JPH1174603A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

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Publication number
JPH1174603A
JPH1174603A JP23078297A JP23078297A JPH1174603A JP H1174603 A JPH1174603 A JP H1174603A JP 23078297 A JP23078297 A JP 23078297A JP 23078297 A JP23078297 A JP 23078297A JP H1174603 A JPH1174603 A JP H1174603A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
conductive type
stripe
laser device
Prior art date
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Pending
Application number
JP23078297A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hajime Saito
肇 斉藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1174603A publication Critical patent/JPH1174603A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide such an element as both operational current and noise are reduced by, relating to a self-excited oscillation type semiconductor laser element, realizing a high-efficient photon recycle operation wherein a carrier generated in an oversaturation absorption layer is re-injected only in a stripe. SOLUTION: The semiconductor laser element comprises, on a first conductive type semiconductor substrate 101, a first conductive type clad layer 102, an active layer 103, a second conductive type first clad layer 104, and a current constriction layer which has a stripe-like groove 106 reaching the second conductive type first clad layer 104, and whose band gap is larger than the active layer, and a second conductive type second clad layer 108. On the upper surface of the region where no current constriction layer is formed of the second conductive type first clad layer 104 and on the upper surface of the current constriction layer, a continuous oversaturation absorption layer 107 is formed.

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】本発明は種々の光ディスクシ
ステム、特に録再可能な光ディスクシステムの光源など
の用途に対して低電流かつ低雑音で動作する自励発振型
半導体レーザ素子およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-sustained pulsation type semiconductor laser device which operates with low current and low noise for various optical disk systems, in particular, a light source of a rewritable optical disk system, and a method of manufacturing the same. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ディスクシステム等に用いられる従来
の半導体レーザ素子では、ディスク等で反射されたレー
ザ光が半導体レーザ素子へ再入射することによって雑音
が発生する、所謂「戻り光雑音」が問題となっている。
この戻り光雑音を低減するための手段として、自励発振
現象を利用する方法が知られており、例えば特開平8−
18160号公報には、以下に示すような自励発振型半
導体レーザ素子が開示されている。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser device used for an optical disk system or the like, so-called "return light noise" is problematic in that noise is generated when laser light reflected by a disk or the like re-enters the semiconductor laser device. Has become.
As a means for reducing this return light noise, a method utilizing the self-excited oscillation phenomenon is known.
Japanese Patent No. 18160 discloses a self-pulsation type semiconductor laser device as described below.

【0003】(従来例1)図5に、上記公報に開示され
た第1の自励発振型半導体レーザ素子の構造断面図を示
す。この半導体レーザは、n−GaAs基板1上にn−
GaAsバッファ層2、n−AlGaAsクラッド層
3、アンドープ活性層4、p−AlGaAs第1クラッ
ド層5、p−AlGaAs可飽和吸収層6、p−AlG
aAs第2クラッド層7、p−GaAsキャップ層8が
形成されている。p−AlGaAs第2クラッド層7お
よびp−GaAsキャップ層8はリッジ形状にエッチン
グされ、リッジ外部のp−AlGaAs可飽和吸収層6
上にはp−AlGaAs第2クラッド層7およびp−G
aAsキャップ層8を埋め込むようにn−AlGaAs
電流阻止層9が形成されている。更にp−GaAsキャ
ップ層8上およびn−AlGaAs電流阻止層9上には
p−GaAsコンタクト層10が形成されている。
(Conventional Example 1) FIG. 5 shows a structural sectional view of a first self-pulsation type semiconductor laser device disclosed in the above publication. This semiconductor laser has an n-GaAs substrate 1 on which n-
GaAs buffer layer 2, n-AlGaAs cladding layer 3, undoped active layer 4, p-AlGaAs first cladding layer 5, p-AlGaAs saturable absorbing layer 6, p-AlG
An aAs second cladding layer 7 and a p-GaAs cap layer 8 are formed. The p-AlGaAs second cladding layer 7 and the p-GaAs cap layer 8 are etched into a ridge shape, and the p-AlGaAs saturable absorption layer 6 outside the ridge is formed.
Above the p-AlGaAs second cladding layer 7 and p-G
n-AlGaAs so as to bury the aAs cap layer 8
A current blocking layer 9 is formed. Further, a p-GaAs contact layer 10 is formed on the p-GaAs cap layer 8 and the n-AlGaAs current blocking layer 9.

【0004】この構成においては、p−AlGaAs可
飽和吸収層6により発振スペクトルが自励振動を起こ
し、可干渉性が低下することにより戻り光雑音が低減さ
れることが示されている。
In this configuration, it is shown that the self-excited oscillation of the oscillation spectrum is caused by the p-AlGaAs saturable absorption layer 6 and the coherence is reduced, so that the return optical noise is reduced.

【0005】(従来例2)図6に、上記公報に開示され
た第2の自励発振型半導体レーザ素子の構造断面図を示
す。この半導体レーザは、従来例1の自励発振型半導体
レーザ素子におけるp−AlGaAs可飽和吸収層6を
リッジ内部のp−AlGaAs第2クラッド層7中にの
み形成している。
(Conventional Example 2) FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a second self-pulsation type semiconductor laser device disclosed in the above publication. In this semiconductor laser, the p-AlGaAs saturable absorption layer 6 in the self-pulsation type semiconductor laser device of the conventional example 1 is formed only in the p-AlGaAs second cladding layer 7 inside the ridge.

【0006】この構成においては、体積の減少によりp
−AlGaAs可飽和吸収層6での光密度が大きくなる
ため、自励発振の起こり得る条件の幅が広くなることが
示されている。
[0006] In this configuration, due to the decrease in volume, p
It is shown that since the light density in the saturable absorption layer 6 of AlGaAs is increased, the range of conditions under which self-pulsation can occur becomes wider.

【0007】(従来例3)図8に、特開昭63−202
083号に開示された第3の自励発振型半導体レーザ素
子の構造断面図を示す。この半導体レーザはn−GaA
s光吸収層15にストライプ状溝部16を形成した自己
整合型自励発振レーザで、n−GaAs光吸収層は電流
狭窄機構を兼ね備えている。
(Conventional Example 3) FIG.
FIG. 1 shows a structural sectional view of a third self-pulsation type semiconductor laser device disclosed in No. 083. This semiconductor laser is n-GaAs
This is a self-aligned self-sustained pulsation laser in which a stripe-shaped groove 16 is formed in the s light absorbing layer 15, and the n-GaAs light absorbing layer also has a current confinement mechanism.

