WO1996012328A1

WO1996012328A1 - Laser a semi-conducteur

Info

Publication number: WO1996012328A1
Application number: PCT/JP1995/002118
Authority: WO
Inventors: Atsushi Okubo; Yoshikazu Yamada; Tsuyoshi Fujimoto; Satoru Okada; Yumi Naito; Kiyofumi Muro
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries, Ltd.
Priority date: 1994-10-18
Filing date: 1995-10-16
Publication date: 1996-04-25
Also published as: JP3576560B2; US6118799A; DE69517044T2; EP0788203A1; DE69517044D1; CA2203117C; KR100309952B1; EP0788203B1; KR970707620A; CA2203117A1; EP0788203A4

Description

明細香

【発明の名称】半導体レーザ素子

【技術分野】

本発明は、通信、光ディスク等の光記録、レーザプリンタ、レーザ医療、レーザ加工等で用いられ、特に高出力でのレーザビームを必要とする固体レーザ励起用および高調波変換素子励起用に好適な高出力半導体レーザ素子に関する，

【背彔技術】

半導体レーザ素子を光導波機構から分類すると、利得導波型と屈折率導波型に大別される. 前者の利得導波型は、横モードが不安定であり、しかも接合に平行な方向と垂直な方向でのビームウェスト（ビーム幅が最小となる位置）のずれを示す非点収差が大きくなるため. 応用上種々の不都合がある。これに対し、後者の屈折率導波型は、横モードが安定で非点収差も小さいという利点がある. 屈折率導波型半導体レーザの一例として、 BH (Buried Heterostructure ) レ一ザがある， BHレーザは、活性層を低屈折率物質で埋め込んでいるため、完全な屈折率導波型を示し、閎値 ¾流 Ithが小さく、基本横モードで発振し、非点収差も小さいという利点を有する. その反面、 BHレーザでは活性層を加工するため加工の際に活性層に導入されるダメージ、不純物が非発光再結合中心になるので. 高出力レーザには不向きである。

一方、活性層の近傍に屈折率差を作り付けて屈折率分布を生じさせ、横モードを閉じこめるタイプのレーザとして. CSP (Channeled Substrate Planar) レ一ザや VS I Sレーザがある。これらのレーザでは、活性 ¾の近傍にレーザ光に対して吸収係数の大きい電流狭窄眉を作り付けており、比較的小さな屈折率差を制御できるので、広いストライプ幅でも基本モード発振が得られる，しかし、この吸収が内部損失となるため、閻値 ¾流 Ithは大きくなり. 微分効率は小さくなる，

以上の課題に対して、吸収のない低屈折率の ¾流狭窄層を用いた低損失の屈折率導波型半導体レーザが提案されている（IEEE Journal of Quantun Electronics. Vol.29. No.6,p.l889"1894,{1993))r

図 8 ( a ) は吸収のない重流狭窄層を用いた前記低損失の屈折率導波型半導体レーザの一例を示す構造図であり、図 8 ( b ) はその導波モードを示すグラフである。図 8 ( a ) において、 Ga Asから成るバッファ層 8の上に、 A 1 GaA sから成るクラッド層 7、 A 1 GaA sから成る導波雇 6、 GaA sから成る话性層 5、 A 1 GaA sから成る導波層 4、 A 1 GaA sから成るクラッド層 2、および GaA sから成るキャップ暦 1が順次形成されており、クラッド層 2内部にクラッド « 2より A 1組成を上げて低屈折率とした電流狭窄層 3がストライプ状の活性領域 10を挟むように形成される。これによつて活性領域 10と電流狭窄層 3が存在する埋込領域 9との間に屈折率差を設けて、屈折率導波楕造を形成している。

この構造は、高出力半導体レーザに通常用いられている SC H (Separate Confinement Heterostructure)檳造に対し、活性層 5の近傍にクラッド層より A 1組成を上げて低屈折率とした電流狭窄層 3を埋込むことにより横方向の屈折率分布を形成したもので、埋込まれた電流狭窄層 3はレーザ光を吸収しないため、内部損失は小さくなり、高い光出力まで基本横モード発振が実現されている。しかしながら、図 8に示す屈折率導波型半導体レーザは、製造マージンがたいへん小さく、製造歩溜りが低いということが判明している。すなわち、比較的高い光出力まで安定なレーザ発振を行うために、屈折率導波構造に要求される活性領域と埋込領域との実効屈折率差 ANeff については、種々の文献において議論されており、例えば前記文献では ANeff ≥ 5 X 10-³. 他の先行技術（特公平 6- 36456号公報）では厶 Neff 4 x 10 ³としている。このように一定以上の屈折率差を確保するためには、屈折率が充分低い電流狭窄層を活性層の充分近傍に作り込む必要がある。

ところが、従来の SCH構造に対して低屈折率の電流狭窄層を用いて屈折率を制御することはたいへん困難である。その第 1の理由として、鼋流狭窄層の作り込みによって導波路の非対称性があまり大きくなると、基本モードに対しても規格化周波数のカツトオフが発生して導波楕造が破綻する結果、内部損失が大きくなり、微分効率が低下する。第 2の理由として、電流狭窄層の制御が困難であることが挙げられる。電流狭窄層は通常エッチングにより形成されるが、エツチングでは 0. 1 m以下の精度で加工を行なうことは大変困難であるため、電流狭窄層の位置、層厚には制限が生じる。第 3の理由として、例えば電流狭窄層に A I GaAsを用いた埸合、プロセス中での電流狭 ¾層近傍の酸化劣化、結晶性の低下を防ぐために、 ¾流狭窄層の A 1組成をなるベく低く抑える必要があり、従来の槽造ではクラッド層、 ¾流狭窄層間に充分な屈折率差（A 1組成差）をつけることは困難であった。

桔局、電流狭窄層に閼する幾つかの制約下では、従来の S C H構造に対し低屈折率の電流狭窄層を用いて屈折率導波構造を作り込むことはたいへん困難であり, 製造マージンも小さい。

【発明の開示】

本発明の目的は、高出力で製造容易な屈折率導波型の半導体レーザ素子を提供することにある。

本発明は、活性層と、

活性層の両側に設けられ、導波層より大きなエネルギーギヤップを有するキヤリアプロック層と、

キャリアブロック層に対して活性層と反対側に設けられた導波層と、

導波層に対して活性層と反対側に設けられ、導波層より低い屈折率を有するクラッド層とを備え、

導波層より低い屈折率を有する電流狭窄層がストライプ状の活性領域を挟むように形成され、該活性領域と電流狭窄層が存在する埋込領域との間に屈折率差を設けて屈折率導波構造を形成したことを特徴とする半導体レーザ素子である。また本発明は、活性層と、

