JPH10190126A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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Publication number
JPH10190126A
JPH10190126A JP34695196A JP34695196A JPH10190126A JP H10190126 A JPH10190126 A JP H10190126A JP 34695196 A JP34695196 A JP 34695196A JP 34695196 A JP34695196 A JP 34695196A JP H10190126 A JPH10190126 A JP H10190126A
Authority
JP
Japan
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layer
light guide
current
semiconductor laser
laser device
Prior art date
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Pending
Application number
JP34695196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Takayama
徹 高山
Osamu Kondo
修 今藤
Masaaki Yuri
正昭 油利
昭男 ▲吉▼川
Akio Yoshikawa
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
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Publication of JPH10190126A publication Critical patent/JPH10190126A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a semiconductor laser device which has a small oscillation threshold current value and a small operating current value, can prevent the deterioration of its temperature characteristic, and does not produce high noise. SOLUTION: A semiconductor laser is constituted by successively forming a first light guide layer 5 composed of InV1 (Ga1- Y1 AlY1 )1- V1 P of a first conductivity, a second light guide layer 6 composed of Ga1- Y2 AlY2 As of the first conductivity, a current blocking layer 7 which has a current passing window 7a and is composed of Ga1- ZAlZAs of a second conductivity, and a third light guide layer 8 which is composed of Ga1- Y3 AlY3 As of the first conductivity and fills up the current passing window 7a of the current blocking layer 7 on an active layer 4 composed of InV(Ga1- XAlX)1- VP, where V, V1, X, Y1, Y2, Y3, and Z are respectively set to satisfy the following relations: 0.45<=V<=0.55, 0.45<=V1<=0.55, 0<=Y2<Y3<Z<1, and 0<=X<Y1<1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関するものである。
[0001] The present invention relates to a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は、従来の半導体レーザ装置の断
面図を示す(特開平05−299767号公報)。図1
1において、n型のGaAsで構成される基板1上にn
型のGaAsで構成されるバッファー層2、n型のIn
0.5(Ga0.4Al0.60.5Pで構成されるクラッド層
3、アンドープのIn0.5Ga0.5Pで構成される活性層
4、p型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5Pで構成され
る第1の光ガイド層5、p型のIn0.5Ga0.5Pで構成
される第2の光ガイド層6、n型のIn0.5(Ga0 .3
0.70.5Pで構成され、電流狭窄の目的で設けられた
メサ状の電流透過用窓7aを有する電流ブロック層7、
In0.5Ga0.5Pで構成される保護層7b、p型のIn
0.5(Ga0.6Al0.40.5Pで構成される第3の光ガイ
ド層8、およびp型のGaAsで構成されるコンタクト
層9が順次形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device (Japanese Patent Laid-Open No. 05-299767). FIG.
1, n-type GaAs is formed on a substrate 1
Layer 2 composed of n-type GaAs, n-type In
A cladding layer 3 composed of 0.5 (Ga 0.4 Al 0.6 ) 0.5 P, an active layer 4 composed of undoped In 0.5 Ga 0.5 P, and a p-type In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P composed of In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P 1 of the optical guide layer 5, p-type an in 0.5 Ga 0.5 second optical guiding layer 6 composed of P, n-type in 0.5 (Ga 0 .3 a
l 0.7 ) 0.5 P, a current blocking layer 7 having a mesa-shaped current transmission window 7 a provided for the purpose of current constriction;
Protective layer 7b composed of In 0.5 Ga 0.5 P, p-type In
A third optical guide layer 8 made of 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P and a contact layer 9 made of p-type GaAs are formed in this order.

【0003】従来の半導体レーザ装置において、コンタ
クト層9から注入された電流は、電流ブロック層7によ
り、電流透過用窓7a内に狭窄される。これにより、活
性層4のうち、活性層4が電流透過用窓7aに接する部
分付近でレーザ発振が生じる。ここで、半導体レーザ装
置を導波構造とすることによりレーザ光を電流透過用窓
7a内に閉じ込めるために、第3の光ガイド層8の屈折
率を電流ブロック層7の屈折率よりも高くする。一般
に、電流透過用窓7aの下端の幅、すなわち、電流可透
過領域の最小幅を3μm程度にすることにより、光ディ
スク装置等に用いられる単一横モードのレーザ発振が得
られる。
In a conventional semiconductor laser device, a current injected from a contact layer 9 is confined in a current transmission window 7 a by a current blocking layer 7. As a result, laser oscillation occurs near the portion of the active layer 4 where the active layer 4 contacts the current transmission window 7a. Here, the refractive index of the third light guide layer 8 is made higher than the refractive index of the current block layer 7 in order to confine the laser light in the current transmission window 7a by forming the semiconductor laser device into a waveguide structure. . Generally, by setting the width of the lower end of the current transmission window 7a, that is, the minimum width of the current transmissive area to about 3 μm, laser oscillation in a single transverse mode used in an optical disk device or the like can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザでは、電流ブロック層7の電流透過用窓7
aにおける斜面が酸化されており、この結果、この斜面
上に第3の光ガイド層8を形成すると、第3の光ガイド
層8を構成するIn、Ga、およびAlの組成比が所定
の値に対して変化してしまう。この結果、第3の光ガイ
ド層8の格子定数が変化してしまい、結晶の格子欠陥、
格子不整、および転位といった問題が生じる。これは、
各々の元素間の結合距離の相違によるものと考えられ
る。このため、電流ブロック層7の電流透過用窓7aに
おける斜面上に形成される第3の光ガイド層8には格子
欠陥、転移といった非発光性の再結合中心が多数形成さ
れ、半導体レーザ装置の発振しきい電流の増大、動作電
流値の上昇、および温度特性の劣化を招く。
However, in the conventional semiconductor laser, the current transmitting window 7 of the current blocking layer 7 is not provided.
a is oxidized. As a result, when the third light guide layer 8 is formed on this slope, the composition ratio of In, Ga, and Al constituting the third light guide layer 8 becomes a predetermined value. Will change. As a result, the lattice constant of the third light guide layer 8 changes, and lattice defects of the crystal,
Problems such as lattice misalignment and dislocation occur. this is,
This is considered to be due to the difference in the bonding distance between the elements. For this reason, a large number of non-radiative recombination centers such as lattice defects and transitions are formed in the third light guide layer 8 formed on the slope of the current transmission window 7a of the current block layer 7, and the semiconductor laser device has This causes an increase in the oscillation threshold current, an increase in the operating current value, and a deterioration in temperature characteristics.

【0005】本発明は発振しきい電流および動作電流値
が小さく、温度特性の劣化を防止でき、かつ低雑音の半
導体レーザ装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a small oscillation threshold current and operating current value, capable of preventing deterioration of temperature characteristics, and having low noise.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1に記載の
半導体レーザ装置は、InV(Ga1-XAlX1-VPで構
成される活性層上に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1
Y11-V1Pで構成される第1の光ガイド層を有し、前
記第1の光ガイド層上に第一導電型のGa1-Y2AlY2
sで構成される第2の光ガイド層を有し、さらに前記第
2の光ガイド層上に、電流透過用窓を有する第二導電型
のGa1-ZAlZAsで構成される電流ブロック層を有
し、この電流ブロック層上には、前記電流ブロック層の
電流透過用窓が充填されるように第一導電型のGa1-Y3
AlY3Asで構成される第3の光ガイド層が形成され、
前記V、V1、X、Y1、Y2、Y3、およびZが、
0.45≦V≦0.55、0.45≦V1≦0.55、
0≦Y2<Y3<Z<1、0≦X<Y1<1なる関係を
有するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a first conductivity type on an active layer composed of In V (Ga 1-x Al x ) 1-VP . In V1 (Ga 1-Y1 A
l Y1 ) has a first light guide layer composed of 1-V1 P, and has a first conductivity type Ga 1 -Y 2 Al Y2 A on the first light guide layer.
s having a second optical guide layer composed of, yet the the second optical guide layer, the current block constituted by Ga 1-Z Al Z As the second conductivity type having a current transmitting window A first conductivity type Ga 1 -Y 3 on the current blocking layer so as to fill the current transmission window of the current blocking layer.
Forming a third light guide layer made of Al Y3 As;
V, V1, X, Y1, Y2, Y3, and Z are:
0.45 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1 ≦ 0.55,
0 ≦ Y2 <Y3 <Z <1, 0 ≦ X <Y1 <1.

