JPS6167977A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6167977A JPS6167977A JP18990284A JP18990284A JPS6167977A JP S6167977 A JPS6167977 A JP S6167977A JP 18990284 A JP18990284 A JP 18990284A JP 18990284 A JP18990284 A JP 18990284A JP S6167977 A JPS6167977 A JP S6167977A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type inp
- type
- substrate
- xgaxasyp1
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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】
産業上の利用分野
本発明は光を用いた通信、計測、制御、記録に関する分
野に、極めて高出力、高性能光源を供するものである。
野に、極めて高出力、高性能光源を供するものである。
従来例の構成とその問題点
従来より半導体レーザの改良の試みは、主にしきい値電
流の低減に対してなされ、ストライプレーザ、埋込型レ
ーザ等多くのアイデアが出されている。このしきい値電
流低減への努力は、このような電流の閉じ込め、光の閉
じ込めといった定性的段階から活性層の厚さ及び幅を極
限まで小さくすることに及んだ。この結果、横モード、
縦モードの単一化が達成され、低ノイズで使い易いもの
が得られるようになった。しかしながら、必らずしも光
出力が大きくなく、しきい値電流の低減、モードの単一
確保とは矛盾する場合が多い。例えば、活性層の厚さや
幅を大きくすると横モードが単一とならないが、通常の
埋込構造レーザでは共振器長を長くすると、単−横モー
ドを確保した上で光出力をある程度大きくすることがで
きる。しかしながら、端面反射率は骨間の場合両面とも
0.3と小さく、共振器長を長くしていくとしきい値電
流の増大が著しく、限界がある。また、このように共振
器長を長くすると縦モードが制御しにくい。一方、端面
反射による損失をなくする方法として、円形導波路によ
る光間回路を構成したいわゆるリングレーザなるものも
あるが、屈折率差により構成した円形導波路は非常に伝
播損失が大きく結果的には、モードの制御性は別として
、低しきい値、高出力は実現できない。
流の低減に対してなされ、ストライプレーザ、埋込型レ
ーザ等多くのアイデアが出されている。このしきい値電
流低減への努力は、このような電流の閉じ込め、光の閉
じ込めといった定性的段階から活性層の厚さ及び幅を極
限まで小さくすることに及んだ。この結果、横モード、
縦モードの単一化が達成され、低ノイズで使い易いもの
が得られるようになった。しかしながら、必らずしも光
出力が大きくなく、しきい値電流の低減、モードの単一
確保とは矛盾する場合が多い。例えば、活性層の厚さや
幅を大きくすると横モードが単一とならないが、通常の
埋込構造レーザでは共振器長を長くすると、単−横モー
ドを確保した上で光出力をある程度大きくすることがで
きる。しかしながら、端面反射率は骨間の場合両面とも
0.3と小さく、共振器長を長くしていくとしきい値電
流の増大が著しく、限界がある。また、このように共振
器長を長くすると縦モードが制御しにくい。一方、端面
反射による損失をなくする方法として、円形導波路によ
る光間回路を構成したいわゆるリングレーザなるものも
あるが、屈折率差により構成した円形導波路は非常に伝
播損失が大きく結果的には、モードの制御性は別として
、低しきい値、高出力は実現できない。
発明の目的
本発明は、横モード、縦モードとも単一で、低しきい値
で高出力の半導体レーザを提供することを目的としたも
のである。
で高出力の半導体レーザを提供することを目的としたも
のである。
発明の構成
本発明は、活性層もしくは導波路により、直線のみによ
る光間回路と全反射面で構成し、著しく反射損失を低減
させて、しきい値電流の低い極めて高出力の半導体レー
ザを作成するに有効である。
る光間回路と全反射面で構成し、著しく反射損失を低減
させて、しきい値電流の低い極めて高出力の半導体レー
ザを作成するに有効である。
円形導波路を用いたリングレーザでは、有限の曲率を有
