JPS6273687A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS6273687A
JPS6273687A JP60213029A JP21302985A JPS6273687A JP S6273687 A JPS6273687 A JP S6273687A JP 60213029 A JP60213029 A JP 60213029A JP 21302985 A JP21302985 A JP 21302985A JP S6273687 A JPS6273687 A JP S6273687A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
active layer
band width
forbidden band
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP60213029A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuaki Konno
金野　信明
Kenji Ikeda
健志 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US06/911,153 priority patent/US4757510A/en
Publication of JPS6273687A publication Critical patent/JPS6273687A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

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〕 この発明は、単−横モード発振する高出力半導体レーザ
に関するものである。
〔従来の技術〕
第４図は、例えばアブライドフィジクスレターズ第３７
をＮＣＬ３　　（１９８０）　　２６２〜２６３頁（Ａ
ｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、Ｖｏｌ、３７．！’
ｈ３　（１９８０）　ｐ２６２−２６３）に示された従
来の自己整合形の半導体レーザの構造を示したもので、
図において、■はｎ形（：、ａＡｓ基板、２はｎ形Ａｌ
ＧａＡｓ下クラッド層、３はＧ　ａ　ＡＳ活性層、４は
ｐ形ＡｌＧａＡｓ上りラフト層、ｌＯはｎ形ＧａＡｓブ
ロック層、６は該ブロックＪｉｉｌＯをストライプ状に
エツチングした溝部に埋込まれたｐ形Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　
Ａ　ｓ上クラッド層、７はｐ−Ｇａ　Ａ　ｓコンタクト
層、８はｎ電極、９はｎ電極である。ここで上記上下ク
ラッド層４．２は活性層３よりも大きな禁制帯幅を有し
、ブロック層１０は上クラッド層４，６よりも小さな禁
制帯幅を有している。ただし上クラッド層４と６は禁制
帯幅が同じであっても異なっていてもよい。
次に動作について説明する。活性層３から発生した光は
、活性層３と隣接する上下クラッド層４゜２との間の屈
折率差により活性層３に閉じ込められ、さらに、電流ブ
ロック［１０による光の吸収および電流狭搾により活性
層３に平行な方向、すなわち横方向の光の広がりは制限
され、導波される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されており
、ｎ形ＧａＡｓ電流ブロック屓１０による光の吸収によ
り横方向の光の広がりを制限している。したがって、こ
の吸収損失のため、微分量子効率が低く、高出力化する
ことが難しいなどの問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ブロック層による光の吸収損失をなくして微
分９子効率を上げ、高出力化できるとともに単−横モー
ド発振できる半導体レーザ装置を得ることを目的とする
。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザ装置は、電流ブロック層に
上クラッド層よりも大きな禁制帯幅を有する結晶を用い
、かつこのブロック層をストライプ状に除去して形成し
た溝を、該ブロック層よりも禁制帯幅の小さな上クラッ
ド層と同じ結晶で埋込み成長したものである。
〔作用〕
この発明においては、ブロック層よりも禁制帯幅の小さ
い上クラッド層と同じ結晶でｌＲ部を埋込み成長し、活
性層の上記溝部両端に対応する部分の屈折率を溝部に対
応する部分の屈折率より小さくすることにより、横方向
に実効屈折率差をつけて安定した単−横モード発振を実
現でき、さらに光の閉じ込めを強くして微分量子効率を
高くできる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１はｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板、２〜５はこ
の基板１上に順次成長した結晶であり、２はｒｌ形Ａ　
Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ上クラッド層、３はＧａＡ３又はＡ
ｌＧａＡｓ活性眉、４活性形ＡＩＧａＡＳ上クラッド層
であり、咳上、下クラッド層４゜２は活性層３より大き
な禁制帯幅を存する。５はこの上クラッド層４より禁制
帯幅の大きいｎ形ΔｌＧａＡｓ電流プロ・ツク層、６．
７はこの電流ブロック層５をストライプ状にｌＲ影形成
た後、ＭＯ−ＣＶＤ法により埋込み成長した結晶層であ
り、６は上クラッド層４と同じ組成で、−同し禁制帯幅
を有するｐ形ＡｌＧａＡｓ層、７はｐ形ＧａＡｓコンタ
クト層、８はｎ電橿、９はｎ電極であるゆ次に動作につ
いて説明する。Ｅ記のように構成された半導体レーザ装
