JPS5917292A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
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- JPS5917292A JPS5917292A JP57127302A JP12730282A JPS5917292A JP S5917292 A JPS5917292 A JP S5917292A JP 57127302 A JP57127302 A JP 57127302A JP 12730282 A JP12730282 A JP 12730282A JP S5917292 A JPS5917292 A JP S5917292A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/0235—Method for mounting laser chips
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- 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
- H01S5/24—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 having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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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素子の寿命特性の改良に関し、特
に活性領域にかかる応力を軽減して動作寿命を改善した
半導体レーザ素子に関するものである。
に活性領域にかかる応力を軽減して動作寿命を改善した
半導体レーザ素子に関するものである。
発振波長が０．８μｍ帯にあるＧａＡｌＡｓ系の半導体
レーザ素子は近年急速な進歩を遂げ、室温に於いて１０
６時間を越える推定寿命が報告されるに至り光通信用の
光源として実用化が促進されつつある。半導体レーザの
長寿命化の達成は結晶成長技術の改善や成長系中の酸素
の低減により成長結晶中の欠陥密度を減少させ、ダーク
ラインやダークスポット等の発生を抑制することが可能
になったこと及び共振端面をＡ１２０Ｂ 、５ｉ０２
、Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体膜で保護することにより端面腐
蝕を防止したことが主な成功の璧因となっている。
レーザ素子は近年急速な進歩を遂げ、室温に於いて１０
６時間を越える推定寿命が報告されるに至り光通信用の
光源として実用化が促進されつつある。半導体レーザの
長寿命化の達成は結晶成長技術の改善や成長系中の酸素
の低減により成長結晶中の欠陥密度を減少させ、ダーク
ラインやダークスポット等の発生を抑制することが可能
になったこと及び共振端面をＡ１２０Ｂ 、５ｉ０２
、Ｓｉ３Ｎ４等の誘電体膜で保護することにより端面腐
蝕を防止したことが主な成功の璧因となっている。
し２かしながら、発振波長が０．８μｍ以上の赤外レー
ザに於いては高い信頼性が確立されているが、発振波長
０．８μｍ未満の可視光Ｖ−ザ素子は赤外レーザ素子に
比較して寿命が短かく、信頼性の低い現状にある。この
点に関し、結晶性に問題のあるＴｅ又はＳｅ ドープ
ｎ型クラッド層を活性層形成後にエピタキシャル成長さ
せることにより活性層の結晶性を向上させ、ＧａＡｌＡ
ｓ系可視光レーザ素子の信頼性を飛躍的に改善する技術
が本出願人より特願昭５５〜１６６１２４号及び特願昭
５６−４４７７５号にて出願されている。この技術を用
いると、発振波長０．７７μｍ程度までは０．８μｍ帯
の赤外レーザ素子と同程度の寿命特性を得ることができ
るか、０７７μｍ未満では発振波長の短波長化に伴い急
激に寿命が短かくなる傾向にあった。
ザに於いては高い信頼性が確立されているが、発振波長
０．８μｍ未満の可視光Ｖ−ザ素子は赤外レーザ素子に
比較して寿命が短かく、信頼性の低い現状にある。この
