JPH11220210A - 自励発振型半導体レーザ - Google Patents
自励発振型半導体レーザInfo
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】製造歩留りが高く、高温動作時や高出力動作時
においても安定に自励発振する自励発振型半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】パルセーションを安定に生じさせるため
に、電流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広が
らせその差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保す
るように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流
狭窄層１０８との間の厚さｄを、たとえばｄ≦４００ｎ
ｍ、好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定し、さらに、横
方向の導波に関して、ストライプ部１０７に対応する部
分とその両側に対応する部分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１
−ｎ２）を、パルセーションを持続して発生可能な０．
００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持できるよ
うに、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド
層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させ
る。
においても安定に自励発振する自励発振型半導体レーザ
を提供する。 【解決手段】パルセーションを安定に生じさせるため
に、電流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広が
らせその差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保す
るように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流
狭窄層１０８との間の厚さｄを、たとえばｄ≦４００ｎ
ｍ、好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定し、さらに、横
方向の導波に関して、ストライプ部１０７に対応する部
分とその両側に対応する部分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１
−ｎ２）を、パルセーションを持続して発生可能な０．
００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持できるよ
うに、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド
層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自励発振させるこ
とでマルチモード化を実現する自励発振型半導体レーザ
に関するものである。
とでマルチモード化を実現する自励発振型半導体レーザ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光ディスク装置等の光
源として用いられるが、この際、戻り光ノイズをいかに
抑制するかが重要である。この戻り光ノイズを抑制する
ための対策を施した半導体レーザの一つに、半導体レー
ザを自励発振させることでマルチモード化を図った、い
わゆる自励発振型半導体レーザが知られている。
源として用いられるが、この際、戻り光ノイズをいかに
抑制するかが重要である。この戻り光ノイズを抑制する
ための対策を施した半導体レーザの一つに、半導体レー
ザを自励発振させることでマルチモード化を図った、い
わゆる自励発振型半導体レーザが知られている。
【０００３】図７は、従来の自励発振型半導体レーザの
構成例を示す断面図である。なお、ここではＡｌＧａＩ
ｎＰ系の材料により自励発振型半導体レーザを構成した
場合を示す。
構成例を示す断面図である。なお、ここではＡｌＧａＩ
ｎＰ系の材料により自励発振型半導体レーザを構成した
場合を示す。
【０００４】図７に示すように、この自励発振型半導体
レーザ１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１２、ＧａＩｎＰ活性層１３、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
１５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１６が順次積層され
ている。そして、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４の
上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１５およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１６は、一方向に延びるメサ型のストライプ
形状を有している。すなわち、これらのｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１４の上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１
５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１６からストライプ部
１７が構成されている。このストライプ部１７の両側の
部分にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１８が埋め込まれ、こ
れにより電流狭窄構造が形成されている。
レーザ１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１２、ＧａＩｎＰ活性層１３、ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
１５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１６が順次積層され
ている。そして、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４の
上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１５およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１６は、一方向に延びるメサ型のストライプ
形状を有している。すなわち、これらのｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１４の上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１
５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１６からストライプ部
１７が構成されている。このストライプ部１７の両側の
部分にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１８が埋め込まれ、こ
れにより電流狭窄構造が形成されている。
【０００５】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１６およびｎ型Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層１８の上には、たとえばＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ電極のようなｐ側電極１９が設けられている。一
方、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面には、たとえばＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極２０が設けられて
いる。
ａＡｓ電流狭窄層１８の上には、たとえばＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕ電極のようなｐ側電極１９が設けられている。一
方、ｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面には、たとえばＡｕＧ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極２０が設けられて
いる。
【０００６】図８は図７に示す自励発振型半導体レーザ
１０の屈折率分布を示す略線図である。ここでは、自励
発振型半導体レーザ１０のｐｎ接合と平行で、かつ、共
振器長方向と垂直な方向（以下、この方向を横方向とい
う）の屈折率分布を、図７に対応させて示している。
１０の屈折率分布を示す略線図である。ここでは、自励
発振型半導体レーザ１０のｐｎ接合と平行で、かつ、共
振器長方向と垂直な方向（以下、この方向を横方向とい
う）の屈折率分布を、図７に対応させて示している。
