JPS6148277B2 - - Google Patents
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- JPS6148277B2 JPS6148277B2 JP2583481A JP2583481A JPS6148277B2 JP S6148277 B2 JPS6148277 B2 JP S6148277B2 JP 2583481 A JP2583481 A JP 2583481A JP 2583481 A JP2583481 A JP 2583481A JP S6148277 B2 JPS6148277 B2 JP S6148277B2
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- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
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Classifications
-
- 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
- H01S5/2234—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
- H01S5/2235—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface with a protrusion
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光フアイバ通信用に適した半導体レー
ザ素子の改良に関する。
ザ素子の改良に関する。
InGaAsP系混晶あるいはGaAlAs系混晶など直
接遷移型半導体とダブルヘテロ接合構造をもつて
構成された電流注入型の半導体レーザ素子は、電
力効率の良さと小型軽量性と更に変調の容易さと
によつて光フアイバ通信用光源として広く用いら
れている。しかしながら従来の半導体レーザ素
子、特に光フアイバ通信用のストライプ形半導体
レーザ素子では、例えばプレナー形素子のように
比較的高出力が得られるものの光導波機能が弱い
ために発振横モードが不安定であつたり、また埋
め込み形素子のように明確な光導波構造を有する
ために極めて安定な発振横モードが得られる反面
で光導波構造と活性領域を共通とすることに由来
する制約から活性領域の大きさが0.1〜0.2μｍ×
１〜２μｍ程度と小さくなり高出力を実現する上
で不利となるなどの欠点を有していた。
接遷移型半導体とダブルヘテロ接合構造をもつて
構成された電流注入型の半導体レーザ素子は、電
力効率の良さと小型軽量性と更に変調の容易さと
によつて光フアイバ通信用光源として広く用いら
れている。しかしながら従来の半導体レーザ素
子、特に光フアイバ通信用のストライプ形半導体
レーザ素子では、例えばプレナー形素子のように
比較的高出力が得られるものの光導波機能が弱い
ために発振横モードが不安定であつたり、また埋
め込み形素子のように明確な光導波構造を有する
ために極めて安定な発振横モードが得られる反面
で光導波構造と活性領域を共通とすることに由来
する制約から活性領域の大きさが0.1〜0.2μｍ×
１〜２μｍ程度と小さくなり高出力を実現する上
で不利となるなどの欠点を有していた。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、高出力と
高効率が得やすい半導体レーザ素子を提供するこ
とにある。
高効率が得やすい半導体レーザ素子を提供するこ
とにある。
本発明によれば直接遷移型半導体から構成され
る半導体レーザ素子において、メサ状ストライプ
並びに第１の導電型を有する第１の半導体層と、
メサ状ストライプの突起上部に形成されかつ第１
の半導体層よりも小さな禁制帯幅並びに第１の導
電型を有する第２の半導体層と、この第２の半導
体層の上に形成されかつ第２の半導体層よりも大
きな禁制帯幅並びに第１の導電型を有する第３の
半導体層と、メサ状ストライプの突起上部を除く
部分の第１の半導体層上方に形成されかつ第２の
半導体層よりも大きな禁制帯幅を有する第４の半
導体層と、第３及び第４の半導体層の上に形成さ
れかつ第２の半導体層よりも小さな禁制帯幅を有
する第５の半導体層と、この第５の半導体層の上
に形成されかつ第５の半導体層よりも大きな禁制
帯幅並びに前記第１の導電型とは逆の第２の導電
型を有する第６の半導体層とを含むことを特徴と
する半導体レーザ素子が得られる。
る半導体レーザ素子において、メサ状ストライプ
並びに第１の導電型を有する第１の半導体層と、
メサ状ストライプの突起上部に形成されかつ第１
の半導体層よりも小さな禁制帯幅並びに第１の導
電型を有する第２の半導体層と、この第２の半導
体層の上に形成されかつ第２の半導体層よりも大
