JPS59136984A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS59136984A JPS59136984A JP1027983A JP1027983A JPS59136984A JP S59136984 A JPS59136984 A JP S59136984A JP 1027983 A JP1027983 A JP 1027983A JP 1027983 A JP1027983 A JP 1027983A JP S59136984 A JPS59136984 A JP S59136984A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- gaas
- thickness
- mesa
- semiconductor laser
- 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
- H01S5/10—Construction 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
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
-
- 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
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体レーザの品出力比、長Ｎｍ化を得るため
の右進にレバするものである。
の右進にレバするものである。
ＡｊＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の半導体レーザでは、截１０
ｍＷ程度の高出力ＣＷ動作を行なうと、短時間のり反射
鏡端面が酸化されることによる反射面劣化、光と媒質と
の相互作用の増大による端面４）’ｌ ｆす及び端面近
傍の結晶砂層が挙げられる。
ｍＷ程度の高出力ＣＷ動作を行なうと、短時間のり反射
鏡端面が酸化されることによる反射面劣化、光と媒質と
の相互作用の増大による端面４）’ｌ ｆす及び端面近
傍の結晶砂層が挙げられる。
故に、従来の半導体レーザで高出力、高信頼を可能とす
るためには、端面における光出力面接を大きくし、光の
密度を小さくする構造が提案されている。また、別の解
決策として、端面にＳｉ（％やＡ’ｔ Ｏｓの薄膜を付
ける事が試みられている。この方法は一応の成果を９４
Ｉ」めている。
るためには、端面における光出力面接を大きくし、光の
密度を小さくする構造が提案されている。また、別の解
決策として、端面にＳｉ（％やＡ’ｔ Ｏｓの薄膜を付
ける事が試みられている。この方法は一応の成果を９４
Ｉ」めている。
しかし、ｂ＋モード制御された半導体レーザでは、レー
ザ光のサイズが小さいため、１ｉｔＵ合に低出力で端ｍ
１劣化する傾向があった。竹にスポット状に発揚スるト
ランスバース・ジャンクションストライプ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ〕半導体
レーザ（以下ＴＪＳ半専体レーザと呼ぶ）と称する４１
１１造の半導体レーザに於いてこの傾向がｉｆかった。
ザ光のサイズが小さいため、１ｉｔＵ合に低出力で端ｍ
１劣化する傾向があった。竹にスポット状に発揚スるト
ランスバース・ジャンクションストライプ（Ｔｒａｎｓ
ｖｅｒｓｅ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ ５ｔｒｉｐｅ〕半導体
レーザ（以下ＴＪＳ半専体レーザと呼ぶ）と称する４１
１１造の半導体レーザに於いてこの傾向がｉｆかった。
まずこのＴＪＳ半導体レーザの概略図を第１図に示し、
その構造およびその機構等について図面を用いて？、ｔ
、ｌ単に説明する。
その構造およびその機構等について図面を用いて？、ｔ
、ｌ単に説明する。
ＴＪＳ半導体レーザは例えばＧａＡａ半絶縁基板１１上
に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ１２、ｎ−ＧａＡｓ （活性［）
１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ１４、ｎ＋−ＧａＡｓ １５