【0008】この構成においては、p−AlGaAs可
飽和吸収層17によって位相が反転した2つのモード間
で自励発振を生じることがしめされている。
In this configuration, self-excited oscillation occurs between the two modes whose phases are inverted by the p-AlGaAs saturable absorption layer 17.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例
1、2では、各々以下のような問題がある。従来例1の
半導体レーザ素子では、図7に示すように光吸収によっ
てリッジストライプ内部の可飽和吸収層で生成されたキ
ャリアの大半が濃度勾配によりリッジストライプ外部の
可飽和吸収層へ拡散する。生成キャリアのうち、電子は
ポテンシャル障壁の低い電流阻止層へ拡散し、注入され
た正孔と再結合して消滅する。一方、生成された正孔は
ポテンシャル障壁のあまり高くないp−第1クラッド層
へオーバーフローしやすいため、正孔による電流はリッ
ジ幅より大きく広がって活性層へ再注入される。
However, the conventional examples 1 and 2 have the following problems. In the semiconductor laser device of Conventional Example 1, as shown in FIG. 7, most of the carriers generated in the saturable absorbing layer inside the ridge stripe due to light absorption diffuse into the saturable absorbing layer outside the ridge stripe due to the concentration gradient. Among the generated carriers, the electrons diffuse into the current blocking layer having a low potential barrier and recombine with the injected holes to disappear. On the other hand, the generated holes easily overflow into the p-first cladding layer, which does not have a very high potential barrier, so that the current caused by the holes spreads more than the ridge width and is re-injected into the active layer.

【0010】このように光吸収によって生じたキャリア
が再び発光に寄与する動作はフォトンリサイクルと呼ば
れ、レーザ動作電流の低減および自励発振出力の増大に
寄与するが、従来例1の構造では再注入電流がストライ
プ幅に比べて大きく広がるためフォトンリサイクル効率
が低いという問題がある。
The operation in which carriers generated by light absorption again contribute to light emission is called photon recycling, which contributes to a reduction in laser operating current and an increase in self-excited oscillation output. There is a problem that the photon recycling efficiency is low because the injection current spreads much larger than the stripe width.

【0011】従来例2の半導体レーザ素子構造では、結
晶成長の過程において電流阻止層はp−第1クラッド層
表面から上方へむかってエピタキシャル成長するため、
可飽和吸収層と電流阻止層との結晶界面には結晶欠陥や
高抵抗層から成る表面準位が存在する。生成された電子
はこの表面準位によって拡散を阻止されるため、可飽和
吸収層内で正孔と再結合して消滅する。すなわち、フォ
トンリサイクル動作が行われないという欠点がある。
In the semiconductor laser device structure of Conventional Example 2, the current blocking layer epitaxially grows upward from the surface of the p-first cladding layer during the crystal growth.
At the crystal interface between the saturable absorption layer and the current blocking layer, there are surface defects composed of crystal defects and high resistance layers. The generated electrons are blocked from diffusing by the surface states, and recombine with holes in the saturable absorption layer and disappear. That is, there is a disadvantage that the photon recycling operation is not performed.

【0012】また、このような過程で消滅するキャリア
の寿命は、拡散によって消滅するキャリアの寿命よりも
長いため、可飽和吸収層での光吸収の飽和が起こりやす
く、自励発振出力の増大が困難であるという問題があ
る。
In addition, since the lifetime of carriers that disappear in such a process is longer than the lifetime of carriers that disappear by diffusion, saturation of light absorption in the saturable absorbing layer is apt to occur, and the self-excited oscillation output increases. There is a problem that it is difficult.

【0013】従来例3の半導体レーザ素子構造では、リ
ッジストライプ外部の可飽和吸収層が導電型の異なる光
吸収層によって分離されているため、光吸収によって生
成されたキャリアはストライプ内活性層へ再注入されや
すいが、図11に示すように従来例1と同じくその効率
は低いという問題がある。
In the semiconductor laser device structure of Conventional Example 3, since the saturable absorbing layer outside the ridge stripe is separated by the light absorbing layers of different conductivity types, carriers generated by light absorption are re-transmitted to the active layer in the stripe. Although it is easy to inject, as shown in FIG. 11, there is a problem that the efficiency is low as in the first conventional example.

【0014】このように従来の自励発振型半導体レーザ
素子においては、フォトンリサイクルが効率的に行われ
ないため、動作電流の低減と自励発振出力の増大を両立
させることは困難であった。
As described above, in the conventional self-pulsation type semiconductor laser device, since photon recycling is not performed efficiently, it has been difficult to achieve both a reduction in operating current and an increase in self-pulsation output.

【0015】本発明は上記従来技術の問題点を解決すべ
くなされたものであり、フォトンリサイクル効率が高い
半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a semiconductor laser device having high photon recycling efficiency.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明(請求項1)に
係る半導体レーザ素子は、第1導電型半導体基板上に、
第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型第1クラッ
ド層、該第2導電型第1クラッド層に達するストライプ
状の溝を有し前記活性層よりバンドギャップの大きい電
流狭窄層、及び第2導電型第2クラッド層とを少なくと
も有する半導体レーザ素子において、前記第2導電型第
1クラッド層の前記電流狭窄層非形成領域上面、及び前
記電流狭窄層上面に、連続した可飽和吸収層が形成され
てなることによって上記目的を達成する。
According to the present invention (claim 1), a semiconductor laser device is provided on a first conductivity type semiconductor substrate.
A first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type first cladding layer, a current confinement layer having a stripe-shaped groove reaching the second conductivity type first cladding layer and having a larger band gap than the active layer; In a semiconductor laser device having at least a second conductive type second cladding layer, a saturable absorbing layer continuous with the upper surface of the current confining layer non-forming region and the upper surface of the current constricting layer of the second conductive type first cladding layer. The above-mentioned object is achieved by forming a.

【0017】この発明(請求項2)に係る半導体レーザ
素子は、第1導電型半導体基板上に、第1導電型クラッ
ド層、活性層、第2導電型第1クラッド層、エッチング
停止層、該エッチング停止層に達するストライプ状の溝
を有し前記活性層よりバンドギャップの大きい電流狭窄
層、前記第2導電型第1クラッド層の前記電流狭窄層非
形成領域上面、及び前記電流狭窄層上面に連続して形成
した可飽和吸収層、及び第2導電型第2クラッド層とを
有し、前記エッチング停止層は、そのバンドギャップが
前記活性層より大きく、かつ前記第2導電型第2クラッ
ド層より小さいことによって、上記目的を達成する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: a first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type first clad layer, an etching stop layer, A current confinement layer having a stripe-shaped groove reaching the etching stop layer and having a larger band gap than the active layer; an upper surface of the non-current confinement layer forming region of the second cladding layer of the second conductivity type; A saturable absorption layer formed continuously, and a second cladding layer of a second conductivity type, wherein the etching stop layer has a band gap larger than that of the active layer, and the second cladding layer of the second conductivity type. By being smaller, the above objective is achieved.

