JPS63200591A - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の製造方法Info
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- JPS63200591A JPS63200591A JP3385187A JP3385187A JPS63200591A JP S63200591 A JPS63200591 A JP S63200591A JP 3385187 A JP3385187 A JP 3385187A JP 3385187 A JP3385187 A JP 3385187A JP S63200591 A JPS63200591 A JP S63200591A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
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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】
産業上の利用分野
本発明は、光ディスクに代表される各社の情報処理機器
や、光通信の光源として利用される半専３ 一 体レーザ装置に関するものである。
や、光通信の光源として利用される半専３ 一 体レーザ装置に関するものである。
従来の技術
従来の半導体レーザ装置を第４図に示す。第４図におい
て、１３は半導体レーザ、１４は活性層、１５は半導体
レーザ１３の発光部分、１６は出射レーザ光である。
て、１３は半導体レーザ、１４は活性層、１５は半導体
レーザ１３の発光部分、１６は出射レーザ光である。
第４図に示すように、従来の半導体レーザの出射光は拡
がりをもっている。この拡がり角はダブルヘテロ接合に
平行方向と垂直方向で異なっている。接合に平行方向の
拡がり角θ１１は、レーザ共振器内の接合に平行方向の
光の閉じ込めの方式や閉じ込めの程度によシ決まり、垂
直方向の拡がシ角θ１は、活性層とクラッド層の屈折率
差や、活性層の層厚により変化する。
がりをもっている。この拡がり角はダブルヘテロ接合に
平行方向と垂直方向で異なっている。接合に平行方向の
拡がり角θ１１は、レーザ共振器内の接合に平行方向の
光の閉じ込めの方式や閉じ込めの程度によシ決まり、垂
直方向の拡がシ角θ１は、活性層とクラッド層の屈折率
差や、活性層の層厚により変化する。
発明が解決しようとする問題点
上記のように、従来の半導体レーザは出射光が拡がるた
め、気体レーザや固体レーザの出射光のような平行光線
を得るためには、外部にレンズが必要であシ、光学系の
設計が他のレーザに比べて困難であった。また、接合に
平行方向と垂直方向で拡がり角が異なるため、円形のス
ポットに絞り込むためには、非球面のレンズを用いなけ
れば々らないなどの困難があった。
め、気体レーザや固体レーザの出射光のような平行光線
を得るためには、外部にレンズが必要であシ、光学系の
設計が他のレーザに比べて困難であった。また、接合に
平行方向と垂直方向で拡がり角が異なるため、円形のス
ポットに絞り込むためには、非球面のレンズを用いなけ
れば々らないなどの困難があった。
問題点を解決するための手段
上記問題点を農法するため、本発明の半導体レーザ装置
は、端面に全反射コーティングを施したダブルヘテロ構
造半導体レーザの直下に近接して光導波路を設け、光導
波路の出力端に、水平方向に凸状をしたレンズをモノリ
シックに集積しており、上記凸レンズ部は、垂直方向に
屈折率分布が変化しておシ、光導波路のコアの高さで屈
折率が最大で、この高さより上方向および下方向で徐々
に小さくなっている。
は、端面に全反射コーティングを施したダブルヘテロ構
造半導体レーザの直下に近接して光導波路を設け、光導
波路の出力端に、水平方向に凸状をしたレンズをモノリ
シックに集積しており、上記凸レンズ部は、垂直方向に
屈折率分布が変化しておシ、光導波路のコアの高さで屈
折率が最大で、この高さより上方向および下方向で徐々
に小さくなっている。
作 用
上記のような構成により、半導体レーザで発振したレー
ザ光は、光導波路に結合して導ひかれ、モノリシックに
集積したレンズを通して出射される。レーザ光はレンズ
部分で水平方向にも、垂直方向にも集束されるので、出
射光として平行光線が得られることとなる。
ザ光は、光導波路に結合して導ひかれ、モノリシックに
