JPS6362289A - 半導体レ−ザ - 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（以下Ｉ、Ｄと記す。）の高出力
化を達成する為の窓付Ｉ、Ｄの構造に関するものである
。

［従来の技術］ 従来の窓付ＬＤの構造は、 １）エレクトｏ＝クス　レターズ（Ｋ’１ｅｃｔ　、　
’Ｌｅｔｔ　）２０巻１３号５３０頁１９８４年に示さ
れているように共振器端面付近に発振波長の光に対して
透明な材料で再埋め込み結晶成長を行ない非注入領域を
怖じた構造のもの（第３図（ａ））２）アプライド　フ
ィジイックス　レターズ（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｉ、ｅ
ｔｔ、）　４０巻１２号１０２９頁１９８２年に示され
ているように、埋め込み成長型ＬＤ構造を基本とし、端
面付近を非注入領域とした窓付ＬＤ構造のもの（第３図
（ｂ））３）アプライド　フイジイックス　レターズ（
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）　３４巻６３７頁１
９７９年に示されているように、発振領域のみ不純物を
拡散（図中Ｚｎ拡散ストライブ部〕させ、端面近傍に非
注入領域を設けた窓付構造のもの（第３図（Ｃ）） であった。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、前述の従来技術では、 リ　窓部を形成する為に、再成長を必要とする。

これは再成長層と発振領域である電流注入部の活性層と
の接合面が滑らかに連がらない為に接合部での光の散乱
・吸収による発振しきい値電流（以下工ｔｈと記す。〕
の増加、量子効率の低下を生ずるという問題を有する。

２）〔従来の技術〕で述べｆｃ２）のような構造では２
回目の埋め込み成長前のウェハの加工プロセスにおいて
、活性層が大気にさらされ上記同様ＬＤの特性への影響
がある。

５）良好なコンタクト特性の実現あるいは窓領域形成の
為に不純物拡散を必要とし、正確なプロセス制御を必要
とするという問題を有する。

４）〔従来の技術〕３）のような構造では、発光領域と
窓領域とでは、活性層部において伝道性の型は異なるが
組成は同一であるので窓部での光吸収は完全にはなくな
らず工ｔｈの増加環ＬＤ特性への影響が問題となる。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、発光領域でのＩ、Ｄ特性に影８
を与えることなく窓部を形成し、高出力で安定し九特性
のＬＤを提供することにある。

〔問題点を解決する九めの手段〕

本発明のＬＤは、共振器端面破壊に、発掘波長の光に対
して非光吸収層を有して成る窓構造半導体レーザにおい
て、前記共振器端面破壊で、活性層およびクラッド層を
共振器中央部に対して屈曲させ、共振器を構成しかつ前
記活性層に遅がる。

窓部である前記非光吸収層が、前記活性層よりも禁制帯
幅の大なる前記クラッド層である構造を特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記の構成によれば、発振領域中の活性層と窓
領域となる活性層の上側あるいは下側のクラッド層は、
溝付基板上に連続して形成できる構造であるので活性層
と窓領域は滑らかに接合し窃領域はＬＤ特性に影響を与
えない。かつ窓領域は活性層よシも禁制帯幅の大なるク
ラッド層であるので共振器端面での光吸収がない。した
がって共振器端面破壊のレベルが上昇し高出力が達成さ
れるものである。

〔実棒例〕

以下に本発明の実施例を記す。ここでは代表的な化合物
半導体であるＡＩ！ＧａＡｅ系について述べるが他の化
合物半導体についても同様に実現できるものである。

（実施例１） 第１図（ａ）は本発明の実施例の斜視図である。この実
施例を実現する為の工程を以下に記す。

あらかじめ通常のフォトリソ工程により第２図のように
ＧａＡｓ基板（１ｏ１）４加工する。続いて下側クラッ
ド層（１０２）・活性層（１０３）・上側クラッド層（
１０４）・キャップ層（１０５）を連続して成長させる
。この成長にはＧａＡｓ基板（１０１）の形状を成長中
も保ち続ける有機金属気相成長法（以下Ｍ　ＯＯＶ　Ｄ
法と記す。）あるいは分子線成長法（以下ＭＢＥ法と記
す。）の使用が適している。続いて窒化シリコン膜ある
いは酸ｆヒシリコン膜等の絶縁膜（ＩＣ１６）を形成し
、電流注入部のみストライプ状にエツチング工程にて形
成する。以後電極形成・裏面ケンマ工程を経て実現され
る。ＧａＡｓ基板を第２図のように加工しているので窓
部の断面は第１図（ａ）に示す如く構造となり共振器中
央部の断面は第１図（ｂ）の如（構造となる。またスト
ライプ方向の断面図は第１図（Ｃ）の如く構造となる。

第１図（ｃ）より明らかなように基板の段差により活性
層（１０３）が共摂器端部において基板側へ屈曲した形
となっている。したがってストライプ中央部で発掘した
光は共振器端部では活性層上側のクラッド層（１０４）
を通って共振することになる。またクラッド層は光の閉
じ込めの効果およびキャリアの閉じ込めの効果を実現す
るよう活性層より禁制帯幅の大きな材料を用いる。故に
、共振器端部では活性層（１０３）で発振した光に対し
て完全に透明となり、端面破壊により制限される上限光
出力が上昇し、高出力のＬＤが実現される。

（実施例２） 第４図（ａ）は本発明の実施例の斜視図である。

実施例２は、ＧａＡｓ基板を第２図とは異なり第５図の
ように加工しである。基板加工後の各ＴＪ　Ｄ層の成長
工程およびそれ以後のＬＤ形成工程は実権例１で述べた
ものと全く同じである。

