JPS6373693A - 半導体レ−ザ装置 - 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、各種情報処理や情報伝達の光源として、近年
用途が拡大し、急速に需要が高まっている半導体レーザ
装置に関するものである。

従来の技術 各種電子機器、光学機器のコヒーレント光源として半導
体レーザに要求される重要な性能の１つに、縦モードの
安定性があげられる。

しかし、従来の相対するへき開面だけの反射を利用して
形成したファプリペロー型共振器をもつ半導体レーザで
は、周囲温度や注入電流量の変化等により、ひんばんに
モード・ホッピングを起こし、縦モードが不安定である
。

その−例を第２図に示す。第２図は、通常のファプリペ
ロー型共振器を有する半導体レーザの発振波長が、周囲
温度の変化に対して、どのような変化を示すかを表わし
たグラフである。測定は、３　ｍＷの光出力でＡＰＣ動
作をさせて行なった。

第２図が示すように、数℃の温度変化でモード・ホッピ
ングを起こし、となりのモードに縦モードが移動してお
り、温度の変化により縦モードが非常に不安定になりや
すいことがわかる。

また、縦モードの安定性とともに、基本横モード発振す
ることも、半導体レーザ知とって重要な性能の一つであ
る。これを実現するためには、レーザ光が伝播する活性
領域付近に、半導体レーザ素子中を流れる電流を集中さ
せ、かつ光を閉じ込める必要がある。このような半導体
レーザは通常ストライプ型半導体レーザと呼ばれている
。

ストライプ化の比較的簡単な方法に、電流狭さくだけを
用いるものがある。しかし、これらの半導体レーザは基
本横モード発振を実現するものの、しきい値電流は高い
。最もしきい値を低くするストライプ構造として埋め込
みストライプ構造がある。この構造により、しきい値電
流１０ｍＡ以下の基本横モード発振が得られている。

しかし、埋め込みストライプ構造半導体レーザを作製す
るには、通常１回ですむ結晶成長工程が２回必要であり
、技術的に製作が困難である。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、前記したような縦モードの不安性を減少させ
るとともに、１回の結晶成長工程で製作でき、低しきい
値電流で基本横モード発振を実現する埋め込み構造半導
体レーザ装置をあたえるものである。

問題点全解決するための手段 この問題点を解決するために、本発明の半導体レーザ装
置は、ストライプ状逆メサ形状凸部と、前記逆メサ形状
凸部と交差するストライプ状凸部を有する導電性基板上
に、活性層を含むダブルヘテロ構造を持つ多層薄膜が形
成され、前記逆メサ形状凸部の両側面においても、少な
くとも前記活性層直上の薄膜層までは、積層方向に同一
の順序で多層薄膜が独立に構成され、前記多層自模直上
に前記基板と同じ導電性を示す薄膜が構成されている。

作　　用 以上の構成により、レーザストライプの中間部に、屈折
率の変化した部分を設けることができ、その部分での光
の反射を利用した複合キャビティーが形成される。これ
により、周囲温度や注入電流の変化にともなうモード・
ホッピングが抑えられ、縦モードを安定化することがで
きる。

また、ストライプ状逆メサ形状凸部を有する導電性基板
上に、−回の結晶成長を行うだけで埋め込み構造半導体
レーザが構成でき、低しきい値電流で、基板横モード発
振する半導体レーザが得られることとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）は本発明の第１の実施例にお
ける半導体レーザ装置の斜視図である。同図（−）は基
板の形状を表わし、（ｂ）は完成した本発明の半導体レ
ーザ装置を示している。

第１図において、１はｎ　−ＧａＡｓ基板、２はｎ　　
Ｇ　ａ　１−ｙＡ　ｌｙ　Ａ　ｓ　クラッド層、３はＧ
ａ　１−ＪＩＪｓ活性層、４はｐ　Ｇ　ａ　、−ｙ　Ａ
　Ｎ　ｙ　Ａ　’クラッド層、５はｎ　Ｇ　ａ　１−　
ｚ　Ａ　ｌ　ｚＡ　ｓ埋め込み層、６はｎ−ＧａＡｓキ
ャンプ層、７はＺｎ拡散である。

第１図（ａ）に示すように、ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板
１（１０ｏ）面上に、化学エツチングにより、く０１１
〉方向と（０１１：＞方向てリッジを形成する。リッジ
の一幅Ｗは５１１ｍ　、深さＤは１．８μｍとした。ま
た、共振器方向の長さＬｌ、Ｌ２はそれぞれ、１８０μ
ｍ。

