JP2980302B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高光出力で横モードの安
定した半導体レーザに関する。
定した半導体レーザに関する。
【０００２】
（１）近年、高出力ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザと
して、図５に示すような構造が特開平５−２４３６６９
号公報及びジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）の第３２巻
６０９ページに報告されている（Ｓ．Ｋａｗａｎａｋ
ａ，Ｔ．Ｔａｎａｋａ，Ｈ．Ｙａｎａｇｉｓａｗａ，
Ｓ．Ｙａｎｏａｎｄ Ｓ．Ｍｉｎａｇａｗａ）。ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板３１上に、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐクラッド層３２、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ガイド層３３、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層３４、（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ガイド層３５ 、ＧａＩ
ｎＰ活性層３６（歪み０．３〜０．９％、厚さ２０〜３
０nm）、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層３７からなるヘテロ構造が形成されている。ｐ側
の半導体層中には、ストライプ状のメサが形成され、メ
サ脇がｎ型ＧａＡｓブロック層３９で埋め込まれてい
る。上述の構造を半導体レーザに用いることにより、活
性層に対して垂直方向の光強度分布はｎ型の半導体層側
へ広がり、活性層での相対光強度を小さくできている。
これは、端面での光学損傷が生じる光出力が高く、高出
力動作可能なことを意味する。また、ｐ側のＧａＡｓで
埋め込まれたストライプ状のメサ構造は光導波路を形成
し横モード制御を行うとともに電流の閉じ込めを行うた
めのものである。この構造により横モード制御型の高出
力ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザが製作できる。
して、図５に示すような構造が特開平５−２４３６６９
号公報及びジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）の第３２巻
６０９ページに報告されている（Ｓ．Ｋａｗａｎａｋ
ａ，Ｔ．Ｔａｎａｋａ，Ｈ．Ｙａｎａｇｉｓａｗａ，
Ｓ．Ｙａｎｏａｎｄ Ｓ．Ｍｉｎａｇａｗａ）。ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板３１上に、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐクラッド層３２、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）
0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ガイド層３３、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層３４、（Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ガイド層３５ 、ＧａＩ
ｎＰ活性層３６（歪み０．３〜０．９％、厚さ２０〜３
０nm）、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラ
ッド層３７からなるヘテロ構造が形成されている。ｐ側
の半導体層中には、ストライプ状のメサが形成され、メ
サ脇がｎ型ＧａＡｓブロック層３９で埋め込まれてい
る。上述の構造を半導体レーザに用いることにより、活
性層に対して垂直方向の光強度分布はｎ型の半導体層側
へ広がり、活性層での相対光強度を小さくできている。
これは、端面での光学損傷が生じる光出力が高く、高出
力動作可能なことを意味する。また、ｐ側のＧａＡｓで
埋め込まれたストライプ状のメサ構造は光導波路を形成
し横モード制御を行うとともに電流の閉じ込めを行うた
めのものである。この構造により横モード制御型の高出
力ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザが製作できる。
【０００３】（２）また、後述する本発明の半導体レー
ザと構造が類似する半導体レーザが特開平２−１２８８
５号公報に開示されている。この半導体レーザは、図６
に示すように、クラッド層の構造を屈折率の低い内側ク
ラッド層とそれより屈折率の高い外側クラッド層とから
なる２重構造にしたもので、内側クラッド層と外側クラ
ッド層の組成及び材料を適当に選ぶことによって、垂直
放射角を任意の値に制御できるようにしたものである。
ザと構造が類似する半導体レーザが特開平２−１２８８
５号公報に開示されている。この半導体レーザは、図６
に示すように、クラッド層の構造を屈折率の低い内側ク
ラッド層とそれより屈折率の高い外側クラッド層とから
なる２重構造にしたもので、内側クラッド層と外側クラ
