JPS5916432B2 - 複合半導体レ−ザ素子 - Google Patents
複合半導体レ−ザ素子Info
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- JPS5916432B2 JPS5916432B2 JP51021167A JP2116776A JPS5916432B2 JP S5916432 B2 JPS5916432 B2 JP S5916432B2 JP 51021167 A JP51021167 A JP 51021167A JP 2116776 A JP2116776 A JP 2116776A JP S5916432 B2 JPS5916432 B2 JP S5916432B2
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- Japan
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- layer
- type
- optical transmission
- double heterojunction
- ato
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-
- 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/168—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising current blocking layers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は発振領域と光伝送路とを分離した注入、− ’
。
。
形半導体レーザに関する。室温連続発振をして実用価値
の高い注入形半導体レーザはダブルヘテロ接合構造を有
し、その活性層は０．１〜０．３μと非常に薄い。
の高い注入形半導体レーザはダブルヘテロ接合構造を有
し、その活性層は０．１〜０．３μと非常に薄い。
このためレーザ光が結晶端から放出される際に回折現象
を起こし、活性層より垂直方向に±２０〜４００近くレ
ーザ光が発散する。これをさけるために活性層を厚くす
ればその厚さにほぼ比例して閾値電流密度が上り、実用
性に欠けてしまう。そこで、薄い活性層の外側にもう一
組のダブルヘテロ接合を設けて、光のとじこめを少し厚
いこの外側のダブル； ヘテロ接合で行う構造も試みら
れている。しかしこの構造は製作が困難であるのみなら
ず、閾値電流密度を上げずに作りうる外側のダブルヘテ
ロ接合の厚さは１μ程度であるため、レーザ光の発散は
高々±２００程度にしかおさえられない。この； よう
なレーザ光の発散は光通信用伝送路の光フアイバーヘレ
ーザ光を導入する際に大きな結合損失を生じ、光通信装
置の特性を損う。本発明の目的は、レーザ光の発散（放
射角）の小さい半導体レーザ素子を提供することにある
。
を起こし、活性層より垂直方向に±２０〜４００近くレ
ーザ光が発散する。これをさけるために活性層を厚くす
ればその厚さにほぼ比例して閾値電流密度が上り、実用
性に欠けてしまう。そこで、薄い活性層の外側にもう一
組のダブルヘテロ接合を設けて、光のとじこめを少し厚
いこの外側のダブル； ヘテロ接合で行う構造も試みら
れている。しかしこの構造は製作が困難であるのみなら
ず、閾値電流密度を上げずに作りうる外側のダブルヘテ
ロ接合の厚さは１μ程度であるため、レーザ光の発散は
高々±２００程度にしかおさえられない。この； よう
なレーザ光の発散は光通信用伝送路の光フアイバーヘレ
ーザ光を導入する際に大きな結合損失を生じ、光通信装
置の特性を損う。本発明の目的は、レーザ光の発散（放
射角）の小さい半導体レーザ素子を提供することにある
。
、 本発明によれば単一結晶内に二つのダブルヘテロ接
合構造を有し、一方のダブルヘテロ接合構造を発振領域
、他方を光伝送路とし、さらに、いずれかのダブルヘテ
ロ接合構造に分布帰還形の回折格子を有し、かっ、両ダ
ブルヘテロ接合構造にた； つ電磁波モードが互いに結
合して、レーザ光が光伝送路の結晶端から放出されるよ
うにした事を特徴とする複合半導体レーザ素子が得られ
る。本発明の原理は発振領域から中心層の厚い光伝送路
にレーザ光を電磁波結合によつて導入し、こ′ の厚い
光伝送路から結晶外部にレーザ光を放射することによつ
てレーザ光の発振を抑えることである。即ち発振領域は
通常のダブルヘテロ接合構造をとり、その中心にある活
性層は薄い。光伝送路は中心層が厚く周囲との屈折率差