活性層の両側に設けられ、導波層より大きなエネルギーギヤッァを有するキヤリアブロック層と、

キャリアブロック層に対して活性層と反対側に設けられた導波屠と、

導波層に対して活性層と反対側に設けられ、導波層より低い屈折率を有するクラッド環とを備え、

導波雇より低い屈折率を有する電流狭窄層がストライプ状の活性領域を挟むように形成され、該活性領域と電流狭窄層が存在する埋込領域との間に屈折率差を設けて屈折率導波楊造を形成し、

活性層に対し電流狭窄層とは反対測の仮想実効屈折率を電流狭窄層側の仮想実効屈折率より低い楕造とすることを特徴とする半導体レーザ素子である。

なお、活性層に対し、ある一方側の仮想実効屈折率とは、同一槽造が活性層に対して他の一方側にも鏡像的に存在すると仮定した対称導波路槽造における実効屈折率として定義し、実効屈折率は等価屈折率法を用いて求めることができる。また本発明において、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側のクラッド層の屈折率を低下させることにより仮想実効屈折率を下げることが好ましい。

また本発明において、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の導波層の屈折率を低下させることにより仮想実効屈折率を下げることが好ましい。

また本発明において、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の導波層の厚さを, 電流狭窄層の厚さより小さくすることにより仮想実効屈折率を下げることが好ましい。

また本発明において、電流狭窄層は、クラッドに対して隣接するように導波層内に形成されることが好ましい。

また本発明において、電流狭窄層は、クラッドに対して離間するように導波層内に形成されることが好ましい。

また本発明において、 7Γを円周率、導波層の屈折率を N。、クラッド層の屈折率を N₃、クラッド層間の実効厚みを d,、半導体レーザの発振波長を λとし、規格化周波数 V·を V, = ( 7Γ · d. /λ ) - (Nc²-N₃ ²) ^{0 5}

と定義したとき、

V. > 7Γ /3

となることが好ましい。

また本発明において、？ rを円周率、導波層の屈折率を N。、キャリアブロック層の屈折率および厚みを N₂ および d₂ 、クラッド層の屈折率を N₃ 、活性層、バリア層、サイドバリア層、およびキャリアブロック層を含む導波層の厚みを d ₃、活性層の屈折率および厚みを、 N,および d,とし、

Vo = ( 7Γ■ /λ) · (Ν '一 Ν。²) °·⁵

活性層が m層からなる量子井戸である場合には、量子井戸層の屈折率および厚みを N_w および d_w とし、

Vo = ( m · ΛΓ · dw /λ ) · ( Ν ー No²) ⁰'⁵

V, = ( ττ · d₂ /入） ' （ N。²— Ν₂ ²) °· ⁵

V₂ = (ττ · d₃ /λ ) · (Νο²-Ν₃ ²) ^{0 5}

と定義したとき、 V, く V₂ /10

( V。ハ） < V, く Vo

が成立することが好ましい。

また本発明において、キャリアブロック層の厚みを d₂ (単位オングストローム）、導波層とキャリアブロック層とのエネルギーギャップ差を E (単位 eV。但し、エネルギーギャップに分布がある場合は最小値を採用する）としたとき、

E > 2. 5 X 10³ /d₂ ²

が成立することが好ましい。

また本発明において、活性領域と埋込領域との実効屈折率差 ANefi は、 △ Neff ≥ 0. 001

が成立することが好ましい。

また本発明において、電流狭窄層が A 1 xG a '-xA sから成る場合、このとき Xは 0. 0〜0. 7の範囲内であることが好ましい。

また本発明において、キャリアブロック層が A 1 _xGa,-_xAsから成る場合、このとき Xは 0. 0〜0. 7の範囲内であることが好ましい。

また本発明において、導波層は G a A sからなることが好ましい。

また本発明において、活性層は I nxG a !-xA sからなることが好ましい。本発明に係る活性層近傍の構造について、図 8に示す従来の SC H構造と比較しながら説明する。図 8の SCH構造におけるクラッド層 2、 7はキャリアの閉じ込めと導波モード制御という 2つの機能を兼ねている。このため、導波層 4、 6を厚くするとキャリアの閉じ込め機能が弱まり、微分効率の低下等が起きるため、導波層 4、活性層 5および導波層 6の合計の厚さは一般的には◦ · 4>um以下の場合が多い。

図 8 ( b ) は、活性領域 10中心の Z軸に沿った導波モードの光強度分布を示すグラフであり、導波雇 4、活性層 5および導波層 6の範囲では正弦閱数的に変化する光強度を示し、クラッド層 2、 7の範囲では指数鬨数的に変化する光強度を示すため、このときの導波モードは裾野が拡がった「指数鬨数型」のプロファィルになる。

電流狭窄層を用いた屈折率導波構造において、導波モードについては、以下の理由から「指数鬨数型」よりむしろ「ガウス型」の方が有利である。すなわち、活性層 5の近傍に低屈折率の電流狭^層 3を作り込んで横方向に屈折率差を形成する屈折率導波槽造において、電流狭窄層 3の効果は、電流狭窄層 3を作り込む位置での電場強度が大きいほど顕著となる。電流狭窄層 3は現実的には活性層 5 から 0. 以上離して形成されるが、「指数開数型」導波モードと「ガウス型」導波モードとを比較すると、当該電流狭窄層 3の領域では「ガウス型」の方が電場強度が大きく、電流狭窄層 3がより効果的に機能するため、大きな ANef f を得ることが出来る。

