KR100228999B1 - 반도체 레이저장치 - Google Patents

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KR100228999B1
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waveguide
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layers
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쇼지 이시자까
끼요후미 무로
쓰요시 후지모또
요시까즈 야마다
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나까니시 히로유끼
미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

종래의 약도파레이저, SCH 구조레이저에서 갖는 도파모드의 제어에서 장치설계상의 문제점을 극복하고 고출력화 방사빔의 저분산화와 도파모드의 개선을 도모하는데 본 발명의 목적이 있고 활성층의 양측면상에 상기 활성층의 도파기능을 저감하기 위한 캐리어 블록층을 구비하고, 도파층을 상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 구비하고, 클래드층을 상기 도파층의 양외측면상에 구비하고 활성층은 사이드 배리어층과 그 사이에 끼워진 양자 우물층의 적층 또는 사이드 배리어층, 양자 우물층과 그 사이에 끼워진 배리어층으로 구성한다. 상기 양자 우물층의 조성은 GayIn1-yAs(0.6y

Description

반도체 레이저 장치
제1a도∼제1c도는 본 발명의 반도체 레이저의 구조를 나타낸 에피텍셜방향의 개략 단면도.
제2도는 본 발명의 실시예 1∼52와 비교예 4의 구조를 나타낸 개략 단면도.
제3도는 본 발명의 비교예 1∼3의 구조를 나타낸 개략 단면도.
제4도는 본 발명의 실시예 1∼3과 비교예 l의 니어필드패턴(near field pattern)을 나타낸 도면.
제5도는 본 발명의 실시예 4∼8과 비교예 1의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제6도는 본 발명의 실시예 9∼13과 비교예 1의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제7도는 본 발명의 실시예 14∼17과 비교예 1의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제8도는 캐리어 블록층의 폭을 가로좌표축상에 캐리어 블록층과 도파층한의 알루미늄조성차를 세로좌표 축상에 구성한 캐리어 블록층의 유효범위를 나타낸 도면.
제9도는 본 발명 실시예 18∼20과 비교예 2의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제10도는 본 발명의 실시예 21∼25와 비교예 2의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제11도는 본 발명의 실시예 26∼30과 비교예 2의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제12도는 본 발명의 실시예 31∼34와 비교예 2의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제13도는 캐리어 블록층을 가로좌표축상에, 에너지 갭차를 세로좌표축상에 구성한 캐리어 블록층의 유효범위를 나타낸 도면.
제l4도는 본 발명의 실시예 35와 비교예 2의 니어필드패턴을 나타낸 도면.
제15도는 AlxGa1-xAs 반도체의 전기저항의 그래프.
제16도는 AlxGal-xAs 반도체의 열저항의 그래프.
제17도는 50㎛의 스트라이프 폭,900㎛ 캐비티 길이 및 앞뒤면상에 도포된 4%와 96%의 굴절률을 갖는 광피막 등의 최적 파라미터를 갖는 대표적인 실시예의 레이저 출력대 주입전류 특성도.
본 발명은 통신, 광디스크, 광기록 레이저 프린터, 레이저의료기구 및 레이저 가공기 등을 포함하는 고출력 반도체 레이저를 사용하는 산업분야에 관한 것이다. 특히 저방사각과 고출력의 레이저빔이 요구되는 고체레이저 여기용 또는 조파(발생장치) 여기용 고출력 반도체 레이저 장치에 관한 것이다.
여러분야에서 반도체 레이저의 고출력이 요구되고 있는실정이다. 반도체 레이저의 단일모드당 고출력화를 저해하는 요인중 하나가 소위 순시광화손실(COD)이라고 하는 레이저 빔에 의한 단면(다면체의 한면)용융이다.
상기 COD를 회피하기 위해 도파모드(니어필드패턴)을 확장하여 레이저의 출력밀도를 저감할 목적으로 얇은 활성층을 갖는 약도파 레이저와 소위 대형광공진기(LOC)구조로 불리우는 분리 폐쇄형 레이저가 연구검토되고 있다.
그러나 이러한 구조에서는 AlGaAs계 등의 각각의 혼합결정계의 굴절률과 밴드갭간에 밀접한 상관관계가 있기 때문에 캐리어의 폐쇄와 도파관으로의 광폐쇄를 독립적으로 제어할 수 없다.
특히 고출력을 얻기 위해서는, 약도파 레이저에서나 LOC구조 레이저에서나, 도파모드 확장을 위해 얇은 활성층을 필요로 하는데 반해 확장된 도파모드에서 레이저 발진을 위한 높은 이득을 얻기위해 두꺼운 활성층을 필요로하는 모순 때문에 실제로 이러한 기술에 의한 에피텍셜방향의 모드확장은 기껏해야 약 1㎛정도이고 그 출력은 단일모드에 대해 1OO㎽정도가 한계이다.
얇은 활성층을 갖는 약도파 레이저에서는, 에피텍셜 방향의 도파모드가 지수함수적인 테일을 갖는 역V자형이기 때문에 전체 빔강도에 대해서 COD가 발생하는 활성층의 방사 밀도는더 높고, 도파모드가 클래드 층(cladding layer)으로 깊게 테일을 끌어들이기 때문에 고출력에 불리할뿐만 아니라 비교적 두꺼운 클래드층의 성장이 필요하다.
더우기, 도파모드와 방사패턴(파 필드 패턴(far fieldpattern))에서도, 이상적인 가우스 빔(Gaussian beam)의 어긋남이 크고 빔의 집광성이 여러용도에서 문제가 있다.
COD가 발생하는 출사단면 부근을 레이저 출사빔에 대해 투명하게 하는 소의 윈도우구조와 캐리어 주입을 단면 부근에서 행하지 앞는 구조의 레이저도 연구되고 있다. 이러한 구조는 일반적으로 제조공정에서 복잡하게 되고 또다른 문제중 비접수차가 증가하는 문제가 있다.