点に関し、結晶性に問題のあるＴｅ又はＳｅ ドープ
ｎ型クラッド層を活性層形成後にエピタキシャル成長さ
せることにより活性層の結晶性を向上させ、ＧａＡｌＡ
ｓ系可視光レーザ素子の信頼性を飛躍的に改善する技術
が本出願人より特願昭５５〜１６６１２４号及び特願昭
５６−４４７７５号にて出願されている。この技術を用
いると、発振波長０．７７μｍ程度までは０．８μｍ帯
の赤外レーザ素子と同程度の寿命特性を得ることができ
るか、０７７μｍ未満では発振波長の短波長化に伴い急
激に寿命が短かくなる傾向にあった。
一般にＧａＡｌＡｓ系のダブルへテロ構造レーザに於い
ては、ＧａＡ３基板と各成長層の格子定数は成長温度で
ある８００℃付近ではほぼ一致している５が、Ｇ ａｌ
−Ｘ Ａ ｌ ｚ Ａ Ｓの熱膨張係数かＡｌ混晶比
Ｘによって異なるため、室温では格子定数が大きく異な
る。この結果、゛室温においては活性層に大きな応力が
加えられることとなる。通常のレーザは基本的には第１
図に示すように、ＧａＡｓ基板ｌ上にＧ ａｌ−ｙ Ａ
ｌ ｙ Ａ ｓクラ、ツ・ド層２、Ｇａ１−ｘＡＩＸ
Ａｓ活性層３、Ｇ ａｌ −ｙ Ａ ｌｙ Ａ ｓクラ
ッド層４、ＧａＡｓキャップ層５を成長させた多層結晶
構造を有している。各層の厚みをＧａＡｓ基板１００μ
ｍ、活性層Ｏ１μｍ、クラッド層及びキャップ層１μｍ
として、８００℃から２０℃への温度降下による応力を
計算する。活性層３とクラッド層２，４のＡｌ混晶比擁
ｉＡ ｘ ＝ ’ｌ ｘを０３と一定にとって、活性
層３のＡｌ混晶比Ｘを変化させた時の活性層にががる応
力の計算結果を第２図に示す。ｘ＝０がら０．０２まで
は引っ張り応力σ□でＸの増加とともに減少するが、Ｘ
が約４００２以上では圧縮応力σ となす、Ｘの増加と
ともに大きくなる。発振波長０．７４μｍのｘ＝０．２
では２ＸＩ０８ｄｙｎｅｓＡＪ以上の圧縮応力がかかっ
ている。このような応力はＩＥＥＥ。
ては、ＧａＡ３基板と各成長層の格子定数は成長温度で
ある８００℃付近ではほぼ一致している５が、Ｇ ａｌ
−Ｘ Ａ ｌ ｚ Ａ Ｓの熱膨張係数かＡｌ混晶比
Ｘによって異なるため、室温では格子定数が大きく異な
る。この結果、゛室温においては活性層に大きな応力が
加えられることとなる。通常のレーザは基本的には第１
図に示すように、ＧａＡｓ基板ｌ上にＧ ａｌ−ｙ Ａ
ｌ ｙ Ａ ｓクラ、ツ・ド層２、Ｇａ１−ｘＡＩＸ
Ａｓ活性層３、Ｇ ａｌ −ｙ Ａ ｌｙ Ａ ｓクラ
ッド層４、ＧａＡｓキャップ層５を成長させた多層結晶
構造を有している。各層の厚みをＧａＡｓ基板１００μ
ｍ、活性層Ｏ１μｍ、クラッド層及びキャップ層１μｍ
として、８００℃から２０℃への温度降下による応力を
計算する。活性層３とクラッド層２，４のＡｌ混晶比擁
ｉＡ ｘ ＝ ’ｌ ｘを０３と一定にとって、活性
層３のＡｌ混晶比Ｘを変化させた時の活性層にががる応
力の計算結果を第２図に示す。ｘ＝０がら０．０２まで
は引っ張り応力σ□でＸの増加とともに減少するが、Ｘ
が約４００２以上では圧縮応力σ となす、Ｘの増加と
ともに大きくなる。発振波長０．７４μｍのｘ＝０．２
では２ＸＩ０８ｄｙｎｅｓＡＪ以上の圧縮応力がかかっ
ている。このような応力はＩＥＥＥ。
ジャーナル・オブ・カンタム拳エレクトロニクス。
Ｖｏｌ、ＱＥ−１７、Ｎｏ、５ 、 ｐｐ、７６３ （
１９８１）にて報告されているように、ＧａＡｌＡｓ系
可視光半導体レーザの劣化の一因と考えられる。しかし
ながら、実際には第３図に示すように、レーザ素子８は
ヒートシンク６上にろう材７を用いてマウントされてい
るため、マウント時の温度から室温までの温度降下に伴
ない、レーザ素子８とヒートシンク６及びろう材７との
熱膨張係数の相違により、大きな応力が加わっている。
１９８１）にて報告されているように、ＧａＡｌＡｓ系
可視光半導体レーザの劣化の一因と考えられる。しかし
ながら、実際には第３図に示すように、レーザ素子８は
ヒートシンク６上にろう材７を用いてマウントされてい
るため、マウント時の温度から室温までの温度降下に伴
ない、レーザ素子８とヒートシンク６及びろう材７との
熱膨張係数の相違により、大きな応力が加わっている。
例えばヒートシンク６としてＩ ｍｍ厚の銅を用いた場