【０００７】図８に示すように、自励発振型半導体レー
ザ１０は、横方向における屈折率が、ストライプ部１７
に対応する部分における屈折率ｎ１が高く、ストライプ
部１７の両側に対応する部分における屈折率ｎ２が低
い、いわゆるステップ状に屈折率分布を有している。
ザ１０は、横方向における屈折率が、ストライプ部１７
に対応する部分における屈折率ｎ１が高く、ストライプ
部１７の両側に対応する部分における屈折率ｎ２が低
い、いわゆるステップ状に屈折率分布を有している。
【０００８】このように自励発振型半導体レーザ１０で
は、横方向における屈折率をステップ状に変化させるこ
とにより、横方向の光導波を行っている。この場合、ス
トライプ部１７に対応する部分とその両側に対応する部
分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）は０．００３程度
以下とされ、ＧａＩｎＰ活性層１３の横方向での光の閉
じ込めが緩和されている。
は、横方向における屈折率をステップ状に変化させるこ
とにより、横方向の光導波を行っている。この場合、ス
トライプ部１７に対応する部分とその両側に対応する部
分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）は０．００３程度
以下とされ、ＧａＩｎＰ活性層１３の横方向での光の閉
じ込めが緩和されている。
【０００９】上述のように構成された自励発振型半導体
レーザ１０の動作時には、図７に示すように、ＧａＩｎ
Ｐ活性層１３の内部の利得領域２１の幅ＷG に対して光
導波領域２２の幅ＷP が大きくなり、利得領域２１の外
側における光導波領域２２が可飽和吸収領域２３とな
る。
レーザ１０の動作時には、図７に示すように、ＧａＩｎ
Ｐ活性層１３の内部の利得領域２１の幅ＷG に対して光
導波領域２２の幅ＷP が大きくなり、利得領域２１の外
側における光導波領域２２が可飽和吸収領域２３とな
る。
【００１０】この自励発振型半導体レーザ１０では、横
方向の屈折率変化を小さくすることで横方向への光のし
みだし量を多くし、光とＧａＩｎＰ活性層１３の内部の
可飽和吸収領域２３との相互作用を多くさせることによ
り自励発振を実現している。このため、可飽和吸収領域
２３を十分に確保することが必要である。
方向の屈折率変化を小さくすることで横方向への光のし
みだし量を多くし、光とＧａＩｎＰ活性層１３の内部の
可飽和吸収領域２３との相互作用を多くさせることによ
り自励発振を実現している。このため、可飽和吸収領域
２３を十分に確保することが必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の自励発振型半導体レーザ１０は、図９に示すように、
いわゆるリッジ(Ridge) 構造を有し、可飽和吸収体(SA
R;Saturable Absorbing Reagion) を活性層内の光導波
路両脇に設けて自励発振を行わせている。この場合、図
９に示すように、電流広がりによって生じる活性層内ゲ
イン領域（その幅をＧとする）をできるだけ狭くし、逆
に光導波スポットサイズ（その幅をＰとする）を比較的
大きめに設定して、Ｐ＞Ｇなる関係を満たした場合、こ
の差分が可飽和吸収体として機能し、自励発振を生じさ
せていた。このために具体的には導波の屈折率差Δｎを
０．００５〜０．００１程度のインデックスガイド(Ind
ex Guide) とゲインガイド(Gain Guide)の中間的なガイ
ドとしてこの関係を満足させている。
の自励発振型半導体レーザ１０は、図９に示すように、
いわゆるリッジ(Ridge) 構造を有し、可飽和吸収体(SA
R;Saturable Absorbing Reagion) を活性層内の光導波
路両脇に設けて自励発振を行わせている。この場合、図
９に示すように、電流広がりによって生じる活性層内ゲ
イン領域（その幅をＧとする）をできるだけ狭くし、逆
に光導波スポットサイズ（その幅をＰとする）を比較的
大きめに設定して、Ｐ＞Ｇなる関係を満たした場合、こ
の差分が可飽和吸収体として機能し、自励発振を生じさ
せていた。このために具体的には導波の屈折率差Δｎを
０．００５〜０．００１程度のインデックスガイド(Ind
ex Guide) とゲインガイド(Gain Guide)の中間的なガイ
ドとしてこの関係を満足させている。
【００１２】ところが、このような従来の半導体レーザ
では、可飽和吸収体の広さが光の広がり具合と電流の広
がり具合の程度の微妙な釣り合いで決まるため、「自励
発振を生じるレーザの歩留りが悪い」、「自励発振が高
温動作時に電流拡散が増え、可飽和吸収体を狭くするこ
とで抑制される」、「高出力動作時に同様に電流拡散が
増え、可飽和吸収体を狭くし抑制される」等の不安定性
が見られる。特に、高温、高出力時にいわゆるパルセー
ション(Pulsation) が停止し、ノイズの問題が発生す
る。
では、可飽和吸収体の広さが光の広がり具合と電流の広
がり具合の程度の微妙な釣り合いで決まるため、「自励
発振を生じるレーザの歩留りが悪い」、「自励発振が高
温動作時に電流拡散が増え、可飽和吸収体を狭くするこ
とで抑制される」、「高出力動作時に同様に電流拡散が
増え、可飽和吸収体を狭くし抑制される」等の不安定性
が見られる。特に、高温、高出力時にいわゆるパルセー
ション(Pulsation) が停止し、ノイズの問題が発生す
る。
【００１３】さらに、自励発振型半導体レーザは、一般
に電流しきい値Ｉthが通常のインデックスガイド型やゲ
インガイド型に比べてかなり高く（１．５倍程度）、ま
た方式によってはいわゆるＬ−Ｉ特性に電流しきい値Ｉ
th付近で立上がりの鋭いキンクを生じるものであり、レ
ーザ応用上ネックになっている。
に電流しきい値Ｉthが通常のインデックスガイド型やゲ
インガイド型に比べてかなり高く（１．５倍程度）、ま
た方式によってはいわゆるＬ−Ｉ特性に電流しきい値Ｉ
th付近で立上がりの鋭いキンクを生じるものであり、レ
ーザ応用上ネックになっている。
【００１４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、製造歩留りが高く、高温動作時
や高出力動作時においても安定に自励発振する自励発振
型半導体レーザを提供することにある。
のであり、その目的は、製造歩留りが高く、高温動作時
や高出力動作時においても安定に自励発振する自励発振
型半導体レーザを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第１導電型の第１のクラッド層と、上記
第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性層
上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上記
第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の部
分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄構
造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層の
両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、上
記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横方
向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセーシ
ョンを維持して発生可能な範囲内に保持する保持機構を
有し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッド
層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対し
て注入される電流の横方向の広がりを略上記ストライプ
部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに設
定されている。
め、本発明は、第１導電型の第１のクラッド層と、上記
第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性層
上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上記
第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の部
分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄構
造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層の
両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、上
記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横方
向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセーシ
ョンを維持して発生可能な範囲内に保持する保持機構を
有し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッド
層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対し
