JPS5952892A - 高出力半導体レ−ザ - Google Patents
高出力半導体レ−ザInfo
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- JPS5952892A JPS5952892A JP16370482A JP16370482A JPS5952892A JP S5952892 A JPS5952892 A JP S5952892A JP 16370482 A JP16370482 A JP 16370482A JP 16370482 A JP16370482 A JP 16370482A JP S5952892 A JPS5952892 A JP S5952892A
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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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- 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
この発明は、Ｔ Ｊ Ｓ （Ｔｒａｎｓ：ｖｅｒｓｅ
ＪｕｎｃｔｉｏｎＳｔｒｉｐｅ）レーザとして知られ
る半導体レーザの改良構造に関するものである。 通幇形ｆｆ）ＴＪＳレーザは第】しｌに示した構造を有
しており、その製法および４Ｂ１ユは次の通りである。 まず、Ｃ，ｒ （クロム）トープＧａＡｓ結晶を用〜・
た半導体基板１上に、ｎ形Ａ １ｙＧａｐ−、Ａｓクラ
７１Ｍ２．ｎ形Ａ Ｉｚ Ｇａ Ｉ −ｘ Ａｓ活性層
３、ｎ形Δｌ ｙ （Ｊ ａ ｌ−ｙ Ａ ｓクラッド
層４およびｎ形ＧａＡｓＪｉ’ｆ５を通常σ）液相エピ
タキシャル法により１１１１１次成長形成させる。次い
でｎ形ＧａＡｓ／貨５の表面よりＺｎ（亜鉛）を選択的
に拡散し、熱処理（ドライブ）を施して第１図に示した
如く、 ｐ＋／ｌＩｒ］ｊ或８ｔｄよびｐ領域９を形成
する。その後、表面のｎ形ＧａＡｓ層５のｐ−ｎ接合部
をメサエッチングし、第１図の如＜ｐ、ｎ電極６．６′
を各々形成するものである。 上記の構造において、ｐ、ｎ電極６．６′間に電圧を印
加すると、ｎ形Ａ １ｘＧａ ＋、Ａｓ活性層３の１１
− ｎ接合の拡散電位がｎ形Ａ Ｉ ｙ Ｇａ ＋ −
ｙ Ａ ８ り７ラド層２．４のｐ −ｎ接合の拡散電
位より低いために（但しｙ）ｘ）、電流はｎ形Ａ １ｘ
Ｇａ１−、 Ａｓ活性層３のｐ−ｎ接合に集中して流れ
、この接合近傍でレーｆｔＡ振が起る。この１合、レー
ザの共振器端面１０としてはｎ形Ａｌｘにａ１−ｘＡｎ
Ａｓ活性層３− ｎ接合部に垂直な一対の共振器端面１
０が用いられる。このような従来形ＴＪＳレーザは、発
振しきい値電流が低く、かつ安定した単一モード発振が
得られる優れた半導体レーザであるが。 単一モード発振を得るためには活性領域を狭くする必要
があり、そのため例えばＣＷ動作でＩ Ｏｍ Ｗ／方面
以上の大きな光出力を得るには難点力″−２）つた。 すなわち、上記通常形ＴＪＳレーザはｎ形Ａｌ。 Ｇａｐ−、Ａｓ活性層３の厚さが０．２μｍ、幅が約２
μｍであり実効的な活性領域１の面積は通常０５×２μ
ｍ２であり、片面光出力が］ＯｍＷ以上、つまり光密度
にして１０’ Ｗ／ｃｍ２のオーダ以上になると（・わ
ゆる鏡面光学損傷ＯＭ Ｄ （ＯｐｔｉｃａｌＭｉｒｒ
ｏｒ Ｄａｍ＆ｇｅ ）を受けて破壊してしまうという
欠点があった。このＯＭＤ現象はレーザ端面の溶融によ
って生じるものであり１、端面近傍の電界強度が共振器
内部にＩＬべて大きく、また、その近くでの光の吸収も
大きくなるために光出力を漸次増大するとある出力を臨
界点として起る破壊現象である。 従って、レーザの光出力を増大するには、上述のＯＭＤ
が生じる光出力密度を大きくしてやるか、或いは発光領
域面積を大きくして実効的に得られる光出力を増すとい