ッド層の組成及び材料を適当に選ぶことによって、垂直
放射角を任意の値に制御できるようにしたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】（１）ストライプ状の
メサにより光導波路を形成し導波姿態の横モードを制御
する構造において、横モードの安定性はメサ部分とメサ
脇部分の屈折率差と深く関係し、その値によって電流−
光出力特性の直線性の乱れ、いわゆるキンクの発生する
出力が決まってくる。上述の従来構造（図５）では、ｎ
側にクラッド層３２、３４より屈折率が大きく活性層３
６より屈折率が小さい外側ガイド層３３を設けて、メサ
部分及びメサ脇部分の両方で端面での光の分布をｎ側に
偏らせているため、メサ部分とメサ脇部分の屈折率差が
小さく、キンクが生じる光出力が小さいという欠点があ
る。実際に従来の技術の（１）で述べた構造において、
ｐ型クラッド層厚を１μm 、活性層厚を４０nm、内側
ガイド層厚を０nm、ｎ型内側クラッド層厚を５７．５n
m、外側クラッド層厚を０．９５μm として、外側ガイ
ド層を変えたときのメサ部分とメサ脇部分の屈折率差を
計算すると図４の（ｂ）に示した実線となる。安定した
基本横モード発振を得るためには１×１０-3〜１×１０
-2の屈折率差が必要となるが、計算結果はガイド厚が４
５０nm以上になると１×１０-3以下になってしまう。高
出力化するためにはガイド厚は厚くしなければならず、
高出力化と横モード安定度はトレードオフの関係にあり
両立が難しいことがわかる。言い替えれば、ガイド層厚
が３００nmで所望の屈折率差が得られても、端面破壊出
力レベルは低く、キンク光出力レベルは高くともその光
出力にいたるまでにレーザは壊れてしまう
メサにより光導波路を形成し導波姿態の横モードを制御
する構造において、横モードの安定性はメサ部分とメサ
脇部分の屈折率差と深く関係し、その値によって電流−
光出力特性の直線性の乱れ、いわゆるキンクの発生する
出力が決まってくる。上述の従来構造（図５）では、ｎ
側にクラッド層３２、３４より屈折率が大きく活性層３
６より屈折率が小さい外側ガイド層３３を設けて、メサ
部分及びメサ脇部分の両方で端面での光の分布をｎ側に
偏らせているため、メサ部分とメサ脇部分の屈折率差が
小さく、キンクが生じる光出力が小さいという欠点があ
る。実際に従来の技術の（１）で述べた構造において、
ｐ型クラッド層厚を１μm 、活性層厚を４０nm、内側
ガイド層厚を０nm、ｎ型内側クラッド層厚を５７．５n
m、外側クラッド層厚を０．９５μm として、外側ガイ
ド層を変えたときのメサ部分とメサ脇部分の屈折率差を
計算すると図４の（ｂ）に示した実線となる。安定した
基本横モード発振を得るためには１×１０-3〜１×１０
-2の屈折率差が必要となるが、計算結果はガイド厚が４
５０nm以上になると１×１０-3以下になってしまう。高
出力化するためにはガイド厚は厚くしなければならず、
高出力化と横モード安定度はトレードオフの関係にあり
両立が難しいことがわかる。言い替えれば、ガイド層厚
が３００nmで所望の屈折率差が得られても、端面破壊出
力レベルは低く、キンク光出力レベルは高くともその光
出力にいたるまでにレーザは壊れてしまう
【０００５】本発明の目的は上述の欠点を解消し、メサ
部分とメサ脇部分の屈折率差が大きく、横モード安定性
が高く、キンクが生じる光出力が大きいレーザを提供す
ることにある。
部分とメサ脇部分の屈折率差が大きく、横モード安定性
が高く、キンクが生じる光出力が大きいレーザを提供す
ることにある。
【０００６】（２）また、特開平２−１２８８５号公報
に開示されている構造は、垂直放射角を制御する一つの
構造で、後述の本半導体レーザと類似している。本発明
との違いが明確になるように、この半導体レーザの問題
点を述べていく。図６に示すように、内側のクラッド層
よりも高い屈折率の層を外側のクラッド層として用いる
構造である。このため層厚方向の光の分布がクラッド層
と活性層からなるダブルヘテロ構造を挟む電極コンタク
ト層にまで及ぶ。このため電極コンタクト層として電極
との接触抵抗を小さくできるＧａＡｓ層を用いたときに
は、ＧａＡｓのバンドギャップの狭さのため、電極コン
タクト層が、発振するレーザ光を吸収する層となり、内
部損失が大きくなるという欠点がある。実際に活性層を
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5 Ｐ、内側クラッド層を（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、外側クラッド層を（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、電極コンタクト層をＧａＡｓ
とし、活性層厚を４０nm、内側クラッド層厚を５７．５
nm、外側クラッド層厚を１．５５μm とし、ストライプ
幅を５μm のＧａＡｓ埋め込み型屈折率導波型レーザを
製作したときの同レーザの内部損失は２０cm-1以上と計
算される。
に開示されている構造は、垂直放射角を制御する一つの
構造で、後述の本半導体レーザと類似している。本発明
との違いが明確になるように、この半導体レーザの問題
点を述べていく。図６に示すように、内側のクラッド層
よりも高い屈折率の層を外側のクラッド層として用いる
構造である。このため層厚方向の光の分布がクラッド層
