JPS58196086A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS58196086A JPS58196086A JP7825182A JP7825182A JPS58196086A JP S58196086 A JPS58196086 A JP S58196086A JP 7825182 A JP7825182 A JP 7825182A JP 7825182 A JP7825182 A JP 7825182A JP S58196086 A JPS58196086 A JP S58196086A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- semiconductor laser
- impurity
- diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は横基本、軸マルチモードで安定に発振する半導
体レーザ素子に関するものである。
体レーザ素子に関するものである。
半導体レーザは小形、高効率、ｔｆＬによる直接変調が
可能である等、他のレーザにない優れた特徴を有してい
る念め、光通信や光デイスク用ピックアップの光源とし
て実用化が進められている。
可能である等、他のレーザにない優れた特徴を有してい
る念め、光通信や光デイスク用ピックアップの光源とし
て実用化が進められている。
従来の半導体レーザ素子は一般に軸方向のモードが単一
で発振するが、軸力向モードに対しては制御性のない、
７アプリーベロー形である。従って外部からの反射によ
る戻り光や温度変動によって次々と軸モード変動が生じ
たり、光出力が変動し、光ノイズが発生することがあっ
來。この光出力の変動は、光ディスク、通信等への応用
上、大きな障害となっていた。この種の光ノイズは、半
導体レーザの軸モードを最初がらマルチ化しておくこと
により軽減できることが明らかになった。
で発振するが、軸力向モードに対しては制御性のない、
７アプリーベロー形である。従って外部からの反射によ
る戻り光や温度変動によって次々と軸モード変動が生じ
たり、光出力が変動し、光ノイズが発生することがあっ
來。この光出力の変動は、光ディスク、通信等への応用
上、大きな障害となっていた。この種の光ノイズは、半
導体レーザの軸モードを最初がらマルチ化しておくこと
により軽減できることが明らかになった。
本発明は、作製方法が容易で再現性が良い軸モードマル
チ半導体レーザの構造に関するものである。
チ半導体レーザの構造に関するものである。
上記の軸モードマルチ半導体レーザを作製する九めに、
本発明では次のような構造を用いる。
本発明では次のような構造を用いる。
第１図がその代表例の装置断面図である。
ｎ形半導体基体ｌの上部上にｎ形りラッド層２、ｎ形、
ｐ形、またはアンドープの活性層３、ｐ形りラッド層４
、ｎ形電流狭窄層５を少なくとも形成する。通常はキャ
ップ層６を形成しているが必ずしも必要でない。つぎに
、幅２５μｍ以下の狭い開口を設けた不純物拡散マスク
を用いて、ｐ形りラッド層に達するまでｐ形不純物を拡
散し、不純物拡散領域７拡散フロントの形状が円弧に近
い形になるようにする。
ｐ形、またはアンドープの活性層３、ｐ形りラッド層４
、ｎ形電流狭窄層５を少なくとも形成する。通常はキャ
ップ層６を形成しているが必ずしも必要でない。つぎに
、幅２５μｍ以下の狭い開口を設けた不純物拡散マスク
を用いて、ｐ形りラッド層に達するまでｐ形不純物を拡
散し、不純物拡散領域７拡散フロントの形状が円弧に近
い形になるようにする。
なお、半導体基体として祉複数な半導体層を積層したも
のも当然用い得る。
のも当然用い得る。
不発明の構造においては、狭い開口を用いた不純物拡散
を行ない、拡散フロントの形状を円弧に近い形状として
いるため、非常に狭い領域に鋭い利得分布を持つ半導体
レーザ素子が得られる。この円弧状の不純物拡散領域は
開口幅２．５μｍ以下のマスクを用いることによって極
めて好都合に実現される。このような狭い利得分布を持
つ半導体レーザは、軸方向に対しマルチモードで発振し
、また、銹導放出によるキャリア分布の変形に対しても
安定に発振し、電流−晃出力特性に折れ曲がり等が生じ
ない。そのため、外部からの反射による戻り光等に対し
て不安定性を生ずることがなく、光通信や光デイスク用
の光源として信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる
。
を行ない、拡散フロントの形状を円弧に近い形状として
いるため、非常に狭い領域に鋭い利得分布を持つ半導体
レーザ素子が得られる。この円弧状の不純物拡散領域は
開口幅２．５μｍ以下のマスクを用いることによって極
めて好都合に実現される。このような狭い利得分布を持
つ半導体レーザは、軸方向に対しマルチモードで発振し
、また、銹導放出によるキャリア分布の変形に対しても
安定に発振し、電流−晃出力特性に折れ曲がり等が生じ
ない。そのため、外部からの反射による戻り光等に対し
