JPS603173A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS603173A
JPS603173A JP11016983A JP11016983A JPS603173A JP S603173 A JPS603173 A JP S603173A JP 11016983 A JP11016983 A JP 11016983A JP 11016983 A JP11016983 A JP 11016983A JP S603173 A JPS603173 A JP S603173A
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JP
Japan
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layer
width
semiconductor laser
projecting section
optical waveguide
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Pending
Application number
JP11016983A
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English (en)
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Masasue Okajima
岡島 正季
Yuhei Muto
武藤 雄平
Naohiro Shimada
島田 直弘
Naoto Mogi
茂木 直人
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 of JPS603173A publication Critical patent/JPS603173A/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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/2205Structure 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 comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2214Structure 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 comprising special burying or current confinement layers based on oxides or nitrides
    • 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
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

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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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は半導体レーザ装置の改良に関する。
〔従来技術とその問題点〕
近年、光通信用光源や光デイスク用光みとして各種の半
導体レーザが広汎に利用されるようにな−ている。特に
光デイスクメモリ装置は、ゲイジタル・オーディオ・デ
ィスク装置1イ、ビデオ・ディスク装置、そして文劉フ
ァイルを:コji、1などの実用化が急速に進み、それ
に伴って光デイスク用光源に適した半導体レーザの開発
がψ神れている。こうした光デイスク用光源に1吏用さ
れる半2i’p体レーザには、レーザ光を光ディスク而
で1μηl程度の微小スポy)に収束するため、基不横
モード発振の他に、レーザビームの非点隔差が小さいこ
とが天水される。この様な特性は、活性Jmjと平行方
向の屈折率を構造的に変化させて横モードを制御し7’
iC。
いわゆる作り付けの屈折不埒波路1昌造を有する半導体
レーザによって実現することができる。ところが、作り
付けの屈折率ヘシ路イ14造を有する半導体レーザでは
、横モードがきわめて良く安定化されるため、はとんど
の場合、単−縦モード発振となるが、このことは、上記
構造の半導体レーザを光デイスク用光源として用いる場
合、I−rましい特性ではないことが明らかに々ってき
た。
第1図は、光デイスク装置の光学系を示したものである
。光デイスク面(5)からの反射光の大部分は、ビーム
スプリッタ−(4)によって除かれ、さらにλ/4板(
3)によって偏ブC方向を変えられるが、そのまま半導
体レーザに戻るものがごく一部分存在する。そのため、
半?、f7体し−ザ端面の反射面M1、M2及び光ディ
スクTfnM3によって、いわゆる複合共振器が形成さ
れる。この様な糸に作り付は屈折率導波路構造の半導体
レーザを使用すると光デイスク向へ・13の位11′、
iの微小変動に伴って共振器長が変動し、これにに−て
半導体レーザの光出力が変動するという重大な問題の生
ずることが判った。この様な現象は、拙々の単−縦モー
ド発振の7:h]折率導波路型レーザにほとんど共通し
て現われ、上記構造の半尋体l/−ザが、単−縦モード
で発振していることに強く関係していると考えられる。
実際、縦多モード発振の利得導波路屋半導体レーザを使
用した場合、上記の出力変動(フィードバック・ノイズ
)は?”sとんど蝮測されなかった。
桶モードの制御を注入電流分布によって生じた利fヒ分
布によって行なう利得導波路型半導体レーザでは、多く
の」易合縦多モード発振がイセられるがレーザビームの
非点隔差が’I Q p m以−にと大きいため、レー
