JPS6142188A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6142188A JPS6142188A JP16290584A JP16290584A JPS6142188A JP S6142188 A JPS6142188 A JP S6142188A JP 16290584 A JP16290584 A JP 16290584A JP 16290584 A JP16290584 A JP 16290584A JP S6142188 A JPS6142188 A JP S6142188A
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- 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
-
- 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
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、非点収差がなく雑音特性が良好な半導体レー
ザ装置に関するものである。
ザ装置に関するものである。
半導体レーザのレーザ光分布（横モード）をストライプ
内部と外縁部との間の屈折率差で閉じ込めた、いわゆる
屈折率導波型素子では発振スペクトルＩＩ（縦モード）
が単一となる。このような素子を光ディスク罠応用した
場合にはディスクからの反射光による戻り光雑音が発生
する。一方、屈折率差が小さい素子では縦モードがマル
チ化し、戻り光雑音は発生しないが、活性層に水平な方
向と垂直な方向のビームウェストの位置が異り、いわゆ
る非点収差を生じ、レーザビームを絞り込めないという
欠点がある。このため縦モードがマルチモードで、非点
収差がない素子がのぞまれ、したがって半導体レーザ装
置の光軸方向にストライプ構造を変化させ、素子内部で
は屈折率を小さく、少なくとも一方の端面近傍で屈折率
差を大きくすれば上記の目的を達成することができる。
内部と外縁部との間の屈折率差で閉じ込めた、いわゆる
屈折率導波型素子では発振スペクトルＩＩ（縦モード）
が単一となる。このような素子を光ディスク罠応用した
場合にはディスクからの反射光による戻り光雑音が発生
する。一方、屈折率差が小さい素子では縦モードがマル
チ化し、戻り光雑音は発生しないが、活性層に水平な方
向と垂直な方向のビームウェストの位置が異り、いわゆ
る非点収差を生じ、レーザビームを絞り込めないという
欠点がある。このため縦モードがマルチモードで、非点
収差がない素子がのぞまれ、したがって半導体レーザ装
置の光軸方向にストライプ構造を変化させ、素子内部で
は屈折率を小さく、少なくとも一方の端面近傍で屈折率
差を大きくすれば上記の目的を達成することができる。
このように素子の端面近傍の屈折率差を大きくした素子
については既に報告されている（島田能、″リブ光導波
路モードフィルタ型ＧａＡＩＡＢレーザの特性″、第３
１回応動講演会（昭５７．３．２９．４．２））、（特
公昭５４−５２７３号）。しかし上記に報告されている
素子は、従来しばしば用いられている基板溝上に半導体
層を積層した構造とは異っており、作製罠際しては素子
端面近傍の凹みの深さを制御することか難しく１かつ結
晶成長を２回行わねばならず、その再現性の点で安定な
構造とはいえない。
については既に報告されている（島田能、″リブ光導波
路モードフィルタ型ＧａＡＩＡＢレーザの特性″、第３
１回応動講演会（昭５７．３．２９．４．２））、（特
公昭５４−５２７３号）。しかし上記に報告されている
素子は、従来しばしば用いられている基板溝上に半導体
層を積層した構造とは異っており、作製罠際しては素子
端面近傍の凹みの深さを制御することか難しく１かつ結
晶成長を２回行わねばならず、その再現性の点で安定な
構造とはいえない。
本発明は雑音特性が良好で、非点収差がない光デイスク
用の安定な半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
用の安定な半導体レーザ装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明の半導体レーザ装置
は、半導体基板上にストライプ状の溝をつくり、これを
埋めるように活性層を含む多層の半導体層を積層した半
導体レーザ装置において、少なくとも一方の光出射端近
傍の上記溝の外側に基板表面より低くなった凹部を設け
たことにより、液相成長法の特性を利用し光出射端近傍
の基板に接するクラッド層および活性層の膜厚を薄くし
て屈折率差を大きくし、非点収差がないようにし、素子
内部では上記各層の膜厚の厚さから屈折率差を小さくし
て縦モードをマルチ化し、戻り光による雑音の発生を防
いだものである。
は、半導体基板上にストライプ状の溝をつくり、これを
埋めるように活性層を含む多層の半導体層を積層した半
導体レーザ装置において、少なくとも一方の光出射端近
傍の上記溝の外側に基板表面より低くなった凹部を設け
たことにより、液相成長法の特性を利用し光出射端近傍
の基板に接するクラッド層および活性層の膜厚を薄くし
