JPS63316495A - 半導体レ−ザ共振器 - Google Patents

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〕 本発明は端面における光吸収を低減し、端面破壊を防止
した高出力動作の可能な半導体レーザ共振器に関する。

〔従来の技術〕

最近、追記型光磁気ディスク、レーザビームプリンタ、
ＹＡＧレーザ励起光源など番ご用いるための可視領域の
高出力、高信頼性の半導体レーザが強く望まれている。

半導体レーザの光出力の限界を決める主な要因は例えば
ＧａＡｓ／Ａｌ３ＧａＡｓ系半導体レーザの場合、瞬時
光学損傷（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｕｐｔｉｃａｇ
　Ｄａｍａｇｅ　、以下ＣＯＤと略称する）である、Ｃ
ＯＤレベル以上の光出力では半導体レーザ発振器端面に
おける表面再結合速度が速いために、光の吸収の結果生
じたキャリアが短時間のうちに再結合して熱に変わるこ
とにより、共振器端面が破壊される。

第４図に通常のダブルヘテロ接合を有するＧａＡｓ／１
％−ｅＧａＡｓ系の半導体レーザの構成を側面方向から
みた断面図で示した。第４図は内部電流狭窄型半導体レ
ーザの多層エピタキシアル膜の構成を示し、ｎ−ＧａＡ
ｓ基板１の上に、　ｎ−１％−Ｊｏ、４Ｂ　（Ｊａ　６
．５５ＡＳクラッド層２　（１，５ａｍ　）　、　ｌ’
Ｊｏ、ｌｓ　Ｇａｏ、５ａＡＪ活性層３　（０，Ｉ　Ｊ
ｍ　）　ｅ　ｐＡ−ｇｏ、ａｓ　ＧａＯ，５５Ａｓクラ
ツド４４　（１，０μｆｎ）１　ｎ　Ａ−６６，４５Ｇ
ａ０４５Ａｓ電流狭窄層５　（０，５，ｃｏｗ）。

Ｐ　Ａ−ｅｏ、ａｓＧａａ、５ｓＡＳクラッド層６　（
０，５μｍ）＋　ｐ−ＧａＡｓキャ、プ層７（０，５μ
ｆｎ）をこの順にエピタキシアル成長させた後、上部電
極８と下部電極９を設けたものである。

第５図は第４図と縦、横方向が対応するように。

縦軸に光エネルギーの大きさ、横軸を端面からの共振器
の長とし、この半導体レーザにキャリアが注入されたと
きの活性層３の光エネルギープロファイルを示したもの
であり、従来の半導体レーザは端面近傍ではキャリアの
表面再結合が効率よく行なわれ、この表面再結合に起因
するキャリアの涸渇領域が形成され、光エネルギーの減
少すなわち光の吸収が起こることを意味している。１０
は注入キャリア領域、１１は光の吸収領域を表わす。

したがって、半導体レーザの高い光出力を実現するため
には、共振器端面における光吸収を減少させ、ＣＯＯレ
ベルを高めることが重要なポイントである。従来も共振
器端面における光吸収を少なくする有力な手段が用いら
れており、その一つはＺｎを拡散する方法である。これ
はＺｎを拡散することにより電流注入領域を形成し、端
面近傍にレーザ光の吸収の少ない非励起領域を設けた構
造をもつ窓付きストライプ型レーザ、クランク型ＴＪＳ
レーザなどとして知られており、パルス動作で高出力を
実現している。他の一つは活性層の厚さを制御する方法
であり、励起領域と窓領域の活性層の厚さを変え、電流
注入時のキャリア濃度差による光の吸収係数の差を利用
して窓構造を実現したものであり、窓付きＶＳＩＳレー
ザとして仰られるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、以上のような半導体レーザ共振器端面近
傍における光吸収を低減したものにも以下の問題点があ
る。

すなわち、Ｚｎを拡散して非励起領域を形成するのは、
この非励起領域の大きさが制限されるので。

これを高精度に作尖するのは容易でなく、再現性にすぐ
れた高出力半導体レーザを得るにはかなり困難を伴なう
。一方活性層の厚さを制御することも：Ｚｎ拡散の場合
と同様、励起領域と窓領域の厚さをそれぞれ精度よく形
成するには、現状の製造技術ではむつかしい。また、こ
れら二つの方法はいずれもキャリア濃度の相違による禁
制帯幅の差を利用したものであり、窓部の端面における
パントチイルの光吸収が残されているので、完全に元本
発明は上述の点に鑑みてなされたものであり。

その目的は端面におけるレーザ発振光の吸収のない半導
体レーザ共振器を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は半導体レーザ共振器の端面に、端面付近のエネ
ルギー準位の禁制帯幅が活性層より大きい窓層を付加す
ることにより、端面におけるレーザ光の吸収をなくシ、
端面で破壊を生ずることのない高出力半導体レーザ共振
器としたものである。

