JPS6348887A - 半導体レ−ザ素子 - 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、半導体レーザ素子に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体レーザ素子において、光の進行方向に
沿って活性層を平坦部と凹曲部を有するように形成して
利得導波と屈折率導波の異なる導波機構を有することに
よって、発振モードを制御し、戻り光などによるモード
不安定性や雑音を解消りるようにしたものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザの実用化については、その発振上−Ｆの制
御が車装である。横モートの単一性については、導波機
構を利得４波型から屈折率導波型にすることで安定に得
られる。このとき、同時に縦モード（スベク１−ル）に
ついてもマルチモードからシングルモード動作に移行す
ることが知られている。しかし、この状態では戻り光な
どによりモート不安定性や雑音の増加が見られるため、
種々の工夫が必要となっている。その１つとして、レー
ザ内の導波構造を変え、キャリア分布の広がりより発光
強度分布の広がりを大きくして実効的に吸収領域を導入
することによりバルセイションを生じさせ、縦モードを
多モード化する方法が知られている。又、他の方法とし
て動作駆９すＪ電流に商用波（〜１００ＭＩＩｚ）を重
畳することで過渡的に多モート化を引き起す方法も提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、４１１者の方法では結晶成長時やデバイ
スプロセス時のパラメータ制ｆ３１１に厳重な管理を要
し、後者の方法では電子回路の外付けを必要としている
。

本発明は、上述の点に鑑み、装造容易で且つ発振横モー
ド及び縦モードの制御された半導体レーザ素子を提供す
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体レーザ素子は、光の進行方向に沿って、
平坦部（１２）と凹曲部（１３）を有するように活性層
（５）を形成し゛ζ利得導波と屈折率導波の異なる導波
機構を有するように構成する。

活性層（５）としては、光の進行方向の両端で平坦部（
１２）となり、中央で凹曲部（１３）となるように形成
するを凸Ｊとする。なお、光の進ｊ′を方向の両端で凹
曲部（１３）となり、中央で平坦部（１２）となるよう
に活性層（５）を形成することもできる。

かかる半導体レーザ素子の製法としては、ストライブ方
向に異なる幅をもつストライプ状溝部（３）を形成した
半導体基Ｏｉ、＋１１上にＨＯＣＶＤ　　（有機金属気
相成ｈ）法により、進言のダブルへテロ接合構造即ぢク
ラッドｌｔ＃　（４１、活性層（５）、クラフト層（６
）等を結晶成長せしめる。これにより、幅の狭い溝部上
では活性層（５）が平１１Ａになり、幅の広い溝部上で
は活性層（５）が凹曲状に形成される。

〔作用〕

活性Ｔ＠　（５１の平坦部（１２）では利得導波型とな
り、活性層（５）の凹曲部（１３）では屈折率導波型と
なって、光の進行方向に沿って異なる導波機構が形成さ
れることになる。又、ストライブ幅が異なるため、キャ
リア濃度の分布もストライブ方向で異なる注入を受ける
ことになる。このような空間的な不均一性により、縦モ
ードについ°ζ多モード化することができる。横モード
については単一性がｉＵられる。縦モードの多モート化
により、戻り光による雑音が低減される。

活性層（５）を導波路両端で平坦とし、中央部で凹曲状
とするときには、導波路両端において膜厚方向に活性層
（５）の位置が変化１−るために、端面が窓構造となり
　（即ちレーザ光の窓として作用し）、このためＭ１出
カーリＪ作が行える。

〔実施例〕

以ド、第１図乃至第３図を参照して本発明による半導体
レーザ素子の実施例をその製法と共に説明する。なお、
第１図１３１及び第１図Ｃｒは第１１７１　Ａ　ｒのａ
ｌ−ａｌ断面図及びｂｔ　　ｂｔ断面図、第２図８２及
び第２図０２は第２図Ａ２のａ２−ａ　２１ｔｈ　ｎｕ
図及びｂｔ−ｂ２断面図、第３図Ｂ３及び龜′ろ３図Ｃ
３は第３図Ａ３のａ３　　ａ３断面図及びｂｔ　　　ｂ
３断面図１である。

本例においては、例えばｐ形ＧａＡｓ基根（１）上にｎ
形へｌ　ＧａＡｓ　（又はＧａＡｓ）による電流ブロッ
ク層（２）を形成し、このｌＪ：ｉ流ブロック層（２）
にストライプ状の溝部（３）をｌＪ、扱（１）に達する
よ・）に形成する。このとき、溝部（３）はストライブ
方向の両端の幅ｄ１が狭く、中央ＨＩＳの幅ｄ２が広＜
　　（ｄ２＞ｄ＋　）なるように形成する（第１図ＡＩ
、Ｂｌ及びＣ１）。