【0007】本願の請求項2に記載の半導体レーザ装置
は、InV(Ga1-XAlX1-VPで構成される活性層上
に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY11-V1Pで構
成される第1の光ガイド層を有し、前記第1の光ガイド
層上に第一導電型のInV2(Ga1-Y2AlY21-V2Pで
構成される第2の光ガイド層を有し、さらに前記第2の
光ガイド層上に、電流透過用窓を有する第二導電型のG
1-ZAlZAsで構成される電流ブロック層を有し、前
記電流ブロック層上には、前記電流ブロック層の電流透
過用窓が充填されるように第一導電型のGa1-Y3AlY3
Asで構成される第3の光ガイド層が形成され、前記
V、V1、V2、X、Y1、Y2、Y3、およびZが、
0.45≦V≦0.55、0.45≦V1≦0.55、
0.45≦V2≦0.55、0<Y3<Z<1、0≦X
≦Y2<Y1<1なる関係を有するものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a first conductivity type of In V1 (Ga 1- ) on an active layer composed of In V (Ga 1-x Al x ) 1- VP. A first light guide layer made of Y1 Al Y1 ) 1-V1 P, and a first conductivity type of In V2 (Ga 1 -Y2 Al Y2 ) 1 -V2 P on the first light guide layer; And a second conductive type G having a current transmission window on the second light guide layer.
a 1-Z Al Z As, a current blocking layer composed of Al 1 -As, and a first conductivity type Ga 1 -Y 3 on the current blocking layer so as to fill a current transmission window of the current blocking layer. Al Y3
A third light guide layer composed of As is formed, wherein V, V1, V2, X, Y1, Y2, Y3, and Z are:
0.45 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1 ≦ 0.55,
0.45 ≦ V2 ≦ 0.55, 0 <Y3 <Z <1, 0 ≦ X
.Ltoreq.Y2 <Y1 <1.

【0008】本願の請求項3に記載の半導体レーザ装置
は、InV(Ga1-XAlX1-VPで構成される活性層上
に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY11-V1Pで構
成される第1の光ガイド層を有し、前記第1の光ガイド
層上に第一導電型のGa1-Y2AlY2Asで構成される第
2の光ガイド層を有し、さらに前記第2の光ガイド層上
に、電流透過用窓を有する第二導電型のInW(Ga1-Z
AlZ1-WPで構成される電流ブロック層を有し、前記
電流ブロック層上には、前記電流ブロック層の電流透過
用窓が充填されるように第一導電型のGa1-Y3AlY3
sで構成される第3の光ガイド層が形成され、前記V、
V1、W、X、Y1、Y2、Y3、およびZが、0.4
5≦V≦0.55、0.45≦V1≦0.55、0.4
5≦W≦0.55、0≦Y2<Y3<1、0≦X<Y1
<Z<1なる関係を有するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a first conductivity type of In V1 (Ga 1- ) on an active layer composed of In V (Ga 1-x Al x ) 1- VP. Y1 Al Y1 ) a second light guide layer made of Ga 1 -Y2 Al Y2 As of the first conductivity type, having a first light guide layer made of 1-V1 P; A second conductivity type In W (Ga 1 -Z) having a light guide layer and further having a current transmission window on the second light guide layer;
Al Z ) 1-WP having a current blocking layer, and a first conductivity type Ga 1 -Y 3 is formed on the current blocking layer so as to fill a current transmission window of the current blocking layer. Al Y3 A
s, a third light guide layer composed of
V1, W, X, Y1, Y2, Y3, and Z are 0.4
5 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1 ≦ 0.55, 0.4
5 ≦ W ≦ 0.55, 0 ≦ Y2 <Y3 <1, 0 ≦ X <Y1
<Z <1.

【0009】本願の請求項4に記載の半導体レーザ装置
は、InV(Ga1-XAlX1-VPで構成される活性層上
に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY11-V1Pで構
成される第1の光ガイド層を有し、前記第1の光ガイド
層上に第一導電型のInV2(Ga1-Y2AlY21-V2Pで
構成される第2の光ガイド層を有し、さらに前記第2の
光ガイド層上に、電流透過用窓を有する第二導電型のI
W(Ga1-ZAlZ1 -WPで構成される電流ブロック層
を有し、前記電流ブロック層上には、前記電流ブロック
層の電流透過用窓が充填されるように第一導電型のGa
1-Y3AlY3Asで構成される第3の光ガイド層が形成さ
れ、前記V、V1、V2、W、X、Y1、Y2、Y3、
およびZが、0.45≦V≦0.55、0.45≦V1
≦0.55、0.45≦V2≦0.55、0.45≦W
≦0.55、0≦Y3<1、かつ0≦X≦Y2<Y1<
Z<1なる関係を有するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device having a first conductivity type In V1 (Ga 1- ) on an active layer composed of In V (Ga 1-x Al x ) 1- VP. A first light guide layer made of Y1 Al Y1 ) 1-V1 P, and a first conductivity type of In V2 (Ga 1 -Y2 Al Y2 ) 1 -V2 P on the first light guide layer; And a second conductive type I layer having a current transmission window on the second light guide layer.
a current blocking layer composed of n W (Ga 1 -Z Al Z ) 1 -WP; a first current blocking layer is formed on the current blocking layer so as to fill a current transmission window of the current blocking layer. Conductive Ga
A third light guide layer made of 1-Y3 Al Y3 As is formed, and the V, V1, V2, W, X, Y1, Y2, Y3,
And Z are 0.45 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1
≦ 0.55, 0.45 ≦ V2 ≦ 0.55, 0.45 ≦ W
≤0.55, 0≤Y3 <1, and 0≤X≤Y2 <Y1 <
Z <1.