또 다수의 반도체 레이저 중에는 광학적 피드백에 의해서 단일 모드 고출력 레이저를 제작하고자 하는 시도가 있으나 장치가 복잡해지는 또 다른 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 다층의 박막층을 NBE법(분자빔에피택시 ), NOCVD(금속유기화학증착범 ) 등으로 손쉽게 형성할 수 있다는 최근의 기술을 감안하여 종래의 약도파레이저와 LOC구조레이저에서 시험된 도파모드 제어의 장치설계에 관한 모순을 극복하고 고출력화 및 방사빔의 저분산화를 실현하고 도파모드를 개선하는데 있다.
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해 다음과 같은 수단을 갖는다.
즉, 반도체 레이저 장치에 있어서, 활성층의 양측에 상기 활성층의 도파기능을 저감하기 위한 캐리어 블록층이 구비되고 상기 캐리어 블록층의 양외측에 도파층이 구비된다.
그리고, 상기 도파층의 양외측에 클래드층이 구비되고, 상기 활성층은 사이드 배리어층과 양자우물층간 또는 사이드 배리어층들간과 적어도 2양자우물층들과 장벽층간의 적층체이고,
상기 양자우물층의 조성은 GayIn1-yAs (0.6y√1.0)이고 상기 캐리어 블록층은 상기 파층의 재료보다 더 큰 밴드갭과 더 낮은 굴절률을 갖는 재료로 이루어진다.
여기서 굴절률은 박막상태에서 직접측정하여 결정하기가 어렵다. 따라서 벌크치(bulk value)가 AlGaAs층의 굴절률에 사용된다. 이 벌크치는 예를들어 Journal of Applied Physics(USA) Vo1.60, No.2(1986년 7읠 15일), P.754-764의 문헌에 언급되어 있다.
GaInAs에 대해서 파장과 조성에 대한 벌크의 굴절률의 의존계수에 관한 상세한 데이타는 없으나, 예를들어 다음 방법중의 하나로 결정할 수 있다. 즉 (1) 벌크를 작성하고 측정한다.(2) GaInAs의 밴드갭으로부터 계산한다, 및 (3) GaInAs의 양자우물층을 사용하는 반도체 레이저의 출력광의 방사패턴(파필드패턴)으로 계산하여 적합하도록 굴절률을 결정한다.
또 본 발명은 소자면으로부터 수직방향으로 형성된 활성층의 양외측면에 캐리어블록층이 구비되고, 상기 활성층은 사이드 배리어 층들과 양자우물층간 또는 사이드 배리어층들간과 적어도 2양자 우물층과 배리어층간의 적층체이고 상기 캐리어 블록층의 양외측면에 도파층이 구비되고 상기 도파층의 양외측면에 클래드층이 구비되고 상기 양자우물층의조성은 AlxGa1-xAs(0x0.2) 또는 GazIn1-zAs(0.6z1.0)이고, 상기 캐리어 블록층의 조성은 AlxGal-xAs 또는 (AlyGal-y)z Inl-zP(Oy0.3, 0.20Z0.83)이고, 상기 도파층 및 클래드층은 GaAs 또는 AlAs와 GaAs의 혼합결정 반도체로 되는 반도체레이저 소자인 것이 특징이다.
본 구성에서 양자우물레이저의 활성층의 양측면에 캐리어를 활성으로 폐쇄하기 위해서 충분한 높이를 갖는 캐리어블록층을 구비한다. 캐리어 블록층의 조성은 Alx Gal-xAs 또는
(AlyGal-y)z Inl-zP, 여기서 y의 범위는 0y0.3, Z의 범위는 0.20Z0.83이 바람직하고 X는 도파층에 제한된다.
(AlyGa1-y)z Inl-zP 조성을 채용함으로써, 동일한 블록 높이를 갖는 AlxGa1-xAs와 비교하여, A1의 함유량이 낮고 초기COD용 출력 레벨의 상승을 기대할 수 있다. 또한 AlxGa1-xAs의 밴드갭은 최대 2.2eV(X=1.0일때)인 반면,(A1yGal-y)0.5lIn0.49P에서는 직접밴드갭 영역에서도 2.4eV 이어서, 진동파장의 단파장과 대응할 수 있다.(A1yGal-y)0.5lIn0.49P는 GaAs와 격자정합하지만 격자완화가 일어나지 않는 격자부정합(A1yGal-y)zInl-zP, 예를 들어 왜초격자 구성에서도 Z가 0.20∼0.83의 범위에 있으면 유효하다.
활성층 영역과 캐리어블록층의 두께가 발진파장과 비교하여 매우적게 설정되어 있으면 활성층 영역과 캐리어 블록층의 도파기능을 없앨수 있다. 이와같은 조건하에서 도파층과 도파층의 양단에 저굴절률을 갖는 클래드층 또는 직선, 또는 2차곡선 등급률 구조로 된 넓은 도파층이 광도파제어를 위해서만 형성된다. 결과적으로 활성층 설계 파라미터의 완전히 독립적인 도파모드를 설계하는 것이 가능하여, 고출력 저분산각의 가우스빔에 근접하는 안정된 도파 모드를 얻을 수 있다.
종래 구조에서는 단면의 COD를 회피하여 양자우물반도체 레이저의 고출력을 갖기위해, 또한 빔방사분산각을 저감하기위해 소위 약도파로 설정하여 도파모드를 확장할 필요가 있다. 그러나 활성층의 광화이득에서는 예를들어 양자우물레이저의 이득포화에서 나타낸 바와같은 일정한 한계가 있다. 따라서 확장도파모드에서 발진을 유지하기 위해서는 필연적으로 양자우물의 다층화가 더 필요하고, 이것은 약도파 구조와 모순을 일으켜 고출력 저방사 빔각의 레이저 다이오드 설계에 문제가 되고 있다.
