JPH09246664A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH09246664A
JPH09246664A JP5313396A JP5313396A JPH09246664A JP H09246664 A JPH09246664 A JP H09246664A JP 5313396 A JP5313396 A JP 5313396A JP 5313396 A JP5313396 A JP 5313396A JP H09246664 A JPH09246664 A JP H09246664A
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JP
Japan
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optical waveguide
semiconductor laser
surface optical
ridge
mechanisms
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5313396A
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English (en)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッジ部を有するストライプ構造の半導体レ
ーザにおいて、単一基本モード発振する領域を高出力ま
で広げ、かつ高出力発振時の出射ビームを安定させる。 【解決手段】 半導体レーザのストライプ状リッジ部の
両側壁の導波方向中央部に凹凸状の粗面光導波機構1を
設け、導波方向両端部に平行滑面光導波機構2を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ、特
に上面にリッジ状のクラッド層を有するストライプ構造
の半導体レーザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、情報・画像処理、通信、計測
および医療等の分野で光源として半導体レーザが用いら
れており、半導体レーザを利用して単一波長の高出力の
光ビームを得る試みが種々なされている。
【0003】高出力発振時まで基本横モード制御された
半導体レーザとして、特開平6−216472号に示すよう
に、半導体レーザのリッジ側壁を粗面化して半導体レー
ザ導波管構造を形成し、基本モードより上位のモードの
散乱損失を大きくし、基本モードのみが高い出力まで維
持できるような構造が知られている。
【0004】しかし上記構造では、高出力になった時に
は共振器内の基本モードの散乱損失も大きくなるので、
高出力を達成するために電流の注入量を多くせねばなら
ない。このため、半導体レーザ素子の温度が上昇し、端
面での光学損傷により劣化し、高出力発振時の信頼性が
悪いという欠点がある。
【0005】また、高出力発振時まで基本横モード制御
された別の半導体レーザとして、Applied Physics Lett
ers (アプライド・フィジックス・レターズ)Vol.50 N
o.5,(1986)pp.233〜235 において、基本横モード制御さ
れた導波管の端面近傍にテーパ状の導波領域を設け、端
面での光強度密度を低減し、光学損傷による劣化を防ぎ
信頼性を向上させた半導体レーザが知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記構造では、
高出力発振時には、基本横モード制御を行っている導波
管の幅が広いために、注入しているキャリアの空間的ホ
ールバーニングにより電流・光出力特性にキンクが生じ
る。このために、発振ビームの波長及び形状が安定しな
いという欠点がある。
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、単一基本モード発振する領域を高出力まで広
げ、かつ、高出力発振時の出射ビームを安定させて、長
期の駆動時の信頼性を向上させた、光情報、画像処理の
高機能化に寄与する半導体レーザを提供することを目的
とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板上に少なくとも第一クラッド層、活性層
および第二クラッド層が順次形成され、前記第二クラッ
ド層が上方に延びるリッジ部を有するストライプ構造の
半導体レーザにおいて、前記リッジ部が、両側壁を粗面
とした粗面光導波機構と、前記両側壁を滑面とした滑面
光導波機構とを導波方向に交互に並べて有することを特
徴とするものである。
【0009】前記半導体レーザにおいて、前記粗面光導
波機構が前記導波方向の中央部に形成され、前記導波方
向の両端部に前記滑面光導波機構が形成される構成をと
ることもできる。
【0010】この場合、前記粗面光導波機構の両側壁と
前記滑面光導波機構の両側壁とが前記導波方向に平行に
形成されていてもよい。さらに、粗面光導波機構が2以
上ありその2以上ある粗面光導波機構の間に滑面光導波
