JPS6016488A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6016488A JPS6016488A JP11637884A JP11637884A JPS6016488A JP S6016488 A JPS6016488 A JP S6016488A JP 11637884 A JP11637884 A JP 11637884A JP 11637884 A JP11637884 A JP 11637884A JP S6016488 A JPS6016488 A JP S6016488A
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- 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
- H01S5/20—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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
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- H01S5/205—Antiguided structures
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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
- H01S5/20—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
- H01S5/22—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 ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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装置に関し、更に詳述すれば埋込
みへテロ型半導体レーザ装置に関するものである。
みへテロ型半導体レーザ装置に関するものである。
半導体レーザ装置は、接合領域における光の閉じ込めが
良好なダブルへテロ構造が一般的である。
良好なダブルへテロ構造が一般的である。
このダブルへテロ構造は、レーザ発振あるいは光変調が
行なわれる、所謂、活性領域の両側に屈折率が低くかつ
禁制帯エネルギーの大きい半導体層を形成させてなる。
行なわれる、所謂、活性領域の両側に屈折率が低くかつ
禁制帯エネルギーの大きい半導体層を形成させてなる。
一方、前述したダブルへテロ構造は、縦方向では屈折率
の違いを持っているが、横方向では屈折率の違いがない
。そこで、ヘテロ接合面に平行な結晶表面に対し帯状の
メサを形成し、このメサ領域に低屈折率の半導体層を形
成させた埋込型ダブルへテロ構造が提案されるに至った
。
の違いを持っているが、横方向では屈折率の違いがない
。そこで、ヘテロ接合面に平行な結晶表面に対し帯状の
メサを形成し、このメサ領域に低屈折率の半導体層を形
成させた埋込型ダブルへテロ構造が提案されるに至った
。
しかし、この埋込型ダブルへテロ構造の半導体レーザ（
以下ＢＨレーザと略称する）は、レーザ光束の広がりが
等方的な点光源であり、しきい電流値が低く微分量子効
率が高い等、すぐれた電気的光学的性質を有している。
以下ＢＨレーザと略称する）は、レーザ光束の広がりが
等方的な点光源であり、しきい電流値が低く微分量子効
率が高い等、すぐれた電気的光学的性質を有している。
このレーザの断面構造を第１図に示す。ここで１は活性
層、２〜３はクラッド層である。ＢＨレーデの光学的性
質は、長方形断面をした活性層（屈折率ｎ１ ）が、屈
折率ｎ２〜ｎ４のクラッド層でとシかこまれた銹電体導
波路の解析から予測される電磁界モード分布ときわめて
良く一致する。これから、ＧａＡＩＡＳ材料を用いた波
長０．７〜０．８μｍ帯のＢＨレーザでは、基本横舌−
ド発振となるためには、活性層の横幅Ｗは、ｌ／Ｉｍ〜
１．５μｍ以下でなければならない。この制限のため、
従来のＢＨレーザの最大光出力（カタストロン劣化直前