상기한 반도파기능을 갖는 캐리어 블록층의 존재에 의해서, 레이저 발진을 위한 광화이득을 부여하기 위한 양자우물수를 약도파 형성에 독립적으로 설정할 수 있다. 특히, 활성층 영역의 도파기능을 캐리어블록층의 반도파기능에 의해 상쇄한 후에, 별도의 도파층에 제1A도∼제1C도에 도시한 바와같이 계단상, 직선상 또는 2차곡선상의 굴절률 분포를 갖는 도파모드제어 구조를 도입할 수 있다.
이 캐리어 블록층에서 p측에는 p형불순물, n측에는 n형 불순물을 약 1018/㎝3정도 도핑하여 효율적인 캐리어 블록킹과 밴드 불연속에서의 쇼트키(Schottky)배리어에 의한 전기저항의 저감을 달성할 수 있다.
더 구체적으로는 활성층영역주위의 도파기능의 상쇄는 다음과 같이 행한다.
활성층의 도파기능에 대한 인덱스로서 정상주파수 V0는 하기식으로 정의된다.
V0= π·dl/λ·(N2 1-N2 o)0.5
m개의 양자우물층을 갖는 다중양자우물의 경우에 규격화 주파수 V0는 하기식으로 정의된다.
V0= m·π·d1/λ·(N2 l-N2 o)0.5
한편, 저굴절률을 갖는 캐리어블록층의 반도파 기능에 대한 인덱스 V1은 하기식으로 정의된다.
V1= π·d2/λ·(N2 0-N2 2)0.5
여기서 π는 직경에 대한 원주율이고 λ는 발진파장, No는 도파층의 굴절률(최대치는 도파층에서 굴절률 분포가 있는곳에 적용된다), d1은 양자우물층의 두께이고, Nl은 양자우물층의 굴절률, d2는 캐리어블록층의 두께이고, N2는 캐리어블록층의 굴절률이다.
Vo= 2Vl이 활성층과 배리어 블록층의 도파기능의 상쇄에 요구되는 조건이고,
│2V1-Vo│Vl일 때 즉 Vo/3Vl Vo이고 상쇄가 거의 실현된다.
활성층과 캐리어블록층의 도파기능이 상쇄될때 주위도파층과 클래드층에 의해 상기 도파모드를 독립적으로 제어할 수있다. 제1a도∼제1c도에 도시한 바와같은 임의구조에서 고모드를 위한 컷오프상태가 단일모드발진을 위해서 바람직하다. 제1a도의 스텝인덱스형의 도파구조에서 이 도파모드를 규격화 주파수 V2에 의해 기술할 수 있고 V2를 다음식으로 정의할 수 있다.
V2= π·d3/λ·(N2 0-N2 3)0.5
여기서 π는 직경에 대한 원주율이고 λ는 발진파장이고 d3는 양 클래드층간의 두께이고 N3는 클래드층의 굴절률이다.
상기 도파모드가 도파중심층에서 싸인함수 프로파일이고 클래드층내에서는 지수함수 테일형이고, 상기 도파모드는 규격화 주파수 V2의 증가를 갖는 가우스함수에 근접하게 된다. 대칭슬래브(slab)도파관에서 정상 주파수 V2는 π/2이하일 때 단일모드 도파가 된다. 대칭에 가까운 도파구조에서는 기수차모드의 여진 가능성이 거의 없기 때문에 규격화 주파수 V를 π정도까지 더 상승시킴으로써 모드를 가우스형에 더 근접시켜 기수차 모드 발진 없이 동일한 효과를 거둘수 있다. 모든 실시예에서 V2는 π에 근접하게 설계된다.
V2 π 인 경우에서도,
고차모드가 기판 또는 캡층에서 추가 커플링 손실을 갖기 때문에 기본 모드 발진을 얻을 수 있으므로, 상기 범위내에서 가우스형에 가까운 기본 모드 발진이 실현가능하게된다; π/3V2 2π
다층 구조에서 도파가이드를 계산함으로써 가우스형에 가까운 도파모드가 V1 V2/10의 조건하에서 거의 실현가능하다.
또한 제lb도 제1c도에 도시한 바와같이, 그레이드 인덱스구조를 사용함으로써 가우스형에 더 가까운 발진모드를 얻을수 있다.
상기 캐리어 블록층은 상기 활성층에 효과적으로 캐리어를 폐쇄해야만 한다.
본 발명자는 반도체 레이저를 반복하여 시험제작하여 캐리어 블록층의 조성이 Alz+dzGa1-z-dzAs이고 상기 도파층의 조성은 AlzGa1-zAs(Z가 변경되는 경우, 최소치를 채용한다)이고 캐리어 블록층의 두께가 d2(Å)일 때 상기 캐리어가 다음 조건하에서 활성층내에서 효과적으로 폐쇄될 수 있다는 것을 발견했다.
dz 2.2 × 1O3/d2 2
동시에 니어가우스모드명 조건인 Vl V2/10을 dz, d2를
사용하여 다음과같이 표현할 수 있다.
dz 5.0× 104/d2 2
이 효과에 의해서 종래 구조인 분리폐쇄헤테로 구조(SCH)와 비교하여 낮은 A1 성분을 갖는 클래드 층을 실현할 수 있다.
또한 본 발명자들은 (A1yGal-y)zInl-zP의 캐리어 블록층을 갖는 반도체 레이저를 반복하여 시험제작하여 상기 캐리어 블록층의 에너지 갭 Egs(eV)의 관계, 캐리어 블록층의 두께 d2
(Å) 및 도파층의 에너지 갭 Egd(eV) (에너지 갭에 분포가 있는 경우에 최소치가 적용된다)가 다음과 같을때 활성층내에서 효과적, 효율적으로 상기 캐리어를 폐쇄할 수 있다는 것을 발견했다.
Egs- Egd 2.5 × 103/d2 2
또 니어가우스 모드형 조건
V1< V2/10 은 Egs, Egd, d2를 사용하여 하기와 같이 표현된다.
Egs- Egd 6.2 × 104/d2 2
이러한 효과 때문에 종래 구조인 SCH 구조와 비교하여 낮은 A1성분을 갖는 클래드층을 실현할수 있다.
p형과 n형의 캐리어 블록층의 두께와 조성 각각은 늘 동등할 것을 요구하지는 않는다.