する曲線導波路のため伝播損失が非常に大きくなるが直
線部分のみにより、光間回路を構成すれば伝播損失は材
料によって決るわずかなものとなる。
する曲線導波路のため伝播損失が非常に大きくなるが直
線部分のみにより、光間回路を構成すれば伝播損失は材
料によって決るわずかなものとなる。
実施例の説明
具体的構成を述べる前に、直線光閉回路から発振光を取
り出す方法について述べる。直線光閉回路は前述のよう
に全反射により構成する訳であるが、反射面の全てが全
反射するようにすると、光が取り出せないことになる。
り出す方法について述べる。直線光閉回路は前述のよう
に全反射により構成する訳であるが、反射面の全てが全
反射するようにすると、光が取り出せないことになる。
そこで光を取り出したい1つの反射面では、適当な材料
を付着して、屈折率を下げることにより、臨界角を入射
角より大きくして、全反射を生じないようにする。と同
時に、適当な反射率となるよう制御することにより、取
り出し効率を制御する。
を付着して、屈折率を下げることにより、臨界角を入射
角より大きくして、全反射を生じないようにする。と同
時に、適当な反射率となるよう制御することにより、取
り出し効率を制御する。
第1図aは、積層体1の反射面5KSi/SiO2多層
膜コートしたものであり、発振光は2方向にとり出せる
ので、一方をモニタ光として利用できる。第1図すは、
反射面にSi 膜コートしたあと、直角プリズム7の一
方の面にAu 6をコートしてから接着したものであり
、Au コート面では、完全反射となるため、光は元の
光間回路に戻る。このため、発振光は一方のみに取り出
せるので、効率よく、かつ高出力となる。
膜コートしたものであり、発振光は2方向にとり出せる
ので、一方をモニタ光として利用できる。第1図すは、
反射面にSi 膜コートしたあと、直角プリズム7の一
方の面にAu 6をコートしてから接着したものであり
、Au コート面では、完全反射となるため、光は元の
光間回路に戻る。このため、発振光は一方のみに取り出
せるので、効率よく、かつ高出力となる。
〔実施例1〕
第2図(、)に示すように液相エピタキシャル成長法に
よって(ool)n−InP基板11上にn−I n
1−x G a x A8y P 1−y (E g
〜O−954e v)層12゜n−InP層13 、
p −InP層14.n−1nP層15 、 P−I!
l、 −、t 、/ 、t 1−y/(Eg 〜
1.18Ga As P e V )層16を順次成長させたのち、5102膜1
7を付着させ、フォトエツチング法により260μ間隔
で2本のストライプ状部分の3102を除去した。2本
のストライプは幅が2.5μm間隔は10μmである。
よって(ool)n−InP基板11上にn−I n
1−x G a x A8y P 1−y (E g
〜O−954e v)層12゜n−InP層13 、
p −InP層14.n−1nP層15 、 P−I!
l、 −、t 、/ 、t 1−y/(Eg 〜
1.18Ga As P e V )層16を順次成長させたのち、5102膜1
7を付着させ、フォトエツチング法により260μ間隔
で2本のストライプ状部分の3102を除去した。2本
のストライプは幅が2.5μm間隔は10μmである。
さらにこのS i02膜をマスクとして、化学エツチン
グにより、深さがn−In1−エG a x A m
yPl−ア層12まで達する溝を形成したあと、第2図
すに示すように、n−InP層18、ニー ンド
ープIn、−,GaxAsyP1−、(Eg−0,95
4eV、79〜1.3μm)層19−1 、19−2
。
グにより、深さがn−In1−エG a x A m
yPl−ア層12まで達する溝を形成したあと、第2図
すに示すように、n−InP層18、ニー ンド
ープIn、−,GaxAsyP1−、(Eg−0,95
4eV、79〜1.3μm)層19−1 、19−2
。
p−I n P層20 、 p−In1−xtGaxt
AsytPl−yt(Eq〜1.18ev)層21を順
次成長させることにより活性層19−1を埋込んだ。次
に電極を形成したあと、プラズマによるフォトエツチン
グにより、2本の埋込み活性層の間の中心線口に対して
、それと垂直方向を骨間により、切断分離し、チップを
作製した。このあと22−1のみをSi コート(、
S z 02ボンデングを行い素子を作製した。このよ
うにして作った素子のしきい値電流は標準で20 mA
で、出力は80 mWであった。また、しきい値の1.