て注入される電流の横方向の広がりを略上記ストライプ
部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに設
定されている。
【００１６】また、本発明は、第１導電型の第１のクラ
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層側のガ
イド層の厚さを上記第２導電型の第２のクラッド層側の
ガイド層の厚さより厚くした非対称構造を備えた保持機
構を有し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラ
ッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に
対して注入される電流の横方向の広がりを略上記ストラ
イプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さ
に設定されている。
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層側のガ
イド層の厚さを上記第２導電型の第２のクラッド層側の
ガイド層の厚さより厚くした非対称構造を備えた保持機
構を有し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラ
ッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に
対して注入される電流の横方向の広がりを略上記ストラ
イプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さ
に設定されている。
【００１７】また、本発明は、第１導電型の第１のクラ
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層中に、
光モードを第１の導電側に引き込むモード引き込み層が
設けられ、かつ、上記導波の外側にあたる上記第２のク
ラッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層
に対して注入される電流の横方向の広がりを略上記スト
ライプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭
さに設定されている。
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層中に、
光モードを第１の導電側に引き込むモード引き込み層が
設けられ、かつ、上記導波の外側にあたる上記第２のク
ラッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層
に対して注入される電流の横方向の広がりを略上記スト
ライプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭
さに設定されている。
【００１８】また、本発明は、第１導電型の第１のクラ
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層側のガ
イド層の厚さを上記第２導電型の第２のクラッド層側の
ガイド層の厚さより厚くした非対称構造を備えた保持機
構と、上記第１導電型の第１のクラッド層中に設けら
れ、光モードを第１の導電側に引き込むモード引き込み
層とを有し、かつ、上記導波の外側にあたる上記第２の
クラッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性
層に対して注入される電流の横方向の広がりを略上記ス
トライプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な
狭さに設定されている。
ッド層と、上記第１のクラッド層上に形成された活性層
と、上記活性層上に形成された第２導電型の第２のクラ
ッド層と、上記第２のクラッド層に設けられたストライ
プ部の両側の部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込ま
れた電流狭窄構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸
収体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レー
ザであって、上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方
向と垂直な横方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δ
ｎをパルセーションを維持して発生可能な範囲内に保持
するように、上記第１導電型の第１のクラッド層側のガ
イド層の厚さを上記第２導電型の第２のクラッド層側の
ガイド層の厚さより厚くした非対称構造を備えた保持機
構と、上記第１導電型の第１のクラッド層中に設けら
れ、光モードを第１の導電側に引き込むモード引き込み
層とを有し、かつ、上記導波の外側にあたる上記第２の
クラッド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性
層に対して注入される電流の横方向の広がりを略上記ス
トライプ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な
狭さに設定されている。
【００１９】また、本発明では、上記屈折率差Δｎは、
０．００３以下０．００１以上である。
０．００３以下０．００１以上である。
【００２０】また、本発明では、上記第２のクラッド層
の厚さｄは、４００ｎｍ以下である。
の厚さｄは、４００ｎｍ以下である。
【００２１】また、本発明では、上記ストライプ部の底
部のストライプ幅Ｗが、４μｍ以下である。
部のストライプ幅Ｗが、４μｍ以下である。
【００２２】また、本発明では、上記モード引き込み層
は、その屈折率を第１のクラッド層の屈折率をより高く
設定して構成されている。
は、その屈折率を第１のクラッド層の屈折率をより高く
設定して構成されている。
【００２３】本発明によれば、自励発振型半導体レーザ
の動作時に、電流はストライプ部を流れるが、この場
合、第２のクラッド層の電流狭窄層との間の厚さｄがた
とえば４００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されてい
ることから、横方向の電流の広がりは、ストライプ幅Ｗ
程度に抑えられる。また、第１のクラッド層側のガイド
層の厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非対称化され、あるい
は光モードを第１導電側に引き込むように、たとえば第
１のクラッド層より屈折率を高くしたモード引き込み層
が設けられていることから、横方向の導波に関して、ス
トライプ部に対応する部分とその両側に対応する部分と
の屈折率差Δｎが、パルセーションを持続して発生可能
な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値に維持さ
れている。したがって、横方向への光の広がりは、スト
ライプ幅Ｗより大きくなり、いわゆるインデックスガイ
ドにように光が絞り込まれ、パルセーションが発生しな
くなるということがなく、パルセーションが安定に持続
して発生される。すなわち、自励発振が安定に行われ
る。
の動作時に、電流はストライプ部を流れるが、この場
合、第２のクラッド層の電流狭窄層との間の厚さｄがた
とえば４００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されてい
ることから、横方向の電流の広がりは、ストライプ幅Ｗ
程度に抑えられる。また、第１のクラッド層側のガイド
層の厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非対称化され、あるい
は光モードを第１導電側に引き込むように、たとえば第
１のクラッド層より屈折率を高くしたモード引き込み層
が設けられていることから、横方向の導波に関して、ス
トライプ部に対応する部分とその両側に対応する部分と
の屈折率差Δｎが、パルセーションを持続して発生可能
な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値に維持さ
れている。したがって、横方向への光の広がりは、スト
ライプ幅Ｗより大きくなり、いわゆるインデックスガイ
ドにように光が絞り込まれ、パルセーションが発生しな
くなるということがなく、パルセーションが安定に持続
して発生される。すなわち、自励発振が安定に行われ
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】第１実施形態 図１は、本発明に係る自励発振型半導体レーザの第１の
実施形態を示す断面図である。なお、ここではＡｌＧａ
ＩｎＰ系の材料により レーザ共振器内部に可飽和吸収
体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レーザ
を構成した場合を示す。
実施形態を示す断面図である。なお、ここではＡｌＧａ
ＩｎＰ系の材料により レーザ共振器内部に可飽和吸収
体が活性層の両脇に形成された自励発振型半導体レーザ
を構成した場合を示す。
【００２５】図１に示すように、この自励発振型半導体