も小さいダブル： ヘテロ構造の基本モード伝送路にな
るようにする。発振領域の活性層と光伝送路の中心層と
がある程度近ければ両者間に立つ伝播モードは互いに電
磁一クー波的に結合する。
合構造を有し、一方のダブルヘテロ接合構造を発振領域
、他方を光伝送路とし、さらに、いずれかのダブルヘテ
ロ接合構造に分布帰還形の回折格子を有し、かっ、両ダ
ブルヘテロ接合構造にた； つ電磁波モードが互いに結
合して、レーザ光が光伝送路の結晶端から放出されるよ
うにした事を特徴とする複合半導体レーザ素子が得られ
る。本発明の原理は発振領域から中心層の厚い光伝送路
にレーザ光を電磁波結合によつて導入し、こ′ の厚い
光伝送路から結晶外部にレーザ光を放射することによつ
てレーザ光の発振を抑えることである。即ち発振領域は
通常のダブルヘテロ接合構造をとり、その中心にある活
性層は薄い。光伝送路は中心層が厚く周囲との屈折率差
も小さいダブル： ヘテロ構造の基本モード伝送路にな
るようにする。発振領域の活性層と光伝送路の中心層と
がある程度近ければ両者間に立つ伝播モードは互いに電
磁一クー波的に結合する。
この構造はダブルヘテロ接合レーザを製作する通常の連
続多層エピタキシャル方法で容易に形成出来る。なお、
この様な発振領域と光伝送路との結晶の厚さ方向に於け
る分離については本発明者等による特許願第４７−１９
２２６号明細書に、その原理が一部記載されている。レ
ーザ光の発散を防ぐためにはレーザ光放出用の光伝送路
は中心層の厚い基本モードの光伝送路であると共に、発
振領域から導入されるレーザ光を吸収しない材料である
必要がある。前者については中心層とその両側の層との
屈折率差を小さくすることによつて成される。本発明者
の研究結果によれば薄膜の層厚方向に対する１次モード
のしや断中心層厚は屈折率差２，１，及び０．５％のと
き夫々約０．８μ、１．２μ及び２．０μである。これ
らの値についてはＡｔｘＧａｌ−ＸＡａ結合を用いたダ
ブルヘテロ構造では、中心層とその両側の層に於けるＡ
ｔ組成比Ｘの違いを夫々０．１７，０．０８及び０．０
４にすれば実現できる。上記の値近傍での０次モードの
放射角は夫々約±２５Ｓ±１５近及び土１０ドである。
実用的には±２００以下になることが望ましい。最悪の
場合でも発振領域の活性層厚より光伝送路の中心層厚が
大きくなければ意味がない。レーザ光の放射角は１次モ
ードのしや断中心層厚以下の厚さに於て、その厚さと屈
折率差に応じて任意に選びうる。後者のレーザ光を光伝
送路が吸収しないようにするには中心層をレーザ光の光
量子工不ルギより大きなバンドギヤツブを有する層とし
た光伝送路を形成すればよい。ＡｔＸＧａｌ？ＸＡ８結
晶を用いたダブル〜ゼロ接合レーザでは、レーザ光の光
量子工不ルギは活性層のバンドギヤツプより約５０〜１
００ｍｅＶ大きいから、これより大きなエネルギのバン
ドギヤツプを有するように光伝送路の中心層に於けるＡ
ｔ組成比ｘを増せばよい。発振領域と光伝送路との各伝
播モードが電磁波的に結合するためには活性層及び中心
層から外側にしみ出た電磁波エネルギ分布のすそが交叉
すればよい。
続多層エピタキシャル方法で容易に形成出来る。なお、
この様な発振領域と光伝送路との結晶の厚さ方向に於け
る分離については本発明者等による特許願第４７−１９
２２６号明細書に、その原理が一部記載されている。レ
ーザ光の発散を防ぐためにはレーザ光放出用の光伝送路
は中心層の厚い基本モードの光伝送路であると共に、発
振領域から導入されるレーザ光を吸収しない材料である
必要がある。前者については中心層とその両側の層との
屈折率差を小さくすることによつて成される。本発明者
の研究結果によれば薄膜の層厚方向に対する１次モード
のしや断中心層厚は屈折率差２，１，及び０．５％のと
き夫々約０．８μ、１．２μ及び２．０μである。これ
らの値についてはＡｔｘＧａｌ−ＸＡａ結合を用いたダ
ブルヘテロ構造では、中心層とその両側の層に於けるＡ
ｔ組成比Ｘの違いを夫々０．１７，０．０８及び０．０
４にすれば実現できる。上記の値近傍での０次モードの
放射角は夫々約±２５Ｓ±１５近及び土１０ドである。
実用的には±２００以下になることが望ましい。最悪の
場合でも発振領域の活性層厚より光伝送路の中心層厚が
大きくなければ意味がない。レーザ光の放射角は１次モ
ードのしや断中心層厚以下の厚さに於て、その厚さと屈
折率差に応じて任意に選びうる。後者のレーザ光を光伝
送路が吸収しないようにするには中心層をレーザ光の光
量子工不ルギより大きなバンドギヤツブを有する層とし
