JPS6214488A - 半導体レ−ザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザおよびその製造方法Info
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- JPS6214488A JPS6214488A JP15220785A JP15220785A JPS6214488A JP S6214488 A JPS6214488 A JP S6214488A JP 15220785 A JP15220785 A JP 15220785A JP 15220785 A JP15220785 A JP 15220785A JP S6214488 A JPS6214488 A JP S6214488A
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- semiconductor laser
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- 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
- H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
-
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- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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- Optics & Photonics (AREA)
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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、高出力半導体レーザで、特に光学系による集
光が可能な高品位の高出力レーザ光を放出する半導体レ
ーザに関する。
光が可能な高品位の高出力レーザ光を放出する半導体レ
ーザに関する。
高出力半導体レーザの一つとして知られるフェーズド・
アレイ・レーザにおいては、レーザの利得領域と光導波
領域が同一である場合には高次の横モード光が発振しや
すく、レーザ光の横モード分布に多くのピークを生じる
。そのため、このレーザ光を光学系を用いて集光するこ
とができないので実用性が乏しくなる。これを解決する
ために、レーザの利得領域と光導波領域を分離する方法
が実公昭５６−７４５８２号公報に記載され、また、そ
の理論的解析は、シュトライファー他、エレクトロニク
ス・レター、第２１巻、第１１８頁、 １９８５ （Ｗ
。
アレイ・レーザにおいては、レーザの利得領域と光導波
領域が同一である場合には高次の横モード光が発振しや
すく、レーザ光の横モード分布に多くのピークを生じる
。そのため、このレーザ光を光学系を用いて集光するこ
とができないので実用性が乏しくなる。これを解決する
ために、レーザの利得領域と光導波領域を分離する方法
が実公昭５６−７４５８２号公報に記載され、また、そ
の理論的解析は、シュトライファー他、エレクトロニク
ス・レター、第２１巻、第１１８頁、 １９８５ （Ｗ
。
５ｔｒｅｉｈｆｅｒ、１Ｅ１ｃｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔ、Ｖｏ１２１．ｐ、１１８．１９８５）で報告され
ている。しかし、これらの方法においては液相成長法に
よる埋込みへテロエピタキシーを行なっているので、製
造工程が技術的回連性を有し、製造歩留りが極めて低く
実用性に乏しい。
ｔｔ、Ｖｏ１２１．ｐ、１１８．１９８５）で報告され
ている。しかし、これらの方法においては液相成長法に
よる埋込みへテロエピタキシーを行なっているので、製
造工程が技術的回連性を有し、製造歩留りが極めて低く
実用性に乏しい。
本発明の目的は、−回の結晶成長工程と、−回の不純物
拡散もしくは不純物打込みにより不純物を注入する工程
により、簡単にレーザの利得領域と光導波領域とが分離
し得る構造を有し、横モード特性のよい高出力フェーズ
ド・アレイ・レーザおよびその製造方法を提供すること
にある。
拡散もしくは不純物打込みにより不純物を注入する工程
により、簡単にレーザの利得領域と光導波領域とが分離
し得る構造を有し、横モード特性のよい高出力フェーズ