レーザ１００は、ｎ型（第１導電型）ＧａＡｓ基板１０
１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第１のクラッ
ド層）１０２、ＧａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型（第２導
電型）ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド層）
１０４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０６が順次積層されている。そして、ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の上層部、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６は、一方向に延びるメサ型のストライプ形状を有して
いる。すなわち、これらのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４の上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５および
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６からストライプ部１０７
が構成されている。このストライプ部１０７の両側の部
分にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８が埋め込まれ、こ
れにより電流狭窄構造が形成されている。
レーザ１００は、ｎ型（第１導電型）ＧａＡｓ基板１０
１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第１のクラッ
ド層）１０２、ＧａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型（第２導
電型）ＡｌＧａＩｎＰクラッド層（第２のクラッド層）
１０４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０６が順次積層されている。そして、ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の上層部、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６は、一方向に延びるメサ型のストライプ形状を有して
いる。すなわち、これらのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４の上層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５および
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６からストライプ部１０７
が構成されている。このストライプ部１０７の両側の部
分にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８が埋め込まれ、こ
れにより電流狭窄構造が形成されている。
【００２６】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６およびｎ型
ＧａＡｓ電流狭窄層１０８の上には、たとえばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１０９が設けられてい
る。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、たとえ
ばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１１０が
設けられている。
ＧａＡｓ電流狭窄層１０８の上には、たとえばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１０９が設けられてい
る。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、たとえ
ばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１１０が
設けられている。
【００２７】そして、自励発振型半導体レーザ１００に
おいては、パルセーションを安定に生じさせるために、
電流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広がらせ
その差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保するよ
うに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄
層１０８との間の厚さｄが、たとえばｄ≦４００ｎｍ、
好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定される。さらに、い
わゆる横方向（ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向
と垂直な方向）の導波に関して、ストライプ部１０７に
対応する部分とその両側に対応する部分との屈折率差Δ
ｎ（＝ｎ１−ｎ２）を、パルセーションを持続して発生
可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維
持できるように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２
側のガイド層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非
対称化されている。
おいては、パルセーションを安定に生じさせるために、
電流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広がらせ
その差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保するよ
うに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄
層１０８との間の厚さｄが、たとえばｄ≦４００ｎｍ、
好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定される。さらに、い
わゆる横方向（ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向
と垂直な方向）の導波に関して、ストライプ部１０７に
対応する部分とその両側に対応する部分との屈折率差Δ
ｎ（＝ｎ１−ｎ２）を、パルセーションを持続して発生
可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維
持できるように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２
側のガイド層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非
対称化されている。
【００２８】図２は、このＳＣＨ構造を非対称化した図
１の自励発振型半導体レーザ１００のｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０４に亘る屈折率分布を示す
図である。このような非対称化構造を実現することによ
り、いわゆる光モードがｎ側に引き込まれ、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄層１０８との間の
厚さｄを４００ｎｍ以下の小さい値に設定しても、横方
向の屈折率差Δｎを０．００１〜０．００３の範囲内の
小さな値を維持できる。
１の自励発振型半導体レーザ１００のｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０４に亘る屈折率分布を示す
図である。このような非対称化構造を実現することによ
り、いわゆる光モードがｎ側に引き込まれ、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄層１０８との間の
厚さｄを４００ｎｍ以下の小さい値に設定しても、横方
向の屈折率差Δｎを０．００１〜０．００３の範囲内の
小さな値を維持できる。
【００２９】なお、非対称の程度は、屈折率差Δｎとし
て０．００３以下０．００１以上、可能ならば０．００
２以下０．００１２以上程度となるように構成される。
て０．００３以下０．００１以上、可能ならば０．００
２以下０．００１２以上程度となるように構成される。
【００３０】また、自励発振型半導体レーザ１００にお
いては、メサ形状底部のストライプ幅Ｗが、Ｗ≦４．０
μｍに設定されている。
いては、メサ形状底部のストライプ幅Ｗが、Ｗ≦４．０
μｍに設定されている。
【００３１】図３に、図１の自励発振型半導体レーザ１
００におけるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、Ｇ
ａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４部分の化合物の各組成比例を示す。図３に示すよ