図 1 ( a ) は本発明に係る屈折率導波半導体レーザを示す構造図であり、図 1 ( b ) はその導波モードを示すグラフである。図 1 ( a ) において、 n— GaA sから成るバッファ層 32の上に、 n— A l GaAsから成り、導波層より低い屈折率を有するクラッド層 31、 n— A 1 GaAsから成る導波層 30、 n— A 1 GaA sから成り、導波層より大きなエネルギーギヤップを有するキヤリアブロック層 29、ノンドープ A 1 GaAsから成るサイドバリア層 28、ノンドープ GaAsから成る 2本の量子井戸餍とノンドープ A 1 GaAsから成る 1本のバリア層で構成される活性層 27、ノンドープ A 1 GaAsから成るサイドバリァ層 26、 P-A 1 GaAsから成り、導波層より大きなエネルギーギャップを有するキャリアブロック層 25、 P— A 1 GaAsから成る導波層 23、 P— A 1 GaA sから成り導波層より低い屈折率を有するクラッド層 22、および P— GaAsから成るキャップ層 21が順次形成されている。導波層 23内部には、導波層 23より A 1組成を上げて低屈折率とした電流狭窄層 24がストライプ状の活性領域 34を挟むように形成される。これによつて活性領域 34と電流狭窄環 24が存在する埋込領域 33との間に屈折率差を設けて、屈折率導波構造を形成している。

図 1 ( a ) に示す槽造では、注入キャリアの閉じ込めはキャリアブロック層 2 5、 29が担うため、導波層 23、 30の厚さはキャリア閉じ込めとは独立に自由に設計できる。そこで本構造を用いれば、導波層 23かち導波層 30までの領域を厚く形成することが可能になり、活性領域 34中心の Z軸に沿つた導波モードは、図 1 ( b ) に示すように「ガウス型」とすることができる。その結果、「指数鬨数型」導波モードを示す従来の槽造と比較して、実効屈折率差 ANeff がより大きく効果的な屈折率導波槽造を実現できる。図 4は、 A 1 Ga A sZGa A s系半導体レーザにおいて電流狭窄層の効果を計篾した結果を示すグラフであり、図 4 ( a ) ( b ) は本発明のものであり、図 4 ( c ) ( d ) は従来のものである。このとき用いた各層の A 1組成比 Xや膜厚を次表に示し、（表 1 ) は本発明のもの、（表 2 ) は従来のものである。

【表 1】

活性領域の厚さ埋込領域の厚さ r I !i z /霹 0 R um 0 8 ϋ m

A 1 xGai-χΑ s (X = 0.33)

P厠導波甩 0. 5 jam ( 0. 5 - d ρ )

A 1 _XG ai-_xA s (X=0.20) p. m 流狭 ¾層 d b jx m

P側導波層一 d p M m

A 1 G a j-χ A s (X=0.20)

P側キャリアブロック層 135 A 135 A A 1 _XG a ]-χΑ s (X⁼u .50)

P側サイドバリア層 500人 500人 A I _XG a ι-_χΑ s (X=0.20)

活性餍

. i 7r~'m 平ノ丄』 U A 丄丄 Λ·

G a A s

バリァ層 60A 60人

A 1 _XG a!-χΑ s (X=0.20)

n側サイドバリア雇 50 OA 500人 A 1 _XG aj-χΑ s (X=0.20)

n側キヤリアブ口ック層 135 A 135 A A 1 _XG ai-χΑ s (X=0.50)

n側導波遷 0. 5 m 0. 5 χζ m

A 1 _xGai-xA s (X=0.20)

n厠クラッド層 0. 8 /m 0. 8um A 1 yGai-χΑ s (X=0.33) 【表 2】

計算はいわゆる等価屈折率法を用いて行い、活性領域、埋込領域について各々多層スラブ導波路として解析して実効屈折率を計算した後、両者の値の差として実効屈折率差厶 Neff を求めている。図 4 ( a ) ( b ) において、 X bは図 1の電流狭窄層 24の A 1組成比、（113は電流狭窄層24の厚さ（単位は 111) 、 d Pはキヤリアブ口ック層 2 5上面から鼋流狭窄層 24下面までの鉅離（単位は m) をそれぞれ示す。また、図 4 ( c ) ( d ) において、 Xbは図 8の ¾流狭窄層 3の A 1組成比、（113は¾流狭^層3の厚さ、 d pは導波層 4上面から電流狭 ^層 3下面までの钜離をそれぞれ示す。

図 4の各グラフを見ると、 d pが小さくなつて罨流狭窄層が活性層に近づくほど実効屈折率差 Δ Neff が大きくなり、電流狭窄層の A 1組成比 Xbが大きくなるほど ANeff が大きくなり、また ¾流狭窄層の厚さ d bが大きいほど ANeff が大きいという全体的な傾向が判る。さらに、本発明棟造と従来構造とを比較すると、 X bおよび d pが同じであっても本発明の方が大きな A N eff が得られている。したがって、本 ¾造を採用すれば、 S C Hと比較して、より A 1組成比が小さくプロセス上安定な電流狭窄層を、活性層からより遠距離に形成することによって、カットオフを回避できる領域内で所定の屈折率差厶 N eff を得ることが可能である。この結果、従来と比較してより製造マージンが大きくなるだけでなく、構造全体を低 A 1組成で作製することができるので、酸化劣化や結晶性の低下を回避し、信頼性の高いレーザを得ることができる。

さらに本発明は、活性層の両側に、キャリアブロック層が設けられ、前記キヤリアブ口ック層の両外方には導波層が設けられ、前記導波層の両外方にクラッド層が設けられた低屈折率の電流狭窄層を用いた屈折率導波型レーザ素子において、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の仮想実効屈折率を電流狭窄層側の仮想実効屈折率より低い構造を採用している。このことは積極的に導波モードを電流狭窄層に近づけることになり、したがって電流狭窄層の効果を高めることが可能である。このような構造では、導波モードは非対称導波路により電流狭窄層側ヘシフトしているので、同一の電流狭窄層により大きな屈折率差を形成できる。

本発明の具体的な構造設計は以下のように行う。活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の仮想実効屈折率を電流狭窄層側の仮想実効屈折率より低い構造とする具体的な方法としては、以下のような手段を例示できる。

たとえば、 1 ) 活性層に対し、電流狭窄層と反対側のクラ '' /ド層の屈折率を低下させて非対称化を行うことができる。この場合には、近似的に非対称 3層導波路と考えて解析することができ、導波路の非対称性が大きくなり、導波路 fit造が破綻しない範囲では当該クラッド層の屈折率が小さいほど効果は大きくなる。また、 2 ) 活性層に対し、電流狭窄餍と反対側の導波路の屈折率を低下させて非対称化を行うことができる。この場合には、近似的に非対称 4層導波路と考えて解析することができ、当該導波路の屈折率は隣接するクラッド層の屈折率より大きくならなければならない。

