JPS60201686A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS60201686A JPS60201686A JP5882884A JP5882884A JPS60201686A JP S60201686 A JPS60201686 A JP S60201686A JP 5882884 A JP5882884 A JP 5882884A JP 5882884 A JP5882884 A JP 5882884A JP S60201686 A JPS60201686 A JP S60201686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- forbidden band
- band width
- active layer
- layers
- buried
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (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】
技術分野
本発明は発振モードが充分によく高出力半導体レーザに
関する。
関する。
従来技術
従来から半導体レーザは、接合面に垂直方向をダブルへ
テロ構造にし、平行方向は種々の構造をつくりつけて所
謂横モード制御がおこなわれている。高出力半導体レー
ザーは、出射光ビーム密度を下げる必要から、水平横モ
ード制御は埋め込み型レーザー構造をとることが多重。
テロ構造にし、平行方向は種々の構造をつくりつけて所
謂横モード制御がおこなわれている。高出力半導体レー
ザーは、出射光ビーム密度を下げる必要から、水平横モ
ード制御は埋め込み型レーザー構造をとることが多重。
この埋め込み型レーザｆ構造は、水平横モードを広げ出
射光強要がある。屈折率差が小さくなると一般にエネル
ギー禁制帯幅の差は小さくなり、従って活性層から埋め
込み層への注入キャリアのモレが大きくなる。このこと
は高出力、高温動作を半導体レーザにおこなわせるとき
に障碍となる。
射光強要がある。屈折率差が小さくなると一般にエネル
ギー禁制帯幅の差は小さくなり、従って活性層から埋め
込み層への注入キャリアのモレが大きくなる。このこと
は高出力、高温動作を半導体レーザにおこなわせるとき
に障碍となる。
発明の目的
本発明は上述の欠点を改善せし、め高出力、高温動作可
能な半導体レーザを提供することにある。
能な半導体レーザを提供することにある。
発明の構成
本発明は、活性層を、活性層の禁制帯幅（Ｅｇｇ）より
も大きな禁制帯幅を有する半導体層で挟み込んだストラ
イブ状ダブルへテロ構造の両側面に、において、前記埋
め込み層と前記ダブルへテロ構造との間に禁制帯幅がＥ
ｇｓで、かつ、少なくともキャリアのド・ブロイ波長程
度以上の膜厚を有する薄膜を設け、さらに、Ｅｇ １＜
Ｂｇ ｌ、 Ｅｇ ｉ）Ｅｇｇ、Ｂｇｘ）Ｅｇｇとした
構造を備えていることに特徴がある。
も大きな禁制帯幅を有する半導体層で挟み込んだストラ
イブ状ダブルへテロ構造の両側面に、において、前記埋
め込み層と前記ダブルへテロ構造との間に禁制帯幅がＥ
ｇｓで、かつ、少なくともキャリアのド・ブロイ波長程
度以上の膜厚を有する薄膜を設け、さらに、Ｅｇ １＜
Ｂｇ ｌ、 Ｅｇ ｉ）Ｅｇｇ、Ｂｇｘ）Ｅｇｇとした
構造を備えていることに特徴がある。
発明の作用原理
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図（ａ）は従来型の埋め込み型レーザの水平横方向
のエネルギー禁制帯のグイヤグラムを示す。
のエネルギー禁制帯のグイヤグラムを示す。
−ｄ ＊（ｘ（ｄ ！ 〕領域は活性層であり、ｘ）ｄ
ａ、ｘ（−ｄａの領域は怒を示す。このときの屈折率分
布は第１図（ｂｌになるのが通常である。従ってこの方
向の電磁波は第２図中）に示す如く、Ｘ＝０を中心にし
たモードをとることとなる。
ａ、ｘ（−ｄａの領域は怒を示す。このときの屈折率分
布は第１図（ｂｌになるのが通常である。従ってこの方
向の電磁波は第２図中）に示す如く、Ｘ＝０を中心にし
たモードをとることとなる。
しかし、このモードの大きさを出来る限り大きくして、
大出力レーザを得ようとするとΔ（Ｉｗ Ｈ１−ｎｌ