ド・アレイ・レーザおよびその製造方法を提供すること
にある。
本発明は、Ｚｎ等の元素をＧａＡＱＡｓ等の化合物半導
体超格子膜に注入および加熱処理又は拡散を行なって、
該超格子膜を混晶化（不純物誘起無秩序化）することに
より、その部分の屈折率および電気抵抗が低下すること
を利用している。すなわち、基板上に、活性層、超格子
層を形成した後、超格子層内にストライプ状または平板
状に不純物元素を注入および加熱処理を加えると、注入
された部分が利得領域となり、注入されない部分が導波
領域となるので簡単にこの２つの領域を分離することが
できる。
体超格子膜に注入および加熱処理又は拡散を行なって、
該超格子膜を混晶化（不純物誘起無秩序化）することに
より、その部分の屈折率および電気抵抗が低下すること
を利用している。すなわち、基板上に、活性層、超格子
層を形成した後、超格子層内にストライプ状または平板
状に不純物元素を注入および加熱処理を加えると、注入
された部分が利得領域となり、注入されない部分が導波
領域となるので簡単にこの２つの領域を分離することが
できる。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例１
第１図に本実施例のフェーズド・アレイ・レーザの断面
図を示す。
図を示す。
ｎ−ＧａＡｓ基板１上、ｎ−Ｇａ１，１Ａ Ｑ、、、Ａ
ｓクラッド層２（膜厚１．５ μｍ）、アンドープＧ
ａ Ａ ｓ ／Ｇ ａ、、、Ａ Ｑ、、、Ａ ｓ超格子
レーザ活性層３、ｐ−Ｇ ａ、、、Ａ Ｍ、、ｔＡ ｓ
光ガイド層４（膜厚０．２ μｍ）、アンドープＧａ
６．．５Ａ Ｑ、、６ＨＡｓ／ Ｇ ａ、、、Ａ ｎｏ
、、Ａ ｓ超格子光ガイドＭ５（膜厚０．７ ｐｍ）
、ｎ−Ｇａ、、３ＡＱ、、、Ａｓクラッド層６（膜厚１
μｍ）、ｎ−ＧａＡｓキャップ層７（膜厚０．２μｍ）
をＭＯＣＶＤ法で順次形成する。この際、基板１とクラ
ッド層２との間にバッファ層としてｎ−ＧａＡｓ層また
はｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ ／ＧａＡｆｌＡｓ超格子層を
設けると、より良質の結晶を得ることができる。次に、
Ｚｎ元素を拡散すると、キャップＷＩＩ７がストライプ
状マスクとなり。
ｓクラッド層２（膜厚１．５ μｍ）、アンドープＧ
ａ Ａ ｓ ／Ｇ ａ、、、Ａ Ｑ、、、Ａ ｓ超格子
レーザ活性層３、ｐ−Ｇ ａ、、、Ａ Ｍ、、ｔＡ ｓ
光ガイド層４（膜厚０．２ μｍ）、アンドープＧａ
６．．５Ａ Ｑ、、６ＨＡｓ／ Ｇ ａ、、、Ａ ｎｏ
、、Ａ ｓ超格子光ガイドＭ５（膜厚０．７ ｐｍ）
、ｎ−Ｇａ、、３ＡＱ、、、Ａｓクラッド層６（膜厚１
μｍ）、ｎ−ＧａＡｓキャップ層７（膜厚０．２μｍ）
をＭＯＣＶＤ法で順次形成する。この際、基板１とクラ
ッド層２との間にバッファ層としてｎ−ＧａＡｓ層また
はｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ ／ＧａＡｆｌＡｓ超格子層を
設けると、より良質の結晶を得ることができる。次に、
Ｚｎ元素を拡散すると、キャップＷＩＩ７がストライプ
状マスクとなり。
キャップ層７のない部分にＺｎ元素が拡散され、ストラ
イプ状のＺｎ拡散領域８がクラッド層６内に、拡散領域
Ｂが超格子光ガイド層５内に形成され、Ｂの領域の超格
子が混晶化する。この結果、拡散領域Ｂの間には超格子
領域Ａが存在することになる。領域Ｂは超格子が不純物
により混晶となった状態で、その電気抵抗が領域Ａより
低くなっているので、活性層３の領域Ｂの下にある部分
のみが利得領域となる（領域Ａの下はｐ −ｎ −ｐ
ＬＴｊ造となっており電流が流れないので利得領域にな
らない）。また、領域Ｂの屈折率は領域Ａより小さいの
で光は領域Ａにしみ出して領域Ａにとじこめられるので
、領域Ａは導波領域となる。すなわち、活性領域と導波
領域が分離されたことになる。
イプ状のＺｎ拡散領域８がクラッド層６内に、拡散領域
Ｂが超格子光ガイド層５内に形成され、Ｂの領域の超格
子が混晶化する。この結果、拡散領域Ｂの間には超格子
領域Ａが存在することになる。領域Ｂは超格子が不純物
により混晶となった状態で、その電気抵抗が領域Ａより
低くなっているので、活性層３の領域Ｂの下にある部分
のみが利得領域となる（領域Ａの下はｐ −ｎ −ｐ
ＬＴｊ造となっており電流が流れないので利得領域にな
らない）。また、領域Ｂの屈折率は領域Ａより小さいの
で光は領域Ａにしみ出して領域Ａにとじこめられるので
、領域Ａは導波領域となる。すなわち、活性領域と導波
