JPH10509283A - 半導体ダイオードレーザ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は（不活性）ガス又は真空雰囲気下で存在するダイオードレーザに関するものである。ダイオードレーザの半導体本体（１００）は共振キャビティを境界する２個の端面（５０，５１）を具え、この共振キャビティ内で放射が発生する。活性区域（３Ａ）は、基板（１）上の２個のクラッド層（２，４）間に位置する活性層（３）の一部を構成する。少なくとも一方の端面（５０，５１）にカバー層（２０）を形成する。カバー層がＡｌ₂Ｏ₃で構成される既知のダイオードレーザは高光パワーを放射する多数の用途において寿命が不十分である。本発明のダイオードレーザでは、カバー層（２０）は、第１の屈折率を有する第１の誘電体及び第２の屈折率を有する第２の誘電体から成る少なくとも２個の副層（２１，２２）を具える。この副層（２１，２２）の光学厚さは、半導体本体及びカバー層（２０）で発生する電磁放射の電界強度の最大強度が端面（５０，５１）の外側に位置するように選択し、好ましくは発生する電磁放射の電界強度が端面（５０，５１）において最小になるように選択する。本発明のダイオードレーザは、端面付近での電界強度が最小になるので、劣化は極めてゆっくり進行し寿命は極めて長くなる。好ましくは、カバー層（２０）は、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓｉ₃Ｎ₄及びＳｉＯ₂のような誘電体材料の２個又は３個の副層（２１，２２，２３）で構成する。放射波長が０．５μｍと１．０μｍとの間に存在するＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ材料系及びＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ材料系のダイオードレーザにおいて最良の結果が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体ダイオードレーザ及びその製造方法 本発明は、ほぼ１に等しい屈折率を有する媒体により包囲される半導体ダイオ ードレーザであって、半導体本体が半導体基板上に位置する半導体層構造体を有 し、この半導体層構造体が２個のクラッド層の間に位置する少なくとも１個の活 性層とｐｎ接合を具え、ｐｎ接合が、十分な順方向電流が与えられると、共振キ ャビティ内に位置すると共に活性層の一部を構成する細条状活性区域においてコ ヒーレントな電磁放射を発生することができ、前記共振キャビティが活性区域に ほぼ直交する端面により境界され、少なくとも一方の端面にカバー層が形成され る半導体ダイオードレーザに関するものである。本発明は、特にサブμの電磁放 射を放出するダイオードレーザに関するものである。このダイオードレーザは、 レーザプリンタ、バーコードリーダ、及び、ＣＤ（オーディオ）及びＣＤＲＯＭ （データ）ディスクのような光記録用の読出及び／又は書込装置のような情報処 理装置の読出及び／又は書込に用いるのに好適である。 このダイオードレーザは、刊行物エレクトロン レター 第２８巻 Ｎo.１１ １９９２年５月２１日に記載されている「リライアブル ハイーパワー（４０ｍ Ｗ） オペレーション オブ トランスバース−モード スタビライズド Ｉｎ ＧａＡｌＰ レーザ ダイオード ウイズ ストレインド アクティブ レイヤ 」から既知である。この刊行物に記載されているダイオードレーザは、ｎ形クラ ッド層とｐ形クラッド層との間に位置する活性層の一部を構成する活性領域から ６９８ｎｍの波長の放射を放出している。活性領域は、長手方向において２個の 端面により境界されている共振キャビティ内に存在し、これら端面は活性領域と 直交し一方の端面にはＡｌ₂Ｏ₃のカバー層が形成されている。