JPS6237834B2 - - Google Patents
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- JPS6237834B2 JPS6237834B2 JP54129207A JP12920779A JPS6237834B2 JP S6237834 B2 JPS6237834 B2 JP S6237834B2 JP 54129207 A JP54129207 A JP 54129207A JP 12920779 A JP12920779 A JP 12920779A JP S6237834 B2 JPS6237834 B2 JP S6237834B2
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- semiconductor
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 14
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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
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザ装置の構造に関す
る。
る。
半導体レーザ装置は、小型・軽量・高効率等の
長所をもつため、光通信装置や、光情報処理装置
の有力な光源と考えれている。半導体レーザ装置
が発生した光を外部的に効率よく変調、信号処理
するにはこの光を他の導波路に導びかなければな
らない。この際、半導体レーザ光源と他の導波路
或いは他の光機能素子との結合の困難を軽減し、
一体化しようという試みが従来からなされてい
る。そのために活性層と平行に受動的２次元導波
路を形成し、その間の位相結合を利用し活性層で
発生したレーザ光を受動的導路に結合させる集積
型二重導波路構造が提案されている。ところが、
この構造では光導波層の界面に平行で、光の進行
方向に垂直な方向（以下では水平横方向と呼ぶ）
の光導波の為の特別な機構が設けられていない。
水平横方向の光導波路を形成するためには、従来
導波路の水平横方向を導波路よりも屈折率の低い
物質でつつみこむいわゆる埋め込み構造、また活
性媒体の水平横方向導波路の場合には、電流注入
領域を限定し、水平横方向に利得導波路構造など
がとられている。これらの場合、レーザ発振を生
ぜしむる活性導波路を屈折率の低い物質でつつみ
こんだ埋め込み導波路構造とすると、比較的大き
い屈折率ステツプのため高次モード発振が生じや
すくなりこのため高出力基本モードの光が得難
く、また、利得導波路構造を用いた場合は、受動
導波路には水平横方向の導波機構が伴わないため
逆に発振モードを単一化することが困難になるな
どの欠点を有す。
長所をもつため、光通信装置や、光情報処理装置
の有力な光源と考えれている。半導体レーザ装置
が発生した光を外部的に効率よく変調、信号処理
するにはこの光を他の導波路に導びかなければな
らない。この際、半導体レーザ光源と他の導波路
或いは他の光機能素子との結合の困難を軽減し、
一体化しようという試みが従来からなされてい
る。そのために活性層と平行に受動的２次元導波
路を形成し、その間の位相結合を利用し活性層で
発生したレーザ光を受動的導路に結合させる集積
型二重導波路構造が提案されている。ところが、
この構造では光導波層の界面に平行で、光の進行
方向に垂直な方向（以下では水平横方向と呼ぶ）
の光導波の為の特別な機構が設けられていない。
水平横方向の光導波路を形成するためには、従来
導波路の水平横方向を導波路よりも屈折率の低い
物質でつつみこむいわゆる埋め込み構造、また活
性媒体の水平横方向導波路の場合には、電流注入
領域を限定し、水平横方向に利得導波路構造など
がとられている。これらの場合、レーザ発振を生
ぜしむる活性導波路を屈折率の低い物質でつつみ
こんだ埋め込み導波路構造とすると、比較的大き
い屈折率ステツプのため高次モード発振が生じや
すくなりこのため高出力基本モードの光が得難
く、また、利得導波路構造を用いた場合は、受動
導波路には水平横方向の導波機構が伴わないため
逆に発振モードを単一化することが困難になるな
どの欠点を有す。
この発明の目的は、レーザ発振により発生した
光を、モノリシツクに構成され、水平横方向にも
光導波の為の機構をもつ３次元受動光導波路に位
相結合により結合させると同時に、レーザ発振部
にも実効屈折率差を設けることにより弱い水平横
方向光導波機能を与えて安定な発振の得られる半