と活性層からなるダブルヘテロ構造を挟む電極コンタク
ト層にまで及ぶ。このため電極コンタクト層として電極
との接触抵抗を小さくできるＧａＡｓ層を用いたときに
は、ＧａＡｓのバンドギャップの狭さのため、電極コン
タクト層が、発振するレーザ光を吸収する層となり、内
部損失が大きくなるという欠点がある。実際に活性層を
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5 Ｐ、内側クラッド層を（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、外側クラッド層を（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、電極コンタクト層をＧａＡｓ
とし、活性層厚を４０nm、内側クラッド層厚を５７．５
nm、外側クラッド層厚を１．５５μm とし、ストライプ
幅を５μm のＧａＡｓ埋め込み型屈折率導波型レーザを
製作したときの同レーザの内部損失は２０cm-1以上と計
算される。
【０００７】本発明の目的は上述の欠点をも解決し、電
極コンタクト層にまで光の分布が及ばない、内部損失の
低いレーザで高いキンク出力を達成することにある。
極コンタクト層にまで光の分布が及ばない、内部損失の
低いレーザで高いキンク出力を達成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、横モード制御のためのメサ型ストライプ構造を有
し、活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラッド
層からなるダブルヘテロ構造を少なくとも有し、両方の
クラッド層が高屈折率の光ガイド層を低屈折率のクラッ
ド層で挟んだ３重構造となっており、前記光ガイド層は
メサ型ストライプの一部を形成し、かつ前記メサ脇部が
クラッド層より低屈折率の電流ブロック層または発振す
るレーザ光を吸収できるバンドギャップを有する電流ブ
ロック層によって埋め込まれていることを特徴とする。
また活性層と電流ブロック層との間の層が活性層よりも
屈折率の小さなクラッド層であることを特徴とする。
は、横モード制御のためのメサ型ストライプ構造を有
し、活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さなクラッド
層からなるダブルヘテロ構造を少なくとも有し、両方の
クラッド層が高屈折率の光ガイド層を低屈折率のクラッ
ド層で挟んだ３重構造となっており、前記光ガイド層は
メサ型ストライプの一部を形成し、かつ前記メサ脇部が
クラッド層より低屈折率の電流ブロック層または発振す
るレーザ光を吸収できるバンドギャップを有する電流ブ
ロック層によって埋め込まれていることを特徴とする。
また活性層と電流ブロック層との間の層が活性層よりも
屈折率の小さなクラッド層であることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の半導体レーザの層構造の屈折率分布
を、メサ部分とメサ脇部分に分けて図３に示す。メサ部
分（Ａ）の屈折率分布は活性層を中心に対称であり、光
は、当然、ｐ側及びｎ側に対称に広がっている。一方、
メサ脇部分（Ｂ）ではｐ側のガイド層が除去されＧａＡ
ｓ層に置き換えられている。このため、ｎ側のガイド層
が光分布を引っ張るとともにＧａＡｓ層での損失が光を
ｎ側に押しやっている。この結果として、メサ脇部分で
は光はｎ側に偏った分布をもっている。メサ部分とメサ
脇部分での光の分布が大きく異なり、すなわち、メサ部
分とメサ脇部分で屈折率差が大きくなっている。
を、メサ部分とメサ脇部分に分けて図３に示す。メサ部
分（Ａ）の屈折率分布は活性層を中心に対称であり、光
は、当然、ｐ側及びｎ側に対称に広がっている。一方、
メサ脇部分（Ｂ）ではｐ側のガイド層が除去されＧａＡ
ｓ層に置き換えられている。このため、ｎ側のガイド層
が光分布を引っ張るとともにＧａＡｓ層での損失が光を
ｎ側に押しやっている。この結果として、メサ脇部分で
は光はｎ側に偏った分布をもっている。メサ部分とメサ
脇部分での光の分布が大きく異なり、すなわち、メサ部
分とメサ脇部分で屈折率差が大きくなっている。
【００１０】計算で求めた屈折率差の結果の一例を図４
に示す。図中（ａ）の実線が本発明に対し、ｐとｎ両側
のガイド層厚を等しく保ちながら変化させたときの屈折
率差を計算したものである。（ｂ）は前述したように従
来の半導体レーザの場合に対応している。まず、本発明
では従来に比べ大きい屈折率差が得られる。特に、ガイ
ド層を高出力化のために厚くしていくと、従来の構造で
は１×１０-3以下と横モード制御にとって不十分な値に
なっていくが、本発明では１×１０-2〜５×１０-3程度
の値を維持している。これにより、キンクが生じる光出
力を大きくすることができる。
に示す。図中（ａ）の実線が本発明に対し、ｐとｎ両側
のガイド層厚を等しく保ちながら変化させたときの屈折
率差を計算したものである。（ｂ）は前述したように従
来の半導体レーザの場合に対応している。まず、本発明
では従来に比べ大きい屈折率差が得られる。特に、ガイ
ド層を高出力化のために厚くしていくと、従来の構造で
は１×１０-3以下と横モード制御にとって不十分な値に
なっていくが、本発明では１×１０-2〜５×１０-3程度
の値を維持している。これにより、キンクが生じる光出