さらに、 3 ) 実際に各層の屈折率は変えなくても、たとえば活性層に対し、電流狭窄層と反対側の導波層の厚さを電流狭窄層脚の導波層の厚さより薄くしても上述の効果を得ることができる。この場合、導波モードは導波層の中心付近に立つため、活性層と導波モードの重なり、いわゆる結合利得係数は滅少するが、電流狭^層を導波モードの中心付近まで接近させて形成できるので、屈折率導波構造の形成はより容易となるという付加的効果も期待できる。

図 2には実際に以上の手法を用いた場合の、導波領域における電界分布と埋込領域の A 1組成プロファイルを示す。また計算に用いた条件を（表 3 ) に示す。同図から、上記のいずれの手法を用いても導波モードをシフトさせることが可能であり、電流狭窄層を入れる場合に同層との重なりが大きくなるため、所定の屈折率差 A N effを得ることができる。 '

【ε辇】

8IIZ0/S6df/IOd Sltll/96 OfA また図 3には、非対称化を行わない場合と、上記各手法を用いて非対称化を導入したときの導波領域と埋込領域との屈折率差 A N effを示す。なお、計算は、いわゆる等価屈折率法を用いて行い、活性領域、埋込領域について各々多層スラブ導波路として解析し、実効屈折率を計算した後、両値の差として実効屈折率差厶 N effを求めている。このときの計算条件は（表 3 ) のとおりである。

同図から、電流狭窄層の A 1組成比 x bが増加するとともに、活性領域と埋込領域との実効屈折率差 Δ N effが增加することがわかる。また、いずれの手法を用いても非対称化を行わない場合として、同一 X bにおける Δ N effは大きくなり、より有効に屈折率導波槽造が形成されていることがわかる。

上記の手法は併せて用いることもできるし、他の既存の層の低屈折率化や、新たに低屈折率層を設けることもできる。また、層内で屈折率を段階的に変化させて所望の屈折率を得ることも可能である。

したがって、力ットオフを回避できる領域内で所定の屈折率差 Δ N effを実現する場合、非対称構造を採用することによって、対称構造と比較して、より A 1 組成が小さくプロセス上安定な電流狭窄層を活性層からより遠距離に形成することが可能になる。この結果、従来と比較してより製造マージンが大きくなるだけでなく、構造全体を低 A 1組成で作製することができるので、酸化劣化や結晶性の低下を回避し、信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。

また本発明に従えば、電流狭窄層 2 4は結果的に導波層 2 3 、 3 0の内部に形成されることが多い。キャリアブロック層がないと、導波層内部にレーザ発振に寄与する正孔、電子が共存していたため、導波層内に加工面を導入するとキヤリァが非発光再結合して、発振効率が著しく低下し、発振不能になることが多い。しかし、本構造では活性層に対しキャリアブロック層 2 5、 2 9より外側では、導波眉 2 3、 3 0内でも電子または正孔のいずれか一方しか存在しないため、キャリアの再結合は起こり得ず、レーザの特性を損なうこと無く導波層の加工が可能になるという特徴を有する。

このことは、例えば加工面の酸化劣化が激しい A 1 G a A s系の化合物半導体を用いて半導体レーザを製造する場合に有利となる。

図 9は、図 8に示した従来の S A S型半導体レーザの製造工程を示す。まず図 9 ( a ) において、 M B E法や M O C V D法等を用いて、 n— G a A s基板上にバッファ層 8、クラッド層 7、導波層 6、活性層 5、導波層 4、クラッド層 2、 ¾流狭窄層 3および G a A sから成るプロセスキャップ層 1 1を順次成長させる, 次に図 9 ( b ) において、プロセスキャップ層 1 1上にフォトレジスト 1 2を塗布した後、ストライプ状の窓を形成し、これをマスクとしてプロセスキャップ餍 1 1および電流狭窄層 3にエッチングを施し、ストライプ状の講を形成する。次に図 9 ( c ) において、フォトレジスト 1 2およびプロセスキャップ層 1 1を除去した後、第 2回目の結晶成長において上部のクラッド層 2およびキヤップ層 1 を形成する。

電流狭窄層 3は通常ゥエツトエッチングにより形成され、その後電流狭窄層 3 より上部にクラッド層 2およびキヤップ層 1を再成長しているため、電流狭窄層 3および下部のクラッド層 2の再成長界面は積層膜形成中に一度大気に解放されることになる。このとき、再成長界面が酸化することは避けられず、界面近傍、またはそれ以降に形成される上部のクラ 'ソド層 2およびキヤップ層 1の膜質は著しく低下する。この影響を低滅する目的で、ウエットエッチング後に硫化アンモ二ゥムゃ塩酸系、硫酸系の ¾理液による表面処理が行われるが、酸化の影響を完全に除去することは困難である。

この点に関して本発明では、電流狭窄層 2 4を導波層 2 3内に形成しており、通常、導波層 2 3の A 1含有量はクラッド層 2 2と比較して減少しているので、製造工程における酸化の影響を低く抑えることができ、再成長界面、またはそれ以降に形成される層の膜質を良好に保つことができる。

さらに、量子井戸に I n G a A sを用いた S A S型半導体レーザでは、導波層を A 1を含まない G a A sで形成することが可能であり、この構造に対し本発明を適用すれば、電流狭窄層の形成過程では再成長界面での酸化は無く、良好な膜形成を行うことが可能である。この結果、レーザの特性を損なうこと無く屈折率導波構造を形成することができる。