合、銅の熱膨張係数１．７Ｘ Ｉ Ｏ−５とＧａＡｓ０
熱膨張係数６．９Ｘ Ｉ Ｏ−６との相違により、１０
０℃程度の温度降下によっても約Ｉ ０９ｄｙｎｅｓ／
ｃｒＡと前述のレーザ素子自体によるものより大きな圧
縮応力がかかる。ろう材としてＩｎを用いるとＩｎの塑
性変形によシ応力か一部緩和されるか、Ｉ ０８ｄｙｎ
ｅｓ ／ｃａまで下げることは容易ではない。一方、実
際に銅ヒートシンクとＩｎろう材を用いてマウントした
レーザ素子の応力を、光弾性測定したところ、マウント
面から離れるほど応力が減少することが判明した。また
、マウント面の反対側の面においても応力の増大が観測
された。後者は、レーザ素子がマウント面近くではヒー
トシンクに圧縮応力が加わっているが、レーザ素子自体
の変形により、反対側では引っ張り応力がかかっている
ためと考えられる。マウントしない場合には、応力は観
測できなかったことから、マウントによる応力が極めて
大きいことが確認された。
合、銅の熱膨張係数１．７Ｘ Ｉ Ｏ−５とＧａＡｓ０
熱膨張係数６．９Ｘ Ｉ Ｏ−６との相違により、１０
０℃程度の温度降下によっても約Ｉ ０９ｄｙｎｅｓ／
ｃｒＡと前述のレーザ素子自体によるものより大きな圧
縮応力がかかる。ろう材としてＩｎを用いるとＩｎの塑
性変形によシ応力か一部緩和されるか、Ｉ ０８ｄｙｎ
ｅｓ ／ｃａまで下げることは容易ではない。一方、実
際に銅ヒートシンクとＩｎろう材を用いてマウントした
レーザ素子の応力を、光弾性測定したところ、マウント
面から離れるほど応力が減少することが判明した。また
、マウント面の反対側の面においても応力の増大が観測
された。後者は、レーザ素子がマウント面近くではヒー
トシンクに圧縮応力が加わっているが、レーザ素子自体
の変形により、反対側では引っ張り応力がかかっている
ためと考えられる。マウントしない場合には、応力は観
測できなかったことから、マウントによる応力が極めて
大きいことが確認された。
本発明は上述の問題点に鑑み、マウントによる応力の影
響を低減することにより、０．７７μｍ以下の短波長領
域に於いても長寿命を有する新規有用な半導体レーザ素
子を提供することを目的とするものである。
響を低減することにより、０．７７μｍ以下の短波長領
域に於いても長寿命を有する新規有用な半導体レーザ素
子を提供することを目的とするものである。
本発明は上記の目的を達成するために、多層結晶内の活
性層をマウント面及びマウント面と反対側の面よりそれ
ぞれ所定の距離以上能してマウントによる応力の低減さ
れた領域に形成することを基本とする技術である。
性層をマウント面及びマウント面と反対側の面よりそれ
ぞれ所定の距離以上能してマウントによる応力の低減さ
れた領域に形成することを基本とする技術である。
まず、マウントに起因する応力の計算結果について説明
する。第４図は計算に用いたレーザ素子構造の断面構成
図であり、ヒートシンク６上にろう材７を用いてレーザ
素子となるＧａＡｓウェハ２０がマウントされている。
する。第４図は計算に用いたレーザ素子構造の断面構成
図であり、ヒートシンク６上にろう材７を用いてレーザ
素子となるＧａＡｓウェハ２０がマウントされている。
通常のレーザ素子に於いてはヒートシンク６として４０
０μｍ〜１ｍｍ の厚さのＣｕ、Ｓｉ等が用いられ、
ろう材７としては１〜ＩＯμｍ厚のＩ ｎ 、Ａｕ −
５ｎ 、Ａｕ −５ｉ等が用いられる。ヒートシンクの
厚みか４００μｍ以上でレーザ素子の厚み１５０μｍ程
度よりも厚い場合、ろう材７がその融点から室温まで弾
性変形したと仮定して計算を行なうと、最も応力の小さ
いｓｉ ヒートシンク６とＩｎろう材７０組み合わせで
２〜３×〜・１ぺｄｙ“ｅｓ／ｃｒｄ・最も応力０大き
“°°３−ト′ンク６とＡｕ系ろう材７の組み合わせで
は１０９ｄ’／ｎｅｓ／ｃｒ１以上の応力がＧａＡ３全
体にかかることになる。
０μｍ〜１ｍｍ の厚さのＣｕ、Ｓｉ等が用いられ、
ろう材７としては１〜ＩＯμｍ厚のＩ ｎ 、Ａｕ −
５ｎ 、Ａｕ −５ｉ等が用いられる。ヒートシンクの
厚みか４００μｍ以上でレーザ素子の厚み１５０μｍ程
度よりも厚い場合、ろう材７がその融点から室温まで弾
性変形したと仮定して計算を行なうと、最も応力の小さ