としたときΔｎ／ｎ＊を小さくする必要が生ずる。この
ぐとは第１−図（ａｌにおいてΔＥｇＥｇｇｔ −Ｅｇ
−が小さくなることを意味する。このとき、第２図の（
ａｌに示す如く、活性層に注入されたキャリアはｘ（−
ｄ 宏、ｘ）ｄ ＊ の埋め込み層に熱的に励起されや
すくなるため、発振に有効に寄与できる注入キャリア数
が減少することとなる。これは損失を大きくし、電気か
ら光へのエネルギーの変換効率を下げることになるため
、レーザ発振の温度特性も劣化する結果となる。
大出力レーザを得ようとするとΔ（Ｉｗ Ｈ１−ｎｌ
としたときΔｎ／ｎ＊を小さくする必要が生ずる。この
ぐとは第１−図（ａｌにおいてΔＥｇＥｇｇｔ −Ｅｇ
−が小さくなることを意味する。このとき、第２図の（
ａｌに示す如く、活性層に注入されたキャリアはｘ（−
ｄ 宏、ｘ）ｄ ＊ の埋め込み層に熱的に励起されや
すくなるため、発振に有効に寄与できる注入キャリア数
が減少することとなる。これは損失を大きくし、電気か
ら光へのエネルギーの変換効率を下げることになるため
、レーザ発振の温度特性も劣化する結果となる。
一方、本発明によれば、水平横方向での注入キャリアの
とぢ込め効率にすぐれ、高温までの単−横モード発振が
可能なレーザを提供することができる。すなわち、本発
明は発振モードの大きさをきめる埋め込み層と活性層と
の屈折率差には大きな影響を与えることなく、キャリア
の閉じ込めを効率よく行なうために、キャリアのドブロ
イ波長程度又はそれより厚めのエネルギー禁制帯幅が埋
め込み層のそれより大きく活性層のそれより小さな薄膜
層を埋め込み層と活性層との中間に設けているため、水
平横モードのモード広が９を大きくし、発振光密度を下
げ、従って大出力動作時の光学的損傷に対する抵抗を大
きくすることが可能なレーザを提供することができる。
とぢ込め効率にすぐれ、高温までの単−横モード発振が
可能なレーザを提供することができる。すなわち、本発
明は発振モードの大きさをきめる埋め込み層と活性層と
の屈折率差には大きな影響を与えることなく、キャリア
の閉じ込めを効率よく行なうために、キャリアのドブロ
イ波長程度又はそれより厚めのエネルギー禁制帯幅が埋
め込み層のそれより大きく活性層のそれより小さな薄膜
層を埋め込み層と活性層との中間に設けているため、水
平横モードのモード広が９を大きくし、発振光密度を下
げ、従って大出力動作時の光学的損傷に対する抵抗を大
きくすることが可能なレーザを提供することができる。
第３図は上記の条件をグラフ化したものであり、（ａ）
は水平横方向のエネルギー禁制帯幅の分布を示し、（ｂ
）は、そのときの屈折率分布を示す。ｄｓ−ｄ２を小さ
くすれば、ｄｓ−ｄａ間の層の存在による屈折率の影響
を相対的に小さくすることができ構法がりの大きな発振
横モードを維持することができる。第４図（ａｌは本発
明を実施したときの注入キャリア濃度の構法が９の様子
を示したものであり、活性層内によく閉ぢ込められてい
ることを示す。
は水平横方向のエネルギー禁制帯幅の分布を示し、（ｂ
）は、そのときの屈折率分布を示す。ｄｓ−ｄ２を小さ
くすれば、ｄｓ−ｄａ間の層の存在による屈折率の影響
を相対的に小さくすることができ構法がりの大きな発振
横モードを維持することができる。第４図（ａｌは本発
明を実施したときの注入キャリア濃度の構法が９の様子
を示したものであり、活性層内によく閉ぢ込められてい
ることを示す。
第４図の）はこのときの横モードの電場強度の２乗の分
布を示しおり基本水平横モードが得られる様まずｎ型Ｇ
ａＡｓ基板（５１）上に順次ｎ型Ａ１１Ｇａｓ −ｘＡ
ｓ （５２）、アンドープＱａＡＳ（活性層）（５３）
、ｐ型Ａｌｙ Ｇａ、５−ｙＡｓ （５４）、ｐ型Ｇａ
Ａｓ （５５）を順次成長区ダブルへテロ構造をつくる
。ここでＱ（ｘ、ｙ≦１である。
布を示しおり基本水平横モードが得られる様まずｎ型Ｇ
ａＡｓ基板（５１）上に順次ｎ型Ａ１１Ｇａｓ −ｘＡ
ｓ （５２）、アンドープＱａＡＳ（活性層）（５３）
、ｐ型Ａｌｙ Ｇａ、５−ｙＡｓ （５４）、ｐ型Ｇａ
Ａｓ （５５）を順次成長区ダブルへテロ構造をつくる
。ここでＱ（ｘ、ｙ≦１である。
つぎに該ダブルへテロ構造を成長したウェノ・−をスト
ライプ状にメサエッチングし、１００〜２００八程度の
薄膜アンドープ高抵抗１！Ａｓ層（５６）をメサ側面に