이러한 경우에 p형 캐리어 블록층의 Vl을 Vlp, n형 캐리어 블록층의 Vl을 Vln으로하면 다음과 같이표현된다
V1= (Vlp+ Vln)/2.0
상기한 것을 그대로 곧바로 적용할 수 있다.
활성층의 양측에 구비된 큰 밴드갭과 저굴절률과 반도파기능을 갖는 캐리어 블록층의 작용에 의해 활성층의 도파기능이 저감 또는 상쇄된다.
또 다른 기능은 주입된 캐리어를 블록하고 전자 및 홀을 활성층내에 폐쇄시키는 것이다.
이층에 p 또는 n 도핑에 의해서 전기저항을 감소시킴으로써 캐리어 폐쇄기능을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 캐리어 블록층이 캐리어를 효과적으로 차단하고 양자층의 조성이 GaInAs일때 특히 도파층에 사용되는 AlxGal-xAs 반도체의 A1조성을 더 적게( 0x0.2)로 설정할 수 있어 전자저항 및 열저항을 크게 저감할수 있고 (제15도 및 제16도 참조) 화학적 안정성이 동시에 향상되고, 제조공정이 용이하다.
그리고 본 발명은 저 방사빔각에서 적절한 빔형과 고효율을 갖는 반도체 레이저를 제조할 수 있다. 그 이외에도 단면상에서 COD를 회피하면서 단순구조를 갖는 고출력 반도체 레이저를 제조할 수 있다.
동시에 본 반도체 레이저는 전기저항과 열저항이 낮고 고전류 밀도에서도 동작할 수 있다.
이하에 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.
MOCVD 반도체 박막제조장치에 의해 제조된 실시예 1∼
52 및 비교예 1∼4의 반도체 레이저는 다음과 같이 구성되어 있다.
먼저 실시예 l∼52에 대한 일반적인 구조를 설명하겠다.
제2도에 도시한 바와같이 GaAs로 되는 n형 기판(8)위에 두께 0.5㎛의 n형 버퍼층(10)을 형성하고, 그 상층에 n형 클래드층(1), n형 도파층(2), n형 캐리어 블록층(3), 활성층(4), p형 캐리어 블록층(5), p형 도파층(6), p형 클래드층(7)을 순차 형성하고
그 최상층으로써 n형 캡층(11)을 형성한다.
실시예 1∼17에서 각층의 구체적인 구성은 아래와 같다.
n-형 캡층 (11)
두께 : 0.3㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.15Ga0.85As
p-형 도파 층 (6)
두께 : 0.80㎛
조성 : Al0.05Ga0.95As
n-형 도파 층 (2)
두께 : 0.80㎛
조성 : Al0.05Ga0.95As
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.l5Ga0.85As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (100)GaAs
실시예 18∼34와 비교예 4에서, 각층의 구체적인 구성은 아래와 같다.
n-형 캡 층 (11)
두께 : 0.3㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.32Ga0.58As
p-형 도파 층 (6)
두께 : 0.40㎛
조성 : Al0.25Ga0.75As
n-형 도파 층 (2)
두께 : 0.40㎛
조성 : Al0.25Ga0.75As
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.32Ga0.68As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판
조성 : (100)GaAs
실시예 35에서 각층의 구체적인 구성은 아래와 같다.
n-형 캡층 (11)
두께 : 0.3㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.57Ga0.43As
p-형 도파 층 (6)
두께 :0.40㎛
조성 : Al0.50Ga0.50As
n-형 도파 층 (2)
두께 : 0.40㎛
조성 : Al0.50Ga0.50As
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.57Ga0.43As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (100)GaAs
제3도에 비교예 1과 2의 구조를 도시하였다. GaAs로 구성된 n형 기판(8)상에 두께 0.5㎛의 n형 버퍼층(10)을 형성하고, 그 위에 n형 클래드 층(1)과 활성층(4)과 p형 클래드 층(7)을 연속하여 형성하고 상기 최상층으로써 n형 캡층(11)을 형성하였다.
비교예1에서 각층의 구체적인 구성은 아래와 같다.
n-형 캡 층 (11)
두께 : 0.3㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.5㎛
조성 : Al0.22Ga0.78As
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.5㎛
조성 : Al0.22Ga0.78As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (100)GaAs
비교예 2에서 각층의 구체적인 구성은 다음과 같다.
n-형 캡 층 (11)
두께 : 0.3㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.5㎛
조성 : Al0.65Ga0.35As
n-형 클래드 층
두께 : 1.5㎛
조성 : Al0.65Ga0.35As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (100)GaAs
실시예 1∼35에서, 활성층(4)은 p형 캐리어 블록층(5)과 n형 캐리어 블록층(3)으로 둘러쌓인 영역에 각 캐리어 블록층(5,3) 내벽측에 구비된 사이드 배리어 층(12)의 사이에 3층 구조의 배리어 층(14)에 의해 격리된 4층 구조의 양자우물층(13)으로 형성되어 있다. 비교예에서 상기 활성층(4)은 사이드 배리어층(12)에 의해 둘러쌓인 영역에 3층구조의 배리어층(14)에 의해 격리된 4개의 양자우물층으로 형성되어 있다. p형 캐리어 블록층(5), n형 캐리어 블록층(3)과 활성층(4)의 구체적인 구성은 각 실시예 및 비교예에서 다르므로 표1∼13을 참조하여 설명한다.
[표 1]
[표 2]
[표 3]
[표 4]
[표 5]
[표 6]
[표 7]
[표 8]
[표 9]
[표 10]
[표 11]
[표 12]
[표 13]
제2도에 실시예 1∼52와 비교예4의 에퍼텍셜 성장 프로파일을 도시하였다. 제3도에는 비교예 1∼3의 에피텍셜 성장 프로파일을 도시하였다.