うに、ｎ型クラッド層１０２は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0. 5 Ｐ、活性層１０３を含むｎ型クラッド層側
の領域は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5Ｉｎ0.5 Ｐ／ＧａＩ
ｎＰ、ｐ型クラッド層１０３は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとなるように構成される。
００におけるｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、Ｇ
ａＩｎＰ活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４部分の化合物の各組成比例を示す。図３に示すよ
うに、ｎ型クラッド層１０２は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0. 5 Ｐ、活性層１０３を含むｎ型クラッド層側
の領域は（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5Ｉｎ0.5 Ｐ／ＧａＩ
ｎＰ、ｐ型クラッド層１０３は（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとなるように構成される。
【００３２】以上のような構造を有する自励発振型半導
体レーザ１００の製造は、周知の一般的な方法で行われ
る。以下に、製造方法の概略を簡単に説明する。
体レーザ１００の製造は、周知の一般的な方法で行われ
る。以下に、製造方法の概略を簡単に説明する。
【００３３】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性層１
０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６を、たとえば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
により順次成長させる。またこのとき、ｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１０２側のガイド層１０２ａの厚みを増
やし、ＳＣＨ構造が非対称化される。次に、ｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０６上に所定形状のレジストパターンを
形成した後、このレジストパターンをエッチングマスク
として用いて、臭酸系のエッチング液などを用いたウェ
ットエッチング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１０４を、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４の厚さ方向の所定の深さまでエッチングする。
これにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の上
層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１０６が一方向に延びる所定幅のストライプ
形状にパターニングされる。すなわち、ストライプ部１
０７が形成されるとともに、厚さｄがたとえば４００ｎ
ｍ以下に設定される。
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性層１
０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６を、たとえば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
により順次成長させる。またこのとき、ｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１０２側のガイド層１０２ａの厚みを増
やし、ＳＣＨ構造が非対称化される。次に、ｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０６上に所定形状のレジストパターンを
形成した後、このレジストパターンをエッチングマスク
として用いて、臭酸系のエッチング液などを用いたウェ
ットエッチング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１０４を、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層１０４の厚さ方向の所定の深さまでエッチングする。
これにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の上
層部、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１０５およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層１０６が一方向に延びる所定幅のストライプ
形状にパターニングされる。すなわち、ストライプ部１
０７が形成されるとともに、厚さｄがたとえば４００ｎ
ｍ以下に設定される。
【００３４】次に、エッチングマスクとして用いたレジ
ストパターンを成長マスクとして用いて、ストライプ部
１０７の両側の部分にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８を
形成する。次に、成長マスクとして用いたレジストパタ
ーンを除去した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６およ
びｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８の上にｐ側電極１０９
を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１
１０を形成する。
ストパターンを成長マスクとして用いて、ストライプ部
１０７の両側の部分にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８を
形成する。次に、成長マスクとして用いたレジストパタ
ーンを除去した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６およ
びｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０８の上にｐ側電極１０９
を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１
１０を形成する。
【００３５】以上により、自励発振型半導体レーザ１０
０の製造が完了する。
０の製造が完了する。
【００３６】次に、上記構成による動作を説明する。自
励発振型半導体レーザ１００の動作時に、電流はストラ
イプ部１０７を流れるが、この場合、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４の電流狭窄層１０８との間の厚さｄ
が４００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されているこ
とから、横方向の電流の広がりは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０４のストライプ幅Ｗ程度に抑えられる。
一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド
層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非対称化され
ていることから、横方向の導波に関して、ストライプ部
１０７に対応する部分とその両側に対応する部分との屈
折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）が、パルセーションを持続
して発生可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さ
な値に維持されている。したがって、横方向への光の広
がりは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４のストラ
イプ幅Ｗより大きくなり、いわゆるインデックスガイド
にように光が絞り込まれ、パルセーションが発生しなく
なるということがなく、パルセーションが安定に持続し
て発生される。すなわち、自励発振が安定に行われる。
励発振型半導体レーザ１００の動作時に、電流はストラ
イプ部１０７を流れるが、この場合、ｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０４の電流狭窄層１０８との間の厚さｄ
が４００ｎｍ以下の十分に小さい値に設定されているこ
とから、横方向の電流の広がりは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０４のストライプ幅Ｗ程度に抑えられる。
一方、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド
層１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造が非対称化され
ていることから、横方向の導波に関して、ストライプ部
１０７に対応する部分とその両側に対応する部分との屈
