JPS60202978A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS60202978A
JPS60202978A JP5813984A JP5813984A JPS60202978A JP S60202978 A JPS60202978 A JP S60202978A JP 5813984 A JP5813984 A JP 5813984A JP 5813984 A JP5813984 A JP 5813984A JP S60202978 A JPS60202978 A JP S60202978A
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英男 田村
Kazuo Suzuki
和雄 鈴木
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研司 松本
Haruki Kurihara
栗原 春樹
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    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] 本発明は半導体レーザーに関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 近年デジタル・オーディA1ディスク(以下DACと略
す)およびビデオ・ディスク(以下VDと略す)技術な
どの光情報処理システムにおいて半導体レーザが多く用
いられる。
DACではディジタル信号処理であるためレーザ雑音に
対する許容レベルが高くあまり問題とならないが、VD
ではアナログ信号処理であり、レーザ雑音が画質に影響
づるため雑音レベルに対して厳しい要求がなされる。
半導体レーザの雑音の中でも特に問題となるのは、レー
ザ素子の温疫変化にともない発振スペクトルが変化する
際に生ずるいわゆるモードポツピング雑音と、ディスク
からのもどり光により光出力が変動するいわゆる反tA
雑音である。モードホッピンクlI裔を抑えるには、い
わゆる縦モードをマルチ化する方法が考えられ、また反
射雑音を抑えるには発振スペクトル線幅を広げることに
より、レーザ光のコヒーレント長を短くする方法が考え
られる。コヒーレント長を短くすることと縦モードをマ
ルチ化することとは等価である。
縦−し−ドがマルチの半導体5レーザとしてつくりっけ
の屈折率分布がない、いわゆる利得がガイド型レーザが
知られている。
第1図は利得ガイド型のレーザの一例である。
■はGa AS m板、(4) (6)はAlGaAs
クラッド層、(8)はA/GaAs活性層、■はQa 
Asオーミック層、(12)は5fO2、(14) (
16)は電極金属である。この様な利得ガイド型レーザ
では1?l定の光出力までは温度変動及びもどり光に対
して安定に動作づることができるが、いわゆる横モード
が不安定であり、またレーザ光のいわゆる非点較差が大
きいl〔めディスク上に絞り込む場合、かなり複雑な光
学系を必要とし実用的でない。また、光出力とともに縦
モードが変化し高出力では縦t−ドが単一モードとなっ
てしまい、モードホッピング雑音及び、もどり光雑音を
発生する。
一方、横モードが安定で非点較差が小さい半導体レーザ
としては屈折率ガイド型のいわゆるC8P型レーザーが
、特公昭54−52γ3@公報で知られている。第2図
にその構造を示す。この構造では縦モードが単一モード
でコヒーレント長が長いためモードホッピング雑音及び
反射雑音をj3さえることは不可能である。
さらに、比較的利1qガイド性の強い屈折率ガイド型レ
ーザとしていわゆるVSIS型レーザが特開昭57−1
59084号公報で知られている。このレーザの基本構
造は第3図に示す様に1)−GaAS基板(18)上に
n−GaASから成る電流H)止層(20)を形成した
後、基板(18)まで達する溝(34)を設け、この上
に半導体レーザとなる多層を順次結晶成長して成るもの
である。しかしこのレーザでは光出力1mW程度までは
縦マルチモードであるがそれ以上の光出力では単−縦モ
ードとなる。実*DAD及びVDなどに応用jZ>8合
実用的光出力は3 mW以上であり、従ってやはりモー
ドホッピング雑音及び反射雑音を抑えることはできない
[発明の目的] 本発明は^先出力までモードポツピング雑音及び反射雑
音が抑えられ、かつ横モードが安定で非+:a較差の小
さい半導体レーザを提供するものである。
[発明の概要] 本発明では光ガイド機構と電流狭窄機構とが活性層をは
さんで相反する側に位置し、かつ光ガイド領域の一部の
みに電流H−人を行なうことを特徴とする。光ガイドは
クラッド層に設けた凹凸とその外側に設番ノだ光吸収層
により行なう。またN流狭窄は11−11逆接合あるい
は高抵抗層により行なう。
本発明のR要を従来例と比較してv2明する。第4図は
従来技術、第5図は本発明による半導体レーザをそれぞ