集積したレンズを通して出射される。レーザ光はレンズ
部分で水平方向にも、垂直方向にも集束されるので、出
射光として平行光線が得られることとなる。
５ 、−
実施例
第１図に本発明の一実施例の半導体レーザ装置の全体図
を示す。第１図において、図中、１はｎ −Ｇ ａ Ａ
ｓ基板、２は” −ＧａＯ，５ハＩＪｏ 、５Ａ ８
クラッド層、３はｎ −Ｇａ ｏ 、５Ａｌｌ。、２Ａ
８コア層、４はｎ−Ｇａｏ、５Ａｌｏ、５Ａ８クラッド
層、６はｕｎｄｏｐｅｄＧａｏ、９Ａｌｏ、１ＡＳ活性
層、６はｐ−Ｇａ ｏ、ｓ Ａ ｌ ｏ、Ｘ ９クラッ
ド層、７はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、８は５１ｓＮ４
膜、９はＡ ｕ Ｚ ｎ電極、１ｏはレーザストライプ
部、１１はモノリシックに集積したＧａ １ ｘＡＩＡ
ｓレンズ、１２はＡｕＧｅＮｉ電極である。
を示す。第１図において、図中、１はｎ −Ｇ ａ Ａ
ｓ基板、２は” −ＧａＯ，５ハＩＪｏ 、５Ａ ８
クラッド層、３はｎ −Ｇａ ｏ 、５Ａｌｌ。、２Ａ
８コア層、４はｎ−Ｇａｏ、５Ａｌｏ、５Ａ８クラッド
層、６はｕｎｄｏｐｅｄＧａｏ、９Ａｌｏ、１ＡＳ活性
層、６はｐ−Ｇａ ｏ、ｓ Ａ ｌ ｏ、Ｘ ９クラッ
ド層、７はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、８は５１ｓＮ４
膜、９はＡ ｕ Ｚ ｎ電極、１ｏはレーザストライプ
部、１１はモノリシックに集積したＧａ １ ｘＡＩＡ
ｓレンズ、１２はＡｕＧｅＮｉ電極である。
以下、図面に従って本発明の一実施例について説明する
。
。
Ａｕ Ｚｎ電極９をプラス、Ａ ｕ Ｇ ｅ Ｎ ｉ電
極１２をマイナスにバイアスすることにより、活性層５
に電流が注入され、レーザ発振を生じる。この半導体レ
ーザば、Ｓｉ３Ｎ４膜８とＡ ｕ Ｚ ｎ電極９により
全反射コーティングされており、共振器端からレーザ光
は出力されない。
極１２をマイナスにバイアスすることにより、活性層５
に電流が注入され、レーザ発振を生じる。この半導体レ
ーザば、Ｓｉ３Ｎ４膜８とＡ ｕ Ｚ ｎ電極９により
全反射コーティングされており、共振器端からレーザ光
は出力されない。
レーザ光は、レーザ共振器直下に近接して設けられた、
ｎ−Ｇａｏ、５Ａｅ０．５Ａｓクラッド層２、ｎ−Ｇａ
ｏ、８Ａ１０．２Ａｓコア層３− ” ＝０．５”０．
５Ａｓクラッド層４から構成された光導波路と結合して
、この光導波路に導かれる。
ｎ−Ｇａｏ、５Ａｅ０．５Ａｓクラッド層２、ｎ−Ｇａ
ｏ、８Ａ１０．２Ａｓコア層３− ” ＝０．５”０．
５Ａｓクラッド層４から構成された光導波路と結合して
、この光導波路に導かれる。
光導波路に導かれた光は、Ｇａ１−ｘＡ１１ｘＡｓレン
ズ１１を通して出力される。このレンズの構造を第２図
に示す。第２図（尋は、本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置の断面図であり、Ｇａ１１Ａ６ｘＡＳレンズ１１
のｙ方向のＡ ＩＪ Ａ ｓ混晶比Ｘとそれに対応した
屈折率分布を第２図（ｂ）に示している。
ズ１１を通して出力される。このレンズの構造を第２図
に示す。第２図（尋は、本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置の断面図であり、Ｇａ１１Ａ６ｘＡＳレンズ１１
のｙ方向のＡ ＩＪ Ａ ｓ混晶比Ｘとそれに対応した
屈折率分布を第２図（ｂ）に示している。
Ｇ ａ １−ｘＡ ｌ ｘＡ ｓレンズ１１のＡ Ｉ
Ａ ｓ混晶比ＸはＧ ａ ｏ 、 ｓ Ａ ｌｏ 、２
Ａ Ｓコア層３の高さＡのところで０．２であり、Ａ
からｙ方向にそって十方向、一方向でそれぞれ徐々にＸ
が大きくなっている。したがって、屈折率は、第２図（
ｂ）に示すようにＡで最大となり、０およびＢに向かっ
て徐々に小さくなっている。このレンズによシ、光導波
路から出た光は垂直方向に収束される。またＧａ １．
ＡＩＪ 、−ｓレンズ１１は、第１図に示すように水平
方向に凸形状を有しているので、導波路から出た光は水
平方向にも収束され、出力ビームは平行光線となる。
Ａ ｓ混晶比ＸはＧ ａ ｏ 、 ｓ Ａ ｌｏ 、２
Ａ Ｓコア層３の高さＡのところで０．２であり、Ａ
からｙ方向にそって十方向、一方向でそれぞれ徐々にＸ
が大きくなっている。したがって、屈折率は、第２図（
ｂ）に示すようにＡで最大となり、０およびＢに向かっ