2倍から5倍まで縦モードは単一であった。これは、光
のとシ出しを除く、3つの反射面の反射率がほぼ1であ
り、光のと9出し面の反射率は、〜0.8と高いため、
実効共振器長が〜500μmと長いが、しきい値が低く
なったと考えられる。InP層伝播中の拡り損失は長さ
が短いため無視できる。また共振器長が長いにもかかわ
らず、安定した縦単一モードが得られたのは4隅にある
活性層とInP層との境界による部分反射による干渉効
果によるものである◎ 本発明は、簡単な作製法で、低しきい値、高出力、安定
単一モードの三拍子そろった高性能レーザを可能にした
。ここでは、埋込み三日月活性層型(BC)レーザに適
用したが、埋込みへテロ(BH)レーザや他の型のレー
ザへの適用でも同様の効果がある。
AsytPl−yt(Eq〜1.18ev)層21を順
次成長させることにより活性層19−1を埋込んだ。次
に電極を形成したあと、プラズマによるフォトエツチン
グにより、2本の埋込み活性層の間の中心線口に対して
、それと垂直方向を骨間により、切断分離し、チップを
作製した。このあと22−1のみをSi コート(、
S z 02ボンデングを行い素子を作製した。このよ
うにして作った素子のしきい値電流は標準で20 mA
で、出力は80 mWであった。また、しきい値の1.
2倍から5倍まで縦モードは単一であった。これは、光
のとシ出しを除く、3つの反射面の反射率がほぼ1であ
り、光のと9出し面の反射率は、〜0.8と高いため、
実効共振器長が〜500μmと長いが、しきい値が低く
なったと考えられる。InP層伝播中の拡り損失は長さ
が短いため無視できる。また共振器長が長いにもかかわ
らず、安定した縦単一モードが得られたのは4隅にある
活性層とInP層との境界による部分反射による干渉効
果によるものである◎ 本発明は、簡単な作製法で、低しきい値、高出力、安定
単一モードの三拍子そろった高性能レーザを可能にした
。ここでは、埋込み三日月活性層型(BC)レーザに適
用したが、埋込みへテロ(BH)レーザや他の型のレー
ザへの適用でも同様の効果がある。
〔実施例2〕
実施例1で2本のストライプ間隔を4μmにして作製し
た。しきい値電流は標準で18mA、出力は90 mW
である。また縦モードは、しきい値の1.2倍から6倍
まで単一である。この安定した単−縦モードが得られた
理由は、主に、近接した導波路(活性層)の光しみ出し
効果による位相同期現象によるものと考えられる。本実
施例では埋込みへテロ(BH)レーザへの適用であるが
、他の構造への適用においても、2本の活性層の間隔が
6μm以内にすれば、本発明の効果が大きく現われ、低
しきい値、高出力の安定縦単一モードレーザが簡単な作
製法によって得ることができる。
た。しきい値電流は標準で18mA、出力は90 mW
である。また縦モードは、しきい値の1.2倍から6倍
まで単一である。この安定した単−縦モードが得られた
理由は、主に、近接した導波路(活性層)の光しみ出し
効果による位相同期現象によるものと考えられる。本実
施例では埋込みへテロ(BH)レーザへの適用であるが
、他の構造への適用においても、2本の活性層の間隔が
6μm以内にすれば、本発明の効果が大きく現われ、低
しきい値、高出力の安定縦単一モードレーザが簡単な作
製法によって得ることができる。
〔実施例3〕
第3図aに示すように、液相エピタキシャル成長法によ
って(001)n−InP基板23上にn−InPnP
層アンドープIn1−、Ga、As1−、P。
って(001)n−InP基板23上にn−InPnP
層アンドープIn1−、Ga、As1−、P。
(1μm1.3μm )層26、p−InPnP層、p
In1−。
In1−。
Ga!tAtr yt Pl−、t (Eq 〜1 、
18eV )層27を順次成長サセタノち、S 102
膜28−1.28−2を付着させ、フォトエツチング法
により、図のように2本のストライプ状部分28−1お
よびそれと直交する幅の広いストライプ状部分28−2
のS iO2のみを残し、他を除去した。
18eV )層27を順次成長サセタノち、S 102
膜28−1.28−2を付着させ、フォトエツチング法
により、図のように2本のストライプ状部分28−1お
よびそれと直交する幅の広いストライプ状部分28−2
のS iO2のみを残し、他を除去した。
28−1の幅および間隔は、2.6μm、20μmであ
り、28−2の幅は2.6μmである。2 B −1。