この層は出射面と して作用する端面を不働化し、このカバー層の厚さは所望の反射率すなわち１０ ％の比較的低い反射率となるように選択されている。共振キャビティを境界する 他方の端面には高反射率のカバー層が形成され誘電性半導体すなわちＡｌ₂Ｏ₃- Ｓｉの多層で構成されている。このダイオードレーザが存在する媒体はしばし ば（不活性）ガス雰囲気で構成され、或いは真空とされている。上記刊行物に記 載されているように、既知のダイオードレーザは高い出射光パワーと長い寿命を 有している。 既知のダイオードレーザの欠点は、実際にはある状況下において満足し得ない ことである。この理由は、高出射光パワー及び長寿命が望まれるためである。こ の欠点は、光記録システムの書込ヘッドのような用途において顕著である。 従って、本発明の目的は、極めて高い光パワー及び極めて長い寿命を有するダ イオードレーザを提供することにある。さらに、このダイオードレーザの製造を 簡単化する必要もある。 この目的を達成するため、冒頭部で述べた形式のダイオードレーザは、カバー 層が第１の屈折率を有する第１の誘電体と第２の屈折率を有する第２の誘電体と の少なくとも２個の副層を具え、これら副層の光学厚さ及び屈折率を、半導体本 体及びカバー層で発生した電磁放射の電界強度の最大強度が前記端面の外側に位 置するように選択したことを特徴とする。本発明は、既知の反射防止カバー層に もかかわらず端面でのダイオードレーザの劣化が少なくならないという認識に基 づいている。端面での劣化は、端面及びその付近で発生した放射の高い電界強度 により助長されてしまう。カバー層が誘電体を含む少なくとも２個の副層で構成 され、これらの副層について適当な屈折率及び光学厚さが選択される場合、端面 及びその付近での電界強度が低下することが達成され、この結果劣化が減少する 。さらに、本発明は、寿命を制限する劣化の一部は、カバー層が半導体を含むた め電子放射を吸収するという事実により発生するという認識に基づいている。こ のため、カバー層の光学的に活性な主要な部分を、考えられる波長の電磁放射を 吸収しない誘電体材料で構成する。結果として、本発明のダイオードレーザは、 極めて大きい光パワーが供給されても寿命が極めて長くなる所望の特性を有する 。 多層誘電体において電磁放射の電界強度を局部的に弱くできることは、米国の ボールド社から１９７９年１０月３０日に発行された刊行物Ａｐｆｅｌ「インレ ーザ インドュースド ダメージ イン オプティカル マテーリァルズ」の第 ２５１〜２５４頁に記載された文献「ファーザー スタディーズ オブ ザ ロ ール オブ ザ エレクトリック フィールド ストレングス イン レーザ ダメージ オブ ダイエレクトリック レーヤーズ」から既知である。一方、こ れはガラス基板上に存在する、すなわち光学的に活性な媒体上に直接存在しない 多層コーティングに関するものである。カバー層が損傷を受けるレーザ放射は赤 外域で放射するガスレーザから発生し、ダイオードレーザからは発生しない。上 記文献の技術が処理しようとする課題は、カバー層自身（その一部）に対する破 壊的な損傷であり、カバー層と光学的に活性な媒体との間の境界で発生する劣化 ではない。これはＡｐｆｅｌの刊行物に述べられている電磁放射の最大強度によ り図示され、これは約５０ＧＷ／ｃｍ²である。この値は本発明のダイオードレ ーザの最大強度の約１０⁴以上である。 本発明のダイオードレーザの好適実施例は、副層の光学厚さ及び屈折率を、前 記発生した電磁放射の電界強度が前記端面の区域においてほぼ最小になるように 選択したことを特徴とする。このようなダイオードレーザは、放射されたパワー 及び製品寿命に関して最適な特性を有している。活性区域及びカバー層（多層） 中の電界強度の強度勾配は、アダムス ヒルガ社 ブリストル １９８１年の刊 行物「コンプュータ エイデッド テクニーク フォ ザ デザイン オブ マ ルチレイヤ フィルタズ」の第２５〜２８頁に記載の第１．