次に、電流ブロックｊ丙（２）及びストライブ状の溝８
１り（３）を含む全面に１ＣＶＯ法によりｐ形へｊｌ！
　ＧａＡｓによるクラ・ンド層ｆ４１．　　ＡｅＧａＡ
ｓ＜又はＧａｐｓ）の１．’ｉ　（！１層（５）　、　
　ｎ形へＥ　ＧａＡｓによるクラッドＨ４＋６１及びｎ
形ＧａＡｓのキヤ・ノブ層（７）を順次成長させる（第
２図Ａ２．８２及びＣ・２）。この結晶成長において、
溝部（３）の狭い幅ｄ１の部分上では活性層（５）が平
坦になり、溝部（３）の広い幅ｄ２の部分上では活性層
（５）が凹曲状となる条件が存在する。図中、（１２）
は活性層（５）の平坦部、（１３）は活性Ｊｔ！ｊ　ｆ
５）の凹曲部である。この条件を決めるのはストライブ
状幅５段差、方位、ダブルへテロ接合構造の各層の組成
。

１９　Ｎ、　、成長時のＶ　／　ＩＩ比等がある。

次いで、キャップ層（７）及びクラッド層（６）の一部
にかけ゛ζストライプ状の溝部（３）に対応するように
中火部を除いた領域にプロトン、ボロン等をイオン注入
してイオン打ぢ込み１ｍ　（９１を形成し、Ｗ扱（１）
及びキャンプ層（７）−ヒに夫々オーミ・ツク’ｉｆＨ
％（１０）及び（１１）を破着形成し゛（１」的の半導
体レーザ素子（１４）を構成するく第３図Ａ３，８３及
びＣｔ）。

かかる構成によれば、導波１？３両端では活性層１５）
が垂耳１（符号（１２）参照）に形成されて刈１咎専彼
機構が構成され、導波路中央部では活性ｒ＝　（！Ｉｌ
ｌが凹曲状（符号（１３）参！１．（りに形成されて屈
折率導波機構が構成される。即ち導波路方向に沿っ°（
屈折率導波と利得導波の異なる導波機構をイ）すること
になる。またストライフ幅力く異なることに、上り、キ
十リア濃度の分布もストライプ方向で異なる注入を受け
るごとになる。このような空間的な不均一性ば光１辰モ
ートの単一性を縦モードについて多モード化することが
できる。これは半一、ダ体レーザの：ｌヒーレンス制御
を行うごとになり、特に戻り光による雑音の問題を解決
することができる。横モードは単一性が得られる。又、
他の動作特性を損うことが無（、その製作も横構造で行
うより許容度が大きい。

又、この構造では導波路両端におい（膜厚方向に活性Ｊ
＠（５）の位置が変化するため（即ち結晶成長の際、Ａ
１１！組成比は成長面により異なり、本例の場合、両端
の活性層（５）では平坦に成長し、凹曲部（１３）より
　Ａ１組成比が大きく従ってエネルギーバンドギャップ
Ｅｇが大きいため）、レーデ光に対する窓構造となっ′
ζいる。、二のため向出力動作を行うこともｒ＋Ｊ能で
ある。

又、ＭＯＣｖＤ法によって結晶成長する場合、特有の成
長機構が使える。即ち（１００）面に対して商人の斜面
上ではへβ組成比が小さく成長される。

これにより、上述の構成において、活性層（５）の凹曲
！ＴＨ（１３）のＡ１組成比が平坦部（１２）より小さ
いために、この部分のエネルギーバンド’　ｔ’ヤソプ
Ｉ己ｇが小さく、又屈折率が大きくなり、この部分のみ
で発光が見られる。

このように本発明においては、単一横モードでしかも縦
モードを多モード化した半導体レーザ素子を外付けの回
路を必要とせずに単純な構成によって構成することがで
き、Ｈｌっ容易に作製することができる。

面、上例ではｐ形Ｘ、、扱を用いたが、ｎ形基抛を用い
て構成することもできる。

又、上例ではストライブ状の溝部（３）とＵ７て中央部
の幅ｄ２を広く、両端の幅ｄ１を狭くしたが、逆に中央
部の幅ｄ２を狭くし、両端の幅ｄ１を広くした構成とす
ることもできる。この場合も導波方向に沿って利得導波
と屈折率導波の異なる導波機構を有せしめることが可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光の進行方向に沿って利得導波と屈折
率導波の異なる導波機構を有するために、横モードの単
一個が得られ且つ縦モードを多モード化することができ
、戻り光などによるモート不安定性や雑音を解消するこ
とができる。

・従って、発振横モート及び縦モードが制御され、雑音
の生じない、１１つ非点収差の小さい半導体レーザ素子
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第：３図は本発明による半導体レーザ素子の
実施例を示ずための製造工程図である。 （１）は半導体基板、（２）は電流ブロックｊ−１（３
）は溝部、（４）はクラッド層、（５）は活性Ｊ＃、Ｉ
Ｃ１）はクラット層、（７）はキャップ層、（１２）は
平坦部、（１３）は凹曲部である。 Ｃｈ　−Ｃｈ　断ｆ］　　　　　　　　　　Ｃ１２−０
２ｖｒｍＱ３−　Ｃ１３断面 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の進行方向に沿って、平坦部と凹曲部を有するように
   活性層が形成されて利得導波と屈折率導波の異なる導波
   機構が形成されて成る半導体レーザ素子。