きな禁制帯幅並びに第１の導電型を有する第３の
半導体層と、メサ状ストライプの突起上部を除く
部分の第１の半導体層上方に形成されかつ第２の
半導体層よりも大きな禁制帯幅を有する第４の半
導体層と、第３及び第４の半導体層の上に形成さ
れかつ第２の半導体層よりも小さな禁制帯幅を有
する第５の半導体層と、この第５の半導体層の上
に形成されかつ第５の半導体層よりも大きな禁制
帯幅並びに前記第１の導電型とは逆の第２の導電
型を有する第６の半導体層とを含むことを特徴と
する半導体レーザ素子が得られる。
次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例に関し、メサ状
ストライプの方向と直角面内の断面構造を表わす
図である。本実施例はメサ状ストライプ部１ａを
有し導電型がｎ型でかつ面方位（100）のInP基
板１と、分離された光導波部２ａを有し導電型が
ｎ型のIn0.18Ga0.19As0.42P0.58（禁制帯幅が約
1.03eV）を組成とする第２の半導体層２と、導
電型がｎ型のInP（禁制帯幅が約1.34eV）を組成
とする第３の半導体層３と導電型がｐ型のInPを
組成とする第４の半導体層４と、導電型がｎ型の
In0.74Ga0.26As0.56P0.44（禁制帯幅が約0.95eV）を
組成とし電流注入状態においてレーザ作用を行う
活性領域５ａを含む第５の半導体層５と、導電型
がｐ型のInPを組成とする第６の半導体層６と、
導電型がｎ型のIn0.74Ga0.26As0.56P0.44から成る電
極形成層７と、ｐ電極９及びｎ電極１０とから構
成されている。なおｐ電極９から活性領域５ａへ
の電流通路を設けるために活性領域５ａの上の電
極形成層７を突き抜ける深さのZn拡散領域８が
形成されている。各部の主要寸法を述べれば、メ
サ状ストライプ部１ａの高さが約３μｍ、突起上
部の幅が約３μｍ、光導波部２ａの厚さが約0.1
μｍ、光導波部２ａ上の第３の半導体層３の厚さ
が約0.1μｍ、活性領域５ａの厚さが約0.1μｍ、
第６の半導体層６の厚さが約1.5μｍ、電極形成
層７の厚さが約0.5μｍ、素子全体の厚さが約80
μｍ、メサ状ストライプの方向と直角方向にへき
開によつて切り出された素子の長さ（共振器長）
が約250μｍである。
ストライプの方向と直角面内の断面構造を表わす
図である。本実施例はメサ状ストライプ部１ａを
有し導電型がｎ型でかつ面方位（100）のInP基
板１と、分離された光導波部２ａを有し導電型が
ｎ型のIn0.18Ga0.19As0.42P0.58（禁制帯幅が約
1.03eV）を組成とする第２の半導体層２と、導
電型がｎ型のInP（禁制帯幅が約1.34eV）を組成
とする第３の半導体層３と導電型がｐ型のInPを
組成とする第４の半導体層４と、導電型がｎ型の
In0.74Ga0.26As0.56P0.44（禁制帯幅が約0.95eV）を
組成とし電流注入状態においてレーザ作用を行う
活性領域５ａを含む第５の半導体層５と、導電型
がｐ型のInPを組成とする第６の半導体層６と、
導電型がｎ型のIn0.74Ga0.26As0.56P0.44から成る電
極形成層７と、ｐ電極９及びｎ電極１０とから構
成されている。なおｐ電極９から活性領域５ａへ
の電流通路を設けるために活性領域５ａの上の電
極形成層７を突き抜ける深さのZn拡散領域８が
形成されている。各部の主要寸法を述べれば、メ
サ状ストライプ部１ａの高さが約３μｍ、突起上
部の幅が約３μｍ、光導波部２ａの厚さが約0.1
μｍ、光導波部２ａ上の第３の半導体層３の厚さ
が約0.1μｍ、活性領域５ａの厚さが約0.1μｍ、
第６の半導体層６の厚さが約1.5μｍ、電極形成
層７の厚さが約0.5μｍ、素子全体の厚さが約80
μｍ、メサ状ストライプの方向と直角方向にへき
開によつて切り出された素子の長さ（共振器長）
が約250μｍである。
なお本実施例はメサ状ストライプ部１ａを有す
るInP基板１の上に各半導体層を液相成長するこ
とによつて得られる。分離された光導波部２ａの
形成は成長層厚に比べてメサ状ストライプ部１ａ
の高さを十分高くすることによつて、またメサ状
ストライプ部１ａの両側に分離された形状の第４
の半導体層４は成長融液の過冷却度を小さく設定
することによつて再現性良く形成することができ
る。
るInP基板１の上に各半導体層を液相成長するこ
とによつて得られる。分離された光導波部２ａの
形成は成長層厚に比べてメサ状ストライプ部１ａ
の高さを十分高くすることによつて、またメサ状
ストライプ部１ａの両側に分離された形状の第４
の半導体層４は成長融液の過冷却度を小さく設定
することによつて再現性良く形成することができ
る。
本実施例のｐ電極９に正電圧を印加して第６の
半導体層６と第５の半導体層５が作るpn接合を
通して活性領域５ａに電流を注入すると約1.3μ
ｍ波長の発振光が得られる。活性領域５ａを導波
される光は厚み方向に約１μｍのスポツト径を有