いｓｉ ヒートシンク６とＩｎろう材７０組み合わせで
２〜３×〜・１ぺｄｙ“ｅｓ／ｃｒｄ・最も応力０大き
“°°３−ト′ンク６とＡｕ系ろう材７の組み合わせで
は１０９ｄ’／ｎｅｓ／ｃｒ１以上の応力がＧａＡ３全
体にかかることになる。
このように大きなマウント応力を軽減するために、ろう
材７としてＩｎが用いられている。Ｉｎを用いると、実
際にはＩｎが完全に弾性変形せず、応力を緩和する方向
への塑性変形を伴なうため、上記のような大きな応力は
かからない。またｒｎの融点は約１５５℃と他のろう材
に比べて低いことも、熱膨張係数の差に起因する応力を
軽減することに寄与している。
材７としてＩｎが用いられている。Ｉｎを用いると、実
際にはＩｎが完全に弾性変形せず、応力を緩和する方向
への塑性変形を伴なうため、上記のような大きな応力は
かからない。またｒｎの融点は約１５５℃と他のろう材
に比べて低いことも、熱膨張係数の差に起因する応力を
軽減することに寄与している。
次に、ろう材７の塑性変形の効果を考慮して、ヒートシ
ンクの厚さが実効的に減少することと仮定して、第４図
のＧａＡｓ結晶２０の厚さ方向への応力変化を計算する
。第５図は、１００μｍ厚のＧａＡｓに直接厚さｔのＣ
ｕがついた場合、マウント時の温度から室温までの温度
変化を１３０℃として応力の変化を計算した結果である
。Ｃｕの厚みｔが減少すると全体に応力が減少するとと
もに、１ａＡｓ結晶の厚さ方向で応力分布が形成されて
くることかわかる。ＣＩはＧａＡｓより熱膨張係数が大
きいため、ヒートシンクの近くでは圧縮応力。
ンクの厚さが実効的に減少することと仮定して、第４図
のＧａＡｓ結晶２０の厚さ方向への応力変化を計算する
。第５図は、１００μｍ厚のＧａＡｓに直接厚さｔのＣ
ｕがついた場合、マウント時の温度から室温までの温度
変化を１３０℃として応力の変化を計算した結果である
。Ｃｕの厚みｔが減少すると全体に応力が減少するとと
もに、１ａＡｓ結晶の厚さ方向で応力分布が形成されて
くることかわかる。ＣＩはＧａＡｓより熱膨張係数が大
きいため、ヒートシンクの近くでは圧縮応力。
反対側では引っ張り応力となり、ヒートシンク面からの
距離が約６５μｍのところで最小値即ち応力零となる。
距離が約６５μｍのところで最小値即ち応力零となる。
ＧａＡｓ結晶の厚さを変えた場合、応力が緩和される程
度はＧａＡｓ結晶が厚い程ヒートシンクが厚くても大き
くなるがある程度以上応力が緩和されると、応力の分布
の形は変化しない。従って、ヒートシンクからの距離が
ＧａＡｓ結晶の厚さの約６５％のところで応力が零とな
る。
度はＧａＡｓ結晶が厚い程ヒートシンクが厚くても大き
くなるがある程度以上応力が緩和されると、応力の分布
の形は変化しない。従って、ヒートシンクからの距離が
ＧａＡｓ結晶の厚さの約６５％のところで応力が零とな
る。
ろう材が厚い場合には、ろう材の塑性変形により、ヒー
トシンクからの応力は無視できるようになるがＧａＡｓ
結晶近傍のろう材による応力が問題となる。第６図は１
００μｍ厚のＧａＡｓに厚さｔのＩｎが付いた場合、マ
ウント時の温度から室温までの温度変化を１３０℃とし
て応力の分布を計算した結果である。応力を及ぼするう
拐の実効的な厚さが減少すると応力は減少し、第５図と
同様の分布を呈することがわかる。
トシンクからの応力は無視できるようになるがＧａＡｓ
結晶近傍のろう材による応力が問題となる。第６図は１
００μｍ厚のＧａＡｓに厚さｔのＩｎが付いた場合、マ
ウント時の温度から室温までの温度変化を１３０℃とし
て応力の分布を計算した結果である。応力を及ぼするう
拐の実効的な厚さが減少すると応力は減少し、第５図と
同様の分布を呈することがわかる。
Ｓｉ ヒートシンクを用いた場合には、ｓ＋ の熱膨張
係数はＧａＡｓよシ小さいため、ＧａＡｓ結晶内でヒー
トシンクに近い側では引っ張り応力１反対側では圧縮応
力となり、上述のＣｕ ヒートシンクあるいはｔｎろ
う材のみによる応力とは逆向きに働くが、ヒートシンク
厚が薄い時の応力分布は第５図、第６図の場合とほぼ同
じである。
係数はＧａＡｓよシ小さいため、ＧａＡｓ結晶内でヒー
トシンクに近い側では引っ張り応力１反対側では圧縮応
力となり、上述のＣｕ ヒートシンクあるいはｔｎろ
