JPS61161786A - 半導体レ−ザ装置 - 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、光情報処理機器等に用いることができる半導
体レーザ装置に関するものである。

従来の技術 近年、半導体レーザ装置は性能、信頼性において実用化
段階に達し、オーディオ・ビデオディスク、或いは光デ
イスクファイルの光ピツクアップ用として大量生産され
ている。

これらの装置の光ピツクアップに用いられる半導体レー
ザは、単−横モードで非点隔差の小さい屈折率導波構造
を有するものが多い。屈折率導波型の半導体レーザは、
閾電流が低いが、欠点は縦モードの単一性がよいために
、自分自身のレーザ光が帰還した時に縦モードのホッピ
ングによるレーザ光の大きな強度雑音が発生することで
ある。

光ディスクに情報を記録・再生する場合、ディスクから
の反射光が若干レーザ自身に戻るため、モ・　−ドホッ
ピングによる雑音があると、システムの信頼性を著しく
損なう恐れがある６特にビデオディスクの再生において
は、レーザの雑音が直接画質に影響を与える。

戻り光による雑音を抑えるには、レーザの縦モードのス
ペクトル幅を広げ（マルチモード化する）、レーザ光の
干渉性を低下させればよい。このための方法として、従
来、利得導波型の半導体レーザを用いる方法と、自励発
振レーザを用いる方法と、高周波電流でレーザを変調す
る方法とがあった。

発明が解決しようとする問題点 利得導波型の半導体レーザを用いる方法では。

利得導波型のレーザは、一般に縦モードがマルチで、戻
り光による雑音が発生しない。ところが。

横モードの閉じ込めか弱い（電流注入による利得によっ
ている）ことと関連して、そのレーザ光の基底雑音レベ
ルが高く、一般にビデオディスクの許容レベルを越える
。また、Ｐ−ｎ接合に垂直と水平方向のビームウェスト
が一致しない、いわゆる非点隔差が大きく、ピックアッ
プのレンズ系による補正を必要とする。また動作電流も
高く信頼性の点から好ましくない６ 自励発振レーザを用いる方法では、ｐ型基板上の内部ス
トライプを有する屈折率導波型レーザは、しばしば自励
発振（セルフパルセイション）を起こすことが知られて
いる。パルス発振レーザでは、過渡的に複数本の縦モー
ドが発振閾値を越えるので、マルチモードとなる。また
キャリア濃度の変動が屈折率変動を引き起こし、一本の
縦モードのスペクトル幅も広がる。ところがセルフバル
セイションの機構の解明が十分でなく、再現性良くデバ
イスを作製することに問題が残されている。

高周波電流でレーザを変調する方法では、屈折率導波型
のレーザをＩＧＨｚ程度の高周波でパルス発信させると
マルチモードとなる。これは非常に良い方法であるが、
外部に高周波発振回路が必要となる。発振回路をハイブ
リッド化し、レーザ素子と一体化したモジュールが既に
開発されているが、問題点は、外形が大きくなるのと、
コストが高くなることである。

本発明は上記問題点を解消したもので、戻り光雑音が発
生せず、高品質のビデオディスク再生画一を得ることの
できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

問題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は
、ＧａＡｓ基板上に積層したＧａ、、ＡＭ、Ａｓ層から
なるダブルヘテロｐ−ｎ接合を備え、共振器と直交する
方向の電流狭窄領域を共振器方向に二分し、それに対応
してエピタキシャル層上の電極を二分した構成である。

作用 上記構成において電極を共振器方向で二分したので、励
起電流を別々に制御することができる。

そして一方は励起電流により利得を得る領域とし、他の
領域は過飽和吸収領域として働くように、制御電流を流
す。過飽和吸収体すなわち光強度が増大する程吸収係数
が減少する物質が、レーザ媒質中にあると、直流の駆動
電流に対し、レーザ発振をパルス的に行なうことができ
る。

実施例 以下１本発明の一実施例を第１図〜第７図に基づいて説
明する。

第１図〜第３図は本発明の実施例における半導体レーザ
装置の構造を示すものである。第１図〜第３図において
、（１）はｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、（２）はｎ型Ｇａ
ｔ−ｙＡａｙＡｓ層（ｙ〜０．５）、（３）はＰ型Ｇａ
１−。