て徐々に小さくなっている。このレンズによシ、光導波
路から出た光は垂直方向に収束される。またＧａ １．
ＡＩＪ 、−ｓレンズ１１は、第１図に示すように水平
方向に凸形状を有しているので、導波路から出た光は水
平方向にも収束され、出力ビームは平行光線となる。
次に２本発明の一実施例の半導体レーザ装置の製造方法
を第３図（、）〜（ｆ）を用いて説明する。
を第３図（、）〜（ｆ）を用いて説明する。
（ａ） ｎ −Ｇ ａＡ ｓ基板１（１０ｏ）面上に
、ｎ−Ｇａ００５Ａｌｏ、５ＡＳクラッド層２、ｎ −
ＧａＯ０８”０．２Ａｓコア層３、ｎ Ｇ ａ ｏ
、ｓ Ａ ｌｏ 、ｓ Ａ Ｉｉ＋クラッド層４、ｕｎ
ｄｏｐｅｄ Ｇａ、、９Ａ６ｏ、１Ａｓ活性層５、ｐ−
Ｇａｏ、５ＡｌＯ１６ＡＳクラッド層６、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層７を順次成長する。
、ｎ−Ｇａ００５Ａｌｏ、５ＡＳクラッド層２、ｎ −
ＧａＯ０８”０．２Ａｓコア層３、ｎ Ｇ ａ ｏ
、ｓ Ａ ｌｏ 、ｓ Ａ Ｉｉ＋クラッド層４、ｕｎ
ｄｏｐｅｄ Ｇａ、、９Ａ６ｏ、１Ａｓ活性層５、ｐ−
Ｇａｏ、５ＡｌＯ１６ＡＳクラッド層６、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層７を順次成長する。
（ｂ） ＲＩ Ｂ Ｅ （Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ
Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりｎ−Ｇａ Ａ
Ｉ Ａｓクラッド層４の途０．５ ０．５ 中までエツチングしてレーザの垂直端面を形成した後、
レーザ上部と端面部にＳｉ３Ｎ４膜をつける。Ｓｉ３Ｎ
４膜のレーザ端面の膜厚はλ／２（λは発振波長）とし
た。レーザ上部のＳｉ３Ｎ４膜はストライブ状に一部取
り去りレーザ・ストライブを形成している。
Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりｎ−Ｇａ Ａ
Ｉ Ａｓクラッド層４の途０．５ ０．５ 中までエツチングしてレーザの垂直端面を形成した後、
レーザ上部と端面部にＳｉ３Ｎ４膜をつける。Ｓｉ３Ｎ
４膜のレーザ端面の膜厚はλ／２（λは発振波長）とし
た。レーザ上部のＳｉ３Ｎ４膜はストライブ状に一部取
り去りレーザ・ストライブを形成している。
（ｑＲＩＢＥにより、ｎ−ＧａＡｇ基板１に達するよう
に図のごとくエツチングを行ない、光導波路の端面を露
出させる。
に図のごとくエツチングを行ない、光導波路の端面を露
出させる。
（ｄｌ 光導波路の前面に、Ｇａ１−ｘＡ１ｘＡＳＡ
ｌｘＡｓレンズ１１させる。成長には有機金属気相成長
法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）を用いた。
ｌｘＡｓレンズ１１させる。成長には有機金属気相成長
法（Ｍ ＯＣＶ Ｄ法）を用いた。
（ｅ） （ｄ）で成長したＧａ１ 、ＡｌｘＡｓレン
ズ１１の斜線部分をエツチングにより取シ去り、凸レン
ズ状にする。
ズ１１の斜線部分をエツチングにより取シ去り、凸レン
ズ状にする。
（ｆ） レーザ上部と端面にＡ ｕ Ｚ ｎ電極９を
蒸着し、合金化処理を行う。この合金化処理により、レ
ーザ上部のＳｉ３Ｎ４膜のストライプ窓部分だけにオー
ミック電極が形成される。レーザ端面のＡｕＺｎ電極９
は全反射ミラーの働きをする。
蒸着し、合金化処理を行う。この合金化処理により、レ
ーザ上部のＳｉ３Ｎ４膜のストライプ窓部分だけにオー
ミック電極が形成される。レーザ端面のＡｕＺｎ電極９
は全反射ミラーの働きをする。
最後に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕＧｅＮｉ電極
１２を蒸着し、合金化処理を行う。
１２を蒸着し、合金化処理を行う。
なお、本実施例ではＧａＡｓ／Ａｌｌ’ＧａＡｓ系の材
料を例にしたが、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系等、レーザ
や導波路、レンズを構成できる材料なら他の材料でも同
様であシ、コーテイング膜や電極材料も、Ｓｉ ３Ｎ４
．ＡｕＺｎ、ＡｕＧｅＮｉに限られるものではない。
料を例にしたが、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系等、レーザ