제4도는 실시예1∼3과 비교예1의 니어필드 패턴(nearfield pattern)을 도시하였고, 제5도는 실시예4∼8과 비교예1의 니어필드패턴을 도시하였고, 제6도는 실시예9∼13과 비교예 1의 니어필드패턴을 도시하였고, 제7도는 실시예14∼17과 비교예1의 니어필드패턴을 도시했고, 제9도는 실시예l8∼20과 비교예2의 니어필드패턴을 도시하였고, 제10도는 실시예21∼25와 비교예2의 니어필드패턴을 도시하였고, 제11도는 실시예26∼ 30과 비교예2의 니어필드패턴을 도시하였고, 제12도는 실시예31∼34와 비교예 2의 니어필드패턴을 도시하였고, 제l4도는 실시예35와 비교예2의 니어필드패턴을 도시하였다. 제8도에는 상기 캐리어 블록층과 도파층이 GaAs와 AlAs의 혼합결정 반도체로 형성된 경우에 캐리어 블록층의 폭을 가로좌표축상에 표시하고 상기 캐리어 블록층과 도파층한의 알루미늄 조성차(상기 캐리어 블록층의 알루미늄조성에서 상기 도파층의 알루미늄조성을 뺀 것)을 세로좌표축상에 표시한 캐리어 블록층의 유효범위를 나타냈다. 제13도에는 캐리어 블록층의 폭을 가로좌표축상에 표시하고 상기 캐리어 블록층과 도파층한의 에너지갭차를 세로좌표축상에 표시한 캐리어 블록층의 유효범위를 나타냈다. 제8도와 제13도에서는 원(○)은 실시예를 나타내고 숫자는 실시예번호를 표시한다.
제8도와 제13도에서 우상곡선 범위에서 캐리어 블록층의 반도파 함수가 너무길어 도파 모드에 악영향을 미친다. 특히활성층 근처의 도파모드에서 덴트(dent)가 형성되어 광폐쇄율이 낮아지는 반면 발진임계 전류가 증가한다. 동시에 도파모드가 가우스형으로부터 크게 벗어나 수차가 방사 패턴으로 발생한다. 따라서 V1 V2/10이 바람직하다. 좌하곡선아래 범위에서는 캐리어의 폐쇄가 충분하고 임계전류의 온도특성이 악화된다. 유효범위가 두 개의 고체 곡선사이에 있다. 특히 조건
2.5 × 103/d2 2 Egs- Egd 6.2 × 104/d2 2
가 성립된다.
V0/3V1 V0를 만족시키는 범위에서는 활성층의 도파 기능을 캐리어 블록층에 의해 최적으로 보정되어, 최상의 도파모드가 달성된다. 제4도∼제12도 및 제14도로부터 명백한 바와 같이, 비교예1 및 2의 약도파 반도체 레이저는 양측에 지수함수테일을 갖는 중심에서 뾰족해진 특성 프로파일을 나타내는 반면 실시예1∼35는 벨형가우스빔에 근접한 프로파일을 나타내고 있다. 따라서 실시예의 반도체 레이저를 사용할때 종래기술과 동일한 정도의 모드 확장에서도 광학손실이 발생할 수 있는 활성층(4)(모드중심)에서 빔강도가 낮아져, 결과적으로 표 14와 15에서 나타낸 바와같이 Al조성의 감소와 함께 광학손실 전력레벨이 매우 상승한다.
즉, 비교예 1,2와 비교하여 실시예18∼35에서, 광화손실레벨의 주목할만한 개선과 방사각의 감소를 이룰수 있는 것이 명백했다. 표 4∼l3에서 레이저의 발진 파장은 약810nm∼690nm이고 광화 손실 레벨은 1면당의 광출력이다.
실시예 1∼17에서 양자우물층의 조성은 GayIn1-yAs(y=0.8)이고 발진파장은 약 980nm이나 y의 값은 이것에 한정되지 않고 0.6y1.0 의 범위에서 평탄하다. 상기한 본 발명의 효과는 양자우물층의 폭과 도파층의 조성과 클래드층의 조성을 변경함으로써 얻을 수 있다. 이러한 경우에 도파층의 조성과 클래드층의 조성은 혼합결정반도체(AlxGa1-xAs)가 GaAs와 AlAs인 경우에 최대로 X=0.2에서 충분하고 제15도,
제16도에서 알수 있는 바와같이 전기저항과 열저항을 실제로
낮출 수 있다.
본 실시예들에 대한 공통적인 기술로서 n형 불순물로 Se를 밀도 1×10l8/cm3로 도핑을 행하고 p형 불순물로 Zn을 동일 밀도로 도핑을 했다.
SiO2 마스크를 사용하여 표면으로부터 Zn확산을 행함으로써 스트라이프(stripe)를 형성하고 이득도파구조를 갖는 시험 다이오드 칩을 분리하여 제조하고 발진특성을 LD 마운트상에 다이부착한 후 펄스모드로 측정하였다. 폭 2.5㎛의 스트라이프를 갖는 칩의 특성과 300㎛의 캐비티(cavity) 길이를 표14와 15에 나타내고 여기서는 양면에 광학코팅을 실시하지 않았다.
(A1yGal-y)zInl-zP 캐리어 블록층(0y0.3과 0.20Z0.83)을 갖는 실시예 18∼35에서 상기 양자우물층의 조성은 AlxGal-xAs(0X0.2)이나 이것에 한정되지는 않는다. 활성층은 GazInl-zAs(0.6Z1.0)의 변형 양자우물로 할수도 있다.
[표 14]
[표 15]
실시예1∼17에서 도파층, 배리어층 및 사이드 배리어층의 A1함량을 0으로 변경한 실시예36∼52를 다음에 기술한다.
다음의 이유에 따라서 이들층의 A1함량을 0으로 변경하였다.
1) 재성장 인터페이스가 A1없이 제조되기때문에 인덱스 도파구조와 같은 더 정교한 구조에 요구되는 매립공정에서는 DFB(분산피드백) 등이 이용된다.
