JPH09307187A - 第二次高調波発生半導体レーザ - Google Patents

第二次高調波発生半導体レーザ

Info

Publication number
JPH09307187A
JPH09307187A JP11803596A JP11803596A JPH09307187A JP H09307187 A JPH09307187 A JP H09307187A JP 11803596 A JP11803596 A JP 11803596A JP 11803596 A JP11803596 A JP 11803596A JP H09307187 A JPH09307187 A JP H09307187A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor laser
layer
type
harmonic component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11803596A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasutomo Kajikawa
靖友 梶川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP11803596A priority Critical patent/JPH09307187A/ja
Publication of JPH09307187A publication Critical patent/JPH09307187A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基本波のレージングの閾値電流密度や微分効
率が通常の半導体レーザと同等であるような第二次高調
波放射領域を持つ半導体レーザを提供する。 【解決手段】 有機金属気相成長法の選択成長技術を利
用し、第二次高調波放射領域12の量子井戸活性層4の
厚さを10nm、利得領域11の量子井戸活性層4の厚さ
を20nmになるように形成することにより、第二次高調
波放射領域12の量子井戸活性層4の実効的エネルギー
バンドギャップが利得領域11のそれよりも大きくなる
ため、利得領域11で発生する基本波に対し、第二次高
調波放射領域12では吸収がない。このため、基本波の
レージングの閾値電流密度が通常の半導体レーザに比べ
て大きくなることなく、基本波の微分効率が低下しない
第二次高調波発生半導体レーザが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基本波で発振す
る半導体レーザと、その基本波の第二次高調波を発生す
る半導体素子(第二次高調波発生素子)を同一半導体基
板上に集積化した複合素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】GaAs等の閃亜鉛鉱型化合物半導体
は、大きな非線形光学定数をもつため、第二次高調波発
生素子として有望であり、半導体レーザとのモノリシッ
ク集積化も可能である。さらに、(001)面以外の結
晶面をもつ基板上に導波路を形成し、この導波路内にT
Eモードの基本波を往復伝搬すれば、TEモード同士の
相互作用により、基板に垂直方向に第二次高調波が放射
される。このような第二次高調波発生素子と半導体レー
ザとのモノリシック集積化素子は、J.Crystal Growth
111(1991)1066 に掲載されたように、R. L. William
s,F. Chatenoud,and R. Normandinによって提案さ
れた。図2は、その予備実験として、高調波発生領域を
もつ半導体レーザが(111)基板上に作製された素子
構造を示す図である(H. Dai, S. Janz,R. Norma
ndin, J. Nielsen, F. Chatenoud,and R. Willi
ams,IEEE Photonic Technology Letters4(1992)820) 。
【0003】以下に従来の第2次高調波発生半導体レー
ザの製造方法を図について説明する。まず、(001)
面以外の結晶面、例えば(111)面を主面とするn型
GaAs基板1上に、n型Al0.66Ga0.34Asクラッ
ド層2、n型Al0.66Ga0.34As/Al0.9 Ga0.1
As超格子層3、アンドープIn0.22Ga0.78As量子
井戸活性層4、p型Al0.66Ga0.34As/Al0.9
0.1 As超格子層5、p型Al0.66Ga0.34Asクラ
ッド層6、p型GaAsコンタクト層7を順次エピタキ
シャル成長させる。次に、[ 110] 方向にのびるスト
ライプマスクを用いて、マスクされた以外の領域のp型
GaAsコンタクト層7およびp型Al0.66Ga0.34
sクラッド層6をエッチングにより除去し、リッジ導波
路を形成する。リッジ導波路のうち、片方の約半分の表
面にp型オーミック電極8を形成し、この領域を基本波
の利得領域11とする。また、残りの導波路部分の表面
には電極を形成せず、第二次高調波放射領域12とす
る。基板1を裏面より研磨し、薄くした後、裏面全面に
n型オーミック電極9を形成する。(110)面で劈開
し、前後の劈開面に高反射膜10を形成してファブリペ