有機金属熱分解法（ＭＯＣＶ−０）又は分子線エピタキ
シャル成長法（ＭＢＥ）によって成長し、更に、該薄膜
上にアンドープ高抵抗ＡｌＩ□Ｇａ ）ＪｉＡｓ層（埋
め込み層） （５７）を成長する（ただし０＜Ｚ＜１）
。上記の如くして成った埋め込み構造Ｉｃ、ｎ型、ｐ型
電極を形成して、レーザ素子を作成すれば、高温でも発
振可能な、高光出力半導体レーザが得られることがわか
った。
ライプ状にメサエッチングし、１００〜２００八程度の
薄膜アンドープ高抵抗１！Ａｓ層（５６）をメサ側面に
有機金属熱分解法（ＭＯＣＶ−０）又は分子線エピタキ
シャル成長法（ＭＢＥ）によって成長し、更に、該薄膜
上にアンドープ高抵抗ＡｌＩ□Ｇａ ）ＪｉＡｓ層（埋
め込み層） （５７）を成長する（ただし０＜Ｚ＜１）
。上記の如くして成った埋め込み構造Ｉｃ、ｎ型、ｐ型
電極を形成して、レーザ素子を作成すれば、高温でも発
振可能な、高光出力半導体レーザが得られることがわか
った。
第１図（ａ）、Φ）は従来の埋め込み型半導体レーザの
接合面に平行な方向のエネルギー禁制帯幅の分布及び屈
折率分布を示す図。 第２図（ａｌは第１図（ａｌに示した禁制帯幅分布に対
応した、注入キャリア濃度分布を模式的に示した図であ
り、の）は、＆、これに対応する横モードの電場強度の
２乗の分布を示す図である。 第３図（ａ）、 （ｂ）は本発明の原理を示すためのＰ
−Ｎ接合面に平行な方向のエネルギー禁制帯幅の分布、
及び屈折率分布をそれぞれ示す図である。 第４図（ａ）は本発明を実施した場合の注入キャリア濃
度分布を示し、Φ）はその場合の横モードの電場強度の
２乗の分布を示す図である。 第５図は本発明の一実施例である半導体レーザの断面図
である。 本図において、５１・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基
板、５２・・・・・・ｎ型Ａｌ、４Ｇａ １＝２ＫＡｓ
層ｏ＜ｙ＜ｔ、５３ ・・・・・・アンドープＧａＡｓ
層、５４・・・・・・ｐ型ＡｌｙＧａｔ−ｙＡｓ層、
５５−−−−・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、５６・・・・
・・アンドープＡ Ｉ Ａ ｓ層、５７・・・・・・ア
ンドープＡｌｋＧａ１−ＺＡ８を示す。 第１図 第２図 −ｄｌ −ｄ２０ ｄｔ ｄｔ 距難 兜３図 １Ｆ） 第４図 一σ＋ −ｄｊ−ｄｚ Ｏｄ２ｄｓ ｄｌ 距離第５図 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和５９年 特許 願第５８８２８号
２、発明の名称 半導体レーザ ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代理人 〒１０８ 東京都港区芝五丁目３７番８号 住人三田ビ
ル電話東京（０３）４５６−３１１１（大代表）”′−
＝−（連絡先 日本電気株式会社特許部） ５、補正の対象 図面 ６、補正の内容 本願添付図面の第１図から第５図を別紙図面と差し替え
る。 べ理人弁理士内原 Ｗｊ オ Ｉ 図 オ ２ 図 オ ３ 図 ９ １′４ 図 注入キャリア濃度 −ｄ、−ｄ３−ｄ２０ ｄ２ｄ３ｄ、距離第５図
接合面に平行な方向のエネルギー禁制帯幅の分布及び屈
折率分布を示す図。 第２図（ａｌは第１図（ａｌに示した禁制帯幅分布に対
応した、注入キャリア濃度分布を模式的に示した図であ
り、の）は、＆、これに対応する横モードの電場強度の
２乗の分布を示す図である。 第３図（ａ）、 （ｂ）は本発明の原理を示すためのＰ
−Ｎ接合面に平行な方向のエネルギー禁制帯幅の分布、
及び屈折率分布をそれぞれ示す図である。 第４図（ａ）は本発明を実施した場合の注入キャリア濃
度分布を示し、Φ）はその場合の横モードの電場強度の
２乗の分布を示す図である。 第５図は本発明の一実施例である半導体レーザの断面図
である。 本図において、５１・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ ｓ基
板、５２・・・・・・ｎ型Ａｌ、４Ｇａ １＝２ＫＡｓ
層ｏ＜ｙ＜ｔ、５３ ・・・・・・アンドープＧａＡｓ
層、５４・・・・・・ｐ型ＡｌｙＧａｔ−ｙＡｓ層、
５５−−−−・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓ層、５６・・・・