折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）が、パルセーションを持続
して発生可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さ
な値に維持されている。したがって、横方向への光の広
がりは、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４のストラ
イプ幅Ｗより大きくなり、いわゆるインデックスガイド
にように光が絞り込まれ、パルセーションが発生しなく
なるということがなく、パルセーションが安定に持続し
て発生される。すなわち、自励発振が安定に行われる。
【００３７】図４および図５は、図１の自励発振型半導
体レーザの、ウェル（Ｗｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ス
トライプ幅Ｗの各構造パラメータを変化させた場合の構
造パラメータ依存性を示す図である。図４において、横
軸はウェル数（但し、Δｎ≒１．５×１０-3に固定）
を、縦軸は相対ノイズＲＩＮをそれぞれ表している。ま
た、図５において、横軸は屈折率差Δｎ（但し、ウェル
数＝６に固定）を、縦軸は相対ノイズＲＩＮをそれぞれ
表している。また、両図とも、常温（２５°Ｃ）と高温
（６０°ｃ）におけるシミュレーション結果を示してい
る。
体レーザの、ウェル（Ｗｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ス
トライプ幅Ｗの各構造パラメータを変化させた場合の構
造パラメータ依存性を示す図である。図４において、横
軸はウェル数（但し、Δｎ≒１．５×１０-3に固定）
を、縦軸は相対ノイズＲＩＮをそれぞれ表している。ま
た、図５において、横軸は屈折率差Δｎ（但し、ウェル
数＝６に固定）を、縦軸は相対ノイズＲＩＮをそれぞれ
表している。また、両図とも、常温（２５°Ｃ）と高温
（６０°ｃ）におけるシミュレーション結果を示してい
る。
【００３８】図からわかるように、最も安定した自励発
振を得られる構造は、ストライプ幅Ｗ＝３．５μｍ、ウ
ェル数＝７、屈折率差Δｎ＝１．６×１０-3（０．００
１６）である。すなわち、シミュレーションの結果、前
述したメサ形状底部のストライプ幅Ｗが、Ｗ≦４．０μ
ｍに設定され、屈折率差Δｎとして０．００３以下０．
００１以上、可能ならば０．００２以下０．００１２以
上程度となるように構成されるという条件の正当性を裏
付ける結果が得られている。
振を得られる構造は、ストライプ幅Ｗ＝３．５μｍ、ウ
ェル数＝７、屈折率差Δｎ＝１．６×１０-3（０．００
１６）である。すなわち、シミュレーションの結果、前
述したメサ形状底部のストライプ幅Ｗが、Ｗ≦４．０μ
ｍに設定され、屈折率差Δｎとして０．００３以下０．
００１以上、可能ならば０．００２以下０．００１２以
上程度となるように構成されるという条件の正当性を裏
付ける結果が得られている。
【００３９】以上説明したように、本第１の実施形態に
よれば、パルセーションを安定に生じさせるために、電
流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広がらせそ
の差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保するよう
に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄層
１０８との間の厚さｄを、たとえばｄ≦４００ｎｍ、好
適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定し、さらに、横方向の
導波に関して、ストライプ部１０７に対応する部分とそ
の両側に対応する部分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ
２）を、パルセーションを持続して発生可能な０．００
１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持できるよう
に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド層
１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させた
ので、製造歩留りが高く、高温動作時や高出力動作時に
おいても安定に自励発振する自励発振型半導体レーザを
実現できる利点がある。
よれば、パルセーションを安定に生じさせるために、電
流は活性層横方向に広がらず、光スポットは広がらせそ
の差を大きくして、可飽和吸収領域を広く確保するよう
に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４の電流狭窄層
１０８との間の厚さｄを、たとえばｄ≦４００ｎｍ、好
適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定し、さらに、横方向の
導波に関して、ストライプ部１０７に対応する部分とそ
の両側に対応する部分との屈折率差Δｎ（＝ｎ１−ｎ
２）を、パルセーションを持続して発生可能な０．００
１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持できるよう
に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド層
１０２ａの厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させた
ので、製造歩留りが高く、高温動作時や高出力動作時に
おいても安定に自励発振する自励発振型半導体レーザを
実現できる利点がある。
【００４０】第２実施形態 図６は、本発明に係る自励発振型半導体レーザの第２の
実施形態を示す断面図である。
実施形態を示す断面図である。
【００４１】本第２の実施形態が上述した第１の実施形
態と異なる点は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２
中に、光モードをｎ側に引き込むため、すなわち横方向
の屈折率差Δｎをパルセーションを持続して発生可能な
０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持でき
るようにするために、モード引き込み層１０２ｂを設け
たことにある。このモード引き込み層１０２ｂを持つ構
成は、それ単独、または第１の実施形態で示したｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド層１０２ａの
厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させた構造に加え
て設けることが可能である。特に、ＳＣＨ構造を非対称
化させた構造に加えて設ける場合には、ＳＣＨ構造を非
対称化させた構造のみでは屈折率差Δｎの調整が困難な
場合に有効である。
態と異なる点は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２
中に、光モードをｎ側に引き込むため、すなわち横方向
の屈折率差Δｎをパルセーションを持続して発生可能な
０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値を維持でき
るようにするために、モード引き込み層１０２ｂを設け
たことにある。このモード引き込み層１０２ｂを持つ構
成は、それ単独、または第１の実施形態で示したｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層１０２側のガイド層１０２ａの
厚みを増やし、ＳＣＨ構造を非対称化させた構造に加え
て設けることが可能である。特に、ＳＣＨ構造を非対称
化させた構造に加えて設ける場合には、ＳＣＨ構造を非
対称化させた構造のみでは屈折率差Δｎの調整が困難な
場合に有効である。
【００４２】モード引き込み層１０２ｂとしては、ｎ型
クラッド層１０２中に屈折率がクラッド層より高い活性
層やガイド層に近い層を挿入にして構成される。具体的
には、ＡｌＧａＩｎＰにおけるＡｌの組成比ｘを（活性
層中のＡｌの組成比）＜ｘ＜（クラッド層のＡｌの組成
比）、本実施形態においては、０＜ｘ＜０．７の範囲内
にある値、たとえば０．５に設定される。したがって、
モード引き込み層１０２ｂは（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5
Ｉｎ0.5Ｐのように構成される。なお、光の吸収を避け
るため活性層のバンドギャップにより大きい組成にする
ことが望ましい。
クラッド層１０２中に屈折率がクラッド層より高い活性
層やガイド層に近い層を挿入にして構成される。具体的
には、ＡｌＧａＩｎＰにおけるＡｌの組成比ｘを（活性
層中のＡｌの組成比）＜ｘ＜（クラッド層のＡｌの組成
比）、本実施形態においては、０＜ｘ＜０．７の範囲内
にある値、たとえば０．５に設定される。したがって、
モード引き込み層１０２ｂは（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5
Ｉｎ0.5Ｐのように構成される。なお、光の吸収を避け
るため活性層のバンドギャップにより大きい組成にする
ことが望ましい。
【００４３】本第２の実施形態によれば、上述した第１