【0010】以上、本発明により、半導体レーザ装置に
おいて、格子欠陥を伴わない良質の第3の光ガイド層を
形成することができる。
As described above, according to the present invention, a high-quality third light guide layer free from lattice defects can be formed in a semiconductor laser device.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1ないし図7を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0012】図1は本発明の半導体レーザ装置の断面図
を示す。図1においてn型のGaAsで構成される基板
1上にn型のGaAsで構成され、1μmの厚さを有す
るバッファー層2、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.7
0.5Pで構成され、1.5μmの厚さを有するクラッド
層3、In0.5Ga0.5Pで構成され、35nmの厚さを
有する活性層4、p型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5
Pで構成され、0.15μmの厚さを有する第1の光ガ
イド層5、p型のGa0.8Al0.2Asで構成され、2n
mの厚さを有する第2の光ガイド層6、n型のGa0.12
Al0.88Asで構成され、電流狭窄の目的でメサ状の電
流透過用窓7aが設けられ、0.7μmの厚さを有する
電流ブロック層7、p型のGa0.22Al0.78Asで構成
され、1.5μmの厚さを有する第3の光ガイド層8、
およびp型のGaAsで構成され、3μmの厚さを有す
るコンタクト層9が順次形成されている。この半導体レ
ーザ装置の共振器長は400μmである。以下、例え
ば、InV(Ga1-xAlx1-VPにおけるxをAl混晶
比、VをInの混晶比と呼ぶことにする。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to the present invention. In FIG. 1, a buffer layer 2 made of n-type GaAs and having a thickness of 1 μm is formed on a substrate 1 made of n-type GaAs, and n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ).
Consists of 0.5 P, is constituted by a cladding layer 3, In 0.5 Ga 0.5 P having a thickness of 1.5 [mu] m, an active layer 4, p-type In 0.5 having a thickness of 35nm (Ga 0.3 Al 0.7) 0.5
A first optical guide layer 5 composed of P and having a thickness of 0.15 μm, composed of p-type Ga 0.8 Al 0.2 As;
a second light guide layer 6 having a thickness of m, n-type Ga 0.12
A current blocking layer 7 having a thickness of 0.7 μm; a current blocking layer 7 having a thickness of 0.7 μm; and a p-type Ga 0.22 Al 0.78 As, which is formed of Al 0.88 As. A third light guide layer 8 having a thickness of 0.5 μm;
And a contact layer 9 made of p-type GaAs and having a thickness of 3 μm. The resonator length of this semiconductor laser device is 400 μm. Hereinafter, for example, x in In V (Ga 1-x Al x ) 1- VP is referred to as an Al mixed crystal ratio, and V is referred to as an In mixed crystal ratio.

【0013】図1に示した半導体レーザ装置において、
コンタクト層9から注入された電流は、電流ブロック層
7により、電流透過用窓7a内に閉じこめられる。これ
により、活性層4のうち、活性層4が電流透過用窓7a
に接する部分付近でレーザ発振が生じる。活性層4はn
型、p型、あるいはアンドープでもよい。また、高出力
時に半導体レーザ装置の端面が自らの光により破壊され
るCOD(catastrophic optical damage)を防止する
ために、活性層4の膜厚を40nm以下とすることが望
ましく、本実施の形態では、活性層4の膜厚を35nm
とした。
In the semiconductor laser device shown in FIG.
The current injected from the contact layer 9 is confined in the current transmission window 7 a by the current blocking layer 7. As a result, of the active layers 4, the active layer 4 becomes the current transmission window 7a.
Laser oscillation occurs near the portion in contact with. The active layer 4 is n
It may be of type, p-type or undoped. In addition, in order to prevent catastrophic optical damage (COD) in which the end face of the semiconductor laser device is destroyed by its own light at the time of high output, the thickness of the active layer 4 is desirably 40 nm or less. The thickness of the active layer 4 is 35 nm.
And

【0014】また、レーザ光を電流透過用窓7a内に閉
じこめるために、電流ブロック層7のAl混晶比を第3
の光ガイド層8のAl混晶比よりも大きくすることによ
り、第3の光ガイド層8の屈折率を電流ブロック層7の
屈折率よりも高くしている。図1に示す半導体レーザ装
置では、第3の光ガイド層8の屈折率を電流ブロック層
7の屈折率よりも十分高くすることにより安定な横モー
ド発振を得るために、電流ブロック層7のAl混晶比を
第3の光ガイド層8のAl混晶比より0.1大きくして
いる。また、電流ブロック層7の厚さが薄い場合、第3
の光ガイド層8へのレーザ光のしみだしが大きくなり、
レーザ発振の横モードが不安定になるので、電流ブロッ
ク層7の厚さを0.4μm以上とすることが望ましい。
In order to confine the laser beam in the current transmitting window 7a, the Al composition ratio of the current blocking layer 7 is set to the third value.
The refractive index of the third light guide layer 8 is made higher than the refractive index of the current block layer 7 by making the ratio of the Al mixed crystal of the light guide layer 8 larger than that of the current guide layer 8. In the semiconductor laser device shown in FIG. 1, in order to obtain a stable transverse mode oscillation by making the refractive index of the third light guide layer 8 sufficiently higher than the refractive index of the current blocking layer 7, the Al of the current blocking layer 7 The mixed crystal ratio is set to be 0.1 larger than the Al mixed crystal ratio of the third optical guide layer 8. When the thickness of the current blocking layer 7 is small, the third
Exudation of laser light to the light guide layer 8 of
Since the transverse mode of laser oscillation becomes unstable, it is desirable that the thickness of the current blocking layer 7 be 0.4 μm or more.

【0015】さらに、第1の光ガイド層5のAl混晶比
を活性層4のAl混晶比よりも十分に大きくすることに
より、キャリアを有効に閉じ込めることができる。図1
に示す半導体レーザ装置では、第1の光ガイド層5のA
l混晶比を0.7とすることにより、650nm帯のレ
ーザ光を活性層4に有効に閉じこめることができる。
Further, by making the Al mixed crystal ratio of the first optical guide layer 5 sufficiently larger than the Al mixed crystal ratio of the active layer 4, carriers can be effectively confined. FIG.
In the semiconductor laser device shown in FIG.
By setting the l-mixed crystal ratio to 0.7, laser light in the 650 nm band can be effectively confined in the active layer 4.

【0016】そして、半導体レーザ装置内の光分布に大
きな影響を与えず、かつ量子井戸効果により禁制帯幅を
広げてレーザ発振光に対して透明にすることにより動作
電流値を低減するために、第2の光ガイド層6の膜厚を
3nm以下とすることが望ましい。さらに、電流ブロッ
ク層7の禁制帯幅は、活性層4の禁制帯幅よりも大きい
ので、電流ブロック層7における光吸収がなく、導波損
失の小さい低動作電流の半導体レーザ装置が得られる。
これにより、この半導体レーザ装置内を伝搬するレーザ
光の等位相面には湾曲が生じず、非点隔差を0.5μm
以下と小さくすることができた。例えば、この半導体レ
ーザ装置を光ピックアップ装置の光源として利用する場
合、レーザ光を光ディスク面上のより小さな点に集光す
ることが可能となり、低雑音の光ピックアップ特性を得
ることができる。
In order to reduce the operating current value by not significantly affecting the light distribution in the semiconductor laser device and widening the forbidden band width by the quantum well effect so as to be transparent to laser oscillation light, It is desirable that the thickness of the second light guide layer 6 be 3 nm or less. Furthermore, since the forbidden band width of the current blocking layer 7 is larger than the forbidden band width of the active layer 4, a semiconductor laser device with no light absorption in the current blocking layer 7 and a low operating current with a small waveguide loss can be obtained.
As a result, no curvature occurs on the equiphase plane of the laser light propagating in the semiconductor laser device, and the astigmatic difference is 0.5 μm.
It was able to be reduced to the following. For example, when this semiconductor laser device is used as a light source of an optical pickup device, laser light can be focused on a smaller point on the optical disk surface, and a low-noise optical pickup characteristic can be obtained.

【0017】また、第3の光ガイド層8の屈折率を、第
1の光ガイド層の屈折率とほぼ等しくするために、第3
の光ガイド層8のAlAs混晶比を0.78とした。
In order to make the refractive index of the third light guide layer 8 substantially equal to the refractive index of the first light guide layer,
The AlAs mixed crystal ratio of the light guide layer 8 was set to 0.78.