を順次エピタキシアル戒長させ、その後エビ表面から
亜鉛を選択拡散し、［１２，１３，１４，１５（７）
一部分なＰｉ？Ｍに変換し、横方向にＰ−’ｎ接合を形
成する。ＧａＡｓ １３とＡｌＧａＡｓ１２゜１４に形
成されるＰ−ｎホモ接合の拡散τ：位はＧａＡｓよりＡ
ｌＧａＡｓの方が高くなる。このｔ位差を利用して活性
層１３にキャリアが効果的に注入される。
に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ１２、ｎ−ＧａＡｓ （活性［）
１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ１４、ｎ＋−ＧａＡｓ １５
を順次エピタキシアル戒長させ、その後エビ表面から
亜鉛を選択拡散し、［１２，１３，１４，１５（７）
一部分なＰｉ？Ｍに変換し、横方向にＰ−’ｎ接合を形
成する。ＧａＡｓ １３とＡｌＧａＡｓ１２゜１４に形
成されるＰ−ｎホモ接合の拡散τ：位はＧａＡｓよりＡ
ｌＧａＡｓの方が高くなる。このｔ位差を利用して活性
層１３にキャリアが効果的に注入される。
故に低しきい値、単一モード発振を可能にしたものであ
る。
る。
しかし、この構造では、たとえ反射鏡面ＫＡ１．０でパ
ッシベーションを施したとしても実用上とり出せる光出
力数−Ｗに過ぎず、それ以上の光出力を得ようとすると
先に述べた理由のために急速に特性が劣化してしまう。
ッシベーションを施したとしても実用上とり出せる光出
力数−Ｗに過ぎず、それ以上の光出力を得ようとすると
先に述べた理由のために急速に特性が劣化してしまう。
本発明の目的は、ＴＪＳ半導体レーザのこの欠点を除去
し、数１０ｆｉＷの実効光出力を得、かつ信頼性のある
半導体レーザな提供することにある。
し、数１０ｆｉＷの実効光出力を得、かつ信頼性のある
半導体レーザな提供することにある。
本発明は以下に述べるような半導体レーザの構造によっ
て解決される。
て解決される。
本発明の半導体レーザの構造の骨子は次の通りにクラッ
ドＷｔ、活性ＪＬ”ｔ、クラッド層が成長され、活性層
は凸部にて屈曲した層構造になっている。
ドＷｔ、活性ＪＬ”ｔ、クラッド層が成長され、活性層
は凸部にて屈曲した層構造になっている。
そのクラッドＷｉ表面から光軸方向に平行なストライブ
状領域に不純物を拡散し、凸部上の活性層のみ伝導型を
反転せしめてレーザ活性領、１成が形成され、端面近傍
にレーザ光の非吸収領域をψｉｆｆえた構造となってい
る。
状領域に不純物を拡散し、凸部上の活性層のみ伝導型を
反転せしめてレーザ活性領、１成が形成され、端面近傍
にレーザ光の非吸収領域をψｉｆｆえた構造となってい
る。
以下、本発明の実施の一例について図面を用いて説明す
る。
る。
第２図は本発明を実施した場合の半導体レーザの代表例
で′４戊略を示ず図である。例えばまず、（１００）Ｇ
ａＡ袢絶縁基板２１上にぐ０１１〉方向に平行に幅３０
０μｍ高さ３μｍの細長いメーＦ型を化学エツチングで
形成する。この半絶縁基板の上に、液相成長法により、
厚′さ１μｍ軛−ＡＬ、ｓ Ｇａｓ、７Ａｓ Ｍ ２２
、厚さＯ０υ−のｎ−ＧａＡｓ ｉＷＡ ２３ 、厚さ
４μ簿のｎ−Ａｌ６．ｓ Ｇａ４ ｙ Ａｓ層２４、厚
さ１．０ ｐ ｍのｎ”−ＧａＡｓ層、２４を順次積層
する。この際、活性層２３はメサ領域で屈曲せしめ、更
に３層目のｎ−Ａｌ。−Ｇ ａａ、ｇ Ａ Ｈクラッド
屑２４はメサを埋め込むよう十分厚く成長させる必要が
ある。
で′４戊略を示ず図である。例えばまず、（１００）Ｇ
ａＡ袢絶縁基板２１上にぐ０１１〉方向に平行に幅３０
０μｍ高さ３μｍの細長いメーＦ型を化学エツチングで
形成する。この半絶縁基板の上に、液相成長法により、
厚′さ１μｍ軛−ＡＬ、ｓ Ｇａｓ、７Ａｓ Ｍ ２２
、厚さＯ０υ−のｎ−ＧａＡｓ ｉＷＡ ２３ 、厚さ
４μ簿のｎ−Ａｌ６．ｓ Ｇａ４ ｙ Ａｓ層２４、厚
さ１．０ ｐ ｍのｎ”−ＧａＡｓ層、２４を順次積層
する。この際、活性層２３はメサ領域で屈曲せしめ、更
に３層目のｎ−Ａｌ。−Ｇ ａａ、ｇ Ａ Ｈクラッド
屑２４はメサを埋め込むよう十分厚く成長させる必要が
ある。
次に、ｒｉ＋−ＧａＡｓ２４成長面の一部からＳ ｉ
Ｏ＊スパッタ膜をマスクとしてメサの基板部分に達する
まで亜鉛拡散を行ない、この領域をｎ型からｐ型に反転