５２通りの方法しかないことになる。このうち後者、す
なわち発光領域面積を大きくする方法は単一モード’４
４Ｈするレーザを得るには拡大できる面積に限界があっ
て、例えば活性領域７の厚さおよび幅としてせいぜい１
×５μｍ２が最大であり、得られる光出力は高々５倍程
度であり、あまり効果的ではな℃・。一方、ｉ）１者の
ＯＭＤが生じる光密度自体を増大させるには原理的に共
振器端面１０の光吸収をできるだけ小さくしてやる方法
が考えられる。 第２図は共振器端面１０の光吸収をできるだけ小さくし
てやる方法を応用した縄出力動作の可能なりランク形Ｔ
ＪＳレーザの構造を示すものである。同図において、第
１図と同一符合を付した部分ｉ同一部分を示すので説明
は省略する（以下他の図面においても同様とする）。こ
の検分は結晶の多層構成は通常形ＴＪＳンーレー構造と
同様であるが、共振器端面１０の近傍をクランク形に曲
がった部分１１を有する導波路にしている点が異なる。 すなわち、活性領域Ｔとなるｐ形Ａ １ｘＧａｌ−ｘＡ
ｓｉを含むｎ領域９は図に示す如く共振器端面１０の近
傍でＬ形（クランク形）に曲がって形成されている。従
って、レーザ光は素子中央部のｎ領域と両端面近傍のｎ
領域を伝搬して発振することになる。このよ５な構造に
おいては、レーザ発振に＃与するキャリヤが注入される
領域は素子中央部に形成した共振器端面１０と垂直なｐ
−ｎ接合のみであり、クランク形に曲がった部分１１
の１ｐ −ｎ接合に流れる電流はレーザ発振Ｋ ＋ｒ＝
ｊ Ｉｅ寄力しない。上記ｐ −ｎ接合部で発光した光
は共振器端面１０と垂直方向Ｋｐｎ領域よび両端面近傍
のｎ領域を伝播して両端面で反射され、増幅され、ある
電流値（しきい値）で開眼することになる。 一般に第２図に示した構造のレーザにおいては、共振器
端面１０の近傍の光導波領域がｐ形に比べて禁制帯幅の
広いｎ領域になっているため、ｎ領域で発光した光は上
記ｎ領域を伝播する際の吸収がｎ領域を伝搬する場合よ
りも小さくなる。それ故、このクランク形構造は第」図
に示した通常形消造で見られた共振器端面１０の近傍に
おける光吸収の増大を解消できる。クランク形構造では
。 先に述べたＯＭＤによる破壊限界光密度をＪ１ム常形の
ＪＸＩＯ’〜Ｖ／ｃｒｒｒ２に対して、例えば、２ Ｘ
］ ０７ＷＡｒｎ２にまで増大できることがＢ（ｇか
められている。 第３図は上記クランク形ＴＪＳレーザの上面図であり、
矢印１２で示した領域を、’ＩＴｉつてレーザ光が発振
し、共振器端面１０より放射されるのである。 しかしながら、このクランク形Ｔ Ｊ Ｓレーザにおい
ても以下のような欠点がある。その第１は、ｐ、ｎ両電
極６．６′が同一表面に設けられておりかつ活性領域７
であるｐ形Ａ Ｉｘ Ｇａ Ｉ −Ｘ Ａｓ層上にメサ
エッチングの溝を有しているため、活性領域Ｔかもの距
離が近い電極側表面をヒートシンク（放熱板）にマウ・
ン卜することが困難でル、す、かつヒートシンク側を′
Ｆｒｔ極に合わせて分離してマウントしてもメサエッチ
ングの溝のため活性領域７とヒートシンクの間に空間が
できてしまい放熱性が向上し７
ＪｕｎｃｔｉｏｎＳｔｒｉｐｅ）レーザとして知られ
る半導体レーザの改良構造に関するものである。 通幇形ｆｆ）ＴＪＳレーザは第】しｌに示した構造を有
しており、その製法および４Ｂ１ユは次の通りである。 まず、Ｃ，ｒ （クロム）トープＧａＡｓ結晶を用〜・
た半導体基板１上に、ｎ形Ａ １ｙＧａｐ−、Ａｓクラ
７１Ｍ２．ｎ形Ａ Ｉｚ Ｇａ Ｉ −ｘ Ａｓ活性層
３、ｎ形Δｌ ｙ （Ｊ ａ ｌ−ｙ Ａ ｓクラッド
層４およびｎ形ＧａＡｓＪｉ’ｆ５を通常σ）液相エピ
タキシャル法により１１１１１次成長形成させる。次い
でｎ形ＧａＡｓ／貨５の表面よりＺｎ（亜鉛）を選択的
に拡散し、熱処理（ドライブ）を施して第１図に示した
如く、 ｐ＋／ｌＩｒ］ｊ或８ｔｄよびｐ領域９を形成
する。その後、表面のｎ形ＧａＡｓ層５のｐ−ｎ接合部