て屈折率差を大きくし、非点収差がないようにし、素子
内部では上記各層の膜厚の厚さから屈折率差を小さくし
て縦モードをマルチ化し、戻り光による雑音の発生を防
いだものである。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示し、
（ａ）は光出射端面近傍の断面図、（ｂ）は中央部の断
面図、第２図は上記実施例の基板に設けた溝および凹部
を示す図、第３図は上記基板における体）は端面図・（
ｂ）は中央部断面図、第４図は本発明の他の実施例の基
板平面図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示す斜
視図である。第２図は実施例の基板構造を示す平面図で
あるが、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に通常のホトリングラフ
技術により形成した５ｉ０２マスクを用い化学エツチン
グを行って形成したものである。第２図の領域Ａの部分
には幅２〜４μｍの溝２だけが形成されており、領域Ｂ
においては領域Ａの溝と連続的につながる幅２〜４μｍ
の溝２の他に、上記溝２の縁から１〜３μｍ離れた位置
にそれぞれ設けた凹部３が形成されている。
（ａ）は光出射端面近傍の断面図、（ｂ）は中央部の断
面図、第２図は上記実施例の基板に設けた溝および凹部
を示す図、第３図は上記基板における体）は端面図・（
ｂ）は中央部断面図、第４図は本発明の他の実施例の基
板平面図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示す斜
視図である。第２図は実施例の基板構造を示す平面図で
あるが、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に通常のホトリングラフ
技術により形成した５ｉ０２マスクを用い化学エツチン
グを行って形成したものである。第２図の領域Ａの部分
には幅２〜４μｍの溝２だけが形成されており、領域Ｂ
においては領域Ａの溝と連続的につながる幅２〜４μｍ
の溝２の他に、上記溝２の縁から１〜３μｍ離れた位置
にそれぞれ設けた凹部３が形成されている。
上記溝２および凹部３の深さは、基板１の表面から１〜
４μｍとした。この後第１図シて示す二うに、ｎ型Ｇａ
Ａ７Ａｓクラッド層４、アンドープＧａＡ Ｉ Ａ ｓ
活性層５、ｐ型ＧａＡ／Ａｓクラッド層６、ｎ型０ａＡ
Ｓキャップ層７を順次成長させる０つぎに窒化シリコン
膜をマスクとしてストライプ部分のｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層７にＺｎの選択拡散を行って拡散領域８を形成した
のち、ＡｕＧｅＮｉ１０ｒ／Ａｕ電極９およびＯｒ／Ａ
ｕ電極１０を蒸着する。ついで第２図に示す一点鎖線部
分においてへき開し反射面を形成する。第１図（ａ）は
光出射端面近傍の断面図を示し、溝２および両側の凹部
３は液相成長法の特性として結晶の成長速度が速く、シ
たがって、これら溝や凹部に挾まれた凸部は形成される
結晶の膜厚が相対的に薄くなる。そのため第１図←）の
中央溝２上に形成されたｎ型ＧａＡｊＡｓクラッド層４
と活性層５の膜−ザ光がこれによって閉じ込められるの
で出射光の非点収差が小さくなる。屈折率差を大きくす
るためには、ｎ型ＧａＡｓ基板１の影響を大きくする必
要があるので、ｎ型クラッド層４の溝外縁部の厚さを０
．３μｍ以下、活性層５の厚さを０．０７μ翼以下にす
る必要がある。一方第１図（ｂ）に示す素子中央部分で
はｎ型Ｇａ１Ａｓ クラッド層４も活性層５も厚いため
屈折率差が小さくなるのでマルチモードとなり、戻り光
雑音は生じない。屈折率を小さくするためにはｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１の影響を小さくする必要があるので、ｎ型ク
ラッド層４の溝外縁部の厚さを０．３μｍ以上、活性層
５の厚さを０．０７μｍ以上にする必要がある。また前
者が０７μｍ以下、後者が０１μｍ以下ではパルセーシ
ョンを伴うマルチモードとなり、さらに雑音は低減する
。その他の層の厚さはｎ型クラッド層６が０．８〜２０
μｍ、 ｎ型キャップ層７が０５〜５０μｍである。
４μｍとした。この後第１図シて示す二うに、ｎ型Ｇａ
Ａ７Ａｓクラッド層４、アンドープＧａＡ Ｉ Ａ ｓ
活性層５、ｐ型ＧａＡ／Ａｓクラッド層６、ｎ型０ａＡ
Ｓキャップ層７を順次成長させる０つぎに窒化シリコン
膜をマスクとしてストライプ部分のｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層７にＺｎの選択拡散を行って拡散領域８を形成した
のち、ＡｕＧｅＮｉ１０ｒ／Ａｕ電極９およびＯｒ／Ａ
ｕ電極１０を蒸着する。ついで第２図に示す一点鎖線部
分においてへき開し反射面を形成する。第１図（ａ）は
光出射端面近傍の断面図を示し、溝２および両側の凹部
３は液相成長法の特性として結晶の成長速度が速く、シ
たがって、これら溝や凹部に挾まれた凸部は形成される
結晶の膜厚が相対的に薄くなる。そのため第１図←）の
中央溝２上に形成されたｎ型ＧａＡｊＡｓクラッド層４
と活性層５の膜−ザ光がこれによって閉じ込められるの
