0037】また、電流光閉じ込め層の禁制帯幅はクラ
ッド層の禁制帯幅より狭く、禁制帯幅と屈折率は反比例
の関係にあるので、電流光閉じ込め層の屈折率の方がク
ラッド層の屈折率よりも高くなる。
Since the forbidden band width of the current / light confinement layer is narrower than the forbidden band width of the cladding layer, and the forbidden band width and the refractive index are in inverse proportion to each other, the refractive index of the current / light confinement layer is larger than that of the cladding layer. It will be higher than the refractive index.

【0038】しかし、ストライプ溝外側で選択されるレ
ーザ発振のモードでの等価屈折率がストライプ溝内部で
の層厚方向の等価屈折率よりも低いために、実屈折率差
による光閉じ込め(実屈折率導波)が可能となる。
However, since the equivalent refractive index in the laser oscillation mode selected outside the stripe groove is lower than the equivalent refractive index in the layer thickness direction inside the stripe groove, the optical confinement due to the difference in the actual refractive index (real refraction Index guiding) is possible.

【0039】この従来例3のレーザ素子については、最
適設計範囲が上記公報に記述されており、ストライプ幅
(上記ストライプ溝の幅)W、電流光閉じ込め層の層厚
及び禁制帯幅をそれぞれd及びEg1、クラッド層の禁
制帯幅をEg3とすると、ストライプ幅はW=4〜7μ
mが適当であり、W<3μm及びW>8μmの条件で
は、横方向の光閉じ込めの効果を発揮しないこととな
り、また、電流光閉じ込め層の層厚はd=1〜2μmが
適当であり、上記禁制帯幅Eg1とEg3の差が比較的
小さいことが望ましいとしている。
The optimum design range of the laser device of Conventional Example 3 is described in the above publication, and the stripe width (width of the stripe groove) W, the layer thickness of the current / light confinement layer and the forbidden band width are respectively d. And Eg1, and the forbidden band width of the cladding layer is Eg3, the stripe width is W = 4 to 7 μm.
m is appropriate, and under the conditions of W <3 μm and W> 8 μm, the effect of lateral light confinement is not exhibited, and the layer thickness of the current light confinement layer is appropriately d = 1 to 2 μm. It is desirable that the difference between the forbidden band widths Eg1 and Eg3 is relatively small.

【0040】また、従来例3のレーザ素子における光閉
じ込め機構において、自励発振についての検討は全く行
われていない。
In the optical confinement mechanism in the laser device of Conventional Example 3, self-sustained pulsation has not been studied at all.

【0041】[0041]

【発明が解決しようとする課題】従来例1の半導体レー
ザ素子200では、電流光閉じ込め層206の禁制帯幅
がクラッド層の禁制帯幅よりも広い。AlGaAs系材
料において、禁制帯幅とAl組成比は比例関係にあるた
め、この条件を満たす電流光閉じ込め層はそのAl組成
比がかなり高くなる。そのために、電流光閉じ込め層に
溝形成を行うプロセスで、該電流光閉じ込め層の表面が
酸化されやすく、その後の溝埋め込みのMOCVD成長
で成長不良が発生し、所望の素子構造を作成するのが非
常に困難となるという問題がある。
In the semiconductor laser device 200 of Conventional Example 1, the forbidden band width of the current / light confinement layer 206 is wider than the forbidden band width of the cladding layer. In the AlGaAs material, the forbidden band width and the Al composition ratio are in a proportional relationship, so that the current light confinement layer satisfying this condition has a considerably high Al composition ratio. Therefore, in the process of forming a groove in the current / light confinement layer, the surface of the current / light confinement layer is easily oxidized, and a growth defect occurs in the MOCVD growth for filling the groove thereafter, so that a desired element structure is formed. There is a problem that it becomes very difficult.

【0042】また、従来例2の半導体レーザ素子300
では、電流光閉じ込め層の禁制帯幅をクラッド層の禁制
帯幅よりも広く設定するので、電流光閉じ込め層のAl
組成比はかなり高くなる。そのために、リッジストライ
プ部の両側に電流光閉じ込め層を埋め込み成長する際、
誘電体マスク表面に成長物質が堆積しないように、塩素
等の反応性の高いガスを添加する必要がある。その結
果、成長装置内部で異常反応や腐食などが生じるという
問題がある。
Further, the semiconductor laser device 300 of the second conventional example.
Then, since the forbidden band width of the current / light confinement layer is set to be wider than the forbidden band width of the cladding layer,
The composition ratio becomes considerably high. Therefore, when the current and light confinement layers are embedded and grown on both sides of the ridge stripe portion,
It is necessary to add a highly reactive gas such as chlorine so that the growth material is not deposited on the surface of the dielectric mask. As a result, there is a problem that abnormal reaction or corrosion occurs inside the growth apparatus.

【0043】これに対して、従来例3の半導体レーザ素
子400では、電流光閉じ込め層の禁制帯幅がクラッド
層の禁制帯幅よりも狭い。そのために、この条件を満た
す電流光閉じ込め層のAl組成比は比較的低く設定でき
る。従って、従来例1と同様の溝埋め込み構造の素子の
製造プロセスでは、溝形成時の表面酸化が抑制されるの
で、溝埋め込みMOCVD成長で成長不良が発生しにく
くなる。
On the other hand, in the semiconductor laser device 400 of Conventional Example 3, the forbidden band width of the current / light confinement layer is narrower than the forbidden band width of the cladding layer. Therefore, the Al composition ratio of the current / light confinement layer that satisfies this condition can be set relatively low. Therefore, in the manufacturing process of the element having the groove burying structure similar to that of the conventional example 1, the surface oxidation at the time of forming the groove is suppressed, so that the growth failure is less likely to occur in the groove burying MOCVD growth.

【0044】しかし、従来例3で最適設計範囲として開
示されているストライプ幅W、電流光閉じ込め層の層厚
d、電流光閉じ込め層の禁制帯幅(Al組成比)では以
下に述べるような問題が生ずる。
However, in the stripe width W, the layer thickness d of the current / light confinement layer, and the forbidden band width (Al composition ratio) of the current / light confinement layer disclosed as the optimum design range in Conventional Example 3, the following problems occur. Occurs.

【0045】つまり、上記公報記載の技術では、ストラ
イプ幅WがW=4〜7μmが適当であるとされている
が、この値Wが4μm以上の場合、レーザの自励発振が
起こりにくく、そのためにレーザの低雑音化が実現でき
ない。さらに、ストライプ幅が4μm以上では発振開始
電流が増大するために、低電流化が困難である。
That is, in the technique described in the above publication, it is said that the stripe width W is appropriately set to W = 4 to 7 μm. However, when this value W is 4 μm or more, the self-sustained pulsation of the laser is hard to occur, and therefore, Moreover, the noise reduction of the laser cannot be realized. Further, when the stripe width is 4 μm or more, the oscillation start current increases, so that it is difficult to reduce the current.