をメサエッチングし、第１図の如＜ｐ、ｎ電極６．６′
を各々形成するものである。 上記の構造において、ｐ、ｎ電極６．６′間に電圧を印
加すると、ｎ形Ａ １ｘＧａ ＋、Ａｓ活性層３の１１
− ｎ接合の拡散電位がｎ形Ａ Ｉ ｙ Ｇａ ＋ −
ｙ Ａ ８ り７ラド層２．４のｐ −ｎ接合の拡散電
位より低いために（但しｙ）ｘ）、電流はｎ形Ａ １ｘ
Ｇａ１−、 Ａｓ活性層３のｐ−ｎ接合に集中して流れ
、この接合近傍でレーｆｔＡ振が起る。この１合、レー
ザの共振器端面１０としてはｎ形Ａｌｘにａ１−ｘＡｎ
Ａｓ活性層３− ｎ接合部に垂直な一対の共振器端面１
０が用いられる。このような従来形ＴＪＳレーザは、発
振しきい値電流が低く、かつ安定した単一モード発振が
得られる優れた半導体レーザであるが。 単一モード発振を得るためには活性領域を狭くする必要
があり、そのため例えばＣＷ動作でＩ Ｏｍ Ｗ／方面
以上の大きな光出力を得るには難点力″−２）つた。 すなわち、上記通常形ＴＪＳレーザはｎ形Ａｌ。 Ｇａｐ−、Ａｓ活性層３の厚さが０．２μｍ、幅が約２
μｍであり実効的な活性領域１の面積は通常０５×２μ
ｍ２であり、片面光出力が］ＯｍＷ以上、つまり光密度
にして１０’ Ｗ／ｃｍ２のオーダ以上になると（・わ
ゆる鏡面光学損傷ＯＭ Ｄ （ＯｐｔｉｃａｌＭｉｒｒ
ｏｒ Ｄａｍ＆ｇｅ ）を受けて破壊してしまうという
欠点があった。このＯＭＤ現象はレーザ端面の溶融によ
って生じるものであり１、端面近傍の電界強度が共振器
内部にＩＬべて大きく、また、その近くでの光の吸収も
大きくなるために光出力を漸次増大するとある出力を臨
界点として起る破壊現象である。 従って、レーザの光出力を増大するには、上述のＯＭＤ
が生じる光出力密度を大きくしてやるか、或いは発光領
域面積を大きくして実効的に得られる光出力を増すとい
５２通りの方法しかないことになる。このうち後者、す
なわち発光領域面積を大きくする方法は単一モード’４
４Ｈするレーザを得るには拡大できる面積に限界があっ
て、例えば活性領域７の厚さおよび幅としてせいぜい１
×５μｍ２が最大であり、得られる光出力は高々５倍程
度であり、あまり効果的ではな℃・。一方、ｉ）１者の
ＯＭＤが生じる光密度自体を増大させるには原理的に共
振器端面１０の光吸収をできるだけ小さくしてやる方法
が考えられる。 第２図は共振器端面１０の光吸収をできるだけ小さくし
てやる方法を応用した縄出力動作の可能なりランク形Ｔ
ＪＳレーザの構造を示すものである。同図において、第
１図と同一符合を付した部分ｉ同一部分を示すので説明
は省略する（以下他の図面においても同様とする）。こ
の検分は結晶の多層構成は通常形ＴＪＳンーレー構造と
同様であるが、共振器端面１０の近傍をクランク形に曲
がった部分１１を有する導波路にしている点が異なる。 すなわち、活性領域Ｔとなるｐ形Ａ １ｘＧａｌ−ｘＡ
ｓｉを含むｎ領域９は図に示す如く共振器端面１０の近
傍でＬ形（クランク形）に曲がって形成されている。従
って、レーザ光は素子中央部のｎ領域と両端面近傍のｎ
領域を伝搬して発振することになる。このよ５な構造に
おいては、レーザ発振に＃与するキャリヤが注入される
領域は素子中央部に形成した共振器端面１０と垂直なｐ
−ｎ接合のみであり、クランク形に曲がった部分１１
の１ｐ −ｎ接合に流れる電流はレーザ発振Ｋ ＋ｒ＝
ｊ Ｉｅ寄力しない。上記ｐ −ｎ接合部で発光した光
は共振器端面１０と垂直方向Ｋｐｎ領域よび両端面近傍
のｎ領域を伝播して両端面で反射され、増幅され、ある
電流値（しきい値）で開眼することになる。 一般に第２図に示した構造のレーザにおいては、共振器
端面１０の近傍の光導波領域がｐ形に比べて禁制帯幅の
広いｎ領域になっているため、ｎ領域で発光した光は上
記ｎ領域を伝播する際の吸収がｎ領域を伝搬する場合よ
りも小さくなる。それ故、このクランク形構造は第」図
に示した通常形消造で見られた共振器端面１０の近傍に
おける光吸収の増大を解消できる。クランク形構造では