させる（拡散フロント２８を点線で示した。）その後、
表面の電流のもれを防ぐためｎ＋−Ｇ ａＡ ５ＪＴｉ
？２５を拡散フロントに沿ってストライプ状に選択エツ
チングで取り除く最後Ｋ ｓ ｎ−＋−ＧａＡｓ層とｐ
＋−ＧａＡｓ層の表面に電極２６及び２７を蒸着し、メ
サ凸部の幅より大きな寸法の共振器長に形成して本発明
を実施した半導体レーザが出来あがる。
Ｏ＊スパッタ膜をマスクとしてメサの基板部分に達する
まで亜鉛拡散を行ない、この領域をｎ型からｐ型に反転
させる（拡散フロント２８を点線で示した。）その後、
表面の電流のもれを防ぐためｎ＋−Ｇ ａＡ ５ＪＴｉ
？２５を拡散フロントに沿ってストライプ状に選択エツ
チングで取り除く最後Ｋ ｓ ｎ−＋−ＧａＡｓ層とｐ
＋−ＧａＡｓ層の表面に電極２６及び２７を蒸着し、メ
サ凸部の幅より大きな寸法の共振器長に形成して本発明
を実施した半導体レーザが出来あがる。
本実施例の電極２６に正の電圧、電極２７に負の電圧を
印加すると、ＧａＡｓの方がＡｌＧａＡｓよりも拡・散
電位が低いために、ＧａＡｓ活性層２３に形成されたｐ
−ｎホモ接合付近にキャリアが効果的に注入される。そ
の結果、レーザ光はメサの上の活性層領域でのみ発注す
る。共振器の内部に凸部上の活性層が多くを占めるよう
な寸法形状に、例えば凸部端面から反射面までの距離を
５０μｍ以下とすることでレーザの特性はこの活性領謔
の性質で決まる。
印加すると、ＧａＡｓの方がＡｌＧａＡｓよりも拡・散
電位が低いために、ＧａＡｓ活性層２３に形成されたｐ
−ｎホモ接合付近にキャリアが効果的に注入される。そ
の結果、レーザ光はメサの上の活性層領域でのみ発注す
る。共振器の内部に凸部上の活性層が多くを占めるよう
な寸法形状に、例えば凸部端面から反射面までの距離を
５０μｍ以下とすることでレーザの特性はこの活性領謔
の性質で決まる。
本実施、例によれば、活性層２３の光軸方向の両端部、
即ち、凸部の両端が接合面に交わる方向に傾余１した階
段的に屈曲した構造をなして〜・る。また、キャリアの
注入はメサ上部の活性層領域に限定されている。その結
果、活性層領域で発振した光は、ｎ−Ａｌｅ、ａ ０８
ｇ４ Ａｓ層２４を通って外部に出る。
即ち、凸部の両端が接合面に交わる方向に傾余１した階
段的に屈曲した構造をなして〜・る。また、キャリアの
注入はメサ上部の活性層領域に限定されている。その結
果、活性層領域で発振した光は、ｎ−Ａｌｅ、ａ ０８
ｇ４ Ａｓ層２４を通って外部に出る。
ｎ−ＡＬ、ｍ Ｇａｏ、ｙ Ａｓ層２４は発振波長に対
して透明であるため、レーザ光はこの領域で吸収される
ことなく両端面から外部に取り出される。端面付近の結
晶は光吸収による熱歪などの負担から解放されるため、
寓光出力に耐える半導体レーザが期待できる。
して透明であるため、レーザ光はこの領域で吸収される
ことなく両端面から外部に取り出される。端面付近の結
晶は光吸収による熱歪などの負担から解放されるため、
寓光出力に耐える半導体レーザが期待できる。
更に・、本発明の構造の場合は、出力光面の面積が広く
なり端面上での光密度が従来構造に比して減少する結果
、端面破損をおさえることができる。
なり端面上での光密度が従来構造に比して減少する結果
、端面破損をおさえることができる。
この効果を換言すれば、本発明の構造によれば活性層４
よりも出力光面のＡｌＧａＡｓ層厚を十分に大きく設計
することが容易に可能なため、結果として高出力で駆動
し得る利点を有するということでもある。
よりも出力光面のＡｌＧａＡｓ層厚を十分に大きく設計
することが容易に可能なため、結果として高出力で駆動
し得る利点を有するということでもある。
また、レーザ光の波面か縦及び横方向ともに一致してい
ることが本発明の別の特徴である。なせならば本発明の
構造はレーザ光に対する光ガイド４＾槽が、縦方向、横
方向ともに一致した所に位置しているためである。
ることが本発明の別の特徴である。なせならば本発明の
構造はレーザ光に対する光ガイド４＾槽が、縦方向、横
方向ともに一致した所に位置しているためである。
なお、以上の実施例では基板結晶に半絶縁性結晶を用い
た場合についてのみ説明したが、ｎｍ基板結晶を用いた
半導体レーザにおいてもまったく同様な効果が得られる
。この場合、亜鉛拡散のフロントは第１層のクラタド層