実施例２ではストライプ部の断面は、第４図（Ｃ）の如
くなるので活性層は、共振器端部では、下側クラッド層
に連がっている。この点が構造の上で実権例１と異なる
ところである。高出力化が達成される原理は、実権例１
で述べたところＫよるものである。

（実権例３〕 第６図（ａ）は本発明の実施例を示す斜視図である。

第６図（ａ）の構造のＬＤを実現する為の工程を以下に
記す。使用するＧａＡｓ基板は、実権例１で述べた第２
図の如く形状にエツチング加工する。このＧａＡｓ基板
上に前述の如＜ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法により電
流狭さく層（６０２）まで成長する。続いて電流注入す
べき共振器中央部のみエツチングにより電流狭さく層（
６０２）をエツチング除去する。ストライプ状に電流狭
さく層（６０２）とエツチングした基板上に再成長を行
ない、以後は実権例１で述べた工程に従って’１．＋Ｄ
とする。高出力が得られる原理については実権例１で述
べたところと同じである。加えてこの構造で形成したＬ
Ｄは、第２クラッド層（６０１）および電流狭さく層（
６０２）の膜厚および組成を適切に選択することにより
、屈折率導波型のＬ′Ｄが実現できる。従って、非点収
差のない高出力ＬＤが実現できることになる。

（実権例４） 第７図（ａ）は本発明の実施例を示す斜視図である。

第７図（ａ）　Ｋ示す実権例を実現する為の工程を以下
に記す。あらかじめＧａＡｓ基板を第４図の如く、エツ
チング加工する。基板形状が異なる点を除けば、以後の
工程は実権例３と全く同じ（してＬＤを作製することが
出来る。

第７図（、）に示す如く、実権例３とは基板の凹凸を逆
にしたことで共振器端面付近の窓部を通過する光は、電
流狭さく層（７０１）より十分離れたところで共撮条件
が達成されるので、電流狭さく層（７０１）の膜厚・組
成等に影響されることなく、実施例３と同様に屈折率導
波型の高出力Ｉ、Ｄが実現される。

〔発明の効果〕

以上述べ念ように本発明によれば、以下のような多大な
効果が得られる。

１）あらかじめ基板をエツチング加工しておくことによ
り、１回の成長で窓部と電流注入領域の活性層が形成で
きる。

２）府部と電流注入部とは、上記の如く１回成長で形成
されるので、両部は滑らかに接合する。

したがって接合部での光の散乱および吸収のない低損失
の光導波路が形成できる。

３）窓部は、電流注入領域すなわちＬＤ発振領域のクラ
ッド層を利用することで、ＴＪＤ発振光の光の吸収は問
題とならない。

４）活性層と窓部は滑らかに接合しているのでｔ光注入
領域であるＬＤの特性は、窓部が付加されても、はとん
ど劣下のない特性が得られる。

５）利得導波型Ｉ、Ｄおよび屈折率導波型ＬＤの両方の
導波構造のＬＤに対しても適用可能な構造となっている
。

６）本発明の構造は、ＬＤ形成忙あたり、ＭＯＣＶＤ法
あるいａＭＢＦｔ法を基本としているので両成長法の特
徴である膜厚の制御性および大面積にわ九る均一性を十
分に生かすことができる。従って均一性・量産性に秀れ
た高出力ＬＤが実現される。

・　７〕本構造のＬＤは、共振器端面での反射に加えて
活性層と窓部との接合部で組成の変化がある。

し九がってその接合部では屈折率の変化が期待できる。

故に共振器端面に加えてさらに接合部の数だけ反射面を
有することになるので、本発明のＩ、Ｄは複合共振器Ｉ
、Ｄの効果が得られる。

８）本発明のＴ、Ｉ）は複合共振器ＬＤとして動作する
ので、縦単一モード発振が広い範囲の注入電流に対して
得られる。

９）広い範囲の注入電流に対し縦単一モード発振が可能
であるので、戻り光に対してもＬＤ特性を乱されること
少ない低雑音ＬＤとしての動作も得られる。

１０）実権例３のような構造では、電流狭さく層の組成
を適切に選択することで、電流注入部で発振した光に対
して、電流狭さく層を可飽和吸収体として機能させるこ
とが可能となる。従って光双安定等の機能を有するＬＤ
としての動作も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｑ）は本発明のＬＤの一実施例を示す
斜視図および断面図。 第２図は本発明のＬＤを実現する為の基板の斜視図。 第３図（ａ）〜（Ｃ）は従来の７４Ｄをボす構造図。 第４図（ａ）〜（Ｃ）は本発明のＩ、Ｄの一実施例を示
す斜視図および断面図。 第５図は本発明のＬＤを実現する為の基板の斜視図。 第６図（ａ）〜（Ｃ）、第７図（ａ）〜（Ｃ）は本発明
のＬＤの一実施例を示す斜視図および断面図。 第２区 ４４％　　ｄ−ｃへ　　　Ｎ　　　− ｏ　　　ｃｌ　　θ　　　　　　θ　　　　　＾一 （α） （シ） 町ω国 華　３　困 （α） （ごン 募　Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共振器端面近傍に、発振波長の光に対して非光吸収層を
   有して成る窓構造半導体レーザにおいて、前記共振器端
   面近傍で、活性層およびクラッド層を共振器中央部に対
   して屈曲させ、共振器を構成しかつ前記活性層に連がる
   窓部である前記非光吸収層が、前記活性層よりも禁制帯
   幅の大なる前記クラッド層である構造を特徴とする半導
   体レーザ。