・・アンドープＡ Ｉ Ａ ｓ層、５７・・・・・・ア
ンドープＡｌｋＧａ１−ＺＡ８を示す。 第１図 第２図 −ｄｌ −ｄ２０ ｄｔ ｄｔ 距難 兜３図 １Ｆ） 第４図 一σ＋ −ｄｊ−ｄｚ Ｏｄ２ｄｓ ｄｌ 距離第５図 手続補正書（自発） １、事件の表示 昭和５９年 特許 願第５８８２８号
２、発明の名称 半導体レーザ ３、補正をする者 事件との関係 出 願 人 東京都港区芝五丁目３３番１号 （４２３） 日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 ４、代理人 〒１０８ 東京都港区芝五丁目３７番８号 住人三田ビ
ル電話東京（０３）４５６−３１１１（大代表）”′−
＝−（連絡先 日本電気株式会社特許部） ５、補正の対象 図面 ６、補正の内容 本願添付図面の第１図から第５図を別紙図面と差し替え
る。 べ理人弁理士内原 Ｗｊ オ Ｉ 図 オ ２ 図 オ ３ 図 ９ １′４ 図 注入キャリア濃度 −ｄ、−ｄ３−ｄ２０ ｄ２ｄ３ｄ、距離第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 活性層を、活性層の禁制帯幅（Ｅｇ ｚ）よりも大きな
禁制帯幅を有する半導体層で挾み込んだストライプ状ダ
ブルへテロ構造の両側面に、前記活性て、前記埋め込み
層と前記ダブルへテロ構造との間に禁制帯幅がＥｇｓで
、かつ、少なくともキャリアのド・ブロイ波長程度以上
の膜厚を有する薄膜を設け、さらに、Ｅｇ １＜ Ｅｇ
ｓ 、 Ｅｇ ｓ）Ｅｇ ｚ。 Ｆ：ｇ＋）Ｆ；ｇｚとしたことを特徴とする半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5882884A JPS60201686A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5882884A JPS60201686A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201686A true JPS60201686A (ja) | 1985-10-12 |
Family
ID=13095507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5882884A Pending JPS60201686A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60201686A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596695A (en) * | 1979-01-15 | 1980-07-23 | Xerox Corp | Injection type semiconductor laser |
| JPS5769791A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-28 | Nec Corp | Buried heterostructural semiconductor laser device having low radiation angle and manufacture thereof |
-
1984
- 1984-03-27 JP JP5882884A patent/JPS60201686A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5596695A (en) * | 1979-01-15 | 1980-07-23 | Xerox Corp | Injection type semiconductor laser |
| JPS5769791A (en) * | 1980-10-17 | 1982-04-28 | Nec Corp | Buried heterostructural semiconductor laser device having low radiation angle and manufacture thereof |
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