【0018】この発明(請求項3)に係る半導体レーザ
素子は、前記エッチング停止層は、量子効果を生じる膜
厚を有することによって、活性層よりもバンドギャップ
を大きくされてなることによって、上記目的を達成す
る。
In the semiconductor laser device according to the present invention (claim 3), the etching stop layer has a film thickness that produces a quantum effect, and has a band gap larger than that of the active layer. To achieve.

【0019】この発明(請求項4)に係る半導体レーザ
素子は、第1導電型半導体基板上に、第1導電型クラッ
ド層、活性層、第2導電型第1クラッド層、エッチング
停止層、該エッチング停止層に達するストライプ状の溝
を有し、前記活性層よりバンドギャップの大きい電流狭
窄層、及び第2導電型第2クラッド層とを少なくとも有
する半導体レーザ素子において、前記エッチング停止層
上の前記ストライプ状の溝内に、前記第2導電型第2ク
ラッド層とほぼバンドギャップの等しい電子障壁層が形
成されると共に、該電子障壁層上面、及び前記電流狭窄
層上面に連続した可飽和吸収層が形成されてなることに
よって、上記目的を達成する。
According to the semiconductor laser device of the present invention (claim 4), a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type first clad layer, an etching stop layer, A semiconductor laser device having a stripe-shaped groove reaching an etching stop layer, a current confinement layer having a larger band gap than the active layer, and a second cladding layer of a second conductivity type, wherein An electron barrier layer having a band gap substantially equal to that of the second conductive type second cladding layer is formed in the stripe-shaped groove, and a saturable absorption layer continuous with the upper surface of the electron barrier layer and the upper surface of the current confinement layer. The above-mentioned object is achieved by forming.

【0020】この発明(請求項5)に係る半導体レーザ
素子は、前記ストライプ状の溝を有する電流狭窄層は、
ストライプ状の溝の無い領域の膜厚が0.1μm以上1
μm以下であることによって、上記目的を達成する。
In the semiconductor laser device according to the present invention (claim 5), the current confinement layer having the stripe-shaped grooves may be:
The film thickness in a region without a stripe-shaped groove is 0.1 μm or more and 1
The above-mentioned object is achieved by the fact that the thickness is not more than μm.

【0021】この発明(請求項6)に係る半導体レーザ
素子は、前記可飽和吸収層は単一の結晶成長工程で形成
されてなることによって、上記目的を達成する。
In the semiconductor laser device according to the present invention (claim 6), the above object is achieved by forming the saturable absorption layer in a single crystal growth step.

【0022】以下に、本発明の作用につき説明する。請
求項1の発明にあっては、ストライプ内からストライプ
外にかけて連続した可飽和吸収層を有し、ストライプ外
における可飽和吸収層が、正孔に対して大きなポテンシ
ャル障壁を持つ電流阻止層により第1上クラッド層と隔
離されて形成されている。従ってストライプ内の可飽和
吸収層で生成された正孔はストライプ外の第1上クラッ
ド層へオーバーフローせず、ストライプ内活性層へのみ
再注入される。この高効率なフォトンリサイクル動作よ
って電流広がりを抑制し該半導体レーザ素子の低電流化
が実現される。また、高効率なフォトンリサイクル動作
はレーザ素子の自励発振動作を高出力まで維持できるた
め、光ディスクシステムの書き込み時においても戻り光
雑音を回避出来、低雑音動作と高出力動作の両立が実現
される。
The operation of the present invention will be described below. According to the first aspect of the present invention, the saturable absorbing layer is continuous from the inside of the stripe to the outside of the stripe, and the saturable absorbing layer outside the stripe is formed by a current blocking layer having a large potential barrier against holes. 1 It is formed separately from the upper cladding layer. Therefore, the holes generated in the saturable absorption layer in the stripe do not overflow into the first upper cladding layer outside the stripe but are re-injected only into the active layer in the stripe. Due to this highly efficient photon recycling operation, current spread is suppressed and the current of the semiconductor laser device is reduced. In addition, high-efficiency photon recycling can maintain the self-sustained pulsation of the laser element up to high output, so that return light noise can be avoided even when writing to an optical disc system, and both low noise operation and high output operation are realized. You.

【0023】請求項2、3の発明にあっては、ストライ
プ内において可飽和吸収層と第1上クラッド層との界面
に、ストライプ外へ達するエッチング停止層が形成され
ている場合においても、エッチング停止層のバンドギャ
ップを可飽和吸収層及び活性層のバンドギャップより大
きくすることにより、可飽和吸収層からエッチング停止
層への電子の拡散を阻止し、正孔をストライプ内へのみ
再注入することが出来る。これにより第1の発明と同じ
く、高効率なフォトンリサイクル動作を得ることが出来
る。
According to the second and third aspects of the present invention, even when an etching stop layer reaching the outside of the stripe is formed at the interface between the saturable absorption layer and the first upper cladding layer within the stripe, the etching is performed. By making the band gap of the stop layer larger than the band gap of the saturable absorbing layer and the active layer, diffusion of electrons from the saturable absorbing layer to the etching stop layer is prevented, and holes are re-injected only into the stripe. Can be done. Thus, as in the first aspect, a highly efficient photon recycling operation can be obtained.

【0024】請求項4の発明にあっては、エッチング停
止層および可飽和吸収層に比べて十分大きなバンドギャ
ップを有する第2導電型の半導体層を形成して両層を隔
離することにより、光吸収によって生成した電子がエッ
チング停止層へ拡散するのを阻止することが出来る。こ
れにより請求項1、2の発明と同じく、高効率なフォト
ンリサイクル動作を得ることが出来る。また該半導体層
のバンドギャップを第2上クラッド層と略等しくするこ
とにより、光学特性の変化を小さくすることが出来る。
According to the fourth aspect of the present invention, by forming a semiconductor layer of the second conductivity type having a band gap sufficiently larger than that of the etching stop layer and the saturable absorption layer and isolating both layers, light is removed. Electrons generated by absorption can be prevented from diffusing into the etching stop layer. Thus, a highly efficient photon recycling operation can be obtained as in the first and second aspects of the invention. Further, by making the band gap of the semiconductor layer substantially equal to that of the second upper cladding layer, a change in optical characteristics can be reduced.