て不安定性を生ずることがなく、光通信や光デイスク用
の光源として信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる
。
また、本発明の構造においては、ｐ形りラッド層とｎ形
電流狭窄層との間のｐ −ｎ接合の逆バイアスによって
電流を中央部に効率良く狭窄でき、また、ｐ形りラッド
層のキャリア濃度が１〜５×１０” ｃｍ−”と比較的
低くしであること、ｎ形電流狭窄層がレーザ波長に対し
透明なためｐ形りラッド層の厚さを薄くできることより
、ｐ形りラッド層内での横方向の電流漏れを小さくでき
るため、レーザ発振しきい電流値を小さくすることがで
きる。
電流狭窄層との間のｐ −ｎ接合の逆バイアスによって
電流を中央部に効率良く狭窄でき、また、ｐ形りラッド
層のキャリア濃度が１〜５×１０” ｃｍ−”と比較的
低くしであること、ｎ形電流狭窄層がレーザ波長に対し
透明なためｐ形りラッド層の厚さを薄くできることより
、ｐ形りラッド層内での横方向の電流漏れを小さくでき
るため、レーザ発振しきい電流値を小さくすることがで
きる。
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
第１図は本発明の実施例を示す、半導体レーザ素子の、
光の進行方向に垂直な方向の断面図である。ｘＦｉｎ形
ＧａＡｓ基板（８ｉドープ、ｎ’：ＩＸｌＸ１０１ａ易
、（１００）面）で、この上に通常の液相エピタキシャ
ル成長法によって、ｎ −ｏａ、、、、Ａム、、、Ａ８
クラッド層２ （Ｔｅドープ、ｎ〜５×１０１丁ｍ−
３、厚さ２ μｍ ）、７ン）”−フＧ”ｏ、ａａ Ａ
４，１４ Ａｓ活性層３（厚さ０．１２．ａｍ）、ｐ
−Ｇ ａｏ、ｓ。Ａｔ０．４５ Ａｓクラッド層４（Ｚ
ｎドープ、ｐ〜３ × １０１テｆｆ１− ” 、
厚“さ １． Ｏｔｔ ｍ ） 、 ｎ−ＧａＬ、Ａ
ム、＠ Ａｓ 電流狭窄層５ （Ｔｅドープ、ｎ〜５
Ｘ１０’）ｃｒｎ−畠、厚さ１．０μｍ）およびｎ−Ｑ
ａＡｓ−？クツ１層６ （Ｓｎドープ、ｎ〜５×１０１
？ｃｒｎ−１、厚さ０．４μｍｌ形成した。つぎに、表
面に窒化シリコン膜を形成し、さらにこの上にホトリッ
クラフイによって幅１．６μｍのストライプ状窓のあい
たホトレジスタパタンを作製した。つぎＫＣＦ、ガスを
用いたりアクティフ゛イオンエッチにより窒化シリコン
膜をエツチングし、幅１．６μｍのストライプ状開口の
める不純物拡散用マスクを作製した。つぎにＺｎＡｓ、
ｆ拡散ソースとして、熱拡散法によってｐ形不純物であ
るＺ ｎ ｆ ｐ形りラッド層４に達するまで拡散し、
円弧状の拡散フロン）７ｔ−形成した。つぎに表面にｐ
電極８、裏面にｎ電極９を形成し、へき開、スクライビ
ングを行って共振器を構成しレーザチップとした。
光の進行方向に垂直な方向の断面図である。ｘＦｉｎ形
ＧａＡｓ基板（８ｉドープ、ｎ’：ＩＸｌＸ１０１ａ易
、（１００）面）で、この上に通常の液相エピタキシャ
ル成長法によって、ｎ −ｏａ、、、、Ａム、、、Ａ８
クラッド層２ （Ｔｅドープ、ｎ〜５×１０１丁ｍ−
３、厚さ２ μｍ ）、７ン）”−フＧ”ｏ、ａａ Ａ
４，１４ Ａｓ活性層３（厚さ０．１２．ａｍ）、ｐ
−Ｇ ａｏ、ｓ。Ａｔ０．４５ Ａｓクラッド層４（Ｚ
ｎドープ、ｐ〜３ × １０１テｆｆ１− ” 、
厚“さ １． Ｏｔｔ ｍ ） 、 ｎ−ＧａＬ、Ａ
ム、＠ Ａｓ 電流狭窄層５ （Ｔｅドープ、ｎ〜５
Ｘ１０’）ｃｒｎ−畠、厚さ１．０μｍ）およびｎ−Ｑ
ａＡｓ−？クツ１層６ （Ｓｎドープ、ｎ〜５×１０１
？ｃｒｎ−１、厚さ０．４μｍｌ形成した。つぎに、表
面に窒化シリコン膜を形成し、さらにこの上にホトリッ
クラフイによって幅１．６μｍのストライプ状窓のあい
たホトレジスタパタンを作製した。つぎＫＣＦ、ガスを
用いたりアクティフ゛イオンエッチにより窒化シリコン
膜をエツチングし、幅１．６μｍのストライプ状開口の
める不純物拡散用マスクを作製した。つぎにＺｎＡｓ、
ｆ拡散ソースとして、熱拡散法によってｐ形不純物であ
るＺ ｎ ｆ ｐ形りラッド層４に達するまで拡散し、
円弧状の拡散フロン）７ｔ−形成した。つぎに表面にｐ
電極８、裏面にｎ電極９を形成し、へき開、スクライビ
ングを行って共振器を構成しレーザチップとした。
本レーザは波長的７８０ＯＡ、Ｌきい電流値９５ｍＡで
発振した。第２図に試作したレーザの発振スペクトルを
示した。図のように、本レーザは十数本の軸モードから
なるマルチ軸モードで発振した。第３図には、本レーザ
の光放射角特性を示した。接合に平行方向のビーム広が
り角は約本レーザの外部からの反射戻シ光による不安定
性を調べたところ、非常に安定な動作を示し、光通信や
光ディスクへの応用に適した特性であることが明らめ為
になった。
発振した。第２図に試作したレーザの発振スペクトルを
示した。図のように、本レーザは十数本の軸モードから
なるマルチ軸モードで発振した。第３図には、本レーザ
の光放射角特性を示した。接合に平行方向のビーム広が
り角は約本レーザの外部からの反射戻シ光による不安定
性を調べたところ、非常に安定な動作を示し、光通信や