た光伝送路を形成すればよい。ＡｔＸＧａｌ？ＸＡ８結
晶を用いたダブル〜ゼロ接合レーザでは、レーザ光の光
量子工不ルギは活性層のバンドギヤツプより約５０〜１
００ｍｅＶ大きいから、これより大きなエネルギのバン
ドギヤツプを有するように光伝送路の中心層に於けるＡ
ｔ組成比ｘを増せばよい。発振領域と光伝送路との各伝
播モードが電磁波的に結合するためには活性層及び中心
層から外側にしみ出た電磁波エネルギ分布のすそが交叉
すればよい。
各層厚、屈折率差、活性層と中心層との間隔によつて結
合の度合が異なり、結合が強い程光伝送路から放射され
るレーザ光出力が大きくなる。発振領域及び光伝送路の
ダブルヘテロ構造については活性層及び中心層をはさん
でいる両側の層の屈接率が等しい対称形から等しくない
非対称フッ 形迄任意の構造を選びうることは明らかである。
合の度合が異なり、結合が強い程光伝送路から放射され
るレーザ光出力が大きくなる。発振領域及び光伝送路の
ダブルヘテロ構造については活性層及び中心層をはさん
でいる両側の層の屈接率が等しい対称形から等しくない
非対称フッ 形迄任意の構造を選びうることは明らかである。
この様な構造に於いてはレーザ発振領域での閾値電流密
度を上げずに且つ発振領域から直接結晶外部にレーザ光
を放射しないようにする必要がある。このために発振領
域にのみ全反射膜を設けた構造が前記明細書に記載され
ているが、光伝送路と発振領域とは数μと離れていない
ために製作が非常に困難である。これをさけるためには
、反射面をもたない発振預域を形成する必要がある。結
晶端から充分内側に回折格子による分布帰還形の反射領
域をもつ発振領域を設ければ、反射面の製作困難という
難題は解決される。以上の原理によればほぼ理想的な低
閾値電流密度と狭いレーザ光放射角をもつ複合半導体レ
ーザ素子が得られる。
度を上げずに且つ発振領域から直接結晶外部にレーザ光
を放射しないようにする必要がある。このために発振領
域にのみ全反射膜を設けた構造が前記明細書に記載され
ているが、光伝送路と発振領域とは数μと離れていない
ために製作が非常に困難である。これをさけるためには
、反射面をもたない発振預域を形成する必要がある。結
晶端から充分内側に回折格子による分布帰還形の反射領
域をもつ発振領域を設ければ、反射面の製作困難という
難題は解決される。以上の原理によればほぼ理想的な低
閾値電流密度と狭いレーザ光放射角をもつ複合半導体レ
ーザ素子が得られる。
この原理から考えれば結晶材料についてはＡｔＸＧａｌ
−ＸＡＳ以外のものも使用できる。更に本発明では励起
領域が結晶端に迄達しない構造で該結晶端面近傍が吸収
体となつている。
−ＸＡＳ以外のものも使用できる。更に本発明では励起
領域が結晶端に迄達しない構造で該結晶端面近傍が吸収
体となつている。
本発明は前記吸収体を形成する非励起領域を積極的に設
け、光が端面に到達しない構造とし、導波路に光を導く
ようにすることにより、吸収領域が長くても閾値は上ら
ないという効果もある。次に本発明について図面を参照
しながら説明する。
け、光が端面に到達しない構造とし、導波路に光を導く
ようにすることにより、吸収領域が長くても閾値は上ら
ないという効果もある。次に本発明について図面を参照
しながら説明する。
第１図は本発明による実施例の最も基本的な構造の結晶
断面図である。
断面図である。
ｎ形ＧａＡｓ基板１０上によく知られた連続液相成長法
を用いてｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７Ａｓ層（５μ厚）１
１、光伝送路の中心層となるｎ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層（１．５μ）１２、ｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．
７ＡＳ層（０．５μ厚）１３及び発振領域の活性層とな
るｎ又はＰｖＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５Ａｓ層（０．３
μ厚）１４が形成される。活性層１４の上部には間隔０
．３μ採さ約０．１μの回折格子１５がよく知られたフ
オトレジスト技術と選択エツチング技術とによつて形成
される。更に活性層１４の上に回折格子１５の形状を損
わないようにｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層（３μ厚
）１６を液相成長又は分子線エピタキシヤル法等によつ
