JPS6297389A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS6297389A
JPS6297389A JP23693785A JP23693785A JPS6297389A JP S6297389 A JPS6297389 A JP S6297389A JP 23693785 A JP23693785 A JP 23693785A JP 23693785 A JP23693785 A JP 23693785A JP S6297389 A JPS6297389 A JP S6297389A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP23693785A
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English (en)
Inventor
Shinsuke Ueno
上野 眞資
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光情報処理用半導体レーザに関するものである
(従来技術とその問題点) 光情報処理半導体レーザの中でも、ビデオディクスや光
ディクス上り読み取り用光源として使用する場合には、
雑音特性、特に戻り光に誘起される雑音の特性が問題と
なる。半導体レーザの戻り光誘起雑音を低減するために
、種々の方法が試みられているが、中でも出力コヒーレ
ンスの低減は特に有効である。
この方法のひとつとして、高周波重畳による半導体レー
ザの低雑音化が、大石、茅根、中村、尾島により198
3年秋季応用物理学関係連合講演会予稿集102頁26
a−P−6’高周波重畳による半導体レーザの低雑音化
と縦モード特性ITK。
おいて提案され有効である事が示されている。しかしこ
の方法では高周波駆動回路の付加が必要であるばかりで
なく、外部機構へ高周波が漏れる等の弊害を伴なってい
る。
これに対して自励撮動を生じさせ縦モードをマルチ化し
て低雑音化する方法が、鈴木、松本、山村、護送、栗原
により電子通信学会技術報告、光量子エレクトロニクス
OQE 84−57,39頁’l5SSレーザの雑音特
性と自己パルス変調の機構′において提案され試みられ
ている。しかしこの方法では、レーザ構造(層厚や溝幅
など)に対して自励振動の特性がきわめて敏感に依存し
、このため安定な自励振動を示すデバイスの収率は低く
なる欠点を有していた。
半導体レーザに自励振動を生じさせる方法としては、上
記のほか(共振器内に可飽和吸収体を導入する方法があ
る。しかし現状でけ可飽和吸収体の各櫨パラメータの大
きざと出現する現象(自励振動か双安定動作か)との間
の関係も充分間らかにされていない。
そこで、本発明の目的は、上記諸欠点を除去−安定な自
励振動を生じ低雑音特性を持つと共に基本横モード全部
を維持する制御性および再現性のすぐれた半導体レーザ
を提供することにある。
(問題点を解決するだめの手段) 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、活性層をこの活性層よりもバンドギャップの広い材質
からなるクラッド層で挾んだダブルヘテロ接合半導体結
晶をもつ多層構造の半導体レーザであって、前記活性層
にストライプ状にギヤリアを注入するストライブ状キャ
リア注入領域と、このキャリア注入領域を垂直方向に含
みかつこれよりも広い幅をもつ実効的な屈折率分布と、
前記キャリア注入領域下の前記活性層である活性領域か
ら横方向に拡散したキャリアを吸収する吸収領域とが設
けてあり、この吸収領域は、前記活性層のうち前記キャ
リア注入領域下の外側でかつ前記屈折率分布の領域下の
内側の領域の一部にあり、バンドギャップが前記活性領
域より小さくキャリアのライフタイムがその活性領域よ
りも短かいことを特徴とする。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は共振器軸
に垂直な面におけるその実施例の断面図、第3図はこの
実施例の製造途中に形成される構造の側面図、第4図は
その実施例の製造の途中において第3図の構造にストラ
イプ状の電流注入口を設けZnを拡散し吸収領域を形成
した構造の断面図である。
この実施例の製造においては、第3図に示すように(1
00)面を平面とするn形GaAs基板10上にn形A
lo、4s GaoJs As第1クラヅド層l[を2
μm、n形A16.I HGa 6J@ A S活性層
12を0.1μm、p−形A!J6,4Ga6.6 A
s+第2り・ラッド層130.3μm、高濃度n 形A
l、、 Ga、) As第1ブロックI−【4を0.3