まで）は３〜５ｍＷ程度におさえられていた。
層、２〜３はクラッド層である。ＢＨレーデの光学的性
質は、長方形断面をした活性層（屈折率ｎ１ ）が、屈
折率ｎ２〜ｎ４のクラッド層でとシかこまれた銹電体導
波路の解析から予測される電磁界モード分布ときわめて
良く一致する。これから、ＧａＡＩＡＳ材料を用いた波
長０．７〜０．８μｍ帯のＢＨレーザでは、基本横舌−
ド発振となるためには、活性層の横幅Ｗは、ｌ／Ｉｍ〜
１．５μｍ以下でなければならない。この制限のため、
従来のＢＨレーザの最大光出力（カタストロン劣化直前
まで）は３〜５ｍＷ程度におさえられていた。
本発明の目的は上記欠点を除去して、よシ高い最大光出
力が得られる半導体レーザ装置を提供することにある。
力が得られる半導体レーザ装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の構成は、活性層から
０．１〜０．７ａｍ離して埋込領域内に光吸収領域を設
けることにある。
０．１〜０．７ａｍ離して埋込領域内に光吸収領域を設
けることにある。
本発明は上記構成になるので、活性層に対応するＧａＡ
ＪＡｓのＡ／ＩＡｓのモル比をＸとすると、埋込みクラ
ッド層（以後単に埋込み層と略称する）のうち、活性層
に近接した屓５のＡＬＬｓのモル比ｙはそれよシやや小
さいことが必要である。この場合、レーザの光分布の一
部が埋込み啼にしみ出して、上記光吸収層で吸収をうけ
るため、高次横モードを抑制する効果が得られる。この
事情は、凹部を有した基板面上に平行な活性層を設けた
いわゆるＣ８Ｐ型半導体レーザのモード制御の原理と類
似である。
ＪＡｓのＡ／ＩＡｓのモル比をＸとすると、埋込みクラ
ッド層（以後単に埋込み層と略称する）のうち、活性層
に近接した屓５のＡＬＬｓのモル比ｙはそれよシやや小
さいことが必要である。この場合、レーザの光分布の一
部が埋込み啼にしみ出して、上記光吸収層で吸収をうけ
るため、高次横モードを抑制する効果が得られる。この
事情は、凹部を有した基板面上に平行な活性層を設けた
いわゆるＣ８Ｐ型半導体レーザのモード制御の原理と類
似である。
すなわち、活性領域に発生する共振レーザ光は強度が一
定の拡シを持った光で表わされ該領域外の埋込領域まで
この光分布が拡がる。この様に活性領域より大きく横に
拡がったレーザ光は単一の基本モードを形成し得ないで
２次、或いは３次以上の高次モードを有した複雑なレー
ザ光となる。
定の拡シを持った光で表わされ該領域外の埋込領域まで
この光分布が拡がる。この様に活性領域より大きく横に
拡がったレーザ光は単一の基本モードを形成し得ないで
２次、或いは３次以上の高次モードを有した複雑なレー
ザ光となる。
ところが、本考案は上述の様に活性層近傍の埋込層内に
光吸収を行なう層が形成されているので、上記拡がった
レーザ光は必要以上に拡がろうとしても実質的に挾今さ
れ横方向への拡がシが大きく規制される。拡がシが規制
されたレーザ光はしきい値がやや上昇するが横幅が限定
されているから高利得の横単−モードのレーザ光を放射
し得るものである。上記Ｃ８Ｐ型半導体レーザについて
は、例えば特開昭５２−１４３７８７などに詳述されて
いるＯ 上記光吸収層は活性領域と直接接触していては効果がな
い。上記活性層と少く共０．１μｍ１多くとも０，７β
１１１を越えない範囲で離れて形成されていなくてはな
らない。しみ出したレーザ光の光分布を吸収するという
特異な作用を利用するものであるから上述の範囲を外れ
て形成された層は全くその効を示さないからである。通
常この場合の活性領域の厚さは０．０５〜０．２μｍで
ある０上記光吸収層は上述の様に活性領域から離れて形
成されておればよく、活性層よシ上部（表面側）にあっ
ても下部（基板側）に位置していても全く同じである０
又、勾配を有していても構わない。
光吸収を行なう層が形成されているので、上記拡がった
レーザ光は必要以上に拡がろうとしても実質的に挾今さ
れ横方向への拡がシが大きく規制される。拡がシが規制
されたレーザ光はしきい値がやや上昇するが横幅が限定
されているから高利得の横単−モードのレーザ光を放射
し得るものである。上記Ｃ８Ｐ型半導体レーザについて
は、例えば特開昭５２−１４３７８７などに詳述されて
いるＯ 上記光吸収層は活性領域と直接接触していては効果がな