。 先に述べたＯＭＤによる破壊限界光密度をＪ１ム常形の
ＪＸＩＯ’〜Ｖ／ｃｒｒｒ２に対して、例えば、２ Ｘ
］ ０７ＷＡｒｎ２にまで増大できることがＢ（ｇか
められている。 第３図は上記クランク形ＴＪＳレーザの上面図であり、
矢印１２で示した領域を、’ＩＴｉつてレーザ光が発振
し、共振器端面１０より放射されるのである。 しかしながら、このクランク形Ｔ Ｊ Ｓレーザにおい
ても以下のような欠点がある。その第１は、ｐ、ｎ両電
極６．６′が同一表面に設けられておりかつ活性領域７
であるｐ形Ａ Ｉｘ Ｇａ Ｉ −Ｘ Ａｓ層上にメサ
エッチングの溝を有しているため、活性領域Ｔかもの距
離が近い電極側表面をヒートシンク（放熱板）にマウ・
ン卜することが困難でル、す、かつヒートシンク側を′
Ｆｒｔ極に合わせて分離してマウントしてもメサエッチ
ングの溝のため活性領域７とヒートシンクの間に空間が
できてしまい放熱性が向上し７
【いことである。そのた
めこのクランク形ＴＪＳレーザにおいても半導体す、（
板１側でヒートシンクにマウントする方法が取られて４
・１す、熱抵抗は通常１３０°Ｃ／Ｗ程度が限界であっ
た。従って、短かいパルス幅で低デユーティの動作では
ＯＭＤによる限界に近い１５０ｍＷ程度の光出力ｈ″−
取り出せるが、ＣＷ動作では発熱により３＋ｍＷ程度で
光出力が飽和してしまうという欠点があった。 第２は発光領域面積の拡大には限界があるために、さら
に高出力の動作を可能にするにはいくつかの活性領域７
を集積化し７レイ構造を取ることが考えられるが、ｐ、
ｎ電極６．６′が同一表面上にありワイヤポンディング
を行う上から一定以上（］００Ｘ］０．０μＩｎ２程度
）の電極面積が必要となること、ならびにメサエツチン
グ溝の幅も制御性の点から一定以上の幅が必要なことか
ら、高密度の集積化、アレイ化が不可能なことである。 また、先に述べた放熱性の悪いことも高Ｎ＆ｊ度の集積
化をさまたげる。そのため光ファイバ等の微小な受光面
積を有するものに大きな光入力を結合させることが困難
となるという欠点がある。 この発明は、上述の点にかんがろてなされたもので、従
来のクランク形ＴＪＳレーザの欠点を除去し、放熱性が
良く高密度の７レイ化が可能な高出力半導体レーザを提
供することを目的とする。 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第４図はこの発明の一実施例をなす半導体レーザの構造
を示す図で、同図（ａ）は上面図、同図ｆｂｌはＡ−Ａ
断面図である。この実施例の構造では従来構造と異なり
ｎ形ＧａＡｓ基板１０１を用いており、その上にｎ形Ａ
ｌ、Ｇａ＋−ｙＡｓクラッド層１０２゜ｎ形ＡｔｘＧａ
ｐ−、Ａｓ活性層１０３．ｎ形Ａｌ、Ｇａ＋−。 へ８クラッド層１０４．ｐ形Ａ ｌ ｙ Ｇａ ＋ −
ｙ Ａ ｓ Ｈ１０５＋およびｎ形ＧａＡｓコンタクト
層１０６を１ｌｋ１次成長形成している。次いでｎ形Ｇ
ａＡｓコンタクト層１０６の表面より、一対の共振器端
面１１０に、垂直な方向に細長く、両端面１１０より多
少内側で切れている３か所の帯状の部分にＺｎを選択的
に拡散し、熱処理を施して第４図に示した如く、各Ｚｎ
拡散ｐ十領域１０Ｂ、Ｚｎドライ７ｐ領域１０９を形成
している。このＺｎ ドライプル領域１′０９の拡散フ
ロントはｎ形Ａ ｌ ｙ Ｃｒ ａ ＋ −ｙ Ａ ８
クラッド層１０２に達しているが、ｎ形ＧａＡｓ基板
１０１忙は達しないよう制御されている。その後、ｎ形
ＧａＡｓコンタクト層１０Ｂ側の表面にｐ電極１１１゜
ｎ形ＧａＡｓ基板１０１側の表面にｎ電極１１２をそれ
ぞれ形成する。 上記のこの発明の一実施例としての構造においても、ｐ
、ｎ電極１１Ｌ１１２間に電圧を印加すると、ｎ形Ａ
ｌｚ Ｇ ａｘ−Ｉ Ａ ｓ活性層１０３のｐ−ｎ接合
の拡散電位がｎ形Ａ ｌ ｙ Ｇ ａ ＋ −ｙ Ａ
ｓクラッド層１０２，１０４のｐ −ｎ接合の拡散電位
