JPS62142383A - 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 本発明は光ディスクの記録・消去や、医療用その他の高
出力赤外レーザ光源として用いら扛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、ＣＤを始めとする光デイスク
上の信号の読み取りや、レーザビームプリンタの光源、
そして光通信にと、光産業の中心的なデバイスとして脚
光を浴びるに至っている。

これらの光情報機器においては、レーザの光出力に対す
る要望は１０〜２０ｍＷ以下がほとんどであった。しか
し、光ディスクの記録・消去やプリンタの高速化、そし
て医療機器用にと高出力（２ｏｍＷ以上）のレーザ装置
に対する要望が近年盤々増えている。

半導体レーザの高出力化を進めるにあたっての障害は２
つある。その１つは、出力を上げると、レーザ結晶内の
光密度の増大に伴なって結晶内を伝搬する光電界のモー
ドが基本モードから高次モードへ移り易くなることであ
る。高次モードで発振すると、結晶端面から出射される
レーザビームの強度分布が単峰性とならず、複数のピー
クを持ち、実用上大きな障害となる。この問題は、レー
ザ結晶内の発振領域（活性層）の膜厚を薄くすることで
解決された。そしてＢ　Ｔ　ＲＳ　（ＢｕｒｉｅｄＴｗ
ｉｎ　Ｒｉｄｇｅ　５ｕｂｓｔｒａｔｅ　）Ｌ／−ザに
おいては、活性層の薄層化と電流注入効率の向上により
２００ｍＷ以上の連続発振出力が得られている。（電子
通信学会技術研究報告ＥＤ８４−９４（１９８４））第
２の点は、レーザ結晶端面において光密度の増大に伴な
い、端面近傍で劣化が進みレーザの寿命が短くなること
である。レーザ端面部では、結晶内部に比べて熱の放散
が悪く、端面近傍の発振領域においては局所的に２００
’Ｃ以上にもなることが轟らによって報告されている。

（ジャーナルオブ　アプライド　フィジックス　５　Ｂ
　、　ｐ、１１２４この局所的な発熱は、結晶内で転位
の発生増殖を促し、転位が非発光中心となってレーザ光
を吸収して更に発熱するという悪循環（熱暴走）を繰り
返し寿命を著しく縮めることとなる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は半導体レーザの結晶端面においてレーザ光の光
密度を下げると共に、端面における熱の発生を少なくし
、端面の熱による破壊や、レーザ動作において熱暴走に
よる信頼性の悪化を防ぎ、長寿命の半導体レーザ装置を
提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するため本発明の半導体レーザ装置は
一導電型の半導体基板の表面に、前記基板の両端面近傍
を除いて、ストライプ状の突起が形成され、前記基板の
表面に前記一導電型と反対の導電型の層が形成さ扛、前
記反対導電型の層の表面から、前記突起部直上では前記
突起部に達し、前記突起のない前記基板の両端面近傍で
は前記基板に達しないような深さのストライプ状の窓が
形成されるとともに、前記溝の両側にたがいに平行な二
つのリッジが前記基板の両端面近傍で幅が狭くなるよう
に形成され、前記リッジを有する基板上に活性層を含む
各層が形成されて構成されている。

作用 本発明の半導体レーザ装置は、上記構成により、レーザ
結晶の両共撮器端面部の活性層の膜厚を結晶内部よりも
薄くし、かつ端面部に電流を流さないようになっている
。端面部の活性層を薄くすることにより、端面部でのレ
ーザ光のビーム径が大きくなり、光密度が減少する。ま
た端面部に電流を流さないことによって端面近傍の結晶
内部での発熱をなくし、温度上昇を防いでいる。この２
つの作用により、レーザ端面における劣化の発生が抑え
られ、高出力で長寿命のレーザ装置が実現できることに
なる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の実施例における半導体レーザ装置の断
面を示すものである。第１図（ａ）は端面近傍の断面を
示し、第１図（ｂ）はそれより内部での断面を示す。Ｐ
型ＧａＡｓ基板１上のｎ型ＧａＡｓ層２は電流を阻止す
るためにあり、このため端面近傍では電流が流れない。

結晶内部では第１図（ｂ）の断面でわかるように、Ｇａ
Ａｓ基板１上にメサ９があり、ＧａＡ３電流ブロック層
２に設けた溝１ｏがメサ９に達しており、溝１０から電
流が活性層４に注入される。ブロック層のリッジ１１は
液相エピタキシャル成長において、活性層４の膜厚制御
を容易にするためにある。即ち、リッジ１１上では液相
成長において、結晶成長速度が遅くなることを利用して
いる。

