JPS6018987A - 大出力半導体レ−ザ - Google Patents

大出力半導体レ−ザ

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JPS6018987A
JPS6018987A JP12672183A JP12672183A JPS6018987A JP S6018987 A JPS6018987 A JP S6018987A JP 12672183 A JP12672183 A JP 12672183A JP 12672183 A JP12672183 A JP 12672183A JP S6018987 A JPS6018987 A JP S6018987A
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JP
Japan
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groove
type
resonator
layer
active layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP12672183A
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English (en)
Inventor
Shohei Matsumoto
松本 尚平
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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    • 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
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    • 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
    • H01S5/16Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
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  • 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】 本発明は、大出力半導体レーザの構造に関する。
半導体レーザは、光フアイバ通信用及び情報処理用の光
源として開発されている。特に光ディスク書き込み、あ
るいはレーザプリンタなどの情報処理用光源としては、
現在、GaAs基板を用いだA/?GaAs系可視光半
導体レーザが主流を占め、基本横モードでの高出力化の
試みがなされている。
この様なAJGaAs系可視光半導体レーザの中で溝付
きGaAs基板上にダブルへテロ構造を形成したチャン
ネルドーサブストレートーブレーナストライプ構造半導
体レーザ(以下C8Pし〜ザと略称する)が提案されて
いる。
第1図は、上記のAJGaAs糸CAPレーザの共振器
に垂直な断面構造を示し、深さ1μm1幅5μmの<0
11>方向に平行なストライブ状の溝10ヲ設けたn型
GaAs基板1の(100)面上に、該溝10の外部で
の層厚0,3μmのn型A7 x Ga、」As第1ク
ラッド層(X−0,45) 2.層厚0.07μmのア
ンドーフA/yGal yAs活性層(y〜0.15)
 3. 層厚2μmのP型7V1?xGa1xAs第2
クラッド層4からなるダブルへテロ構造及び該P型IJ
 xGa、 −xAs第2クラッド層4の上に位置する
n型GaAsキャップ層5からなる4層構造が1回の連
続液相成長により形成され、上記溝10の上でも平坦な
AJyGa、 −yAs活性層が得られている。
まだ、上記溝10に沿って電流狭窄用の幅7μmのスト
ライプ状P型拡散領域6が施され、このウェハの表面及
び裏面にP型及びn型のオーミック電極13及び14が
設けられている。このC8Pレーザは1回の液相成長に
より容易に製造できるという長所を有する。
上記C8PレーザはY重性Klを中心とする垂直方向の
光分布の裾が溝の外側ではGaAs基板内に達する様に
して溝内外に実効屈折率差を与え、光を上記溝の幅内に
閉じ込め、50−60 mAという比較的低い閾値電流
で基本横モード発振を実現している。
ところで、一般にAlGaAs S可視光レーザは共振
器端面における活性層が、光を吸収することにより急激
な温度上昇を起こし、端面が溶融破壊されるという光学
損傷現象を有し、そのため最大光出力が制限されるとい
う弱点をもつ。上記光学損傷の開始レベルを上げ、最大
光出力を向上させるためには、一般に共振器端面での光
の吸収係数をシなくする方法と活性層の端面での光出力