導体レーザ装置を提供することにある。
光を、モノリシツクに構成され、水平横方向にも
光導波の為の機構をもつ３次元受動光導波路に位
相結合により結合させると同時に、レーザ発振部
にも実効屈折率差を設けることにより弱い水平横
方向光導波機能を与えて安定な発振の得られる半
導体レーザ装置を提供することにある。
この発明によれば、スラブ型ダブルヘテロ構造
半導体レーザをなす多層構造上に埋めこみヘテロ
構造受動光導波路を形成した構造の半導体レーザ
装置が得られる。
半導体レーザをなす多層構造上に埋めこみヘテロ
構造受動光導波路を形成した構造の半導体レーザ
装置が得られる。
本発明は電流注入型の半導体レーザをつくれる
材料ならばいずれにも適用できるが、現段階で最
も優れた材料であるGaAsおよびAlxGa1-xAs系か
らなる構成を例にとり、以下に図面を参照して説
明する。
材料ならばいずれにも適用できるが、現段階で最
も優れた材料であるGaAsおよびAlxGa1-xAs系か
らなる構成を例にとり、以下に図面を参照して説
明する。
図はこの発明の一実施例の構成図で、ｎ−
GaAs基板１１の上に第１半導体層のｎ−
AlyGa1-yAs層１２、活性層である第２半導体層
のｎ（またはｐ、またはアンドープ）−
AlxGa1-xAs層１３、第３半導体層ｐ−
AlzGa1-zAs層１４、受動光導波路となる第４半
導体層ｐ−AlwGa1-wAs層１５、第５半導体層ｐ
−AluGa1-uAs層１６を順次形成する。但し０
ｘ＜ｚ〓ｙ＜１，０ｘ＜ｗ＜ｚ〓ｕ＜１なる条
件を満たすようにｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｕを選ぶ。後
述する励起領域のストライプ上にメサ状に第３半
導体層の一部、第４半導体層、第５半導体層が残
るように、ストライプ以外の部分を表面（第５半
導体層側）から第３半導体層の途中まで、化学エ
ツチング、或いはイオンエツチング等の方法で、
選択的にエツチング除去する。メサストライプの
幅は２〜20μｍとする。その後、エツチング除去
された部分に第６半導体層のｎ−AlvGa1-vAs17
（ｖ＞ｗ）を形成する。ｘ、ｙ、…等の諸値とし
ては、ｘ＝0.0〜0.1、ｙ＝0.3〜0.4、ｚ＝0.2〜
0.4、ｗ＝0.0〜0.3、ｕ＝0.3〜0.4、ｖ＝0.2〜0.4
程度の値が前述の条件を満たすようにしてとられ
る。ｎ−GaAs基板１１の下面にｎ側電極２０を
形成する。第５半導体層ｐ−AluGa1-uAs層１６
にのみｐ側電極１９が接するように、ストライプ
状に窓をあけたSiO2膜１８を形成する。メサス
トライプの直下部分の活性層１３が励起されてレ
ーザ発振を生ずるようにｐ側電極１９のｐ−
AluGa1-uAs層１６の表面に接触しており、その
形状は幅がメサストライプとほぼ同程度で発振光
軸方向には半導体レーザ装置の両端面に達するよ
うになつているものとする。またこの半導体レー
ザ装置両端面は鏡面になつており、この両面内が
フアブリペロー共振器として働き、電極１９，２
０を通して電流を注入すると活性層１３でレーザ
発振を生ずる。図のような構造をとることにより
第３半導体層、第４半導体層、第５半導体層がメ
サ状に残つている部分だけ実効的に屈折率が10-3
程度高くなり、ストライプ状に弱い光導波効果を
生ずる。もし活性層１３も埋めこみヘテロ構造に
すると導波効果が強すぎて、ストライプ幅の広い
時には高次モードの発振になり易く、また基本モ
ードを得ようとするストライプ幅を狭くしなくて
はならないため、発振出力が小さくなつてしま
う。このため活性層１３におけるレーザ発振を安
定にさせることができる。また３次元導波路（第
４半導体層）１５に、活性層１３で生じた発振光
を第３半導体層１４を通して位相結合によつて結
合させることができる。この結合強度はｘ、ｙ、
ｚ、ｗ、ｕ、ｖなどの組成、第３半導体層１４、
導波路層（第４半導体層）１５の厚さなどによつ
て決まる。ｘ、ｙ、…等の値は前述の如くし、導
波路層（第４半導体層）１５と活性層１３の間に
挾まれる部分の厚さは0.5〜４μｍ程度、導波路
（第４半導体層）の厚さは0.5〜４μｍ程度の値が
とられる。また、さらに活性層の両共振器端面部
分に高反射コーテイングを施せば（図示せず）、
発振光のほぼ100％を３次元導波路（第４半導体
層）１５に結合させることができる。
GaAs基板１１の上に第１半導体層のｎ−
AlyGa1-yAs層１２、活性層である第２半導体層
のｎ（またはｐ、またはアンドープ）−
AlxGa1-xAs層１３、第３半導体層ｐ−
AlzGa1-zAs層１４、受動光導波路となる第４半
導体層ｐ−AlwGa1-wAs層１５、第５半導体層ｐ
