JPS58207691A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents

半導体レ−ザ素子

Info

Publication number
JPS58207691A
JPS58207691A JP9163682A JP9163682A JPS58207691A JP S58207691 A JPS58207691 A JP S58207691A JP 9163682 A JP9163682 A JP 9163682A JP 9163682 A JP9163682 A JP 9163682A JP S58207691 A JPS58207691 A JP S58207691A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gaas
laser
window
active layer
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.)
Granted
Application number
JP9163682A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6139758B2 (ja
Inventor
Saburo Yamamoto
三郎 山本
Hiroshi Hayashi
寛 林
Morichika Yano
矢野 盛規
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP9163682A priority Critical patent/JPS58207691A/ja
Priority to US06/476,844 priority patent/US4546481A/en
Priority to DE8383301600T priority patent/DE3376936D1/de
Priority to EP83301600A priority patent/EP0095826B1/en
Publication of JPS58207691A publication Critical patent/JPS58207691A/ja
Publication of JPS6139758B2 publication Critical patent/JPS6139758B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ光の吸収の少ない窓領域を有する半導体
レーザ素子の新しい構造に関するものである。
半導体レーザの寿命を制限する要因の1つに、光出射面
となる共振器端面の劣化があ乙ことはよく知られている
0また、半導体レーザ素子を高出力動作させた場合にこ
の共振器端面ば破壊されることがある。このときの端面
破壊出力(以下、Pmax  と称す)は従来の半導体
レーザでは106W/ c7n程度であった。レーザ光
を安定に高出力発振させるためにPmaxを増大させ、
また端面劣化を防止するために端面でのレーザ光の吸収
を少なくした端面態形半導体レーザ素子として例えば、
WSレーザ(Appl−Phys、Lett 、、] 
5 May I 979 P、 637 )が提唱され
ている。あるいは端面近傍を活性層よリモバンドギャッ
プの広い物質で埋め込んだ構造のものも知られている。
しかしながらこれらの態形半導体レーザは、その窓領域
では接合に平行な方向に光導波路が形成されていない。
従って、窓領域ではレーザ光が拡がって伝播するため、
共振器反射面で反射してレーザ発振領域に戻る光の量が
少なくなり、このため発振の効率が低下して発振閾値電
流が高くなるといった欠点を有する。従来の態形半導体
レーザ素子内で光の伝播する様子をレーザ素子上面方向
より描くと第1図に示す如くとなる。即ち、ストライプ
状のレーザ発振動作領域lの両共振端方向に窓領域2,
2′が形成され、共振器端面3,3′よりレーザビーム
4.4′が出力される。尚、レーザ発振領域端面5,5
′は共振器端面3,3′の内方に位置し、この位置より
レーザ光は伝播波面6で示すように進行する○ レーザビームの焦点(ビームウェイスト)は接合に平行
な方向ではレーザ発振領域端面5,5′に存在し、接合
に垂直な方向では共振器端面3,3′に存在する。この
非点収差はVンズ等により光学的結合を行なう場合に不
都合となる。
本発明は上記従来の態形半導体レーザの欠点を克服した
新規な構造を有する半導体レーザを提供することを目的
とするものである。
即ち、窓領域にも光導波路を形成することにより、ビー
ムウェイストは接合に水平、垂直方向共に共振器端面に
存在することとなる。更に、半導体レーザの窓領域がレ
ーザ発振領域で発生する高次横モードを抑制して基本横
モードのみを導波させる作用をさせることも可能であり
、これは従来の態形半導体レーザにない非常に進歩した
効果であるO 以下、本発明を実施例に従って図面を参照しながら詳説
する。
第2図は本発明の一実施例を説明する半導体レーザ素子
の素子内で光伝播する様子をレーザ素子上面より描いた
ものである0 導波路幅W’g1及び長さしeを有するレーザ発振動作
領域21の両端位置に導波路幅W g 2及び各々の長
さLア、I−w・を有する窓領域22..22’が配設
され、共振器端面23,23’よりレーザビーム24.
24’が放射されるOレーザ発振動作領域21はレーザ
発振領域端面25,25’でその長さが限定されている
。レーザ光はその伝播波面26が図示の如くとなる。
第3図(A)(B)は第2図に於けるx−x、及びY−
Y断面図である。即ち第3図(A)はレーザ発振動作領
域21の断面図であり、第3図(B)は窓領域22゜2
2′の断面図である。
p−GaAs基板31上に電流を遮断するためのn−G
aAst流ブロッキング層32が堆積され、電流ブロッ
キング層32とGaAs基板31にはるドライブ状の溝
が加工されている。この上にp −GaAIAsクラッ
ド層33 、GaAs又はGaAlAs活性層34 、
 n−GaAlAsクラッド層35.n−GaA’sキ
ャップ層36が順次積層されている。
第3図(A)の構造はいわゆる活性層湾曲型VSISレ
ーザ、第3図(B)は同じく活性層平坦型VSISレー
ザである。VS I S (V−channeled 
5ubstrateInner 5tripe )レー
ザについては電気通信学会技術報告(ED−81−42
、1981年、P、31)等に詳述されているが、基板
に溝加工して電流通路を形成した光及びキャリア閉じ込
め構造を有する内部ストライプ型レーザである。即ち、
レーザ発振のための電流はn−GaAs層32によって
阻止され、それぞれ幅Wc1.Wc2のチャネル部のみ
に流れる。
これらのチャネル幅はWcl>Wc2となるように形成