光ディスクへの応用に適した特性であることが明らめ為
になった。
なお、本発明の範囲外である、ストライプ幅３μｍ以上
のマスク管用いて不純物拡散を行ったレーザ素子につい
ては、拡散フロント先端の形状が平坦になり、このよう
な構造の素子については、電流−光出力特性や光放射角
特性にバラツキが大きく、特性の良好な素子を再現性よ
く作製することが困難でめった。
のマスク管用いて不純物拡散を行ったレーザ素子につい
ては、拡散フロント先端の形状が平坦になり、このよう
な構造の素子については、電流−光出力特性や光放射角
特性にバラツキが大きく、特性の良好な素子を再現性よ
く作製することが困難でめった。
以上述べたように、本発明によれば、簡単な工程で、光
出力不安定性の小さいマルチ軸モードレーザが得られ、
光通信、光ディスクへの応用に適した半導体レーザの作
製が容易になった。また、本発明はＧａＡｌＡｓ系のみ
ならず、他の系、たとえば■−ｖ族化合物半導体系、例
えばＩｎＧａＡｓＰ系レーザ等への応用も可能で、その
技術的効果は大である。
出力不安定性の小さいマルチ軸モードレーザが得られ、
光通信、光ディスクへの応用に適した半導体レーザの作
製が容易になった。また、本発明はＧａＡｌＡｓ系のみ
ならず、他の系、たとえば■−ｖ族化合物半導体系、例
えばＩｎＧａＡｓＰ系レーザ等への応用も可能で、その
技術的効果は大である。
第１図は本発明の実施例を示す半導体レーザ素子の光の
進行方向に垂直な方向の断面図、第２図は本発明の実施
例の半導体レーザ素子のスペクトル特性を示す図、第３
図は同素子の光放射角特性を示す図である。 １−・ｎ−ＱａＡｓ基板、２ ・ｎ −Ｑａ６ 、、
Ａ４４． Ａｓクラッド層、３・・・アンドープＧ ａ
ｎ ８６ Ａ４１４ Ａ ’活性層、４・・・ｐ −Ｑ
ａｏ ｓｓ Ａ／Ｉ） ａｓ Ａｓクラッド層、５・”
Ｇ”ｏ ｓ Ａｆｏ ｓ Ａｓ を流狭窄層、６−ｎ
−Ｇ！ＩＡ８＊代理人 弁理士 薄日利辛−１・−°
。 第 １ 図
進行方向に垂直な方向の断面図、第２図は本発明の実施
例の半導体レーザ素子のスペクトル特性を示す図、第３
図は同素子の光放射角特性を示す図である。 １−・ｎ−ＱａＡｓ基板、２ ・ｎ −Ｑａ６ 、、
Ａ４４． Ａｓクラッド層、３・・・アンドープＧ ａ
ｎ ８６ Ａ４１４ Ａ ’活性層、４・・・ｐ −Ｑ
ａｏ ｓｓ Ａ／Ｉ） ａｓ Ａｓクラッド層、５・”
Ｇ”ｏ ｓ Ａｆｏ ｓ Ａｓ を流狭窄層、６−ｎ
−Ｇ！ＩＡ８＊代理人 弁理士 薄日利辛−１・−°
。 第 １ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｆｌ形半導体基体の上部にｎ形りラッド層、活性層
およびｐ形りラッド層、活性層よりもバンドギャップが
大なるｎ形半導体層を少なくとも形成し、開口幅２５μ
ｍ以下の狭いストライプ状開口に設けた不純物拡散マス
クを用いて、前記ｐ形りラッド層に達するｐ型不純物領
域を形成したことを特徴とする半導体レーザ素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子にお
いて、ｐ形りラッド層のキャリア濃度を１〜５ Ｘ １
０１７Ｉｙｎ−’とすることを特徴とする半導体レーザ
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7825182A JPS58196086A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7825182A JPS58196086A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58196086A true JPS58196086A (ja) | 1983-11-15 |
Family
ID=13656775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7825182A Pending JPS58196086A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58196086A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115189A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光半導体デバイス |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP7825182A patent/JPS58196086A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01115189A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光半導体デバイス |
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