ザ光を微小スポットに収束するためには板雑な光学系を
必要とする火入5があ−た。作り付は屈折率導波路構造
において、/+−+t 47i′率の炒化分を小さくし
てゆくと、利得4波路構造の性aが次第に強く現われ、
ついには縦多モード発振が得られるが、同時に非点隔差
も増大するだめ、縦多モード発振と小さな非点隔差とを
同時に突辺1することはきわめて困離であ−た。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、縦多モード発振と小さな非点隔差とを
兼ね備えた半導体レーザを史現し、フィードバック・ノ
イズの小さい光ディスク用元源に好適な半導体レーザ装
置を提イ」Lすることでちる。
〔発明の概要〕
即ち本発明は、活性層とリプを形成された光導波路層と
を有する作り付は屈折ヰ祷波路格貧を有する半導体レー
ザ装置において、針、流の注入領域をリプの幅よりも狭
くすることにより6、リプ内部に利得分布が生じるfi
t造としたものである。
本発明の構成を第2図及び第3図を参照して具体的に説
明する。第21詞に示すように光導波路層+14)上に
設けられたリプの上部に、これよりも狭い幅の電流注入
電極θ0が設けられている(〜V2<Wl)。その結呆
、第3図に示す様に、リプによって生ずるステップ状の
実効屈折率分布内部に、利得分布を生ずる。この様な構
造とすることにより利得4五波路構造の持つ縦多モード
発振と、作υ付は屈折率尋波路41j造の4Aつ小さな
非点隔差という2つの特性を同時に渦足する半導体レー
ザを実現することが可能となる。上記の効果は、リプの
幅vv’ i内部においてS!、伯!、 ’l’i+;
ν〜゛2、クラッドノay’asの厚さD及び該クラッ
ドJ脅の抵抗率ρによって定まる利得分布の形状と、活
性パ・j (11の厚さd1光ガイド層θ4)に設けだ
リプの)Hp、さtl及びその段差△H1それに上記各
層の屈折率によって決まる実効屈折率差△nの大きさが
ある関係にあるj幅合に生ずると考えらノする。本発明
によれば、これらの6r餡、をすべて独立に設定できる
ため、上記効果を生じるIN造を容易に実現できる。4
.l゛に、実効屈折率差△I】の太きさを、活性層の厚
さdのみを変えることによって変化させる場合、500
A以下のきわめて厳しい条件で厚さの制御を行なう必要
があるのに対し、本発明においては、実効屈折率差△n
が、リプの段差△Hの変化と共にゆるやかに変化するた
め、後述の実施例に示す様に1000〜2ooo(kの
範囲で変化させれば良く、その制御がはるかに容易とな
る利点がある。
また、本発明の構造は有機金属を用いた気相成長法(M
etalorganic Chemical Vapo
r De−position法、以下MOOVD法と略
記〕や、分子線エピタキシー法(以下MBE法と略記)
Kよって製造可能である。MOOVD法及びM、BE法
は、大きな面積にわたって均質な薄膜結晶の成長が可能
であるため、量産性に優れた半導体レーザの製造方法で
ちり、これらの方法を用いることにより本発明のレーザ
を低価格に生産できる。さらに、これらの方法は、膜厚
の制御性も優れているため、これによって、本発明の効
果を再現性良く実現することが可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光デイスク用光源に好適な縦多モード
発振と、小さな非点隔差とを兼ね備えたフィードバック
・ノイズの小さい半導体レーザを実現することができる
。さらに、本発明の構造は量産性や膜厚の制御性に優れ
たMOOVD法やMBBによ−て製造可能であるため、
上記特性を持つ光デイスク用光源に好適な半導体レーザ
装置を、低価格に、再現性良く生産することが可能であ
る。
〔発明の実施例〕
以下本発明の一実施例を説明する。尚、構成的には第2
図に示した通シであるため、その製造方法を第4図に基
づいて説明する。
まず、第4図(a)に示す様に、n−4]aAs基板(
10上に、n−AIo、45Ga□、55As層(第1
クラッド層)、アンドープA、 l o、150 a 
□、B 5As層(活性層)031及びI)−A I 
0,35 Ga □、65A s層(光導波路層)04
)をMOCVD法によって順次成長形成する。
この結晶成長には、必ずしもMOOVD法を用いる必要
はないが、大面積にわたり厚さの均一性の良い薄膜結晶
が得られるMOOVD法が量産性・特性の再現性の上で
有利である。次いで、フォトレジスト等をマスクとして
用い、吊4図(b)に示す様に光導波路層α乃を選択エ
ツチング[7、該P4Q4)の表面<o i 1>方向
にストライプ状の凸部(リプ)を形成する。次に、同じ
<MOCVD法によって第4図(C)に示す様に光導波
路層(14)上に、P −A I O,45Ga□、5
5As層(第2クラッド層)0m及びP −G a A
 s層(オーミックコンタクト層) (If9を順次成
長形成する。なお、液相成長法(LPE法)では、Al
As混晶比Xが0.1以上のAlxGa1−xAs層上
への結晶成長を均一に行なうことはきわめて困難である
が、MOOVD法を用いた場合には、第4図の)の状態
の試料を十分に脱脂洗浄したのち、希Hc1等によつて
表面の酸化層を除去し簡ちに反応炉に入れることにより
、均一で良好な結晶成長が行なわれた。
次に、P−GaAs層曽(オーミックコンタクトM)(
le上にZn拡散層住0を形成した後、第4図(d)に
示す様に、第4図(C)に示す状態の試料のP−GaA
s層(オーミックコンタクト層) (L(9をフォトレ
ジスト等をマスクとしてストライプ状にP−AI□、4
50 a 0.55 A s層(紀2クラッド層)(l
[有]までエツチングする。さらに、全面を陽極1披化
した後、希塩酸等によってG a A sとAIo、4
5()a□、55Asの陽極酸化膜のエツチング速度の
差を利用しで、P−GaAs層(オーミックコンタクト
層) (1(i)上の陽極酸化膜のみを選択除去する(
第4図(e))。次に、cr/A u t[I (kα