９章の「カルキュレ ーション オブ フィールド インテンジティズ インサンイド ア マルチレ イヤ」に基づいて計算することができる。この計算は、活性区域とカバー層との 間の界面又はその近傍における電界強度が低下し又は最小になるときを確認する ように作用することができる。 本発明のダイオードレーザの主要な変形例として、第２の誘電体が第１の誘電 体の屈折率よりも大きい屈折率を有し、λを発生した放射の波長とし、ｎを自然 数とした場合に、前記副層の光学厚さを、これら副層の光学厚さの和が（ｎ×１ ／２＋１／４）×λにほぼ等しくなるように、好ましくは第１の副層の光学厚さ がｎλ／２に等しく第２の副層の光学厚さがλ／４に等しくなるように選択する 。このダイオードレーザにおいて、放射の電界強度は端面又はその近傍で最小に なり、これは劣化に対して最良である。２個の誘電体含有副層で構成されるカバ ー層は比較的容易に再現性に優れて製造することができる。さらに、このカバー 層は所望の反射を得るように調整する自由度を有している。好ましくは、第１の 材料をＡｌ₂Ｏ₃で構成し、第２の材料はＳｉ₃Ｎ₄で構成する。これらの材料は、 発生した放射を吸収しない重要な利点を有している。また、これらの材料は約６ ７０ｎｍの波長の放射に対してそれぞれ１．６６及び２．０１の適切な屈折率を 有しており、層形成するのが容易である。 本発明のダイオードレーザの別の変形例においては、第２の誘電体が第１の誘 電体の屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記カバー層が前記第２の屈折率より も大きい第３の屈折率を有する第３の誘電体を有し、これら副層の光学厚さを、 λを発生した放射の波長とし、ｎを自然数とした場合に、これら副層の光学厚さ の和が（ｎ×１／２＋１／４）×λにほぼ等しくなるように、好ましくは第１の 副層の光学厚さと第２の副層の光学厚さとの和がｎλ／２に等しく第３の副層の 光学厚さがλ／４に等しくなるように選択したことを特徴とする。この変形例に おいては特に好適な結果が得られた。重要な利点は、この変形例では所望の反射 率になるように一層良好に調整できることである。好ましくは、この変形例にお いて第１の誘電体をＡｌ₂Ｏ₃で構成し、第２の誘電体を６７０ｎｍの放射に対し て１．４７の屈折率のＳｉ０₂で構成し、第３の誘電体をＳｉ₃Ｎ₄で構成する。 Ｓｉ０₂も他の２個の誘電体に対して上述した利点を有している。 上述した形態の好適な変形例として、半導体本体とカバー層との間に極めて薄 い中間層、好ましくは２〜３ｎｍで、Ｓｉ又はＡｌ好ましくはＡｌの中間層を存 在させる。この中間層は半導体本体の外側において酸素又は酸素化合物用のゲッ タとして作用し、この結果本発明のダイオードレーザを一層良好に生産すること ができる。この中間層の欠点は、発生した放射の一部を吸収することであり、こ れは望ましくないことである。本発明のダイオードレーザでは、中間層付近にお いて放射強度は極めて低いので、中間層での吸収も極めて少なく、この結果予期 される効果を最大に達成できる。製品寿命及びパワーの点に関して最良の結果は 、この実施例により得られた。 本発明のダイオードレーザは、好ましくは放射波長が１μｍ以下好ましくは０ ．６８μｍ以下になるように構成する。これは、例えばＩｎＡｌＧａＰ材料系又 はＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ材料系で製造する場合である。約１μｍ以上の放射波 長を有するダイオードレーザは実際にほとんど（ミラー）劣化を受けないことが 判明しており、ダイオードレーザとカバー層との間の界面での電界強度の低下は ほとんど不要であり上記利点が達成されない。 