−AluGa1-uAs層１６を順次形成する。但し０
ｘ＜ｚ〓ｙ＜１，０ｘ＜ｗ＜ｚ〓ｕ＜１なる条
件を満たすようにｘ、ｙ、ｚ、ｗ、ｕを選ぶ。後
述する励起領域のストライプ上にメサ状に第３半
導体層の一部、第４半導体層、第５半導体層が残
るように、ストライプ以外の部分を表面（第５半
導体層側）から第３半導体層の途中まで、化学エ
ツチング、或いはイオンエツチング等の方法で、
選択的にエツチング除去する。メサストライプの
幅は２〜20μｍとする。その後、エツチング除去
された部分に第６半導体層のｎ−AlvGa1-vAs17
（ｖ＞ｗ）を形成する。ｘ、ｙ、…等の諸値とし
ては、ｘ＝0.0〜0.1、ｙ＝0.3〜0.4、ｚ＝0.2〜
0.4、ｗ＝0.0〜0.3、ｕ＝0.3〜0.4、ｖ＝0.2〜0.4
程度の値が前述の条件を満たすようにしてとられ
る。ｎ−GaAs基板１１の下面にｎ側電極２０を
形成する。第５半導体層ｐ−AluGa1-uAs層１６
にのみｐ側電極１９が接するように、ストライプ
状に窓をあけたSiO2膜１８を形成する。メサス
トライプの直下部分の活性層１３が励起されてレ
ーザ発振を生ずるようにｐ側電極１９のｐ−
AluGa1-uAs層１６の表面に接触しており、その
形状は幅がメサストライプとほぼ同程度で発振光
軸方向には半導体レーザ装置の両端面に達するよ
うになつているものとする。またこの半導体レー
ザ装置両端面は鏡面になつており、この両面内が
フアブリペロー共振器として働き、電極１９，２
０を通して電流を注入すると活性層１３でレーザ
発振を生ずる。図のような構造をとることにより
第３半導体層、第４半導体層、第５半導体層がメ
サ状に残つている部分だけ実効的に屈折率が10-3
程度高くなり、ストライプ状に弱い光導波効果を
生ずる。もし活性層１３も埋めこみヘテロ構造に
すると導波効果が強すぎて、ストライプ幅の広い
時には高次モードの発振になり易く、また基本モ
ードを得ようとするストライプ幅を狭くしなくて
はならないため、発振出力が小さくなつてしま
う。このため活性層１３におけるレーザ発振を安
定にさせることができる。また３次元導波路（第
４半導体層）１５に、活性層１３で生じた発振光
を第３半導体層１４を通して位相結合によつて結
合させることができる。この結合強度はｘ、ｙ、
ｚ、ｗ、ｕ、ｖなどの組成、第３半導体層１４、
導波路層（第４半導体層）１５の厚さなどによつ
て決まる。ｘ、ｙ、…等の値は前述の如くし、導
波路層（第４半導体層）１５と活性層１３の間に
挾まれる部分の厚さは0.5〜４μｍ程度、導波路
（第４半導体層）の厚さは0.5〜４μｍ程度の値が
とられる。また、さらに活性層の両共振器端面部
分に高反射コーテイングを施せば（図示せず）、
発振光のほぼ100％を３次元導波路（第４半導体
層）１５に結合させることができる。
つまり、図の如き構成にすることによつて、活
性層１３において、安定なレーザ発振を生ぜし
め、その発振光を効率よく３次元導波路１５に結
合させることができる半導体レーザ装置が実現で
きる。
性層１３において、安定なレーザ発振を生ぜし
め、その発振光を効率よく３次元導波路１５に結
合させることができる半導体レーザ装置が実現で
きる。
実施例において不純物導電型のｎとｐを入れか
えても何ら支障はない。またGaAs−AlxGa1-xAs
系からなる材料で説明してきたが、他の如何なる
半導体材料でも適用できることは、いうまでもな
い。
えても何ら支障はない。またGaAs−AlxGa1-xAs
系からなる材料で説明してきたが、他の如何なる
半導体材料でも適用できることは、いうまでもな
い。
図は、この発明の一実施例を示す模式的斜視図
である。図中１１は、ｎ−GaAs基板、１２は、
第１半導体層、１３は第２半導体層、１４は第３
半導体層、１５は第４半導体層、１６は第５半導
体層、１７は第６半導体層を示す。１９，２０は
レーザ注入励起用電極を示す。
である。図中１１は、ｎ−GaAs基板、１２は、
第１半導体層、１３は第２半導体層、１４は第３
半導体層、１５は第４半導体層、１６は第５半導
体層、１７は第６半導体層を示す。１９，２０は
レーザ注入励起用電極を示す。
Claims (1)
- １ 第１導電型第１半導体層、第１導電型または
第２導電型第２半導体層、続いて第２導電型の第
３、第４、第５半導体層を順次形成させた半導体
多層膜において、第２半導体層の屈折率を第１お
よび第３半導体層の屈折率よりも大としかつ第２
半導体層のエネルギーギヤツプを第１および第３
半導体層のエネルギーギヤツプよりも小とした第
１、第２、第３の半導体層より成るダブルヘテロ
構造活性導波路と、第４半導体層の屈折率を第３