で出射光の非点収差が小さくなる。屈折率差を大きくす
るためには、ｎ型ＧａＡｓ基板１の影響を大きくする必
要があるので、ｎ型クラッド層４の溝外縁部の厚さを０
．３μｍ以下、活性層５の厚さを０．０７μ翼以下にす
る必要がある。一方第１図（ｂ）に示す素子中央部分で
はｎ型Ｇａ１Ａｓ クラッド層４も活性層５も厚いため
屈折率差が小さくなるのでマルチモードとなり、戻り光
雑音は生じない。屈折率を小さくするためにはｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１の影響を小さくする必要があるので、ｎ型ク
ラッド層４の溝外縁部の厚さを０．３μｍ以上、活性層
５の厚さを０．０７μｍ以上にする必要がある。また前
者が０７μｍ以下、後者が０１μｍ以下ではパルセーシ
ョンを伴うマルチモードとなり、さらに雑音は低減する
。その他の層の厚さはｎ型クラッド層６が０．８〜２０
μｍ、 ｎ型キャップ層７が０５〜５０μｍである。
各層のＡｔＡｓ組成は層４．６が３５〜５５％、層５が
５〜２０％である。
５〜２０％である。
この素子では縦モードはマルチモードで、戻り光量に関
わらず相対雑音強度はＩ Ｘ １０ Ｈｚ ’ 以下
であった。また非点収差は５μｍ以下であった。
わらず相対雑音強度はＩ Ｘ １０ Ｈｚ ’ 以下
であった。また非点収差は５μｍ以下であった。
本発明の他の実施例を第４図に示す。第４図は上記他の
実施例の基板の平面図であって、図中一点鎖線で示した
へき開位置における端面付近で、溝２′と凹部３′との
距離が端面から遠ざかるにつれて大きくなるようにした
ものでらる。第４図に示すような溝２′と凹部３′とを
設けた基板１′を用い、上記実施例と同様の結晶成長を
行った。この構造では、溝２′と凹部３′との距離が次
第に変化するので、ｎ型クラッド層が厚い領域から薄い
領域に移る変化が滑らかに生じるため、上記実施例に較
べて２つの領域の境界における光の散乱が小さくなり、
しきい値電流をより小さくできる。
実施例の基板の平面図であって、図中一点鎖線で示した
へき開位置における端面付近で、溝２′と凹部３′との
距離が端面から遠ざかるにつれて大きくなるようにした
ものでらる。第４図に示すような溝２′と凹部３′とを
設けた基板１′を用い、上記実施例と同様の結晶成長を
行った。この構造では、溝２′と凹部３′との距離が次
第に変化するので、ｎ型クラッド層が厚い領域から薄い
領域に移る変化が滑らかに生じるため、上記実施例に較
べて２つの領域の境界における光の散乱が小さくなり、
しきい値電流をより小さくできる。
さらに他の実施例として、ｎ型ＧａＡｓ Ｎ Ｋ ＭＯ
ＣＶＤ法によりｐ型ＧａＡ ｓ層を約１μ簿結晶成長さ
せた第５図に示すような基板を用い前記実施例と同様の
結晶構造の成長を行った。すなわちｎ型ＧａＡｓ層１上
に設けたｐ型ＧａＡｓ層１１にエツチングを行って前記
実施例と同様に溝２および凹部３を形成したのち、液相
成長法によってｎ型クラッド層４、活性層５、ｎ型クラ
ッド層６、キャップ層７を順次積層した。
ＣＶＤ法によりｐ型ＧａＡ ｓ層を約１μ簿結晶成長さ
せた第５図に示すような基板を用い前記実施例と同様の
結晶構造の成長を行った。すなわちｎ型ＧａＡｓ層１上
に設けたｐ型ＧａＡｓ層１１にエツチングを行って前記
実施例と同様に溝２および凹部３を形成したのち、液相
成長法によってｎ型クラッド層４、活性層５、ｎ型クラ
ッド層６、キャップ層７を順次積層した。
つぎ１ｃＺｎの選択拡散を行うが、この構造では電流狭
搾をｐ型ＧａＡｓ層１１とｎ型ＧａＡｓキャップ層７と
により二重に行うため、ｎ型ＧａＡｓキャップ層７へＺ
ｎ拡散をするためのマーク合わせが容易になるとい・う
利点がある。
搾をｐ型ＧａＡｓ層１１とｎ型ＧａＡｓキャップ層７と
により二重に行うため、ｎ型ＧａＡｓキャップ層７へＺ
ｎ拡散をするためのマーク合わせが容易になるとい・う
利点がある。
上記の各実施例ではいずれも材料系をＧａＡ！Ａｓ／Ｇ
ａＡｓ系として説明したが、他の材料系、例えばＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ系、またはＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ
系でも同様の効果が期待できる。またｐ型とｎ型とを全
く反転させても、活性層をｐ型あるいはｎ型にしても同
様である。
ａＡｓ系として説明したが、他の材料系、例えばＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰ系、またはＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ
系でも同様の効果が期待できる。またｐ型とｎ型とを全
く反転させても、活性層をｐ型あるいはｎ型にしても同
様である。
上記のように本発明による半導体レーザ装置は・半導体
基板上にストライプ状の溝をつくり、これを埋めるよう
に活性層を含む多層の半導体層を積層した半導体レーザ
装置において、少なくとも一方の光出射端面近傍の溝の
外側に基板表面より低い凹部を設けることにより、上記
基板上に積層する液相成長法の特性を利用して光出射端
面近傍の基板に接するクラツド層および活性層の膜厚を