７０μｍとした。

次に、有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により、ｎ　Ｇ　ａ　１−ｙ　Ａ　ｌ　ｙ　Ａ　ｓ
クラッド層２を１　、５ｔｔｍ　、　Ｇａ　１−、Ａｌ
　ｘＡｓ　　活性層３を０．０７／ｌｊｍ　、　ｐ−Ｇ
ａ、−、ＡｌｙＡｓクラッド層４を１．３μｍ　、ｎ−
Ｇａ　１−２Ａｌ　２Ａｓ埋め込み層５を２．０ｐｍ　
、ｎ−ＧａＡｇ　　キャップ層６を１．０ｐｍ　。

順次成長する。ここで、ｘ　＜　ｚ　＜　ｙである。第
１図に示すように、ｐ−Ｇａ１−アＡｌアＡ８クラッド
層４までは、凸部上と他の部分とは独立にエピタキシャ
ル成長しており、ｎ−Ｇａ　１−２Ａｌ　２Ａｓ埋め込
み層６により、全体が埋め込まれ、−回のＭＯＣＶＤ法
による成長で埋め込み型のレーザが形成される。

最後に、Ｚｎ拡散７を第１図（ｂ）のように逆メサ形状
凸部上に沿って行ない、ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　　キャ
ップ層θ上と、ｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　基板１に電極を
形成する。

上記のように構成した半導体レーザ装置を、順方向にバ
イアスすると、電流ばｎ−ＧａＡｓ　基板１の逆メサ上
凸部とＺｎ拡散７により狭さくされて、Ｇａ１−エＡｌ
！ｘＡｓ　　活性層３に注入されレーザ発振に至らしめ
る。また、ｎ　Ｇ　ａ　１−ｚ　Ａ　ｌ　ｚ　Ａ　ｓ埋
め込み層６によりダブルヘテロ接合に平行方向の光の閉
じ込めが行なわれ、安定した基本横モード発振が得られ
る。

第３図に、本実施例の半導体レーザ装置の発振波長と温
度の関係を示す。約３０℃にわたり、モード・ポツピン
グのおきない安定した温度領域が存在していることがわ
かる。

（０１１＞方向とくｏ１〒〉方向のりフジの交差点で、
活性層の幅が変化し、その場所でく０１１〉方向に形成
されている共振器中の光の一部分が反射され、複合キャ
ビティーが形成されるため、このように縦モードが安定
する。

また、高周波変調を行なった際、２ＧＨ２で１００％変
調をかけたにもかかわらず、複合キャビティーの効果に
より、安定した単−縦モード発振が得られた。

なお、第１図でｎ　−Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１とｎ−Ｇａ
、−ｙＡｌｙＡｍクラッド層２の間にｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層を入れた構造についても同様の結果が得られた。

なお、本実施例では、ＧａＡｔ５／ＧａＡｌＡｓ系の材
料を例としたが、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系等、半導体
レーザを形成できるものであればなんでもよい。

また、本実施例では２本のストライプ状凸部を直角に交
差させたが、光軸方向のりフジに他の複数のりフジを交
差させてもよく、まだこの角度は、必ずしも直角である
必要はない。

発明の効果 本発明の半導体レーザ装置は、導電性基板に交差するス
トライブ状凸部を形成し、その上に１回の結晶成長を行
なうだけで埋め込み構造半導体レーザを製作でき、優れ
た縦モードの安定性を有する複合キャビティー・レーザ
を実現するものであシ、その実用的効果は犬なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

来の半導体レーザ装置の発振波長の温度依存性を示す特
性図、第３図は本発明の一実施例の半導体レーザ装置の
発振波長と温度の関係を示す特性図である。 １−−−−−−ｎ−ＧａＡｓ基板、２−−−−　ｎ−Ｇ
ａ１−ｙＡ／！、、Ａｓクラッド層、３・・・・・・Ｇ
ａ１−エＡｔ！Ａｓ　活性層、４・・・・・・ｐ−Ｇａ
　１−　ｙＡｔｙＡｓクラッド層、６・・・・・・ｎ　
Ｇ　ａ　、−ｚ　Ａ　ｔｚ　Ａ　ａ埋め込み層、８−・
−ｎ−ＧａＡｇキャップ層、７・・・・・・Ｚｎ拡散。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
２　図 混　浸　じ０） 第３図 五＆（’０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ストライプ状逆メサ形状凸部と、前記逆メサ形状凸部と
   交差するストライプ状凸部を有する導電性基板上に、活
   性層を含むダブルヘテロ構造を持つ多層薄膜が形成され
   、前記逆メサ形状凸部の両側面においても、少なくとも
   前記活性層直上の薄膜層までは、積層方向に同一の順序
   で多層薄膜が独立に構成され、前記多層膜直上に前記基
   板と同じ導電性を示す薄膜が構成されていることを特徴
   とする半導体レーザ装置。