より低いために（但しｙ＞ｘ）電流はｎ形Ａ１．Ｇａ’
１−ＸＡｓ活性層１０３のｐ −ｎ接合に集中して流れ
、この接合近傍でレーザ発振が起こる。この場合、活性
領域１０７となるｐ形Ａ１ｚＧａ＋−１Ａｓ Ｍが１つ
のＺｎ ドライプル領域１．０９につき２か所あり、
ｚ１１ドライブｐ領域１０９の数に応じて多くなること
を除いては従来のクランク形ＴＪＳレーザと同様に共振
器端面１１０の近傍でＺｎｎドライプル域１０９が曲が
って形成されている。従ってこの発明の上記実施例の構
造は従来のクランク形１） Ｊ Ｓレーザを多数７レイ
状に配列し並列接続したものと同等の効果を持っている
。また、従来のクランク形ＴＪＳレーザのように同一表
面上にｐ、ｎ両電極がある構成ではなく異なる表面にそ
れぞれのｐ、ｎ電極１１’１．１１２が設けられている
ため、容易に活性領域１０７に近い側の表面でヒートシ
ンクにマウントでき、また、活性領域１０７どの間にメ
→ノーエツチングでできた溝による空間もないことから
放熱特性が従来のクランク形ＴＪＳレーザより大幅に向
上する。そのためＣＷ動作における１つの活性領域１０
７あたりの光出力もでｌＣ来のクランク形’ｌ’ Ｊ
Ｓレーザの２倍以上の値が１１すられる。一方、同一表
面にｐ＋”１ＩＩＩ］亀（瓶を設置−１ていないこと、
ならびにメサエッチングによる溝も必決な（・ことから
、Ｚｎ選択拡散をする帯状の部分の幅を狭くとることに
よりこのうと明の上記実施例の構造では極めて狭い間隔
（約１ｏｚｚｍ）’ｔ”多１ｉＱの活性領域１０７を７
レイ化することが可能となる。 〔のことは第４図に示した上記実施例の各層１０３゜１
０４．１０５．１０６の厚みの和が３ ｌＬｍ ４’４
度で済むことから明らかである。さらに、先に述べたよ
うに放熱特注が良いことは・二の昌密１す７レイ化によ
る発熱に対して有利となり、Ｉ’ｉ’７性領域１０７の
数に対応した茜出力動作が’＋＋Ｊ能となる、。 なお、上記第４図に示す実施例では３箇７！Ｊｒの帯状
部分にＺｎ選択拡散して６箇１９ｒの活性領域１０７を
設けているが、先に述べたようにこの発明の範囲はこれ
に限定されるものではなく、１箇所以上のＺｎ拡散帯状
部分を設けること如より、活性領域１０７の数を２箇所
以上設けた他の構造も含むことは明らかである。 また、材料もＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ 系に限らず他
の２元、４元の化合物半導体を用いたもの、ｐ−ｎ導電
形を逆にしたものについても有効であることは明らかで
ある。 以上説明したように、！この発明に係る尚出力半導体レ
ーザは、第１の導電形を有する半導体基板上Ｋ、同じく
第］の、ｖ、短形を有する第１．？ａ２゜第３の半導体
層を形成し、この第；うの半導体層上に第２の導電形を
有する第４の半導体層を形１ｊ！ｊ Ｌ、さらにこの第
４の半導体層上に第】の導電形を有する第５の半導ｆ木
屑を形し、かつ第２の半導体層の禁制帯が第１．ｒｒｒ
３．第４の半導体層より狭くなるようにした多層の半導
体イ１ｑ造からなり、この半導体構造の熾５の半導体層
の表面より共据器を形成する一対の端面に対し垂ｉＧな
方向に細長い帯状で、かつこの一対の端面に接触しない
で、第１の半導体層には達するが半導体基板までは達し
ない第２の導電形の領域をＪつ以上形成した構造とした
ので、従来のＴＪＳレーザに比べて尚密度の集積化が可
能となり、また、放熱特性の向上がｎｆ能となり１活性
領域轟りのｃｗ動作の出力限界が大幅に向上するという
すぐれた効果を有する。また、極めて大きな光出力を微
小な面積に結合できる半導体レーザを実現することがで
き、）Ｙ４ファイバを用いた光パワー伝送等の応用にも
有用である。
めこのクランク形ＴＪＳレーザにおいても半導体す、（
板１側でヒートシンクにマウントする方法が取られて４
・１す、熱抵抗は通常１３０°Ｃ／Ｗ程度が限界であっ
た。従って、短かいパルス幅で低デユーティの動作では
