JPS6066894A - 半導体レ−ザ− - Google Patents

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】

産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザー、例えば光学式ビデオディス
ク、デジタルオーディオディスク等の記録、４’ｌ生装
置におい°ζ、その記録１．ＩＩ］４１゛の光源として
用いて好適な半導体レーザーに係わる。 背景技術とその問題点 従来一般の半導体レーザーは、そのギヤリア及び光の閉
じ込め機構によ−、て屈折率ガイド（インデックスガイ
ド）型と利得ガイド（ゲインガイド）型とに大別される
。 第１図はＣ８１〕型（チヤ不ルド・ザフストレー１−・
ブレナー型）のインデックスガイド型の半導体レーザー
の一例をボＪ。この場合、例えば１１型のＧａＡｓ基４
ｂ　（１＋の１主面にストライブ状の四部（２）が設け
られ、これの」−にこの凹部（２）を埋め込むよりにｎ
型のへβＧａＡｓ半専体のクラットｊ丁？ｉ　（２１が
ｌｆｋ相：１−ビタキシャル成長によって形成され、こ
れの−トに順次大々　＾ｊ！　ＧａＡｓ半導体のｎ型ま
たはｐ型の／＋ｌＪｔ！、１層（３）、ｐ型のクラソ゛
ド層（４）が液相Ｊ−クタキシャル成ｊ止され、更にこ
才′Ｌの」二にｎ型のＧ　ａ　ｆ＋　ｓキートップ（５
）が１ビタキソヤル成長される。そしく、このキャンプ
層（５）を横切っＣ、四部（２）とス・１間するように
ストライプ状のｐ型の例えばＺｎ拡散領域（６）が形成
される。（７）はキャンプ層（５）の表面にごれをｌシ
ー、゛Ｃ被着形成した絶縁ｊ母で、これに穿設したスト
ライブ状の窓（８）を通しＣ−力の電極（す）力愉゛１
ｊ或（θ）１にオーミックに被着される。００）は基イ
が（１１の裏向に設ＬＪられだ他力の電４仇である。 この構成による半導体レーザーは、四部（２）の両側に
おりる／占外層（３＋と、ｈ（板（１）との距離１１が
凹部（２）におりるそれｂ２より一１分小に選４．１れ
（いて、／ｌ！ｉ　ｌ’ｌｊ４づ（３）からの光が四部
（２）の両側におレノる距離１１１をイ１する部分にお
いて基板＋１１が光吸収層として作用するごとによ−、
”ζ活性層（２）の中火部とその両側とごはその光の吸
収差による実すノ的屈折イ４　Ｚ５が生しインデックス
導波は能が生じるようになされている。 一方、従来のり一インガイト型の半導体レーザーの一例
としては、第２図に小ずように、同様に例えばｎ型のＧ
　ａ　Ａ　ｒ、基板（１）４−に、ｎｆｉ％ｊ＋の　へ
ｅＧｒｒへＳ化合物半導体のクランＩ”ｌβ１（２）、
ｎ型またはｐ型の活性ｂ−ｉ　（３１、ｐ型のクランＦ
’　Ｉ？づ（４）がｌ夜相上ピタキシ中ル成長され、史
にこれの上にｎ型のＧａＡｓキートップ層（５）がエピ
タキシャル成長される。そして、このキャップ層（５）
を横切ってストライブ状のｐ型の例えはＺｎ拡散領域（
６）による′Ｌ１１流制限領域か設りられＣ成る。この
場合においζも、キャップｊ腎（５）士にはこれを覆っ
゛（絶縁層（７）が形成され、これに穿設されたストラ
イブ状の窓（８）を通して電極（９）が領域（６）−ト