 pm 、高濃度n 形Ga As 第2ブロック層1
5を1.0μm、MOCVD 法で連続成長する。MO
CVD法では薄膜成長が可能であり、かつ精密な膜厚制
御はを兼ね備えているので上記の如き層構造を制御よく
成長することができる。
次に5iO1膜で全体を被膜した後にフォトレジスト法
により共振器の長手方向に幅6μmのストライプ状の窓
をあけGaAs第2ブロック層15をエツチングして、
AJo、y Gao−s As第1ブロック層14の上
面を出す。更にフォトレジスト法をおこない上記の幅の
中心と一致させて幅2μmの窓をフォトレジストにあけ
、このフォトレジストなマスクにしてAJov Gao
、s第1ブロック層L4にストライプ状の窓をあけf形
k16.4 Ga0.6As第2クラッド層130表面
を出す。次に上記Sin、膜を除去した後に再び51o
t膜16で全体を複膜した後、フォトレジスト法で上記
第1ブロック層14にあけたストライプ状の窓の中心線
からそれぞれ1.5μmはなして(間隔3μ口あけて)
平行に2本、幅tμmの窓をあけてznを拡散する( 
Zn拡散領域17.18)。拡散領域のうち第1ブロッ
ク層14の表面から拡散されたznの拡散フロントは活
性層I2と第1クラッド層11との境界かもしくはその
近傍の第1クラッド層11内にくるように制御する(第
4図)。この時Znの拡散濃度を5 X L O”cy
t−”にし活性層のn形濃度をl×t 0tycIrL
−sとしておけば活性層内KZnを拡散された2本の吸
収領域19.20は不純物補償されたp形になり、バン
ドギャップは縮小する。一方策1ブロック層14のn形
濃度を8XLOca以上にしておけばZnを拡散した領
域はn形のままでブロック効果を発揮することができる
(n形ブロック領域21.22)。
次にSin、膜16を除去した後に、p形AA!qas
Gaa、st As第3クラッド層23を2.0μm1
高濃度のp ff!/Ga Asキャンプ層24をt、
o μm連続成長する。この成長において従来から行わ
れている液相成長法においては、ストライプ状に表面が
出ているp−形Alo、a Ga、)、6 As第2ク
ラッド層13、n形kl o、y Gao、s As第
1ブロック層14の上にはいかなる液相層も成長しない
が、MOCVD法では容易に成長させることができる。
特にこのMOCVD法において第3クラッド層23を成
長する直前にHCl等のガスで成長する面の表面を微量
にガスエツチングをすると成長素子の再現性、信頼性を
一段と向上させることができる。
この後成長表面全面にp形オーミククコンタクト25、
基板側にn形オーミックコンタクト26をつけると本発
明の構造の半導体レーザを得る(第1図、第2図)。
第1図実施例の構造において全面電極から注入された電
流は、キャップ層24、第3クラッド層23に全面に広
がって流れる。そして、第3クラッド層23に隣接して
電気的極性の異なるn形Ga As第2ブロック層(5
、更にこれに隣接してn形AJ、、 ()a4.! A
s第1ブロック層14があるか1ら、電流は第1および
第2のブロック層で阻止され、最終的にn形Alto、
y ()ao、3 As第1ブロック層14にあけたス
トライプ状の窓からp形AA! 0,4oa、、 As
第2クラッド層13を通してn形kl al 5Ga6
.■As活性層12に注入される。活性層12に注入さ
れたキャリアは活性層水平横方向に拡散していき、利得
分布を形成しレーザ発振を開始する。このとき本実施例
の構造では第1ブロック層14の下に位置しキャリアの
主な注入領域になる活性層のすぐ両端の領域にそれぞれ
吸収領域19120を有しており、この領域は注入キャ
リアに対してシンクになる。その結果ストライプ状のキ
ャリア注入領域部分のみ利得が高くなりその外部は損失
領域となり急峻な利得分布が形成される。
これに対して光は活性層からしみ出し垂直方向に広がる
。この時層厚の薄い第2クラッド層13を介してitブ
ロック層14にしみ出した光は、第1ブロック層14に
隣接して屈折率の高いGaAs第2ブロック層15があ
るから、この層にひきこまれる。この層は光をひきこむ
ばかりでなく、レーザ発振光に対してバンドギャップが
狭く〜tooo。
儂 以上の光の吸収層になっている。従って光は第2ブ
ロック層にひきこまれそこで大きな吸収損失をうけるこ
とになる。その結果このM2ブロック層15に6けた窓
にわたりて正の屈折率差ΔηBが生じる。その値は本実
施例においてはΔηB=5XtOになることが本発明者
の計算結果より明らかになった。本実施例では、この正
の屈折率ガイディングと上に述べた第2ブロック層15
による光の急激な吸収との相乗効果により、安定な基本