【0046】また、電流光閉じ込め層dはd=1〜2μ
mが適当であるとされているが、dが1μm以上の場
合、ストライプ領域の層厚が厚くなるために、素子抵抗
が高くなって駆動電圧が増大する。さらに、dが1μm
以上の場合、レーザの自励発振が起こりにくく、レーザ
の低雑音化が実現できない。
The current / light confinement layer d is d = 1 to 2 μm.
Although it is considered that m is appropriate, when d is 1 μm or more, the layer thickness of the stripe region becomes large, so that the element resistance increases and the driving voltage increases. Furthermore, d is 1 μm
In the above case, the self-sustained pulsation of the laser is unlikely to occur, and the noise reduction of the laser cannot be realized.

【0047】さらに、電流光閉じ込め層の禁制帯幅がク
ラッド層の禁制帯幅に近い方が適当であるとされている
が、その場合、電流光閉じ込め層のAl組成比が高くな
るために、ストライプ溝の形成時に電流光閉じ込め層の
表面酸化が起こりやすくなり、溝埋め込みの結晶成長の
際に、成長不良が発生することがある。しかも、Al組
成比が高い場合も自励発振が起こり難くなり、上記と同
様レーザの低雑音化が実現できなくなってしまう。
Further, it is said that it is more appropriate that the forbidden band width of the current / light confinement layer is closer to the forbidden band width of the cladding layer. In that case, however, the Al composition ratio of the current / light confinement layer becomes high. Surface oxidation of the current / light confinement layer is likely to occur at the time of forming the stripe groove, and defective growth may occur at the time of crystal growth for filling the groove. Moreover, even when the Al composition ratio is high, self-sustained pulsation is less likely to occur, and the noise reduction of the laser cannot be realized as in the above case.

【0048】このように、従来例3では、自励発振を起
こすための素子構造についての検討がなされていないた
めに、低雑音化の実現が困難である。さらに、低消費電
力化のために必要な駆動電圧に対する検討が不十分であ
るため、駆動電圧の低減による低消費電力化も困難であ
る。また、上記低雑音化や低消費電力化を図るという観
点からすると、上記公報記載のAlGaAs系材料を用
いた素子の製造プロセスは、素子構造における寸法等の
設定値が最適な範囲のものであるとはいえない。
As described above, in Conventional Example 3, since the element structure for causing self-sustained pulsation has not been examined, it is difficult to realize low noise. Further, since the drive voltage necessary for reducing the power consumption is insufficiently studied, it is difficult to reduce the power consumption by reducing the drive voltage. Further, from the viewpoint of achieving the low noise and low power consumption, in the manufacturing process of the device using the AlGaAs material described in the above publication, the set values such as dimensions in the device structure are in the optimum range. Not really.

【0049】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、電流光閉じ込め層の禁制帯幅がク
ラッド層の禁制帯幅より狭い実屈折率導波型レーザにお
いて、雑音の発生や駆動電力の増大を防止して、低消費
電力及び低雑音という特性に優れた半導体レーザ素子を
提供することが本発明の目的である。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and in a real refractive index guided laser in which the forbidden band width of the current / light confinement layer is narrower than the forbidden band width of the cladding layer, noise of It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which is excellent in characteristics of low power consumption and low noise by preventing generation and increase in driving power.

【0050】[0050]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ素子は、構成材料として、Alを含有する半導体材
料を用いた半導体レーザ素子であって、第1導電型の第
1クラッド層上に、活性層及び第2導電型の第2クラッ
ド層を順次積層してなる積層構造と、該第2クラッド層
の表面上に形成されたストライプ状半導体層と、該第2
クラッド層の表面上の、該ストライプ状半導体層の両側
部に形成された電流光閉じ込め層とを備えている。そし
て該電流光閉じ込め層は、該活性層の禁制帯幅より大き
く、かつ該第1及び第2クラッド層の禁制帯幅より小さ
い禁制帯幅を有し、その層厚が1μmより小さく、その
Al組成比が0.35以下となるよう形成したものであ
り、該ストライプ状の半導体層は、その幅が1.0μm
以上であって4μm未満の範囲内の値となるよう形成し
たものである。そのことにより上記目的が達成される。
A semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor laser device using a semiconductor material containing Al as a constituent material, wherein a first conductivity type first clad layer comprises: A laminated structure formed by sequentially laminating an active layer and a second conductivity type second cladding layer; a stripe-shaped semiconductor layer formed on a surface of the second cladding layer;
And a current / light confinement layer formed on both sides of the striped semiconductor layer on the surface of the clad layer. The current / light confinement layer has a forbidden band width larger than the forbidden band width of the active layer and smaller than the forbidden band width of the first and second cladding layers, and has a layer thickness smaller than 1 μm and a The stripe-shaped semiconductor layer is formed to have a composition ratio of 0.35 or less and a width of 1.0 μm.
It is formed so as to have a value within the above range and less than 4 μm. Thereby, the above object is achieved.

【0051】この発明は、上記半導体レーザ素子におい
て、前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価
屈折率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の
等価屈折率との差△nを、1×10-3以上かつ1×10
-2以下の範囲の値としたものである。
In the semiconductor laser device according to the present invention, the difference Δn between the equivalent refractive index in the layer thickness direction inside the striped semiconductor layer and the equivalent refractive index in the layer thickness direction outside the striped semiconductor layer is Δn. Is 1 × 10 −3 or more and 1 × 10
Values are in the range of -2 or less.

【0052】この発明は、上記半導体レーザ素子におい
て、該電流光閉じ込め層の層厚を、0.4μm以上かつ
0.8μm以下の値としたものである。
According to the present invention, in the above semiconductor laser device, the current light confinement layer has a layer thickness of 0.4 μm or more and 0.8 μm or less.

【0053】[0053]

【作用】この発明においては、電流光閉じ込め層の禁制
帯幅がクラッド層の禁制帯幅よりも狭いため、電流光閉
じ込め層のAl組成比を比較的低く設定できる。これに
よりストライプ溝の形成時に生ずる電流光閉じ込め層の
表面酸化が抑制されることとなり、該電流光閉じ込め層
上に溝埋め込みMOCVD成長により成長される半導体
層の成長不良を抑制できる。
In the present invention, the forbidden band width of the current / light confinement layer is narrower than that of the cladding layer, so that the Al composition ratio of the current / light confinement layer can be set relatively low. As a result, the surface oxidation of the current / light confinement layer that occurs when the stripe groove is formed is suppressed, and the growth failure of the semiconductor layer grown on the current / light confinement layer by MOCVD growth embedded in the groove can be suppressed.

