JPS5917293A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS5917293A JPS5917293A JP57127303A JP12730382A JPS5917293A JP S5917293 A JPS5917293 A JP S5917293A JP 57127303 A JP57127303 A JP 57127303A JP 12730382 A JP12730382 A JP 12730382A JP S5917293 A JPS5917293 A JP S5917293A
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- Japan
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- substrate
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- Pending
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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
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素子に関し、特番こレーザ発振の
横モード制御に有効な構造を有する半導体レーザ素子及
びその製造技術ζこ関するものである。
横モード制御に有効な構造を有する半導体レーザ素子及
びその製造技術ζこ関するものである。
近年、光通信、ビデオディスク、オーディオディスクあ
るいは光学計測等の分野番こ於いて、単一微小スポット
で安定に発振する半導体レーザ素子の開発が切望されて
いる。この要求に応えるために、従来安定な基本横モー
ド発振を行ない、単一微小スポットで安定な発振を得る
半導体レーザ素子としてレーザ素子内部しこ作り付けの
光導波路を形成した素子構造が提案されてきた。その１
例として、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ＋ Ｖｏ １．３０゜Ｎｏ１２．Ｐ６４９（１９
７７）にＣＳ Ｐ （ＣｈａｎｎｅｌｅｄＳｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｐｌａｎａｒ）レーザと称される半導体レーザ
素子が紹介されている。このＣ８Ｐレーザの構成断面図
を第１図（こ示す。以下第１図について説明する。
るいは光学計測等の分野番こ於いて、単一微小スポット
で安定に発振する半導体レーザ素子の開発が切望されて
いる。この要求に応えるために、従来安定な基本横モー
ド発振を行ない、単一微小スポットで安定な発振を得る
半導体レーザ素子としてレーザ素子内部しこ作り付けの
光導波路を形成した素子構造が提案されてきた。その１
例として、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ＋ Ｖｏ １．３０゜Ｎｏ１２．Ｐ６４９（１９
７７）にＣＳ Ｐ （ＣｈａｎｎｅｌｅｄＳｕｂｓｔｒ
ａｔｅ Ｐｌａｎａｒ）レーザと称される半導体レーザ
素子が紹介されている。このＣ８Ｐレーザの構成断面図
を第１図（こ示す。以下第１図について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ 基板ｌ上にｎ−ＧａＡ７Ａｓから成るｎ
型クラッド層２、ｎまたはｐ型のＧａＡｔＡｓ から成
る活性層３、ｐ−ＧａＡ７Ａｓから成るｐ型クラッド層
４、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層５が順次積層さ
れ、キャップ層５の電流通路となる領域はＺｎ拡散によ
りｐ型拡散層６が形成されている０基板ＩＧこはストラ
イプ状の溝７が形成され、この溝７の部分でｎ型クラッ
ド層２は厚く堆積されている。即ち、ｎ型クラッド層２
に層厚分布か付与されている。
型クラッド層２、ｎまたはｐ型のＧａＡｔＡｓ から成
る活性層３、ｐ−ＧａＡ７Ａｓから成るｐ型クラッド層
４、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層５が順次積層さ
れ、キャップ層５の電流通路となる領域はＺｎ拡散によ