〔作用〕

本発明の半導体レーザ共振器は上記のごとく構成したた
めに、エネルギー準位の禁制帯幅が１．６１ｅＶのＡ４
　ｏ、ｔ　５　Ｇａ　６．ｇ　５　Ａ　Ｓ活性層から放
出される波長約７７０ｎｍのレーザ光は、禁制帯幅１．
６７ｅＶのアンドープＡＪ６，２　Ｇａ　６４＠　Ａｓ
窓層で光吸収を受けることなく透過し、ＣＯＤレベルを
高め、高出力動作を可能とする。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明の内部電流狭窄型ダブルヘテロ接合レー
ザの側面方向からみた構成断面図を示したものであり、
第４因と共通する部分を同じ符号で示しである。第１図
が第４図と異なる所は第１図ではこの半導体レーザ共振
器の端面に、活性層３よりエネルギー準位の禁制帯幅の
大きい例えばアンドープＡ−ｅＱ、２Ｇａｏ、ａ　Ａｌ
の窓層１２を設けｆ、：　コト＃Ｃある。すなわち、禁
制帯幅１．６１ｅＶのＡ−１３ｏｌｓ　Ｇａ　ｏ、５ｓ
Ａｓの活性層に対して窓層１２の禁制帯幅１．６７ｅＶ
であり、このようにすると、電流注入時に活性層３から
放出される波長約７７Ｏｒｌｍのレーザ光は窓層１２で
光の吸収を受けることなく透過する。この様子を第５図
に做うて活性層３の光エネルギープロファイルを示した
のが第°２図である。第２図と第５図の比較から本発明
のものはレーザ光は窓層１２を透過し、窓層ｎを形成し
ないときの光吸収領域ｌ】を生ずることなく、共振器端
面における破壊は生じない。１３は励起領域を表わす。

次に本発明の半導体レーザ共振器の製造方法について述
べる。第３図はその主な製造工程図を示したものである
。第３図１ａｌは第４図と同じ構成であり、上部ｔ？を
極８と下部電極９を形成する前の状態を示１Ｓここまで
の工程は男４図と同様に多層エピタキシアル膜を堆積し
たものであり、これまで説明した図と同じく共振器の側
面方向からみた断面図とし、共通部分を同一符号で表わ
しである。

次いで第３図１ｂｌに示すように１表面にシ１！コン酸
化ｍ　（５ｉ０２）　１４をマスクし、この多層エピタ
キシアル膜成形体の基板１に達するまで、溝１５を両端
面近傍にそれぞれ堀り込む。次に第３図（ｃｌのごと（
溝１５にいずれも窓層となる例えばアンドープＡＡＯ，
２Ｇａ　ｏ、ｓ　Ａｓ　１６を埋込み再成長させる。こ
のときアンドープＡｅＯ，２Ｇａ　Ｏ，Ｂ　Ａ　ｓ埋込
層１６は、１０Ω伽　程度に高抵抗とする必要がある。

その後、５ｉ０２　　マスク１４を工、チング除去し１
図示してない上下両電極を形成し、アンドープＡ−ｇ　
ｇ、２　Ｇａ　６．Ｂ　Ａ　ｓ埋込層１６を一点鎖線で
示したＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’線に沿ってへき開し、さ
らにチップ化することにより、＠１図のような個々の半
導体レーザ共振器とすることができる。

以上のようにして得られた本発明の半導体レーザ共振器
はレーザ光発振波長７７Ｑｎｍで従来の構造のものより
ＣＯＤレベルが高く、高出力動作が可能である。

なおこれまで本発明をＧａＡｓ／ＡＡＧａＡｓ系半導体
レーザ奢こついて述べしきたが１本発明はこれに限るこ
となく１例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系など番こおい
ても、同様の構造とすることにより大きな効果が得られ
るものである。

〔発明の効果〕

従来、半導体レーザ共振器はその構造上、端面近傍で注
入キャリアの再結合による光吸収が生じ、高出力、高信
頼性のものが得られなかりたのに対し１本発明によれば
、端面に活性層よりエネル゛ギー準位の禁制帯幅が大き
い窓層を設けたために、キャリアの表面再結合に起因す
る端面のレーザ発振光吸収領域を生ずることなく、レー
ザ光がこの窓層を透過するようになるので、端面におけ
る破壊を防止するとともに、高出力動作が可能で高信頼
性を有する半導体レーザ共振器を得ることができたもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ共振器の構成を示す要部
断面図、８ｇ２図は同じ（キャリア注入時の活性層の光
エネルギープロファイル、第３図は本発明の共振器の主
な製造工程図、第４図は従来の半導体レーザ共振器の構
成を示す要部断面図。 第５図は同じくキャリア注入時の活性層の光エネルギー
プロファイルである。 ｌ・・・基板、２，４．６・・・クラッド層、３・・・
活性層。 ５・・・電流狭窄層、７・・・キャップ層、１０・・・
注入キャリア、１１・・・光吸収領域、１２・・・窓層
、１３・・・励起領域。 １４・・・酸化膜、１５・・・溝、　１６・・・埋込層
。 、°１．＋’ 代理人ｆト理士　山　口　　巖　・　：第１　因 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）基板上にクラッド層、活性層、電流狭窄層およびキ
   ャップ層を備え、ダブルヘテロ接合部を有する半導体レ
   ーザ共振器のレーザ光を発振する両端面に、前記活性層
   よりエネルギー準位の禁制帯幅の大きな窓層を設けたこ
   とを特徴とする半導体レーザ共振器。