ロ共振器反射鏡とする。
【0004】このようにして作製された素子に、n型お
よびp型のオーミック電極を通して電流を流すと、利得
領域11の量子井戸活性層4にキャリアが注入され、レ
ーザ発振が起き、TEモードの基本波が導波路内を往復
伝搬する。このTEモードの基本波同士の衝突により、
基板面に垂直方向に伝搬する第二次高調波が発生し、導
波路の表面に電極のない第二次高調波放射領域12より
放射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の第2次高調波発生半導体レーザにおいては、基
本波の利得を発生するのは、量子井戸活性層4のうち、
キャリアの注入される領域のみであり、キャリアの注入
されない領域の量子井戸活性層4は吸収体として働くた
め、基本波のレージングの閾値電流密度が、通常の、第
二次高周波放射領域12のない半導体レーザに比べて大
きくなってしまい、さらに基本波の微分効率が低下して
しまう等の問題点があった。
【0006】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、キャリアの注入されない領域の量
子井戸活性層が吸収体として働かず、基本波のレージン
グの閾値電流密度や微分効率が通常の第二次高調波放射
領域のない半導体レーザと同等であるような第二次高調
波放射領域を持つ半導体レーザを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる第2次
高調波発生半導体レーザは、第1導電型を有し、(00
1)面以外の結晶面を主面とする閃亜鉛鉱型結晶構造の
半導体基板と、この半導体基板上に形成され、活性層、
第2導電型のエピタキシャル層および第2導電型の電極
を含む第1の領域と、同じ半導体基板上に形成され、第
1の領域から発せられた光に対する光導波層を含み、第
1の領域から発せられた光に対する第二次高調波を基板
に対して垂直方向に放射する第2の領域を備え、第1の
領域の活性層の層厚が第2の領域の光導波層の層厚より
も大きくなるようにしたものである。また、第1の領域
の活性層と第2の領域の光導波層が同一成長層の量子井
戸構造で構成されているものである。
【0008】
【発明の実施の形態】 実施の形態1.図1は、本発明の実施の形態1である第
二次高調波発生半導体レーザの構造を示す断面図であ
る。図において、1は(001)面以外の結晶面、例え
ば(111)面を主面とする閃亜鉛鉱型結晶構造の半導
体基板で、ここではn型GaAs基板、2はn型Alx
Ga1-x Asクラッド層、3はn型Alx Ga1-x As
/Aly Ga1-y As超格子層、4はアンドープInz
Ga1-z As量子井戸活性層、5はp型Alx Ga1-x
As/Aly Ga1ーy As超格子層、6はp型Alx
1-x Asクラッド層、7はp型GaAsコンタクト
層、8はp型オーミック電極、9はn型オーミック電
極、10は高反射膜、11は利得領域、12は第二次高
調波放射領域をそれぞれ示す。ただし、本実施の形態で
は、xはおよそ0. 7、yはおよそ0. 9、zはおよそ
0. 2である。なお、図中、従来例との相当部分には同
一符号を付している。
【0009】以下に、本実施の形態による第二次高調波
発生半導体レーザの製造方法を図について説明する。ま
ず、(001)面以外の結晶面、例えば(111)面を
主面とするn型GaAs基板1上に、n型Alx Ga
1-x Asクラッド層2、n型Alx Ga1ーx As/Al
y Ga1ーy As超格子層3、アンドープInz Ga1-z
As量子井戸活性層4、p型Alx Ga1-x As/Al
y Ga1ーy As超格子層5、p型Alx Ga1ーx Asク
ラッド層6、p型GaAsコンタクト層7を順次エピタ
キシャル成長させる。この時、第二次高調波放射領域1
2の層厚を、利得領域11の層厚に比べ薄くなるように
成長させる。例えば、アンドープInz Ga1-z As量
子井戸活性層4は、利得領域11では20nmであるのに
対し、第二次高調波放射領域12では10nmとなるよう
に形成する。
【0010】このように、同一ウエハ内で同一成長層の
膜厚を変化させることは、例えば、Electronics Let
ters Vol.27(1991)2138 および応用物理第64巻p.660
(1995) に述べられているように、有機金属気相成長法
を用いた選択成長技術を利用して可能である。すなわ
ち、結晶成長に先立ち、ストライプ形状の一対の選択成
長マスクを適当な間隔を持たせて基板表面のある領域に
形成する。これに有機金属気相成長法によって成長を行
うと、マスク上には結晶は成長せず、マスクのない領域
にのみ選択的に成長が起きるが、マスクの周辺ではマス
ク上に飛来した有機金属成長種をも取り込んで成長が進
行するので、マスク周辺での成長層厚は、マスクに遠い
他の部分よりも厚くなる。特に、一対のストライプマス
クに挟まれた間隙の領域では、成長できないマスク領域
からの有機金属成長種の寄与に比べ、成長するマスク間
隙の面積が狭いため、成長層の厚さは著しく増大する。
この成長層が量子井戸構造であった場合、井戸層の層厚
によって量子閉じ込めエネルギーの大きさが異なるた
め、層厚の変化は量子準位エネルギーの変化すなわち等