本発明において、活性領域の具体的な槽造設計は、特願平 5— 5 0 5 5 4 2号に記載のあるように以下のように行う。

活性層とキャリアブロック層の導波機能の相殺は両方の厚みが発振波長の数分の 1以下の条件では概ね、導波層の屈折率を N。、活性層の屈折率および厚みを N , および d , 、キャリアブロック層の屈折率および厚みを N ₂ および d ₂ とするとき、

d , · ( N , ² - No² ) ^{0 5} = 2 - d₂ · ( No² 一 N₂ ² ) ° ^s

の条件が成り立つとき、ほぼ実現される。活性層が多重量子井戸槽造のように多層で槽成される場合には、各層につき左辺にあたる iを計算し、それを加簞したものを左辺に使用すればよい。具体的には、量子井戸間のバリア層の組成が導波層の組成と等しい場合、屈折率および厚みが N_w 、 dw の m層の量子井戸からなる活性層の場合には、

m - dw · ( N - No² ) °· ⁵ = 2 - d ₂ · ( N。²— Ν₂ ² ) ⁰· ⁵

のときに活性雇とキヤリアブ口ック層の導波機能の相殺がほぼ実現される。

上記のことを指針にした半導体レーザの試作から、キヤリアブロック層について以下の条件式が得られている。 V。を、

ν₀ = ( 7Γ · <^ Ζ入） . （Ν,² — N。² ) ^{0 S}

で定義する。

活性層が m層の量子井戸層からなる場合には、

Vo = ( ■ π - du / λ ) · ( N 一 N。² ) ^{0 5}

で定義する。

次に V, を、

V, = ( π ■ d _z / λ ) - ( Νο^: - Ν₂ ² ) °· ⁵ '

で定義する。

次に活性層、バリア層、サイドバリア層、およびキャリアブロック層を含む導波層の厚みを d ₃ とし、クラッド層の屈折率を N₃ としたとき、 V₂ を、

V₂ = ( 7Γ · d ₃ Ζλ ) · ( No² - N₃ ² ) °· ⁵

で定義する。ここで λはレーザの発振波長である。

上式から明らかなように V。、 V, 、 V₂ はそれぞれ導波層に対する活性雇、キャリアブロック層、およびクラッド層に対する導波層の規格化周波数に相当し、 V。、 V₂ は導波機能、 V は反導波機能の指標となっている。キャリアブロック層の反導波機能が大きすぎると、導波モードの活性層近傍にくぼみが生じる。その結果、光閉じ込め率が減少し、閲値電流の增大を招く。従って、キャリアブ口ック層が導波モードに与える影響は小さくなければならない。種々の半導体レ一ザの試作から、 V, < V₂ /1 0

であればキヤリアブ口ック層が全体の導波モードに与える彩響が軽微であることがわかっている。

また、キャリアブロック層が活性層の導波モードを相殺するためには、以下の条件で特に有効であることがわかっている。

V。 /3 < V, < V。

一方、規格化周波数 V*を

V, = ( π · d, /λ ) - ( Νο²-Ν₃ ²) °· ⁵

と定義したとき、

V, > π/3

とすることによって、導波モードのピーク強度が減少し、半導体レーザ素子の出射端面での光学損傷レベルをより高くすることが可能になるため、前述のような効果を有効かつ十分に発揮させることができる。またマルチモード化しないためには、規格化周波数 V ,は 2 π以下であることが好ましい。

なお、 Ν。は導波層の屈折率が一定の場合は、その一定値をとるが、導波層の中で屈折率が分布を持つ場合はその最大値を意味する。また実効厚み d,は、前記両クラッド層間の任意の位置（ X ) における屈折率を Ν« ( X ) とし、 η側クラッド層の活性屑に近い界面の位置を x'l、および P側クラッド層の活性層に近い界面の位置を X 2とすると、次の式で求められる。

さらに、キヤリアブ口ック層はキヤリアを有効に活性層に閉じ込めなければならない。キャリアブロック層の厚みを d₂ (単位オングストローム）、導波層とキャリアブロック層とのエネルギーギャップ差を E (単位 e V。但し、エネルギ一ギヤップに分布がある場合は最小値を採用する ) としたとき、

E > 2. 5 X 1 0³ /d₂ ²

であればキャリアを充分有効に活性層へ閉じ込められることがわかっている。このように本発明によれば、活性層の両サイドにバンドギヤップが大きく屈折率の低い反導波機能を有するキャリアブロック層を設け、キャリアブロック層が注入された電子やホールを活性層内に閉じこめる役割を果たす。この結果、導波層は、キャリア閉じ込め機能をあまり考盧しなくてもよく、導波層の設計自由度が增加して、導波モードを「ガウス型」に近づけることができる。これによつて. 屈折率導波構造を形成するための電流狭窄層は、より低 A 1組成で、活性層からより遠距離に形成することにより、カツトオフを回避できる領域内で所定の屈折率差を得ることができ、プロセス的に安定で信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。

また、本発明では、活性層に対しキャリアブロック層より外側では、導波層内でも電子、または正孔のいずれか一方しか存在しないため、レーザの特性を損なうこと無く導波層内の当該領域に電流狭窄層を形成できる。この結果、電流狭窄層加工時の下地層の酸化の影響を低く抑えることができ、以降の膜質を良好に保つことができる。

さらに、全体の A 1組成を下げられることは、電気抵抗、熱抵抗の低減に大きく寄与する。また、導波モードを「ガウス型」にすることで、出射ビームのビ一ム品質を上げると同時に一定光出力でのピーク光強度が抑えられ、光出射端面の瞬時光字損傷を防止できる。

以上のように本発明によれば、活性層の両側に、キャリアブロック層が設けられ、前記キャリアブロック層の両外方には導波層が設けられ、前記導波層の両外方にクラッド層が設けられた低屈折率の電流狭窄層を用いた屈折率導波型レーザ素子において、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の仮想実効屈折率を電流狭窄層側の仮想実効屈折率より低い «造としている。この場合、導波モードは電流狭窄層との重なりが大きくなるため、同層の効果を有効に享受できる。この結果、屈折率導波型レーザ素子の形成に際し、電流狭窄層の設計が容易となり、製造マ一ジンが広がる。

【図面の簡単な説明】

図 1 ( a ) は本発明に係る屈折率導波型半導体レーザを示す桷造図であり、図 1 ( b ) はその導波モードを示すグラフである。

図 2は、各手法により得た非対称桷造での導波領域における電界分布と埋込領域の A 1組成プロファイルを示すグラフである。

図 3は、電流狭窄層の A 1組成 x bに対する導波領域と埋込領域の屈折率差 Δ Neffを示すグラフである。

図 4は、 A 1 Ga A s/G a As系半導体レーザにおいて電流狭 ¾層の効果を計算した結果を示すグラフであり、図 4 ( a) ( b ) は本発明のものであり、図

4 ( c ) ( d ) は従来のものである。

図 5は本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明する工程図である。図らは、本発明が適用可能なリッジ型屈折率導波型半導体レーザの一例を示す構造図である。