薄くシ、かつ活性層と基板との距離を小さくしたことに
より、屈折率差を大きくして非点収差がないようにし、
また素子内部では溝内と溝外縁部との屈折率差を小さく
したことにより縦モードをマルチ化し戻り光による雑音
の発生を防いだため、非点収差補正用のレンズが不要で
あり、ビデオディスクやコンパクトディスク用の光源と
して最適の半導体レーザ装置を得ることができる。
基板上にストライプ状の溝をつくり、これを埋めるよう
に活性層を含む多層の半導体層を積層した半導体レーザ
装置において、少なくとも一方の光出射端面近傍の溝の
外側に基板表面より低い凹部を設けることにより、上記
基板上に積層する液相成長法の特性を利用して光出射端
面近傍の基板に接するクラツド層および活性層の膜厚を
薄くシ、かつ活性層と基板との距離を小さくしたことに
より、屈折率差を大きくして非点収差がないようにし、
また素子内部では溝内と溝外縁部との屈折率差を小さく
したことにより縦モードをマルチ化し戻り光による雑音
の発生を防いだため、非点収差補正用のレンズが不要で
あり、ビデオディスクやコンパクトディスク用の光源と
して最適の半導体レーザ装置を得ることができる。
第１図は本発明の半導体レーザ装置の一実施例を示し、
仏）は端面近傍の断面図、（ｂ）は中央部の断面図、第
２図は上記実施例の基板に設けた溝および凹部な示す平
面図、第３図いは上記基板の側面図、第３図（ｂ）は上
記基板の中央断面図、第４］１本発明の他の実施例の基
板平面図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示す斜
視図である。 １・・・半導体基板、２・・・溝、３・・・凹部、５・
・・活性層。
仏）は端面近傍の断面図、（ｂ）は中央部の断面図、第
２図は上記実施例の基板に設けた溝および凹部な示す平
面図、第３図いは上記基板の側面図、第３図（ｂ）は上
記基板の中央断面図、第４］１本発明の他の実施例の基
板平面図、第５図は本発明のさらに他の実施例を示す斜
視図である。 １・・・半導体基板、２・・・溝、３・・・凹部、５・
・・活性層。
Claims (1)
- 半導体基板上にストライプ状の溝をつくり、これを埋め
るように活性層を含む多層の半導体層を積層した半導体
レーザ装置において、少なくとも一方の光出射端面近傍
の溝の外側に基板表面より低い凹部を設けたことを特徴
とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16290584A JPS6142188A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 半導体レ−ザ装置 |
| US07/140,755 US4821275A (en) | 1984-08-03 | 1988-01-04 | Laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16290584A JPS6142188A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142188A true JPS6142188A (ja) | 1986-02-28 |
Family
ID=15763459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16290584A Pending JPS6142188A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4821275A (ja) |
| JP (1) | JPS6142188A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946802A (en) * | 1986-05-31 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0383943B1 (en) * | 1988-09-01 | 1994-04-27 | Seiko Epson Corporation | Light emitting device and method of producing the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60192379A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16290584A patent/JPS6142188A/ja active Pending
-
1988
- 1988-01-04 US US07/140,755 patent/US4821275A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4946802A (en) * | 1986-05-31 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4821275A (en) | 1989-04-11 |
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