【0054】また、ストライプ溝の幅Wを4μm以下と
しているため、自励発振が発生しやすくなって低雑音化
を実現でき、また該ストライプ溝の幅が4μm以下でか
つ1.0μm以上であるため、発振開始電流Ithを低
減して、低消費電力化を図ることができる。
Further, since the width W of the stripe groove is 4 μm or less, self-excited oscillation is likely to occur and noise reduction can be realized, and the width of the stripe groove is 4 μm or less and 1.0 μm or more. Therefore, the oscillation start current Ith can be reduced and power consumption can be reduced.

【0055】また、電流光閉じ込め層の層厚を1μm未
満にしているため、駆動電圧の増大を防止でき、また自
励発振が起こり易くなって、低雑音化を図ることができ
る。また、電流光閉じ込め層のAl組成比を、0.35
以下としているため、第1回目の結晶成長で形成した半
導体層上に第2回目の結晶成長により半導体層を形成す
る際、結晶不良が生じにくくなり、結晶不良による高抵
抗化に伴って駆動電圧が増大するのを抑制できる。ま
た、リッジストライプ部を埋め込む際に用いる選択成長
用のSiNマスク上に成膜物質が堆積するのを抑制する
ことができる。また、Al組成比X1が0.35以下で
あるため、最大自励発振光出力Pmaxを一定値以上に
保持でき、低雑音化が可能となる。
Further, since the thickness of the current / light confinement layer is less than 1 μm, it is possible to prevent the driving voltage from increasing, and it becomes easy for self-sustained pulsation to occur, so that the noise can be reduced. Further, the Al composition ratio of the current / light confinement layer is set to 0.35.
As described below, when a semiconductor layer is formed by the second crystal growth on the semiconductor layer formed by the first crystal growth, crystal defects are less likely to occur, and the drive voltage is increased as the resistance due to the crystal defects increases. Can be suppressed. Further, it is possible to suppress the deposition of the film-forming substance on the SiN mask for selective growth used when burying the ridge stripe portion. Further, since the Al composition ratio X1 is 0.35 or less, the maximum self-excited oscillation light output Pmax can be maintained at a certain value or more, and noise can be reduced.

【0056】[0056]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0057】(実施例1)図1は本発明の第1の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a sectional structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【0058】図において、100は本実施例の実屈折率
導波型レーザ素子で、そのn−GaAs基板101上に
n−GaAsバッファ層102を介して形成された積層
構造100aを有している。該積層構造100aは、ア
ンドープAlGaAs活性層104をn−AlGaAs
第1クラッド層(下クラッド層)103及びp−AlG
aAs第2クラッド層(上クラッド層)105により挟
み込んで構成されている。
In the figure, reference numeral 100 denotes a real index guided laser device of this embodiment, which has a laminated structure 100a formed on an n-GaAs substrate 101 via an n-GaAs buffer layer 102. . In the laminated structure 100a, the undoped AlGaAs active layer 104 is made into n-AlGaAs.
First cladding layer (lower cladding layer) 103 and p-AlG
It is configured by being sandwiched by the aAs second cladding layer (upper cladding layer) 105.

【0059】そして該上クラッド層105上には、該ク
ラッド層の表面に達する幅2.5μmのストライプ状溝
107を中央部分に有する層厚0.5μmのn−AlG
aAs電流光閉じ込め層106が設けられ、該電流光閉
じ込め層106上には、該ストライプ状溝107を埋め
込むよう、p−AlGaAs第3クラッド層108が形
成されている。この第3クラッド層108上には、p−
GaAsコンタクト層109を介してp型電極110が
形成され、該基板101の裏面側にはn型電極111が
形成されている。
On the upper clad layer 105, a n-AlG layer having a layer thickness of 0.5 μm and having a 2.5 μm wide stripe-shaped groove 107 reaching the surface of the clad layer in the central portion.
An aAs current / light confinement layer 106 is provided, and a p-AlGaAs third cladding layer 108 is formed on the current / light confinement layer 106 so as to fill the stripe groove 107. On the third clad layer 108, p−
A p-type electrode 110 is formed via the GaAs contact layer 109, and an n-type electrode 111 is formed on the back surface side of the substrate 101.

【0060】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0061】n−GaAs基板101上に層厚0.5μ
mのn−GaAsバッファ層102を成長し、続いて、
その上に層厚1.0μmのn−Al0.6Ga0.4As第1
クラッド層103、層厚0.06μmのアンドープAl
0.14Ga0.86As活性層104、層厚0.3μmのp−
Al0.6Ga0.4As第2クラッド層105を成長して積
層構造100aを形成する。その後、該第2クラッド層
105上に、層厚0.5μmのn−Al0.2Ga0.8As
電流光閉じ込め層106を成長する。ここで、各半導体
層の成長は、第1回目のMOCVD法による結晶成長に
より行う。
A layer thickness of 0.5 μm on the n-GaAs substrate 101.
m n-GaAs buffer layer 102 is grown, and subsequently,
On top of that, n-Al 0.6 Ga 0.4 As having a layer thickness of 1.0 μm
Clad layer 103, undoped Al with a layer thickness of 0.06 μm
0.14 Ga 0.86 As active layer 104, p− with a layer thickness of 0.3 μm
The Al 0.6 Ga 0.4 As second cladding layer 105 is grown to form the laminated structure 100a. After that, n-Al 0.2 Ga 0.8 As having a layer thickness of 0.5 μm is formed on the second cladding layer 105.
The current / light confinement layer 106 is grown. Here, the growth of each semiconductor layer is performed by crystal growth by the first MOCVD method.

【0062】次に、選択エッチングにより、電流光閉じ
込め層106の中央部に、p−第2クラッド層105に
到達する幅2.5μmのストライプ溝107を形成す
る。
Next, by selective etching, a stripe groove 107 having a width of 2.5 μm and reaching the p− second cladding layer 105 is formed in the central portion of the current / light confinement layer 106.

【0063】続いて、全面に該ストライプ溝107を埋
めるようp−Al0.6Ga0.4As第3クラッド層108
を層厚1.5μmとなるよう成長し、さらにその上にp
−GaAsコンタクト層109を層厚1.5μmとなる
よう成長する。ここでは、上記第3クラッド層108及
びコンタクト層109の成長は、第2回目のMOCVD
法による結晶成長により行う。
Then, the p-Al 0.6 Ga 0.4 As third cladding layer 108 is formed so as to fill the stripe groove 107 on the entire surface.
To a layer thickness of 1.5 μm, and then p
The GaAs contact layer 109 is grown to have a layer thickness of 1.5 μm. Here, the third cladding layer 108 and the contact layer 109 are grown by the second MOCVD.
It is performed by crystal growth according to the method.

【0064】その後、コンタクト層109の表面上にp
型電極110を形成するとともに、基板101の裏面側
にn型電極111を形成する。
After that, p is formed on the surface of the contact layer 109.
The mold electrode 110 is formed, and the n-type electrode 111 is formed on the back surface side of the substrate 101.

