JPS60140774A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS60140774A
JPS60140774A JP24517683A JP24517683A JPS60140774A JP S60140774 A JPS60140774 A JP S60140774A JP 24517683 A JP24517683 A JP 24517683A JP 24517683 A JP24517683 A JP 24517683A JP S60140774 A JPS60140774 A JP S60140774A
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JP
Japan
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layer
resonator
substrate
semiconductor laser
laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP24517683A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Matsumoto
研司 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60140774A publication Critical patent/JPS60140774A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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 ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
    • H01S5/2235Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の屈する技術分野] 本発明は半導体レーザに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 半導体レーザを光情報処理用光源として使用する場合、
半導体レーザの共振器から射出された光が、外部光学系
により反射され、再瓜共振器へ帰還されるために11音
(以下反射711音と呼ぶ)が生ずる。反射箱γ1を低
減する手段として崖)9体レーザをコヒーレント長の短
い縦モード多軸発振状態で動作させる方法が一般に知ら
れている。
第1図に再現性よく縦モード多軸発振する一例の半導体
レーザの断面図を示す。n−QaΔS塁板上1にn−G
aAlAsからなる第1クラツド層2.GaAlAsか
らなる活性層3. p−GaAlAsからなる第2クラ
ツド層、!1,1l−GaΔSからなるオーミック層5
を順次エビタキシャル成長し、A−ミンク層5は−[ピ
タギシャル成長後、発光部の上部Jメ外を除去する。電
流狭窄は自然酸化膜6により行なう。その後])側電極
7およびn側電極8を形成する。
上記構造を右する半導体レーザ9では、活性層3に対し
平行方向に屈折率分布をYlざない為、共振器内をレー
ザ発振光は利得導波により導波される。
その結果、半導体レーザは縦モード多軸発振状態どなり
易い。しかしながら利得ig波により導波されるレーザ
発振光の等位相面が平面でないため半導体レーザから放
射される光も波面収差をもつ。
この波面収差はシー11発振光を外部光学系で微小スポ
ットに絞る際の防げとなり、情報処理用光源として用い
るためには外部光学系により波面収差を補正する必要が
あり、外部光学系が複雑になる欠点がある。
上記欠点を補正した半導体レーザとして、特開昭55−
141778号公報に記載されている半導体レーザの斜
視図を第2図に示刀。共振器端面近傍の断面(第2図△
−A線)を第3図に示す。また共振器中央部の断面を(
第2図13−B線)を第4図に示す。この半導体レーザ
は、第5図に示すようにn−GaAs1t板10−1−
に段z2を’)+−J、次にTピタキシャル成長法を用
いて、n−GaAlAsからなる第1クラッド層11、
GaAlAsからなる活性層12、p−GaAlAsか
らなる第2クラッド層13、p−QaAsからなるA−
ミックF’+14、n−GaAlAsからなるヘテロ・
アイソレーション層15を成長し、電流注入用のストラ
イブ満1にをヘテル・アイソレーション層15−Lに基
板io+、:HΩ【Jられた満17の対応して形成する
。その後、n側電極18、n側電極19を形成]ノでな
る。電流をス1へライプti’s16から注入すると、
共振器中央部に43いては第4図に示すように、レーザ
発振光は活性層12に対して平行方向に屈折率の変化を
右さないため、前述の半導体レーザと同じ(利得導波に
より導波される。しかしながら共振器端面近傍では第3
図に示すようにGa As W板10に満17があるた
め、活性層に対して平行方向において、満17上部以外
のレーザ発振光はGa ASに吸収されやすく、等価的
に屈折率導波により導波される。その結果共振器端面よ
り、波面収差が前述の半導体レーザよりし少ないシー9
9発振光を放q」さVることができる。
しかしながら基板上の溝17と電流注入用のストライブ
溝16の位置を合せて形成することは製作上困難であり
、歩留りが低下する欠点がある。また、活性層成長後の
工程が内部ストライブ型レーザに比べて複雑であるため
に、信頼性に関して内部ストライブ型レーザに比べて劣
る欠点がある。
[発明の目的] この発明の目的は、高出力動作において、安定な単−横
モード、縦モード多軸発振を行ない、かつ波面収差の少