図 7は、本発明が適用可能な T J S型屈折率導波半導体レーザの一例を示す構造図である。

図 8 ( a ) は電流狭窄層を用いた従来の屈折率導波型半導体レーザの一例を示す構造図であり、図 8 ( b ) はその導波モードを示すグラフである。

図 9は、図 8に示した従来の S AS型半導体レーザの製造工程を示す工程図である。

図 10 ( a ) は実施例 1に示した半導体レーザの電流一光出力特性、図 10 ( b ) は遠視野像を示す図である。

【発明を実施するための最良の形態】

(実施例 1 )

図 5は、本発明の第 1実施例である半導体レーザ素子の製造方法を説明するェ程図である。まず図 5 ( a ) において、 n— G a A s基板上に、 G a A sからなるバッファ層 32 (厚さ 0. 5〃m) 、 A 1。.₃₃G a。. s₇A sからなる n側クラッド層 31 (厚さ 0. 8 m ) 、 A 1。.₂。Ga。.₈。 A sからなる n側導波層 30 (厚さ 0. 5〃m) 、 A I ₀._S0Ga。._S0Asからなる n側キャリアブロック層 2 9 (厚さ 0. 01 35〃m) 、 A 1。.₂。G a。.₈。 A sからなる n側サイドバリア層 28 (厚さ 0. 05jum) 、 2本の G a A s量子井戸層（厚さ 0. 01 1 ju m 》とそれらを補間する A 1。.₂₀Ga₀._e。Asからなるバリア層（厚さ◦ . 006 urn) で楝成される活性層 27 (厚さ 0. 028 um) 、 A l。.₂₀Ga。 _B。As からなるの P側サイドバリア層 26 (厚さ 0 · 05 m) 、 A 1。· _S。G a。· _S0A sからなる p測キヤリアブロック層 25 (厚さ 0. 0135 m) 、 A 1。.₂。G a₀. _a。A sからなる p側導波層 23 (厚さ 0. 2 m) 、 A 1。.₄。G a。· _s。 A s からなる電流狭窄層 24 (厚さ 0. 5Aim ) 、 GaAsからなるプロセスキヤップ JB35 (厚さ 0. 1 Aim) を順次成長させる。なお、第 1回目の結晶成長には MOCVD法を用いたが、 MB Ε法など他の結晶成長法を用いることもできる。次に図 5 ( b ) において、プロセスキャップ層 35上にフォトレジスト 36を塗布し、このフォトレジストにフォトリソグラフィ法を用いて所望のストライプ幅の窓を形成し、これをマスクとして電流狭窄層 24にゥヱットエッチングを施して、紙面垂直方向に延びるストライプ状の溝部 37を形成する。このエツチング工程において、従来は電流狭窄層 24を活性層 27の直近に形成していたので, しばしば過剰のエッチングにより活性層にダメージを与えており、製造マージンが小さいため、これに代わる高精度のエッチング技術が要求されていたが、本発明では電流狭窄層 24を活性層 27からより遠くに形成しているため、活性層 2 7を傷つけることなく清部 37を形成できる。

次にフォトレジスト 36を除去し、表面洗浄の過程でプロセスキヤップ層 35 を除去した後、第 2回目の結晶成長において A 1。.₂。Ga。.₈。Asからなる上部の P側導波層 23 (厚さ 0. 3 m) 、 A 1。.₃₃Ga。._S7Asからなる p側クラッド層 22 (厚さ 0. 8 m ) 、 P— Ga Asからなるキャップ層 21 (厚さ 2 ^m ) を順次形成すると、図 5 ( c ) に示す本発明の半導体レーザ素子が得られる。その後、基板およびキヤップ層 21に電極を形成して電流を流すと、キヤリァ注入によってレーザ発振が可能になる。

第 2回目の結晶成長の直前に、製造途中の基板を大気に曝すことになるが、このとき、従来では加工表面の A 1組成が高かったため、表面に酸化膜が形成され、以降の結晶性が低下していたが、本発明では加工表面の A 1組成が低いので酸化の程度が小さく、したがって結晶性が良く信頼性の高い結晶成長が可能となる。図 4 ( b ) に示す計算結果からこのときの ANeff は 0. 008となり、屈折率導波型楕造を実現するのに充分な屈折率差が得られることが判る。

このようにして得られた半導体レーザ素子は、ストライプ幅 6A£m、共振器長 500 umのとき、 96%Ζ4%コーティングにて間値電流 4 OmA、スローァ効率 1. 0WZAとなった。また、図 10に示すように出力 20 OmWまでキンクのない線形性の良好な電流一光出力特性が得られ、レーザビームの遠視野像は単峰性のガウス型であり、良好な屈折率導波精造であることが確認できた。

なおこのとき、 V。 = 0. 0847、 V, =0. 0564、 V₂ = 3. 283、 V· =3. 200であった。

(実施例 2 )

本発明の第 2実施例として、図 1 ( a ) に示した楕造を I nG a A s歪量子井戸レーザに適用した例を説明する。第 1実施例と同様に、図 5 ( a ) において、 n— GaA s基板上に GaA sからなるバッファ層 32 (厚さ 0. 5 m ) 、 A 1 o.₁₂G a。. _B8A sからなる n側クラッド層 3 1 (厚さ 0. 9〃m) 、 GaAs からなる n側導波層 30 (厚さ 0. 6 /m) 、 A 1。.₃。G a。.₇。 A sからなる n 側キャリアブロック層 29 (厚さ 0. 01 35 m) 、 GaA sからなる n側サイドバリア層 28 (厚さ 0. 05 um〉、 3本の I n。.₂₀Ga₀. _e。A s量子井戸 (厚さ 0. 007^m) とそれらを補間する 2本の GaA sからなるバリア層（厚さ◦ . 006 m ) による活性層 27 (厚さ 0. 033 zm ) 、 GaA sからなる P側サイドバリア層 26 (厚さ 0. 05〃m ) 、 A 1 。 ₃。Ga。 "A sからなる P側キャリアブロック層 25 (厚さ 0. 0 1 35 m) 、 GaA sからなる P側導波層 23 (厚さ 0. 2 «m) 、八 1。.₂₀0&。.₈。八5からなる電流狭窄層 24 (厚さ 0. 5 m) 、 GaA sからなるプロセスキャップ層 35 (厚さ 0. l m) を順次成長させる。