および第５半導体層の屈折率よりも大とした第
３、第４、第５、の半導体層より成るダブルヘテ
ロ構造受動導波路を有し、かつ該受動導波路は多
層膜形成方向と垂直な方向にストライプ状にのび
るメサ構造をもち、そのストライブ状メサの両側
が第４の半導体層の屈折率よりも小さな屈折率を
もつ第１導電型の第６の半導体層でつつまれた埋
めこみヘテロ構造導波路を成すことを特徴とする
半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12920779A JPS5654083A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12920779A JPS5654083A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor laser apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5654083A JPS5654083A (en) | 1981-05-13 |
| JPS6237834B2 true JPS6237834B2 (ja) | 1987-08-14 |
Family
ID=15003775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12920779A Granted JPS5654083A (en) | 1979-10-05 | 1979-10-05 | Semiconductor laser apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5654083A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6079785A (ja) * | 1983-10-06 | 1985-05-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61194788A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-29 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPH01235397A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| JP2721185B2 (ja) * | 1988-07-25 | 1998-03-04 | 株式会社東芝 | リブ導波路型発光半導体装置 |
| EP0408373B1 (en) * | 1989-07-12 | 2000-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Transverse-mode oscillation semiconductor laser device |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088989A (ja) * | 1973-12-10 | 1975-07-17 | ||
| JPS5419688A (en) * | 1977-07-12 | 1979-02-14 | Philips Nv | Semiconductor |
| JPS5493381A (en) * | 1977-12-30 | 1979-07-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
-
1979
- 1979-10-05 JP JP12920779A patent/JPS5654083A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088989A (ja) * | 1973-12-10 | 1975-07-17 | ||
| JPS5419688A (en) * | 1977-07-12 | 1979-02-14 | Philips Nv | Semiconductor |
| JPS5493381A (en) * | 1977-12-30 | 1979-07-24 | Fujitsu Ltd | Semiconductor light emitting device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5654083A (en) | 1981-05-13 |
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