の実施形態の場合と同様に、パルセーションを安定に生
じさせるために、電流は活性層横方向に広がらず、光ス
ポットは広がらせその差を大きくして、可飽和吸収領域
を広く確保するように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４の電流狭窄層１０８との間の厚さｄを、たとえば
ｄ≦４００ｎｍ、好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定
し、さらに、横方向の導波に関して、ストライプ部１０
７に対応する部分とその両側に対応する部分との屈折率
差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）を、パルセーションを持続して
発生可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値
を維持でき、これにより、製造歩留りが高く、高温動作
時や高出力動作時においても安定に自励発振する自励発
振型半導体レーザを実現できる利点がある。
の実施形態の場合と同様に、パルセーションを安定に生
じさせるために、電流は活性層横方向に広がらず、光ス
ポットは広がらせその差を大きくして、可飽和吸収領域
を広く確保するように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４の電流狭窄層１０８との間の厚さｄを、たとえば
ｄ≦４００ｎｍ、好適にはｄ≦３５０ｎｍ程度に設定
し、さらに、横方向の導波に関して、ストライプ部１０
７に対応する部分とその両側に対応する部分との屈折率
差Δｎ（＝ｎ１−ｎ２）を、パルセーションを持続して
発生可能な０．００１〜０．００３の範囲内の小さな値
を維持でき、これにより、製造歩留りが高く、高温動作
時や高出力動作時においても安定に自励発振する自励発
振型半導体レーザを実現できる利点がある。
【００４４】なお、上述した第１および第２の実施形態
においては、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の自励発振
型半導体レーザを例に説明したが、本発明がＡｌＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＺｎＭｇＳＳ
ｅ／ＺｎＳ系等、種々のレーザに適用できることはいう
までもない。
においては、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の自励発振
型半導体レーザを例に説明したが、本発明がＡｌＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＺｎＭｇＳＳ
ｅ／ＺｎＳ系等、種々のレーザに適用できることはいう
までもない。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造歩留りが高く、高温動作時や高出力動作時において
も安定に自励発振する自励発振型半導体レーザを実現で
きる利点がある。
製造歩留りが高く、高温動作時や高出力動作時において
も安定に自励発振する自励発振型半導体レーザを実現で
きる利点がある。
【図１】本発明に係る自励発振型半導体レーザの第１の
実施形態を示す断面図である。
実施形態を示す断面図である。
【図２】ＳＣＨ構造を非対称化した図１の自励発振型半
導体レーザのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎ
Ｐ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に亘る屈折率
分布を示す図である。
導体レーザのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＧａＩｎ
Ｐ活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に亘る屈折率
分布を示す図である。
【図３】図１の自励発振型半導体レーザ１００における
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性
層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４部分の
化合物の各組成比例を示す図である。
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ活性
層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４部分の
化合物の各組成比例を示す図である。
【図４】図１の自励発振型半導体レーザの、ウェル（Ｗ
ｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ストライプ幅Ｗの各構造パ
ラメータを変化または固定させた場合の構造パラメータ
依存性を示す図である。
ｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ストライプ幅Ｗの各構造パ
ラメータを変化または固定させた場合の構造パラメータ
依存性を示す図である。
【図５】図１の自励発振型半導体レーザの、ウェル（Ｗ
ｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ストライプ幅Ｗの各構造パ
ラメータを変化または固定させた場合の構造パラメータ
依存性を示す図である。
ｅｌｌ）数、屈折率差Δｎ、ストライプ幅Ｗの各構造パ
ラメータを変化または固定させた場合の構造パラメータ
依存性を示す図である。
【図６】本発明に係る自励発振型半導体レーザの第２の
実施形態を示す断面図である。
実施形態を示す断面図である。
【図７】従来の自励発振型半導体レーザの構成例を示す
断面図である。
断面図である。
【図８】図７に示す自励発振型半導体レーザの屈折率分
布を示す略線図である。
布を示す略線図である。
【図９】従来の自励発振型半導体レーザのゲイン幅と光
スポット幅との関係を示す模式図である。
スポット幅との関係を示す模式図である。
１００，１００Ａ…自励発振型半導体レーザ、１０１…
ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層、１０２ａ…ガイド層、１０２ｂ…モード引き込み
層、１０３…ＧａＩｎＰ活性層、１０４…ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層、１０５…ｐ型ＧａＩｎＰ中間層、１
０６…ｐ型ＧａＡｓキャップ、１０７…ストライプ部、
１０８…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、１０９…ｐ側電極、
１１０…ｎ側電極。
ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層、１０２ａ…ガイド層、１０２ｂ…モード引き込み
層、１０３…ＧａＩｎＰ活性層、１０４…ｐ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層、１０５…ｐ型ＧａＩｎＰ中間層、１
０６…ｐ型ＧａＡｓキャップ、１０７…ストライプ部、
１０８…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、１０９…ｐ側電極、
１１０…ｎ側電極。
Claims (26)
- 【請求項１】 第１導電型の第１のクラッド層と、上記
第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性層
上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上記
第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の部
分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄構
造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層の
両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、 上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横
方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセー
ションを維持して発生可能な範囲内に保持する保持機構
を有し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッ
ド層の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対
して注入される電流の横方向の広がりを略上記ストライ
プ部の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに
設定されている自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記屈折率差Δｎは、０．００３以下
０．００１以上である請求項１記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項３】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４０