されており、同一成長条件で前者では活性層を湾曲させ
、後者では活性層を平坦にすることができる。活性層か
湾曲すると、屈折率光導波路が形成され、その幅W g
 1はチャネル幅W。よりも狭くなる。また活性層34
か平坦な場合は、チャネル両端でのn−GaAs層32
への光吸収によ、り実効屈折率か下がる原理を利用した
光導波路が形成され、その幅Wg2はチャネル幅Wc2
にほぼ等しい。
本発明を創出するに到った重要な事象は、同一成長条件
でそれぞれ活性層湾曲型VSISレーザと活性層平坦型
VSISレーザを個別に作製した場合、常に前者の方が
100〜200Aだけ長波長で発振するということ、即
ち21〜42meVだけバンドギャップか狭くなるとい
うことである。さらに、活性層を湾曲させると発振閾値
電流は小さくなるが横モードか不安定になり易く、活性
層を平坦にすると発振閾値電流はやや増大するが、横モ
ードが非常に安定になるという性質がある。従って、こ
れ、ら2種類の活性層をもつ光導波路を同時に形成すれ
ば、レーザ発振は湾曲部分で起り、平坦部では単にレー
ザ光が通過するだけとなる。従って、両端面近傍に活性
層平坦部が位置するように配置すれば、発振閾値電流1
thは小さくできるし、横モードも安定化させることが
できる。しかも、端面劣化の少ないあるいは端面破壊耐
用出力Pmaxの大きい半導体レーザを作製することが
できる。換言すれば、上述した2種類のVSISレーザ
の利点のみを利用し、欠点を補ない合うことができ、し
かも態形レーザを容易に製作することかできる0以下、
本発明の製造方法の一実施例について説明する。
第4図(A)CB)(C)(D)は製造方法の一実施例
を説明する製造工程図である。
まず、p型GaAs基板(Znドープ、 1X I 0
19m 3)41にn型GaAs層(Teドープ、 6
 X I 018cm−3)42を約06μmの厚さに
液相エピタキシャル成長させる。その後、n型GaAs
層42表面に第4図(A)で示す様な幅か変化するスト
ライプ状の・ぐターンを従来のホトリソグラフィ技術に
より形成する。
使用したレジストはンソプレイ社のAZ+350であり
、各部の寸法か、L1=+50μm、L2=IO07z
m。
Wc1=61tm 、 WC2=37zmの窓が形成さ
れる。この窓を通して硫酸系工・ノチング液でGaAs
層42をエツチングする。苗、Zl −Zl 、z2−
z2方方向面形状をそれぞれ第4図(B)(C)に示す
その後、再び液相エヒリキシャル技術により、第3図で
示すようなp−Gao、r、 AIo、5 As クラ
・ノド層33 、 p−Ga(1,B5Al0.15A
S活性層34.n−Ga0.5 AIo、5 Asクラ
ッ ド層34 、n−GaAsキャップ層36をそれぞ
れ平坦部で0.15μm、0.1μm。
10μm、2μm成長させた。ただし、活性層湾曲部の
中央での活性層厚は0.27zrnとなった。基板裏面
をラッピングすることによりワエ・・−の厚さを約10
0/zmとした後、n−GaAsキャ’7プ層36層面
6表面 u −G e −N iを、又p−GaAs基
板31裏面にはA11−Znを蒸着し、450℃に加熱
して合金化することにより電極層とする。次にp−Ga
As基板31の裏面にAIを蒸着した後、内部のチャネ
ルのピッチに合致したパターンを形成して第4図(r)
)の如くとする。その後、長さ■、1をもつ窓領域の中
央で襞間し、共振器を形成する。従って、窓領域は素子
の両端で各々50μmの長さを有することになる。この
態形レーザはIth=30mAでレーザ発振し、その時
の波長は7800Aであった。
また端面破壊出力Pmaxは約100m■′でち、った
しかも、100mWまで安定な横基本モードで発振した
。次に、活性層の湾曲したレーザ発振領域で襞間し、共
振器とした所、高次横モードで発振し、約10mWで端
面破壊した。従って、本発明の態形レーザによって、P
maXは約10倍に向上したことになる。
更に、端面をAl2O3でコートした所、Pmaxは約
200mWに向上した。
また、発振波長8300Aの態形レーザを製作した所、
端面コートなしでPmax=200mW、端面コート付
でPmax二400mWであった。
上記7800A及び83.0OAの発振波長をもつ態形
レーザを出力30mW、50℃で連続動作させた所、現
在2500時間でいずれも無劣化である。
本発明の半導体レーザは上記実施例で述べたG a A
 I A S系だけでなく、11P−1nGaAsP系
その他すべてのへテロ接合レーザに適用できることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の態形レーザに於ける光の伝播を説明する
平面図である。 第21に3X発明の一実施例を示す態形レーザの光伝播
を説明する平面図である。 第3図(A)(B)はそれぞれ第2図のx−x、y−y
断面図である。 第4図(A)(B)(c)(D)は本発明の製造方法の
一実施例を説明する製作工程図である。 21 レーザ発振動作領域、22.22’  窓領域、
23 、23’・・共振器端面、25.25’・・・レ
ーザ発振領域端面、31−= p−GaAs基板、32
−n−GaAs電流ブロンキング層、33・・p−クラ
ッド層、34・活性層、35・・n−クラッド層、36
・・n−キャップ層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板上に形成したストライプ状溝に対応して湾曲し
    た活性層を有するレーザ発振領域と共振端近例に光導波
    路として働く平坦な活性層を有するレーザ光の窓領域と
    を形成したことを特徴とする半導体レーザ素子。
JP9163682A 1982-05-28 1982-05-28 半導体レ−ザ素子 Granted JPS58207691A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9163682A JPS58207691A (ja) 1982-05-28 1982-05-28 半導体レ−ザ素子
US06/476,844 US4546481A (en) 1982-05-28 1983-03-18 Window structure semiconductor laser
DE8383301600T DE3376936D1 (en) 1982-05-28 1983-03-22 Semiconductor laser
EP83301600A EP0095826B1 (en) 1982-05-28 1983-03-22 Semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9163682A JPS58207691A (ja) 1982-05-28 1982-05-28 半導体レ−ザ素子