次に図 5 ( b ) において、プロセスキヤップ層 35上にフォトレジスト 36を塗布し、このフォトレジストに所望のストライプ幅の窓を形成し、これをマスクとして電流狭窄層 24にゥヱッ卜エッチングを施して清部 37を形成する。

次にフォトレジスト 36を除去し、表面洗浄の過程でプロセスキャップ層 35 を除去した後、第 2回目の結晶成長において GaA sからなる上部の p側導波層 23 (厚さ 0. 4〃m ) 、 1。._{1 :}03。.₈₈ .3からなる側クラッド層22 ( 厚さ 0. 9Atm) 、 p— GaAsからなるキャップ層 2 1 (厚さ 2 m) を順次形成すると、図 5 ( c ) に示す本発明の半導体レーザ素子が得られる。その後、基板およびキャップ « 2 1に電極を形成して電流を流すと、キャリア注入によつてレーザ発振が可能になる。特に本実施例では、再成長界面は GaA sとなるので、 A 1酸化が回避できるため、したがって結晶性が良く信頼性の高い結晶成長が可能となる。

このようにして得られた半導体レーザ素子は、間値電流 30mA、スロープ効率 1. 0W Aとなった。また、出力 1 0 OmWまでキンクのない線形性の良好な ¾流一光出力特性が得られ、レーザビームの遠視野像は単峰性のガウス型であり、良好な屈折率導波構造であることが確認できた。

このように従来より A 1組成が低く、しかも活性層より遠い位置で形成された «流狭窄層によって良好な屈折率導波構造を形成することが可能であり、製造マ一ジンが大きく、信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の構造、組成の半導体レーザについて適用可能である。

(実施例 3 )

図 6は、本発明が適用可能なリッジ型屈折率導波型半導体レーザの一例を示す ¾造図である。図 6において、 n— G a As基板（不図示）の上に、 n— GaA sから成るバッファ層 32 (厚さ 0. 、 n— A 1。 ₃₃Ga。._S7A sから成るクラッド層 31 (厚さ 0. 8〃m ) 、 11ー 1。.₂。0_&。.₃,_:. 5から成る導波層 30 (厚さ 0. 、 n— A 10. _S。G a。.₅。A sから成るキャリアプロック層 29 (厚さ 0. 01 35 m) 、ノンドープ 1₀. :。0&。 ₈。 5から成るサイドバリア層 28 (厚さ 0. 0 、ノンドープ G a A sから成る 2本の爱子井戸層（厚さ 0. 01 1 m) と A 1。.₂。Ga。 _eoA sから成るバリア屑 (厚さ 0. 006 um) で構成される活性層 27 (厚さ 0. 028>um) 、ノンドーァ A 1。.₂。G a。. _a。A sから成るサイドバリア曆 2 ό (厚さ 0. 05〃 m ) 、 P— A 1。.₅₀G a。.₅。A sから成るキャリアブロック層 25 (厚さ 0. 01 35 M m ) 、 P— A 1。· ₂。G a。.₈。 A sから成る導波層 23 (厚さ 0. 5 m ) 、 p — A 1。.₃₃Ga。._S7A sから成るクラッド層 22 (厚さ 0. 8 m ) 、および p 一 GaA sから成るプロセスキヤップ層を順次形成する。

次に、 S i 0₂ などの無機膜を蒸着などで形成し、これにフォトリソグラフィ法を用いて所望のストライプ幅の窓を形成し、これをマスクとして埋込領域 33 となる部分のクラッド層 22、および一部の導波層 23を除去する。続いて第 2 回目の結晶成長として、 A 1。.-。0 。.₆。八 3から成る電流狭窄層24を埋め込む。なお、このとき選択成長を用いている。この後マスクとなっていた無機膜を除去後、第 3回目の結晶成長で P— GaA sから成るキャップ層 21 (厚さ 2ju m) を形成する。その後、基板およびキャップ層 21に電極を形成して電流を流すと、キャリア注入によってレーザ発振が可能となる。クラッド層 22の両側には、導波層 23より A 1組成を上げて低屈折率とした «流狭窄層 24がストライプ状の活性領域 34を挟むように形成される。これによつて活性領域 34と電流狭窄層 24が存在する埋込領域 33との間に屈折率差を設けて、屈折率導波構造を形成している。

こうしてリッジ型の半導体レーザに本発明構造を適用すると、従来より A 1組成が低く、しかも活性層より離れて形成された電流狭窄餍によって容易に屈折率導波構造を実現できる。

このようにして得られた半導体レーザ素子は、閩値電流 30mA、スロープ効率 1. 0W/Aとなった。また、出力 10 OmWまでキンクのない線形性の良好な電流一光出力特性が得られ、レーザビームの遠視野像は単峰性のガウス型であり、良好な屈折率導波楕造であることが確認された。

(実施例 4 )

図 7は、本発明が適用可能な T J S型屈折率導波半導体レーザの一例を示す構造!！である。図 7において、 n— GaAsから成るバッファ層 32の上に、 n— A 1 Ga A sから成るクラッド層 31、 n - A 1 Ga A sから成る導波層 30、 n— A 1 GaAsから成るキャリアブロック層 29、ノンドープ A 1 GaAsから成るサイドバリア層 28、ノンドープ GaAsから成る 2本の量子井戸層とノンドープ A 1 GaA sから成るバリア層で構成される活性層 27、ノンド一プ A 1 G a A sから成るサイドバリア層 26、 p— A 1 G a A sから成るキヤリアブロック層 25、 p— A 1 Ga A sから成る導波層 23、 P— A l GaAsから成るクラッド層 22、および P— GaAsから成るキャップ層 21が順次形成されている。この場合は、特に電流狭窄層は設けていないが、基板の形状を反映して 33の埋込領域は実効屈折率が小さくなり屈折率導波構造が形成される。

(実施例 5〜実施例 7および参考例）

次に、導波路を非対称化することにより、電流狭窄層の効果を高める方法について、実施例を示す。

実施例 1と同じプロセスを用いて半導体レーザ素子を作成した。

このとき用いた各層の組成、厚さは（表 4 ) に示すとおりである。

【】

8IIZ0/S6dr/XDd 8Ζ€ΖΙ/960Λλ WO 96/12328 PCT/JP95rt)2118 このようにして得られた半導体レーザ素子は、ストライプ幅 6 πι、共振器長 5 0 0 ju mのとき、 9 6 %/4 %コーティングにて闊値電流 4 O m A、スロープ効率 1 . O WZAとなった。また、出力 2 0 O mWまでキンクのない線形性の良好な電流一光出力特性が得られ、レーザビームの遠視野像は単峰性のガウス型であり、良好な屈折率導波構造であることが確認できた。