う材のみによる応力とは逆向きに働くが、ヒートシンク
厚が薄い時の応力分布は第５図、第６図の場合とほぼ同
じである。
第５図、第６図に示すように応力の最小点がヒートシン
クからＧａＡｓ結晶の厚みの約６５チの点となる程度ま
で応力が緩和されると、一般的に圧縮応力、引っ張り応
力いずれの場合も応力の分′布はほぼ同一の傾向をとる
。従って、Ｉｎろう材を用いる等のマウント時に応力を
緩和するような手法を用いた場合応力がほぼ最小となる
ヒートシンクからレーザ素子の厚さの６５係の位置近傍
に活性層を形成することにより、レーザ素子の劣化が著
しく抑制される。
クからＧａＡｓ結晶の厚みの約６５チの点となる程度ま
で応力が緩和されると、一般的に圧縮応力、引っ張り応
力いずれの場合も応力の分′布はほぼ同一の傾向をとる
。従って、Ｉｎろう材を用いる等のマウント時に応力を
緩和するような手法を用いた場合応力がほぼ最小となる
ヒートシンクからレーザ素子の厚さの６５係の位置近傍
に活性層を形成することにより、レーザ素子の劣化が著
しく抑制される。
本発明のレーザ素子は、圧縮および引っ張りの応力が最
も大きいマウント面あるいはそれに対向する面における
値の１／／２以下の値に緩和された位置臥活性領域を形
成して応力を軽減したものである。応力の強さはマウン
ト面側の方がそれに対向する側の面よりも減衰が小さい
ためそれぞれの面における応力の１／２に減衰する距離
は、マウント面側ではレーザ素子の厚みの３２〜３５チ
、対向する面の側ではレーザ素子の厚みの１６〜１８％
である。
も大きいマウント面あるいはそれに対向する面における
値の１／／２以下の値に緩和された位置臥活性領域を形
成して応力を軽減したものである。応力の強さはマウン
ト面側の方がそれに対向する側の面よりも減衰が小さい
ためそれぞれの面における応力の１／２に減衰する距離
は、マウント面側ではレーザ素子の厚みの３２〜３５チ
、対向する面の側ではレーザ素子の厚みの１６〜１８％
である。
以下、本発明を実施例に従って説明する。
第７図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ素子の断
面構成図である。
面構成図である。
ｐ型ＧａＡｓ基板１上に電流狭窄用ストライプ構造を形
成するためにｎ型ＧａＡｓの電流制限層９を成長した後
、エンチングにより電流制限層９表面よりＧａＡｓ基板
１に達するＶ字形溝を加工することによりストライプ状
に電流制限層９が除去された電流通路が形成されている
。その上にｐ型Ｇ ａｇ、４４Ａ Ｉｏ、５６ Ａ ｓ
クラッド層２、Ｇａｏｌｇ ＡＩｏ、２ ＡＳ活性
層３、ｎ型Ｇ ａｏ、４４Ａ １０．５６ Ａ ｓクラ
ッド層４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５が連続エビタキシ
ャノー成長法により順次積層されている。ＧａＡｓ基板
１はエツチングにより所定の厚さに加工された後ｐ側電
極１１が形成され、またキャップ層５上にはｎ側電極１
２か蒸着形成されている。このレーザ素子の発振波長は
０７４μｍであった。
成するためにｎ型ＧａＡｓの電流制限層９を成長した後
、エンチングにより電流制限層９表面よりＧａＡｓ基板
１に達するＶ字形溝を加工することによりストライプ状
に電流制限層９が除去された電流通路が形成されている
。その上にｐ型Ｇ ａｇ、４４Ａ Ｉｏ、５６ Ａ ｓ
クラッド層２、Ｇａｏｌｇ ＡＩｏ、２ ＡＳ活性
層３、ｎ型Ｇ ａｏ、４４Ａ １０．５６ Ａ ｓクラ
ッド層４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層５が連続エビタキシ
ャノー成長法により順次積層されている。ＧａＡｓ基板
１はエツチングにより所定の厚さに加工された後ｐ側電
極１１が形成され、またキャップ層５上にはｎ側電極１
２か蒸着形成されている。このレーザ素子の発振波長は
０７４μｍであった。
通常の半導体レーザ素子では、基板１の厚さは約１１０
０７ｚ ＋−ｎ型クラッド層４が約１ μｍ 、 ｎ
型中９フフ いる。活性層は成長層側の電極１２から、レーザ素子全
体の厚さの５％以内の距離に形成される。
０７ｚ ＋−ｎ型クラッド層４が約１ μｍ 、 ｎ