ＡＩＬ、Ａｓ層（ｘ　”０．１５）、（４）はｐ型Ｇａ
１−ｙＡａｙＡｓ層、（５）はｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層で
あり、エツチングにより溝を形成したｎ型Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ基板（１）上にエピタキシャル成長により作製してい
る。溝の幅及び深さはＷ、＝５μ■、ｄ１＝３μｍ、ま
た各層（２）〜（５）の膜厚はｄ、＝０．２μ清、ｄ□
＝０．０８μ爾、ｄ４＝１μ腸。

ｄｓ＝２μ諺である。エピタキシャル成長後、成長面に
ホトマスクを通して亜鉛を拡散し、亜鉛拡散ｐ壁領域（
６）を作成する。亜鉛拡散Ｐ壁領域（６）の幅は、Ｗ２
＝７μｍである。そして第３図に示すように、拡散領域
を二分し、利得領域として　９．１＝３００μ■、過飽
和吸収領域として　１２＝ｌＱＱμ園とする。両者の分
離領域の長さは鬼、＝ｌＯμｍである。

また、各領域上にＡｕからなる利得部電極（７）及び過
飽和吸収都電＄１　（８）を設け、基板（１）側にはＡ
　ｕ／Ｇｅ／Ｎｉからなる基板電極（９）を作成する。

なお、共振器端面は素子作成工程の最後で襞間により作
成する。

以上のように構成された半導体レーザ装置について、以
下その動作を説明する。まず第４図に、利得領域に流す
電流Ｉｇ及び吸収領域の電流Ｉａに対するパルス発振動
作を示す、領域（Ａ）ではレーザ発振が起こらず、領域
（Ｂ）では連続発振となる。

そして両者の間の楔形の領域でパルス発振となる。

発振周波数は、吸収領域に流す逆方向電流と利得領域の
電流値とによって変わる。

第５図に光パルス波形を、また第６図にパルス発振時の
縦モードスペクトルを示す。これらの図から、マルチモ
ード化しているのがわかる。

以上のように本実施例によれば、過飽和吸収領域をレー
ザ共振器内に設け、その吸収係数を制御することにより
パルス発振を起こし、レーザをマルチモード化すること
ができる。第７図に、単一モード発振時とマルチモード
発振時の、レーザ光の相対雑音強度を示す。実線（Ｃ）
が単一モード発振時、実線（Ｄ）がマルチモード発振時
である。単一モード時では、戻り光の影響により雑音強
度は大きいが、マルチモード時は、その値は小さく。

温度に対しても変動は小さい。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、電流で吸収係数を制
御できる過飽和吸収領域をレーザ共振器内に設けること
により、レーザをパルス発信させ、マルチモード化して
、戻り光雑音に強くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の斜
視図、第２図は同断面図、第３図は同平面図、第４図は
バイアス電流と発振周波数との関係の説明図、第５図は
光パルス波形の説明図、第６図は縦モードスペクトルの
説明図、第７図は戻り光雑音の温度変化の説明図である
。 （１）−ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、（２）−ｎ型Ｇａ１
−ｙＡＩｌｙＡｓ層、（３）−ｐ型Ｇ　ａ　Ｌ　−ｘ　
Ａ　Ｑ　ｘ　Ａ　ｓ層、（４）−ｐ型Ｇａ１−ｙＡａｙ
Ａｓ層、　（５）−ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層、（６）＝・
亜鉛拡散Ｐ型領域、（７）・・・利得部電極、（８）・
・・過飽和吸収部電極、（９）・・・基板電極 代理人　　　森　　本　　義　　仏 師ｚ図 第３図 １．１ １′、ＩＩＡＪ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＧａＡｓ基板上に積層したＧａ＿１＿−＿ｘＡｌ＿
   ｘＡｓ層からなるダブルヘテロｐ−ｎ接合を備え、共振
   器と直交する方向の電流狭窄領域を共振器方向に二分し
   、それに対応してエピタキシャル層上の電極を二分した
   半導体レーザ装置。