価的なバンドギャップエネルギーの変化に変換される。
なお、上記のような技術を用いた時の混晶の組成も利得
領域11と第二次高調波放射領域12とで若干異なる
が、本実施の形態においてはxはおよそ0. 7、yはお
よそ0. 9、zはおよそ0. 2であるものとする。
【0011】以上のような方法でエピタキシャル成長を
行った後、[ 110] 方向にのびるストライプマスクを
用いて、マスクされた以外の領域のp型GaAsコンタ
クト層7およびp型Al0.66Ga0.34Asクラッド層6
をエッチングにより除去し、リッジ導波路を形成する。
リッジ導波路のうち、片方の約半分の表面、すなわち層
厚の厚い部分にp型オーミック電極8を形成し、この領
域を基本波の利得領域11とする。また、残りの導波路
部分の表面には電極を形成せず、第二次高調波放射領域
12とする。基板1を裏面より研磨し、薄くした後、裏
面全面にn型オーミック電極9を形成する。(110)
面で劈開し、前後の劈開面に高反射膜10を形成する。
【0012】このようにして作製された素子に、n型お
よびp型のオーミック電極8、9を通して電流を流す
と、利得領域11の量子井戸活性層4にキャリアが注入
され、レーザ発振が起き、TEモードの基本波が導波路
内を往復伝搬する。このTEモードの基本波同士の衝突
により、基板面に垂直方向に伝搬する第二次高調波が発
生し、導波路の表面に電極のない第二次高調波放射領域
12より放射される。本実施の形態による第二次高調波
発生半導体レーザにおいては、第二次高調波放射領域1
2の量子井戸活性層4の厚さを利得領域11のそれより
も薄く形成したので、第二次高調波放射領域12の量子
井戸活性層4の実効的エネルギーバンドギャップが利得
領域11の実効的エネルギーバンドギャップよりも大き
くなるため、利得領域11で発生する基本波に対し、第
二次高調波放射領域12では吸収がない。このため従来
提案されていた素子構造で生じていた、基本波のレージ
ングの閾値電流密度が通常の半導体レーザに比べて大き
くなる問題や、基本波の微分効率が低下してしまう等の
問題点が解消される。
【0013】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第2
の領域の光導波層の量子井戸層厚を第1の領域の活性層
の量子井戸層厚よりも薄く形成したので、第2の領域の
光導波層の実効的エネルギーバンドギャップが第1の領
域の実効的エネルギーバンドギャップよりも大きくなる
ため、第1の領域で発生する基本波に対し、第2の領域
では吸収がないので、基本波の発振に関する閾値電流密
度の増大や微分効率の低下がない第二次高調波発生半導
体レーザを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である第二次高調波
発生半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図2】 従来の第二次高調波発生半導体レーザの構造
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 n形GaAs基板、2 n型Alx Ga1-x Asク
ラッド層、3 n型Alx Ga1-x As/Aly Ga
1-y As超格子層、4 アンドープInz Ga1-z As
量子井戸活性層、5 p型Alx Ga1-x As/Aly
Ga1ーy As超格子層、6 p型Alx Ga1-x Asク
ラッド層、7 p型GaAsコンタクト層、8 p型オ
ーミック電極、9 n型オーミック電極、10 高反射
膜、11 利得領域、12 第二次高調波放射領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型を有し、(001)面以外の
    結晶面を主面とする閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体基板、 この半導体基板上に形成され、活性層、第2導電型のエ
    ピタキシャル層および第2導電型の電極を含む第1の領
    域、 上記半導体基板上に形成され、上記第1の領域から発せ
    られた光に対する光導波層を含み、上記第1の領域から
    発せられた光に対する第二次高調波を基板に対して垂直
    方向に放射する第2の領域を備え、上記第1の領域の活
    性層の層厚が上記第2の領域の光導波層の層厚よりも大
    きいことを特徴とする第二次高調波発生半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 第1の領域の活性層と第2の領域の光導
    波層が同一成長層の量子井戸構造で構成されていること
    を特徴とする請求項1記載の第二次高調波発生半導体レ
    ーザ。
JP11803596A 1996-05-13 1996-05-13 第二次高調波発生半導体レーザ Pending JPH09307187A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11803596A JPH09307187A (ja) 1996-05-13 1996-05-13 第二次高調波発生半導体レーザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11803596A JPH09307187A (ja) 1996-05-13 1996-05-13 第二次高調波発生半導体レーザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09307187A true JPH09307187A (ja) 1997-11-28