れ示す。同図において〈48)は電流流線の広がりであ
り、(50) (54)はいわゆるゲイン分布を示し、
(52) (56)は光広がり領域を示づ′光強度分布
である。
電流流線の広がりとはいわゆるレーザ発振に寄与するゲ
インを与える領域でありまた、光広がり領域とは活性I
I(42)で発生した光が基板に吸収されることの少な
い、いわゆる損失の小さい領域を意味づる。第4図に示
すように従来例のレーザではゲイン領域と光広がり領域
がほぼ同じである。
この様なレーザは一般的に縦モードが単一モードとなり
やすい。実験によれば光出力1 mW以上では単−縦モ
ードとなる。
一方、第5図に示す本発明による構造では、光ガイド機
構と電流狭窄機構とが活性層(42)を挾んで相反する
側に設けられでいる。領域工は電流流線広がり領域であ
り、ゲインはほぼこの領域内にある。また領域πは活性
層(42)が光吸収層(46)から遠いため光に対する
損失はないがゲインが小さいためこの領域でのレーザ発
振は生じない。この様な領域瓦はいわゆる可飽和吸収体
の機能をもつ。一般的に可飽和吸収特性をもっ半導体レ
ーザは自励発振を生じゃすくその結果、縦モードがマル
チモードとなる。従って本発明の構造のレーザでは自励
発振による縦マルチモードを得ることができる。実験に
よれば可飽和吸収体となる領域且は大きい方がβ低い周
波数での自励発振が生じ、高光出力まで安定した縦マル
チモードが得られる。よってクラッド層の凸部(60)
は広く、電流通路(58)はできるだけ狭い方が好まし
い。
しかしクラッド層の凸部(60)幅が広1ぎるとシー1
ア光の横モードが不安定声脂ともに非点較差も人さくな
るため凸部幅は3μmから5μ−程度が好ましく凸部(
60)の高さは光ガイド機能をなすPI3度〈〜0.5
μ―以上)でよい。また第1クラツドI!1(40)の
厚さは領域1での光損失を小さくし、しか−t)電流通
路(58)の出口から活性Fi(42)までの聞の電流
広がりをできるだけ小さく抑えるためにも0.4〜1.
0μs程度が好ましい。電流通路(58)の幅は2μ聞
以下が好ましい。
本発明の電流通路rR(5B>及び第2クラッド層(4
4)の凸部(60)の形成には反応性イオンエツチング
が有効である。第2クラッド層(44)の凸部(60)
は光吸収層(46)を活性層(42)から遠ざけるIこ
め凸部側壁は垂直であることが好ましい。
また電流通路(58)はできる限り幅狭でしかも電流流
線を広げないために溝側壁は垂直である方がより好まし
い。通常のウェットエツチング法では等方性エツチング
であるため溝側壁は垂直とならず50〜60°の傾斜を
もつ。またいわゆるサイドエツチングにより溝幅がエツ
チングマスクより広がり2μ−以下の溝幅を再現性良く
得ることが困雌である。しかし反応性イオンエツチング
法では異方性エツチング、すなわち垂直エツチングが可
能であり制御性が高い。従って本発明の半際体レーザの
製造には最適な方法である。
[発明の実施例] 第6図から第10図に従って本発明の半導休レーザの作
製方法を示す。第6図に示ずうように(100) p−
Qa As基板(62)の−面上ニn −Ga As 
(64)を約0.7μm結晶成長させその上を設ける。
フォトレジスト厚は約0.5μmでAZ−1350(米
国シブレイファーイースト社の商品名)を用いた。次に
反応性イAンエツヂングのyi!h性条件を用いて深さ
約0.8μ切電流通路となる矩形溝(68)を設ける(
第7図)。反応性イオンエツチングは雰囲気ガスとして
三塩化硼素BC4,の)■2合気体を用いた。続いてレ
ジスト(66)を除去した後、液相結晶成長法にて1)
−AIGaΔSクラッドIf!1(70)を0.8μm
 (溝(68)以外のノワさ) 、AlGa As活性
W!J (72) 4i−0,1μs、n−AeGaA
sクラッドFi(74)を1.Oμ一連4は成長さ「る
(m8図)。m9図は通常の7オトレジス1一工程にて
幅4μmのストライプパターンを形成し1.:後反応性
イオンエツチングにて高さ約0.8.czi (7)凸
部をn−A/GaAsクラッド層(74)に形成したも
のである。第10図は凸部を形成したII−AfQaA
sクラッドjib(74)上にlトGaAs光吸収屑兼
コンタクトII(7G)を結晶成長したものである。A
eGaAsは表面が酸化しやり(、人気に露出した後は
表面酸化膜のため液相結晶成長ができない。
° 。
しかしMO−CVD法ではAJGaAs上への結晶成長
が可能であることが実験により確かめられている。従っ
て本発明の実施例ではn−GaAs光吸収量1(7B>
はMO−CVD法にて形成した。
なお(7g) (80)は電極金属である。
#111図は本発明の他の実施例である。(82)El
−GaAslJ板、(84)はp−Aj+GaAsクラ
ッドII(溝(94)以外の維さは0.2μm)、(8
G)は/l’GaAs活性II(厚さ0.1.czm 
)、(88)はn−AIQaAsクラッド層(厚さ0.