い。上記活性層と少く共０．１μｍ１多くとも０，７β
１１１を越えない範囲で離れて形成されていなくてはな
らない。しみ出したレーザ光の光分布を吸収するという
特異な作用を利用するものであるから上述の範囲を外れ
て形成された層は全くその効を示さないからである。通
常この場合の活性領域の厚さは０．０５〜０．２μｍで
ある０上記光吸収層は上述の様に活性領域から離れて形
成されておればよく、活性層よシ上部（表面側）にあっ
ても下部（基板側）に位置していても全く同じである０
又、勾配を有していても構わない。
さらにまた、上記光吸収層自体が薄い層状に雇って上記
埋込層内の所定の位置に形成されてあっても構わない。
埋込層内の所定の位置に形成されてあっても構わない。
これら種々の形態については後述の実施例によシ明らか
になるであろう。
になるであろう。
本発明により、従来のＢＨレーザの最大出力は３〜５ｍ
Ｗであったのに対して、しきい電流値３０ｍＡで、最大
３０ｍＷまで横基本モードで発振する素子が得られた。
Ｗであったのに対して、しきい電流値３０ｍＡで、最大
３０ｍＷまで横基本モードで発振する素子が得られた。
以下実施例を用いて詳細に説明する。
第２図は、本発明の一実施例としての半導体レーザ装置
の概略断面図である。ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１０上に
、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ Ｉｇ
ＡｓＪｉｉ２ （例えばｘＴｈｏ、３）、活性１−Ｘ
Ｘ 層として厚さ０．０５〜０．２μｍのアンドープＧａ１
．Ａｌｌ、Ａｓ＃ｌ （例えばｙ＝ｏ、ｏｓ）、 クラ
ッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ、 、１ｘＡｓ
層３（例えばｘＴｈＯ，３）を液相エピタキシャル法で
順次成長したあと、メサ−エツチングを行ない通電領域
を形成する。
の概略断面図である。ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基板１０上に
、クラッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ Ｉｇ
ＡｓＪｉｉ２ （例えばｘＴｈｏ、３）、活性１−Ｘ
Ｘ 層として厚さ０．０５〜０．２μｍのアンドープＧａ１
．Ａｌｌ、Ａｓ＃ｌ （例えばｙ＝ｏ、ｏｓ）、 クラ
ッド層として厚さ１〜３μｍのｎ型Ｇａ、 、１ｘＡｓ
層３（例えばｘＴｈＯ，３）を液相エピタキシャル法で
順次成長したあと、メサ−エツチングを行ない通電領域
を形成する。
続いて、埋込層として、ノンドープで高抵抗化したＧａ
、−エＡ１１ｕＡｓ層（光吸収を目的とするので、０く
ｕ＜ｙであることが必要）５およびノンドープの高抵抗
化したクラッドＧａ、 、ＡＪ、Ａｓ層４（例えばｚ＝
０．３）を通常の液相エピタキシャル法により順次成長
する。この高抵抗１の層は、光吸収層であって溶液を８
００℃で５時間はど予じめベーキングを行なったのち液
相成長を行なうと、溶液中に含壕れている導電性に寄与
する酸素や窒素などの気体例蒸発してしまうため比抵抗
が数１０Ωｃｍの層が得られることを用いている。
、−エＡ１１ｕＡｓ層（光吸収を目的とするので、０く
ｕ＜ｙであることが必要）５およびノンドープの高抵抗
化したクラッドＧａ、 、ＡＪ、Ａｓ層４（例えばｚ＝
０．３）を通常の液相エピタキシャル法により順次成長
する。この高抵抗１の層は、光吸収層であって溶液を８
００℃で５時間はど予じめベーキングを行なったのち液
相成長を行なうと、溶液中に含壕れている導電性に寄与
する酸素や窒素などの気体例蒸発してしまうため比抵抗
が数１０Ωｃｍの層が得られることを用いている。
この埋込み成長においては、光吸収層５を、活性層ｌか
ら０．１〜０，７μｍ程度に接−させることが肝要であ
る。ただし、光吸収層のバンドギャツプが活性層のバン
ドギャップよシも小さいので、両者が接するように成長
がおこなわれると、活性層内のキャリヤが光吸収層にも
れてし捷うので、必ず０．１μｍ程度離れていることが
重要となる０この場合、光吸収層自身の厚さは０，３μ
ｍ以上もあれば十分であシ、またこの層は基板と平行で