本発明のダイオードレーザの光パワー及び寿命についての利点は、出射面とし て作用する端面について最も大きい。すなわち、ここでカバー層について選択し た反射率は、通常比較的低く、例えば０％と３０％との間にある。これは、端面 又はその近傍において放射の電界強度が比較的高くなることが克服されているこ とを意味する。出射面として作用しない他方の端面は通常より高い反射率、例え ば５０％と１００％との間にあり、従ってここでの電界強度は比較的低くなる。 一方、端面近傍において電界強度が低く又は最小にされ単に誘電体を含むカバー 層は、このような状況においても製品寿命についても利点が達成される。カバー 層は上記変形例の２個の副層に加えて別の多数の副層例えば８個の副層を含み、 これら別の副層は第１の屈折率よりも小さい第３の屈折率を有する第３の誘電体 と第２の誘電体との間に各々約λ／４の厚さの光学厚さを有する誘電体を交互に 形成することができる。この場合にも第３の誘電体としてＳｉＯ₂が極めて好適 である。このカバー層の反射率は約８０％である。本発明によるダイオードレー ザの始動電流は、高い反射性のカバー層の存在により、比較的低くすることがで き、これは製品寿命についても望ましいことである。 本発明によるダイオードレーザの製造方法は、２個のクラッド層の間に位置す る少なくとも１個の活性層を有する半導体層構造体を半導体基板上に形成するこ とにより半導体本体を形成し、この半導体層構造体中に、十分な順方向電流が与 えられると、共振キャビティ内に位置すると共に活性層の一部を構成する細条状 活性区域においてコヒーレントな電磁放射を発生することができるｐｎ接合を形 成し、この共振キャビティが活性区域にほぼ直交する端面により境界され、少な くとも一方の端面にカバー層が形成されている半導体ダイオードレーザを製造す るに当たり、前記カバー層を、第１の屈折率を有する第１の誘電体と第２の屈折 率を有する第２の誘電体との少なくとも２個の副層を形成することにより形成し 、これら副層の光学厚さ及び屈折率を、半導体本体及びカバー層で発生した電磁 放射の電界強度の最大強度が前記端面の外側に位置するように好ましくは電界強 度が端面付近で最小になるように選択することを特徴とする。本発明によるダイ オードレーザは、この製造方法により簡単に得ることができる。 以下実施例及び図面を参照して本発明を詳細に説明する。 図１は本発明によるダイオードレーザの実施例を一部を斜視図として一部を断 面図として示す。 図２は図１のダイオードレーザをＩＩ−ＩＩ線断面図として線図的に示す。 図３は図１のダイオードレーザで発生した放射の電界強度を出射面として作用 する端面からの距離の関数として示す。 図４は図１のダイオードレーザで発生した放射の電界強度を他方の端面からの 距離の関数として示す。 図５は図１のダイオードレーザの正規化された始動電流の勾配を時間の関数と して示す。 図６は通常のカバー層を有する図１のダイオードレーザと同様な構成のダイオ ードレーザの正規化された始動電流の勾配を時間の関数として示す。 図面は線図的でありスケール通りに図示されておらず、厚さ方向の寸法は明瞭 にするため特に拡大されている。同一導電型の半導体領域には規則に従って同一 方向の斜線を付して示す。 図１は本発明によるダイオードレーザの実施例を、一部を斜視図として一部を 断面図として示す。図１のダイオードレーザのＩＩ−ＩＩ線断面を図２に示す。 ダイオードレーザはＧａＡｓのｎ形半導体基板１を有する半導体本体１００を具 え、この半導体本体は屈折率がほぼ１の媒体６０本例の場合乾燥した窒素ガスで 包囲する。基板１上に、ＩｎＧａＡｌＰから成る２個のクラッド層２，４の間に 位置するＩｎＧａＰの活性層３を有する半導体層構造体が存在する。クラッド層 ２，４の部分２Ａ，４Ａは、それぞれｎ形及びｐ形となるように不純物を添加す る。