【0018】この構造において、電流透過用窓7aの下
端の幅は、横高次モードの発振を抑え、基本横モード発
振を得るために3μm以下にする必要がある。本実施の
形態においては、この幅を2.5μmとした。
In this structure, the width of the lower end of the current transmission window 7a needs to be 3 μm or less in order to suppress the oscillation in the higher transverse mode and obtain the fundamental transverse mode oscillation. In the present embodiment, this width is 2.5 μm.

【0019】また、約30mW程度の低出力時から30
mW以上の高出力時においても安定してレーザ光を電流
透過用窓7aの領域内に閉じこめるためには、電流透過
用窓7a領域内外の実効屈折率差(Δn)を適当な値に
調整する必要がある。Δnが1×10-2以上である場
合、電流透過用窓7aの領域内への光の閉じこめ効果が
大きくなり、電流透過用窓7aの領域内の光密度が非常
に高くなる。このとき、活性層4内でキャリアの空間的
ホールバーニングが起こり、電流透過用窓7aの領域内
の実効屈折率が高まり、光分布はますます電流透過用窓
7aの領域内に集中する。この結果、電流−光出力特性
に折れ曲がりが生じるキンク(kink)、あるいは、COD
が生じやすくなり、半導体レーザ装置の特性が著しく劣
化する。一方、Δnが1×10-3 程度以下になった場
合、電流透過用窓7aの領域内への光の閉じこめ効果が
弱くなり、横モードが不安定となる。安定した単一横モ
ード発振を得るためには、Δnを3×10-3以上とする
ことが望ましい。さらに、導波モードの光分布パターン
の変形有為を防止するためには、Δnの値を5×10 -3
以上、8×10-3以下とすることがさらに望ましい。
Further, from a low output of about 30 mW to 30
Stable laser light current even at high output of mW or more
In order to be confined in the area of the transmission window 7a, current transmission
The effective refractive index difference (Δn) inside and outside the window 7a region to an appropriate value
Need to adjust. Δn is 1 × 10-2Where is more
In this case, the effect of trapping light in the area of the current transmission window 7a is reduced.
And the light density in the area of the current transmission window 7a becomes extremely large.
Become higher. At this time, the spatial
Hole burning occurs in the area of the current transmission window 7a.
Effective refractive index is increased, and the light distribution becomes more and more current transmission window
Concentrate in area 7a. As a result, the current-light output characteristics
Kink or COD that bends
And the characteristics of the semiconductor laser device are remarkably inferior.
Become On the other hand, Δn is 1 × 10-3 When it is less than
In this case, the effect of trapping light in the area of the current transmission window 7a is reduced.
It becomes weak and the transverse mode becomes unstable. Stable single horizontal module
In order to obtain the mode oscillation, Δn should be 3 × 10-3Above
It is desirable. Furthermore, the light distribution pattern of the guided mode
In order to prevent the deformation significance of Δn, the value of Δn is set to 5 × 10 -3
Above, 8 × 10-3It is more desirable that:

【0020】本発明の半導体レーザ装置におけるΔnの
値は、第3の光ガイド層8のAl混晶比、および電流ブ
ロック層7のAl混晶比により制御することができる。
本実施の形態の半導体レーザ装置では、第3の光ガイド
層8のAl混晶比を一定にして、電流ブロック層7のA
l混晶比が第3の光ガイド層8のAl混晶比よりも大き
くなる範囲で、電流ブロック層7のAl混晶比を変化さ
せることにより、Δnの大きさを10-3オーダーで容易
に制御することができる。
The value of Δn in the semiconductor laser device of the present invention can be controlled by the Al composition ratio of the third light guide layer 8 and the Al composition ratio of the current blocking layer 7.
In the semiconductor laser device of the present embodiment, the Al composition ratio of the third light guide layer 8 is kept constant, and the A
By changing the Al composition ratio of the current blocking layer 7 within the range where the l composition ratio becomes larger than the Al composition ratio of the third optical guide layer 8, the magnitude of Δn can be easily made in the order of 10 -3. Can be controlled.

【0021】また、Δnの大きさは、第1の光ガイド層
5の厚さ(dp)で制御することもできる。図2は、d
pに対するΔnの値を示す。図2から明らかなように、
dpの値を大きくすれば、Δnの値は小さくなる。図1
に示した半導体レーザ装置では、3mW程度の低出力時
から、30mW以上の高出力時においても導波モードの
光分布パターンの変形を防止し、電流透過用窓7a内に
レーザ光を安定に閉じ込めるために、Δnが6×10-3
となるようにdpを0.15μmとした。
The magnitude of Δn can be controlled by the thickness (dp) of the first light guide layer 5. FIG.
Shows the value of Δn for p. As is clear from FIG.
As the value of dp increases, the value of Δn decreases. FIG.
In the semiconductor laser device shown in (1), the deformation of the light distribution pattern of the guided mode is prevented from a low output of about 3 mW to a high output of 30 mW or more, and the laser light is stably confined in the current transmission window 7a. Therefore, Δn is 6 × 10 −3
Dp was set to 0.15 μm so that

【0022】なお、本発明の半導体レーザ装置において
は、GaAsと格子整合させることにより良質な結晶性
を得るために、Inを含む半導体層については、Inの
混晶比を特に0.5としたが、0.45ないし0.55
の範囲内であれば同様に実施可能である。
In the semiconductor laser device according to the present invention, in order to obtain good crystallinity by lattice matching with GaAs, the mixed crystal ratio of In is particularly set to 0.5 for the semiconductor layer containing In. Is 0.45 to 0.55
If it is within the range, it can be similarly implemented.

【0023】図3(a)〜(c)は、図1に示した半導
体レーザ装置の製造工程を示す図である。
FIGS. 3A to 3C are diagrams showing a process of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIG.

【0024】まず、図3(a)に示すように、基板1の
上に、MOCVDあるいはMBE成長法により、バッフ
ァー層2、クラッド層3、活性層4、第1の光ガイド層
5、第2の光ガイド層6、電流ブロック層7を順次形成
する。
First, as shown in FIG. 3A, a buffer layer 2, a clad layer 3, an active layer 4, a first light guide layer 5, and a second light guide layer 5 are formed on a substrate 1 by MOCVD or MBE growth. The light guide layer 6 and the current block layer 7 are sequentially formed.

【0025】次に、図3(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィーの技術を用い、大気中で電流透過用窓7a
をエッチングにより形成する。エッチングの方法として
は、フッ酸系などのAl混晶比の高い層を選択的にエッ
チングできるエッチャントを用いて、選択的に電流ブロ
ック層7のエッチングを行なう。この際、第2のガイド
層6はエッチングストップ層としても作用する。このた
め、エッチングの深さのばらつきが小さく、高歩留が得
られる。ここで、電流透過用窓7aの形状は逆メサ形状
よりも、順メサ形状とすることが好ましい。逆メサ形状
とした場合には、順メサ形状とした場合に比べて第3の
光ガイド層8の結晶成長が困難となり、レーザ発振特性
が低下することがある。実際に、逆メサ形状の場合、ス
トライプ側面の部分において選択成長したGaAlAs
の結晶性が損なわれ、作製された素子のしきい値電流
は、順メサ形状の素子に比べて、高くなる。
Next, as shown in FIG. 3 (b), the current transmission window 7a is exposed in the air by using the photolithography technique.
Is formed by etching. As an etching method, the current block layer 7 is selectively etched using an etchant that can selectively etch a layer having a high Al mixed crystal ratio such as a hydrofluoric acid. At this time, the second guide layer 6 also functions as an etching stop layer. For this reason, variation in the etching depth is small, and a high yield can be obtained. Here, the shape of the current transmission window 7a is preferably a forward mesa shape rather than an inverted mesa shape. In the case of the inverted mesa shape, the crystal growth of the third light guide layer 8 becomes more difficult than in the case of the forward mesa shape, and the laser oscillation characteristics may be reduced. Actually, in the case of the inverted mesa shape, GaAlAs selectively grown on the side of the stripe is used.
The crystallinity of the device is impaired, and the threshold current of the manufactured device is higher than that of the device having a forward mesa shape.