あっても、第２図のように斜めになっていてもよい。
ら０．１〜０，７μｍ程度に接−させることが肝要であ
る。ただし、光吸収層のバンドギャツプが活性層のバン
ドギャップよシも小さいので、両者が接するように成長
がおこなわれると、活性層内のキャリヤが光吸収層にも
れてし捷うので、必ず０．１μｍ程度離れていることが
重要となる０この場合、光吸収層自身の厚さは０，３μ
ｍ以上もあれば十分であシ、またこの層は基板と平行で
あっても、第２図のように斜めになっていてもよい。
埋込み層および光吸収層を高抵抗化したのは、電流をメ
サ部分に集中させる目的には、埋込層にリークする電流
を低減する必要があるからであって、１−５については
若干ｎ型にドープされていてもよい０ 埋込成長のあと、必要ならばＺｎ拡散マスクとしてＡｅ
２０３とＳｉＯ２との二重膜を用いて、通電領域の表面
にＺｎ拡散を行ない、高濃度ｐ型半導体層（図示せず）
を形成する。
サ部分に集中させる目的には、埋込層にリークする電流
を低減する必要があるからであって、１−５については
若干ｎ型にドープされていてもよい０ 埋込成長のあと、必要ならばＺｎ拡散マスクとしてＡｅ
２０３とＳｉＯ２との二重膜を用いて、通電領域の表面
にＺｎ拡散を行ない、高濃度ｐ型半導体層（図示せず）
を形成する。
然るのち、ｐ型（ＧａＡＪ）Ａｓ のオーム性電極、続
いてｎ型（ＧａＡＪ ）Ａｓのオーム性電極を真空蒸着
法で被着し、（１００＞方向およびく１１０〉方向に伸
開してレーザーベレットを得る。
いてｎ型（ＧａＡＪ ）Ａｓのオーム性電極を真空蒸着
法で被着し、（１００＞方向およびく１１０〉方向に伸
開してレーザーベレットを得る。
第３図は、本発明の他の実施例よしての半導体レーザ装
置の概略断面図である。
置の概略断面図である。
光吸収層５１は、クラッドとなる埋込層Ｇａ’、−ｗＡ
ｌ、Ａｓ （例えばｗＴ＝０．３）にサンドイッチされ
る形で層状に形成されているが、第２図の場合と全く同
様の効果を示した。活性層力と他の領域は第２図と同じ
なので省略する。この場合、光吸収層は活性層から０．
１〜０．７μｍは々れて形成されており、厚さは０．３
μｍ程度あれば充分である。
ｌ、Ａｓ （例えばｗＴ＝０．３）にサンドイッチされ
る形で層状に形成されているが、第２図の場合と全く同
様の効果を示した。活性層力と他の領域は第２図と同じ
なので省略する。この場合、光吸収層は活性層から０．
１〜０．７μｍは々れて形成されており、厚さは０．３
μｍ程度あれば充分である。
第４図は本発明のさらに他の実施例としての半導体レー
ザ装置の概略断面図である。
ザ装置の概略断面図である。
光吸収層５２は埋込層４上に通電領域の高さまで形成さ
れている。活性層、クラッド層などの他の領域は第２図
の場合と同じなので省略する。
れている。活性層、クラッド層などの他の領域は第２図
の場合と同じなので省略する。
この光吸収５２は、活性層の高さく深さ）より０．１〜
０．７ａｍ高く形成された埋込層４上にアモルファス・
Ｓｉ層を通電領域の高さまで形成したものである。アモ
ルファスＳｉは水素を添加すると安定した高抵抗体にな
り、かつ光分布の吸収が良好なので本考案の光吸収層と
して適切である。
０．７ａｍ高く形成された埋込層４上にアモルファス・
Ｓｉ層を通電領域の高さまで形成したものである。アモ
ルファスＳｉは水素を添加すると安定した高抵抗体にな
り、かつ光分布の吸収が良好なので本考案の光吸収層と
して適切である。
このアモルファスＳｉはＨ２を含むＡｒガス雰囲気中で
スパッタリングすることによシ容易に形成される。勿論
この場合は通電領域上にアモルファス８ｉが形成されな
い様にマスクをするか、又は形成されても後にエツチン
グにより除去することが必要であることは言うまでもな
い。
スパッタリングすることによシ容易に形成される。勿論
この場合は通電領域上にアモルファス８ｉが形成されな
い様にマスクをするか、又は形成されても後にエツチン
グにより除去することが必要であることは言うまでもな
い。
以上詳述した様に本発明はＢＨレーザにおいて、埋込層
にしみだしてひろがった光を吸収する層を活性層から０
．１〜０．７μｍ離して設けることにより高利得の横基
本モードの揃ったレーデ光を提供できる点工業的利益大
なるものである。