【0025】請求項5の発明にあっては、ストライプ状
の溝を有する電流狭窄層は、ストライプ状の溝の無い領
域の膜厚が0.1μm以上1μm以下であることによ
り、ストライプ外における可飽和吸収層が、積層方向に
おいて第1上クラッド層と0.1μm以上隔離されて形
成されていることとなり、可飽和吸収層で生成されたキ
ャリアは電流阻止層と第1上クラッド層の界面に生じる
空乏層の影響を受けない。従ってキャリアの拡散が阻害
されることなく、高効率なフォトンリサイクル動作が実
現できる。また、電流狭窄層の膜厚の上限は理論的には
無いものと考えられるが、エッチングによって溝部を形
成する際、あまり厚いとエッチング時間を長くする必要
が生じ、その結果ストライプ幅の制御が困難となる。従
って、ストライプ幅(1〜4μm)を再現性よく制御す
るには電流狭窄層を1μm以下とするのが好ましい。
According to the fifth aspect of the present invention, the current confinement layer having the stripe-shaped groove has a thickness outside the stripe of 0.1 μm or more and 1 μm or less because the region without the stripe-shaped groove has a thickness of 0.1 μm or more and 1 μm or less. The saturable absorbing layer is formed so as to be separated from the first upper cladding layer by 0.1 μm or more in the stacking direction, and the carriers generated in the saturable absorbing layer are located at the interface between the current blocking layer and the first upper cladding layer. It is not affected by the resulting depletion layer. Therefore, a highly efficient photon recycling operation can be realized without hindering the diffusion of carriers. Although the upper limit of the thickness of the current confinement layer is considered to be theoretically non-existent, when forming a groove by etching, if the thickness is too large, it is necessary to lengthen the etching time, and as a result, it is difficult to control the stripe width. Becomes Therefore, in order to control the stripe width (1 to 4 μm) with good reproducibility, it is preferable that the current confinement layer is 1 μm or less.

【0026】請求項6の発明にあっては、ストライプ内
およびストライプ外における可飽和吸収層が、結晶成長
の工程において同時に形成されることにより、可飽和吸
収層内には高抵抗領域や欠陥領域が存在しない。従って
可飽和吸収層で生成された電子はストライプ内からスト
ライプ外へ円滑に拡散し、高効率なフォトンリサイクル
動作が実現できる。
According to the sixth aspect of the present invention, the saturable absorbing layer inside and outside the stripe is formed simultaneously in the crystal growth step, so that the high resistance region and the defective region are formed in the saturable absorbing layer. Does not exist. Therefore, the electrons generated in the saturable absorption layer smoothly diffuse from inside the stripe to outside the stripe, and a highly efficient photon recycling operation can be realized.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】(実施形態1)図1に、第1の発明に係わ
る実施形態の半導体レーザ素子の断面図を示す。この半
導体レーザ素子は以下のようにして作製される。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. This semiconductor laser device is manufactured as follows.

【0029】まずn−GaAs基板101上に、第1回
目の結晶成長により1.0μmのn−Al0.5Ga0.5
sクラッド層102、ノンドープ量子井戸活性層10
3、0.2μmのp−Al0.5Ga0.5As第1クラッド
層104、0.6μmのn−Al0.7Ga0.3As電流阻
止層105を順次積層する。ノンドープ量子井戸活性層
103は、0.01μmのAl0.14Ga0.86As井戸層
および0.01μmのAl0.3Ga0.7As障壁層および
同構造のガイド層から形成されている。本実施形態にお
いては、井戸層の数は3層とした。次に、公知のフォト
リソグラフィ技術および選択エッチング技術を用いて、
p−AlGaAs第1クラッド層104に到達するよう
にn−AlGaAs電流阻止層105にストライプ状溝
106を形成する。ストライプ状溝106の幅はp−A
lGaAs第1クラッド層104との界面において1〜
4μmとした。その後、第2回目の結晶成長により0.
01μmのp−Al0.14Ga0.86As可飽和吸収層10
7、1.2μmのp−Al0. 5Ga0.5As第2クラッド
層108、2.0μmのp−GaAsキャップ層109
を順次積層する。最後にp−GaAsキャップ層109
上面およびn−GaAs基板101下面に各々オーミッ
ク電極を形成し、劈開法により共振器長を300μmに
調整して、劈開両端面に反射率30%のコーティング膜
を形成し本発明の半導体レーザ素子を得た。
First, a 1.0 μm n-Al 0.5 Ga 0.5 A is formed on the n-GaAs substrate 101 by the first crystal growth.
s cladding layer 102, non-doped quantum well active layer 10
3. A 0.2 μm p-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 104 and a 0.6 μm n-Al 0.7 Ga 0.3 As current blocking layer 105 are sequentially stacked. The non-doped quantum well active layer 103 is formed of a 0.01 μm Al 0.14 Ga 0.86 As well layer, a 0.01 μm Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer, and a guide layer having the same structure. In the present embodiment, the number of well layers is three. Next, using known photolithography technology and selective etching technology,
A stripe-shaped groove 106 is formed in the n-AlGaAs current blocking layer 105 so as to reach the p-AlGaAs first cladding layer 104. The width of the striped groove 106 is pA.
1 at the interface with the first cladding layer 104
4 μm. After that, the second crystal growth was performed to reduce
01 μm p-Al 0.14 Ga 0.86 As saturable absorption layer 10
7,1.2μm of p-Al 0. 5 Ga 0.5 As second cladding layer 108,2.0μm of the p-GaAs cap layer 109
Are sequentially laminated. Finally, the p-GaAs cap layer 109
Ohmic electrodes are formed on the upper surface and the lower surface of the n-GaAs substrate 101, respectively. The cavity length is adjusted to 300 μm by a cleavage method, and a coating film having a reflectivity of 30% is formed on both end surfaces of the cleavage. Obtained.

【0030】本実施形態の半導体レーザ素子の室温25
℃で光出力30mWにおける動作電流と、自励発振の最
大出力を下記表1に示す。また比較例として、本実施形
態の材料で従来例1と同一の構造である半導体レーザ素
子を作製し、同様の評価を行った結果についても同時に
示す。
The room temperature of the semiconductor laser device of this embodiment is 25.
The operating current at a light output of 30 mW and the maximum output of self-sustained pulsation at 30 ° C. are shown in Table 1 below. As a comparative example, a semiconductor laser device having the same structure as that of the conventional example 1 was manufactured from the material of the present embodiment, and the result of the same evaluation is also shown.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1から理解されるように、ストライプ外
のp−AlGaAs可飽和吸収層がp−AlGaAs第
1クラッド層と隔離されて形成された本実施形態の半導
体レーザ素子は、ストライプ外のp−AlGaAs可飽
和吸収層がp−AlGaAs第1クラッド層に接して形
成された比較例の半導体レーザ素子に比べて動作電流が
小さく、かつ最大自励発振出力が2倍以上に向上してい
る。
As can be understood from Table 1, the semiconductor laser device of this embodiment in which the p-AlGaAs saturable absorbing layer outside the stripe is formed separately from the p-AlGaAs first cladding layer, -The operating current is smaller than that of the semiconductor laser device of the comparative example in which the AlGaAs saturable absorbing layer is formed in contact with the p-AlGaAs first cladding layer, and the maximum self-excited oscillation output is more than doubled.