【0065】そして、へき開法により共振器長が200
μmとなるよう基板を分割し、これにより得られた共振
器端面にその反射率が30%となるようにAl23膜を
形成する。
Then, the resonator length is 200 by the cleavage method.
dividing the substrate so as to be [mu] m, thereby the reflectance cavity facet obtained forms an Al 2 O 3 film to be 30%.

【0066】本実施例のレーザ素子100では、p型電
極110とn型電極111の間に順方向電圧を印加した
時の発振開始電流は19.7mA、電流−光出力特性の
スロープ効率は0.46W/Aとなり、低電流動作を実
現することができた。
In the laser device 100 of this embodiment, the oscillation starting current when a forward voltage is applied between the p-type electrode 110 and the n-type electrode 111 is 19.7 mA, and the slope efficiency of the current-light output characteristic is 0. It was 0.46 W / A, and low current operation could be realized.

【0067】さらに、光出力3mWにおいて光強度が1
GHz程度の高周波数で時間変動する自励発振現象が観
測できた。このような自励発振が起こると、発振スペク
トル線幅の増大及び発振スペクトルのマルチモード化が
生じるために、出射レーザ光のコヒーレンスが低下した
状態になる。従って、本実施例の素子は出射レーザ光と
戻り光との干渉が少ないものとなり、素子の光干渉性雑
音を低減できる。このような素子は、光ディスク装置の
ような戻り光が生じる用途には好適である。
Further, when the light output is 3 mW, the light intensity is 1
A self-excited oscillation phenomenon that changes with time at a high frequency of about GHz could be observed. When such self-excited oscillation occurs, the coherence of the emitted laser light is lowered because the oscillation spectrum line width increases and the oscillation spectrum becomes multimode. Therefore, in the device of this embodiment, the interference between the emitted laser light and the returning light is small, and the optical coherence noise of the device can be reduced. Such an element is suitable for use in which return light is generated, such as an optical disk device.

【0068】図1に示す本実施例の素子100の断面構
造においては、ストライプ溝107の幅(ストライプ
幅)をW、電流光閉じ込め層106の層厚をd、電流光
閉じ込め層106のAl組成比をX1とすると、本実施
例のようにdが0.5μm、X1が0.2である場合
に、Wの変化に対する発振開始電流(Ith)の変化、
及びWの変化に対する最大自励発振光出力(Pmax)
の変化は、それぞれ図6及び図7に示す通りのものとな
る。
In the sectional structure of the device 100 of this embodiment shown in FIG. 1, the width of the stripe groove 107 (stripe width) is W, the layer thickness of the current / light confinement layer 106 is d, and the Al composition of the current / light confinement layer 106 is Al. When the ratio is X1, when d is 0.5 μm and X1 is 0.2 as in the present embodiment, the change of the oscillation start current (Ith) with respect to the change of W,
And maximum self-oscillation light output (Pmax) for changes in W
Changes are as shown in FIGS. 6 and 7, respectively.

【0069】Pmaxが0mWより大きい場合に自励発
振が起こり、上記の戻り光に対する素子の雑音は低減す
る。Pmaxが大きいほど、自励発振強度は強くなるの
で雑音はさらに低減する。これに対して、上記ストライ
プ幅Wが4μm以上のときPmax=0mWとなるため
に、自励発振が起こらず、低雑音化が実現できないこと
が図7からわかる。また、ストライプ幅Wが4μm以上
の値である場合、及び1.0μm未満の値である場合に
は、発振開始電流Ithが急激に増大する傾向にあるこ
とが図6よりわかる。
When Pmax is larger than 0 mW, self-excited oscillation occurs, and the noise of the element with respect to the return light is reduced. The larger Pmax is, the stronger the self-excited oscillation intensity is, and the noise is further reduced. On the other hand, it can be seen from FIG. 7 that Pmax = 0 mW when the stripe width W is 4 μm or more, so that self-excited oscillation does not occur and noise reduction cannot be realized. Further, it can be seen from FIG. 6 that the oscillation start current Ith tends to rapidly increase when the stripe width W has a value of 4 μm or more and a value of less than 1.0 μm.

【0070】以上より、低雑音特性と低電流特性を両立
するには、 1.0μm≦W<4μm に設定することが重要であることを見い出した。
From the above, it was found that it is important to set 1.0 μm ≦ W <4 μm in order to achieve both low noise characteristics and low current characteristics.

【0071】次に、W=2.5μm、X1=0.25の
場合に、電流光閉じ込め層の層厚dが変化したときの駆
動電圧Vop(光出力3mW)の変化を図8に示す。該
層厚dが1μmより厚くなると素子抵抗が増加するため
に、駆動電圧Vopは2V以上に増大する。さらに、発
振開始電流を一定とした場合の上記層厚dの変化に対す
る最大自励発振光出力Pmaxの変化を図9に示す。該
層厚dが厚くなると、Pmaxは急激に減少し、低雑音
化が実現できないことがわかる。以上より、電流光閉じ
込め層の層厚dを1μmより薄く設定する必要がある。
Next, FIG. 8 shows changes in the drive voltage Vop (light output 3 mW) when the layer thickness d of the current / light confinement layer changes when W = 2.5 μm and X1 = 0.25. When the layer thickness d becomes thicker than 1 μm, the element resistance increases, so that the driving voltage Vop increases to 2 V or more. Further, FIG. 9 shows changes in the maximum self-excited oscillation light output Pmax with respect to changes in the layer thickness d when the oscillation start current is constant. It can be seen that when the layer thickness d increases, Pmax sharply decreases, and noise reduction cannot be realized. From the above, it is necessary to set the layer thickness d of the current / light confinement layer to be smaller than 1 μm.

【0072】また、ストライプ幅WがW=2.5μm、
活性層104のAl組成比X2がX2=0.14、クラ
ッド層のAl組成比X3がX3=0.6、電流光閉じ込
め層の層厚dがd=0.55μmである場合に、電流光
閉じ込め層のAl組成比X1に対するウエハ面内におけ
る正常成長部分の割合を図10に示す。ここで、正常成
長部分は、順方向電圧を印加したときに、駆動電圧が2
V以下であるものとした。第2回目の結晶成長で結晶不
良が生じると、高抵抗化に伴って駆動電圧が増大する。
上記Al組成比X1が0.35より大きいとき、正常成
長の割合は50%未満となり、成長不良発生が多くな
る。
The stripe width W is W = 2.5 μm,
When the Al composition ratio X2 of the active layer 104 is X2 = 0.14, the Al composition ratio X3 of the cladding layer is X3 = 0.6, and the layer thickness d of the current / light confinement layer is d = 0.55 μm, FIG. 10 shows the ratio of the normal growth portion in the wafer surface to the Al composition ratio X1 of the confinement layer. Here, the normal growth portion has a driving voltage of 2 when a forward voltage is applied.
It was assumed to be V or less. If a crystal defect occurs in the second crystal growth, the drive voltage increases as the resistance increases.
When the Al composition ratio X1 is greater than 0.35, the rate of normal growth is less than 50%, and the occurrence of poor growth increases.