て形成する。ｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６表面
には、巾１５μ、長さ５００μ、深さ１μのＺｎ選択拡
散領域１７が選択エツチングされたＳｉＯ２膜１８を用
いて形成される。Ｚｎ選択拡散領域１７上にＰ形用オー
ミツク電極１９及びｎ形ＧａＡｓ基板１０上にｎ形用オ
ーミツク電極２０が設けられる。この構造では活性層１
４、ｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１３、及びｐ＠Ａ
ｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６がダブルヘテロ接合レー
ザ構造の発振領域となる。一方中心層のｎ形ＡｔＯ．２
５ＧａＯ．７５ＡＳＭｉｌ２及びｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ
．７ＡＳ層１１及び１３が光伝送路を構成している。オ
ーミツク電極１９及び２０に順方向電流を閾値以上流す
とＺｎ選択拡散領域１７直下の活性層が励起され発振領
域の活性層１４に設けられた回折格子によつて分布帰還
形の反射が起つて内部でレーザ発振を起す。活性層１４
の電流の殆んど流れない非励起部分２１によつてレーザ
光は吸収されるから活性層１４の端面２２から直接レー
ザ光が放射されることはない。レーザ光の工不ルギ一分
布のすそはｎ形ＡｌＯ．３ＧａＯ．７Ａｓ層１３に約０
．５μ拡がつている。光伝送路の伝播モードはｎ形Ａｔ
Ｏ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１３に約０．５μしみ出してい
るからｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７Ａ砿１３に於て両モー
ドは電磁的に結合し、発振領域で生じたレーザ光が光伝
送路に伝送される。光伝送路の中心層１２及びその両側
のｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１１及び１３のバン
ドギヤツプは活性層１４で発生するレーザ光の光量子エ
ネルギーより充分大きい。従つて光伝送路に伝送された
レーザ光は、吸収損失をうけることなく中心層１２に沿
つて伝播し、臂開された結晶端２３から結晶外部に放射
される。この場合のレーザ光の放射角は約±１２で基本
モードであつた。閾値電流密度は約３ＫＡ／詞と低く、
Ｃｕ又はダイヤモンドの吸熱体にｐ形オーミツク電極１
９を接着すれば室温連続発振ができる。第１図に於て回
析格子１５は活性層１４に直接つくられているが、活性
層１４から少しはなれたところに形成してもよく、更に
活性層１４とｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６の間
に中間層を設けて、そこに形成してもよい。
を用いてｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７Ａｓ層（５μ厚）１
１、光伝送路の中心層となるｎ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層（１．５μ）１２、ｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．
７ＡＳ層（０．５μ厚）１３及び発振領域の活性層とな
るｎ又はＰｖＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５Ａｓ層（０．３
μ厚）１４が形成される。活性層１４の上部には間隔０
．３μ採さ約０．１μの回折格子１５がよく知られたフ
オトレジスト技術と選択エツチング技術とによつて形成
される。更に活性層１４の上に回折格子１５の形状を損
わないようにｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層（３μ厚
）１６を液相成長又は分子線エピタキシヤル法等によつ
て形成する。ｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６表面
には、巾１５μ、長さ５００μ、深さ１μのＺｎ選択拡
散領域１７が選択エツチングされたＳｉＯ２膜１８を用
いて形成される。Ｚｎ選択拡散領域１７上にＰ形用オー
ミツク電極１９及びｎ形ＧａＡｓ基板１０上にｎ形用オ
ーミツク電極２０が設けられる。この構造では活性層１
４、ｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１３、及びｐ＠Ａ
ｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６がダブルヘテロ接合レー
ザ構造の発振領域となる。一方中心層のｎ形ＡｔＯ．２
５ＧａＯ．７５ＡＳＭｉｌ２及びｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ
．７ＡＳ層１１及び１３が光伝送路を構成している。オ
ーミツク電極１９及び２０に順方向電流を閾値以上流す
とＺｎ選択拡散領域１７直下の活性層が励起され発振領
域の活性層１４に設けられた回折格子によつて分布帰還
形の反射が起つて内部でレーザ発振を起す。活性層１４
の電流の殆んど流れない非励起部分２１によつてレーザ
光は吸収されるから活性層１４の端面２２から直接レー
ザ光が放射されることはない。レーザ光の工不ルギ一分
布のすそはｎ形ＡｌＯ．３ＧａＯ．７Ａｓ層１３に約０
．５μ拡がつている。光伝送路の伝播モードはｎ形Ａｔ
Ｏ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１３に約０．５μしみ出してい
るからｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７Ａ砿１３に於て両モー
ドは電磁的に結合し、発振領域で生じたレーザ光が光伝
送路に伝送される。光伝送路の中心層１２及びその両側
のｎ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１１及び１３のバン
ドギヤツプは活性層１４で発生するレーザ光の光量子エ
ネルギーより充分大きい。従つて光伝送路に伝送された
レーザ光は、吸収損失をうけることなく中心層１２に沿
つて伝播し、臂開された結晶端２３から結晶外部に放射
される。この場合のレーザ光の放射角は約±１２で基本
モードであつた。閾値電流密度は約３ＫＡ／詞と低く、
Ｃｕ又はダイヤモンドの吸熱体にｐ形オーミツク電極１
９を接着すれば室温連続発振ができる。第１図に於て回
析格子１５は活性層１４に直接つくられているが、活性
層１４から少しはなれたところに形成してもよく、更に
活性層１４とｐ形ＡｔＯ．３ＧａＯ．７ＡＳ層１６の間
に中間層を設けて、そこに形成してもよい。
いずれも活性層を中心にして立つ発振モードの空間分布
内に回折格子１５は形成されていればよい。一般には活
性層に直接回折格子を形成するとその部分で注入キヤリ
ヤが非発光状態で相当数再結合するので望ましくない。
従つて中間層としてｐ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ
層（〜０．１μ）及びｐ形ＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５Ａ
Ｓ層（〜０．１μ）を形成し、回折格子を後者に形成す
る方が室温附近の特性につノいては望ましい結果が得ら
れる。
内に回折格子１５は形成されていればよい。一般には活
性層に直接回折格子を形成するとその部分で注入キヤリ
ヤが非発光状態で相当数再結合するので望ましくない。
従つて中間層としてｐ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ
層（〜０．１μ）及びｐ形ＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５Ａ
Ｓ層（〜０．１μ）を形成し、回折格子を後者に形成す
る方が室温附近の特性につノいては望ましい結果が得ら
れる。
前者は活性層に注入されたキヤリヤが回折格子に直接ふ
れるのを防ぐ障壁の役をなす。後者のＡｔ組成がｘ＝０
．０５と少いのは、回折格子形成後、ｐ形ＡｔＯ．３Ｇ
ａＯ．７Ａｓ層をより容易に形成するためである。とい
うのは組成比Ｘの大きなＡｔＸＧａｌ−ＸＡＳ上にＡｔ
ＸＧａｌ−ＸＡＳ又はＧａＡｓを結晶成長する事はＡｔ
ＸＧａ卜ｘ人ｓ層表面が酸化し易いために困難な場合が
多いからである。第２図に示した本発明の他の実施例は
回析格子を発振領域と光伝送路の中間に形成し結晶成長
をより容易にすると共に発振領域からのレーザ光のしみ
出しをより容易にしたものである。
れるのを防ぐ障壁の役をなす。後者のＡｔ組成がｘ＝０
．０５と少いのは、回折格子形成後、ｐ形ＡｔＯ．３Ｇ
ａＯ．７Ａｓ層をより容易に形成するためである。とい
うのは組成比Ｘの大きなＡｔＸＧａｌ−ＸＡＳ上にＡｔ
ＸＧａｌ−ＸＡＳ又はＧａＡｓを結晶成長する事はＡｔ
ＸＧａ卜ｘ人ｓ層表面が酸化し易いために困難な場合が
多いからである。第２図に示した本発明の他の実施例は