【0033】このような結果が得られた理由について
は、以下のように考えられる。図2に、本実施形態にお
いて光吸収によりp−AlGaAs可飽和吸収層107
で生成したキャリアの拡散経路を示す。
The reason why such a result is obtained is considered as follows. FIG. 2 shows the p-AlGaAs saturable absorption layer 107 due to light absorption in the present embodiment.
4 shows the diffusion path of the carrier generated in step (1).

【0034】ストライプ外に拡散した電子がn−AlG
aAs電流阻止層側へ拡散する過程は従来例1の場合と
同じであるが、正孔に対してはn−AlGaAs電流阻
止層側のポテンシャル障壁とp−AlGaAs第2クラ
ッド層側のキャリア濃度勾配によりストライプ外へオー
バーフロー出来ないため、正孔による拡散電流はストラ
イプ直下の活性層領域へ再注入される。この動作により
ストライプ外への電流広がりが抑制出来、動作電流が低
減されると共に、可飽和吸収層で生成したキャリアが効
率よく消費されるため、光吸収の飽和が起こりにくく自
励発振出力が増大する。
The electrons diffused outside the stripe are n-AlG
The process of diffusion to the aAs current blocking layer is the same as in the case of Conventional Example 1, except that holes have a potential barrier on the n-AlGaAs current blocking layer side and a carrier concentration gradient on the p-AlGaAs second cladding layer side. Therefore, the diffusion current due to holes is re-injected into the active layer region immediately below the stripe. By this operation, the current spread outside the stripe can be suppressed, the operating current is reduced, and the carriers generated in the saturable absorbing layer are efficiently consumed, so that the light absorption is less likely to be saturated and the self-excited oscillation output is increased. I do.

【0035】本実施形態においては、n−AlGaAs
電流阻止層105はp−AlGaAs可飽和吸収層10
7にくらべバンドギャップ差が大きい材料で構成されて
いるが、従来例3のようにn−GaAsで電流阻止層1
05を形成した場合には正孔に対するポテンシャル障壁
が高く出来ないため、正孔が過剰に生成された場合には
電流阻止層へオーバーフローしやすくなり、本発明の効
果は得られない。
In this embodiment, n-AlGaAs
The current blocking layer 105 is composed of the p-AlGaAs saturable absorption layer 10.
7, the current blocking layer 1 is made of n-GaAs as in the conventional example 3.
When the layer 05 is formed, the potential barrier against holes cannot be increased, so that when holes are excessively generated, the holes easily overflow into the current blocking layer, and the effect of the present invention cannot be obtained.

【0036】また、n−AlGaAs電流阻止層とp−
AlGaAs第1クラッド層との界面にはpn接合によ
る空乏層が存在し、その厚みは積層方向においてpn接
合界面より0.1μm以内と見積もられる。この領域で
は空乏層内の電界によってキャリアの拡散が阻害される
ため、電流狭窄部外における可飽和吸収層は積層方向に
おいてp−第1クラッド層と0.1μm以上隔離されて
形成されていることが好ましい。
The n-AlGaAs current blocking layer and the p-
A depletion layer due to the pn junction exists at the interface with the AlGaAs first cladding layer, and its thickness is estimated to be within 0.1 μm from the pn junction interface in the laminating direction. In this region, the diffusion of carriers is hindered by the electric field in the depletion layer. Therefore, the saturable absorption layer outside the current confinement portion is formed to be separated from the p-first cladding layer by 0.1 μm or more in the stacking direction. Is preferred.

【0037】尚、本実施形態では活性層の量子井戸層を
3層としたが、他の井戸層数を採用したいわゆる多重量
子井戸構造であっても本発明の効果は損なわれることは
ない。
In this embodiment, the active layer has three quantum well layers. However, the effect of the present invention is not impaired even in a so-called multiple quantum well structure employing another number of well layers.

【0038】(実施形態2)図3に、第2の発明に係わ
る実施形態の半導体レーザ素子の断面図を示す。本実施
形態が先の実施形態1と異なる点は、p−AlGaAs
第1クラッド層104上に0.05μmのp−Al0.2
Ga0.8Asエッチング停止層110が形成されている
点である。本実施形態におけるp−AlGaAsエッチ
ング停止層110はp−Al0.5Ga0.5As第2クラッ
ド層108に比べてAl混晶比が低いため、実施形態1
に比べてストライプ状溝106エッチング時の選択性を
上げることが出来る。また実施形態1に比べてAl酸化
物が形成されにくいため、結晶再成長時の界面欠陥を低
減することが出来、半導体レーザ素子の信頼性と歩留ま
りを大きく改善することが出来る。また該エッチング停
止層110はレーザ光を吸収しないため、可飽和吸収効
果には何ら影響を及ぼさない。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor laser device of an embodiment according to the second invention. This embodiment is different from the first embodiment in that p-AlGaAs
0.05 μm p-Al 0.2 on the first cladding layer 104
The point is that a Ga 0.8 As etching stop layer 110 is formed. Since the p-AlGaAs etching stop layer 110 in the present embodiment has a lower Al mixed crystal ratio than the p-Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 108, the first embodiment
As compared with the above, the selectivity at the time of etching the stripe-shaped groove 106 can be improved. Since an Al oxide is less likely to be formed than in the first embodiment, interface defects during crystal regrowth can be reduced, and the reliability and yield of the semiconductor laser device can be greatly improved. Further, since the etching stop layer 110 does not absorb laser light, it does not affect the saturable absorption effect at all.

【0039】Alを含む本実施形態のエッチング停止層
110の膜厚は、100〜200Å以上であることが好
ましく、500Å(0.05μm)以上であることがよ
り好ましい。
The thickness of the etching stopper layer 110 of this embodiment containing Al is preferably 100 to 200 ° or more, more preferably 500 ° (0.05 μm) or more.