【0073】さらに、発振開始電流を一定にした場合の
上記Al組成比X1に対する最大自励発振光出力Pma
xを図11に示す。X1が大きくなると、Pmaxは減
少する傾向にある。特にX1が0.35より大きくなる
と、Pmaxは急激に減少し、低雑音化が実現できない
ことがわかる。以上より、X1を0.35以下にする必
要がある。
Further, the maximum self-excited oscillation light output Pma with respect to the above Al composition ratio X1 when the oscillation start current is constant.
x is shown in FIG. As X1 increases, Pmax tends to decrease. In particular, when X1 becomes larger than 0.35, Pmax sharply decreases, and it can be seen that noise reduction cannot be realized. From the above, it is necessary to set X1 to 0.35 or less.

【0074】以上より、結晶成長不良による素子製造上
の問題を解決し、低電流化と低電圧化による低消費電力
化を実現し、戻り光による雑音発生を抑制するには、ス
トライプ幅W、電流光閉じ込め層の層厚d、及びAlG
aAs電流光閉じ込め層のAl組成比X1を 1.0μm≦W<4μm、 0μm<d<1μm、 X1≦0.35、 に設定することが重要であることを見い出した。
From the above, in order to solve the problem of manufacturing the device due to defective crystal growth, realize the low power consumption by the low current and low voltage, and suppress the noise generation due to the returning light, the stripe width W, Layer thickness d of current / light confinement layer and AlG
It was found that it is important to set the Al composition ratio X1 of the aAs current / light confinement layer to 1.0 μm ≦ W <4 μm, 0 μm <d <1 μm, and X1 ≦ 0.35.

【0075】さらに、本実施例の素子において自励発振
を起こすための前提条件としては、該ストライプ溝10
7内側とその外側での層厚方向の等価屈折率差(△n)
の抑制が必要である。
Further, as a precondition for causing self-sustained pulsation in the device of this embodiment, the stripe groove 10 is used.
7 Equivalent refractive index difference (Δn) in the layer thickness direction inside and outside
Need to be suppressed.

【0076】図12は等価屈折率差△nに対する発振開
始電流(Ith)の関係を示し、図13は等価屈折率差
△nに対する最大自励発振光出力(Pmax)の関係を
示す。△nを10×10-3以下に設定することにより所
望の自励発振が起こり、低雑音化を実現できることがわ
かる。しかし、△nが1×10-3未満になると自励発振
の強度が強すぎるために、発振開始電流Ithが30m
A以上に増大し、低電流駆動が困難になる。従って、 1×10-3≦△n≦1×10−2 に設定することが重要である。
FIG. 12 shows the relationship between the oscillation start current (Ith) and the equivalent refractive index difference Δn, and FIG. 13 shows the relationship between the maximum self-oscillation light output (Pmax) and the equivalent refractive index difference Δn. It can be seen that by setting Δn to 10 × 10 −3 or less, desired self-excited oscillation occurs and noise reduction can be realized. However, when Δn is less than 1 × 10 −3 , the intensity of self-excited oscillation is too strong, and the oscillation start current Ith is 30 m.
It increases above A, and low current driving becomes difficult. Therefore, it is important to set 1 × 10 −3 ≦ Δn ≦ 1 × 10 −2 .

【0077】また、電流光閉じ込め層の層厚dに対する
等価屈折率差△nの関係を図14に示す。ここでは、パ
ラメータとして電流光閉じ込め層のAl組成比X1をと
り、それぞれ0.15(黒丸)、0.20(黒四角)、
0.25(白丸)、0.30(白四角)、0.35(白
三角)の5つの場合を示している。なお、その他の条件
は、上記第1の実施例の素子構造のものと同一としてい
る。
FIG. 14 shows the relationship between the equivalent refractive index difference Δn and the layer thickness d of the current / light confinement layer. Here, the Al composition ratio X1 of the current / light confinement layer is taken as a parameter, and 0.15 (black circles), 0.20 (black squares),
Five cases of 0.25 (white circle), 0.30 (white square), and 0.35 (white triangle) are shown. The other conditions are the same as those of the element structure of the first embodiment.

【0078】△nが上記範囲を満たすには、dを 0.4μm≦d≦0.8μm に設定することが望ましく、この範囲内であれば、上記
電流光閉じ込め層のAl組成比X1の調整等により等価
屈折率差△nを上記所要の範囲内に設定することができ
る。
In order for Δn to satisfy the above range, it is desirable to set d to 0.4 μm ≦ d ≦ 0.8 μm. Within this range, the Al composition ratio X1 of the current / light confinement layer is adjusted. For example, the equivalent refractive index difference Δn can be set within the above required range.

【0079】また、層厚dが0.9μm以上の場合は、
駆動電圧が増大し、低雑音化が困難となるという問題が
あり、層厚dが0.3μm以下の場合は、結晶成長中の
不純物拡散による電流光閉じ込め層の極性反転に伴う電
流閉じ込め効果の低下が問題となる。
When the layer thickness d is 0.9 μm or more,
When the layer thickness d is 0.3 μm or less, there is a problem that the driving voltage increases and it is difficult to reduce the noise. Deterioration becomes a problem.

【0080】(実施例2)図5は本発明の第2の実施例
による半導体レーザ素子の断面構造を示す。本実施例の
素子は信号書換可能な光ディスク装置において、信号書
換のための高出力の出射光の放射が可能な高出力レーザ
である。
(Embodiment 2) FIG. 5 shows a sectional structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. The element of this embodiment is a high-power laser capable of emitting high-power emitted light for signal rewriting in an optical disk device capable of signal rewriting.

【0081】図において、500は本実施例の高出力レ
ーザ素子であり、そのn−GaAs基板501上には、
n−GaAsバッファ層502を介して積層構造500
aが設けられており、該積層構造500aは、アンドー
プ活性層504を、n−AlGaAs第1クラッド層
(下クラッド層)503及びp−AlGaAs第2クラ
ッド層(上クラッド層)505により挟み込んで構成さ
れている。
In the figure, reference numeral 500 denotes a high-power laser device of this embodiment, on the n-GaAs substrate 501,
Laminated structure 500 via n-GaAs buffer layer 502
a is provided, and the laminated structure 500a is configured by sandwiching the undoped active layer 504 between the n-AlGaAs first cladding layer (lower cladding layer) 503 and the p-AlGaAs second cladding layer (upper cladding layer) 505. Has been done.

【0082】この上クラッド層505はその中央部分に
リッジストライプ部507を有しており、該リッジスト
ライプ部507上にはp−GaAs層506が形成され
ている。またこのリッジストライプ部507の両側に
は、リッジ側面を埋めるようp−AlGaAs電流光閉
じ込め層508が形成されている。
The upper cladding layer 505 has a ridge stripe portion 507 in the center thereof, and a p-GaAs layer 506 is formed on the ridge stripe portion 507. Further, p-AlGaAs current / light confinement layers 508 are formed on both sides of the ridge stripe portion 507 so as to fill the side surfaces of the ridge.

