JPS60789A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS60789A JPS60789A JP10874283A JP10874283A JPS60789A JP S60789 A JPS60789 A JP S60789A JP 10874283 A JP10874283 A JP 10874283A JP 10874283 A JP10874283 A JP 10874283A JP S60789 A JPS60789 A JP S60789A
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- JP
- Japan
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- ridge
- semiconductor laser
- face
- neighborhood
- laser device
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- 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
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower 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。
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
本発明は高出力発振が可能々半導体レーザ装置に関する
ものである。
ものである。
従来例の構成とその問題点
近年、光デイスクファイルの書き込み用やレーザプリン
ターあるいはレーザ計測などの幅い分野での用途のため
に、基本横モート発振をする高出力半導体レーザの需要
が高捷ってきている。本発明者らは、このような高出力
を目的として、すでにＴ ＲＳ （Ｔｗｉｎ Ｒｉｄｇ
ｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の半導体レーザを提案し
た。（特開昭６６−１２４２９２号公報） とのレーザは第１図ａに示すように平行々２つのりツジ
をもつｎ型ＧａＡｓ基板１上に、第１図すに示すように
ｎ型クラッド層２．活性層３．ｐ型クラッド層４から成
るダブルへテロ構造を形成しだものでる。々お、５はｎ
型ＧａＡｓ電流制限層、６は正電極、７は負電極である
。また、Ｚｎ拡散領域８の下のレーザ発振部９はリッジ
間の溝の上部である。
ターあるいはレーザ計測などの幅い分野での用途のため
に、基本横モート発振をする高出力半導体レーザの需要
が高捷ってきている。本発明者らは、このような高出力
を目的として、すでにＴ ＲＳ （Ｔｗｉｎ Ｒｉｄｇ
ｅ ５ｕｂｓｔｒａｔｅ）構造の半導体レーザを提案し
た。（特開昭６６−１２４２９２号公報） とのレーザは第１図ａに示すように平行々２つのりツジ
をもつｎ型ＧａＡｓ基板１上に、第１図すに示すように
ｎ型クラッド層２．活性層３．ｐ型クラッド層４から成
るダブルへテロ構造を形成しだものでる。々お、５はｎ
型ＧａＡｓ電流制限層、６は正電極、７は負電極である
。また、Ｚｎ拡散領域８の下のレーザ発振部９はリッジ
間の溝の上部である。
このような構成にすると結晶成長の際、結晶面の異方性
により、リッジの側面の成長が促進されるのに対し、リ
ッジ上の成長は抑制されるので、その成長速度は極めて
遅く々す、リッジの上部で０・０６μｍ以下の活性層３
が再現性よく得られる。
により、リッジの側面の成長が促進されるのに対し、リ
ッジ上の成長は抑制されるので、その成長速度は極めて
遅く々す、リッジの上部で０・０６μｍ以下の活性層３
が再現性よく得られる。
活性層３の膜厚が０．０６μｍ程度の簿膜と々ると、活
性層３で発光した光はクラッド層４に犬きくしみ出し、
その発光面積が増大する。理論計算によれば、活性層３
の膜厚が０．０３μｍ、活性層３よクラッド層４のＡ１
モル比を０．３５とすると、光の閉じ込め係数は約０．
２となり８０係程度の光がクラッド層４ＫＬみ出すこと
になる。
性層３で発光した光はクラッド層４に犬きくしみ出し、
その発光面積が増大する。理論計算によれば、活性層３
の膜厚が０．０３μｍ、活性層３よクラッド層４のＡ１
モル比を０．３５とすると、光の閉じ込め係数は約０．
２となり８０係程度の光がクラッド層４ＫＬみ出すこと
になる。
このようにＴＲＳ構造のレーザでは光のしみ出し効果に
よって発光面積を大きくし、光出力の究極的な上限とな
るキャビティ面破壊捷での出力レベルを上げようとしだ
ものである。
よって発光面積を大きくし、光出力の究極的な上限とな
るキャビティ面破壊捷での出力レベルを上げようとしだ
ものである。
本発明はこのＴＲＳ構造の半導体レーザで、基本横モー
ド発振で１００ｍＷ（室温、ｃｗ）という高出力をすで
に実現しており、それ以上の光出力では、熱によって光
出力が飽和し、１２０ｍＷ程度で゛キャビティ面破壊が
起った。この破壊の原因は反射面近傍の光吸収による熱
歪に基づく破壊とも、誘導プリルアン散乱による格子振
動に基づく破壊とも言われているが、いずれも反射面近
傍での光と媒質の相互作用に基づくものである。このよ
うにこの構造のままでは１００ｍＷ程度の光出力が限界
であり、数１００ｍＷの光出力（室温。
ド発振で１００ｍＷ（室温、ｃｗ）という高出力をすで
に実現しており、それ以上の光出力では、熱によって光