りｐ型拡散層６が形成されている０基板ＩＧこはストラ
イプ状の溝７が形成され、この溝７の部分でｎ型クラッ
ド層２は厚く堆積されている。即ち、ｎ型クラッド層２
に層厚分布か付与されている。
上記構造を有するＣ５Ｐレーザはストライプ溝７以外の
領域でｎ型クラッド層２の層厚が薄く、この領域で活性
層３からしみ出した光を基板ｌへ吸収するようＯこ構成
し溝７の直上の活性層３領域てレーザ発振を得るよう（
こしたものであるが、光の吸収を利用しているため微分
量子効率が３０％以下と低いこと及び溝７以外で有効な
光吸収を行なうためには、溝７以外の領域でｎ型クラッ
ド層２の層厚を０．１５μｍ以下程度に極めて薄く制御
する必要があり製作が難しいこと等の欠点を有する。
領域でｎ型クラッド層２の層厚が薄く、この領域で活性
層３からしみ出した光を基板ｌへ吸収するようＯこ構成
し溝７の直上の活性層３領域てレーザ発振を得るよう（
こしたものであるが、光の吸収を利用しているため微分
量子効率が３０％以下と低いこと及び溝７以外で有効な
光吸収を行なうためには、溝７以外の領域でｎ型クラッ
ド層２の層厚を０．１５μｍ以下程度に極めて薄く制御
する必要があり製作が難しいこと等の欠点を有する。
上記Ｃ５Ｐレーザと同様なチャンネル溝を有する半導体
レーザ素子として、Ｊ、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈ３’５ｉｃ
ｓ、 ４７． Ｐ４５７８． （１９７６）にＣ３Ｂ（
Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ ｂｕｒｉｅ
ｄ −ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）レーザがＫ
ｉｒｋｂｙ とＴｈ ｏｍｐ ｓ ｏ ｎら番こより紹
介されている。このＣ５Ｂレーザの構成断面図を第２図
に示す。以下第２図について説明する。
レーザ素子として、Ｊ、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈ３’５ｉｃ
ｓ、 ４７． Ｐ４５７８． （１９７６）にＣ３Ｂ（
Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ ｂｕｒｉｅ
ｄ −ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ）レーザがＫ
ｉｒｋｂｙ とＴｈ ｏｍｐ ｓ ｏ ｎら番こより紹
介されている。このＣ５Ｂレーザの構成断面図を第２図
に示す。以下第２図について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ 基板８上にｎ−ＧａＡｔＡｓから成るｎ
型クラッド層９、ｎ又はｐ−ＧａＡｔＡｓから成る活性
層ｌ０１ｐ−ｃａＡｔＡｓから成るｐ型クラッド層１１
、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層Ｉ２が順次積層さ
れている。基板８１こ形成されたストライプ状の溝１３
（こよりｎ型クラッド層９及び活性層１０は基板８の方
向へ湾曲させられており、活性層ｌＯはこの湾曲部で中
央部が三日月状（こ分離されている。この三日月状の活
性層ｌＯの領域が実質的にレーザ発振領域となる。
型クラッド層９、ｎ又はｐ−ＧａＡｔＡｓから成る活性
層ｌ０１ｐ−ｃａＡｔＡｓから成るｐ型クラッド層１１
、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層Ｉ２が順次積層さ
れている。基板８１こ形成されたストライプ状の溝１３
（こよりｎ型クラッド層９及び活性層１０は基板８の方
向へ湾曲させられており、活性層ｌＯはこの湾曲部で中
央部が三日月状（こ分離されている。この三日月状の活
性層ｌＯの領域が実質的にレーザ発振領域となる。
このＣＢＳレーザの特徴は、活性層１０のレーザ動作領
域が三日月状に成形されるため、横方向に屈折率差が生
じ、光を中心部に閉じ込めることができ、発振閾値電流
を２０〜８０ｍＡ程度の非常に小さな値に設定すること
ができる。しかしながら、共振器端面での光ビームの径
は１／７ｍ以下の非常（こ小さいスポットになるため、
出力光は２〜３ｍＷの小さな強度のレーザ光しか得られ
ず、これ以上（こ出力光を増大させると端面劣化を誘発
する。また接合に平行な方向に屈折率差か大きく形成さ
れるため、高次モードが励振しやすいといった欠点を有