型中９フフ いる。活性層は成長層側の電極１２から、レーザ素子全
体の厚さの５％以内の距離に形成される。
このような構造にすると電極ＩＩ，＋２のいずれの側を
ヒートシンクにマウントする場合も応力の大きい領域に
活性層が位置することになる。従って本実施例では、ｎ
型キャップ層５の厚さを４０μｍに設定しＧａＡｓ基板
１の厚さをエツチングにより７０１１ｍとした。またｎ
型クラッド層厚はｌｌ１ｍ，活性層厚は０１μｍ，ｐ型
クラッド層厚はＶ溝の外で０、１５μｍ，ｎ型ＧａＡｓ
電流制限層厚はＶ溝の外で１８ｍとする。以上により活
性層３は電極１２側からレーザ素子全体の厚みの約３７
％の距離に形成されている。このレーザ素子は、ｎ側電
極１２側を銅ヒートシンク上にＩｎろう材を用いてマウ
ントした。
ヒートシンクにマウントする場合も応力の大きい領域に
活性層が位置することになる。従って本実施例では、ｎ
型キャップ層５の厚さを４０μｍに設定しＧａＡｓ基板
１の厚さをエツチングにより７０１１ｍとした。またｎ
型クラッド層厚はｌｌ１ｍ，活性層厚は０１μｍ，ｐ型
クラッド層厚はＶ溝の外で０、１５μｍ，ｎ型ＧａＡｓ
電流制限層厚はＶ溝の外で１８ｍとする。以上により活
性層３は電極１２側からレーザ素子全体の厚みの約３７
％の距離に形成されている。このレーザ素子は、ｎ側電
極１２側を銅ヒートシンク上にＩｎろう材を用いてマウ
ントした。
本実施例のレーザ素子を５０℃において５ｍＷ一定出力
の条件下で駆動試験を行ない、ｎ型キャップ層を３μｍ
でＧａＡｓ基板１００μｍとした従来のレーザ素子と比
較した。第８図はこれらの素子の駆動電流の経時変化を
示す説明図であり、実線は上記実施例のレーザ素子、破
線は従来のレーザ素子の結果をそれぞれ示す。本発明を
実施した場合には、従来の素子に比べて、キャップ層か
厚く放熱か悪いため、駆動電流はやや高くなるが、安定
に動作している。
の条件下で駆動試験を行ない、ｎ型キャップ層を３μｍ
でＧａＡｓ基板１００μｍとした従来のレーザ素子と比
較した。第８図はこれらの素子の駆動電流の経時変化を
示す説明図であり、実線は上記実施例のレーザ素子、破
線は従来のレーザ素子の結果をそれぞれ示す。本発明を
実施した場合には、従来の素子に比べて、キャップ層か
厚く放熱か悪いため、駆動電流はやや高くなるが、安定
に動作している。
上記実施例は発振波長０．７４μｍのＧａＡｌＡｓ系半
導体レーザについて示したが、マウントによりレーザ素
子にかかる応力は発振波長か変化しても変わらないので
本発明はＧａＡｌＡｓ系半導体レーザについて一般的に
広く適用できる。可視光ＧａＡｌＡｓ系レーザでは第２
図に示すように短波長化に伴い素子自身による応力が増
大し、マウントによる応力の影響がより大きく現われる
ため特に重要である。本発明はＧａＡｌＡｓ系以外の例
えばＩｎＧ’ａＡｓＰ系のレーザ素子等に対しても適用
可能であり、半導体レーザ素子とヒートシンク材料ある
いはろう材との熱膨張係数が異なる場合に有効な技術と
なる。
導体レーザについて示したが、マウントによりレーザ素
子にかかる応力は発振波長か変化しても変わらないので
本発明はＧａＡｌＡｓ系半導体レーザについて一般的に
広く適用できる。可視光ＧａＡｌＡｓ系レーザでは第２
図に示すように短波長化に伴い素子自身による応力が増
大し、マウントによる応力の影響がより大きく現われる
ため特に重要である。本発明はＧａＡｌＡｓ系以外の例
えばＩｎＧ’ａＡｓＰ系のレーザ素子等に対しても適用
可能であり、半導体レーザ素子とヒートシンク材料ある
いはろう材との熱膨張係数が異なる場合に有効な技術と
なる。
第１図はダブルへテロ構造半導体レーザの基本的な断面
構成図である。 第２図は第１図に示す半導体レーザに於いて、活性層の
Ａｌ混晶比を変化させた時の活性層にかかる応力の変化
を示す説明図である。 第３図は半導体レーザ素子のステム上へのマウント時の
構成を示す説明図である。 第４図は応力分布の計算に用いた半導体レーザ素子の構
成を示す説明図である。 第５図は銅ヒートシンクによる応力の計算結果を示す説
明図である。 第６図はＩｎろう材による応力の計算結果を示す説明図