や導波路、レンズを構成できる材料なら他の材料でも同
様であシ、コーテイング膜や電極材料も、Ｓｉ ３Ｎ４
．ＡｕＺｎ、ＡｕＧｅＮｉに限られるものではない。
また、レーザの構造としてはＳｉ３Ｎ４膜による９・
− 利得導波型のものを例にしたが、他の利得導波型あるい
は屈折率導波型のものでもよい。
− 利得導波型のものを例にしたが、他の利得導波型あるい
は屈折率導波型のものでもよい。
なお、レンズを通った側の出力光の効率を上げるために
、光導波路のレンズのない端面に高反射率のコーティン
グを施すことも有効である。
、光導波路のレンズのない端面に高反射率のコーティン
グを施すことも有効である。
発明の効果
本発明の半導体レーザは、全反射端面を有するダブルヘ
テロ構造半導体レーザ直下に近接して光導波路を有し、
前記光導波路の出力部に垂直方向に屈折率分布をもつ凸
形状のレンズをモノリシックに集積した構造を有してい
る。この構成により、本発明の半導体レーザ装置は、レ
ーザ光をダブルヘテロ接合に平行方向にも、垂直方向に
も収束させることができるだめ、平行光線を得ることが
でき、その実用的効果は大なるものである。
テロ構造半導体レーザ直下に近接して光導波路を有し、
前記光導波路の出力部に垂直方向に屈折率分布をもつ凸
形状のレンズをモノリシックに集積した構造を有してい
る。この構成により、本発明の半導体レーザ装置は、レ
ーザ光をダブルヘテロ接合に平行方向にも、垂直方向に
も収束させることができるだめ、平行光線を得ることが
でき、その実用的効果は大なるものである。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の全体図
、第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置において、モノリシックに集積したレンズの構造
を説明するための図であり、同図Ｔ、）１０・ −７ は、半導体レーザ装置の断面図、（ｂ）はレンズ部のＡ
Ｉ Ａ ｓ混晶比と屈折率分布を示す図、第３図は本
発明の一実施例の半導体レーザ装置の製造工程を示す図
、第４図は従来の半導体レーザ装置とその出力ビームの
形状を示す図である。 １ ・・−・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ−Ｇ
ａｏ、５Ａｌｏ、５Ａｓクラッド層、３・・・・・・ｎ
−Ｇａｏ、８Ａｌ。、２Ａｓコア層、４ ” ” ”
ｎ Ｇ ａ ｏ 、５Ａ １３ ｏ 、ｓ Ａ ８ク
ラッド層、５− ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａｏ、９Ａ１０．
１Ａｓ活性層、６・・・・・ｐ Ｇ ａ ｏ 、ｓ
Ａ ｌｌ （）、ｓへＢクラッド層、７−・−ｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓコンタクト層、８・・・−・Ｓｉ３Ｎ４膜
、９・・・・・・Ａ ｕ Ｚ ｎ電極、１ｏ・・川・レ
ーザ・ストライブ部、１１・・・・・・Ｇａ１−ｘＡｌ
ｘＡｓレンズ、１２ ＝・・−ＡｕＧｅＮ ｉ電極、１
３・・・・・・半導体レーザ、１４・・川・活性層、１
５・・・・・・半導体レーザの発光部分、１６・・・・
・・出射レーザ光。
、第２図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例の半導体レー
ザ装置において、モノリシックに集積したレンズの構造
を説明するための図であり、同図Ｔ、）１０・ −７ は、半導体レーザ装置の断面図、（ｂ）はレンズ部のＡ
Ｉ Ａ ｓ混晶比と屈折率分布を示す図、第３図は本
発明の一実施例の半導体レーザ装置の製造工程を示す図
、第４図は従来の半導体レーザ装置とその出力ビームの
形状を示す図である。 １ ・・−・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・・・ｎ−Ｇ
ａｏ、５Ａｌｏ、５Ａｓクラッド層、３・・・・・・ｎ
−Ｇａｏ、８Ａｌ。、２Ａｓコア層、４ ” ” ”
ｎ Ｇ ａ ｏ 、５Ａ １３ ｏ 、ｓ Ａ ８ク
ラッド層、５− ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａｏ、９Ａ１０．
１Ａｓ活性層、６・・・・・ｐ Ｇ ａ ｏ 、ｓ