出力が飽和し、１２０ｍＷ程度で゛キャビティ面破壊が
起った。この破壊の原因は反射面近傍の光吸収による熱
歪に基づく破壊とも、誘導プリルアン散乱による格子振
動に基づく破壊とも言われているが、いずれも反射面近
傍での光と媒質の相互作用に基づくものである。このよ
うにこの構造のままでは１００ｍＷ程度の光出力が限界
であり、数１００ｍＷの光出力（室温。
ｃｗ）を得ることは原理的に不可能なことである。
発明の目的〜
本発明は上記の問題点を解決するもので、ＴＲＳ構造の
半導体レーザ端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励起
領域を設けることによって端面破壊を阻止し、高い光出
力が得られる半導体レーザ装置を提供することを目的と
する。
半導体レーザ端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励起
領域を設けることによって端面破壊を阻止し、高い光出
力が得られる半導体レーザ装置を提供することを目的と
する。
発明の構成
本発明は、半導体基板上に２つの平行なリッジを形成し
、かつ前記リッジの間隔は一定であるがリッジの幅が端
面近傍で細くなるようにして、その上に活性層を含むダ
ブルへテロ構造を形成したことを特徴とした半導体レー
ザ装置であり、リッジの幅のちがいによる結晶成長−速
度差によって端面近傍と結晶内部とにバンドギャップの
差をっけ、端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励起領
域を設けることによって高出力化を実現したものである
。
、かつ前記リッジの間隔は一定であるがリッジの幅が端
面近傍で細くなるようにして、その上に活性層を含むダ
ブルへテロ構造を形成したことを特徴とした半導体レー
ザ装置であり、リッジの幅のちがいによる結晶成長−速
度差によって端面近傍と結晶内部とにバンドギャップの
差をっけ、端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励起領
域を設けることによって高出力化を実現したものである
。
実施例の説明
以下Ｋ ＧａＡｓ −Ｇａ ＋ 、 Ａ７ｉｘＡｓ系に
より構成した本発明の半導体レーザ装置の実施例を示す
。
より構成した本発明の半導体レーザ装置の実施例を示す
。
ｎ型ＧａＡｓ基板１の（１０ｏ）面上にエツチングによ
り第２図に示すような高さ１．５μｍの２つの平行なリ
ッジを幅６μｍの溝をはさんで形成する。リッジの幅は
端面近傍でクランク状に異なり、中央部で２０μｍ、端
面近傍で５μｍとし、クランク状になる位置は端面から
２０μｍのところとする。このようなりソジを設けたＧ
ａＡｓ 基板１にに、第６′図ａ、 ｂ、ｃおよび第４
図ａ、ｂ、ｃに示すように液相エピタキシャル法によっ
て第１層ｎ型Ｇａ１．ＡＩＪｃＡｓクラッド層２、第２
層Ｇａ１ｙｌ−１ｙＡ！−活性層３、第３崩ｐ型Ｇａ
１− ｘＡ ｌ ｚ Ａ ｓクラッド層４、および第４
層ｎ Ｗ （ｌｒａＡｓ電流制限層６を順次成長させる
。第３図ａ、ｂ、ｃおよび第４図ａ。
り第２図に示すような高さ１．５μｍの２つの平行なリ
ッジを幅６μｍの溝をはさんで形成する。リッジの幅は
端面近傍でクランク状に異なり、中央部で２０μｍ、端
面近傍で５μｍとし、クランク状になる位置は端面から
２０μｍのところとする。このようなりソジを設けたＧ
ａＡｓ 基板１にに、第６′図ａ、 ｂ、ｃおよび第４
図ａ、ｂ、ｃに示すように液相エピタキシャル法によっ
て第１層ｎ型Ｇａ１．ＡＩＪｃＡｓクラッド層２、第２
層Ｇａ１ｙｌ−１ｙＡ！−活性層３、第３崩ｐ型Ｇａ
１− ｘＡ ｌ ｚ Ａ ｓクラッド層４、および第４
層ｎ Ｗ （ｌｒａＡｓ電流制限層６を順次成長させる
。第３図ａ、ｂ、ｃおよび第４図ａ。
ｂ、ｃはそれぞれ中央付近（第２図のｘ −ｘ ’断面
）および端面近傍（第２図のＹ −Ｙ ’断面）の成長
過程を示す。リッジ上の成長速度はりツジの幅に依存し
、リッジの幅が小さく々るにつれてリッジ上の成長速度
は遅くなる。これはリッジの側面の成長がリッジ上の成
長に犬きく影響を与えるからである。中央付近での成長
膜厚はリッジ上の平坦部でｎ型クラッド層２が０．３μ
ｍ、活性層３が０．０６μｍ、ｐ型クラッド層４が１・
２μｍｎ型電流制限層５が０．５μｍＫなるようにする
。
）および端面近傍（第２図のＹ −Ｙ ’断面）の成長
過程を示す。リッジ上の成長速度はりツジの幅に依存し
、リッジの幅が小さく々るにつれてリッジ上の成長速度
は遅くなる。これはリッジの側面の成長がリッジ上の成
長に犬きく影響を与えるからである。中央付近での成長
膜厚はリッジ上の平坦部でｎ型クラッド層２が０．３μ
ｍ、活性層３が０．０６μｍ、ｐ型クラッド層４が１・
２μｍｎ型電流制限層５が０．５μｍＫなるようにする
。
このようにすると端面近傍では、リッジ上の平坦部での
膜厚はｎ型クラッド層２が０．１６μｍ、活性層３が０
・０４μｍ、ｐ型クラッド層４が１．２μｍおよびｎ型
電流制限層６が０．６μｍになる。
膜厚はｎ型クラッド層２が０．１６μｍ、活性層３が０
・０４μｍ、ｐ型クラッド層４が１．２μｍおよびｎ型
電流制限層６が０．６μｍになる。
次に成長表面に５ｉ５Ｎ４膜をつけ、基板上のりフジ間
の溝部お上部に幅６μｍのストライプ状の拡散窓を形成
する。端面近傍のリッジの幅の狭いところを非励起領域
とするために拡散窓をリッジの幅の広い方に限定した。
の溝部お上部に幅６μｍのストライプ状の拡散窓を形成
する。端面近傍のリッジの幅の狭いところを非励起領域