−にオーミックに級着され、基板（１）の裏面に他方の
電極θ０）がオーミックに波箔される。 この構成では領域（６）に′ｆｆ１．７ｋ　ｉｎ路が制
限されることによ−、て実質的光慝領塘の幅を状めるも
のごある。ごの場合、横方向に閂り一′は、？−１人キ
ー１−リアによ−、て生じるｌｉ力専放出利ｉ■によ一
７゛Ｃのめキードす／と先の閉じ込めを９１１．−（い
イ〕。Ｊなわノー＞、この場合、接合にｌｊ−直な方向
と水平方向とご光の閉じ込め機構か異る。Ｌ１１人キャ
リア／）ｉ４ｉは、ブツスマリノ巣により負の屈４Ｊ’
＋率分布△ｎ３を誘起し・その人ききは、活性ｊτづに
おりる光閉し込め因子）゛を介して実９ＪＪ屈１ノ１率
分布ｎｅｒＵ’−’−△Ｉ’ｌ　ｙ　’　ｌ’をη：せ
しめる。した力り−２てｌ占１！１．＋（づの１，１さ
及び゛／占’ｔ！ｌ　翁とクラッド層の屈折率差で決ま
る１°因子に依存して、）１イン・ガイ］−型レーザー
Ｃは光閉し込め効果に差かある。 −に連したインデックスガイド型半導体レーサーとゲイ
ンカイト型半梧（体レーサーは、人々異るＩＱ所及び短
所を有する。ずなわＩつ、インデックスガイＩ−型の場
合、その遠視野像は、カラス分布をｚｌくして安定ごあ
り、ビームラ、ニスト（１“菖ｉ！’ｔ′ｉＪ、’−光
光１１１１域の先端面（半導体光レーザーかりの光発射
面）近（・ｋに存在し、史に、接合に文、Ｉして水平、
及び垂偵な各方向に関するビームウエスト’Ｎｆｆの差
（以ト非点隔差υという）が殆んどないので、例えば光
学式ビデオディスク、オーディオディスクの記録再４ト
装置ｉｔの情報の？１１き込め、１ｉＪＬみ出し川の光
源として用いる場合、光学系の焦点位置の設定が正（ｆ
ｆｌ珪つ容易となり、微小且つ歪の小さいスボノ１−が
１Ｌ−１易いという利点を有する。しかしながら、反面
、このインデックスガイ）・型のものは、ｍ−モーＩＳ
であるがために、戻り光によるノイズや七−Ｆボンピン
グノイズが大きいという欠点がある。 これに比し、」−述のゲイフカ１ト型の場合、多む−ド
であるために、光源そのｔ）ののノイズはやや大きいが
、しょ−＞　＜禮＞乱に強く、戻り光−やモートボッピ
ンクによるノイズが小さいという利点を有する。しかし
ながら、この場合、遠視像が非ガウシアン分布をボし、
非力４１１、であることか多く、史に接合に東向方向に
関してはビームウェスト位；）つ：が発光領域の先端面
近傍に？ｆｌ　７＝１″るものの、水平方向に関しζＧ
；１、先端面より内側に２０μＩｎ〜・３０μｍｌ’？
Ａ−ζた位ｊｉ’＋：にあり、非点隔差ＩＪは２０μｌ
ｌ１ｕ上の大きな値を示す。したがって、この場合、上
述した光パｆディスクの情１１４　’ｉ’４き込め及び
ｆ＋；Ｎ　Ｊ）出しの光源として用い゛ζ光学系の設、
′１１が１＋Ｊ成り複雑となるのみならず、微小で中の
小さいスポットをＩＩ＋！Ｉｆいという欠点がある。 発明の目的 本発明は、」−達したインデックスガイト型及びケイン
ガイド型の半導体レーザーにおりるノイズｑ・：ｒ’＋
’Ｌ及Ｏ・非点隔差の問題を同１１．＋＋に改善゛づ−
るごとができるようにした半導体レーザー、＋ｌｌ冒こ
化合物半導体レーザーを提供するものでンらる。 ずなわら、オ光明のｌの１」的は、半導体レーザーを」