Ａ ｌｌ （）、ｓへＢクラッド層、７−・−ｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓコンタクト層、８・・・−・Ｓｉ３Ｎ４膜
、９・・・・・・Ａ ｕ Ｚ ｎ電極、１ｏ・・川・レ
ーザ・ストライブ部、１１・・・・・・Ｇａ１−ｘＡｌ
ｘＡｓレンズ、１２ ＝・・−ＡｕＧｅＮ ｉ電極、１
３・・・・・・半導体レーザ、１４・・川・活性層、１
５・・・・・・半導体レーザの発光部分、１６・・・・
・・出射レーザ光。
Claims (5)
- （１）ダブルヘテロ構造半導体レーザの直下に、前記半
導体レーザに近接して光導波路を有し、前記光導波路の
出力部に、水平方向に凸状で、かつ垂直方向に屈折率の
変化したレンズを有することを特徴とする半導体レーザ
装置。 - （２）レンズの垂直方向の屈折率が、光導波路のコアと
同じ高さで最大となり、前記の高さより上下で徐々に小
さくなっ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装置。 - （３）半導体レーザの両端面に全反射、あるいは全反射
に近い反射率を有するコーティングが施されていること
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
装置。 - （４）一導電型半導体基板上に、コア層を有する光導波
路を、その上にダブルヘテロ構造半導体レーザの各層を
順次成長し、前記半導体レーザの各層を前記光導波路の
コア層に達しない深さまで選択的にエッチングして半導
体レーザの端面を形成した後、前記半導体レーザの上部
と端面を含んで絶縁膜をつけ、前記絶縁膜をマスクとし
て前記光導波路をエッチングして、前記光導波路に端面
を形成し、半導体層を前記光導波路の片端面の前面のみ
に半導体層を選択成長した後、前記半導体層の前記光導
波路の片端面に接しない側を凸状にエッチングし、前記
半導体レーザの上部と端面に金属膜をつけることを特徴
とする半導体レーザ装置の製造方法。 - （５）半導体層の屈折率が、光導波路のコア層の高さで
最大となり、前記高さより上下で徐々に小さくなるよう
に前記半導体層を選択成長することを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033851A JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033851A JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200591A true JPS63200591A (ja) | 1988-08-18 |
| JP2516953B2 JP2516953B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=12398008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033851A Expired - Lifetime JP2516953B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 半導体レ―ザ装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2516953B2 (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH03190180A (ja) * | 1989-12-19 | 1991-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | レンズ付半導体レーザ |
| JP2004186678A (ja) * | 2002-11-20 | 2004-07-02 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子 |
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- 1987-02-17 JP JP62033851A patent/JP2516953B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2516953B2 (ja) | 1996-07-24 |
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