とするために拡散窓をリッジの幅の広い方に限定した。
次にこの膜を通してＺｎ拡散を行ない、拡散フロントが
Ｐ型クラッド層４に達するようにする。その後、表面の
Ｓｉ ５Ｎ ４膜を除去し、ｐ側およびｎ型の基板側に
電極用金属を蒸着し、合金処理を行々ってオーミック電
極６および７を形成する。（第５図ａ、ｂ）。このよう
にして作製した素子をヒートシンクにマウントしてレー
ザ装置が完成する。
Ｐ型クラッド層４に達するようにする。その後、表面の
Ｓｉ ５Ｎ ４膜を除去し、ｐ側およびｎ型の基板側に
電極用金属を蒸着し、合金処理を行々ってオーミック電
極６および７を形成する。（第５図ａ、ｂ）。このよう
にして作製した素子をヒートシンクにマウントしてレー
ザ装置が完成する。
次にこのようにして得られだレーザ装置の特性および効
果について説明する。
果について説明する。
第２図に示すように本発明の実施例の半導体レーザ装置
は端面近傍で基板のりッジの幅がクランク状に変化して
おり、中央部と端面近傍とでは結晶成長速度に差が生じ
る。同一基板上で結晶成長速度に差があるとＧａ溶液中
の人ＳとＡｌの拡散速度が異なるだめ、Ａｓの分子は成
長速度の速い方にくわれ、成長速度の速いところではＡ
ｌＡｓ混晶比が小さくなり、逆に成長速度の遅いところ
ではＡｌＡｓ混晶比が大きくなる。第３図Ｃの中央部と
第４図Ｃの端面近傍とではリッジの巾が異なるために結
晶成長速度に差が生じ、端面近傍では中央部よりも成長
速度が遅く々す、ＡｌＡｓ混晶比が犬きくなる。したが
って、端面近傍でのバンドキャップは大きくなり中央部
で発光した光を吸収しなくなる。さらに、選択的にスト
ライプ状のＺｎ拡散を行ない窓効果をもだせているので
端面近傍は非励起領域となる。
は端面近傍で基板のりッジの幅がクランク状に変化して
おり、中央部と端面近傍とでは結晶成長速度に差が生じ
る。同一基板上で結晶成長速度に差があるとＧａ溶液中
の人ＳとＡｌの拡散速度が異なるだめ、Ａｓの分子は成
長速度の速い方にくわれ、成長速度の速いところではＡ
ｌＡｓ混晶比が小さくなり、逆に成長速度の遅いところ
ではＡｌＡｓ混晶比が大きくなる。第３図Ｃの中央部と
第４図Ｃの端面近傍とではリッジの巾が異なるために結
晶成長速度に差が生じ、端面近傍では中央部よりも成長
速度が遅く々す、ＡｌＡｓ混晶比が犬きくなる。したが
って、端面近傍でのバンドキャップは大きくなり中央部
で発光した光を吸収しなくなる。さらに、選択的にスト
ライプ状のＺｎ拡散を行ない窓効果をもだせているので
端面近傍は非励起領域となる。
第６図に本発明のＴＲＳレーザ（第５図ａ、ｂ）従来の
ＴＲＳレーザ（第１図）および一般的な半導体レーザの
光出力−電流特性を示す。一般的な半導体レーザの最大
光出力は約４０ｍＷであるが、従来のＴＲ８構造の半導
体レーザでは活性層の膜厚を０．０３〜０．０６μｍと
極めて薄くできるために、活性層で発光した光の９０％
以上がクラッド層にしみ出し発光面積の増大によって、
最大光出力１２０ｍＷが得られた。この１２０ｍＷのと
きに端面破壊が起こっている。本発明による改良型のＴ
ＲＳレーザでは端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励
起領域を設けているので端面破壊が起こらず２００ｍＷ
以上の光出力が再現性よく得られた。
ＴＲＳレーザ（第１図）および一般的な半導体レーザの
光出力−電流特性を示す。一般的な半導体レーザの最大
光出力は約４０ｍＷであるが、従来のＴＲ８構造の半導
体レーザでは活性層の膜厚を０．０３〜０．０６μｍと
極めて薄くできるために、活性層で発光した光の９０％
以上がクラッド層にしみ出し発光面積の増大によって、
最大光出力１２０ｍＷが得られた。この１２０ｍＷのと
きに端面破壊が起こっている。本発明による改良型のＴ
ＲＳレーザでは端面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励
起領域を設けているので端面破壊が起こらず２００ｍＷ
以上の光出力が再現性よく得られた。
発明の効果
以上のように本発明の半導体レーザ装置は端面近傍にレ
ーザ光の吸収の少ない非励起領域を設けているために高
出力化が達成できる。
ーザ光の吸収の少ない非励起領域を設けているために高
出力化が達成できる。
第１図ａ、ｂけ従来の半導体レーザ装置の構造を示す図
、第２図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の基板
の斜視図、第３図ａ、ｂ、ｃと第４図ａ、ｂ、ｃは同装
置の製造工程図、第６図ａは本発明の実施例のレーザ装
置の斜視図、第５図すは同装置の中央付近の断面口、第
６図は本発明の半導体レーザ装置および窓効果をもた々
い従来のＴＲＳレーザ装置および一般の半導体レーザ装
置の光出力−電流特性を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ型
Ｇａ１−ｘＡ７ＪｘＡｓクラッド層、３・・・・・・ア
ンドープＧａ１ｙＡ４ｙＡｓ活性層、４・・・・・・ｐ
型Ｇａ、 −ｘｊＪｘＡｓクラッド層、６・・・・・・
ｎ型ＧａＡｓ電流制限層、６・・・・・・正電極、７・
・・・・・負電極、８・・・・・・Ｚｎ拡散領域、９・
・・・・・レーザ発振領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｑ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 魔 弓’Ｌ （ｍＡ）