ないレーザ発振光を放射する半導体レーザを提供するこ
とである。
[発明の概要] 本発明は、特に内部ストライブ型の半導体レーザにおい
て、半導体基板ど平行な方向の光導波が共振器端面の少
なくとも一方の近傍において屈折率導波によってなされ
、中央部においては利得導波によってなされている。
[発明の実施例1 以下本発明を実施例にしたがって図面を参照して説明す
る。
第6図に示Jように、(100) p−Ga As 基
板20の四隅及び中央部に四部50.51を設ける。四
隅の四部は例えば深さ0.63+m 、中央部では0,
3JInl、また中央部の四部の幅nは約15ノ+mで
ある。この後第7図に示すように、基板上にn−GaA
sからなる電流阻止層21を成長する。その際、li板
形状と同じ形状を電流阻止層に形成する為に、成長速度
が基板の形状に無関係に均′iQである分子線成長法、
もしくは気相成長法を用いる。ざらに電流11止層21
を0通する幅約33vのストライブ満60を形成する。
上述の加工を施した基板上に、第8図に示すように、p
−GaAlAsからイfる第1クラッド層22、Ga 
AI Asからなる活(’l 尼i 23、n−G11
ΔlΔs71+3なる第2クラッド層24、n−GaA
sからなるA−ミック層25を液相I&長法にJ、り成
I(し、さらにn側電極2G、n側電極27を形成する
共振器端面近傍の断面(第8図へ−へ線断面)を第9図
に承り。また共振器中央部の断面を(第8図B−B線断
面)を第10図に示す。上述構造を有Jる半導体レーザ
ではJt振器中央部において第10図に示すように発光
部に当るストライプ溝上部及び満近傍の」一部で第14
の厚さが(1)が00句1m以上に形成されているため
に、利得導波にJ:り導波される。その結果半導体レー
ザは反射雑音の少ない、縦モード多軸発振状態で動作す
る。また共振器端面近傍において第9図に示すように、
発光部にあたるストライプ溝上部の近傍の第1クラッド
層22の厚さく k)は0101m以下に形成されてい
るために、Ga AS W板の光の吸収作用の影響を受
けレーザ発振光は等価的に屈折率導波により導波される
。その結果、共振器端面から情報処理用光源として右利
な、波面収差の少ないレーザ発振光が放射される。
上述構造を有する半導体レーザではJ(振器中央部の利
111導波領域と共振器端面近傍の屈折率導波領域の結
合効率を高めるために、それぞれの活1(1層の高さ方
向の位置を一致させることが必要である。そのためには
、第1クラッド層の1−面の位置を一致させる必要があ
る。液相成長は結晶面の異方性により凸部の側面程成長
が速く、凸部の上部では成長速度が遅い性質がある。従
って、第7図に示す」:うに凹部51をJ(振器端面近
傍に設(Jることにより、発光部にあたるストライプ溝
上部の近傍の第1クラツド庖22の成長速度を遅くし、
また利得ン!ζ波領域の両側に凸部48を設けることに
より、利)!7カ波領域にあたるストライプ溝上部近傍
の第1クラッド層22の成長速度を増加させることがで
きる。その結果、利得導波領域と屈折′w−導波領域の
結合効率の高い構造、いわば第1クラッド層上面の位置
を共振器中央部と共振器端面で一致させた状態で共振器
端面近傍において発光部にあたるストライプ溝上部の近
傍の第1クラッド層の厚さく第9図中(k))を0,4
JJm以下にできる。
以」:のように本発明の1ノーザでは内部ストライプ構
造を採用しているため、特開昭55−141778号公
報に記載された半導体レーデに比べ、活性層を成長した
後の工程が少ないので高い歩留りと高い信頼性を得るこ
とかできる。また共振器中央部では、利得導波にJ:り
導波されるため、反射雑音の少ない縦モード多軸発振を
行ない、かつ出射端面近傍では利得導波されるために波
面収差の少ないレーク“発振光が放出される。
[発明の効果] 光情報処理用光源として有望な内部ストライプ型レーザ
において、高出力動作時に横車−モード、反則雑音の少
ない縦モード多軸発振を行ない、波面収差の小さく、か
つ高信頼性の半導体レーザを歩留りよく提供できる。
[発明の他の実施例1 (1) 半導体基板28の表面形状は第11図に示すよ
うに、共振器端面近傍に凸部を有する形成としてもJ:
り、電流阻止層29を形成した後、基板に達するストラ
イプ状溝55を形成する。この後第12図に示すように
、電流阻止層29上にp−GaAlAsからなる第1ク
ラッド層30を十分な厚さに成長すれば、第1クラッド
層」−面を平担にできる。
さらにGaAlAsからなる活性層31、n−QaAI
 Asからなる第2クラッド層32、n−GaAsから
なるオーミック層33を順次液相成長させる。
この実施例では、共振器端面近傍において第13図(第
12図A−A線)で示すように発光部にあたるストライ
プ満近傍の第1クラッド層の厚さくn+)は0.411
m以上になりやす(、その結果シー11光発振光はGa
AS基板の光の吸収作用を影響を受けにくく、等価的な
屈折率の効果が少なくなり上)小の実施例と比べて波面
収差は大ぎくなり易い。しかし、特開昭51−1417
78号公報に記載されたものに比べ製造が容易どなる。
(2) 第7図で示す基板上に、第14図に示すにうに
、+1−GaAlAsからなる第1クラッド層36とG
a AI Asからなる活性層38の間に第1クラッド
層よりちA1の濃度の高いp−GaAlAs層からなる
先導波層31を成長し、さらにn側電極41、n側電極
42を形成した構造のものにおいても、縦モード多軸発
振をおこない、かつ波面収差の少ないレーザが得られる
共振器中央部の断面(第14図13−B線)を第16図
に示ず。また」し振器端面近傍の断面(第14図Δ−A
線)を第15図に示づ゛。この構造を有する半導イホレ