置において、下クラッド１ｄ２にｎ形Ａ　ｌ　ｚ　Ｇ　
ａ＋−ｘＡ　ｓ　（ｘ　〜０．３５）　、ｇ外層３にＧ
ａＡｓ層、上クラッド層４および埋込み屓６にｐ形Ａ　
ｌ　ｔｃ　ａ、−、Ａｓ　（ｘ　〜０．２５）　、電流
ブロック層５にｎ形Ａ　ｌ、Ｇ　ａ７．Ａ　ｓ　　（ｘ
　〜０．４９）を用いた一実施例についての計算モデル
を第２図に示す。上記モデルを用い、活性層３とブロッ
ク層５に挾まれた上クラッド層４の層厚ｔをパラメータ
としたときの活性層厚ｄと横方向の屈折率差へ〇との関
係を第３図に示す。第３図に示すように、上クラッド層
４の層厚ｔまたは活性層３の層厚ｄを薄くすることによ
り、活性層に平行な方向すなわち横方向に実効屈折率差
をつけることができ、導波領域の屈折率が外側の屈折率
よりも高い屈折率導波形ストライプレーザを形成するこ
とができる。したがって、導波領域内への光の閉し込め
が強くなるため、微分量子効率が高く、単−横モード発
振するレーザが得られる゛。
なお、上記実施例では、活性層３にＧａＡｓ層を用いた
ものを示したが、この活性層にはＡｌＧａＡｓ層を用い
てもよい。また、上記実施例ではＡＩＧａＡＳ系のレー
ザについて説明したが、ＡｌＧａＡｓ系の他にＩｎＧａ
ＡＩＰ系あるいはｒｎＧａＡＳＰ系の四元混晶半導体を
用いたレーザであってもよく、上記実施例と同様の効果
を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、電流ブロック層に上
クラッド層および埋込み層よりも大きな禁制帯幅を有す
る結晶を用いたので、電流ブロック層と活性層の間に挾
まれた十クラッド層あるいは活性層を薄くすることによ
り、横方向に実効屈折率差がつくように構成でき、これ
により微分量子効率を高くできるとともに、高出力化が
でき、又単一横モードで発振するものが得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面側面図、第２図はこの発明の一実施例について
の計算モデルを示す図、第３図は第２図に示したモデル
を用いて計算した横方向の屈折率差と活性層厚の関係を
示す図、第４図は従来の半導体レーザ装置を示す断面側
面図である。 ■はｎ形ＧａＡｓ基板、２はｎ形Ａ　１．　Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ下りラッド層、３はＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓ活性
層、４はｐ形Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｊ：クラッド層
、５はｎ形Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ電流ブロック層、６
はｐ形ＡｌＧａＡｓ埋込み屓、７はｐ形Ｇ、１ｌＡｓコ
ンタクト層、８はｎ　（Ｉ１１電極、９はｐ側電極、１
０はｎ形ＧａＡｓ電流ブロック層。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１伝導形の半導体基板上に形成された半導体活
    性層と、 この活性層を挾むようにこれに接して形成された該活性
    層よりも大きな禁制帯幅を有する第１伝導形の第１クラ
    ッド層および第２伝導形の第２クラッド層と、 該第２クラッド層に接して形成され該第２クラッド層よ
    りも大きな禁制帯幅を有する第１伝導形の電流ブロック
    層と、 上記電流ブロック層をストライプ状に除去し溝形成した
    後、該電流ブロック層より小さくかつ上記活性層より大
    きい禁制帯幅を有し、上記溝部を埋め込むように形成さ
    れた第２伝導形の第３クラッド層とを備えたことを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  2. （２）第１、第２、第３クラッド層と活性層との間の屈
    折率差および第１、第２クラッド層、電流ブロック層と
    活性層との間の屈折率差により活性層に平行な方向に実
    効屈折率差が形成され、活性層から発生した光が上記実
    効屈折率差により構成された結合導波路により導波され
    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。
  3. （３）半導体材料として基板にＧａＡｓ、活性層にＡｌ
    ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ、第１クラッド層にＡｌ＿ｙ
    ＿１Ｇａ＿１＿−＿ｙ、Ａｓ、第２クラッド層にＡｌ＿
    ｙ＿２Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿２Ａｓ、第３クラッド層にＡ
    ｌ＿ｙ＿３Ｇａ＿１＿−＿ｙ＿３Ａｓ、電流ブロック層
    にＡｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓを用い、かつ、０＜ｘ
    ＜ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ２、ｙ３＜ｚとしたことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体レ
    ーザ装置。
  4. （４）活性層、クラッド層、あるいは電流ブロック層の
    材料として、ＩｎＧａＡｌＰ四元混晶半導体またはＩｎ
    ＧａＡｓＰ四元混晶半導体を用いたことを特徴とする特
    許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体レーザ装置
    。
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