2) A1함량이 0에서 열과 전기저항이 최적이다.
실시예 36∼52에서 그 구조는 제2도의 구조와 동일하고 각층의 구체적인 구성은 다음과 같다.
3) 실질적인 결정성장 정치점으로부터 더 양호한 결정질을 얻었다.
n-형 캡 층 (11)
두께 : 0.3 ㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.10Ga0.90As
p-형 도파 층 (6)
두께 : 0.80㎛
조성 : GaAs
n-형 도파 층 (2)
두께 : 0.80㎛
조성 : GaAs
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.0㎛
조성 : Al0.10Ga0.90As
n-형 버퍼 층 (l0)
두께 : 0.5㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (l00)GaAs
상기 비교예3에서 그 구조는 제3도의 구조와 동일하고 각층의 구체적인 구성은 다음과 같다.
n-형 캡 층 (11)
두께 : 0.3 ㎛
조성 : GaAs
p-형 클래드 층 (7)
두께 : 1.5 ㎛
조성 : Al0.17Ga0.83As
n-형 클래드 층 (1)
두께 : 1.5 ㎛
조성 : Al0.17Ga0.83As
n-형 버퍼 층 (10)
두께 : 0.5 ㎛
조성 : GaAs
n-형 기판 (8)
조성 : (100)GaAs. P
그이외에 상기 비교에 3의 실시예에서는 연속조작에 대한 충분한 온도 안정성을 갖지 않는다.
[표 16]
[표 17]
[표 18]
[표 19]
[표 20]
[표 21]
[표 22]
실시예 36∼52는 실시예1∼17에 각각 대응하고 비교예3은 비교예1에 대응한다. 대응하는 실시예 및 비교예간의 방사각의 편향은 1%이하이고, 도파모드프로파일은 동일하게 된다. 제8도에서의 위치는 각각 대응하는 것들과 동일하다.
COD 레벨의 증가를 표14와 표22에서 볼수 있다.
제17도에는 연속발진모드에 최적화된 장치파라미터를 갖는 전형적인 실시예(실시예33과 51 및 비교예4)의 레이저 출력대 주입전류의 특성을 나타냈다. 이 장치에 대해서 스트라이프폭은 50㎛이고 캐비티 길이는 900㎛이고 4%와 96%의 굴절률을 갖는 광학코팅들이 전후단면에 행해진다.
비교예4는 실시예33과 동일 에피텍셜구조를 가지나(Al0.12Ga0.88)0.51In0.49P 캐리어 블록층을 같은 두께의 Al0.5Ga0.5As캐리어 블록층으로 바꿨다.
이들 실시예들의 출력레벨은 동일 스트라이프폭을 갖는 종래의 광역레이저 다이오드의 값보다 더 높다. 또 실시예33(표12에 나타냄)과 실시예51(표21에 나타냄)은 캐리어 블록층내의 AlGaAs과 앙자우물층내의 GaAS의 조성을 갖는 비교예4보다 우수함을 알 수 있다(표13에 나타냄).
특히 최대레이저 출력은 실시예33에서는 약 2.6W, 실시예 51에서는 약2.8W임에 비교하여 비고예 4는 2W이다.
본 발명은 그 기본적인 특징과 정신을 일탈하지 않는 범위내에서 다른 구체적인 형태로 실시가 가능하고,
본 실시예들은 설명되는 모든관점에서 제한 받지 않고 고려할 수 있으며, 본 발명의 첨부된 청구범위를 벗어나지 않는 등가범위에서 변경실시가 가능함을 아울러 밝혀둔다.

Claims (15)

  1. 활 성 층 과;
    상기 활성층의 양측면상에 배치되어 상기 활성층의 도파기능을 저감하기 위한 캐리어 블록층과;
    상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 배치된 도파층과;
    상기 도파층의 양외측면상에 설치된 클래드층을 포함하며,
    상기 활성층은 사이드 배리어층 및 이들 사이에 끼워진 양자우물층의 적층, 또는 최외측의 배리어층과 적어도 2개의 양자우물층 및 인접하는 양자우물층 사이에 끼워진 배리어층의 적층으로 구성되는 반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 양자우물층의 조성은 GayIn1-yAs(0.6y1.0)이고, 상기 캐리어 블록층들은 상기 도파층의 재료보다 밴드갭은 크고 굴절률은 낮은 재료로 이루어지며,
    상기 도파층의 조성은 Alx1Ga1-x1Asㅇl고, 상기 클래드층의 조성은 Alx2Ga1-x2As이며, 여기서 x는 0≤x1 x2 0.20인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도파층의 굴절률은 상기 클래드층의 측면으로부터 상기 캐리어 블록층의 측면 방향으로 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  3. 활성층과;
    상기 활성층의 양측면상에 배치되어 상기 활성층의 도파기능을 저감하기 위한 캐리어 블록층과;
    상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 배치된 도파층과;
    상기 도파층의 양외측면상에 설치된 클래드층을 포함하는 반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 활성층은 사이드 배리어층 및 이들 사이에 끼워진 양자우물층의 적층, 또는 최외측의 배리어층과 적어도 2개의 양자우물층 및 인접하는 양자우물층 사이에 끼워진 배리어층의적층으로 구성되고,
    상기 양자우물층의 조성은 GayIn1-yAs(0.6y1.0)이고, 상기 캐리어 블록층들은 상기 도파층의 재료보다 밴드갭은 크고 굴절률은 낮은 재료로 이루어지며,
    상기 도파층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스V2(규격화 주파수)는
    V2= π ·d3/λ ·(N0 2-N3 2)0.5
    (여기서 π는 직경에 대한 원주율,λ는 발진파장, d3는 양클래드층간의 두께, N0는 상기 도파층의 굴절률, N3는 상기 클래드층의 굴절률이다)로 정의되며, 상기 인덱스 V2는 π/3V2 2π의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  4. 활성층과;
    소자면으로부터 수직방향으로 형성된 상기 활성층의 단면양외측상에 구비된 캐리어 블록층과;
    상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 구비된 도파층과;
    상기 도파층의 양외측면상에 구비된 클래드층을 포함하는 반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 활성층은 사이드배리어층 및 그 사이에 끼워진 양자우물층의 적층, 또는 최외층의 사이드배리어층과 적어도 2개의
    양자우물층 및 인접하는 양자우물층 사이에 끼워진 배리어층의 적층으로 구성되고,
    상기 각 양자우물층의 조성은 AlxGa1-xAs(0≤x≤0.2) 또는 GazIn1-zAs(0.6z1.0)이 고,
    상기 캐리어 블록층의 조성은 (A1yGa1-y)z'In1-z'P(0≤y0.3, 0.20≤ z'≤ 0.83)이며,
    상기 도파층 및 클래드층은 GaAs 또는 AlAs와 GaAs의 혼합결정 반도체로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도파층의 굴절률은 상기 클래드층의 측면으로부터 상기 캐리어 블록층의 측면 방향으로 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  6. 활성층과;