である。 第７図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ素子の断
面構成図である。 第８図は第７図に示す半導体レーザ素子及び従来の半導
体レーザ素子の駆動電流の経時変化を示す特性図である
。 １・・・ＧａＡｓ基板、２・・・クラッド層、３・・・
活性層、４・・・クラ。ラド層、５・・・ＧａＡｓキャ
ップ層、６・・・ヒートシンク、７・・・ろう材、８・
・・レーザ素子、９・・・電流制限層、１０・・電流通
路。
構成図である。 第２図は第１図に示す半導体レーザに於いて、活性層の
Ａｌ混晶比を変化させた時の活性層にかかる応力の変化
を示す説明図である。 第３図は半導体レーザ素子のステム上へのマウント時の
構成を示す説明図である。 第４図は応力分布の計算に用いた半導体レーザ素子の構
成を示す説明図である。 第５図は銅ヒートシンクによる応力の計算結果を示す説
明図である。 第６図はＩｎろう材による応力の計算結果を示す説明図
である。 第７図は本発明の一実施例を示す半導体レーザ素子の断
面構成図である。 第８図は第７図に示す半導体レーザ素子及び従来の半導
体レーザ素子の駆動電流の経時変化を示す特性図である
。 １・・・ＧａＡｓ基板、２・・・クラッド層、３・・・
活性層、４・・・クラ。ラド層、５・・・ＧａＡｓキャ
ップ層、６・・・ヒートシンク、７・・・ろう材、８・
・・レーザ素子、９・・・電流制限層、１０・・電流通
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振用活性領域を有する多層結晶層の半導体
レーザ素子に於いて、前記活性領域をマウント面から素
子厚さの３５チ以上の距離を隔てて前記多層結晶層内に
形成したことを特徴とする半導体レーザ素子。 ２ 活性領域をマウ・ント面と逆の面から素子厚さの１
８％以上の距離を隔てて前記多層結晶層内に形成した特
許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127302A JPS5917292A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
| US06/482,246 US4592060A (en) | 1982-07-20 | 1983-04-05 | Semiconductor laser with active layer having reduced stress |
| DE8383302006T DE3377182D1 (en) | 1982-07-20 | 1983-04-08 | Semiconductor laser |
| EP83302006A EP0099616B1 (en) | 1982-07-20 | 1983-04-08 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127302A JPS5917292A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5917292A true JPS5917292A (ja) | 1984-01-28 |
| JPS6359278B2 JPS6359278B2 (ja) | 1988-11-18 |
Family
ID=14956588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127302A Granted JPS5917292A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4592060A (ja) |
| EP (1) | EP0099616B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5917292A (ja) |