【0040】本実施形態における該p−AlGaAsエ
ッチング停止層110のバンドギャップは1.67eV
で、図9に示すようにp−AlGaAs可飽和吸収層1
07の量子準位による実質的なバンドギャップ1.45
eVより大きい。このため、光吸収によって生成した電
子は可飽和吸収層からエッチング停止層には拡散出来
ず、実施形態1において説明したのと同じ経路を拡散し
て消滅する。光吸収によって生成した正孔に対しては、
可飽和吸収層とエッチング停止層との間の障壁はあまり
高くないので、過剰な注入キャリアと共にストライプ内
へのみ再注入される。これにより第1の発明と同じく、
高効率なフォトンリサイクル動作を得ることが出来る。
本実施形態の半導体レーザ素子の室温25℃で光出力3
0mWにおける動作電流および自励発振の最大出力は各
々55mAおよび45mWで、界面欠陥が低減した結果
実施形態1に比べてフォトンリサイクル動作が高効率に
行われていることがわかった。
In this embodiment, the band gap of the p-AlGaAs etching stop layer 110 is 1.67 eV.
Then, as shown in FIG. 9, the p-AlGaAs saturable absorption layer 1
A substantial band gap of 1.45 due to the quantum level of 07
greater than eV. For this reason, electrons generated by light absorption cannot diffuse from the saturable absorption layer to the etching stop layer, but diffuse and disappear along the same path as described in the first embodiment. For holes generated by light absorption,
Since the barrier between the saturable absorber layer and the etch stop layer is not very high, it is re-injected only into the stripe with excess injected carriers. Thus, as in the first invention,
A highly efficient photon recycling operation can be obtained.
Optical output 3 at room temperature 25 ° C. of the semiconductor laser device of this embodiment
The operating current at 0 mW and the maximum output of self-excited oscillation were 55 mA and 45 mW, respectively. As a result, the interface defects were reduced, and it was found that the photon recycling operation was performed with higher efficiency than in the first embodiment.

【0041】本実施形態においては、n−AlGaAs
電流阻止層105をストライプ状にエッチングして溝部
106を形成する。電流阻止層105はAl混晶比が〜
0.7と高いため、弗化水素酸(HF)を用いてエッチ
ングを行う。HFエッチングレートはAl混晶比に対し
て指数関数的に変化し、Al混晶比が〜0.4以下では
ほとんどエッチングされない。本実施形態ではエッチン
グ停止層110は0.05μmと比較的厚いため、多少
エッチングされてもそのエッチング停止層としての機能
は十分果たし得る。従って、Al混晶比の上限は0.
4、より好ましくは0,25以下であるとよい。
In this embodiment, n-AlGaAs
The groove 106 is formed by etching the current blocking layer 105 in a stripe shape. The current blocking layer 105 has an Al mixed crystal ratio of ~
Since it is as high as 0.7, etching is performed using hydrofluoric acid (HF). The HF etching rate changes exponentially with respect to the Al mixed crystal ratio, and is hardly etched when the Al mixed crystal ratio is 0.40.4 or less. In this embodiment, since the etching stop layer 110 is relatively thick, 0.05 μm, even if it is slightly etched, the function as the etching stop layer can be sufficiently performed. Therefore, the upper limit of the Al mixed crystal ratio is 0.1.
4, more preferably 0.25 or less.

【0042】(実施形態3)本実施形態では、エッチン
グ停止層110を0.003μmのp−GaAsとした
他は実施形態2と全く同じにして本発明の半導体レーザ
素子を作製した。
(Embodiment 3) In this embodiment, a semiconductor laser device of the present invention was manufactured in exactly the same manner as in Embodiment 2, except that the etching stop layer 110 was made of p-GaAs having a thickness of 0.003 μm.

【0043】本実施形態におけるp−GaAsエッチン
グ停止層110は実施形態2におけるAl0.2Ga0.8
sに比べて更にAl混晶比が低いため、半導体レーザ素
子の信頼性と歩留まりを更に改善することが出来る。ま
た該エッチング停止層110は非常に薄いため、該エッ
チング停止層自体は可飽和吸収層としては働かない。
In this embodiment, the p-GaAs etching stop layer 110 is made of Al 0.2 Ga 0.8 A in Embodiment 2.
Since the Al mixed crystal ratio is lower than s, the reliability and yield of the semiconductor laser device can be further improved. Further, since the etching stopper layer 110 is very thin, the etching stopper layer itself does not work as a saturable absorbing layer.

【0044】Alを含まない本実施形態のエッチング停
止層110の層厚は、20Å以上で十分その機能を果た
す。一方、レーザ光を吸収するか否かはバンドギャップ
で決まるため、層厚と共にAl混晶比が関与する。本実
施形態のGaAsエッチング停止層110では〜30Å
以下の量子井戸層であれば、全くレーザ光を吸収しな
い。
The layer thickness of the etching stopper layer 110 of this embodiment which does not contain Al sufficiently fulfills its function at 20 ° or more. On the other hand, whether or not to absorb laser light is determined by the band gap, so that the Al mixed crystal ratio is involved with the layer thickness. The GaAs etching stop layer 110 of the present embodiment has a thickness of up to 30 °.
The following quantum well layer does not absorb laser light at all.

【0045】本実施形態における該p−GaAsエッチ
ング停止層110はp−AlGaAs可飽和吸収層10
7よりAl混晶比が低いため、ストライプ内においては
光吸収および生成キャリアの拡散が起こる。しかしスト
ライプ外においては該p−GaAsエッチング停止層1
10よりAl混晶比の高い層で挟まれているため、量子
準位による実質的なバンドギャップがストライプ内より
大きくなる。このバンドギャップ差によって、生成した
電子はストライプ内からストライプ外には拡散出来ず、
実施形態2において説明したのと同じ効果を得ることが
出来る。
In this embodiment, the p-GaAs etching stop layer 110 is a p-AlGaAs saturable absorption layer 10.
Since the Al mixed crystal ratio is lower than 7, light absorption and diffusion of generated carriers occur in the stripe. However, outside the stripe, the p-GaAs etching stop layer 1
Since the layer is sandwiched by layers having an Al mixed crystal ratio higher than 10, the substantial band gap due to the quantum level becomes larger than that in the stripe. Due to this band gap difference, the generated electrons cannot diffuse from inside the stripe to outside the stripe,
The same effects as described in the second embodiment can be obtained.

【0046】本実施形態の半導体レーザ素子の室温25
℃で光出力30mWにおける動作電流および自励発振の
最大出力は各々50mAおよび50mWで、界面欠陥が
更に低減した結果実施形態2に比べてフォトンリサイク
ル動作が高効率に行われていることがわかった。
Room temperature of the semiconductor laser device of the present embodiment 25
The operating current and the maximum output of self-sustained pulsation at an optical output of 30 mW at 50 ° C. were 50 mA and 50 mW, respectively. As a result, the interface defects were further reduced. As a result, it was found that the photon recycling operation was performed more efficiently than in the second embodiment. .