する。
域が三日月状に成形されるため、横方向に屈折率差が生
じ、光を中心部に閉じ込めることができ、発振閾値電流
を２０〜８０ｍＡ程度の非常に小さな値に設定すること
ができる。しかしながら、共振器端面での光ビームの径
は１／７ｍ以下の非常（こ小さいスポットになるため、
出力光は２〜３ｍＷの小さな強度のレーザ光しか得られ
ず、これ以上（こ出力光を増大させると端面劣化を誘発
する。また接合に平行な方向に屈折率差か大きく形成さ
れるため、高次モードが励振しやすいといった欠点を有
する。
本発明は、上述のＣ５Ｐレーザ及びＣ８Ｂレーザの欠点
を解消し、製作が容易でかつ安定した基本横モードで発
振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。
を解消し、製作が容易でかつ安定した基本横モードで発
振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。
本発明は活性層の平坦性が悪くなると、光が凹凸番こよ
り散乱され損失となることを利用している。
り散乱され損失となることを利用している。
従来、半導体レーザの活性層の発振領域となる部分の平
坦性か悪いと、この光散乱損失により閾値電流が上昇し
、悪影響を及ぼすことが知られており−例えばＪｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ、４
７．Ｎｏ、９Ｐ８９９２（１９７６）Ｇこ詳しく述べら
れている。本発明はストライプ状の発振領域以外の部分
で活性層に凹凸あるいは湾曲等により光散乱損失を大き
くすることにより、平坦性が良く低光散乱損のストライ
プ部に基本横モードを励振せしめる新規な横モード安定
化機構を提供するものである。
坦性か悪いと、この光散乱損失により閾値電流が上昇し
、悪影響を及ぼすことが知られており−例えばＪｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＶｏｌ、４
７．Ｎｏ、９Ｐ８９９２（１９７６）Ｇこ詳しく述べら
れている。本発明はストライプ状の発振領域以外の部分
で活性層に凹凸あるいは湾曲等により光散乱損失を大き
くすることにより、平坦性が良く低光散乱損のストライ
プ部に基本横モードを励振せしめる新規な横モード安定
化機構を提供するものである。
以下、本発明を実施例（こ従って図面を参照しながら詳
説する。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ
素子の断面構成図である０ｎ−ＧａＡｓ基板Ｉ４上にｎ
−ＧａＡｔＡｓから成るｎ型クラッド層１５、ｎまたは
ｐ型のＧａＡｔＡｓ（またはＧａＡｓ）から成る活性層
１６、ｐ−ＧａＡｔＡ４から成るｐ型クラッド層１７、
ｐ−ＧａＡｓ から成るキャップ層１８が順次液相エ
ピタキシャル成長法により積層されている。更にその上
にＡｔ２０３膜１９が被着され、フォトリングラフィ法
によりストライプ状の窓２１が形成されている。この上
にｐ側電極２０を蒸着形成すること番こより、ストライ
プ状窓２１が電流通路となる。ＧａＡｓ基板１４の裏面
にはｎ側電極２２が形成される。
説する。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ
素子の断面構成図である０ｎ−ＧａＡｓ基板Ｉ４上にｎ
−ＧａＡｔＡｓから成るｎ型クラッド層１５、ｎまたは
ｐ型のＧａＡｔＡｓ（またはＧａＡｓ）から成る活性層
１６、ｐ−ＧａＡｔＡ４から成るｐ型クラッド層１７、
ｐ−ＧａＡｓ から成るキャップ層１８が順次液相エ
ピタキシャル成長法により積層されている。更にその上
にＡｔ２０３膜１９が被着され、フォトリングラフィ法
によりストライプ状の窓２１が形成されている。この上
にｐ側電極２０を蒸着形成すること番こより、ストライ
プ状窓２１が電流通路となる。ＧａＡｓ基板１４の裏面
にはｎ側電極２２が形成される。
ＧａＡｓ基板１４は第４図に示すようにストライプ部を
除いて約０．１μｍの高低差を有する波状の凹凸が形成
されている。このような基板を用いると、ｎ型クラッド
層夏５及び活性層１６の厚みはそれぞれ約１μｍ、及び
０．１μｍであるから、基板上に形成した凹凸は成長中
に平坦（こなることなく、第３図中Ｘ印を付した基板の
成長面及びその上に形成した活性層とクラッド層の界面
に凹凸形状が現われる。従って基板の凹凸上では光散乱