ーザにおいて共振器の中央部では第1G図に示すように
ストライブ溝上における先導波37の厚みの変化が小さ
く、レーザ発振光は利得導波される。その結果半導体レ
ーク”は反射雑音の少ない縦モード多軸発振状態で動作
を行なう。
また共振器端面近傍において第15図に示ずように、ス
トライプ溝上部において先優波層37の厚みの変化が太
き(,1ノーザ発振光は屈折率導波で導波される。その
結果、共振器端面から放射されるレーザ発振光の波面収
差は小さい。さらに先導波層37があるためにレーク“
発振光の遠視野像も等方向な、光情報処理用光源として
適した半導体レーザをえられる。
(3>−に連の実施例では第7図に示す基板形状の半導
体レーザについて説明したが、以下に示づ一基板形状で
もよい。
(A> 第17図に示づように、外部光学系にレーザ光
を供給する端面近傍のみに段差がある基板。
(B) 第18図に示η゛ように、平坦な1)−GaA
5基板上にn−QaΔSによる電流閉止層を成長した後
、第7図と同様な形状にエツチング除去した基板。
(C) 第19図に示すように利得導波領域を速くうめ
るための凸部49の高さをさらに高くし、を液相成長覆
る際、共振器端面近傍の溝形状の変化を倹形を防ぐ!ζ
めのn−Qa△1△Sからなる変形防止層45及びn−
QaAsからなる酸化防止膜46を右する基板。
(E) 第7図においては、共振器中央部の利得導波領
域用の四部5oを、共振器端面近傍の屈折率導波領域の
j&長速Iαをil<16四部51の高さより高い形状
の基板で、本発明を説明したが、凹部50を凹部51よ
りも低い形状どしてもよい。
〈4)本発明はQa As 、Ga AI Asを用い
る半導体レーザで説明したがCaΔl As 、 Ga
11)ASP等の他の半導体を用いた半う9休レーザに
も適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術の半導体レーザの断面図、第2図は他
の従来技術の半導体レーザの断面図、第3図は第2図A
−Aでの段面図、第4図は第2図B−Bでの断面図、第
5図は第2図に示される半導体レーザを作成するとぎに
用いる基板の斜視図、第6図は本発明の半導体レーザを
作成する除用いる基板の斜視図、第7図は第6図に示す
基板に電流阻止層を成長し、さらにストライブ溝を形成
した基板の斜視図、第8図は本発明の半導体レーザの斜
視図、第9図は第8図A−△での断面図、第10図は第
8図ll−13での断面図、第11図は他の実施例に使
用される基板の斜視図、第12図は第11図に示寸基板
の上に成長した半導体レーザの斜視図、第13図は第1
2図A−Δでの断面図、第14図は本発明の他の実施例
の半導体1ノーザを示ず図、第15図代理人弁理士 則
 近 惠 佑〈他−名)第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第5図 第 6 H 第 7 図 第 9 図 第 10図 第 11 図 第12図 第13図 第14図 第15図 第10図 第17図 第10図 第20図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 半導体基板上にストライブ状の窓を右する電流
    閉止層及び活性層をft1層1ノでなる半導体レーザに
    おいて、半導体基板と平行な方向の先導波が共振器端面
    の少なくとも一方の近傍において屈折率導波によってな
    され、中央においては利1!?導波によってなされてい
    ることを特徴とする半)9体レーザ。
  2. (2)前記半導体基板は、前記屈折率導波を行なう領域
    でその表面が、前記利得導波を行なう領域の表面よりも
    突出していることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体レーザ。
  3. (3)前記半導体基板は、前記屈折率導波を行なう領域
    の近傍でこの領域よりも凹んだ領域を右することを特徴
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。
  4. (4)前記半導体基板は、前記利得導波を行なう領域の
    近傍でこの領域よりも突出1ノだft域を有Jることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導イホレーザ
JP24517683A 1983-12-28 1983-12-28 半導体レ−ザ Pending JPS60140774A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3736497A1 (de) * 1986-10-29 1988-05-05 Seiko Epson Corp Halbleiterlaser und verfahren zu seiner herstellung
US4813050A (en) * 1986-05-31 1989-03-14 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
US4946802A (en) * 1986-05-31 1990-08-07 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device fabricating method
EP0413567A2 (en) * 1989-08-15 1991-02-20 Sony Corporation Semiconductor lasers

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