ＯＭＤによる限界に近い１５０ｍＷ程度の光出力ｈ″−
取り出せるが、ＣＷ動作では発熱により３＋ｍＷ程度で
光出力が飽和してしまうという欠点があった。 第２は発光領域面積の拡大には限界があるために、さら
に高出力の動作を可能にするにはいくつかの活性領域７
を集積化し７レイ構造を取ることが考えられるが、ｐ、
ｎ電極６．６′が同一表面上にありワイヤポンディング
を行う上から一定以上（］００Ｘ］０．０μＩｎ２程度
）の電極面積が必要となること、ならびにメサエツチン
グ溝の幅も制御性の点から一定以上の幅が必要なことか
ら、高密度の集積化、アレイ化が不可能なことである。 また、先に述べた放熱性の悪いことも高Ｎ＆ｊ度の集積
化をさまたげる。そのため光ファイバ等の微小な受光面
積を有するものに大きな光入力を結合させることが困難
となるという欠点がある。 この発明は、上述の点にかんがろてなされたもので、従
来のクランク形ＴＪＳレーザの欠点を除去し、放熱性が
良く高密度の７レイ化が可能な高出力半導体レーザを提
供することを目的とする。 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第４図はこの発明の一実施例をなす半導体レーザの構造
を示す図で、同図（ａ）は上面図、同図ｆｂｌはＡ−Ａ
断面図である。この実施例の構造では従来構造と異なり
ｎ形ＧａＡｓ基板１０１を用いており、その上にｎ形Ａ
ｌ、Ｇａ＋−ｙＡｓクラッド層１０２゜ｎ形ＡｔｘＧａ
ｐ−、Ａｓ活性層１０３．ｎ形Ａｌ、Ｇａ＋−。 へ８クラッド層１０４．ｐ形Ａ ｌ ｙ Ｇａ ＋ −
ｙ Ａ ｓ Ｈ１０５＋およびｎ形ＧａＡｓコンタクト
層１０６を１ｌｋ１次成長形成している。次いでｎ形Ｇ
ａＡｓコンタクト層１０６の表面より、一対の共振器端
面１１０に、垂直な方向に細長く、両端面１１０より多
少内側で切れている３か所の帯状の部分にＺｎを選択的
に拡散し、熱処理を施して第４図に示した如く、各Ｚｎ
拡散ｐ十領域１０Ｂ、Ｚｎドライ７ｐ領域１０９を形成
している。このＺｎ ドライプル領域１′０９の拡散フ
ロントはｎ形Ａ ｌ ｙ Ｃｒ ａ ＋ −ｙ Ａ ８
クラッド層１０２に達しているが、ｎ形ＧａＡｓ基板
１０１忙は達しないよう制御されている。その後、ｎ形
ＧａＡｓコンタクト層１０Ｂ側の表面にｐ電極１１１゜
ｎ形ＧａＡｓ基板１０１側の表面にｎ電極１１２をそれ
ぞれ形成する。 上記のこの発明の一実施例としての構造においても、ｐ
、ｎ電極１１Ｌ１１２間に電圧を印加すると、ｎ形Ａ
ｌｚ Ｇ ａｘ−Ｉ Ａ ｓ活性層１０３のｐ−ｎ接合
の拡散電位がｎ形Ａ ｌ ｙ Ｇ ａ ＋ −ｙ Ａ
ｓクラッド層１０２，１０４のｐ −ｎ接合の拡散電位
より低いために（但しｙ＞ｘ）電流はｎ形Ａ１．Ｇａ’
１−ＸＡｓ活性層１０３のｐ −ｎ接合に集中して流れ
、この接合近傍でレーザ発振が起こる。この場合、活性
領域１０７となるｐ形Ａ１ｚＧａ＋−１Ａｓ Ｍが１つ
のＺｎ ドライプル領域１．０９につき２か所あり、
ｚ１１ドライブｐ領域１０９の数に応じて多くなること
を除いては従来のクランク形ＴＪＳレーザと同様に共振
器端面１１０の近傍でＺｎｎドライプル域１０９が曲が
って形成されている。従ってこの発明の上記実施例の構
造は従来のクランク形１） Ｊ Ｓレーザを多数７レイ
状に配列し並列接続したものと同等の効果を持っている
。また、従来のクランク形ＴＪＳレーザのように同一表
面上にｐ、ｎ両電極がある構成ではなく異なる表面にそ
れぞれのｐ、ｎ電極１１’１．１１２が設けられている
ため、容易に活性領域１０７に近い側の表面でヒートシ
ンクにマウントでき、また、活性領域１０７どの間にメ
→ノーエツチングでできた溝による空間もないことから
放熱特性が従来のクランク形ＴＪＳレーザより大幅に向
上する。そのためＣＷ動作における１つの活性領域１０
７あたりの光出力もでｌＣ来のクランク形’ｌ’ Ｊ
Ｓレーザの２倍以上の値が１１すられる。一方、同一表
面にｐ＋”１ＩＩＩ］亀（瓶を設置−１ていないこと、