領域が分離されたことになる。
次に、この半導体の両面に電極９および１０を形成し、
通常の方法で襞間して半導体レーザチップを作製した。
通常の方法で襞間して半導体レーザチップを作製した。
襞間した端面を走査型電子顕微鏡でｌ１１察したところ
、拡散領域Ｂの端部は活性ｐｙＩ３から０．１μｍはな
れていた。この半導体レーザでは領域Ｂの周期は１０μ
ｍで、数は６個とした。
、拡散領域Ｂの端部は活性ｐｙＩ３から０．１μｍはな
れていた。この半導体レーザでは領域Ｂの周期は１０μ
ｍで、数は６個とした。
このレーザの利得領域を第２図に９発光分布を第３図に
、いずれも模式的に示す。
、いずれも模式的に示す。
また、この半導体レーザアレイが横基本モードで発振す
ることも確認できた。
ることも確認できた。
このレーザの発振しきい電流値は２５０ｍＡ、最大光出
力は３．７Ｗであった。
力は３．７Ｗであった。
なお、領域Ｂは完全に混晶されている必要はなく、実質
的に電気抵抗および屈折率が領域Ａより低くなっていれ
ばよいことは云うまでもない。
的に電気抵抗および屈折率が領域Ａより低くなっていれ
ばよいことは云うまでもない。
実施例２
第４図を用いて説明する。
Ｚｎ拡散によって形成した混晶化領域Ｂはｆ！！極９と
電気的に接続されている。一方、領域Ｂと同様に形成し
た混晶化領域Ｃの上には絶縁層（Ｓｉｎ。
電気的に接続されている。一方、領域Ｂと同様に形成し
た混晶化領域Ｃの上には絶縁層（Ｓｉｎ。
膜：膜厚０．３ μｍ）１４を形成して電極９と電気
的に遮断しである。したがって、領域Ｃの下にある活性
層３の部分にはキャリアは注入されず、レーザ利得をも
たない、したがって、領域Ｃに漏洩した光はここで吸収
されるため、基本モードの発振がより生じやすくなり、
モードの単一化がより容易となる。この領域Ｃはアンチ
／ガイディング領域とよばれることもある。
的に遮断しである。したがって、領域Ｃの下にある活性
層３の部分にはキャリアは注入されず、レーザ利得をも
たない、したがって、領域Ｃに漏洩した光はここで吸収
されるため、基本モードの発振がより生じやすくなり、
モードの単一化がより容易となる。この領域Ｃはアンチ
／ガイディング領域とよばれることもある。
実施例３
第５図を用いて説明する。
ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板１５上に、ｐ−ＧａＡｎＡｓ
クラッド層１６、アンドープＧ ａ １− ｍ Ａ Ｑ
−Ａ ｓ ／Ｇａ、、ＡＱ、Ａｓ超格子（多重量子井戸
層でｘ＜ｙ）によるレーザ活性層１７、ｎ−ＧａＡＱＡ
ｓクラッド層１８、アンドープＧａ１−＆Ａ ４１ 、
Ａｓ／Ｇ１３ｌ−ｂＡＱｈＡｓ超格子（ａ ＜ ｂ ）
光ガイドＭ１１９、ｎ−ＧａＡ Ｉｔ Ａｓクラッド層
２１を形成した。これにＳｉイオンをストライプ状に打
込んでイオン注入領域２０を形成する。この時、Ｓｉイ
オンの濃度はＩ Ｘ １０”（！ｍ−”を超えるように
注入する０次に、フェーズド・アレイ・レーザの両側の
領域Ｅにおいて、クラッド層２１を除去し、Ｇａイオン
を、Ｇａ濃度がｌ Ｘ １０”ｍ−”以上になるように
、レーザ活性層に達するまで打込む、その後、Ａｓ雰囲
気中でアニールし、Ｓｉイオンによる活性化と、領域２
０，２１および２５において超格子層の混晶化を行なう
、続いて、電極２３および２４を形成してレーザ装置を
完成する。
クラッド層１６、アンドープＧ ａ １− ｍ Ａ Ｑ
−Ａ ｓ ／Ｇａ、、ＡＱ、Ａｓ超格子（多重量子井戸
層でｘ＜ｙ）によるレーザ活性層１７、ｎ−ＧａＡＱＡ
ｓクラッド層１８、アンドープＧａ１−＆Ａ ４１ 、
Ａｓ／Ｇ１３ｌ−ｂＡＱｈＡｓ超格子（ａ ＜ ｂ ）
光ガイドＭ１１９、ｎ−ＧａＡ Ｉｔ Ａｓクラッド層
２１を形成した。これにＳｉイオンをストライプ状に打
込んでイオン注入領域２０を形成する。この時、Ｓｉイ
オンの濃度はＩ Ｘ １０”（！ｍ−”を超えるように
注入する０次に、フェーズド・アレイ・レーザの両側の
領域Ｅにおいて、クラッド層２１を除去し、Ｇａイオン
を、Ｇａ濃度がｌ Ｘ １０”ｍ−”以上になるように
、レーザ活性層に達するまで打込む、その後、Ａｓ雰囲
気中でアニールし、Ｓｉイオンによる活性化と、領域２
０，２１および２５において超格子層の混晶化を行なう
、続いて、電極２３および２４を形成してレーザ装置を
完成する。
領域Ｅの下にある活性層２５にはキャリアが注入されず
、また、活性層２５の屈折率は活性層１７より低いため
、領域Ｅは光を吸収するアンティ・ガイディング領域と