−述した光学式ディスク等におりる１１）き込め、６ノ
５の出しの光源としご用いる場合、そのレンス糸の収差
との兼ね合いかり、半導体レーサーに」６りる非点隔差
りは１０μｎ１稈Ｊｌ以１・であれ（，１良しとしｉ４
Ｉるごとに鑑の、その非点１’１Ｍ差［〕かＨ１７１１
１Ｉ程度り１−となる半導体レーザーを得る。 本発明の他の１の１」的は、通′１・ｉ；、′の・１す
」作出力札囲（３〜５　ｒｎ　Ｗ以（・）ご多モード（
’ｌか保たれ、戻り光ノイズ、モートポツピングノイズ
などのしよう乱に強い半導体レーザーを得る。 本発明の史に他の目的はビームパターン（遠視野１象）
がり〜１４１＋・つ１１で且つ安×にな特１？１をボＪ
−半導体レーザーを得る。 発明の概要 本発明は、内部ストライブ構造を■χす、この内部スト
ライブ構造によって規制される電流ストライブ状ブｘが
（３へ５μＩＴＩ程度に選定され、またこの電流ストラ
イブに対する作りつ６）の屈折率差、オなわら電流スト
ライブ部にＪ召Ｊる屈折率ｎとその両件側の１ｉｉｉ　
折率ｎ＋、との差Δ１〕が、１１〜２０ｘ　１０−”と
なるよ−うに、ずなわら」＝配属（斤イ４　ｎはへ取Ｇ
＋＋１−ｙＡｓ系の場合、おおよそ；３゜６であるので
これとの比Δｎ　／　ｎが３〜６Ｘ］０−’となるよう
にしかも光閉じ込め因子１゛が０．１−・０．２程度と
なるように構成−４−る。 本発明におい（は、　ＭＯＣＶＤ　（Ｍｅｌ、ａｌ　Ｏ
ｒｇａｎｉｃＣｂｅｍｉｃｄｌ　ＤｅｐｏｓｉＬ）　ｌ
夫によ、って八ｈ　Ｇａ、−ｙ　ＡｓのＩＩＩ−Ｖ族化
合物をエピタキシャル成ｊ、：Ｌさ・已る場合、ｙ＞０
．３のように八ｇの全有田が人なる４ぐ導体層Ｇこ対し
てもこの半導体層とごれの［２の才専体ｊ―とをＪ１ｒ
１１θ′のエピクキンヤル法による場合のよりに連続し
たゴー稈で」−ビタキソヤル成ｊ２さ−Ｕ”づ゛とも、
両−１−程間に他の工程を介在さゼて改めて１一層の２
１−！導体の成長を行う場合゛（も、ずなわら２スう−
ノゾの分団１しＡｍＭＯＣＶＤ作業によっても良好なエ
ビクキジートル成長を行うことか−（きるといつことに
ｉ　ｌ＝Ｉ　Ｌ　Ｃ内ｊｌ（ストライブ構造を採−２′
ζ、秋ス１ライゾ型の（／４造を採り、更にに達した電
流ストライプ１ｊｒｌの規定、及び屈ＪＪｉイ４差の規
定によっＣ、インデックスカイ１型及び利得カイト型レ
ーザーの１ｉｌｉｌ慴状の動機を相持った構成とするの
である。 ′ノ、；ｈ１θ（列 第３図を参照し′（本発明による２１す〃体し−ザーの
一例を’６Ｙ’　＃ｌＯ（＝こ説明する。ごの例におい
′Ｃは、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ単結晶基体（ＩＩ）Ｊ−にハソ
ノγＩ＋’ｔ　（１２）　、ｌ−１＝ｉ　（７）り’、
＞　ノｔ”１ｍ　（１３）　、ｌ占を生ｊ

【づ　（＋４
）　、　１　層のクラットＩｓ　（１５）　、キャノゾ
層（＋６）を形成し、−１層のフラノＩ”Ｉｖ　（１５
）中にこのクラッド層（１５）のエネルギーギヤツブよ
り小さいエネルギーキャップを有し゛ζ光吸収層となり
、且つクラッド層（１５）と異る導電型を有し電流の制
御（ｉＩ！領域となる電流制限領域層（１７）を形成し