【0083】そして、該リッジストライプ部507上の
p−GaAs層506及び光電流閉じ込め層508上に
は、第3クラッド層509が全面に形成され、その上に
はp−GaAsコンタクト層510が形成されている。
A third clad layer 509 is formed on the entire surface of the p-GaAs layer 506 and the photocurrent confinement layer 508 on the ridge stripe portion 507, and a p-GaAs contact layer 510 is formed on the third clad layer 509. Has been done.

【0084】そして、該コンタクト層上にはp型電極5
11が形成され、該基板501の裏面側にはn型電極5
12が形成されている。
Then, a p-type electrode 5 is formed on the contact layer.
11 is formed, and the n-type electrode 5 is formed on the back surface side of the substrate 501.
12 are formed.

【0085】次に製造方法について説明する。Next, the manufacturing method will be described.

【0086】まず、n−GaAs基板501上に層厚
0.5μmのn−GaAsバッファ層502を成長した
後、その上に層厚1.5μmのn−Al0.5Ga0.5
As第1クラッド層503、層厚0.05μmのアンド
ープAl0.14Ga0.86As活性層504、層厚1.5μ
mのp−Al0.5Ga0.5As第2クラッド層505を順
次成長して積層構造500aを形成する。続いて、該第
2クラッド層505上に層厚0.1μmのp−GaAs
層を成長する。ここで上記各半導体層の成長は、第1回
目のMOCVD法による結晶成長により行う。
First, an n-GaAs buffer layer 502 having a layer thickness of 0.5 μm is grown on an n-GaAs substrate 501, and then n-Al 0.5 Ga 0.5 having a layer thickness of 1.5 μm is formed thereon.
As first clad layer 503, undoped Al 0.14 Ga 0.86 As active layer 504 having a layer thickness of 0.05 μm, layer thickness 1.5 μm
Then, a p-Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 505 of m is sequentially grown to form a laminated structure 500a. Then, p-GaAs having a layer thickness of 0.1 μm is formed on the second cladding layer 505.
Grow layers. Here, the growth of each semiconductor layer is performed by crystal growth by the first MOCVD method.

【0087】次に、SiNストライプ膜をマスクとし
て、上記p−GaAs層及び第2クラッド層505を選
択的にエッチングして、リッジストライプ507及びそ
の上のp−GaAs層506を形成する。上記エッチン
グは、p−第2クラッド層505のエッチング部分での
残存部分の層厚が0.45μmとなるよう行う。
Next, the p-GaAs layer and the second cladding layer 505 are selectively etched by using the SiN stripe film as a mask to form a ridge stripe 507 and a p-GaAs layer 506 thereon. The etching is performed so that the layer thickness of the remaining portion of the etched portion of the p− second cladding layer 505 is 0.45 μm.

【0088】次に、第2回目のMOCVD法による結晶
成長により、SiNストライプ膜をマスクとして、リッ
ジストライプ507の両側に、n−Al0.2Ga0.8As
電流光閉じ込め層508を層厚0.5μmとなるよう成
長して、リッジストライプ部507を埋め込む。
Next, by the second crystal growth by the MOCVD method, n-Al 0.2 Ga 0.8 As is formed on both sides of the ridge stripe 507 by using the SiN stripe film as a mask.
The current / light confinement layer 508 is grown to have a layer thickness of 0.5 μm, and the ridge stripe portion 507 is embedded.

【0089】さらに、SiNストライプ膜を除去して、
第3回目のMOCVD法による結晶成長により、全表面
にp−Al0.5Ga0.5As第3クラッド層509を厚さ
0.5μmに成長し、さらにその上にp−GaAsコン
タクト層510を厚さ1.5μmに成長する。
Further, the SiN stripe film is removed,
By the third crystal growth by the MOCVD method, a p-Al 0.5 Ga 0.5 As third cladding layer 509 is grown to a thickness of 0.5 μm on the entire surface, and a p-GaAs contact layer 510 is further formed to a thickness of 1 μm. It grows to 0.5 μm.

【0090】その後、コンタクト層510の表面上にp
型電極511を形成するとともに、基板501の裏面側
にn型電極512を形成する。
After that, p is formed on the surface of the contact layer 510.
The mold electrode 511 is formed, and the n-type electrode 512 is formed on the back surface side of the substrate 501.

【0091】そして、へき開法により共振器長が375
μmとなるよう基板を分割し、これにより得られた共振
器の光出射側端面にその反射率が12%となるようAl
23膜を形成し、その反対側の端面にその反射率が75
%となるようSi膜を形成する。
Then, the resonator length is 375 by the cleavage method.
The substrate is divided to have a thickness of μm, and the end facet on the light emission side of the resonator thus obtained is made of Al so that the reflectance is 12%.
A 2 O 3 film is formed, and its reflectance is 75 on the opposite end face.
The Si film is formed so that the content becomes%.

【0092】本実施例のレーザ素子では、p型電極51
1とn型電極512の間に順方向電圧を印加した時の発
振開始電流は39mAであり、電流−光出力特性のスロ
ープ効率は0.70W/Aとなり、低電流動作が実現で
きた。
In the laser device of this embodiment, the p-type electrode 51 is used.
When a forward voltage was applied between the 1 and n-type electrode 512, the oscillation start current was 39 mA, the slope efficiency of the current-light output characteristics was 0.70 W / A, and low current operation could be realized.

【0093】さらに、光出力3mWにおいて自励発振現
象が観測でき、本実施例の素子を信号再生用に用いたと
き戻り光に対して低雑音動作が実現できた。従って、こ
れまで高出力レーザでは信号再生時に雑音を低減するた
め、駆動電流に高周波を重畳してレーザ光をマルチモー
ドで発振させることにより、コヒーレンスを低下させる
手法を用いてきたが、本実施例では高周波を重畳する必
要がなく、駆動回路の簡素化、小型軽量化が可能とな
る。
Furthermore, a self-excited oscillation phenomenon can be observed at an optical output of 3 mW, and when the element of this example is used for signal reproduction, low noise operation for returned light can be realized. Therefore, in the past, in order to reduce noise during signal reproduction in a high-power laser, a method of lowering coherence by superposing a high frequency wave on a driving current and causing laser light to oscillate in multimode has been used. Therefore, it is not necessary to superimpose a high frequency, so that the driving circuit can be simplified and the size and weight can be reduced.