ならびにメサエッチングによる溝も必決な（・ことから
、Ｚｎ選択拡散をする帯状の部分の幅を狭くとることに
よりこのうと明の上記実施例の構造では極めて狭い間隔
（約１ｏｚｚｍ）’ｔ”多１ｉＱの活性領域１０７を７
レイ化することが可能となる。 〔のことは第４図に示した上記実施例の各層１０３゜１
０４．１０５．１０６の厚みの和が３ ｌＬｍ ４’４
度で済むことから明らかである。さらに、先に述べたよ
うに放熱特注が良いことは・二の昌密１す７レイ化によ
る発熱に対して有利となり、Ｉ’ｉ’７性領域１０７の
数に対応した茜出力動作が’＋＋Ｊ能となる、。 なお、上記第４図に示す実施例では３箇７！Ｊｒの帯状
部分にＺｎ選択拡散して６箇１９ｒの活性領域１０７を
設けているが、先に述べたようにこの発明の範囲はこれ
に限定されるものではなく、１箇所以上のＺｎ拡散帯状
部分を設けること如より、活性領域１０７の数を２箇所
以上設けた他の構造も含むことは明らかである。 また、材料もＧａＡｓ−ＡｌＧａＡｓ 系に限らず他
の２元、４元の化合物半導体を用いたもの、ｐ−ｎ導電
形を逆にしたものについても有効であることは明らかで
ある。 以上説明したように、！この発明に係る尚出力半導体レ
ーザは、第１の導電形を有する半導体基板上Ｋ、同じく
第］の、ｖ、短形を有する第１．？ａ２゜第３の半導体
層を形成し、この第；うの半導体層上に第２の導電形を
有する第４の半導体層を形１ｊ！ｊ Ｌ、さらにこの第
４の半導体層上に第】の導電形を有する第５の半導ｆ木
屑を形し、かつ第２の半導体層の禁制帯が第１．ｒｒｒ
３．第４の半導体層より狭くなるようにした多層の半導
体イ１ｑ造からなり、この半導体構造の熾５の半導体層
の表面より共据器を形成する一対の端面に対し垂ｉＧな
方向に細長い帯状で、かつこの一対の端面に接触しない
で、第１の半導体層には達するが半導体基板までは達し
ない第２の導電形の領域をＪつ以上形成した構造とした
ので、従来のＴＪＳレーザに比べて尚密度の集積化が可
能となり、また、放熱特性の向上がｎｆ能となり１活性
領域轟りのｃｗ動作の出力限界が大幅に向上するという
すぐれた効果を有する。また、極めて大きな光出力を微
小な面積に結合できる半導体レーザを実現することがで
き、）Ｙ４ファイバを用いた光パワー伝送等の応用にも
有用である。
第１図は通常形ＴＪＳレーザの構造を示す斜視図、第２
図、第、３図はクランク形’ｒ Ｊ Ｓレーザの構造を
示す斜視図および上面図、第４１！２１はこの発明に係
るレーザめ構造を示す図で、同図（Ｒ口よ上面図、同図
（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図中、１０１はｎ形Ｇ ａ’Ａ ｓ基板、１０２はｎ形
ＡＩｙＧａ＋−ｙＡｓ クラッド層、１−０３はｎ形Ａ
ｌ。 Ｇａ＋−ｘ Ａｓ活性層、１０４はｎ形Ａ１ｙＧＦ１１
−ｙ Ａｓクラッド層、１０５はｐ形Ａｌ、Ｇａ＋−ｙ
Ａｓ層、１ｏ６はｎ形ＧａＡｓコンタクト層、１０７は
活性領域、１０８はＺｎ拡散ｐ十領域、１０９はＺｎ
ドライブ領域、１１０は共振器端面、１１１はｐ電極、
１１２は！ｌ電罹である。なお、図中の同一符号は同一
または相当部分を示す。 第１図 第２図 ７ 第 ３ 図 第４図 （ａ） −４と
図、第、３図はクランク形’ｒ Ｊ Ｓレーザの構造を
示す斜視図および上面図、第４１！２１はこの発明に係
るレーザめ構造を示す図で、同図（Ｒ口よ上面図、同図
（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図中、１０１はｎ形Ｇ ａ’Ａ ｓ基板、１０２はｎ形
ＡＩｙＧａ＋−ｙＡｓ クラッド層、１−０３はｎ形Ａ
ｌ。 Ｇａ＋−ｘ Ａｓ活性層、１０４はｎ形Ａ１ｙＧＦ１１
−ｙ Ａｓクラッド層、１０５はｐ形Ａｌ、Ｇａ＋−ｙ
Ａｓ層、１ｏ６はｎ形ＧａＡｓコンタクト層、１０７は
活性領域、１０８はＺｎ拡散ｐ十領域、１０９はＺｎ
