JPS6143493A - 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】 （技術分野） 本発明は、結晶成長基板にストライプ状の溝を形成して
レーザ発振モードを選択する半導体レーザ装置に関する
ものであシ、特に光増幅を行なう７アプリｏベロ共振器
の共振方向に活性層の厚さを異ならせ、共振器端面近傍
での活性層厚を共振器内部のそれより薄くして、共振器
端面近傍でのレーザ光の閉じ込め係数を小さくすること
によって高出力レーザ動作を可能にする新規な構造を有
する半導体レーザ装置に関するものである。

（従来技術） ７アプリ一ベロ製半導体レーザ装置において、共振器端
面近傍でのレーザ光の吸収による光学損傷を防ぎ、高出
力動作を可能とする構造として、共振器端面近傍のバン
ドのギャップを共振器内部のそれより大きくする、いわ
ゆる窓構造が知られている。この窓構造の実現方法とし
て、（イ）Ｚｎ拡散製（％公昭５４−２０４００号公報
）、（ロ）クランクＴＪＳ型（特開昭５４−３２２８３
号公報）、Ｊ。

Ａｐｐｌ　、Ｐｈｙｓ、Ｓｕ、ｐｐｌ、２１−１，３４
７　（１９８２））、ヒ−３，Ｌ　　ＯＣ−ＢＨｆｉ　
（Ａｐｐｌ　、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ　、４０　　。

１．０２９（１９８２））、　に）ウィンドＶＳＩＳ型
（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４２　、５　（１９
８３）　）等が知られている。以上４つの型のうち（イ
）〜（ノブに関しては精度の高いＺｎ等のｐ形不純物の
拡散あるいは選択エツチングが必要でデバイス製作上困
難な点が多く、良品率が小さいといった欠点を有してい
る。一方（→に関しては上記の様な困難さはないが、以
下のような欠点を有している。すなわち、第１図に示す
様に、レーザ光を導波する＃４を共振器端面近傍では狭
く、共振器内部で広く形成しているため、前記２種類の
溝の接続点において、光波の整合がとれずエネルギーロ
スが生じ、発振効率が低下する。この損失の割合は１例
えば共振器端面近傍及び内部の溝幅をそれぞれ４μｍ、
７μｍとして時、約１７％にもなる。第１図の結晶成長
基板にレーザ動作用結晶を堆積した後のＡ−Ａ’及びＢ
−Ｂ’断面図をそれぞれ第１図［ａ）、　ＴｂＪＫ示す
。

（発明の目的） 本発明は従来の高出力レーザの上記欠点を解決するもの
であシ、低しきい値電流値で、高出力動作が可能で、か
つ窓領域にも屈折率ガイド機構を有する半導体レーザ装
置を提供するものである。

（発明の構成、実施例） 次に本発明について図面を参照しながら詳細に説明する
。第２図（ａ）に本発明の一実施例を示す半導体レーザ
装置の主要部を示す模型的斜祝図を示す。ｐ−ＧａＡｓ
基板１１上に電流を制限するためのｎ−ＧａＡｓから成
る電流ブロック層１２、ｐ−Ｇ　ａ　Ａ　１３　Ａ　ｓ
　から成るクラッド層１３、ｐ−又はｎ−ＧａＡｅＡｓ
（又はＧａＡｓ）から成る活性層１４、ｎ−ＧａＡ６’
Ａｓからなるクラッド層１５及びｎ−ＧａＡｅＡｓ　（
又はＧａＡｓ）から成るキーｙツブ層１６が、順次液相
エピタキシャル法により積層されている。電流ブロック
層１２の層厚は１μｍ程度とし、Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１
１に堆積させた後、第２図１ａ）　Ｋ示すように共振器
端面近傍で狭＜（Ｗ３）共振器内部で広い（Ｗ２）メサ
１７を形成し、とのメサ１７の中央部に一様な幅Ｗｌを
もつ溝１８を１．３μｍ程度エツチング加工し％Ｉ’−
ｎ反転効果によ、ｂｓｉ　ｓの部分にのみ電流通路を形
成する。