他の部分２Ｂ，４Ｂは所謂個別閉じ込め層を構成する。第２のクラッド層４ はメサ１２を構成する部分４Ｃを具え、このメサの隣接してｎ形ＧａＡｓの電流 阻止層１３が存在する。活性領域は、活性層３のメサの下側に形成され、この活 性領域からコヒーレントな電磁放射、本例の場合６７０ｎｍの放射が発生し、こ の活性領域は２個の端面５０，５１により境界される共振キャビティ内に存在し 、これら端面は活性領域３Ａと直交するすると共に、少なくとも一方の端面、本 例の場合２個の端面にカバー層２０を設ける。このダイオードレーザは、さらに エッチング停止層５、遷移層９、２個のコンタクト層１０，６及び２個の金属層 ７，８を具える。 本発明では、カバー層２０は（図２参照）、それぞれ第１の屈折率の第１の材 料及び第２の屈折率の第２の材料の少なくとも２個の副層２１，２２を具え、こ れらの材料の光学厚さ及び屈折率を適切に選択して、半導体本体１００及びカバ ー層２０で発生した放射の電界強度の最大強度を端面５０，５１の外側に位置さ せる。この結果、本発明のダイオードレーザの端面５０，５１から発生し半導体 本体の内部まで進行する劣化は少なくとも部分的に抑制される。実際には、この 劣化は端面５０，５１に隣接して発生する放射の電界強度の比較的高い強度部分 により助長される。この電界強度が低下した本発明のダイオードレーザは、高い 光パワーを発生する場合でも、結果として特に長い寿命を有する。さらに、カバ ー層の誘電体が発生した電磁放射を吸収しないので、吸収に起因する劣化は大幅 に減少する。本例では、光学厚さ及び屈折率は端面と隣接する部分における電界 強度が少なくともほぼ最小値を有するように選択する。この結果、ダイオードレ ーザの高パワーで最長の寿命が得られる。 本例において、端面のカバー層２０は低反射カバー層２０としているので、端 面５０は発生した放射に対して出射面として作用し、屈折率が１．４７のＳｉＯ₂ から成る第２の副層２２は、屈折率１．６６のＡｌ₂Ｏ₃から成る第１の副層よ りも低い屈折率を有している。 さらに、カバー層２０は、第２の副層２２の屈折率よりも大きい屈折率を有す る誘電体、本例の場合屈折率で２．０１のＳｉ₃Ｎ₄から成る第３の副層２３を有 している。副層２１，２２，２３の光学厚さはそれぞれ１００，１０６及び７２ ｎｍとし、これらの光学厚さは、それらの和が（ｎ×１／２＋１／４）×λにほ ど等しくなるように選択する。ここで、ｎは自然数であり本例の場合１とし、λ は発生した放射の波長であり本例の場合６７０ｎｍとする。副層２１，２２，２ ３のλ／４からの相対偏移はそれぞれ−１％，−６％及び−１２％とする。これ らの電界強度に対して最適な光学厚さからの偏移は、本例の場合出射面５０の 反射が約１０％となるように選択した。この電界強度に対して最適な状態におい て、最初の２個の副層の光学厚さの和はｎλ／２となり、第３の副層の光学厚さ はλ／４となる。この場合、例えば副層２１，２２の光学厚さはそれぞれ１０１ ，１１３及び８３ｎｍとなる。これは、出射面５０において約６％の反射に対応 する。第３の副層２３の屈折率はＳｉ₃Ｎ₄の屈折率よりも大きくして、１０％反 射で出射面５０における電化津強度が最小となるようにする必要がある。これは 、例えば第３の材料として非化学量論性窒化シリコンを選択することにより達成 できる。本例では、極めて薄いＡｌの中間層４０、本例では約２．５ｎｍの厚さ の中間層をカバー層２０と端面５０との間に配置する。この中間層４０は、放射 の電界強度を低減するカバー層２０との組み合わせにおいてダイオードレーザの 長寿命化に相当寄与することが判明している。この放射の吸収も行なう中間層４ ０は、電界強度を減少しないカバー層２０の場合より厚くすることができ、結果 としてその不働化又は酸素ゲッタリング機能を一層良好に行なうことができる。 