■、A u Ge/ A u % %a c/、lを形
成すルコとにより、前記第2図に示す(構造の半導体レ
ーザが作製される。
なお、各層の厚さL及び不純物濃度Nは次の様に設定し
た。基板(1υでは、L=80μη&、ND=IX10
 cm 、第1クラツド/@112では、L= 1 p
 th 。
No=3X1017m ” 、活性層Hでij、L=0
.12#m光嗜波路層α→では、L = 0.5μ扉、
へ−4= 5 X 1 (117U 、第2クラツドL
4(J’3テは、L=1 pm 、 N 1=517 
−3 X 10 crn 、オーミックコンタクト層α6)で
は、1i= o、 s p” 、 N・=IX10“°
−−・とした。また、光導波路層(L4)のリプの段差
は△H= 0.2μ島、リプの幅はW1=3μmとした
。このときの実効屈折率差は△n’:2X10−3程度
である。
この様にして得られた半導体レーザは、光導波路層αa
に設けたリプにょ9、安′):二した糸本枦モード発振
を示しだ。さらに、電体ストライブの幅W2がリプの幅
と等し7い3μmの場合には、1nLw以上の光出力で
単−縦モード発振を示したのに対しW2を1.5μJル
以下とした場合には、3n′Lwまでの光出力では縦多
モード発振を示し、昧子によ−では、5FILWまで縦
多モード発振するものもあ−た。
また、これらの素子の非点隔差し]1、いずれも10μ
風以下と小さく、元ディスク用光源としての仕様を十分
満足し得る値でお−た。さらに、第2図の様な系におけ
るフィードバック・ノイズ特性を調べたところ、W2=
= 31i mの素イfi、i:3mW出力時に訃いて
最大2.5係の出力変動を午じたのに対し、W2=1.
5μmとL タZ 子テロ−1,3μmw出力時、0−
30饅の戻シ光量1・て対して、If−1力変動幅は0
.5 %以下ときわめて小さか7だ。この様に本発明に
よれば、フィードバック・ノイズが小さく、かつ非点隔
差の小さい、光デイスク用光源に好適な半導体レーザ装
置を実現可能なことが確かめられた。
〔他の実施例〕 前記実施例では、AlGaAs系の材料を用いたが、材
料としては、この他にInGaASR系、或いはIn、
AIGaE系等を用いても良く、拐科は特に限定されな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は光デイスク装置光学系の模式図、第2図は本発
明を具体的に訝明するだめの構成図、第3図は本発明の
半導体レーザ装置における実効屈折率分布と利得分布の
関係を示す図、第4図は本発明の一実施例の製作工程の
説明図である。 1・・・半導体レーザ、2・・・1/ンズ、3・・・λ
/4板、4・・・ビームスプリッタ、5・・光デイスク
面、6・・・受光器、11 ・ n+−GaAs基板、
12−n−A I o、45Gao、55As第1クラ
ッド層、13・・・アンドープA、l □、15Ga□
、B 5A、s 活性層、14−P−AI Q、35G
a0.65AS ラ14ガイド層、15=−P−Al 
O,45Ga0.55AS第2クラ、ド層、16−、P
 −()aAsオーミックコンタクト層、17・・・Z
n拡散層、18・・・陽極酸化膜、19− Or /A
 u %極、20 =A u −G e /A u電極
。 代理人 弁理士 則 近 愈 佑(ほか1名)第 1 
図 第2図 第 3 図 距為1 第4図 第4図 、−313−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. m−v族半導体からグる基板上に、i−v族半導体から
    なる第1クラツドkj 、活性層、光導波路層及び第2
    クラッド層を順次積層して設け、前記光嗜波路J(1に
    はス)・ライブ状の凸部を形成し、前記第2クラッド層
    上には前記凸部に電流を注入するだめのストライプ状の
    ?lj;極を形成してなる半導体レーザ装置において、
    前記ストライプ状電極の幅を前記凸部の幅よりも小さく
    5溝成したことを將徴とする半導体レーザ装置、。
JP11016983A 1983-06-21 1983-06-21 半導体レ−ザ装置 Pending JPS603173A (ja)

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JP11016983A JPS603173A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 半導体レ−ザ装置

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JP11016983A JPS603173A (ja) 1983-06-21 1983-06-21 半導体レ−ザ装置

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JPS603173A true JPS603173A (ja) 1985-01-09

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62281384A (ja) * 1986-05-29 1987-12-07 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ素子およびその製造方法
JPH02394A (ja) * 1987-12-28 1990-01-05 Canon Inc 半導体レーザー

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62281384A (ja) * 1986-05-29 1987-12-07 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ素子およびその製造方法
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