次にｐ形り２ラド層１３を液相エピタキシャル成長させ
ると第２図１ｂｌ、　Ｉｃ）Ｋ示すようにｐ形りラッド
層１３は、メサ１７の幅が広い部分（Ｗ２）で成長速度
が速くなシ、メサ１７の幅が狭い部分（Ｗ３）で成長速
度が遅くなるという性質のため、共振器方向での厚さが
わずかに変化する。この性質は、活性層１４の成長にも
現われるため、　ｎ　−クラッド層１５、ｒｌ−キャッ
プ層１６まで順次成長した場合の共振器方向での成長層
厚の様子は第２図（ｄ）　Ｋ示すように中央部の活性層
１４の厚さは共振器端面近傍の厚さより厚く成長する。

（発明の効果） こうして得られた半導体レーザ装置の動作原理について
次に説明する。幅の狭いメサ部の上に活性層を成長する
構造は特に薄い活性層を再現性よく得ることができると
いった特長をもっている、ダブル・ヘテロ構造の半導体
レーザ装置において活性層１４を薄くすると、レーザ発
振ビームは活性層１４内に閉じ込めておくことができず
、両側のクラッド層１３及び１５にしみ出してくる。従
って共振器端面近傍で活性層１４を十分薄くしておくと
、端面近傍でのレーザ・ビームは、クラッド層１３，１
５ＫＬ、み出した分だけ端面での光密度が小さくなシ端
面破壊レベルが上がシ、非常に高出力の半導体レーザ装
置を得ることができる。

しかし、共振器内部での活性層１４があまシ薄すぎると
、レーザの寿命が短くなることが知られておシ１通常励
起領域の活性層厚は５００Å以上にすることが望ましい
。そしてこのとき端面近傍での活性層厚は３００Å以下
にすることＫよって、通電寿命も長＜、　　ｌｏｏｍＷ
以上の高出力動作を得ることが確認できた。また、第２
図中１２で示しであるｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓから成る電
流ブロック層に、幅Ｗｌの溝を形成することによって、
電流狭窄効果の他に、活性層のストライプ横方向での屈
折率ガイディング効果が得られ、レーザ変換効率を高め
る作用があることを付は加えておく。

以上、結晶成長基板にｐ形のＧａＡｓ　Ｌｌを用いる場
合について説明してきたが、これをｎ形のＧ　ａ　Ａ　
ｓにした場合でも各層の導電形をすべて反転することに
よって同じ効果を得ることができる。

また、上記実施例では電流内部狭窄形について説明して
きたが、不純物を選択的に拡散するプレーナ・ストライ
プ形の半導体レーザ装置においても全く同じ効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌｌ　Ｆｂ）、　Ｉｃ）は、従来のウィンド
ＶＳＩＳレーザの構成を示す、模型的斜視図及び断面図
である。第２図（ａ）は本発明の一実施例を示すレーザ
装置の主要部を示す模型的斜視図、第２図１ｂ、、　（
Ｃ）。 ｔｄ）は、この実施例のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’及び共振器
軸方向での断面図である。 １．１１・・・・・・ＧａＡｓ基板、２．１２・・・・
・・電流ブロックｆｆｉ、３．１３・・・・・・ｐ形り
ラッド層％　　４１１４・・・・・・活性層、５．１５
・・・・・・ｎ形りラッド層、６．１６・・・・・・ｎ
形キャップ層、１７・・・・・・共振器端面近傍で幅が
狭く、内部で幅が広いメサ、１８・・・・・・メサの中
央に位置し一様の幅をもつストライプ状の溝、１９．２
０・・・・・・ｎ又はｐ電極、Ｗｌ・・・・・・ストラ
イプ状の溝幅、Ｗ２・・・・・・共振器内部でのメサ幅
、Ｗｓ・・・・・・共振器端面近傍でのメｆ幅。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋、／’；声出ｖｚ別
（にＬ） 争２回（ト） 〉シ　　２　１１Ｚ　　（Ｃ） ￥−２四う　（ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共振器端面近傍でメサ幅が狭く、共振器内部でメサ幅が
   広くなるメサ状凸部と、該メサ状凸部の中央に位置し、
   レーザ発振モードを規定する一様の幅を持ったストライ
   プ状の溝とを形成し、該溝形成面上にレーザ動作用結晶
   層を堆積するとともに該レーザ動作用結晶層を構成する
   活性層の層厚を共振器内部において共振器端面部より厚
   く形成したことを特徴とする半導体レーザ装置。