り、28−2の幅は2.6μmである。2 B −1。
28−2のピッチは、それぞれ250μm、300μm
である。
である。
このS iO2膜をマスクとしてn−InPnP層まで
化学エツチングし、次にP−InPnP層、n−InP
層3層上0次成長させ、活性層24を埋込んだ0次に、
第3図すに示すマスク31を用いて、プラズマエツチン
グ法により、基板までエツチングして、第3図Cに示す
反射面32−1〜32−4を形成し、さらに、23−1
のみにSi 膜をコートしたあと、蒸着により電極をつ
け、チップ分離後、ボンディングを行い素子を作製した
。さらに第1図すに示すような片方をAu蒸着した直角
プリズムを接着剤を用いてつけた0 こうして得られた素子のしきい値電流は標準で25 m
A 、出力は100 mWであった。縦モードはしきい
値の1.1倍から5倍まで安定した単一モードであった
。
化学エツチングし、次にP−InPnP層、n−InP
層3層上0次成長させ、活性層24を埋込んだ0次に、
第3図すに示すマスク31を用いて、プラズマエツチン
グ法により、基板までエツチングして、第3図Cに示す
反射面32−1〜32−4を形成し、さらに、23−1
のみにSi 膜をコートしたあと、蒸着により電極をつ
け、チップ分離後、ボンディングを行い素子を作製した
。さらに第1図すに示すような片方をAu蒸着した直角
プリズムを接着剤を用いてつけた0 こうして得られた素子のしきい値電流は標準で25 m
A 、出力は100 mWであった。縦モードはしきい
値の1.1倍から5倍まで安定した単一モードであった
。
本実施例では、精度と歩留りを向上させるため反射面の
形成をプラズマエツチング法により行ったが、あらかじ
め、化学エツチングによるストライプ方向を(100)
及び(010)を選べば、反射面の形成は襞間によって
行うことができる・一方のストライプ対は幅が広いので
襞間する位置の精度は10μm程度でよいので十分有効
である。
形成をプラズマエツチング法により行ったが、あらかじ
め、化学エツチングによるストライプ方向を(100)
及び(010)を選べば、反射面の形成は襞間によって
行うことができる・一方のストライプ対は幅が広いので
襞間する位置の精度は10μm程度でよいので十分有効
である。
以上実施例では、特定の埋込み構造による例であるが、
本発明は直線導波路と光のとり出し面取外は全反射とな
る反射面で光間回路を構成することであり、作成技術の
難易の差は別として如何なる構造に適用されようとも十
分有効である。また、光の取り出しはS iO2のコー
トに特定されるものでなく全反射を抑制する手段であれ
ば如何なるものでもよい。さらに、光の取り出し面にハ
ーフミラ−を設けてもよい。
本発明は直線導波路と光のとり出し面取外は全反射とな
る反射面で光間回路を構成することであり、作成技術の
難易の差は別として如何なる構造に適用されようとも十
分有効である。また、光の取り出しはS iO2のコー
トに特定されるものでなく全反射を抑制する手段であれ
ば如何なるものでもよい。さらに、光の取り出し面にハ
ーフミラ−を設けてもよい。
発明の効果
本発明は、直線導波路と反射面よシなる光間回路により
、低しきい値電流、高出力で安定した単−縦モードの半
導体レーザが得られる。
、低しきい値電流、高出力で安定した単−縦モードの半
導体レーザが得られる。
第1図は本発明の一実施例の半導体レーザにより構成さ
れる光間回路および光のとり出し構造を示す図、第2図
は本発明の一実施例の半導体レーザの製造工程図、第3
図は本発明の異なる実施例の半導体レーザの製造工程図
である。 11・・・・・・InP基板、12・・・・・・n−I
n1−エGaxAsyP1−y層、13−= =−n−
I nP層、14・・・・・・p−InP層、16・−
−−−・n−InP層、16−・・−p −Ga
As ■n1−x′x′y′P1−y1層、17・・・・・・
Sio2膜、1 B −−・−n−I nP層、19
1 ・” ” ’ I n 1−x G a XA!I
yP1−、活性層、19−2−・・−・In1−、Ga
xGs。 pl−y層、20−−− p−I nP層、21−−−
−−− p −In、−xtGa、tAsytPl−y
t層、22−1.22−2・・・・・・反射面、23・
・・・・・InP基板、24・・・・・・n−InP層
、25・・・・・・In1−xGaxAsyPl−y層
、26−・・−・p−InP層、27・・・・・・p−