【0026】さらに、図3(c)に示すように、MOC
VDあるいはMBE成長法により、第3の光ガイド層
8、コンタクト層9を再成長により形成する。ここで、
第3の光ガイド層8をInGaAlP系の材料で構成し
た従来の半導体レーザ装置とは異なり、第3の光ガイド
層8をGaAlAs系の材料で構成した本実施の形態の
半導体レーザ装置においては、第3の光ガイド層8を構
成する元素の組成比にばらつきが生じても、格子定数が
変化しないため、結晶の格子欠陥、格子不整、および転
位が防止される。これは、各々の元素の原子結合距離の
整合性によるものと考えられる。
Further, as shown in FIG.
The third light guide layer 8 and the contact layer 9 are formed by regrowth by VD or MBE growth. here,
Unlike the conventional semiconductor laser device in which the third light guide layer 8 is formed of an InGaAlP-based material, the semiconductor laser device of the present embodiment in which the third light guide layer 8 is formed of a GaAlAs-based material includes: Even if the composition ratio of the elements constituting the third light guide layer 8 varies, the lattice constant does not change, so that the crystal lattice defect, lattice irregularity, and dislocation are prevented. This is considered to be due to the consistency of the atomic bond distance of each element.

【0027】また、電流透過用窓7aにおいて露出して
いる第2の光ガイド層6は、Al混晶比は小さく、その
結果、第2の光ガイド層6上に成長する第3の光ガイド
層8は結晶性は優れている。
The second light guide layer 6 exposed in the current transmission window 7a has a small Al mixed crystal ratio. As a result, the third light guide layer 6 grown on the second light guide layer 6 is formed. Layer 8 has excellent crystallinity.

【0028】図4は、本実施の形態の半導体レーザ装
置、および従来の半導体レーザ装置の入力電流に対する
光出力の大きさを示す図である。図4において、従来の
半導体レーザ装置(線A)は、動作電流が高く、また光
出力約30mW以上で光出力特性に非線形性が生じ、さ
らに40mW付近で光出力が飽和している。これに対し
て、本実施の形態の半導体レーザ装置(線B)では、入
力電流132mAのとき最大出力100mWが得られて
いる。また、35mWの光出力を得るために必要な電流
値は、65mAと非常に低い。さらに、従来の半導体レ
ーザ装置に比べて発振しきい値電流が小さく、効率も高
くなっている。
FIG. 4 is a diagram showing the magnitude of the optical output with respect to the input current of the semiconductor laser device of the present embodiment and the conventional semiconductor laser device. In FIG. 4, the conventional semiconductor laser device (line A) has a high operating current, has a non-linearity in light output characteristics when the light output is about 30 mW or more, and is saturated at about 40 mW. On the other hand, in the semiconductor laser device (line B) of the present embodiment, a maximum output of 100 mW is obtained when the input current is 132 mA. Further, the current value required to obtain an optical output of 35 mW is as extremely low as 65 mA. Further, the oscillation threshold current is smaller and the efficiency is higher than in the conventional semiconductor laser device.

【0029】本発明の半導体レーザ装置では、レーザ光
が電流ブロック層7に吸収されないため、レーザ光が電
流ブロック層7の下部にも広がり、活性層4のうち、電
流透過用窓7aの下側以外の部分、すなわち電流ブロッ
ク層7により電流の透過が妨げられる部分が、可飽和吸
収体として作用し、セルフパルセーションが生じる結
果、スペクトルが多モードになり低雑音のレーザが得ら
れる。このように、レーザ光を活性層4に効率よく広げ
るためには、Δnを3×10-3程度に小さくすればよ
く、この場合、図2よりdpを0.3μmとすればよい
ことがわかる。
In the semiconductor laser device of the present invention, since the laser light is not absorbed by the current blocking layer 7, the laser light also spreads below the current blocking layer 7, and the active layer 4 has a lower portion than the current transmitting window 7a. The other portions, that is, the portions where the transmission of current is prevented by the current blocking layer 7 act as saturable absorbers and self-pulsation occurs. As a result, the spectrum becomes multimode and a low-noise laser is obtained. As described above, in order to efficiently spread the laser light to the active layer 4, Δn may be reduced to about 3 × 10 −3 , and in this case, it is understood from FIG. 2 that dp may be set to 0.3 μm. .

【0030】図5は、第1の光ガイド層5の厚さdpを
0.3μmとした半導体レーザ装置の入力電流に対する
光出力の大きさを示す図である。共振器長200μmの
半導体レーザ装置において、室温で3mWのレーザ光を
放出するのに必要な動作電流値は約28mAである。ス
ペクトルもセルフパルセーションを生じる多モードで発
振しており、戻り光の割合が10%以下の範囲で相対雑
音強度(RIN;Relative Intensit
y Noise)が−130dB/Hzの低雑音特性が
得られた。
FIG. 5 is a diagram showing the magnitude of the light output with respect to the input current of the semiconductor laser device in which the thickness dp of the first light guide layer 5 is 0.3 μm. In a semiconductor laser device having a cavity length of 200 μm, an operating current value required to emit 3 mW laser light at room temperature is about 28 mA. The spectrum also oscillates in multiple modes causing self-pulsation, and the relative noise intensity (RIN; Relative Intensity) is within a range where the rate of return light is 10% or less.
y Noise) was obtained as low as -130 dB / Hz.

【0031】さらに、活性層厚(da)を厚くすること
によってもΔnを低減させることが可能である。daが
大きい場合、半導体レーザ装置を構成する各層の接合面
に垂直な方向の光分布が活性層4に集まる結果、電流ブ
ロック層7の下の活性層4における光分布は、屈折率の
低い電流ブロック層7の影響を受けにくくなり、Δnが
低減される。
Further, it is possible to reduce Δn by increasing the thickness (da) of the active layer. When da is large, the light distribution in the direction perpendicular to the junction surface of each layer constituting the semiconductor laser device is collected on the active layer 4, and as a result, the light distribution in the active layer 4 below the current blocking layer 7 has a low refractive index The influence of the block layer 7 is reduced, and Δn is reduced.