図３は、本例のダイオードレーザで発生した放射の電界強度を出射角５０から の距離の関数として示す。曲線３３は、本例の場合電界強度の最大は端面５０の 外側に位置し端面５０付近の電界強度が少なくともほぼ最小になっていることを 明確に示している。例えば同一の１０％反射のＡｌ₂Ｏ₃の通常の単一層のカバー 層を有するダイオードレーザについての同様なグラフ（図示せず）と比較すれば 、端面５０付近の電界強度は校舎の場合よりも１．５倍高くなっている。 出射面として作用する端面５０のカバー層２０は、２個の副層２１，２２だけ でも極めて良好に構成することができる。この場合、第２の副層２２は第１の副 層２１よりも高い屈折率を有し、これら副封２１，２２の光学厚さは、これらの 和が（ｎ×１／２＋１／４）λにほぼ等しくなるように、好ましくは第１の副層 ２１の光学厚さがｎλ／２に等しく第２の副層２２の光学厚さがλ／４に等しく なるように選択する。一方、このカバー層２０は、図２に示す実施例におけるよ うに、出射面として作用するのではなく端面５１についてのベース部材として作 用するのに極めて好適である。この端面５１は、高反射のカバー層２０を形成し てダイオードレーザの始動電流を十分に小さくする必要がある。本例の端面５１ は約８０％の反射を有している。このため、第１の第１の副層２１はＡｌ₂Ｏ₃ で構成し、約λ／２の光学厚さ本例の場合２０２ｎｍの光学厚さを有する。第２ の副層２２はＳｉ₃Ｎ₄で構成し、約λ／４の光学厚さ本例の場合８３ｎｍの光学 厚さを有する。所望の８０％の高反射性は付加的な副層２３，２４，２５，２６ ，２７，２８，２９，３０により実現され、第１の副層２３と最後の副層３０だ けを図２に示す。これらの付加的な副層２３，----３０はそれぞれ約λ／４の厚 さを有すると伴に、第１の副層２１よりも低い屈折率の誘電体と第２の副層２２ と同一の屈折率の誘電体とを交互に有し、本例ではＳｉ₃Ｎ₄とを交互に有する。 出射面として作用しない端面５１付近の電界強度を低下することはダイオードレ ーザの劣化を少なくすることについて出射面５０として作用する端面の電界強度 を低下させることもあまり重要ではないが、端面５１の上のカバー層２０はダイ オードレーザの劣化の低減に寄与し、従って生産性の向上にも寄与することにな る。端面５０との関連において説明した層と同様な中間層４０は端面５１とその 上のカバー層２０との間に存在する。 図４は本例のダイオードレーザで発生した放射の電界強度の勾配４４を他方の 端面５１付近の距離の関数として示す。曲線４４は、前述したカバー層２０を有 する端面５１付近の電界強度が最小になるだけでなく少なくともほぼ零に等しく なることを示している。これは、ダイオードレーザの寿命が最適な状態に対応し ている。 図５は、本例の６個のダイオードレーザの正規化した始動電流６６を時間の関 数として示す。図６の曲線６７は、比較のために６個の通常のダイオードレーザ の始動電流宇示す。全てのダイオードレーザは同一の半導体本体を有すると伴に 、端面において同一の反射率を有し、すなわち出射面においては約１０％の反射 率を有し、他方の端面においては８０％の反射率を有している。放出された光パ ワーは２個のグループのダイオードレーザ６６，６７について同一であり５０ｍ Ｗである。これらのダイオードレーザは５０℃の温度で試験した。曲線６６と６ ７との比較結果は、本発明によるダイオードレーザ（曲線６６）は通常のダイオ ードレーザ（曲線６７）に対してはるかに優れていることを示す。極めて高い光 ぱわー及び比較的高い温度のもとで少なくとも２０００時間に及ぶ極めて長い寿 命が得られることは、本発明によるダイオードレーザが、極めて高い光パワー及 び極めて長い寿命が望まれ、又は必要となる用途において極めて好適な物として いる。 この実施例のダイオードレーザは、本発明により以下のようにして製造する。 