【0094】図5に示す第2実施例のレーザ素子500
の断面構造において、リッジストライプ507の下部の
幅をW、電流光閉じ込め層508の層厚をd、そのAl
組成比をX1とすると、本実施例のように、dが0.5
μm、X1が0.2である場合に、Wの変化に対する発
振開始電流(Ith)の変化、及びWの変化に対する最
大自励発振光出力(Pmax)の変化は、それぞれ図1
5及び図16に示す通りのものとなる。
A laser device 500 of the second embodiment shown in FIG.
In the cross-sectional structure of FIG. 5, the width of the lower portion of the ridge stripe 507 is W, the layer thickness of the current / light confinement layer 508 is d, and its Al
When the composition ratio is X1, d is 0.5 as in the present embodiment.
When μm and X1 are 0.2, the change of the oscillation start current (Ith) with respect to the change of W and the change of the maximum self-excited oscillation light output (Pmax) with respect to the change of W are shown in FIG.
5 and as shown in FIG.

【0095】Pmaxが0mWより大きい場合に自励発
振が起こり、上記の戻り光に対する素子の雑音が低減す
る。Pmaxが大きいほど、自励発振強度は強くなるの
で雑音がさらに低減する。これに対して、Wが4μm以
上のときPmax=0mWとなるために、自励発振が起
こらず、低雑音化が実現できないことが図16からわか
る。また、Wが4μm以上、あるいはWが1.0μm未
満ではIthが急激に増大する傾向にあることが図15
よりわかる。
When Pmax is larger than 0 mW, self-sustained pulsation occurs, and the noise of the element with respect to the return light is reduced. The larger Pmax is, the stronger the self-excited oscillation intensity is, and the noise is further reduced. On the other hand, it can be seen from FIG. 16 that Pmax = 0 mW when W is 4 μm or more, so that self-sustained pulsation does not occur and noise reduction cannot be realized. Further, when W is 4 μm or more, or when W is less than 1.0 μm, Ith tends to rapidly increase as shown in FIG.
I understand more.

【0096】また、電流光閉じ込め層厚dについては、
駆動電圧増大防止と低雑音化のために1μm未満に設定
する必要がある。
Regarding the current / light confinement layer thickness d,
It is necessary to set the thickness to less than 1 μm in order to prevent an increase in driving voltage and reduce noise.

【0097】また、電流光閉じ込め層のAl組成比X1
が、0.35より大きい場合は素子作製時に該SiNス
トライプ膜上に成膜材料の堆積が生じ、その除去には非
常に複雑なプロセスを必要とする。また、このような成
膜材料の堆積を防止するため、従来例2のように反応性
のガスを用いると、成長装置での腐食等の問題が生じ
る。これに対して、Al組成比X1が0.35以下の場
合にはSiNストライプ膜上への堆積は生じない。
Also, the Al composition ratio X1 of the current / light confinement layer
However, if it is larger than 0.35, a film forming material is deposited on the SiN stripe film at the time of manufacturing the device, and its removal requires a very complicated process. Further, in order to prevent such deposition of the film forming material, if a reactive gas is used as in Conventional Example 2, problems such as corrosion in the growth apparatus occur. On the other hand, when the Al composition ratio X1 is 0.35 or less, deposition on the SiN stripe film does not occur.

【0098】以上より、結晶成長不良による素子製造上
の問題を解決し、低電流化と低電圧化による低消費電力
化を実現し、戻り光による雑音発生を抑制するには、
W,d,及びX1を 1.0μm≦W<4μm、 0μm<d<1μm、 X1≦0.35、 に選定することが重要である。
From the above, in order to solve the problem in manufacturing the device due to defective crystal growth, realize the low power consumption by the low current and low voltage, and suppress the noise generation due to the returning light,
It is important to select W, d, and X1 as 1.0 μm ≦ W <4 μm, 0 μm <d <1 μm, and X1 ≦ 0.35.

【0099】なお、半導体レーザ素子の構造は、上述し
た実施例のものに限定されるものではなく、該実施例以
外の層厚、Al組成比においても、本発明の効果を有す
るものであればよい。
The structure of the semiconductor laser device is not limited to that of the above-mentioned embodiment, and the layer thickness and Al composition ratio other than that of the embodiment may be any as long as the effects of the present invention can be obtained. Good.

【0100】また、上記各実施例では、Alを含有する
半導体材料として、AlGaAs系材料を例に挙げた
が、それ以外のAlGaInP系材料についても本発明
は適用可能である。
Further, in each of the above embodiments, the AlGaAs-based material is given as an example of the Al-containing semiconductor material, but the present invention is also applicable to other AlGaInP-based materials.

【0101】また、上記各実施例では、半導体レーザ素
子を構成する各半導体層を成長する方法としてMOCV
D法を用いたが、これに限るものではなく、それ以外に
もLPE(液相成長)法、MBE(分子線エピタキシャ
ル成長)法、MOMBE法、ALE(原子層エピタキシ
ャル成長)法等の他の成長法も用いることができる。
In each of the above embodiments, MOCV is used as a method for growing each semiconductor layer forming the semiconductor laser device.
Although the D method is used, it is not limited to this, and other growth methods such as LPE (liquid phase epitaxy) method, MBE (molecular beam epitaxy) method, MOMBE method, and ALE (atomic layer epitaxial growth) method are also used. Can also be used.

【0102】[0102]

【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザ素子
によれば、レーザ光の発光領域としてのストライプ状部
分の幅、該ストライプ状部分の両側に位置する電流光閉
じ込め層の層厚及びAl組成比、並びに該ストライプ状
部分の内側と外側とでの等価屈折率差を最適化すること
により、低電流特性と低雑音特性の両立を図ることがで
き、また、電流光閉じ込め層厚を最適化することによ
り、低電圧駆動を達成できる。さらに上記電流光閉じ込
め層のAl組成比の最適化により、レーザ素子の製造プ
ロセスに起因する問題を回避できる。
As described above, according to the semiconductor laser device of the present invention, the width of the stripe-shaped portion as the light emitting region of the laser beam, the layer thickness of the current / light confinement layer located on both sides of the stripe-shaped portion, and Al. By optimizing the composition ratio and the equivalent refractive index difference between the inside and the outside of the stripe-shaped portion, both low current characteristics and low noise characteristics can be achieved, and the current / light confinement layer thickness is optimized. Low voltage drive can be achieved. Further, by optimizing the Al composition ratio of the current / light confinement layer, it is possible to avoid problems caused by the manufacturing process of the laser device.

【0103】このように本発明では、素子製造上の問題
を発生することなく、低消費電力化と低雑音化を実現で
きる。
As described above, according to the present invention, low power consumption and low noise can be realized without causing a problem in manufacturing the device.

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

【図1】本発明の第1の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体レーザ素子として、高山等が報告
した実屈折率導波型レーザ素子の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a real index guided laser device reported by Takayama et al. As a conventional semiconductor laser device.

【図3】従来の半導体レーザ素子として、島等が報告し
た実屈折率導波型レーザ素子の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a structure of an actual refractive index guided laser device reported by Shima et al. As a conventional semiconductor laser device.