し、禁制帯幅が小さく従つて屈折率が大きい第２
の半導体層２の特に光導波部２ａの影響を強く受
ける。その結果、活性領域５ａ及び光導波部２ａ
を中心に安定な光導波路が形成され、安定な基本
横モード発振が得られる。本実施例は従来例の埋
め込み形素子とは異り活性領域５ａと分離した光
導波部２ａによつて光導波路の有効屈折率差が自
由に設定でき、しかも比較的広いストライプ幅を
選ぶことのため高出力が得やすく、特にストライ
プ幅が広いことの効果によつて高出力動作時に発
生しやすかつた無効な電流漏れが抑制され高い電
力効果が得られる。活性領域５ａへのキヤリヤ閉
じ込め効果は第５の半導体層５の禁制帯幅と第６
及び第３ないし第４の半導体層の禁制帯幅との差
で決定され、第２の半導体層２の禁制帯幅の選択
がキヤリヤ閉じ込め効果への考慮なしで行えると
いう特徴もある。
半導体層６と第５の半導体層５が作るpn接合を
通して活性領域５ａに電流を注入すると約1.3μ
ｍ波長の発振光が得られる。活性領域５ａを導波
される光は厚み方向に約１μｍのスポツト径を有
し、禁制帯幅が小さく従つて屈折率が大きい第２
の半導体層２の特に光導波部２ａの影響を強く受
ける。その結果、活性領域５ａ及び光導波部２ａ
を中心に安定な光導波路が形成され、安定な基本
横モード発振が得られる。本実施例は従来例の埋
め込み形素子とは異り活性領域５ａと分離した光
導波部２ａによつて光導波路の有効屈折率差が自
由に設定でき、しかも比較的広いストライプ幅を
選ぶことのため高出力が得やすく、特にストライ
プ幅が広いことの効果によつて高出力動作時に発
生しやすかつた無効な電流漏れが抑制され高い電
力効果が得られる。活性領域５ａへのキヤリヤ閉
じ込め効果は第５の半導体層５の禁制帯幅と第６
及び第３ないし第４の半導体層の禁制帯幅との差
で決定され、第２の半導体層２の禁制帯幅の選択
がキヤリヤ閉じ込め効果への考慮なしで行えると
いう特徴もある。
第２図は第２の実施例の断面図である。本実施
例は第１の実施例と異なり第２の半導体層２がメ
サ状ストライプ部１ａの突起上部に限定されてい
る。本実施例は平坦なInP基板上に第２の半導体
層をエピタキシヤル成長した後、エツチングによ
つてメサ状ストライプを形成し、しかる後第３の
半導体層以降の各半導体層を前述の第１の実施例
と同様に形成することによつて製造できる。本実
施例は第１の実施例に比べ、メサ状ストライプ部
１ａの高さを低くすることが可能で、製造に際
し、各部の寸法精度が高くできるという特徴があ
る。
例は第１の実施例と異なり第２の半導体層２がメ
サ状ストライプ部１ａの突起上部に限定されてい
る。本実施例は平坦なInP基板上に第２の半導体
層をエピタキシヤル成長した後、エツチングによ
つてメサ状ストライプを形成し、しかる後第３の
半導体層以降の各半導体層を前述の第１の実施例
と同様に形成することによつて製造できる。本実
施例は第１の実施例に比べ、メサ状ストライプ部
１ａの高さを低くすることが可能で、製造に際
し、各部の寸法精度が高くできるという特徴があ
る。
ところで上述の実施例はいずれも、動作時にお
いて、第４及び第５の半導体層界面に形成される
pn接合が逆バイアス状態となり、更に第４及び
第３の半導体層界面に形成されるpn接合におけ
る電圧降下のために、実際上、活性領域５ａへの
集中的な電流注入が行なわれる。第４及び第５の
半導体層界面のpn接合が果す電流阻止機能をよ
り確実なものとするために、第４の半導体層４を
２分割し、第５の半導体層５に近い部分を導電型
ｎ型とすることによつて、電流阻止機能を果す
pn接合を第４の半導体層４の中に設けても良
い。
いて、第４及び第５の半導体層界面に形成される
pn接合が逆バイアス状態となり、更に第４及び
第３の半導体層界面に形成されるpn接合におけ
る電圧降下のために、実際上、活性領域５ａへの
集中的な電流注入が行なわれる。第４及び第５の
半導体層界面のpn接合が果す電流阻止機能をよ
り確実なものとするために、第４の半導体層４を
２分割し、第５の半導体層５に近い部分を導電型
ｎ型とすることによつて、電流阻止機能を果す
pn接合を第４の半導体層４の中に設けても良
い。
なお上述の実施例では導電型ｎ型のInP基板を
用いたが導電型ｐ型の場合にも本発明は適用で
き、またInPに限らずGaAsあるいはGaAlAs系混
晶であつても良い。上述の実施例で電極形成層７
はｐ電極９とのオーム接触を容易にするためのも
のであるが必ずしも不可欠なものではなく、また
電極形成層７の導電型が第６の半導体層６の導電
型と同一の場合はZn拡散領域８は省略しても良
い。
用いたが導電型ｐ型の場合にも本発明は適用で
き、またInPに限らずGaAsあるいはGaAlAs系混
晶であつても良い。上述の実施例で電極形成層７
はｐ電極９とのオーム接触を容易にするためのも
のであるが必ずしも不可欠なものではなく、また
電極形成層７の導電型が第６の半導体層６の導電
型と同一の場合はZn拡散領域８は省略しても良