ダイオードレーザの半導体本体１００の形成は、例えば本願人から出願され１９ ９６年４月１８日に公開番号ＷＯ９６／１１５０３として公開された国際特許出 願に記載されている方法による。半導体本体１００を形成し導体層７，８を半導 体本体の上側及び下側に形成した後、側面がダイオードレーザの端面５０，５１ を形成するダイオードレーザの列をそれぞれ含む細条にへき開する。細条の側面 、すなわち端面５０，５１上にカバー層２０を形成する。このカバー層２０は第 １の屈折率を有する第１の誘電体と第２の屈折率を有する第２の誘電体の少なく とも２個の副層２１，２２を具え、これら副層２１，２２の屈折率及び光学厚さ は、半導体本体１００及びカバー層２０で発生した放射の電界強度の最大強度位 置が端面５０，５１の外側に位置し好ましくはその強度が端面５０、５１付近で ほぼ最小になるように選択する。カバー層は上述したように構成する。好ましく は、カバー層２０は（マグネトロン）スパッタリングにより形成する。この場合 、本発明による最終的な取り付けに優れた個別のダイオードレーザは細条を繰り 返しへき開することにより得られる。 本発明は、本発明の範囲内において等業者にとって種々の変形や変更が可能で あるから、本発明は上記実施例だけに限定されるものではない。従って、材料、 組成及び厚さは上記実施例以外に種々の（半導体）層について選択することがで きる。全ての導電型についても反対導電型で置換することができる。さらに、本 発明は、ＩＩ−ＩＶ族ダイオードレーザのよをなＩＩＩ−Ｖ族ダイオードレーザ 以外のダイオードレーザにも有益に用いることができる。実施例で用いた構造以 外の別の構造、特にインデックス−ガイド型構造又はゲイン−ガイド構造を用い ることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 付近での電界強度が最小になるので、劣化は極めてゆっ くり進行し寿命は極めて長くなる。好ましくは、カバー 層（２０）は、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｓｉ₃Ｎ₄及びＳｉＯ₂のよう な誘電体材料の２個又は３個の副層（２１，２２，２ ３）で構成する。放射波長が０．５μｍと１．０μｍと の間に存在するＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ材料系及び ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ材料系のダイオードレーザにお いて最良の結果が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ１に等しい屈折率を有する媒体（６０）により包囲される半導体ダイオ ードレーザであって、半導体本体（１００）が半導体基板（１）上に位置する半 導体層構造体を有し、この半導体層構造体が２個のクラッド層（２，４）の間に 位置する少なくとも１個の活性層（３）とｐｎ接合を具え、ｐｎ接合が、十分な 順方向電流が与えられると、共振キャビティ内に位置すると共に活性層（３）の 一部を構成する細条状活性区域（３Ａ）においてコヒーレントな電磁放射を発生 することができ、前記共振キャビティが活性区域にほぼ直交する端面（５，５１ ）により境界され、少なくとも一方の端面にカバー層（２０）が形成される半導 体ダイオードレーザにおいて、前記カバー層（２０）が第１の屈折率を有する第 １の誘電体と第２の屈折率を有する第２の誘電体との少なくとも２個の副層（２ １，２２）を具え、これら副層（２１，２２）の光学厚さ及び屈折率を、半導体 本体（１００）及びカバー層（２０）で発生した電磁放射の電界強度の最大強度 が前記端面（５０，５１）の外側に位置するように選択したことを特徴とする半 導体第レーザ。 ２．