JPS63164290A

JPS63164290A - 半導体レ−ザ装置

Info

Publication number: JPS63164290A
Application number: JP31510186A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yagi; 哲哉八木; Yutaka Nagai; 豊永井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-12-25
Filing date: 1986-12-25
Publication date: 1988-07-07

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、非点収差を小さくした半導体し・−ザ装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来の半導体レーザ装置の一例の構造を示す断
面図であり、この図において、１はｉ型（以下ｎ−と略
す）　ＧａＡｓ基板、２は前記ｎ　−Ｇａ人ｓ基板１上
に設けたｎ　　’ｅ　１）．４ｓｃａｏ、　ｓｓ＾Ｓ第
１クラッド層、３は前記ｎ　　Ａｌ　６．４．Ｇａ０．
１，５Ａｓ第１クラッド層２上に設けたｐ型（以下ｐ−
と略す）入ｔ！　０．１５Ｇａ６．５ｓＡｓ活性層、４
は前記ｐ−Ａｌ　ｏ、　ｔｓ　　ｏ、　、５Ａｓ活性層
３ａ上に設けたストライプ状の台形部分を有するｐ−人ｉ　
ｏ、　４％ｃａ１）．　ＳＳＡ！ｌ第２クラッド層、５
は前記ｐ−＾ｊ　１）．４ｓｃａｏ、　５ｓＡｓ第２ク
ラッド層４のストライプ状の台形部分上に設けたｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層、６はＩ）　Ａｌｏ、　４ＳｃａＯ
，＠ｇＡｓ第２クラッド層４の平坦部分上に設けたｎ−
ＧａＡｓ電流阻止層、７は前記ｐ　−ＧａＡｓコンタク
ト層５のみにストライプ状の穴をｌｊＨけたＳｉＯ□絶
縁膜、８はｐ側電極、９ばｎ側電極、１０は台形部分に
より構成され２２９９９部分である。

次に、このような従来の半導体レーザ装置の動作につい
て説明する。

ｐ側電極８とｎＱｉｌ電極９間にｐ側電極８が正になろ
ようなバイアスを印加すると、チップ表面に設けた５ｉ
ｎ２絶縁膜７に開けたス）・ライブ状の穴の部分より電
流がチップ内に流れ込む。リッジ部分１０の左右の部分
は、ｐ　−ＧａＡＳコンタク１−７＆５゜ｎ−ＧａＡｓ
電流阻止層６およびＰ　−Ａｌ　ｏ、　ａｓＧ＆ｏ、　
５ｓＡｓ第２クラッド層４からｐｎｐ構造が構成されて
いるために電流は流れず、流れ込んだ電流はリッジ・部
分１０のみに集中して流れろ１．乙のリッジ部分１０直
下のＰ　’ｌ　ｏ、　１＠Ｇａ６．＠Ａｓ活性層３にお
いて、注入された正孔と電子は再結合して光を放射する
。

チップに流す電流を増していくと、やがて誘導放出が始
まり、レーザ発振に至る。レーザ光はチップの上下方向
では、ｐ、　Ａｊ　ｏ、　ｌ５ｃａ１）．　ｉＡｓ活性
層３゜ｎ　−Ａｌ　ｏ、　４ｓｃａＯ，５ｓＡｓ第１ク
ラツドＪＷＪ　２およびｐ−人１０．４＠ｃａｏ、　ｓ
＠＾Ｓ第２クラッド層４との間の実効的屈折率分布差に
より導波される。また、チップの左右方向の光の導波機
構は、リッジ部分１ｏ以外のｐ−Ａｌ　ｏ、　４５ｃａ
１）．５ｓＡｓ第２クラッド層４の厚さが薄いときにζ
よ、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６による光の吸収に起因す
るロスガイド型、また、その厚さが厚いときには、電流
の流れ方に起因するゲインガイド型である。Ｊ〔発明が解決しようとする問題点〕上記のような従来の半導体レーザ装置は、その導波機構
を制御するためにはリッジ部分１０以外のｐ−Ａｊ　Ｏ
，４ｇＧａ（１，５ｓＡｓ第２クラッド層４の厚さを精
密に制御することが必要であるため、再現性に乏しく、
また、ロスガイド型あるいはゲインガイド型の導波機構
であるため非点収差が最小でも数μｍ程度であるなどの
問題点があった。また、この構造では最大光出力を大き
くできに（いという問題点もあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、非点収差が小さいうえ、光出力も大きくとる乙と
ができる半導体レーザ装置を得ることを目的とする。