    소자면으로부터 수직방향으로 형성된 상기 활성층의 단면양외측상에 구비된 캐리어 블록층과;
    상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 구비된 도파층과;
    상기 도파층의 양외측면상에 구비된 클래드층을 포함하는 반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 활성층은 사이드배리어층 및 그 사이에 끼워진 양자우물층의 적층, 또는 최외층의 사이드배리어층과 적어도 2개의 양자우물층 및 인접하는 양자우물층 사이에 끼워진 배리어층의적층으로 구성되고,
    상기 각 양자우물층의 조성은 AlxGa1-xAs(0≤x≤0.2) 또는GazIn1-zAs(0.6z1.0)이 고,
    상기 캐리어 블록층의 조성은 (A1yGa1-y)z'In1-zP(0≤ y0.3, 0.20 ≤ z' ≤ 0.83)이고,
    상기 도파층 및 클래드층은 GaAs 또는 AlAs와 GaAs의 혼합결정 반도체로 구성되고,
    상기 활성층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V0(규격화주파수)는
    V0= π·dl/λ·(N1 2- N0 2)0.5
    (여기서 π는 직경에 대한 원주율, λ는 발진파장, d1은 양자우물층의 두께, N0는 도파층의 굴절률(상기 도파층내에 굴절률분포가 존재할 경우에는 최대치를 적옹함), N1은 양자우물층내의 굴절률이다. 또 m개의 양자우물층을 갖는 활성층의 경우에는 V0를 m배한다)으로 정의되고,
    상기 캐리어 블록층의 반도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V1(규격화 주파수)는
    V1= π·d2/λ·(N0 2-N2 2)0.5
    (여기서 d2는 캐리어 블록층의 두께, N2는 캐리어 블록층의 굴절률이다)으로 정의되고,
    도파층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V2(규격화 주파수)는
    V2= π·d3/λ·(N0 2-N3 2)0.5
    (여기서 d3는 양 클래드층들간의 두께, N3는 클래드층의 굴절률이다)로 정의되며, 상기 인덱스 V1과 V2는 V1 V2/10의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  7. 활성층과;
    소자면으로부터 수직방향으로 형성된 상기 활성층의 단면양외측상에 구비된 캐리어 블록층과;
    상기 캐리어 블록층의 양외측면상에 구비된 도파층과;
    상기 도파층의 양외측면상에 구비된 클래드층을 포함하는반도체 레이저 장치에 있어서,
    상기 활성층은 사이드배리어층 및 그 사이에 끼워진 양자우물층의 적층, 또는 최외층의 사이드배리어층과 적어도 2개의 양자우물층 및 인접하는 양자우물층 사이에 끼워진 배리어층의적층으로 구성되고,
    상기 각 양자우물층의 조성은 AlxGa1-xAs(0≤x≤0.2) 또는 GazIn1-zAs(0.6z1.0)이 고,
    상기 캐리어 블록층의 조성은 (A1yGa1-y)z'In1-z'P(0≤y0.3, 0.20 ≤ z' ≤ 0.83)이고,
    상기 도파층 및 클래드층은 GaAs 또는 AlAs와 GaAs의 혼합결정 반도체로 구성되며,
    상기 도파층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스V2(규격화 주파수)는
    V2= π·d3/λ·(N0 2 0-N3 2)0.5
    (여기서 π는 직경에 대한 원주율,λ는 발진파장, d3는 양클래드층간의 두께, N3는 상기 클래드층의 굴절률이다)로 정의되며, 상기 인덱스 V2는 π/3V2 2π의 범위인 것을 특징으로하는 반도체 레이저 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 캐리어 블록층의 에너지 갭 Egs(eV), 상기 캐리어블록층의 두께 d2(Å) 및 상기 도파층의 에너지 갭 Egd(eV)(에너지 갭에 분포가 존재하는 경우에는 최소치가 채용된다)의 관계는
    Egs-Egd2.5× 103/d2 2
    Egs-Egd6.2×104/d2 2의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 인덱스 V0와 V1은 V0/3<V1<V0의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 활성층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V0(규격화주파수)는
    V0= π·d1/λ·(N1 2-N0 2)0.5
    (여기서 π는 직경에 대한 원주율, λ는 발진파장, d1은 양자우물층의 두께, N0는 도파층의 굴절률(상기 도파층내에 굴절률분포가 존재할 경우에는 최대치를 적용함), N1은 양자우물층내의 굴절률이다. 또 m개의 양자우물층을 갖는 활성층의 경우에는 V0를 m배한다)으로 정의되고,
    상기 캐리어 블록층의 반도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V1(규격화 주파수)는
    V1= π·d2/λ·(N0 2-N2 2)0.5
    (여기서 d2는 각 캐리어 블록층의 두께, N2는 캐리어 블록층의 굴절률이다)으로 정의되고, 도파층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스 V2(규격화 주파수)는
    V2= π·d3/λ·(N0 2-N3 2)0.5
    (여기서 d3는 양 클래드층들간의 두께, N3는 클래드층의 굴절률이다)로 정의되며, 상기 인덱스 V1과 V2는 V1 V2/10의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 도파층의 도파기능을 표현하기 위한 인덱스V2(규격화 주파수)는
    V2= π·d3/λ·(N0 2-N3 2)0.5
    (여기서 π는 직경에 대한 원주율,λ는 발진파장, d3는 양클래드층간의 두께, N0는 상기 도파층의 굴절률, N3는 상기 클래드층의 굴절률이다)로 정의되며, 상기 인덱스 V2는 π/3V2 2π의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 캐리어블록층의 조성은 Alz+dzGa1-z-dzAs이고, 도파층의 조성은 AlzGal-zAs(여기서 z가 변하는 경우에는 최소치를 채용한다)이며, 상기 캐리어 블록층의 두께를 d2(Å)라 할 경우dz(원자비)는
    dz2.2 × 103/d2 2
    dz<5.0×104/d 2 2의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 캐리어블록층의 조성은 Alz+dzGa1-z-dzAs이고, 도파층의 조성은 AlzGa1-zAs(여기서 z가 변하는 경우에는 최소치를 채용한다)이며, 상기 캐리어 블록층의 두께를 d2(Å)라 할 경우dz(원자비)는
    dz2.2 × 103/d2 2
    dz5.0 × 104/d2 2의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 인덱스 V0와 V1은 V0/3V1 V0의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
  15. 제11에 있어서,