請求項１に記載の半導体ダイオードレーザにおいて、前記副層（２１，２２ ）の光学厚さ及び屈折率を、前記発生した電磁放射の電界強度が前記端面（５０ ，５１）の区域においてほぼ最小になるように選択したことを特徴とする半導体 ダイオードレーザ。 ３．請求項１又は２に記載の半導体ダイオードレーザにおいて、前記第２の誘電 体が第１の誘電体の屈折率よりも大きい屈折率を有し、λを発生した放射の波長 とし、ｎを自然数とした場合に、前記副層（２１，２２）の光学厚さを、これら 副層の光学厚さの和が（ｎ×１／２＋１／４）×λにほぼ等しくなるように、好 ましくは第１の副層（２１）の光学厚さがｎλ／２に等しく第２の副層（２２） の光学厚さがλ／４に等しくなるように選択したことを特徴とする半導体ダイオ ードレーザ。 ４．請求項１、２又は３に記載の半導体ダイオードレーザにおいて、前記第１の 誘電体をＡｌ₂Ｏ₃で構成し、前記第２の誘電体をＳｉ₃Ｎ₄で構成したこと を特徴とする半導体ダイオードレーザ。 ５．請求項１又は２に記載の半導体ダイオードレーザにおいて、前記第２の誘電 体が第１の誘電体の屈折率よりも小さい屈折率を有し、前記カバー層（２０）が 前記第２の屈折率よりも大きい第３の屈折率を有する第３の誘電体を有し、これ ら副層（２１，２２，２３）の光学厚さを、λを発生した放射の波長とし、ｎを 自然数とした場合に、これら副層の光学厚さの和が（ｎ×１／２＋１／４）×λ にほぼ等しくなるように、好ましくは第１の副層（２１）の光学厚さと第２の副 層（２２）の光学厚さとの和がｎλ／２に等しく第３の副層（２３）の光学厚さ がλ／４に等しくなるように選択したことを特徴とする半導体ダイオードレーザ 。 ６．請求項５に記載の半導体ダイオードレーザにおいて、前記第１の誘電体をＡ ｌ₂Ｏ₃で構成し、前記第２の誘電体をＳｉＯ₂で構成し、第３の誘電体をＳｉ₃Ｎ₄ で構成したことを特徴とする半導体ダイオードレーザ。 ７．請求項１から６までのいずれか１項に記載の半導体ダイオードレーザにおい て、前記カバー層（２０）が形成されている端面（５０）が発生した電磁放射の 出射面（５０）を構成し、発生した放射の波長を１μｍ以下で０．６８μｍ以上 としたことを特徴とする半導体ダイオードレーザ。 ８．請求項１から７までのいずれか１項に記載の半導体ダイオードレーザにおい て、前記半導体本体（１００）とカバー層（２０）との間に、Ｓｉ又はＡｌ好ま しくはＡｌの、好ましくは２から３ｎｍの厚さの極めて薄い中間層（３０）が存 在することを特徴とする半導体ダイオードレーザ。 ９．請求項１から８までのいずれか１項に記載の半導体ダイオードレーザにおい て、半導体ダイオードレーザが、ＩｎＧａＰ／ＩｎＡｌＧａＰ材料系又はＧａＡ ｓ／ＡｌＧａＡｓ材料系で構成したことを特徴とする半導体ダイオードレーザ。 10．２個のクラッド層（２，４）の間に位置する少なくとも１個の活性層（３） を有する半導体層構造体を半導体基板（１）上に形成することにより半導体本体 （１００）を形成し、この半導体層構造体中に、十分な順方向電流が与えられる と、共振キャビティ内に位置すると共に活性層（３）の一部を構成する細 条状活性区域（３Ａ）においてコヒーレントな電磁放射を発生することができる ｐｎ接合を形成し、この共振キャビティが活性区域にほぼ直交する端面（５，５ １）により境界され、少なくとも一方の端面にカバー層（２０）が形成されてい る半導体ダイオードレーザを製造するに当たり、前記カバー層（２０）を、第１ の屈折率を有する第１の誘電体と第２の屈折率を有する第２の誘電体との少なく とも２個の副層（２１，２２）を形成することにより形成し、これら副層（２１ ，２２）の光学厚さ及び屈折率を、半導体本体（１００）及びカバー層（２０） で発生した電磁放射の電界強度の最大強度が前記端面（５０，５１）の外側に位 置するように選択することを特徴とする半導体第レーザの製造方法。