ドライブ領域、１１０は共振器端面、１１１はｐ電極、
１１２は！ｌ電罹である。なお、図中の同一符号は同一
または相当部分を示す。 第１図 第２図 ７ 第 ３ 図 第４図 （ａ） −４と
Claims (1)
- ＴＪＳレーザにおいて、第１の導電形を有する半導体基
板上圧、同じ（第１の導電形を有する第１、 ＠２．第
３の半導体層を形成し、この第３σ）半導体層上に第２
の導電形を有する第４の半導体層を形成し、さらにこの
第４の半導体層上に前記第１の導電形を有する第５０栄
導体層を形成し、かつ前記第２の半導体層の禁制帯が前
記第＋、；ｒ’：３、第４の半導体層より狭くなるよう
な多層σ）半導体構造からなり、この半導体構造の９１
１記第５σ）半導体層Ｖ）表面より共振器を形成する一
幻Ｑ）端面に対し垂直な方向に細長い帯状で、かつこの
一対の端面に接触しないで、前記第１の半導体層には遼
するが前記半導体基板までは達しｌｘ、い第２の導電形
の領域を１つ以上形成したことを！１￥徴とする篩出力
半２尊休レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16370482A JPS5952892A (ja) | 1982-09-18 | 1982-09-18 | 高出力半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16370482A JPS5952892A (ja) | 1982-09-18 | 1982-09-18 | 高出力半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5952892A true JPS5952892A (ja) | 1984-03-27 |
Family
ID=15779032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16370482A Pending JPS5952892A (ja) | 1982-09-18 | 1982-09-18 | 高出力半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5952892A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329686A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
| JPS5432283A (en) * | 1977-08-17 | 1979-03-09 | Nec Corp | Semiconductor laser unit |
| JPS54150990A (en) * | 1978-05-18 | 1979-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device and its manufacture |
-
1982
- 1982-09-18 JP JP16370482A patent/JPS5952892A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329686A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
| JPS5432283A (en) * | 1977-08-17 | 1979-03-09 | Nec Corp | Semiconductor laser unit |
| JPS54150990A (en) * | 1978-05-18 | 1979-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device and its manufacture |
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