なり、高次モードの発生が防止され、モードの単一化が
より助長される。
、また、活性層２５の屈折率は活性層１７より低いため
、領域Ｅは光を吸収するアンティ・ガイディング領域と
なり、高次モードの発生が防止され、モードの単一化が
より助長される。
この半導体レーザの発振のしきい値は１８０ｍＡで、基
本モード発振は出力３Ｗまで観測された。また、出力２
Ｗで、１０００時間の連続動作を行なったが、しきい値
の上昇はなかった。
本モード発振は出力３Ｗまで観測された。また、出力２
Ｗで、１０００時間の連続動作を行なったが、しきい値
の上昇はなかった。
なお、以上の実施例においては、ＧａＡ １２ ／Ｇａ
ＡｕＡｓ系超格子について述べたが、不純物拡散により
混晶化する、いわゆる不純物誘起相互拡散が生じる超格
子の全てに本発明が適用できることは云うまでもない。
ＡｕＡｓ系超格子について述べたが、不純物拡散により
混晶化する、いわゆる不純物誘起相互拡散が生じる超格
子の全てに本発明が適用できることは云うまでもない。
本発明によれば、横基本モードの単一モードで発振する
高山カフェーズト・アレイ・レーザが一回の結晶成長で
製造できるので、低コストで高出力レーザを製造できる
効果がある。また、本発明の半導体レーザは劣化も少な
く、実用的にも優れた効果を有する。
高山カフェーズト・アレイ・レーザが一回の結晶成長で
製造できるので、低コストで高出力レーザを製造できる
効果がある。また、本発明の半導体レーザは劣化も少な
く、実用的にも優れた効果を有する。
第１図は、本発明の半導体レーザの断面図、第２図はレ
ーザ内の利得の分布、第３図はレーザ内の光の分布、第
４図は実施例２を説明する図、および第５図は実施例３
を説明する図である。 １．１５・・・基板、２，６．１Ｇ、１８．２１・・・
クラッド層、３．１７・・・活性層、４・・・光ガイド
層、５．１９・・・超格子光ガイド層、７・・・キャッ
プ層、８・・・クラッド内拡散領域、Ａ・・・超格子領
域、Ｂ。 Ｃ・・・超格子の混晶化領域、Ｄ、Ｅ・・・アンチ・ガ
イディング領域、９．１０・・・電極、１４・・・絶縁
層、２０．２２．２５・・・混晶化領域。
ーザ内の利得の分布、第３図はレーザ内の光の分布、第
４図は実施例２を説明する図、および第５図は実施例３
を説明する図である。 １．１５・・・基板、２，６．１Ｇ、１８．２１・・・
クラッド層、３．１７・・・活性層、４・・・光ガイド
層、５．１９・・・超格子光ガイド層、７・・・キャッ
プ層、８・・・クラッド内拡散領域、Ａ・・・超格子領
域、Ｂ。 Ｃ・・・超格子の混晶化領域、Ｄ、Ｅ・・・アンチ・ガ
イディング領域、９．１０・・・電極、１４・・・絶縁
層、２０．２２．２５・・・混晶化領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、一の半導体基板上に、少なくとも下部クラッド層、
活性層、超格子光ガイド層および上部クラッド層がこの
順序で積層され、該活性層内にストライプ状または平板
状の複数個の活性領域が形成されている半導体レーザに
おいて、該上部クラッド層および超格子光ガイド層内の
ストライプ状もしくは平板状に元素がドーピングされ、
超格子が混晶化された領域が形成され、前記活性層の該
領域に対応した部分がストライプ状または平板状の活性
領域となつていることを特徴とする半導体レーザ。 ２、一の半導体基板上に、少なくとも下部クラッド層、
活性層、超格子光ガイド層および上部クラッド層を形成
する工程、該上部クラッド層および超格子光ガイド層内
にストライプ状もしくは平板状に元素を注入する工程を
含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 ３、上記ストライプまたは平板状の活性領域の長手方向
がレーザ共振器の共振方向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。 ４、上記超格子光ガイド層の上記元素が打込まれた領域
が混晶になつてい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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15220785A JPS6214488A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15220785A JPS6214488A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6214488A true JPS6214488A (ja) | 1987-01-23 |
Family
ID=15535405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15220785A Pending JPS6214488A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 半導体レ−ザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6214488A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1990000322A1 (en) * | 1988-07-01 | 1990-01-11 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Semiconductor laser array |
| JPH0239583A (ja) * | 1988-07-08 | 1990-02-08 | Xerox Corp | 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー |
| US5208823A (en) * | 1991-09-03 | 1993-05-04 | Applied Solar Energy Corporation | Optically isolated laser diode array |
| NL9301195A (nl) * | 1992-07-09 | 1994-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | Halfgeleiderlaser-inrichting. |
| JP2003523075A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-07-29 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストライプレーザダイオード素子 |
| JP2005311308A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-11-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6194387A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS61236187A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-07-12 JP JP15220785A patent/JPS6214488A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6194387A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| JPS61236187A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
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| US5574741A (en) * | 1992-07-09 | 1996-11-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser with superlattice cladding layer |
| JP2003523075A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-07-29 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | ストライプレーザダイオード素子 |
| JP2005311308A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-11-04 | Nichia Chem Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
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