| DE (1) | DE3377182D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6171690A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-12 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2001168445A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-06-22 | Denso Corp | 半導体レーザ装置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6031288A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-18 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS61135184A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-23 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6343389A (ja) * | 1986-08-09 | 1988-02-24 | Sharp Corp | 外部共振器型半導体レーザ装置 |
| JPH01291481A (ja) * | 1988-05-18 | 1989-11-24 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP3461632B2 (ja) * | 1995-08-28 | 2003-10-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP4565350B2 (ja) * | 2007-03-22 | 2010-10-20 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5637687A (en) * | 1979-09-04 | 1981-04-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor laser device |
-
1982
- 1982-07-20 JP JP57127302A patent/JPS5917292A/ja active Granted
-
1983
- 1983-04-05 US US06/482,246 patent/US4592060A/en not_active Expired - Lifetime
- 1983-04-08 DE DE8383302006T patent/DE3377182D1/de not_active Expired
- 1983-04-08 EP EP83302006A patent/EP0099616B1/en not_active Expired
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN=1972 * |
| IBM.TECHNICAL.DISCLOSURE.BULLETIN.15-6=1972 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6171690A (ja) * | 1984-09-17 | 1986-04-12 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2001168445A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-06-22 | Denso Corp | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0099616B1 (en) | 1988-06-22 |
| JPS6359278B2 (ja) | 1988-11-18 |
| US4592060A (en) | 1986-05-27 |
| EP0099616A2 (en) | 1984-02-01 |
| EP0099616A3 (en) | 1985-05-15 |
| DE3377182D1 (en) | 1988-07-28 |
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