力を大きくすることができる。
【００１１】また、本発明の半導体レーザは、図３のメ
サ部分の屈折率分布を見てわかるように、ＧａＡｓ層と
ガイド層との間に低屈折率の層が導入された構造に、結
果としてなっている。この低屈折率の層はＧａＡｓ層に
向かって、光を急激に減少させる。よって、層厚方向の
光の分布がクラッド層と活性層からなるダブルヘテロ構
造を挟む電極コンタクト層にまで及ばす、電極コンタク
ト層として電極との接触抵抗を小さくできるＧａＡｓ層
を用いたとき、電極コンタクト層によるレーザ光の吸収
は起きず、内部損失を小さくすることができる。実際に
実施例に示した構造を有するレーザの内部損失を計算す
ると１５cm-1であった。この値は従来例の内部損失の値
である２０cm-1以上に較べて小さい。
サ部分の屈折率分布を見てわかるように、ＧａＡｓ層と
ガイド層との間に低屈折率の層が導入された構造に、結
果としてなっている。この低屈折率の層はＧａＡｓ層に
向かって、光を急激に減少させる。よって、層厚方向の
光の分布がクラッド層と活性層からなるダブルヘテロ構
造を挟む電極コンタクト層にまで及ばす、電極コンタク
ト層として電極との接触抵抗を小さくできるＧａＡｓ層
を用いたとき、電極コンタクト層によるレーザ光の吸収
は起きず、内部損失を小さくすることができる。実際に
実施例に示した構造を有するレーザの内部損失を計算す
ると１５cm-1であった。この値は従来例の内部損失の値
である２０cm-1以上に較べて小さい。
【００１２】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は本発明の半導体レーザの一実施例を示すレーザチッ
プの断面図であり、図２はその工程図である。
１は本発明の半導体レーザの一実施例を示すレーザチッ
プの断面図であり、図２はその工程図である。
【００１３】まず、一回目の減圧ＭＯＶＰＥ法による成
長で、ｎ型ＧａＡｓ基板１（Ｓｉドープ；ｎ＝２×１０
18cm-3）上に格子定数を整合させて、次の層を順次形成
する。
長で、ｎ型ＧａＡｓ基板１（Ｓｉドープ；ｎ＝２×１０
18cm-3）上に格子定数を整合させて、次の層を順次形成
する。
【００１４】ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
外側クラッド層２（ｎ＝５×１０17cm-2；厚さ１μm
）、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド
層３（厚さ８００nm）、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層４（厚さ５０nm）、４つのＧ
ａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸（厚さ１０nm）と３つの（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ（厚さ５nm）とか
らなる多重量子井戸活性層５（アンドープ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層６（厚
さ５０nm）、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
ガイド層７（厚さ８００nm）、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラッド層８（ｐ＝５×１
０17cm-3；厚さ１μm ）、ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッ
ファ層９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０。
外側クラッド層２（ｎ＝５×１０17cm-2；厚さ１μm
）、ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド
層３（厚さ８００nm）、ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層４（厚さ５０nm）、４つのＧ
ａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ井戸（厚さ１０nm）と３つの（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバリヤ（厚さ５nm）とか
らなる多重量子井戸活性層５（アンドープ）、ｐ型（Ａ
ｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラッド層６（厚
さ５０nm）、ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ
ガイド層７（厚さ８００nm）、ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラッド層８（ｐ＝５×１
０17cm-3；厚さ１μm ）、ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッ
ファ層９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０。
【００１５】成長温度は温度６６０℃、圧力７０Ｔｏｒ