２２内に縮める構造にした方が良い。尚、本発明は上記
実施例に限ら・ず、ＩｎＰ系等材料が違っても同様の効
果が祷られる。
た場合についてのみ説明したが、ｎｍ基板結晶を用いた
半導体レーザにおいてもまったく同様な効果が得られる
。この場合、亜鉛拡散のフロントは第１層のクラタド層
２２内に縮める構造にした方が良い。尚、本発明は上記
実施例に限ら・ず、ＩｎＰ系等材料が違っても同様の効
果が祷られる。
以上のように本発明は端面近傍にレーザ光に対し、透明
領域を形成することにより、Ｍ出力、信１Ｊ１性に優れ
た半導体レーザが可０１’になる。
領域を形成することにより、Ｍ出力、信１Ｊ１性に優れ
た半導体レーザが可０１’になる。
棺１図は従来のＴＪＳ半導体レーザの和略ぐ１ネ１１図
第２し］は本ザ１」Ｊによる一実施例である半導体レー
ザの和略糸（祈１図を示す。 図１１１１において１１．２１・・・・・・半絶絞Ｇａ
Ａａ茫板、１２．２２−−ｎ−ＡＩＧａＡｓＪ？’ｉ、
１３．３３＝−ｎ−ＧａＡｓ層、１４．２４−・・−ｎ
−ＡＩＧａＡＩＭ、１５．２５＝−ｎ ＋−ＧａＡｓ／
Ｆ、１６．１７，２６．２７・・−・・化１阪、１８．
２８・・−・・１を散フロントをそれぞれ示す。
第２し］は本ザ１」Ｊによる一実施例である半導体レー
ザの和略糸（祈１図を示す。 図１１１１において１１．２１・・・・・・半絶絞Ｇａ
Ａａ茫板、１２．２２−−ｎ−ＡＩＧａＡｓＪ？’ｉ、
１３．３３＝−ｎ−ＧａＡｓ層、１４．２４−・・−ｎ
−ＡＩＧａＡＩＭ、１５．２５＝−ｎ ＋−ＧａＡｓ／
Ｆ、１６．１７，２６．２７・・−・・化１阪、１８．
２８・・−・・１を散フロントをそれぞれ示す。
Claims (1)
- 活性Ｊｆｉより禁止＠幅の大きい２つの結晶層で活性層
を挟み込むように接合した二重へテロ横進を、し〜ザ光
軸方向に直交する凸部を設けた基板結晶上に形成してな
る半導体レーザであって、前記活性層が前記凸部の側面
近傍にて少なくとも１個所９土接合向と交わる方向に屈
曲し、前記８！層結晶ｌ虐ｉの表面から、レーザ光軸に
沿った方向にストライプ状不純物拡散を行ない、少ｔｒ
、 くともＭ記凸部’ｄｆ４城の活性層の伝導型を反転
せしめてし〜ザ活性領域とし、更に端面近傍をレーザ光
の非吸収領域とならしめた右進を有する半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027983A JPS59136984A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1027983A JPS59136984A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136984A true JPS59136984A (ja) | 1984-08-06 |
Family
ID=11745865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1027983A Pending JPS59136984A (ja) | 1983-01-25 | 1983-01-25 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136984A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5242856A (en) * | 1989-10-11 | 1993-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a window structure semiconductor laser |
-
1983
- 1983-01-25 JP JP1027983A patent/JPS59136984A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5242856A (en) * | 1989-10-11 | 1993-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing a window structure semiconductor laser |
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