このように、いずれの手法を用いた場合でも、非対称化により参考例（対称〉よりも低い A 1組成の電流狭窄層を用いても大きな A N effが得られ、良好な素子が作成されている。また、非対称化を行った素子では、電流狭窄層の A 1組成を下げる代わりにキヤリアブロック層からの距離を大きくしても同様の効果が期待でき、このような低 A 1組成化、遠距離化により、より大きなマージンを持つて素子を作成できる。

(参考例）

参考例として非対称化を行わない場合の例を示す。プロセスは実施例と同様である。このとき用いた組成、厚さを（表 4 ) に示す。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々の楕造、組成の半導体レーザについて適用可能である。

また、半導体レーザを楕成する材料は、 G a 、 A l 、 A sを全て含む必要はなく、さらに他の材料を加えて用いることも可能であり、たとえば活性層に I n G a A sを用いた歪量子井戸レーザなど、あらゆる屈折率導波型半導体レーザに対して適用できる。また、活性層の楕造に閱しても、いわゆる G R I N ( Graded- Index)構造や D H ( Double Heterostructure ) 構造などにも本発明は適用可能である。

【発明の効果】

以上詳説したように本発明によれば、キャリアブロック層が注入キャリアを活性層内に閉じ込める役割を果たすとともに、低い A 1組成の ϋ流狭窄層を活性層から遠い位置に形成することによって所望の屈折率差を確保できるため、製造が容易で高信頼性の屈折率導波型半導体レーザ素子を実現できる。

さらに、非対称導波路の採用によって、導波モードは電流狭窄層厠にシフトするため、より大きな屈折率差を形成できるので、電流狭窄層の活性層からの距離と A 1組成比に対するマージンが広がり、製造が容易でかつ設計自由度が大きくなる。

また、 «流狭^履以外の雇の A 1組成も低く抑えることが可能になるため、酸化の影響が少なくなり、また電気的特性、熱特性や光学特性等を改善できる。こうして高出力で製遣容易な屈折率導波型の半導体レーザ素子を得ることができる,

Claims

請求の範囲

1、话性層と、

活性層の両側に設けられ、導波層より大きなエネルギーギャップを有するキヤリアブロック層と、

キヤリアブ口ック層に対して活性層と反対側に設けられた導波層と、導波層に対して活性層と反対側に設けられ、導波層より低い屈折率を有するクラッド層とを備え、

導波層より低い屈折率を有する電流狭窄層がストライプ状の活性領域を挟むように形成され、該活性領域と電流狭窄層が存在する埋込領域との間に屈折率差を設けて屈折率導波構造を形成したことを特徴とする半導体レーザ素子。

2、活性層に対し電流狭窄層とは反対側の仮想実効屈折率を電流狭窄層側の仮想実効屈折率より低い構造とすることを特徴とする請求項 1記载の半導体レーザ素子。

3、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側のクラッド層の屈折率を低下させることにより仮想実効屈折率を下げたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の半導体レーザ素子。

4、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の導波層の屈折率を低下させることにより仮想実効屈折率を下げたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の半導体レーザ素子。

5、活性層に対し、電流狭窄層とは反対側の導波層の厚さを、電流狭窄層側の導波層の厚さより小さくすることにより仮想実効屈折率を下げたことを特徴とする請求の範囲第 2項記載の半導体レーザ素子。

6、電流狭窄層は、クラッドに対して隣接するように導波層内に形成されることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の半導体レーザ素子。

7、電流狭窄層は、クラッドに対して離間するように導波層内に形成されることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の半導体レーザ素子。

8、を円周率、導波層の屈折率を N。、クラッド層の屈折率を N _a、クラッド層閟の実効厚みを d «、半導体レーザの発振波長を λとし、規格化周波数 V ·を

V , = π - ά , / λ ) - ( Ν ο ² - Ν ₃ ² ) ^{0 5}

と定義したとき、 V. > 7Γ /3

となることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれかに記載の半導体レ一ザ素子。

9、を円周率、導波層の屈折率を Ν。、キャリアブロック層の屈折率および厚みを Ν₂ および d₂ 、クラッド層の屈折率を N ₃ 、活性層、ノ、'リア層、サイドバリア層、およびキャリアブロック層を含む導波層の厚みを d₃ とし、

V, = ( π · d₂ /λ ) - (No²-N₂ ²) ^{o s}

V₂ = ( 7Γ · d₃ Ζλ ) · (No²-N₃ ²) ^{o s}

と定義したとき、

V, く V₂ / 1 0

となることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 8項のいずれかに記載の半導体レ一ザ素子。

10、活性層の屈折率および厚みを N , および d , とし、 V。を、

V。 = ( 7Γ · d , /λ ) - ( Ν,²-Νο²) °· ⁵

活性層が m層からなる量子井戸である場合には、量子井戸層の屈折率および厚みを N_w および c とし、

V。 = ( m ■ 7T ■ d w λ ) . ( Nw²-N₀ ² ) °· ⁵

と定義したとき、

( V。ノ 3 ) く V, < Vo

となることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 9項のいずれかに記載の半導体レ一ザ素子。

1 1、キャリアブロック層の厚みを d₂ (単位オングストローム）、導波層とキャリアブロック層とのエネルギーギャップ差を E (単位 e V。但し、エネルギ一ギヤップに分布がある場合は最小値を採用する）としたとき、

E > 2 . 5 X 1 0³ /ά ζ²

となることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 1 0項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

1 2、電流狭窄層の埋め込みにより活性領域と埋込領域との実効屈折率差 ΔΝ eff は、

A eff ≥ 0. 00 1 となることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 11項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

13、 ¾流狭 ¾層は A 1 xGa!-xAsから成り、このとき Xは 0. 0〜0. 7 であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 12項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

14、キャリアブロック層は Aし G_{a i}-_xAsから成り、このとき Xは 0. 0 〜0. 7であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 12項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

15、導波層は G a Asからなる請求の範囲第 1項〜第 12項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。

16、活性層は I 11_!<0&₁-_!<八3からなる請求の範囲第1項〜第12項のいずれかに記載の半導体レーザ素子。