密度を減少させる方法がある。
上記C8Pレーザでは、従来、活性層を全共振器長にわ
たり厚さ0.07μTnと一様に薄く形成し活性層をは
さむ上下のクラッド層への光のj−み出しを増して発振
光の電界分布を活性層に垂直方向に拡げることにより、
活性層端面での光出力密度を減少させ、前記光学損傷開
始レベルを押しトげ最大光出力を向上させている。しか
しながら、この光出力は最大15〜20mW程度であり
、20mW以上の光出力を要する光ディスク書き込み用
、もしくはレーザプリンタ用の光源としては不充分であ
った。
本発明は、上記C8Pレーザに於ける最大光出力を、更
に向上させる大出力半導体レーザ構造及びその製造方法
を提供することを目的とする。
本発明ifCよれば、共振器全長にわプξり一様な溝を
形成した半導体基板上K、基板表面に対する活性層の高
さが共振器内部に比べ共振器端面近傍でより低く、該活
性層の層厚が共振器内部に比べ共振器端面近傍で、より
薄く、かつ該活性層が共振器全長にわたり上記溝の上部
近傍で溝に垂直方向に平坦である様に活性層を中間層と
するダブルへテロ構造を形成したC8Pレーザ構造によ
り、第1に端面近傍での活性層を発振光の垂直方向の光
分布のピーク位置から離して活性層端面での光出力密度
を減少させ、第2に活性層を端面でより薄くし、光の吸
収量を減することにより共振器端面での温度上昇に基づ
く前記光学損失を抑制し、最大光出力を大幅に増大する
ととゲできる。
才だ、上記本発明による大出力半導体レーザ構造は、共
振器全長にわたって一様な溝を形成した半導体基板の共
振器端面近傍での上記溝の両側に窪みを設けるととによ
り、上記両側の窪みにはさまれた溝の部分で、ダブルへ
テロ構造の第1クラッド層及び活性層の層厚を共振器内
部におけるより更に茫<シ、その結果、共振器内部と共
振器端面近傍とにお1ハて活性層の高さ及び層厚に差を
生じ実現できる。
以下、本発明を図面に基づいて説1明する。
第2図は、本発明によろ大出力半導体レーザの共振器端
面近傍に於ける垂直な断面構造を示し、共振器内部では
第1図と全く同じであるが、該共振器端面近傍に於てけ
、第1図に於ける溝10の他に、該溝10の両側のメサ
部12を除いブこ両側もエツチングによって窪み11が
形成さねだn型GaAs基板1と該!1型GaAs基板
1の上に液相成長したn型AexGa、−xAs第1ク
ラッド層2.アンドープA/ yGa 、 −yAs活
性J%3.P型ke xGa 、 −xAs第2クラッ
ド層4.及びn型GaAsキャップ層5と、該n個Ga
Asキャップ層5の上に溝10に沿って施されたP型選
択拡政領域6.−虹にP型、n型オーミック電極13.
14とから成る。そして上記n型Ga−As基板1の中
央の溝10の近傍のに部で、上記活性層3が該構10の
垂直方向に7世であり、に記第1クラッド層2及び活性
層30層厚が、共振器内部の構造に相当する第1図での
各々の層厚よりそれぞれ0.15μTn及び0.04μ
m薄くなり、従って、メサ部12F!JJちn型GaA
s基板ノ構外表面7に対するM性1f33の高さ及び層
厚が共振器内部での各々よりも低く、かつ薄くすってい
る。
第3図は、第2図に述べた大出力半導体レーザを横から
見たもので、基板表面7に形成されだ溝底8を有するC
8Pレーザの溝10の中央に沿った共振器方向の断面を
表わし、溝10の上の活性層3の高さ及び層厚が、共振
器内部Aに比べ、共振器端面近傍Bで各々約0.15μ
m及び約0.03μm減少している。発振光の垂直方向
の電界強度分布9のピーク位置が、共振器内部Aでは、
活性層の位置と一致しているのに対し、共1h(器端面
近傍Bでは活性層が上記電界強度分布9のピーク位置か
ら約0、15 /1m離れているため、共振器端面では
活性層3の光出力密IWが、従来に比べ半分以下に減少
し共Jl+:器端面での活性層3の層厚がより薄いこと
自体による光の吸暇吋の減少効果とも相乗して共振器端
面でのン晶度上昇を半分以下に抑えられる。
この結果、従来のC8Pレーザに比べ閾f直電流は同程
度であるが、最大光出力は2倍以上の40 mW以上に
向上する。
以下、第2図、第3図に示した本発明による大出力半導
体レーザの製造方法を説明する。
第4図は第2図及び第3図に於ける本発明の大出力半導
体レーザを得るだめのn型GaAs基板1の見取り図を
示し、従来のストライブ状の溝10の他に端面近傍Bで
の上記溝jOから1lii (!!!Iに約511m離
れた位置より上記溝10に垂+rt方向に幅20−30
μm、深さ1μmの窪み11を上記溝10と同時にフォ
トレジスト法により形成したものである。
第5図は、その後の製造方法を示す端面近傍Bに於ける
溝方向に垂直な断面図であり、上記n型GaAs基板1
の上に第1図で述べたと同様の成長条件で、1回の連続
液相成長によりn型A7 xOa、 −x−As第1ク
ラツド層2.アンドープAz?yGa、 −y As活