回析格子を発振領域と光伝送路の中間に形成し結晶成長
をより容易にすると共に発振領域からのレーザ光のしみ
出しをより容易にしたものである。
ｎ形ＧａＡｓ基板１０上にｎ形ＡｔＯ．ｌ渉ＧａＯ．８
５Ａｌ（５μ厚）３１、光伝送路の中心層となるｎ形Ａ
ｔＯ．ｌＧａＯ．９Ａｓ層（１．５μ厚）３２、及びｎ
形ＡｔＯＪ５ＧａＯ．８５ＡＳ層（０．５ｉ厚）３３を
連続液相成長法で形成する。ｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．
８５ＡＳ層３３上に間隔０．３μ、深さ０．１μの回析
格子３４を形成するＯその後ｎ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層゛（０・３μ厚）３５、活性層となるｐ又は
ｎ形ＡｔＯ．Ｏ３ＧａＯ．９７Ａｓ層（０．２μ厚）３
６及びｐ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層（３μ厚）
３７を連続液相成長法で形成する。第１図に於けると同
様に巾１５μ長さ５００μのＺｎ選択拡散層１７がＳｉ
Ｏ２膜１８を用いて形成され、最後にｐ形及びｎ形用オ
ーミツク電極１９及び２０が形成される。この場合、発
振領域は活性層のｐ又はｎ形ＡｔＯ．Ｏ３ＧａＯ．９７
ＡＳ層３６を中心にｎ形及びｐ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層３５及び３７で構成される。
５Ａｌ（５μ厚）３１、光伝送路の中心層となるｎ形Ａ
ｔＯ．ｌＧａＯ．９Ａｓ層（１．５μ厚）３２、及びｎ
形ＡｔＯＪ５ＧａＯ．８５ＡＳ層（０．５ｉ厚）３３を
連続液相成長法で形成する。ｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．
８５ＡＳ層３３上に間隔０．３μ、深さ０．１μの回析
格子３４を形成するＯその後ｎ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層゛（０・３μ厚）３５、活性層となるｐ又は
ｎ形ＡｔＯ．Ｏ３ＧａＯ．９７Ａｓ層（０．２μ厚）３
６及びｐ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層（３μ厚）
３７を連続液相成長法で形成する。第１図に於けると同
様に巾１５μ長さ５００μのＺｎ選択拡散層１７がＳｉ
Ｏ２膜１８を用いて形成され、最後にｐ形及びｎ形用オ
ーミツク電極１９及び２０が形成される。この場合、発
振領域は活性層のｐ又はｎ形ＡｔＯ．Ｏ３ＧａＯ．９７
ＡＳ層３６を中心にｎ形及びｐ形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．
７５ＡＳ層３５及び３７で構成される。
光伝送路は、中心層のｎ形ＡｔＯ．ｌＧａＯ．９ＡＳ層
３２及びｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ層３１及び
３３で構成される。この場合、光伝送路の外側の層３３
の方がｎ＠ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層３５よりＡ
ｔ組成比ｘが小さく、屈折率が高いためにｎ形ＡｔＯ．
２５ＧａＯ．７５ＡＳ層３５にしみ出すレーザ光は光伝
送路の伝播モードに結合され易い。更に回折格子３４を
形成後の液相成長は表面がｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８
５Ａｓ層３３とＡｔ組成比が小さいために容易となる。
得られる結果は、第１図と殆んど同じであり、レーザ光
の放射角も約±１２殆であるが特性はより揃つている。
上記の如く、実施例は本発明の原理を正しく実証するが
、各種の変形例が考えられることは自明である。
３２及びｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ層３１及び
３３で構成される。この場合、光伝送路の外側の層３３
の方がｎ＠ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層３５よりＡ
ｔ組成比ｘが小さく、屈折率が高いためにｎ形ＡｔＯ．
２５ＧａＯ．７５ＡＳ層３５にしみ出すレーザ光は光伝
送路の伝播モードに結合され易い。更に回折格子３４を
形成後の液相成長は表面がｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８
５Ａｓ層３３とＡｔ組成比が小さいために容易となる。