Ｅ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、半導体基板と、こ
の半導体基板上に設けた第１クラッド層と、この第１ク
ラッド層上に設けたふの屈折率が第１クラッド層より大
きく禁制帯幅が小さい活性層と、この活性層上に設けた
その屈折率が活性層」：す小さく禁制帯幅が大きい第２
クラッド層と、この第２クラッド層上に設けたその屈折
率が第２クラッド層より大きく活性層より小さいストラ
イプ状の光ガイド層と、この光ガイド層上に設けたその
屈折率が光分イド層より小さい第３クラッド層と、この
第３クラッド層上に設けたコンタクト層と、光ガイド層
の設けられていない第２クラッド１−上に設けたその屈
折率が光ガイド層より小さい電流限ｔｌ［とからｈｌｌ
ｒＡされる半導体レーザ装置であって、半導体基板、第
１クラッド層および電流阻止層を第１導電型、第２クラ
ツド層、光ガイド層、第３クラツド層、コンタクト層を
第２導電型としたものである。

〔作用〕

この発明においては、ストライプ状の光ガイド層と電流
阻止層との両者間の実効的屈折率分布差による実効的屈
折率型導波路が形成され、また、ストライプ状の光ガイ
ド層と第２クラッド層および第３クラッド層との実効的
屈折率分布差によっても実効的屈折率型導波路が形成さ
れる。

〔実施例」第１図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例の構造
を示す断面図である。

この図において、１）はｎ−Ｇａ人ｓ基板、１２は前記
ｎ　　（ｉａＡｓ基板１）上に設けたｎ−Ａｌ　６．４
＋３Ｇａ６．５％Ａ＄第１クラッド層、１３は前記ｎ−
Ａｔ’＠、４ｓｃｌＬｏ、　ＳＳ人Ｓ第１クラッド層１
２上に設けたｐ　−Ａｊ　６．１ｇＧａ６．＠＠ｋｓ活
性眉、１４は前記ｐＡｊ　ｏ、　１８ｃａｌ＋、　ｓｓ
人Ｓ活性層１３−ヒに設けたｐ−＾１０．　ａｓｃａｏ
、　＠＠Ａｓ第２クラッド層、２１は前記ｐ−＾１）１
．４１ＧＩＬ＠、　５ｓＡｓ第２クラッド層１４上に設
けたストライプ状のｐ−ＡｌＯ８，。

ｃａ（１，１６人Ｓ光ガイ　ド層、２２は前記ｐ−人ｊ
　Ｏ，ｔｏｃａｏ、　ｓ。

Ａｓ光ガイド層２１上に設けたｐ−人ｊ　Ｏ，１ｓｃａ
ｅ、　ｓｓ人Ｓ第３クラッド層、１５は前記ｐ−＾ｊ　
０．４ＳＧａ６．　Ｓ％＾Ｓ第３クラッド層２２上に設
けたｐ−Ｇａ人Ｓコンタクト層、２０はリッジ部分で、
ｐ−＾１６．２６Ｇ＊（Ｊ、　ｌｌｌＡｓ光ガイド層２
１．ｐ−八１６．４８ｃｍ０．５ｓＡｓ第３クラッド層
２２およびｐ−Ｇ１Ａｓコンタクト層１５により構成さ
れている。１６はｎ−人ｌ　０４ｓｃａｏ５ｓ人Ｓ？ｉ
流阻止層で、ｐ　−Ａ　ｌ　ｏ、　ａｓＧａｏ、　ｓ、
、Ａｓ第２クラ、フド層１４上のりツリ部分２０以外に
設けている。１７は前記ｐ−４；ａＡｓコンタクト層１
５のみにストライプ状の穴を開けた５１０２絶縁膜、１
８は１）側電極、１９はｎ側電極である。