【0032】図6は、図1に示した半導体レーザ装置に
おけるセルフパルセーションを発生させるdaおよびd
pの値の範囲を示す。図6において、領域イにおいて
は、セルフパルセーションが発現しており、領域ロにお
いてはセルフパルセーションは発現していない。波長6
50nm帯において、da、dpの広い領域、特に、d
aおよび、dpの小さい領域においてもセルフパルセー
ションが得られている。ここで、電流ブロック層7にお
けるレーザ光の吸収が無いため、導波損失が小さくな
り、また、dpが小さくても良く、電流透過用窓7a外
への漏れ電流が小さくなる。さらに、安定な基本横モー
ドを得るために必要な3×10-3以上のΔnの状態でも
セルフパルセーションを得ることができるため、低動作
電流でかつ低雑音の半導体レーザ装置を得ることができ
る。
FIG. 6 shows da and d which cause self-pulsation in the semiconductor laser device shown in FIG.
The range of the value of p is shown. In FIG. 6, self pulsation is developed in the area A, and no self pulsation is generated in the area B. Wavelength 6
In the 50 nm band, a wide range of da and dp, in particular, d
Self-pulsation is obtained even in the region of small a and dp. Here, since there is no absorption of laser light in the current blocking layer 7, the waveguide loss is reduced, and dp may be small, and leakage current to the outside of the current transmission window 7a is reduced. Furthermore, since self-pulsation can be obtained even in a state of Δn of 3 × 10 −3 or more necessary for obtaining a stable fundamental transverse mode, a semiconductor laser device with low operating current and low noise can be obtained. .

【0033】図1に示した半導体レーザ装置の活性層4
を、5nmの厚さを持つIn0.5Ga0.5Pよりなる3層
のウェル層と5nmの厚さを持つIn0.5(Ga0.5Al
0.5 0.5Pよりなる2層のバリア層とからなるトリプル
カンタムウェル(TQW)構造としたとき、図7に示す
光出力特性が得られた。図7に示すように、活性層4を
TQW構造とすることにより、650nm帯で150m
W以上の光出力が得られた。
The active layer 4 of the semiconductor laser device shown in FIG.
With a 5 nm thick In0.5Ga0.5Three layers of P
Well layer and In with a thickness of 5 nm0.5(Ga0.5Al
0.5 )0.5Triple consisting of two barrier layers of P
FIG. 7 shows a quantum well (TQW) structure.
Light output characteristics were obtained. As shown in FIG.
150m in 650nm band by adopting TQW structure
An optical output of W or more was obtained.

【0034】次に、本発明のその他の実施の形態を図8
ないし図10を用いて説明する。図8は、n型のGaA
sで構成された基板1上にn型のGaAsで構成された
バッファー層2、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5
Pで構成されたクラッド層3、In0.5Ga0.5Pで構成
された活性層4、p型のIn0.5(Ga0.3Al0. 70.5
Pで構成された第1の光ガイド層5、p型のIn0.5
0.5Pで構成された第2の光ガイド層6、n型のGa
0.12Al0.88Asで構成され、電流狭窄の目的で設けら
れたメサ状の電流透過用窓7aを有する電流ブロック層
7、p型のGa0.22Al0.78Asで構成された第3の光
ガイド層8、およびp型のGaAsで構成されたコンタ
クト層9を順次形成してなる半導体レーザ装置の断面図
を示す。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows n-type GaAs.
buffer layer 2 made of n-type GaAs on a substrate 1 made of s, n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5
Clad layer formed of P 3, In 0.5 Ga 0.5 active layer composed of P 4, p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0. 7 ) 0.5
First light guide layer 5 made of P, p-type In 0.5 G
a 0.5 P second light guide layer 6, n-type Ga
A current blocking layer 7 made of 0.12 Al 0.88 As and having a mesa-shaped current transmission window 7 a provided for the purpose of current confinement, and a third light guide layer 8 made of p-type Ga 0.22 Al 0.78 As 1 and a cross-sectional view of a semiconductor laser device in which a contact layer 9 made of p-type GaAs is sequentially formed.

【0035】また、図9は、n型のGaAsで構成され
た基板1上にn型のGaAsで構成されたバッファー層
2、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5Pで構成され
たクラッド層3、In0.5Ga0.5Pで構成された活性層
4、p型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5Pで構成され
た第1の光ガイド層5、p型のGa0.8Al0.2Asで構
成された第2の光ガイド層6、n型のIn0.5(Ga
0.15Al0.850.5Pで構成され、電流狭窄の目的で設
けられたメサ状の電流透過用窓7aを有する電流ブロッ
ク層7、p型のGa0.22Al0.78Asで構成された第3
の光ガイド層8、およびp型のGaAsで構成されたコ
ンタクト層9を順次形成してなる半導体レーザ装置の断
面図を示す。
FIG. 9 shows that a buffer layer 2 made of n-type GaAs and an n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P are formed on a substrate 1 made of n-type GaAs. Cladding layer 3, active layer 4 composed of In 0.5 Ga 0.5 P, first optical guide layer 5 composed of p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P, p-type Ga 0.8 Al 0.2 As second light guide layer 6, n-type an in 0.5 (Ga tHAT configured
0.15 Al 0.85 ) 0.5 P, a current blocking layer 7 having a mesa-shaped current transmission window 7 a provided for the purpose of current confinement, and a third layer formed of p-type Ga 0.22 Al 0.78 As.
1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device in which a light guide layer 8 and a contact layer 9 made of p-type GaAs are sequentially formed.

【0036】さらに、図10は、n型のGaAsで構成
された基板1上にn型のGaAsで構成されたバッファ
ー層2、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5Pで構成
されたクラッド層3、In0.5Ga0.5Pで構成された活
性層4、p型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5Pで構成
された第1の光ガイド層5、p型のIn0.5Ga0.5Pで
構成された第2の光ガイド層6、n型のIn0.5(Ga
0.15Al0.850.5Pで構成され、電流狭窄の目的で設
けられたストライプ状の電流透過用窓7aを有する電流
ブロック層7、p型のGa0.22Al0.78Asで構成され
た第3の光ガイド層8、およびp型のGaAsで構成さ
れたコンタクト層9を順次形成してなる半導体レーザ装
置の断面図を示す。
FIG. 10 shows a substrate 1 made of n-type GaAs, a buffer layer 2 made of n-type GaAs, and an n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P. Cladding layer 3, active layer 4 composed of In 0.5 Ga 0.5 P, first optical guide layer 5 composed of p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P, p-type In 0.5 Ga 0.5 P second light guide layer 6, n-type an in 0.5 (Ga tHAT configured
0.15 Al 0.85 ) 0.5 P, a current blocking layer 7 having a stripe-shaped current transmission window 7 a provided for the purpose of current confinement, and a third light guide composed of p-type Ga 0.22 Al 0.78 As. FIG. 2 shows a cross-sectional view of a semiconductor laser device in which a layer 8 and a contact layer 9 made of p-type GaAs are sequentially formed.

【0037】図8ないし図10に示した本発明の半導体
レーザ装置はいずれも第3の光ガイド層8をGaAlA
s系の結晶で構成しているため、図1の半導体レーザ装
置と同様に、第3の光ガイド層8を構成する元素の組成
比にばらつきが生じても、格子定数が変化しないため、
結晶の格子欠陥、格子不整、および転位が防止され、発
振しきい電流および動作電流値が小さく、温度特性の劣
化を防止でき、かつ低雑音の半導体レーザ装置を製造す
ることができる。
In each of the semiconductor laser devices of the present invention shown in FIGS. 8 to 10, the third light guide layer 8 is made of GaAlA.
Since it is composed of an s-based crystal, the lattice constant does not change even if the composition ratio of the elements constituting the third light guide layer 8 varies, as in the semiconductor laser device of FIG.
Crystal defects, lattice irregularities, and dislocations of the crystal are prevented, the oscillation threshold current and the operating current value are small, deterioration of temperature characteristics can be prevented, and a low-noise semiconductor laser device can be manufactured.