得られる結果は、第１図と殆んど同じであり、レーザ光
の放射角も約±１２殆であるが特性はより揃つている。
上記の如く、実施例は本発明の原理を正しく実証するが
、各種の変形例が考えられることは自明である。
例えば、第１図及び第２図では、活性層１４及び３６を
中心に立つ光波が回折格子１５及び３４に感じる構成に
なつているが、光伝送路に結合した後に光伝送路の中心
層１２及び３２を中心に伝播する光波が、回折格子に感
じる構成であつても本発明の効果は得られる。すなわち
、回折格子が層１３及び３３又は層１１及び３１の中心
層１２及び３２に近接した領域に設けられていてもよい
。回折格子はＺｎ選択拡散領域１７直下のみあるいはそ
の両端に設けられてもよい。とくに、後者は分布ブラッ
ク反射形と云われ、発振領域近傍に回折格子がないため
に、非発光再結合要素が少なく、高性能，長寿命を得易
い。発振領域及び光伝送路は非対称形で、両モードのエ
ネルギ分布が両者間の層にかたよつていた方がより電磁
波結合が大きく好ましい。またｐ形及びｎ形の導電形は
第１図及び第２図の反対でもよい。更に励起領域を限定
して活性層に平行な方向の横モードを制御するストライ
プ構造については、上述のＺｎ拡散形、プロトン照射形
、リブ導波路形、埋め込みヘテロ接合形等、ほとんど全
てのストライプ構造を適用する事ができる。第１図，第
２図において、オーミツク抵抗を下げるために表面にＧ
ａＡｓをもう一層形成してもよく、その際のストライブ
電極部はＰｎ接合の逆方向絶縁を利用して形成してもよ
い。またレーザ光を放出する光伝送路の結晶端にはより
大きな光出力をとり出すために無反射膜を施ずとより有
効である。第１図及び第２図に於ては光伝送路は発振領
域より基板に近い側に形成されているが反対でもよい。
しかし、発振領域に近い側に吸熱体を設けた方が室温連
続発振し易いため第１図及び第２図の方が好ましい。結
晶材料及び組成、各層厚は上記に限らないことは言うま
でもない。
中心に立つ光波が回折格子１５及び３４に感じる構成に
なつているが、光伝送路に結合した後に光伝送路の中心
層１２及び３２を中心に伝播する光波が、回折格子に感
じる構成であつても本発明の効果は得られる。すなわち
、回折格子が層１３及び３３又は層１１及び３１の中心
層１２及び３２に近接した領域に設けられていてもよい
。回折格子はＺｎ選択拡散領域１７直下のみあるいはそ
の両端に設けられてもよい。とくに、後者は分布ブラッ
ク反射形と云われ、発振領域近傍に回折格子がないため
に、非発光再結合要素が少なく、高性能，長寿命を得易
い。発振領域及び光伝送路は非対称形で、両モードのエ
ネルギ分布が両者間の層にかたよつていた方がより電磁
波結合が大きく好ましい。またｐ形及びｎ形の導電形は
第１図及び第２図の反対でもよい。更に励起領域を限定
して活性層に平行な方向の横モードを制御するストライ
プ構造については、上述のＺｎ拡散形、プロトン照射形
、リブ導波路形、埋め込みヘテロ接合形等、ほとんど全
てのストライプ構造を適用する事ができる。第１図，第
２図において、オーミツク抵抗を下げるために表面にＧ
ａＡｓをもう一層形成してもよく、その際のストライブ
電極部はＰｎ接合の逆方向絶縁を利用して形成してもよ
い。またレーザ光を放出する光伝送路の結晶端にはより
大きな光出力をとり出すために無反射膜を施ずとより有
効である。第１図及び第２図に於ては光伝送路は発振領
域より基板に近い側に形成されているが反対でもよい。
しかし、発振領域に近い側に吸熱体を設けた方が室温連
続発振し易いため第１図及び第２図の方が好ましい。結
晶材料及び組成、各層厚は上記に限らないことは言うま
でもない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に於ける複合半導体レーザ素
子の結晶断面図である。 １０はｎ形ＧａＡｓ基板、１１及び１３はｎ形ＡｔＯ．
３ＧａＯ．７ＡＳ層、１２は光伝送路の中心層となるｎ
形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７＞Ａｓ層、１４は発振領域の
活性層となるｎ又はｐ形ＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５ＡＳ
層、１５は分布帰還形の回折格子、１６はｐ形ＡｔＯ．
３ＧａＯ．７ＡＳ層、１７はＺｎ選択拡散領域、１９及
び２０はオーミツク電極である。 第２図は、本発明の他の実施例に於ける複合半導体レー
ザ素子の結晶断面図である。 ３１及び３３はｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ層、