機構を有する構成をとることもできる。また、前記滑面
光導波機構の前記両側壁が前記導波方向両端部に近づく
につれて間隔の広がったテーパ状に形成されていてもよ
い。
【0011】さらに、前記滑面光導波機構の前記両側壁
が前記導波方向に平行に形成された第一の部分と前記導
波方向両端に近づくにつれて間隔の広がったテーパ状に
形成された第二の部分から成り、前記第一の部分が前記
粗面光導波機構に連続している構成であってもよい。
【0012】すなわち、本発明はリッジ部に粗面光導波
機構と滑面光導波機構とを設けることにより高出力時の
出射ビームを安定させ、リッジ両端部には滑面光導波機
構を設けることにより両端部での光散乱損失を低減でき
るものである。
【0013】
【発明の効果】本発明の半導体レーザはリッジ部の少な
くとも一部に粗面光導波機構を設けることにより高次モ
ードの利得を小さくし、リッジ内部での光密度を低減
し、注入しているキャリアの空間的ホールバーニングに
より電流・光出力特性に生じるキンクを抑制して高出力
時の出射ビームを安定させて、単一基本横モード制御を
可能にすることができる。また、リッジ部両端部に滑面
光導波機構を設けることにより、両端部での光散乱損失
を低減させることができる。さらに、リッジ部両端部を
テーパ状にすることにより端面における光密度を低減で
き、光学損傷による劣化を低減し、長期の駆動時の信頼
性を向上させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
【0015】本発明の第一の実施の形態にかかる半導体
レーザを図1に示す。(a)は半導体レーザを半導体層
積層方向上方から見た概略図であり、(b)は(a)の
A−B断面図である。MOCVD成長によりn-GaAs基板
11上に、n-Alx1Ga1-x1Asクラッド層12、Alx2Ga1-x2As光
導波層13、Alx3Ga1-x3As活性層14、Alx2Ga1-x2As光導波
層15、p-Alx1Ga1-x1Asクラッド層16、p-GaAs コンタク
ト層17を積層する。
【0016】その後、通常のリソグラフィーにより、幅
6μm 程度のストライプ状のリッジを形成する。リッジ
両側壁の導波方向中央部に1μm 程度の振幅の凹凸を有
する粗面光導波機構(凹凸光導波機構)1およびこれに
連続する両端部に幅6μm 程度の平行な滑面光導波機構
(平行滑面光導波機構)2を形成するための絶縁膜をパ
ターニングし、この絶縁膜をマスクとしてドライエッチ
ングによりp-GaAs コンタクト層17およびp-Alx1Ga1-x1A
sクラッド層16の途中まで除去してストライプ状のリッ
ジを形成する。p-Alx1Ga1-x1Asクラッド層16の残し厚
は、リッジ構造中央部の凹凸光導波機構1を形成された
導波路で単一モードによる屈折率導波が高出力まで達成
できるような厚みとする。
【0017】次に、絶縁膜18を形成し、通常のリソグラ
フィーにより、凹凸光導波機構1および滑面光導波機構
2を有するリッジ上の中心から3μm 幅程度の絶縁膜を
除去し、p側電極19を形成する。
【0018】その後、基板の研磨を行いn側電極20を形
成する。
【0019】全体の共振器長は750μm以上とし、凹凸光
導波機構1の長さは、共振器長の50%以上で80%以
下の範囲内で高次モードの利得が基本モードの利得より
小さくなる長さに設定する。
【0020】試料を劈開して形成した共振器面に高反射
率コート21、低反射率コート22によるコーティングを行
い、チップ化して半導体レーザ素子を形成する。
【0021】なお、図2に示すように、凹凸光導波機構
1と平行滑面光導波機構2を交互に組み合わせた構造を
採ってもよい。この場合、凹凸光導波機構1と平行滑面
光導波機構2との長さの比は、高次モードの利得が基本
モードの利得より小さくなる比に設定する。
【0022】上記構造により、単一横モードを保ったま
ま高レベルの光出力の光を発生させることができる。
【0023】本発明の第二の実施の形態を図3に示す。
層構成及び作製手順は第一の実施の形態と同様である。
【0024】リッジは幅5μm 程度のストライプ状でそ
の両側壁の導波方向中央部に凹凸光導波機構1とこれに
連続する両端部にテーパ角度2°程度のテーパ状の滑面
光導波機構(テーパ滑面光導波機構)3が形成されてい
る。
【0025】全体の共振器長は750μm以上とし、凹凸光
導波機構1の長さは、共振器長の50%以上で80%以
下の範囲内で高次モードに利得が基本モードの利得より
小さくなる長さに設定する。またテーパ部の長さは100
μm程度とする。
【0026】この構造により、単一横モードを保ったま
ま高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
【0027】本発明の第三の実施の形態を図4に示す。
層構成及び作製手順は前記第一の実施形態と同様であ
る。
【0028】リッジは幅5μm 程度のストライプ状でそ
の両側壁の導波方向中央部に凹凸状光導波機構1とこれ
に連続する両端部に平行滑面光導波機構2さらにこの平