工n1−xlGax/A8ylP1−yl層、28−1
、2−、−・SiO3膜、29−==−p−InP層
、30−−−−= n−I nP層、31・・・・・・
SiO2膜、32−2〜4・・・・・・反射面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (す ! (b〕 第2図 (ω2 第3図 (α〕 (bλ
れる光間回路および光のとり出し構造を示す図、第2図
は本発明の一実施例の半導体レーザの製造工程図、第3
図は本発明の異なる実施例の半導体レーザの製造工程図
である。 11・・・・・・InP基板、12・・・・・・n−I
n1−エGaxAsyP1−y層、13−= =−n−
I nP層、14・・・・・・p−InP層、16・−
−−−・n−InP層、16−・・−p −Ga
As ■n1−x′x′y′P1−y1層、17・・・・・・
Sio2膜、1 B −−・−n−I nP層、19
1 ・” ” ’ I n 1−x G a XA!I
yP1−、活性層、19−2−・・−・In1−、Ga
xGs。 pl−y層、20−−− p−I nP層、21−−−
−−− p −In、−xtGa、tAsytPl−y
t層、22−1.22−2・・・・・・反射面、23・
・・・・・InP基板、24・・・・・・n−InP層
、25・・・・・・In1−xGaxAsyPl−y層
、26−・・−・p−InP層、27・・・・・・p−
工n1−xlGax/A8ylP1−yl層、28−1
、2−、−・SiO3膜、29−==−p−InP層
、30−−−−= n−I nP層、31・・・・・・
SiO2膜、32−2〜4・・・・・・反射面。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 (す ! (b〕 第2図 (ω2 第3図 (α〕 (bλ
Claims (3)
- (1)直線導波路と反射面により形成された光閉開路を
有する半導体レーザ。 - (2)反射面は全反射面であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の半導体レーザ。 - (3)直線導波路相互の接続部の少なくとも一部にハー
フミラーを配したことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18990284A JPS6167977A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18990284A JPS6167977A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6167977A true JPS6167977A (ja) | 1986-04-08 |
Family
ID=16249109
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18990284A Pending JPS6167977A (ja) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6167977A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0340480A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体リングレーザ |
JP2008145896A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ励起固体レーザを用いたレーザポインタ |
-
1984
- 1984-09-11 JP JP18990284A patent/JPS6167977A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0340480A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体リングレーザ |
JP2008145896A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Shimadzu Corp | 半導体レーザ励起固体レーザを用いたレーザポインタ |
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