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58207691A true JPS58207691A (ja) 1983-12-03
JPS6139758B2 JPS6139758B2 (ja) 1986-09-05

Family

ID=14032014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9163682A Granted JPS58207691A (ja) 1982-05-28 1982-05-28 半導体レ−ザ素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58207691A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01175288A (ja) * 1987-12-28 1989-07-11 Sharp Corp 半導体レーザー装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58197787A (ja) * 1982-05-12 1983-11-17 Nec Corp 半導体レ−ザ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58197787A (ja) * 1982-05-12 1983-11-17 Nec Corp 半導体レ−ザ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01175288A (ja) * 1987-12-28 1989-07-11 Sharp Corp 半導体レーザー装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6139758B2 (ja) 1986-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0010949B1 (en) Semiconductor laser
US4803691A (en) Lateral superradiance suppressing diode laser bar
KR19990072352A (ko) 자기발진형반도체레이저
JPS5940592A (ja) 半導体レ−ザ素子
USRE31806E (en) Monolithic multi-emitting laser device
JPS60102789A (ja) 分布帰環形半導体レ−ザ
EP0178912B1 (en) A semiconductor laser
US4742526A (en) Semiconductor laser array device
US5042046A (en) Semiconductor laser device
US4821278A (en) Inverted channel substrate planar semiconductor laser
JPS58225681A (ja) 半導体レ−ザ素子
US4811354A (en) Semiconductor laser
US4890292A (en) Semiconductor laser device
JPS58207691A (ja) 半導体レ−ザ素子
GB2166903A (en) Semiconductor laser
JPS61236189A (ja) 半導体レ−ザ素子
JPS58197787A (ja) 半導体レ−ザ
JPH0671121B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPS59175182A (ja) 半導体レ−ザ素子
JPS601881A (ja) 半導体レ−ザ素子
JPS59152686A (ja) 半導体レ−ザ素子
JPS60245191A (ja) 単一ビ−ム形半導体レ−ザアレイ装置
JPH0256836B2 (ja)
JPS60224291A (ja) 半導体レ−ザ素子
EP0292276A2 (en) A semiconductor laser device