にしみだしてひろがった光を吸収する層を活性層から０
．１〜０．７μｍ離して設けることにより高利得の横基
本モードの揃ったレーデ光を提供できる点工業的利益大
なるものである。
本発明の実施例においては、材料をＧａＡ ＭＡ ｓ又
はＧａＡｓに限定して説明を行なったが、これに限らず
ＩｎＧａＡｓＰなどの他の材料を使用したＢＨレーザに
本発明が適用できることは言うまでもない。又、本発明
の実施例に呈示した構造に限らず、当業者ならば他の構
造を類推しうろことは極めて容易であり、何んら本発明
を逸脱するものでない。
はＧａＡｓに限定して説明を行なったが、これに限らず
ＩｎＧａＡｓＰなどの他の材料を使用したＢＨレーザに
本発明が適用できることは言うまでもない。又、本発明
の実施例に呈示した構造に限らず、当業者ならば他の構
造を類推しうろことは極めて容易であり、何んら本発明
を逸脱するものでない。
第１図は従来の半導体レーザ装置の概略断面図、第２図
は本発明の一実施例としての半導体レーザ装置の概略断
面図、第３図は本発明の他の実施例ザ装置の概略断面図
である。 １・・・活性層、２，３・・・クラッド層、４・・・埋
込層、５．５１．５２・・・光吸収層、１０・・・基板
。 高 １ 図 ￥Ｊ３ 邑 ￥Ｊ４図
は本発明の一実施例としての半導体レーザ装置の概略断
面図、第３図は本発明の他の実施例ザ装置の概略断面図
である。 １・・・活性層、２，３・・・クラッド層、４・・・埋
込層、５．５１．５２・・・光吸収層、１０・・・基板
。 高 １ 図 ￥Ｊ３ 邑 ￥Ｊ４図
Claims (1)
- 活性領域と、該領域を聞流して形成された埋込領域と、
上記活性領域に順方向電流を通電して動作する手段とを
具えた埋込みへテロ型半導体レーザ装置において、上記
埋込領域内に上記活性領域から０゜ｌ〜０．７μｍ離間
させて光吸収領域を設けてなることを特徴とする半導体
レーザ装置０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11637884A JPS6016488A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11637884A JPS6016488A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016488A true JPS6016488A (ja) | 1985-01-28 |
Family
ID=14685511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11637884A Pending JPS6016488A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016488A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6392078A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JP2007220922A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP11637884A patent/JPS6016488A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6392078A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH0553316B2 (ja) * | 1986-10-07 | 1993-08-09 | Sharp Kk | |
| JP2007220922A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
| JP4706970B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-06-22 | 古河電気工業株式会社 | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
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