【0047】(実施形態4)図4に、第3の発明に係わ
る実施形態の半導体レーザ素子の断面図を示す。本実施
形態が先の実施形態3と異なる点は、ストライプ状溝1
06内部のp−GaAsエッチング停止層110とp−
AlGaAs可飽和吸収層107との間に0.1μmの
p−Al0.5Ga0.5As電子障壁層111が形成されて
いる点である。この半導体レーザ素子は以下のようにし
て作製される。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the third invention. This embodiment is different from the previous embodiment 3 in that the striped groove 1
06 internal p-GaAs etching stop layer 110 and p-
The point is that the 0.1 μm p-Al 0.5 Ga 0.5 As electron barrier layer 111 is formed between the saturable absorption layer 107 and the AlGaAs. This semiconductor laser device is manufactured as follows.

【0048】まず実施形態3と同じくn−GaAs基板
101上にn−AlGaAs電流阻止層105までを順
次積層する。次に、n−AlGaAs電流阻止層105
上に1.0μmのSiO2膜を蒸着し、公知のフォトリ
ソグラフィ技術と選択エッチング技術を用いて、該Si
2膜のみをストライプ状に加工する。更に該ストライ
プ状SiO2膜をエッチングマスクとして、p−GaA
sエッチング停止層111に到達するようにn−AlG
aAs電流阻止層105にストライプ状溝106を形成
する。SiO2膜を残したまま、公知の選択成長技術に
よりp−AlGaAs電子障壁層111をストライプ状
溝106内部にのみ成長させ、試料を大気に曝さないよ
う別の反応室に移した後公知のドライエッチング技術に
よりSiO2膜だけを除去する。再び試料を大気に曝さ
ないよう結晶成長装置に戻し、p−AlGaAs可飽和
吸収層107、p−AlGaAs第2クラッド層10
8、p−GaAsキャップ層109を順次積層する。
First, as in the third embodiment, the layers up to the n-AlGaAs current blocking layer 105 are sequentially stacked on the n-GaAs substrate 101. Next, the n-AlGaAs current blocking layer 105
A 1.0 μm SiO 2 film is deposited thereon, and the Si 2 film is formed using known photolithography and selective etching techniques.
Only the O 2 film is processed into a stripe shape. Furthermore, p-GaAs is used as an etching mask using the stripe-shaped SiO 2 film.
n-AlG to reach the s etching stop layer 111.
A stripe-shaped groove 106 is formed in the aAs current blocking layer 105. With the SiO 2 film remaining, the p-AlGaAs electron barrier layer 111 is grown only inside the stripe-shaped groove 106 by a known selective growth technique, and the sample is transferred to another reaction chamber so as not to be exposed to the atmosphere. Only the SiO 2 film is removed by the etching technique. The sample was returned to the crystal growth apparatus again so as not to be exposed to the atmosphere, and the p-AlGaAs saturable absorption layer 107 and the p-AlGaAs second cladding layer 10 were removed.
8. The p-GaAs cap layer 109 is sequentially stacked.

【0049】本実施形態ではエッチング停止層および可
飽和吸収層に比べて十分大きなバンドギャップを有する
電子障壁層111によって両層を隔離しているため、光
吸収によって生成した電子が可飽和吸収層からエッチン
グ停止層へ拡散するのを阻止することが出来る。
In the present embodiment, since both layers are separated by the electron barrier layer 111 having a band gap sufficiently larger than that of the etching stop layer and the saturable absorption layer, electrons generated by light absorption are emitted from the saturable absorption layer. Diffusion to the etching stop layer can be prevented.

【0050】本実施形態では該電子障壁層111の厚み
を0.1μmとしたが、トンネル効果によって電子が該
障壁層を透過するのを防ぐためには、該障壁層の厚みは
0.05μm以上とすることが好ましい。
In the present embodiment, the thickness of the electron barrier layer 111 is set to 0.1 μm. However, in order to prevent electrons from passing through the barrier layer by a tunnel effect, the thickness of the barrier layer is set to 0.05 μm or more. Is preferred.

【0051】該電子障壁層111のバンドギャップは、
エッチング停止層および可飽和吸収層に比べて十分大き
ければ本発明の効果は得られるが、図10に示す本実施
形態の様に該障壁層のバンドギャップを第2上クラッド
層と等しくすることにより、光学特性の変化を小さくす
ることが出来る。
The band gap of the electron barrier layer 111 is
The effect of the present invention can be obtained if it is sufficiently larger than the etching stop layer and the saturable absorption layer. However, by making the band gap of the barrier layer equal to that of the second upper cladding layer as in the present embodiment shown in FIG. In addition, changes in optical characteristics can be reduced.

【0052】本実施形態の半導体レーザ素子の室温25
℃で光出力30mWにおける動作電流および自励発振の
最大出力は各々45mAおよび60mWで、電子の拡散
を阻止する効果が高くなったため、先の実施形態3に比
べてフォトンリサイクル動作が更に高効率に行われてい
ることがわかった。以上、本発明の実施形態について説
明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは
ない。材料系としてはAlGaAs系材料のみを示した
が、他の材料系、例えばAlGaAsP、AlGaIn
P系材料などでも同様の効果が得られる。また活性層が
量子効果を持たないバルク構造の場合や、可飽和吸収層
がバルク構造あるいは多重量子井戸構造の場合でも、本
発明の主旨に反しない限り同様の効果が得られる。また
活性層の発振波長や可飽和吸収層の吸収係数、あるいは
共振器長や端面反射率などの変更を行っても本発明の効
果は損なわれない。
The room temperature of the semiconductor laser device of this embodiment is 25.
The operating current and the maximum output of self-sustained pulsation at an optical output of 30 mW at 45 ° C. were 45 mA and 60 mW, respectively, and the effect of preventing the diffusion of electrons was increased. Therefore, the photon recycling operation was more efficient than in the third embodiment. It turned out that it was being done. The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above embodiments. Although only the AlGaAs-based material is shown as a material system, other material systems such as AlGaAsP and AlGaIn
Similar effects can be obtained with a P-based material. Even when the active layer has a bulk structure having no quantum effect, or when the saturable absorber layer has a bulk structure or a multiple quantum well structure, the same effect can be obtained as long as the gist of the present invention is not contradicted. Further, even if the oscillation wavelength of the active layer, the absorption coefficient of the saturable absorption layer, or the resonator length or the end face reflectivity are changed, the effects of the present invention are not impaired.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上述べたように、本発明に依れば可飽
和吸収領域で生成したキャリアが高効率なフォトンリサ
イクル動作によってストライプ内活性層へ再注入される
ため、ストライプ外活性層への電流広がりを抑制して動
作電流を低減しかつ自励発振出力を増大することが可能
となる。これによって、光ディスクシステム等において
使用される半導体レーザを低電流かつ低雑音で動作させ
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the carriers generated in the saturable absorption region are re-injected into the active layer inside the stripe by the high-efficiency photon recycling operation. It is possible to reduce the operating current by suppressing the current spread and increase the self-excited oscillation output. This makes it possible to operate a semiconductor laser used in an optical disk system or the like with low current and low noise.