【図4】従来の半導体レーザ素子として、矢野等により
報告されている実屈折率導波型レーザ素子の構造を示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a real index guided laser device reported by Yano et al. As a conventional semiconductor laser device.

【図5】本発明の第2の実施例による半導体レーザ素子
の断面構造を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第1の実施例による半導体レーザ素子にお
ける、ストライプ幅Wの変化に対する発振開始電流(I
th)の変化を示す図である。
FIG. 6 shows an oscillation start current (I) with respect to a change in stripe width W in the semiconductor laser device according to the first embodiment.
It is a figure which shows the change of th).

【図7】上記第1の実施例による半導体レーザ素子にお
ける、ストライプ幅Wの変化に対する最大自励発振光出
力(Pmax)の変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in maximum self-excited oscillation light output (Pmax) with respect to a change in stripe width W in the semiconductor laser device according to the first example.

【図8】上記第1の実施例による半導体レーザ素子にお
ける、電流光閉じ込め層の層厚dと駆動電圧Vop(光
出力3mW)の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the layer thickness d of the current / light confinement layer and the drive voltage Vop (optical output 3 mW) in the semiconductor laser device according to the first example.

【図9】上記第1の実施例による半導体レーザ素子にお
ける、発振開始電流を一定とした場合の上記層厚dに対
する最大自励発振光出力Pmaxの変化を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing changes in the maximum self-excited oscillation light output Pmax with respect to the layer thickness d when the oscillation start current is constant in the semiconductor laser device according to the first example.

【図10】上記第1の実施例における、電流光閉じ込め
層のAl組成比X1に対するウエハ面内における正常成
長部分の割合を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a ratio of a normal growth portion in a wafer surface to an Al composition ratio X1 of a current / light confinement layer in the first embodiment.

【図11】上記第1の実施例における、発振開始電流を
一定にした場合の上記Al組成比X1に対する最大自励
発振光出力Pmaxの変化を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a change in the maximum self-excited oscillation light output Pmax with respect to the Al composition ratio X1 when the oscillation start current is constant in the first embodiment.

【図12】等価屈折率差△nに対する発振開始電流(I
th)の関係を示す図である。
FIG. 12 shows the oscillation start current (I
It is a figure which shows the relationship of th).

【図13】等価屈折率差△nに対する最大自励発振光出
力(Pmax)の関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the maximum self-oscillation light output (Pmax) and the equivalent refractive index difference Δn.

【図14】電流光閉じ込め層の層厚dに対する等価屈折
率差△nの関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the equivalent refractive index difference Δn and the layer thickness d of the current / light confinement layer.

【図15】上記第2実施例の半導体レーザ素子におけ
る、ストライプ幅Wの変化に対する発振開始電流(It
h)の変化を示す図である。
FIG. 15 is an oscillation start current (It) with respect to a change in stripe width W in the semiconductor laser device of the second embodiment.
It is a figure which shows the change of h).

【図16】上記第2実施例の半導体レーザ素子におけ
る、ストライプ幅Wの変化に対する最大自励発振光出力
(Pmax)の変化を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a change in maximum self-excited oscillation light output (Pmax) with respect to a change in stripe width W in the semiconductor laser device according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,500 半導体レーザ素子 100a,500a 積層構造 101,501 n−GaAs基板 102,502 n−GaAsバッファ層 103,503 n−AlGaAs第1クラッド層 104,504 アンドープAlGaAs活性層 105,505 p−AlGaAs第2クラッド層 106,508 n−AlGaAs電流光閉じ込め層 107 ストライプ状溝 108,509 p−AlGaAs第3クラッド層 109,510 p−GaAsコンタクト層 110,511 p型電極 111,512 n型電極 506 p−GaAs層 507 リッジストライプ部 100,500 Semiconductor laser device 100a, 500a Laminated structure 101,501 n-GaAs substrate 102,502 n-GaAs buffer layer 103,503 n-AlGaAs first cladding layer 104,504 Undoped AlGaAs active layer 105,505 p-AlGaAs first layer 2 clad layer 106,508 n-AlGaAs current / light confinement layer 107 striped groove 108,509 p-AlGaAs third clad layer 109,510 p-GaAs contact layer 110,511 p-type electrode 111,512 n-type electrode 506 p- GaAs layer 507 Ridge stripe part

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構成材料として、Alを含有する半導体
材料を用いた半導体レーザ素子であって、 第1導電型の第1クラッド層上に、活性層及び第2導電
型の第2クラッド層を順次積層してなる積層構造と、 該第2クラッド層の表面上に形成されたストライプ状半
導体層と、 該第2クラッド層の表面上の、該ストライプ状半導体層
の両側部に形成された電流光閉じ込め層とを備え、 該電流光閉じ込め層は、該活性層の禁制帯幅より大き
く、かつ該第1及び第2クラッド層の禁制帯幅より小さ
い禁制帯幅を有し、その層厚が1μmより小さく、その
Al組成比が0.35以下となるよう形成したものであ
り、 該ストライプ状半導体層は、その幅が1.0μm以上で
あって4μm未満の範囲内の値となるよう形成したもの
である半導体レーザ素子。
1. A semiconductor laser device using a semiconductor material containing Al as a constituent material, wherein an active layer and a second conductivity type second clad layer are provided on a first conductivity type first clad layer. A laminated structure formed by sequentially laminating, a stripe-shaped semiconductor layer formed on the surface of the second cladding layer, and a current formed on both sides of the stripe-shaped semiconductor layer on the surface of the second cladding layer. A current confinement layer, the current light confinement layer having a forbidden band width larger than the forbidden band width of the active layer and smaller than the forbidden band width of the first and second cladding layers, and having a layer thickness of The stripe-shaped semiconductor layer is formed to have an Al composition ratio of 0.35 or less and a width of 1.0 μm or more and less than 4 μm. Laser diode device
【請求項2】 請求項1記載の半導体レーザ素子におい
て、 前記ストライプ状半導体層内側での層厚方向の等価屈折
率と、該ストライプ状半導体層外側での層厚方向の等価
屈折率との差△nが、1×10-3以上かつ1×10-2
下の範囲の値となっている半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a difference between an equivalent refractive index in the layer thickness direction inside the striped semiconductor layer and an equivalent refractive index in the layer thickness direction outside the striped semiconductor layer. A semiconductor laser device in which Δn is a value in the range of 1 × 10 −3 or more and 1 × 10 −2 or less.
【請求項3】 請求項1記載の半導体レーザ素子におい
て、 該電流光閉じ込め層は、0.4μm以上かつ0.8μm
以下の層厚を有する半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the current / light confinement layer is 0.4 μm or more and 0.8 μm.
A semiconductor laser device having the following layer thickness.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001230496A (en) * 1999-12-10 2001-08-24 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element
WO2010103586A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 パナソニック株式会社 Nitride semiconductor laser element

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