°Ｃ１この電流制限領域１ｍ（１７）の中央にストライ
ブ状の欠除部（１７ａ　）を設け、ごごにおいて、スト
ライブ状の電流集中部を形成Ｊる。Ｊなわち内部ストラ
イプ構造を構成する・　（１８）はキートップ層（１６
）十にオーミックに被着された一方の電極、（１９）は
基体（１１）側に設りられた他方の電極をボす。基体（
１１）　＆Ｊ１例えばｎ型の１ｉ００）結晶面を上面と
するＧａＡｓ単結晶基体よりなり、これの上に形成する
バッファｊ聞　（１２）　、１１響クラ７ド１關　（１
３）、ン占性１＠（１４）　、ｈ　Ｉ＃ｉクラッド層（
１５）の一部となる第１のクラット層（２０）と、さら
に電流制限領域層（１７）とを順次連続的に第１スデノ
プとしてのＭＯＣＶＩＩ法によっテエビタキシャル成、
展する。このＭＯＣＶＤ　法によるコーピタキシャルは
、例えば１−リメチルガリウム、トリメチルアルミニウ
ム、アルシンの混合ガスを用いて人々のガスの分圧を適
当に産道コ′４−るごとによっ′ζ熱分ん：気相成長す
る。そしくごのよ−）なＭＯＣＶＤ　法による第１のス
テップの上ビタキシャルエオνの後に、電流制限領域層
（１７）の中火ｉ’ｌ（を例えば異方性Ｊ−ソチングに
よっ゛（選択的に除去し−（例えば＜ｉｏｏ＞結晶軸方
向に延びるストライブ状の欠除部（１７ａ）を形成−４
る。この場合のストライブ状欠除部（１７ａ）の１１’
＋ｉｗは、ＩＩＩ１に３−５　／７　ｒｎに選定する。 次にこの電流制限領域ｊ何（１７）の欠除部（１７ａ　
）内を含んごごの欠除部（１７ａ）を通じて露腋Ｊる」
二層クラットＩｆづの第１のクラン１ｊｒｅ（２０）上
を含んで電流制限領域Ｘ（１′／）上に跨−２て土層ク
ラッドＩＭ（１５）の一部を構成する第２の十、属クラ
７　＋’ｌ＝ｉ　（２１）を＋’＋ｉ＋　述したと同様
のＭＯＣＶＩ）法によっ゛（Ｕ−ピタキシャルノ戊長と
４−ると共に、６°τ。 いてこれの上にキートップ層（１６）を連続的ζこＭＯ
Ｃν１〕法によって形成“づ−る。ｊなわら、層（２Ｉ
）及Ｑ・（１６）を第２のステップとして形成する。 １’　Ｉｓのクラｙ　ｌ’ｌ＃　（１３）は（列え４Ｊ
ｒ、　４１．１の八ｅ　Ｏ，４５Ｇａｏ５５　八ｒ、Ｉ
Ｆ７　、上り構成し、１ｌｌｌ嗜ｊ１刀Ｉづ（］４）は
ｒ１１型゛１しくはｐ型の例えは八βｏ１ｓ　Ｇａｏ、
ｅ　５八ｓ１−より構成し、上層のクランＦＩＲ（１５
）　、シたがってその第■及び第２のクラット層（２０
）及び（２１）は、例えばｐ型の八β０．４５　ＧａＯ
，ｓ　５　Ａｓ層によって構成し、電流制限領域（１７
）は上１−のクラット層（１５）とは半休の導電形式を
有する例えばｎ型のＧａＡｓ層によ−７゛Ｃ形成し得る
。また、キャップＩＦｔ　（１６）　Ｌｌ上層のクラッ
ド層（１５）と同導電型の低比抵抗すなわちｐ＋型のＧ
ａＡｓ層によって形成し冑る。 ごのような構成による半導体レーザーによれば、−１−
１−のクラン（・層（１５）中に設けられたこのクラッ
ド１ｍ（１５）のコニ不ルギーギャ・ノフ゛より小なる
工不ルギーキャソゾを有し、逆導電型の電流制限領域層
（１７）が中央のストライブ部を除いてその両側に存在
していることによってこのストライブ部に電流集中が生
じこれによってゲインガイド機能が生Ｊ゛ると共に、ご