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

【図1】本発明の実施形態1における半導体レーザ素子
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1において、可飽和吸収層で
生成されたキャリアの拡散経路を表す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a diffusion path of a carrier generated in a saturable absorption layer in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態2および3における半導体レ
ーザ素子の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor laser device according to Embodiments 2 and 3 of the present invention.

【図4】本発明の実施形態4における半導体レーザ素子
の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】従来例1おける半導体レーザ素子の断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device in Conventional Example 1.

【図6】従来例2おける半導体レーザ素子の断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser device in Conventional Example 2.

【図7】従来例1において、可飽和吸収層で生成された
キャリアの拡散経路を表す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a diffusion path of carriers generated in a saturable absorption layer in Conventional Example 1.

【図8】従来例3における半導体レーザ素子の断面図で
ある。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device in Conventional Example 3.

【図9】本発明の実施形態2および3におけるバンドダ
イヤグラムである。
FIG. 9 is a band diagram in Embodiments 2 and 3 of the present invention.

【図10】本発明の実施形態4におけるバンドダイヤグ
ラムである。
FIG. 10 is a band diagram according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】従来例において、可飽和吸収層で生成された
キャリアの拡散経路を表す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a diffusion path of carriers generated in a saturable absorption layer in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101 n−GaAs基板 2 n−GaAsバッファ層 3、102 n−AlGaAsクラッド層 4、103 活性層 5、104 p−AlGaAs第1クラッド層 9、105 n−AlGaAs電流阻止層 106 ストライプ状溝 6、107 p−AlGaAs可飽和吸収層 7、108 p−AlGaAs第2クラッド層 8、109 p−GaAsキャップ層 10 p−GaAsコンタクト層 110 p−エッチング停止層 111 p−電子障壁層 1, 101 n-GaAs substrate 2 n-GaAs buffer layer 3, 102 n-AlGaAs cladding layer 4, 103 active layer 5, 104 p-AlGaAs first cladding layer 9, 105 n-AlGaAs current blocking layer 106 striped groove 6 , 107 p-AlGaAs saturable absorption layer 7, 108 p-AlGaAs second cladding layer 8, 109 p-GaAs cap layer 10 p-GaAs contact layer 110 p-etch stop layer 111 p-electron barrier layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板上に、第1導電型
クラッド層、活性層、第2導電型第1クラッド層、該第
2導電型第1クラッド層に達するストライプ状の溝を有
し前記活性層よりバンドギャップの大きい電流狭窄層、
及び第2導電型第2クラッド層とを少なくとも有する半
導体レーザ素子において、 前記第2導電型第1クラッド層の前記電流狭窄層非形成
領域上面、及び前記電流狭窄層上面に、連続した可飽和
吸収層が形成されてなることを特徴とする半導体レーザ
素子。
A first conductive type cladding layer, an active layer, a second conductive type first cladding layer, and a stripe-shaped groove reaching the second conductive type first cladding layer. A current confinement layer having a larger band gap than the active layer;
And a second cladding layer of a second conductivity type, wherein a continuous saturable absorption is provided on an upper surface of the non-current constriction layer forming region of the second cladding layer of the second conductivity type and on an upper surface of the current confinement layer. A semiconductor laser device comprising a layer.
【請求項2】 第1導電型半導体基板上に、第1導電型
クラッド層、活性層、第2導電型第1クラッド層、エッ
チング停止層、該エッチング停止層に達するストライプ
状の溝を有し前記活性層よりバンドギャップの大きい電
流狭窄層、前記第2導電型第1クラッド層の前記電流狭
窄層非形成領域上面、及び前記電流狭窄層上面に連続し
て形成した可飽和吸収層、及び第2導電型第2クラッド
層とを有し、 前記エッチング停止層は、そのバンドギャップが前記活
性層より大きく、かつ前記第2導電型第2クラッド層よ
り小さいことを特徴とする半導体レーザ素子。
A first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type first clad layer, an etching stop layer, and a striped groove reaching the etching stop layer on the first conductive type semiconductor substrate. A current confinement layer having a band gap larger than that of the active layer, an upper surface of the non-current confinement layer forming region of the first cladding layer of the second conductivity type, a saturable absorption layer formed continuously on the upper surface of the current confinement layer; A second conductive type second clad layer, wherein the etching stop layer has a band gap larger than the active layer and smaller than the second conductive type second clad layer.
【請求項3】 前記エッチング停止層は、量子効果を生
じる膜厚を有することによって、活性層よりもバンドギ
ャップを大きくされてなることを特徴とする請求項2に
記載の半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the etching stop layer has a film thickness that causes a quantum effect to have a band gap larger than that of the active layer.
【請求項4】 第1導電型半導体基板上に、第1導電型
クラッド層、活性層、第2導電型第1クラッド層、エッ
チング停止層、該エッチング停止層に達するストライプ
状の溝を有し、前記活性層よりバンドギャップの大きい
電流狭窄層、及び第2導電型第2クラッド層とを少なく
とも有する半導体レーザ素子において、 前記エッチング停止層上の前記ストライプ状の溝内に、
前記第2導電型第2クラッド層とほぼバンドギャップの
等しい電子障壁層が形成されると共に、該電子障壁層上
面、及び前記電流狭窄層上面に連続した可飽和吸収層が
形成されてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
4. A semiconductor substrate having a first conductivity type, a first conductivity type clad layer, an active layer, a second conductivity type first clad layer, an etching stop layer, and a stripe-shaped groove reaching the etching stop layer. A semiconductor laser device having at least a current confinement layer having a band gap larger than that of the active layer and a second conductive type second clad layer, wherein:
An electron barrier layer having substantially the same band gap as the second conductive type second cladding layer is formed, and a saturable absorption layer is formed continuously on the upper surface of the electron barrier layer and the upper surface of the current confinement layer. Characteristic semiconductor laser device.
【請求項5】 前記ストライプ状の溝を有する電流狭窄
層は、ストライプ状の溝の無い領域の膜厚が0.1μm
以上1μm以下であることを特徴とする請求項1、2、
3又は4のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
5. The current confinement layer having a stripe-shaped groove has a thickness of 0.1 μm in a region without a stripe-shaped groove.
The thickness is not less than 1 μm and not more than 1 μm.
5. The semiconductor laser device according to any one of items 3 and 4.
【請求項6】 前記請求項1、2、3、4、又は5のい
ずれかの半導体レーザ素子において、 前記可飽和吸収層は単一の結晶成長工程で形成されてな
ることを特徴とする半導体レーザ素子。
6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said saturable absorption layer is formed in a single crystal growth step. Laser element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007250971A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Nec Corp Nitride light-emitting element

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