い。
最後に本発明が有する特徴を要約すれば安定な
発振横モードと高出力と高効率を実現する半導体
レーザ素子が得られることである。
発振横モードと高出力と高効率を実現する半導体
レーザ素子が得られることである。
第１図及び第２図はそれぞれ第１及び第２の実
施例の断面図である。 図中、１……InP基板、１ａ……メサ状ストラ
イプ部、２……第２の半導体層、２ａ……光導波
部、３……第３の半導体層、４……第４の半導体
層、５……第５の半導体層、５ａ……活性領域、
６……第６の半導体層、７……電極形成層、８…
…Zn拡散領域、９……ｐ電極、１０……ｎ電極
である。
施例の断面図である。 図中、１……InP基板、１ａ……メサ状ストラ
イプ部、２……第２の半導体層、２ａ……光導波
部、３……第３の半導体層、４……第４の半導体
層、５……第５の半導体層、５ａ……活性領域、
６……第６の半導体層、７……電極形成層、８…
…Zn拡散領域、９……ｐ電極、１０……ｎ電極
である。
Claims (1)
- １ 直接遷移型半導体から構成される半導体レー
ザ素子において、メサ状ストライプをなし第１の
導電型を有する第１の半導体層と、前記メサ状ス
トライプの突起上部に形成され前記第１の半導体
層よりも小さな禁制帯幅および前記第１の導電型
を有する第２の半導体層と、該第２の半導体層の
上に形成され該第２の半導体層よりも大きな禁制
帯幅および前記第１の導電型を有する第３の半導
体層と、前記メサ状ストライプの突起上部を除く
部分の前記第１の半導体層上方に形成され前記第
２の半導体層よりも大きな禁制帯幅を有する第４
の半導体層と、前記第３および第４の半導体層の
上に形成され前記第２の半導体層よりも小さな禁
制帯幅を有する第５の半導体層と、該第５の半導
体層よりも大きな禁制帯幅および前記第１の導電
型に対し逆導電型の第２の導電型を有する第６の
半導体層とを含み、かつ前記第５の半導体層中を
前記メサ状ストライプ方向に伝ぱんする光ビーム
の層厚方向スポツト径に比べ、前記メサ状ストラ
イプの突起上部に形成された前記第２および第３
および第５の半導体層の合計層厚が小さく、前記
第４の半導体層の少なくとも第１の半導体層に対
向する領域は前記第２の導電型であることを特徴
とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2583481A JPS57139982A (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2583481A JPS57139982A (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Semiconductor laser element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57139982A JPS57139982A (en) | 1982-08-30 |
| JPS6148277B2 true JPS6148277B2 (ja) | 1986-10-23 |
Family
ID=12176882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2583481A Granted JPS57139982A (en) | 1981-02-24 | 1981-02-24 | Semiconductor laser element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57139982A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0157555B1 (en) * | 1984-03-27 | 1990-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A semiconductor laser and a method of producing the same |
| KR900013612A (ko) * | 1989-02-17 | 1990-09-05 | 프레데릭 얀 스미트 | 두 물체의 연결 방법 및 장치 |
| WO2000004343A1 (fr) | 1998-07-17 | 2000-01-27 | Omron Corporation | Detecteur de petite taille |
-
1981
- 1981-02-24 JP JP2583481A patent/JPS57139982A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57139982A (en) | 1982-08-30 |
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