れによっ゛（活性ｊ繭（１４）で発生した光源のもれが
領域層（１７＞に吸収されるによって活性層（１４）の
横方向（水平方向）に有効屈折率Δｎを４にぜしめる。 この有りＪ屈（Ｊ１率ΔｎはＣ８Ｐ構造と同様のモデル
で考察ｊるごとができ、活性層（１４）の厚さｄ＋’−
、ｔ−１倒りラッド層の第１の１響（２０）の厚°さｄ
２と、ご・りにｌ＋！ｉ　１！ｌ　１ｍ　（１４）とク
ラッドＩｎ　（１，５）　（クラット層（２０）　）と
の屈折率の差に依存するものであり、上述した構造を採
ることによって有すＪ屈Ｊ１１率△ｎ、さらに電流スト
ライブ’ＷＩＩｗを独立に且つ住急に設定するごとがで
きるものである。 今、活性１ｒｆ（１４）における電流ストライブ部ずな
わら電流制限領域層（１７）のストライプ幅の欠除部（
１７ａ　）に相当する部分の屈折率をｒ】、その両側Ｊ
なわち電流制限領域層（１７）　Ｉ〜におりる屈折率を
ｎ、とするとき自効Ｊｉ＋母Ｊｉ率差△ｎ　（△ｒ１は
ｎ−ｎ、）がはば８　Ｘ　１０−”　〜２　Ｘ　１０−
’、ムい換えればごのΔ

【ｌと、屈折率ｒｌの比、）Ｊ
スｊ′わら作りつりの屈１ｊｉ率の比Δｎ　／　ｎが、
：３〜６　Ｘ　１０−”となるようにｄ、、　ｄ２と、
さらにｌ古４！ｌ　Ｉ−（１４）及びクラット）−（２
０）の屈折率差の設定をなす。 第３図で説明した構造による半導体レーザーにおいζ、
その活性層の厚さｄ、を０．１５μ［ｎに固定してクラ
ッド１ｍ（２０）の厚さｄ２を変化させると共にストラ
イブ部ｌ’ｉｄ　Ｗ　４ｃ変化さ・ｌた場合の各半導体
レーザーの接合に９１１行方向の遠視野像のパターンと
その半値全角θ７７と非点隔差りとの各測定結果を、第
４図にボす。−に述の構成によれば、電流ストライプ幅
が３〜５μｍ、一つまりキャリアの拡散長よりりへ１い
、いわゆる挾ストライブ構造をとり、しかも作りつりの
屈折率比△ｎ　／　ｎを３〜６　Ｘ　１０−”と充分小
に制限することによっ°Ｃ遠視野像が安定月つ単峰性で
、しかも非点隔差りが１０μｍ　ｉｉ１後にすることが
できる。Ｊなわち、ストライブ’ｌ’ｉｉｌ　Ｗが３未
満の場合、いわゆるアンチガイディング効果が生じ遠視
野像が単峰性でなくなるのである。また、縦モー１゛ス
ペクトルは；３〜５　ｍ　Ｗ　／ファセット以１・の出
力で多モート性をボし、これによ−ノζ戻りノイズ、モ
ートポツピングによる光源としてのノイズを低減化する
ことができた。この際、ゲインガイド性を充分残すため
に光間し込め因子Ｉ゛は、充分大きく、例えば１０〜４
５％程度になるよう６！ｌ性層の厚さｄＩと、粘性層−
クラｚｌ”Ｉ？づ間の屈折率差をとることが必要となる
。 本発明による半導体レーザーは、第３図の例に限ら一１
°、例えは第３図におりる各／ｎ　’ｔｉｌ型を反転さ
せた構成とすることもぐきる。 第５図に不°４−ものは、本発明の構成に１′１１似−
→るものであるが、この例においては、はぼ純粋にケイ
ンガイド型構成を保った場合で第３図に対応−４゛る部
分においては、同−符けを付して重複説明を省略するも
、この例においては／、ｌｉ　ｔ！１．　Ｉ督の厚さｄ
】を１μｍ以１−に選定し、しかも第２ステツプにお＆
ノるエピタキシャル成長層を［＋ａＡｓのキ、トソゾ層