行滑面光導波機構2に連続してテーパ角度2°程度のテ
ーパ光導波機構3が形成されている。
【0029】全体の共振器長は750μm以上とし、凹凸光
導波機構1の長さは、共振器長の50%以上で80%以
下の範囲内で高次モードに利得が基本モードの利得より
小さくなる長さに設定する。またテーパ部の長さは100
μm程度とする。
【0030】この構造により、単一横モードを保ったま
ま高いレベルの光出力のレーザ光を発生させる。
【0031】上記実施の形態では、n型基板を用いてい
るが、p型基板を用いても同様のことができる。また、
活性層には量子井戸構造あるいは歪み量子井戸構造を用
いても良く、上記実施の形態では量子井戸は単一で光導
波層組成が一定のSQW−SCHと呼ばれる構造を示し
ているが、SQWの代わりに量子井戸を複数とするMQ
Wであっても良い。
【0032】また、材料としては、GaAs基板に格子整合
するInAlGaAsP系でもよいし、InP基板に格子整合するIn
GaAsP 系でもよい。
【0033】光導波路をリッジ構造で形成する場合に、
エッチング深さを制御するために、エッチング阻止層を
設けても良い。また、活性層を突き抜けてリッジを構成
し、pnpの埋め込み構造で光導波路ストライプを構成
しても良い。
【0034】成長法として、固体あるいはガスを原料と
する分子線エピタキシャル成長法を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの第一実施形態を示す素
子の概略図(その1)
【図2】本発明の半導体レーザの第一実施形態を示す素
子の概略図(その2)
【図3】本発明の半導体レーザの第二実施形態を示す素
子の概略図
【図4】本発明の半導体レーザの第三実施形態を示す素
子の概略図
【符号の説明】
1 粗面光導波機構(凹凸光導波機構) 2 平行滑面光導波機構 3 テーパ滑面光導波機構 11 n-GaAs基板 12 n-Alx1Ga1-x1Asクラッド層 13 Alx2Ga1-x2As光導波層 14 Alx3Ga1-x3As活性層 15 Alx2Ga1-x2As光導波層 16 p-Alx1Ga1-x1Asクラッド層 17 p-GaAsコンタクト層 18 絶縁膜 19 p側電極 20 n側電極 21 高反射率コート 22 低反射率コート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に少なくとも第一クラッド
    層、活性層および第二クラッド層が順次形成され、前記
    第二クラッド層が上方に延びるリッジ部を有するストラ
    イプ構造の半導体レーザにおいて、 前記リッジ部が、両側壁を粗面とした粗面光導波機構
    と、前記両側壁を滑面とした滑面光導波機構とを導波方
    向に交互に並べて有することを特徴とする半導体レー
    ザ。
  2. 【請求項2】 前記粗面光導波機構が前記導波方向の中
    央部に形成され、前記導波方向の両端部に前記滑面光導
    波機構が形成されていることを特徴とする請求項1記載
    の半導体レーザ。
  3. 【請求項3】 前記粗面光導波機構の両側壁と前記滑面
    光導波機構の両側壁とが前記導波方向に平行に形成され
    ていることを特徴とする請求項1または2記載の半導体
    レーザ。
  4. 【請求項4】 前記滑面光導波機構の前記両側壁が前記
    導波方向の両端部に近づくにつれて間隔の広がったテー
    パ状に形成されていることを特徴とする請求項2記載の
    半導体レーザ。
  5. 【請求項5】 前記滑面光導波機構の前記両側壁が前記
    導波方向に平行に形成された第一の部分と、前記導波方
    向の両端部に近づくにつれて間隔の広がったテーパ状に
    形成された第二の部分から成り、前記第一の部分が前記
    粗面光導波機構に連続していることを特徴とする請求項
    2記載の半導体レーザ。
JP5313396A 1996-03-11 1996-03-11 半導体レーザ Withdrawn JPH09246664A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000513882A (ja) * 1998-04-20 2000-10-17 ユニフェイズ レーザー エンタープライズ アーゲー ノンシリコン技術および方法に用いる窒化チタン拡散障壁
JP2021019040A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 パナソニック株式会社 窒化物半導体レーザ素子
CN114696217A (zh) * 2022-03-02 2022-07-01 无锡市华辰芯光半导体科技有限公司 一种边发射发光器件及其形成方法
CN116632648A (zh) * 2023-07-19 2023-08-22 苏州长光华芯光电技术股份有限公司 一种边发射半导体发光结构及其制备方法

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Effective date: 20030603