０ｎｍ以下である請求項１記載の自励発振型半導体レー
ザ。 - 【請求項４】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４０
０ｎｍ以下である請求項２記載の自励発振型半導体レー
ザ。 - 【請求項５】 上記ストライプ部の底部のストライプ幅
Ｗが、４μｍ以下である請求項１記載の自励発振型半導
体レーザ。 - 【請求項６】 上記ストライプ部の底部のストライプ幅
Ｗが、４μｍ以下である請求項４記載の自励発振型半導
体レーザ。 - 【請求項７】 第１導電型の第１のクラッド層と、上記
第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性層
上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上記
第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の部
分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄構
造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層の
両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、 上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横
方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセー
ションを維持して発生可能な範囲内に保持するように、
上記第１導電型の第１のクラッド層側のガイド層の厚さ
を上記第２導電型の第２のクラッド層側のガイド層の厚
さより厚くした非対称構造を備えた保持機構を有し、か
つ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッド層の厚さ
ｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対して注入さ
れる電流の横方向の広がりを略上記ストライプ部の底部
のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに設定されて
いる自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項８】 上記屈折率差Δｎは、０．００３以下
０．００１以上である請求項７記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項９】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４０
０ｎｍ以下である請求項７記載の自励発振型半導体レー
ザ。 - 【請求項１０】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４
００ｎｍ以下である請求項８記載の自励発振型半導体レ
ーザ。 - 【請求項１１】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項７記載の自励発振型半
導体レーザ。 - 【請求項１２】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項１０記載の自励発振型
半導体レーザ。 - 【請求項１３】 第１導電型の第１のクラッド層と、上
記第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性
層上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上
記第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の
部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄
構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層
の両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、 上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横
方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセー
ションを維持して発生可能な範囲内に保持するように、
上記第１導電型の第１のクラッド層中に、光モードを第
１の導電側に引き込むモード引き込み層が設けられ、か
つ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッド層の厚さ
ｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対して注入さ
れる電流の横方向の広がりを略上記ストライプ部の底部
のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに設定されて
いる自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項１４】 上記屈折率差Δｎは、０．００３以下
０．００１以上である請求項１３記載の自励発振型半導
体レーザ。 - 【請求項１５】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４
００ｎｍ以下である請求項１３記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項１６】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４
００ｎｍ以下である請求項１４記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項１７】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項１３記載の自励発振型
半導体レーザ。 - 【請求項１８】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項１６記載の自励発振型
半導体レーザ。 - 【請求項１９】 上記モード引き込み層は、その屈折率
を第１のクラッド層の屈折率をより高く設定して構成さ
れている請求項１３記載の自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項２０】 第１導電型の第１のクラッド層と、上
記第１のクラッド層上に形成された活性層と、上記活性
層上に形成された第２導電型の第２のクラッド層と、上
記第２のクラッド層に設けられたストライプ部の両側の
部分に第１導電型の電流狭窄層が埋め込まれた電流狭窄
構造を有し、レーザ共振器内部に可飽和吸収体が活性層
の両脇に形成された自励発振型半導体レーザであって、 上記ｐｎ接合と平行で、かつ、共振器長方向と垂直な横
方向の導波に関して作りつけの屈折率差Δｎをパルセー
ションを維持して発生可能な範囲内に保持するように、
上記第１導電型の第１のクラッド層側のガイド層の厚さ
を上記第２導電型の第２のクラッド層側のガイド層の厚
さより厚くした非対称構造を備えた保持機構と、 上記第１導電型の第１のクラッド層中に設けられ、光モ
ードを第１の導電側に引き込むモード引き込み層とを有
し、かつ上記導波の外側にあたる上記第２のクラッド層
の厚さｄが、上記ストライプ部を通して活性層に対して
注入される電流の横方向の広がりを略上記ストライプ部
の底部のストライプ幅Ｗの近傍に抑止可能な狭さに設定
されている自励発振型半導体レーザ。 - 【請求項２１】 上記屈折率差Δｎは、０．００３以下
０．００１以上である請求項２０記載の自励発振型半導
体レーザ。 - 【請求項２２】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４
００ｎｍ以下である請求項２０記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項２３】 上記第２のクラッド層の厚さｄは、４
００ｎｍ以下である請求項２１記載の自励発振型半導体
レーザ。 - 【請求項２４】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項２０記載の自励発振型
半導体レーザ。 - 【請求項２５】 上記ストライプ部の底部のストライプ
幅Ｗが、４μｍ以下である請求項２３記載の自励発振型
半導体レーザ。 - 【請求項２６】 上記モード引き込み層は、その屈折率
を第１のクラッド層の屈折率をより高く設定して構成さ
れている請求項２０記載の自励発振型半導体レーザ。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| US6954477B2 (en) | 2001-04-03 | 2005-10-11 | Sony Corporation | Semiconductor laser device and fabrication method thereof |
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