【0038】なお、本発明の半導体レーザ装置の活性層
4の構造として、シングルカンタムウェル(SQW)構
造、ダブルカンタムウェル(DQW)構造、トリプルカ
ンタムウェル(TQW)構造、マルチカンタムウェル
(MQW)構造、グリン(GRIN)構造、またはセパ
レートコンファインメントヘテロストラクチャー(SC
H)構造等の多重量子井戸構造を採用すれば、低動作電
流化、高出力化、低雑音化を実現する半導体レーザ装置
が得られる。
The active layer 4 of the semiconductor laser device of the present invention has a single quantum well (SQW) structure, a double quantum well (DQW) structure, a triple quantum well (TQW) structure, and a multiquantum well (MQW) structure. , GRIN structure, or separate confinement heterostructure (SC)
If a multiple quantum well structure such as the H) structure is adopted, a semiconductor laser device that achieves low operating current, high output, and low noise can be obtained.

【0039】以上説明した本発明の半導体レーザ装置で
は、Al混晶比が小さい第2の光ガイド層5の上に電流
ブロック層を形成しており、再成長界面の酸化を防ぐこ
とができるため、界面抵抗を低減することができる。
In the semiconductor laser device of the present invention described above, the current blocking layer is formed on the second optical guide layer 5 having a small Al mixed crystal ratio, so that oxidation at the regrowth interface can be prevented. In addition, the interface resistance can be reduced.

【0040】以上の説明において、n型の基板1、n型
の電流ブロック層7を用いる場合のみを示したが、本発
明の半導体レーザ装置では、いずれの場合も電流ブロッ
ク層7のAl混晶比が高いため、電流ブロック層7中の
電子の拡散を抑えることができる。このため、基板1お
よび電流ブロック層7としてp型の半導体を用いても同
様に実施可能である。
In the above description, only the case where the n-type substrate 1 and the n-type current blocking layer 7 are used is shown. However, in the semiconductor laser device of the present invention, the Al mixed crystal of the current blocking layer 7 is used in any case. Since the ratio is high, the diffusion of electrons in the current blocking layer 7 can be suppressed. For this reason, the present invention can be similarly implemented by using a p-type semiconductor as the substrate 1 and the current blocking layer 7.

【0041】また、活性層が基板と電流ブロック層との
間に形成された半導体レーザ装置を示したが、電流ブロ
ック層を基板と活性層との間に形成しても、同様に実施
可能である。電流ブロック層が活性層の両側に形成され
たダブルコンファイメント構造にすれば、漏れ電流がさ
らに少なくなり、低動作電流化が図れる。
Although the semiconductor laser device in which the active layer is formed between the substrate and the current block layer has been described, the present invention can be similarly implemented when the current block layer is formed between the substrate and the active layer. is there. If the current block layer has a double confinement structure formed on both sides of the active layer, the leakage current is further reduced, and the operating current can be reduced.

【0042】さらに、GaAlAs系、およびInGa
AlP系の半導体材料を用いた場合を示したが、他の材
料系、例えば、InP系、InGaAsP系、ZnSe
系、ZnCdSSe系、ZnMgSSe系、GaN系、
InGaN系、またはAlGaN系等の化合物半導体材
料を用いても同様に実施可能である。
Further, GaAlAs-based and InGa
Although the case where an AlP-based semiconductor material is used is shown, other material systems, for example, InP-based, InGaAsP-based, ZnSe
System, ZnCdSSe system, ZnMgSSe system, GaN system,
The present invention can be similarly implemented by using a compound semiconductor material such as an InGaN-based or AlGaN-based compound semiconductor material.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように、本願の請求項1に
記載の発明によれば、第3の光ガイド層を構成する結晶
に生ずる格子欠陥を防止することができ、発振しきい電
流および動作電流値が小さく、温度特性の劣化を防止で
き、かつ低雑音の半導体レーザ装置を得ることができ
る。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent lattice defects occurring in the crystal constituting the third light guide layer, and to reduce the oscillation threshold current and the oscillation threshold current. It is possible to obtain a semiconductor laser device having a small operating current value, preventing deterioration in temperature characteristics, and having low noise.

【0044】本願の請求項2に記載の発明によれば、第
3の光ガイド層を構成する結晶に生ずる格子欠陥を防止
することができ発振しきい電流および動作電流値が小さ
く、温度特性の劣化を防止でき、かつ低雑音の半導体レ
ーザ装置を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to prevent lattice defects occurring in the crystal constituting the third optical guide layer, to reduce the oscillation threshold current and the operating current value, and to reduce the temperature characteristic. The deterioration can be prevented, and a low-noise semiconductor laser device can be obtained.

【0045】本願の請求項3に記載の発明によれば、第
3の光ガイド層を構成する結晶に生ずる格子欠陥を防止
することができ発振しきい電流および動作電流値が小さ
く、温度特性の劣化を防止でき、かつ低雑音の半導体レ
ーザ装置を得ることができる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent lattice defects occurring in the crystal constituting the third optical guide layer, to reduce the oscillation threshold current and the operating current value, and to reduce the temperature characteristic. The deterioration can be prevented, and a low-noise semiconductor laser device can be obtained.

【0046】本願の請求項4に記載の発明によれば、第
3の光ガイド層を構成する結晶に生ずる格子欠陥を防止
することができ発振しきい電流および動作電流値が小さ
く、温度特性の劣化を防止でき、かつ低雑音の半導体レ
ーザ装置を得ることができる。
According to the invention described in claim 4 of the present application, it is possible to prevent lattice defects occurring in the crystal constituting the third optical guide layer, to reduce the oscillation threshold current and the operating current value, and to reduce the temperature characteristic. The deterioration can be prevented, and a low-noise semiconductor laser device can be obtained.

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

【図1】本発明の実施の形態における半導体レーザ装置
の断面図
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同半導体レーザ装置における第1の光ガイド層
の厚さdpと実効屈折率差Δnとの関係を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a thickness dp of a first optical guide layer and an effective refractive index difference Δn in the semiconductor laser device.

【図3】本発明の実施の形態における半導体レーザ装置
の製造工程を示す図
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention;

【図4】同半導体レーザ装置と従来の半導体レーザ装置
の光出力特性図
FIG. 4 is an optical output characteristic diagram of the semiconductor laser device and a conventional semiconductor laser device.

【図5】本発明の実施の形態における半導体レーザ装置
の光出力特性図
FIG. 5 is a light output characteristic diagram of the semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention.

【図6】同半導体レーザ装置におけるセルフパルセーシ
ョンを与えるdpおよびdaの範囲を示す図
FIG. 6 is a diagram showing ranges of dp and da giving self-pulsation in the semiconductor laser device.

【図7】半導体レーザ装置の電流−光出力特性図FIG. 7 is a current-light output characteristic diagram of a semiconductor laser device.