、第２図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の基板
の斜視図、第３図ａ、ｂ、ｃと第４図ａ、ｂ、ｃは同装
置の製造工程図、第６図ａは本発明の実施例のレーザ装
置の斜視図、第５図すは同装置の中央付近の断面口、第
６図は本発明の半導体レーザ装置および窓効果をもた々
い従来のＴＲＳレーザ装置および一般の半導体レーザ装
置の光出力−電流特性を示す図である。 １・・・・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ型
Ｇａ１−ｘＡ７ＪｘＡｓクラッド層、３・・・・・・ア
ンドープＧａ１ｙＡ４ｙＡｓ活性層、４・・・・・・ｐ
型Ｇａ、 −ｘｊＪｘＡｓクラッド層、６・・・・・・
ｎ型ＧａＡｓ電流制限層、６・・・・・・正電極、７・
・・・・・負電極、８・・・・・・Ｚｎ拡散領域、９・
・・・・・レーザ発振領域。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｑ 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 魔 弓’Ｌ （ｍＡ）
Claims (1)
- 半導体基板上に、一定の間隔を隔てて対向するとともに
、端面近傍の幅が他の部分よりも細い二つの平行プリン
タが形成され、前記リッジを有する前記半導体基板上に
活性像を含むダブルへテロ構造が形成されたことを特徴
とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10874283A JPS60789A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10874283A JPS60789A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60789A true JPS60789A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14492365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10874283A Pending JPS60789A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60789A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60198795A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-08 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS61245592A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-10-31 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS61247086A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| 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 |
| JPS6297384A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62197720A (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-01 | Omron Tateisi Electronics Co | 色識別素子の製造方法 |
| US4946802A (en) * | 1986-05-31 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP10874283A patent/JPS60789A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60198795A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-08 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
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| JPH0315829B2 (ja) * | 1985-04-23 | 1991-03-04 | Sharp Kk | |
| JPS61247086A (ja) * | 1985-04-24 | 1986-11-04 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH0315830B2 (ja) * | 1985-04-24 | 1991-03-04 | Sharp Kk | |
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| US4946802A (en) * | 1986-05-31 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
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