性層3. P型AJxGa、−xAs第2クラット°層
4及びn型GaAsキャップ層5を順次形成し、−上記
ストライブ状の溝10に沿ってZn拡散によりP型選択
拡散領域を設け、その後、このウェハの表面ハび裏面に
P型及びn型オーミック電極13及び14を形成して出
来−ヒがる。
上記液相成長の工程に於いて、端面近傍Bに於いて両側
の■み11でのn型r”ylxOa、−xAsクラッド
層2の成長が支配的になり、上記両側の窪み11の間に
位置する2つのメサ12及び溝10の上部での上記n型
A! xGa、 −x Asクラッド層2の成長速度力
!減少し、表面は平坦であるが、共振器内部Aに比べ約
0.15μm薄い上記クラッド層2が形成され、従って
活性層3の高さに共振器内部Aと共振器端面近傍Bとで
差が生じる。同様に上記n型kexGa、−x−Asク
ラッド層2の上の活性層3の層1ワも成長速度の差から
共振器内部へでの0.07μmに比べ、共振器端面近傍
Bでは0.04μmとほぼ半分に減少する。
一上記の如く、本発明によればAfflQaAs CS
 Pし〜ザに於いてGaAs基板に形成するストライブ
状の溝の共振器端面近傍での両側に窪みを付加すること
により、共振器内↑jBに比べ共振器端面近傍では油性
層の高さが低く、活性層が発振)’c、のピーク位置か
らはずれ、かつ、活性層がH’s’ くなるため端面の
活性層での九出力密度及び光の吸収量を減少せしめ、最
大光出力をθ[来に比べ、2倍以上にすることが可能と
なる。
このときストライブ状の溝の形状は共振器の全長にわた
り一様であり、その上に形成される活性層は、該溝上部
近傍では共振器に垂直方向には平坦となり再現性の点で
好ましい。また閾請−電流′hの他のレーザ特性は変わ
らない。
更に、P型、n型クラッド層のA/?組成が異っても、
上記の導電型を換えても、あるいけAfC4aAs系に
限らず、光の吸11Mが大きい半導体基板を用いる場合
にも、本発明が適用されることは盲う1でもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、DE来の半導体レーザ′の共振器に垂1ff
な断面構造、第2図及び第3図は本発明による大出力半
導体レーザの構造を示し、第4図及び第5図は、その製
造方法を示す。 図中、共通番号は共通名称を表わす。 1、n型GaAs基板 2、n型A/xGa、−xAs第1クラッド層3、A!
yOa、−yAs tf3性層4、 P型AJxGa、
 xAs第2クラッド層5. n d GaAsキャッ
プ層 6、 p型選択城敗領域 7.11型GaAs基板の溝外表面(破線)3、 n 
7!l!!GaAs基板の溝底9発振光の垂直方向の直
昇強度分布 10、 n型GaAs基板のストライブ状の溝11、n
型G;TAR基板の窪み 12共振器禅而近傍における基板メサ部13、 P型オ
ーミック電輛 14、 n lJ:t −ミyり’44’fr<A、共
Ji−4’d”、s内部 13、共振器jl呂而面傍 71 図 72 図 73 図 74 図 オ 5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 共振器方向に伸びたストライブ状の溝を有する半導体基
    板上に形成されたダブルへテロ構造を備えだ半導体レー
    ザに於て、」二記藺が全共振器長にわたり一様な幅及び
    深さからなること、共振器内部に比べ共振器端面近傍で
    は、上記ダブルへテロ構造の活性層の層厚がよし薄いこ
    と、及び該活性層が上記溝の上部近傍に於て上記溝に垂
    直方向に平坦であることを特徴とする大出力半導体レー
    ザ。
JP12672183A 1983-07-12 1983-07-12 大出力半導体レ−ザ Pending JPS6018987A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS622686A (ja) * 1985-06-28 1987-01-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ装置
JPS6222496A (ja) * 1985-07-22 1987-01-30 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
JPS6223189A (ja) * 1985-07-23 1987-01-31 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
JPS6223190A (ja) * 1985-07-23 1987-01-31 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子

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