【図8】本発明の実施の形態における半導体レーザ装置
の断面図
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態における半導体レーザ装置
の断面図
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態における半導体レーザ装
置の断面図
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図11】従来例の半導体レーザ装置の断面図FIG. 11 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 バッファー層 3 クラッド層 4 活性層 5 第1の光ガイド層 6 第2の光ガイド層 7 電流ブロック層 7a 電流透過用窓 7b 保護層 8 第3の光ガイド層 9 コンタクト層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Buffer layer 3 Cladding layer 4 Active layer 5 1st light guide layer 6 2nd light guide layer 7 Current block layer 7a Current transmission window 7b Protective layer 8 3rd light guide layer 9 Contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼川 昭男 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工業 株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Akio Kawa 1-1 1-1 Sachicho, Takatsuki-shi, Osaka Matsushita Electronics Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 InV(Ga1-XAlX1-VPで構成され
る活性層上に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY1
1-V1Pで構成される第1の光ガイド層、第一導電型のG
1-Y2AlY2Asで構成される第2の光ガイド層、電流
透過用窓を有し第二導電型のGa1-ZAlZAsで構成さ
れる電流ブロック層、および第一導電型のGa1-Y3Al
Y3Asで構成され、かつ前記電流ブロック層の電流透過
用窓を充填する第3の光ガイド層が順次形成され、前記
V、V1、X、Y1、Y2、Y3、およびZが、0.4
5≦V≦0.55、0.45≦V1≦0.55、0≦Y
2<Y3<Z<1、0≦X<Y1<1なる関係を有する
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
[Claim 1] In V (Ga 1-X Al X) 1-V on an active layer including at P, of a first conductivity type In V1 (Ga 1-Y1 Al Y1)
First light guide layer composed of 1-V1 P, G of first conductivity type
a second light guide layer made of a 1-Y2 Al Y2 As, a current block layer having a current transmission window and made of Ga 1 -Z Al Z As of the second conductivity type, and a first conductivity type Ga 1-Y3 Al
A third light guide layer made of Y3 As and filling the current transmission window of the current block layer is sequentially formed, and the V, V1, X, Y1, Y2, Y3, and Z are set to 0.4.
5 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1 ≦ 0.55, 0 ≦ Y
A semiconductor laser device having a relationship of 2 <Y3 <Z <1, 0 ≦ X <Y1 <1.
【請求項2】 InV(Ga1-XAlX1-VPで構成され
る活性層上に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY1
1-V1Pで構成される第1の光ガイド層、第一導電型のI
V2(Ga1-Y2AlY21-V2Pで構成される第2の光ガ
イド層、電流透過用窓を有する第二導電型のGa1-Z
ZAsで構成される電流ブロック層、および第一導電
型のGa1-Y3AlY3Asで構成され、かつ前記電流ブロ
ック層の電流透過用窓を充填する第3の光ガイド層が順
次形成され、前記V、V1、V2、X、Y1、Y2、Y
3、およびZが、0.45≦V≦0.55、0.45≦
V1≦0.55、0.45≦V2≦0.55、0<Y3
<Z<1、0≦X≦Y2<Y1<1なる関係を有するこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
2. An active layer composed of In V (Ga 1 -X Al X ) 1 -VP is provided with a first conductive type of In V1 (Ga 1 -Y 1 Al Y1 ).
1-V1 P first light guide layer, first conductivity type I
Second conductivity type Ga 1 -Z A having a second light guide layer made of n V2 (Ga 1 -Y 2 Al Y 2 ) 1 -V 2 P and a current transmission window.
l Z As with comprised current blocking layer, and formed of a first conductivity type Ga 1-Y3 Al Y3 As, and the third light guide layer are sequentially formed to fill the current transmission window of said current blocking layer V, V1, V2, X, Y1, Y2, Y
3, and Z are 0.45 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦
V1 ≦ 0.55, 0.45 ≦ V2 ≦ 0.55, 0 <Y3
A semiconductor laser device having a relationship of <Z <1, 0 ≦ X ≦ Y2 <Y1 <1.
【請求項3】 InV(Ga1-XAlX1-VPで構成され
る活性層上に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY1
1-V1Pで構成される第1の光ガイド層、第一導電型のG
1-Y2AlY2Asで構成される第2の光ガイド層、電流
透過用窓を有する第二導電型のInW(Ga1-ZAlZ
1-WPで構成される電流ブロック層、および第一導電型
のGa1-Y3AlY3Asで構成され、かつ前記電流ブロッ
ク層の電流透過用窓を充填する第3の光ガイド層が順次
形成され、前記V、V1、W、X、Y1、Y2、Y3、
およびZが、0.45≦V≦0.55、0.45≦V1
≦0.55、0.45≦W≦0.55、0≦Y2<Y3
<1、0≦X<Y1<Z<1なる関係を有することを特
徴とする半導体レーザ装置。
3. An active layer composed of In V (Ga 1-x Al x ) 1-VP is provided with a first conductivity type of In V1 (Ga 1-Y1 Al Y1 ).
First light guide layer composed of 1-V1 P, G of first conductivity type
a 2 -conductivity type In W (Ga 1 -Z Al Z ) having a second light guide layer made of a 1 -Y 2 Al Y2 As and a current transmission window
A current blocking layer made of 1-WP and a third light guide layer made of Ga 1 -Y 3 Al Y3 As of the first conductivity type and filling a current transmission window of the current blocking layer are sequentially formed. V, V1, W, X, Y1, Y2, Y3,
And Z are 0.45 ≦ V ≦ 0.55, 0.45 ≦ V1
≤0.55, 0.45≤W≤0.55, 0≤Y2 <Y3
A semiconductor laser device having a relationship of <1, 0 ≦ X <Y1 <Z <1.
【請求項4】 InV(Ga1-XAlX1-VPで構成され
る活性層上に、第一導電型のInV1(Ga1-Y1AlY1
1-V1Pで構成される第1の光ガイド層、第一導電型のI
V2(Ga1-Y2AlY21-V2Pで構成される第2の光ガ
イド層、電流透過用窓を有する第二導電型のInW(G
1-ZAlZ1-WPで構成される電流ブロック層、およ
び第一導電型のGa1-Y3AlY3Asで構成され、かつ前
記電流ブロック層の電流透過用窓を充填する第3の光ガ
イド層が順次形成され、前記V、V1、V2、W、X、
Y1、Y2、Y3、およびZが、0.45≦V≦0.5
5、0.45≦V1≦0.55、0.45≦V2≦0.
55、0.45≦W≦0.55、0≦Y3<1、かつ0
≦X≦Y2<Y1<Z<1なる関係を有することを特徴
とする半導体レーザ装置。
4. The first conductivity type In V1 (Ga 1 -Y1 Al Y1 ) is formed on an active layer composed of In V (Ga 1 -X Al X ) 1 -VP .
1-V1 P first light guide layer, first conductivity type I
n V2 (Ga 1 -Y 2 Al Y2 ) 1 -V 2 P A second light guide layer composed of P and a second conductivity type In W (G
a 1-Z Al Z ) A current blocking layer made of 1-WP and a first conductive type Ga 1 -Y 3 Al Y3 As, which fills a current transmission window of the current blocking layer. 3 light guide layers are sequentially formed, and the V, V1, V2, W, X,
Y1, Y2, Y3, and Z are 0.45 ≦ V ≦ 0.5
5, 0.45 ≦ V1 ≦ 0.55, 0.45 ≦ V2 ≦ 0.
55, 0.45 ≦ W ≦ 0.55, 0 ≦ Y3 <1, and 0
A semiconductor laser device having a relationship of ≦ X ≦ Y2 <Y1 <Z <1.
【請求項5】 前記第2の光ガイド層の膜厚が3nm以
下であることを特徴とする請求項1または請求項3に記
載の半導体レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness of the second light guide layer is 3 nm or less.
【請求項6】 前記活性層が量子井戸構造を有すること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載
の半導体レーザ装置。
6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said active layer has a quantum well structure.
JP34695196A 1996-12-26 1996-12-26 Semiconductor laser device Pending JPH10190126A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010103586A1 (en) * 2009-03-11 2010-09-16 パナソニック株式会社 Nitride semiconductor laser element
JP2015211171A (en) * 2014-04-28 2015-11-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device

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