損が大きく、平坦なストライプ部上では光散乱損か小さ
くなる。
除いて約０．１μｍの高低差を有する波状の凹凸が形成
されている。このような基板を用いると、ｎ型クラッド
層夏５及び活性層１６の厚みはそれぞれ約１μｍ、及び
０．１μｍであるから、基板上に形成した凹凸は成長中
に平坦（こなることなく、第３図中Ｘ印を付した基板の
成長面及びその上に形成した活性層とクラッド層の界面
に凹凸形状が現われる。従って基板の凹凸上では光散乱
損が大きく、平坦なストライプ部上では光散乱損か小さ
くなる。
レーザ発振の横モードはこの作り付けの光散乱損失差に
より安定化され、ストライプ部に基本横モード発振を得
ることができる。第５図は本発明の他の実施例を示す半
導体レーザ素子の断面構成図である。前実施例に於いて
は基板上に凹凸を設ける工程が煩雑であるが、本実施例
では成長した結晶表面の凹凸を利用して凹凸を形成する
ことが特徴である。第１回目の成長でｐ−ＧａＡｓ 基
板２３上番こ電流通路を制限するためのｎ−ＧａＡｓ
から成る電流閉じ込め層２４を成長する。次に第２回目
の成長でｐ−ＧａＡｔＡｓから成るｐ型クラッド層２５
、ｐ又はｎ型のＧａＡｔＡｓ（又はＧａＡｓ）から成る
活性層２６、ｎ−ＧａＡｔＡｓから成るｎ型クラッド層
２７、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層２８が順次液
相エピタキシャル成長法により積層される。電流閉じ込
め層２４の層厚は０．８μｍ程度とし、第１回目の成長
でＧａＡｓ基板２３に堆積させた後、ストライ−プ状の
溝２９を表面よりＧａＡｓ基板２３１こ達する迄深さ約
１μｍ程度エツチング加工して電流通路を形成している
。電流閉じ込め層２４が介在している領域は逆極性に接
合されているため電流が流れず、電流閉じ込め層２４が
除去されたストライプ状の溝部のみがｎ側電極３０、ｐ
側電極３１を介して流れる電流の電流通路となる。ｎ−
ＧａＡｓ電流閉じ込め層２４ｉこＴｅを約２Ｘ１０１８
ｃｍ ３以上の高濃度番こドープしておくと電流閉じ込
め層２４表面が第６図に示すようにテラス状の凹凸をも
って成長する。従って、第５図中のＸ印を付した界面が
凹凸になるため、光散乱損が作り付けられる。
より安定化され、ストライプ部に基本横モード発振を得
ることができる。第５図は本発明の他の実施例を示す半
導体レーザ素子の断面構成図である。前実施例に於いて
は基板上に凹凸を設ける工程が煩雑であるが、本実施例
では成長した結晶表面の凹凸を利用して凹凸を形成する
ことが特徴である。第１回目の成長でｐ−ＧａＡｓ 基
板２３上番こ電流通路を制限するためのｎ−ＧａＡｓ
から成る電流閉じ込め層２４を成長する。次に第２回目
の成長でｐ−ＧａＡｔＡｓから成るｐ型クラッド層２５
、ｐ又はｎ型のＧａＡｔＡｓ（又はＧａＡｓ）から成る
活性層２６、ｎ−ＧａＡｔＡｓから成るｎ型クラッド層
２７、ｎ−ＧａＡｓ から成るキャップ層２８が順次液
相エピタキシャル成長法により積層される。電流閉じ込
め層２４の層厚は０．８μｍ程度とし、第１回目の成長
でＧａＡｓ基板２３に堆積させた後、ストライ−プ状の
溝２９を表面よりＧａＡｓ基板２３１こ達する迄深さ約
１μｍ程度エツチング加工して電流通路を形成している
。電流閉じ込め層２４が介在している領域は逆極性に接
合されているため電流が流れず、電流閉じ込め層２４が
除去されたストライプ状の溝部のみがｎ側電極３０、ｐ
側電極３１を介して流れる電流の電流通路となる。ｎ−
ＧａＡｓ電流閉じ込め層２４ｉこＴｅを約２Ｘ１０１８
ｃｍ ３以上の高濃度番こドープしておくと電流閉じ込
め層２４表面が第６図に示すようにテラス状の凹凸をも
って成長する。従って、第５図中のＸ印を付した界面が
凹凸になるため、光散乱損が作り付けられる。
本実施例においては電流通路と低光散乱損の領域が一義
的に位置合わせされているため、低光散乱横領域内での
利得の非対称性に起因するモード変形が起こりにくい。
的に位置合わせされているため、低光散乱横領域内での
利得の非対称性に起因するモード変形が起こりにくい。
また、前述したＣ８Ｐレーザの場合と異なり、ストライ
プ状の溝２９外でｐ型クラッド層２５の層厚を薄く制御
する必要がなくむしろ電流閉じ込め層２４による光の吸
収をさけるためにはある程度以上厚く成長した方が良い
。
プ状の溝２９外でｐ型クラッド層２５の層厚を薄く制御
する必要がなくむしろ電流閉じ込め層２４による光の吸