Family

ID=14726441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11803596A Pending JPH09307187A (ja) 1996-05-13 1996-05-13 第二次高調波発生半導体レーザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09307187A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100552080B1 (ko) * 1998-06-29 2006-02-20 노바 케미컬즈 (인터내셔널) 소시에테 아노님 용액 에틸렌 중합용 혼합 티타늄-바나듐 촉매
WO2008085273A1 (en) * 2006-12-21 2008-07-17 Coherent, Inc. Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100552080B1 (ko) * 1998-06-29 2006-02-20 노바 케미컬즈 (인터내셔널) 소시에테 아노님 용액 에틸렌 중합용 혼합 티타늄-바나듐 촉매
WO2008085273A1 (en) * 2006-12-21 2008-07-17 Coherent, Inc. Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers
US7433374B2 (en) 2006-12-21 2008-10-07 Coherent, Inc. Frequency-doubled edge-emitting semiconductor lasers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6256331B1 (en) Semiconductor laser device, optical communication system using the same, and method for producing compound semiconductor
US4734385A (en) Semiconductor laser element suitable for production by a MO-CVD method
US5675601A (en) Semiconductor laser device
US4930132A (en) Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate
JPS6180882A (ja) 半導体レ−ザ装置
JP4017196B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ装置
US8891159B2 (en) Optical semiconductor element, semiconductor laser, and method of manufacturing optical semiconductor element
JP3339486B2 (ja) 半導体レーザとその製造方法及び半導体レーザを用いた光モジュール及び光通信システム
KR970004500B1 (ko) 반도체 레이저 장치
JP2002141611A (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JPH09307187A (ja) 第二次高調波発生半導体レーザ
JPH05145169A (ja) 半導体分布帰還型レーザ装置
JP3215477B2 (ja) 半導体分布帰還型レーザ装置
KR0130066B1 (ko) 반도체 레이저 및 그 제조방법
JP2973215B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP2736173B2 (ja) 半導体レーザ素子の製造方法
JP2003304028A (ja) 光変調器集積半導体レーザ
JPH1117276A (ja) 半導体レーザと光増幅器を集積化した半導体装置
JPH06291411A (ja) 半導体レーザ
JP3075822B2 (ja) 半導体分布帰還型レーザ装置
JPH0685379A (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JPH05160505A (ja) 半導体分布帰還型レーザ装置
JPH02213183A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JPS6381888A (ja) 半導体レ−ザの作製方法
JPH09139544A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法