第２図に、本発明の半導体レーザの製造工程の一部を示
す。Ｐ型ＧａＡｓ基板１上に、エツチングによってメサ
９を形成する。メサの長さは２００μｍ、高さは３μｍ
、＠は１０　）ｔ　ｍとする。メサの前後の部分で襞間
により共振器端面を形成することになる。（第２図（ａ
）　）次に“該相エビタキシャル成長法によりメサを埋
め尽し、表面が平坦になるように第１回目の成長を行な
う。（第２図（ｂ））メサ上でのｎ型ＧａＡｓ層２の膜
厚は１・０μｍとする。エツチングによってリッジ１１
及び溝１ｏを形成する。（第２図（Ｃ））溝の深さは１
．５μｍとし、メサ９のある部分では溝がメサに達して
いるようにする。かくしてメサのある部分では溝から電
流が流れ込み、ない部分では電流が流れなくすることが
できる。この時、リッジ１１の幅を、メサのない部分で
は狭くなるようにする。即ち、溝の片側でメサのある部
分では２０μｍ、ない部分ではＳμｍとする。そして第
２図（Ｃ）で示す基板上に２回目の液相エピタキシャル
成長を行い、第１図（ｂ）で示す多層構造を成長させる
。この時、リッジの上の成長速度が、リッジの幅が狭く
なる程遅くなるので、結晶内部に比べて、リッジの幅が
狭い端面部では活性層が薄くなる。活性層が薄いと光の
閉じ込みが悪くなり、端面近傍ではレーザ光のビーム径
が大きくなる。従って光密度を減少させることができる
。電極７．８を蒸着した後装間によって共振器端面を作
成するのであるが、この特装開位置はメサと端面間の距
離が２０μｍになるようにする。

第３図に端面部電流非圧入でリッジの幅を狭くしたレー
ザ素子と、これらの対策を栴さない素子の電流対光出力
特性を示す。端面部での光密度の減少と、熱の発生が抑
えられているために飽和パワーの著しい上昇がみられる
。第４図には、先出カ一定駆動における動作電流の経時
変化を示す。

本発明による対策を施さないレーザ素子では、高出力で
の寿命は短いが、本発明による素子では十分実用的な寿
命が得られている。

発明の効果 以上のように本発明は、電流非注入領域を端面近傍に設
け、かつ端面部の活性層を薄くすることにより、半導体
レーザ装置の寿命を著しく延ばすことができ、その実用
的効果は大なるものがある。

【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断
面図、第２図は製造工程の一部を示す斜視図、第３図は
半導体レーザ装置の電流と光出力の関係を示す特性図、
第４図は一定光出力で駆動した時の半導体レーザ装置の
動作電流の経時変化を示す特性図であるっ １・・・・・Ｐ型（ｒａＡｓ基板、２・・・・・ｎ型Ｇ
ａＡｓプロ、り層、３−、、、−、　Ｐ型ｅａ、＝ｙＡ
ｅｙＡｓクラッド層、４・・・・・・Ｃａ、　　、Ａ（
（ｘＡｓ活性層、６・・・・・ｎ型Ｃ−ａｌｙ　Ａ　ｇ
　ｙ　Ａ　Ｓクラッド層、６−−−−−ｎＷＧａＡｓ層
、７．８・・・・・・電極、９・・・・・メサ、１ｏ・
・・・・・溝、１１・−・・リッジ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｔ−
−−ｐ−ａ分を釈 ２−−ｎ〜ｑ山４５７゛ロツ１ ７．８−−一寛碍 ｑ−−−ｉゾ ｆＯ−−一清 ｔ　−−−Ｐ　−Ｇａ　Ａ３　ＪｉＪＪｉｆイー−−リ
ッジ 第　３　図 斐充（ｒｎＡ） 第　４　図 ８＋　　Ａ”ｒ　（ｈｏｕｒ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型の半導体基板の表面に、前記基板の両端
   面近傍を除いて、ストライプ状の突起が形成され、前記
   基板の表面に前記一導電型と反対の導電型の層が形成さ
   れ、前記反対導電型の層の表面から、前記突起部直上で
   は前記突起部に達し、前記突起のない前記基板の両端面
   近傍では前記基板に達しないような深さのストライプ状
   の窓が形成されるとともに、前記溝の両側にたがいに平
   行な二つのリッジが前記基板の両端面近傍で幅が狭くな
   るように形成され、前記リッジを有する基板上に活性層
   を含む各層が形成されていることを特徴とする半導体レ
   ーザ装置。
2. （２）両端面近傍のリッジの幅が溝の片側で５〜１０μ
   ｍ、共振器内部のリッジの幅が溝の片側で２０〜４０μ
   ｍ、両端面近傍の突起がなく、リッジの狭くなっている
   部分の長さが１０〜５０μｍ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装置。