収をさけるためにはある程度以上厚く成長した方が良い
。
以上、詳説した如く、本発明によれは製作が容易でかつ
安定に基本横モード発振する半導体レーザ素子を得るこ
とがてきる０
安定に基本横モード発振する半導体レーザ素子を得るこ
とがてきる０
【図面の簡単な説明】
第１図は従来のＣ８Ｐレーザの構成を示す断面図である
。第２図は従来のＣ５Ｂレーザの構成を示す断面図であ
る。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子
の断面構成図である。第４図は第３図（こ示す半導体レ
ーザ素子の基板１４の表面形状を示す斜視図である。第
５図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザの断面構
成図である。第６図は第５図に示す半導体レーザの基板
部の表面形状を示す斜視図である０ １４、２３ ・・ＧａＡｓ基板、１６．２６・・・活性
層、２４・・・電流閉じ込め層。
。第２図は従来のＣ５Ｂレーザの構成を示す断面図であ
る。第３図は本発明の１実施例を示す半導体レーザ素子
の断面構成図である。第４図は第３図（こ示す半導体レ
ーザ素子の基板１４の表面形状を示す斜視図である。第
５図は本発明の他の実施例を示す半導体レーザの断面構
成図である。第６図は第５図に示す半導体レーザの基板
部の表面形状を示す斜視図である０ １４、２３ ・・ＧａＡｓ基板、１６．２６・・・活性
層、２４・・・電流閉じ込め層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 レーザ発振用活性層を有する多層結晶層を基板上
に積層して成る半導体レーザ素子に於いて、ストライプ
状の電離通路以外の結晶層界面を凹凸形状とすること（
こより光散乱損の増大した領域を形成したことを特徴と
する半導体レーザ素子０ ２、 ダブルへテロ接合で限定された活性層の一方のへ
テロ接合界面に凹凸形状を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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127303A JPS5917293A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127303A JPS5917293A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5917293A true JPS5917293A (ja) | 1984-01-28 |
Family
ID=14956612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127303A Pending JPS5917293A (ja) | 1982-07-20 | 1982-07-20 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917293A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6175584A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-17 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| EP0217627A2 (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
-
1982
- 1982-07-20 JP JP57127303A patent/JPS5917293A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6175584A (ja) * | 1984-09-20 | 1986-04-17 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
| EP0217627A2 (en) * | 1985-09-26 | 1987-04-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device |
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