    상기 인덱스 V0와 V1은 V0/3V1 V0의 범위인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 장치.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69707390T2 (de) * 1996-04-24 2002-06-27 Uniphase Opto Holdings Inc Strahlungsemittierende halbleiterdiode und deren herstellungsverfahren
EP0814548B1 (en) * 1996-06-17 2003-10-29 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser
TW412889B (en) * 1997-09-24 2000-11-21 Nippon Oxygen Co Ltd Semiconductor laser
JPH11163458A (ja) * 1997-11-26 1999-06-18 Mitsui Chem Inc 半導体レーザ装置
DE69902412T2 (de) 1998-02-04 2003-04-10 Mitsui Chemicals Inc Oberflächenemittierender Laser
GB2346735B (en) * 1999-02-13 2004-03-31 Sharp Kk A semiconductor laser device
US6298077B1 (en) * 1999-02-16 2001-10-02 Opto Power Corporation GaInAsP/AIGaInP laser diodes with AIGaAs type II carrier blocking layer in the waveguide
US6546032B1 (en) * 1999-08-27 2003-04-08 Mitsui Chemicals, Inc. Semiconductor laser apparatus
EP1087480B1 (en) 1999-09-27 2006-11-15 Sanyo Electric Co., Ltd. Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
CN1206782C (zh) 2000-08-22 2005-06-15 三井化学株式会社 半导体激光装置的制造方法
ES2675150T3 (es) 2004-10-12 2018-07-09 Compound Photonics U.S. Corporation Diodo láser semiconductor
US20080137701A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 Joseph Michael Freund Gallium Nitride Based Semiconductor Device with Reduced Stress Electron Blocking Layer
US8437375B2 (en) * 2008-10-31 2013-05-07 Optoenergy, Inc Semiconductor laser element
EP3414783B1 (en) 2016-02-09 2021-08-18 Lumeova, Inc Ultra-wideband, wireless optical high speed communication devices and systems
DE102016122147B4 (de) 2016-11-17 2022-06-23 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Halbleiterlaser
CN114008878A (zh) * 2019-06-24 2022-02-01 华为技术有限公司 具有模式扩展层的半导体激光器
CN111812215B (zh) * 2020-07-22 2021-06-29 南京航空航天大学 一种飞行器结构损伤的监测方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1137605A (en) * 1979-01-15 1982-12-14 Donald R. Scifres High output power laser
JPS56164588A (en) * 1980-05-23 1981-12-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor light amplifier
JPS58216489A (ja) * 1982-06-10 1983-12-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 量子井戸型半導体レ−ザ
JPS60164379A (ja) * 1984-02-06 1985-08-27 Nec Corp 半導体レ−ザ−
JPS62173788A (ja) * 1986-01-28 1987-07-30 Nec Corp 半導体レ−ザ
JPH0212885A (ja) * 1988-06-29 1990-01-17 Nec Corp 半導体レーザ及びその出射ビームの垂直放射角の制御方法
US5003548A (en) * 1988-09-21 1991-03-26 Cornell Research Foundation, Inc. High power (1,4 W)AlGaInP graded-index separate confinement heterostructure visible (λ-658 nm) laser
JPH0371679A (ja) * 1989-08-11 1991-03-27 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 半導体発光素子
JPH0376288A (ja) * 1989-08-18 1991-04-02 Sanyo Electric Co Ltd 埋め込み型半導体レーザ
JPH03290984A (ja) * 1990-04-06 1991-12-20 Matsushita Electron Corp 半導体レーザ
JPH05160515A (ja) * 1991-12-04 1993-06-25 Eastman Kodak Japan Kk 量子井戸型レーザダイオード
CA2106562C (en) * 1992-02-05 1999-05-04 Mitsui Chemicals, Inc. Semiconductor laser element and laser device using the same element
US5467364A (en) * 1992-02-05 1995-11-14 Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. Semiconductor laser element and laser device using the same element
JPH05235470A (ja) * 1992-02-24 1993-09-10 Eastman Kodak Japan Kk レーザダイオード
JPH05275798A (ja) * 1992-03-25 1993-10-22 Eastman Kodak Japan Kk レーザダイオード
KR970001896B1 (ko) * 1992-05-27 1997-02-18 엘지전자 주식회사 반도체 레이저 다이오드의 구조 및 그 제조방법
US5319660A (en) * 1992-05-29 1994-06-07 Mcdonnell Douglas Corporation Multi-quantum barrier laser

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US5764668A (en) 1998-06-09
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