8μ園)、(90)はn−GaAs電流阻止層(厚さ0
.5μ−)、(92) (95)は電極金属である。な
お電流通路(9B)の幅は1μ−、光ガイド溝(94)
の幅は4μl深さ0.8μ請でありそれぞれ反応性イオ
ンエツチング法にて形成した。
第12図は第10図に示す断面h1造をもっ半尋体レー
ザの電流−光出力特性(100)の典型例である。また
同図のA点でお番ノる発振スペクトルを第13図に示す
。本実施例では光出力5 mWでも縦マルチモードが得
られ、同光出力におい゛C素子濃度10度から60度の
範囲でモード小ツピング雑音は観測されなかった。また
DAD及びVDのいわゆるピックアップヘッドを想定し
た光学系にてもどり光i0.001%から1%の範囲で
反射雑音はまったく発生しなかった。また雑音の基底レ
ベルは相対fll 8強度にて10< 1/Hz )が
qらたれ。さらに同レーザの横モードは単一モードで金
兄出力範囲C安定であり、非点較差は約5μtsV1度
でVD及びDAD等の光学系に組み込むのに十分実用に
耐える特性である。
[発明の効果] 以上のように光ガイド領域の一部のみに電流注入するこ
とにより高光出力まで縦マルチモードの半導体レーザが
得られモードホッピング雑音及び反QJ雑音を抑えるこ
とが可能になると同時に横モートが安定で非点較差の小
さい半導体レーデを歩留り良く製造づることか可能とな
った。
E変形例」 本発明の実施例ではGa As及びAI!GaAsを用
いたが他にrVP、GaSbなどのずべての発光素子に
適用できる。また反応性イオン■ツヂングのマスクとし
ては、フォトレジストの他にSi O2、Ale Oa
 、Si a N4などの誘電体、金属及びそれらの多
層膜であってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
第1図は利得ガイド型し−ザ椙造を示づ断面図、第2図
は屈折率ガイド型し−ザ横為を示す断面図、第3図は他
の従来例の半導体レーザ構造を示づ断面図、第4図及び
第5図は本発明の詳細な説明づる断面図と特性図で第4
図は従来例、第5図は本発明を示す、第6図から第10
図は本発明の実施例である半導体レーザの製造方法及び
構造を示づ断面図、第11図は本発明の他の実施例であ
る半導体レーザの構造を示−511i面図、第12図及
び第13図は本発明の実施例である半導体レーザの特性
図である。 (62) (82) ・=−−−−・−Ga As 基
板(70) (74) (84) (88)・・・・・
・・・・Aj7GaAsクラッド層(72) (86)
 ・−−−−−・−All Ga As活性居(64)
 (90)・・・・・・・・・GaΔS電流阻止層(7
G) ・・・・・・・・・光吸収層(兼コンタクト層)
(78) (80) (92) (94)・・・・・・
・・・電極金属(68) (96)・・・・・・・・・
電流通路(75) (94)・・・・・・・・・広ガイ
ド領域(48) ・・・・・・・・・電流流線の広がり
(!10) (54)・・・・・・・・・ゲイン分布曲
線(52) <5G)・・・・・・・・・光強麿分布曲
線(6G) ・・・・・・・・・フォトレジスト(+0
0> ・・・・・・・・・電流−光出力特性曲線代理人
 弁理士 則近憲佑(ほか1名)第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第 7 図 第 8 図 第10図 ミ 第11図 第12図 第13図 77.5 79D DD

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 活性領域と、この活性領域を挟み屈折率が活性
    領域より6小なる第1および第2のクラッド層と、第1
    のクラッド層側に設けられた発光に対する吸収層および
    第2のクラッド層側に設けられた電流狭窄1幾横とを備
    え、前記第1のクラッド層により横モード制御を行なう
    半導体レーザにおいて、前記横−〔−ド制帥を行なう光
    閉じ込め領域にあたる&5性領域の幅方向の一部のみに
    電流注入を行なうことを特徴とする半導体レーザ。 ■ 前記電流狭窄機構において電流通路の幅が2μII
    l以下であ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) 前記m1のクラッド層の光閉じ込め領域の幅が
    3μm以上、5μ−以下であることを特徴とする特n請
    求の範囲第2項記載の半導体レーザ。
JP5813984A 1984-03-28 1984-03-28 半導体レ−ザ Expired - Lifetime JPH067620B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0493125A2 (en) * 1990-12-27 1992-07-01 Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0493125A2 (en) * 1990-12-27 1992-07-01 Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device

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