横モード発振を維持し続けることができる。
本実施例の構造においては第1ブロック層14にあけた
窓幅程度の利得領域に対し、光は第2ブロック層15に
あけたそれより広い窓幅にわたって広がっている。従っ
て光は利得領域からその外側の吸収領域19.20まで
広がっている。この吸収領域ではバンドギャップが縮少
しているので500〜600cm  程度の光の吸収体
となると共に光の吸収にともなって光の吸収量も変化す
るので、この吸収領域は可飽和吸収体として作用しその
結果自励振動を生じる。
さらに本実施例の構造においては屈折率の大きざが比較
的小さいので注入キャリア密度分布の変動に伴なって基
本横モードの幅が大きく変動し、その収縮と拡大とが生
じ、その結果光の受ける吸収量が変化するので自励振動
が助長される。
以上のすべての相乗効果の結果、本発明の構造では容易
に自動振動が生じ、ひいては軸モードが多モード化し軸
モードのコヒーレントが低減fるから、反射光に対する
雑音も色わめて低く低雑音特性が得られる。従って本発
明のレーザ素子は光読み取りに必要な低雑音レーザにな
る。
(発明の効果) 以上に詳しく説明したように、本発明の半導体レーザは
、基本横モード発振を維持することができ、また自励振
動を生じその条件の許容範囲が広いので再現性よく得る
ことができ、さらに構造が比較的簡単であるので再現性
よく高歩留りにつくること、ができる等の利点を有する
なお、上記実施例ではn形GaAs基板を用いたが、こ
の実施例とはpnを反転させた構造でも本発明は実現で
きる。また実施例はAlGaAs / GaAsダブル
ヘテロ接合結晶材料を用いた構造であったが、本発明は
その他の結晶材料例えばlmGaP / AJ ImP
 ImGaAlIP / lmGaP p  ImGa
AsP /ImPp AJGaAsSb / GaAs
Sb等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図は共振器軸
に垂直な面における第【一実施例の断面図、第3図はこ
の実施例の作製の過程において形成されたダブルヘテロ
接合結晶の側面図、第4図はこの実施例の作製の過程に
おいて上記ダブルヘテロ接合結晶にストライプ状の電流
注入口を設けた後Znを拡散し吸収領域を形成した構造
の断面図である。 + L O”−n形GaAs基板、11・・・n形klO,
4sC)ao、@@ As第1クラッド層、l 2 ”
−n形Alo、xs()a6.81t As活性層、l
 3−i形klo、a Ga0.、 As第2クラッド
層、14−・・高濃度n形Alo、、Gao、sA8第
1ブロック層、15・・・高濃度n形GaAa第2プt
17り層、l 6・・・5iCh膜、t7tts・・・
Zn拡散領域、21,22・・・n形ブロック領域、2
3−p形AA!o、as ()ao、sI As第3ク
ラッド層、24・”p形GaA3 キャップ層、25・
・・p形オーミックコンタクト、26・・・n形オーミ
ックコンタクト。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層をこの活性層よりもバンドギャップの広い材質か
    らなるクラッド層で挾んだダブルヘテロ接合半導体結晶
    をもつ多層構造の半導体レーザにおいて、前記活性層に
    ストライプ状にキャリアを注入するストライプ状キャリ
    ア注入領域と、このキャリア注入領域を垂直方向に含み
    かつこれより広い幅をもつ実効的な屈折率分布と、前記
    キャリア注入領域下の前記活性層である活性領域から横
    方向に拡散したキャリアを吸収する吸収領域とが設けて
    あり、この吸収領域は、前記活性層のうち前記キャリア
    注入領域下の外側でかつ前記屈折率分布の領域下の内側
    の領域の一部にあり、バンドギャップが前記活性領域よ
    り小さくキャリアのライフタイムがその活性領域よりも
    短かいことを特徴とする半導体レーザ。
JP23693785A 1985-10-23 1985-10-23 半導体レ−ザ Pending JPS6297389A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996030977A1 (en) * 1995-03-31 1996-10-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device and optical disk apparatus using the same

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