３２は光伝送路の中心層となるｎ形ＡｔＯ．ｌＧａＯ．
９ＡＳ層、３４は分布帰還形の回折格子、３５及び３７
はｎ形及びＰｌｆｆ．ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層
、３６は発振領域の活性層となるｎ又はｐ形ＡｔＯ．Ｏ
３ＧａＯ．９７ＡＳ層である。
子の結晶断面図である。 １０はｎ形ＧａＡｓ基板、１１及び１３はｎ形ＡｔＯ．
３ＧａＯ．７ＡＳ層、１２は光伝送路の中心層となるｎ
形ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７＞Ａｓ層、１４は発振領域の
活性層となるｎ又はｐ形ＡｔＯ．Ｏ５ＧａＯ．９５ＡＳ
層、１５は分布帰還形の回折格子、１６はｐ形ＡｔＯ．
３ＧａＯ．７ＡＳ層、１７はＺｎ選択拡散領域、１９及
び２０はオーミツク電極である。 第２図は、本発明の他の実施例に於ける複合半導体レー
ザ素子の結晶断面図である。 ３１及び３３はｎ形ＡｔＯ．ｌ５ＧａＯ．８５ＡＳ層、
３２は光伝送路の中心層となるｎ形ＡｔＯ．ｌＧａＯ．
９ＡＳ層、３４は分布帰還形の回折格子、３５及び３７
はｎ形及びＰｌｆｆ．ＡｔＯ．２５ＧａＯ．７５ＡＳ層
、３６は発振領域の活性層となるｎ又はｐ形ＡｔＯ．Ｏ
３ＧａＯ．９７ＡＳ層である。
Claims (1)
- １ 単一結晶内に活性層をこれよりバンドギャップが大
きい層で挾んだ第１のダブルヘテロ接合構造と中心層を
これよりバンドギャップが大きい層で挾んだ第２のダブ
ルヘテロ接合構造とを有し、上記第１のダブルテヘロ接
合構造はｐｎ接合を含んで励起領域が結晶端に迄達しな
い発振領域であり、上記第２のダブルヘテロ接合構造は
上記中心層のバンドギャップが上記発振領域で発するレ
ーザ光の光量子エネルギーより大きく且つ該中心層が上
記発振領域の活性層より厚い基本モードの光伝送路であ
り、更に、いずれかのダブルヘテロ接合構造に分布帰還
形の回折格子を有し、両ダブルヘテロ接合構造にたつ電
磁波モードが互いに電磁波的に結合して上記光伝送路の
結晶端からレーザ光が放出されることを特徴とする複合
半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51021167A JPS5916432B2 (ja) | 1976-03-01 | 1976-03-01 | 複合半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51021167A JPS5916432B2 (ja) | 1976-03-01 | 1976-03-01 | 複合半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52105789A JPS52105789A (en) | 1977-09-05 |
| JPS5916432B2 true JPS5916432B2 (ja) | 1984-04-16 |
Family
ID=12047344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51021167A Expired JPS5916432B2 (ja) | 1976-03-01 | 1976-03-01 | 複合半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916432B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56100264U (ja) * | 1979-12-28 | 1981-08-07 | ||
| JPS5861693A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レ−ザ |
| JPS58140179A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-19 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ |
-
1976
- 1976-03-01 JP JP51021167A patent/JPS5916432B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52105789A (en) | 1977-09-05 |
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