（１６）のみとすることによって屈（ハ・１４グ５△ｎ
か無視できるＪ、うにしたものであっ゛（ごのようにす
るごとによ−ノてゲインカイト型素子を構成しに〕）の
ご」〕る。 発明の効果 上述の本発明によれは、ゲ・インガイド型及びインデッ
クスガイ［型の両性状をジノ、イＭ１°ｆした構造と３
るごとによっ゛Ｃ多モートによっ°（ノイズの減少化を
図ることができ、しかも非点１’？、’＋差］）の減少
、さりに遠視野像の幻４３１・４１’ｌ、安定性等を１
４．！ることができたごとによって、例えばｗｒｆ口に
述べた光学式ディスクの情報、１：き込め、Ｋｋｈ出し
の光源として用いて歪のない微小なスポットを得ること
かごき、光学系の設計が容易とムるなと多くの利点を炎
−４−ることがＣきる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の説明に供する半導体レーザ
ーの路線的拡大１υ「面図、第３図は、＋発明による半
導体レーザーの一例の路線的拡大１ｔｌｉ面図、第４図
はその特性の説明図、τｆ）　＋１図は木イご明に対比
される半導体レーザーの拡大１υｉ　ｌｌｕ　ｌツ１“
Ｃある。 （１１）は半導体基体、（１２）はバッファ層、（１３
）はｈ　ｔｒｉのクラン１一層、（１４）υ、：／占１
’１１ｔ′ｉ、（１５）る；ｊ：　Ｊ＝　Ｉｆ？ｉクラ
ノ１ｊ皆、（２ｔ１）及び（２１）　！；ｌその第１及
び第２のクラットｂ・ノ、（１６）は−１−ドッグ層で
ある。 第１図 ０ 第２図 第３図 第５図 第４図 ストライフＱ中＾　□ ｄ２＝［１，＋５７１蛸 手続補正書 昭＋１．１５８年１１月　７［」 、ト １小作の人手 昭和５８年特許願第１７５４２５　号 ２、発明の名利、　半導体レーザー ３、補正をする者 小作との関係　１．旨１′［二出１Ｉｌｉｆｔ　人任１
すｉ　東京部品用凶兆品用６丁目１７番３５’−シ名称
（，２１８）ソニー株式会社 代表取イ、１；１役　大　ど１　典　力１１５、−補正
命令の１−１イー・］　昭和　年　月　１１８、補正の
内容 （１）特許請求の範囲を別紙のように補正する。 （２）明細書中、第４頁、１３行「閉じ込み」を「閉じ
込め」と訂正する。 （３）　同、第５頁、１０〜１１行「モードポンピング
」ヲ「モードポツピング」と訂正する。 （４）同、第１０頁、６行ｒ＜１００＞−１’ｖ　ｒ＜
ｌｔｏ＞Ｊと訂正する。 （５）同、第１３頁、１２行「３未満」を「３μｍ未満
−１と訂正する。 （６）　同、第１４頁、９行［活性層の厚さｄ、　Ｊを
１−第２クラッド層の厚さｄ２」と訂正する。 ｐＪ上 特許請求の範囲 内部ストライプ構造を有し、該内部ストライプ構造によ
って規制される電流ストライプ幅が３〜５μｍ程度とさ
れ、該電流ストライプに対する作りつけの屈折率差が８
×１０〜２×１０　とされる半導体レーザー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内部ストライブ構造を有し、該内部ストライプ構造によ
   っ゛ζ規制される電流ストライプ幅が３〜５μｍ程度と
   され、該電流ストライプに対する作−りつけの屈曲率差
   が８　Ｘ　１０−”〜２ＸＩＯ−’とされる半導体レー
   ザー。