次に、この発明の半導体レーザ装置の動作について説明
する。。

レーザ発振に至るまでのプロセス＋、１従来例と同槌で
あり、発振したレーザ光は、ｐ−人ｅ０．２゜Ｇａ、）
１．。

Ａｓ光ガイド層２１に導かれる。レーザ光はチップの上
下方向では、ｉ）　’　Ａ　ｅ　ｏ、　ｗｏＧａｏ、　
、１６Ａｓ光ガイド層２１とｐ　−Ａｌ　ｏ、　ａｓＧ
ａｏ、　ｓｉ人Ｓ第２クラッド層１４およびｐ−Ａ　ｔ
’　ｏ、　４％ｃａ１）．　ｓｓ人ｓ第３クラッド層２
２との実効的屈折率分布差により導波され、また、チッ
プの左右力向ではｐ−ＡＪ’＠、２゜Ｇａ６．。Ａｓ光
ガイド層２１とｎ　−ＡＺ　６．４ＳＧａ（、、＠５Ａ
ｓｔ流阻止層゛１６との間の実効的屈折率分布差により
導波されろ１．シたがって、チップより放出されるし・
−ザ光の非点収差はほぼＯになる。

また、リッジを形成する際にはＡｌＯ，鵞ｏＧａ６．１
６＾ｓ、　ＧａＡｓおよび＾ｌ　ｏ、　４＠ｃ’ｌ（１
，５ｓＡｓとの間に大きなエツチング速度差のあるエツ
チング液、例えばＮＨ。

ＯＨ系やＫＩ−１，系などを用いてエツチングを施すと
、リッジ底面は、Ｐ　−”　ｏ、　４＠Ｇａｇ、　５ｓ
Ａｓ第２クラッド層１４とＰ　−Ａｌ　Ｏ，ｇ６ｃａ１
）．５ｏｋｓ光ガイド層２１との境界になるように再現
性よく制御できる。

また、レーザ光をｐ−＾１　（１，１）１）Ｇ’ｌ（１
，＝。Ａｓ光ガイド層２１から外部に放射させるために
光のスポットサイズを大きくできるうえ、レーザ端面で
の光の吸収が小さくなるために、光出力を大きくとるこ
とができろ。

なお、乙の発明の実施例では、第１クラッド層。

第２クラッド層および第３クラッド層をＡｌＯ，４ＡＧ
ａ（、、＠＠Ａｓ、光ガイド層をＡｊ　ｏ、　２ｏＧａ
６１ｏＡｓから構成したが、第１クラツド層、第２クラ
ッド層および第３クラッド層をＡｌ　、−ｘＧａ、Ａｓ
、光ガイド層をＡＺ　、−。

Ｇａ、Ａｓとした場合、Ｘ≦０．６０．　Ｚ≧０．７０
とすれば、発振レーザ光を光ガイド層に充分に閉じ込め
ることができる。

〔発明の効果〕

この発明１．を以上説明したとおり、半導体基板と、と
の゛ト導体基板上に設けた第１クラ・７ド層と、この第
１クク・ラド１ｄ上に設けたその屈折率が第１クラッド
層より大きく禁制（１）幅が小さい活性層と、この活性
（ｄ上に設けたその屈折率が活性層より小さく禁制帯幅
が大きい第２クラッド層と、この第２クラツドｊｄ上に
設けたその屈折率が第２クラッド層より大きく活性層よ
り小さいストライプ状の光ガイド層と、この光ガイド層
上に設けたその屈折率が光ガイド層より小さい第３クラ
ッド層と、この第３クラッド層上に設けたコンタク１一
層と、光ガイド層の設けられていない第２クラッド層上
に設けたその屈折率が光ガイド層より小さい電流阻止層
とから構成される半導体レーザ装置であって、半導体基
板、第１クラッド層および電流阻止層を第１導電型、第
２クラツド層、光ガイド層。

第３クラツド層、コンタクト層を第２導電型としｔ：の
で、′￥尋棒体レーザ装置ら放射されるし・−ザ光の）
１′点収差がほぼＯになり、また、再現性よ（製造でき
るという効果がある。また、レーザ光のスポットサイズ
を大きくとれるうえ、最大光出力を大きくとれるという
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例の構造
を示す断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置の一例
の構造を示す断面図である。図において、１）はｎ−ＧａＡｓ基板、１２はｎ　−Ａ
ｊ　＠、　４ＢＣ＆６．５＠ｋＳｖ、ｌクラッド層、１
３はｐ−Ａｌ　６．１ｇＧｍ句、　＠＠ｋｓ活性層、１
４はρ−＾１０．４ｓｃａｎ、　５ｓＡｓ第２クラッド
層、１５はｐ−ＧａＡｇコンタクト層、１６はｎ−Ａｌ
　６．４ＢＧａ（１４５，＾Ｓ電流阻止層、１７はＳ　
ｉ　Ｏ＊絶縁膜、１８はｐ側電極、１９はｎ側電極、２
０（まりッジ部分、２１はｐ　・−Ａ　ｔ’　＠、　、
、Ｇａ（１，ｏＡ３光ガイド層、２２はｐ　−Ａｊ　ｅ
、　４Ｓｃａ（１，５ｓｋ８第３クラッド層である。なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。代理人　大　岩　増　雄　　　（外２名）Ｌ′　　ｑノ手続補正書（自だ１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板と、この半導体基板上に設けた第１ク
ラッド層と、この第１クラッド層上に設けたその屈折率
が前記第１クラッド層より大きく禁制帯幅が小さい活性
層と、この活性層上に設けたその屈折率が前記活性層よ
り小さく禁制帯幅が大きい第２クラッド層と、この第２
クラッド層上に設けたその屈折率が前記第２クラッド層
より大きく前記活性層より小さいストライプ状の光ガイ
ド層と、この光ガイド層上に設けたその屈折率が前記光
ガイド層より小さい第３クラッド層と、この第３クラッ
ド層上に設けたコンタクト層と、前記光ガイド層の設け
られていない前記第２クラッド層上に設けたその屈折率
が前記光ガイド層より小さい電流阻止層とから構成され
る半導体レーザ装置であって、前記半導体基板、前記第
１クラッド層および前記電流阻止層を第１導電型、前記
第２クラッド層、前記光ガイド層、前記第３クラッド層
、前記コンタクト層を第２導電型としたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。
（２）半導体基板およびコンタクト層がＧａＡｓ、第１
、第２および第３クラッド層がＡｌ＿１＿−＿ｘＧａ＿
ｘＡｓ、活性層がＡｌ＿１＿−＿ｙＧａ＿ｙＡｓ、光ガ
イド層がＡｌ＿１＿−＿ｚＧａ＿ｚＡｓ、電流阻止層が
Ａｌ＿１＿−＿ｗＧａ＿ｗＡｓから構成され、Ｘ＜Ｚ＜
Ｙ、Ｗ＜Ｚ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。
（３）Ｘが０．５５、Ｙが０．８５、Ｚが０．８０．Ｗ
が０．５５であることを特徴とする特許請求の範囲第（
２）項記載の半導体レーザ装置。
（４）第２クラッド層は、レーザ光が光ガイド層に浸み
出す膜厚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。