ｒ、Ｖ／III 比＝１５０、キャリヤガス（Ｈ2 ）の全流
量１５ｌ／ｍｉｎとした。原料としては、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩ：（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧ：（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ）、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）、アルシン
（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）、ｎ型ドーパン
ト：ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 、ｐ型ドーパント：ジメチル
ジンク（ＤＭＺｎ：（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ）を用いた。
ｒ、Ｖ／III 比＝１５０、キャリヤガス（Ｈ2 ）の全流
量１５ｌ／ｍｉｎとした。原料としては、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩ：（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ）、トリエチル
ガリウム（ＴＥＧ：（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ）、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ：（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）、アルシン
（ＡｓＨ3 ）、ホスフィン（ＰＨ3 ）、ｎ型ドーパン
ト：ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 、ｐ型ドーパント：ジメチル
ジンク（ＤＭＺｎ：（ＣＨ3 ）2 Ｚｎ）を用いた。
【００１６】こうして成長したウェハーにフォトリソグ
ラフィーにより幅５μm のストライプ上のＳｉＯ2 膜１
１のマスクを形成した（図２（ａ））。つぎにこのＳｉ
Ｏ2マスク１１を用いてリン酸系のエッチング液により
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０をメサ状にエッチングし、
続いて臭酸系のエッチング液によりｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラッド層をエッチングし、
同じく、臭酸系のエッチング液によりｐ型（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層をｐ型メサ脇の残り厚
が活性層のｐ側界面からの距離において０．２５μm の
位置までをメサ状にエッチングした（図２（ｂ））。つ
ぎにＳｉＯ2 マスク１１をつけたまま減圧ＭＯＶＰＥ法
により２回目の成長を行い、ｎ型ＧａＡｓブロック層１
２を形成し、ＳｉＯ2 マスク１１を除去した後に減圧Ｍ
ＯＶＰＥ法により３回目の成長を行い、ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層１３を形成した（図２（ｃ））。最後にｐ、
ｎ両電極をそれぞれｐ型コンタクト層１３、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上に形成して、キャビティ長７００μm に劈開
し、レーザ端面を前面反射率が５％、裏面反射率が９５
％となるようにＡｌ2 Ｏ3 でコーティングした後、個々
のチップに分離し、Ｓｉ製ヒートシンクに融着して半導
体レーザが完成した。
ラフィーにより幅５μm のストライプ上のＳｉＯ2 膜１
１のマスクを形成した（図２（ａ））。つぎにこのＳｉ
Ｏ2マスク１１を用いてリン酸系のエッチング液により
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０をメサ状にエッチングし、
続いて臭酸系のエッチング液によりｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ
0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラッド層をエッチングし、
同じく、臭酸系のエッチング液によりｐ型（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.4 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層をｐ型メサ脇の残り厚
が活性層のｐ側界面からの距離において０．２５μm の
位置までをメサ状にエッチングした（図２（ｂ））。つ
ぎにＳｉＯ2 マスク１１をつけたまま減圧ＭＯＶＰＥ法
により２回目の成長を行い、ｎ型ＧａＡｓブロック層１
２を形成し、ＳｉＯ2 マスク１１を除去した後に減圧Ｍ
ＯＶＰＥ法により３回目の成長を行い、ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層１３を形成した（図２（ｃ））。最後にｐ、
ｎ両電極をそれぞれｐ型コンタクト層１３、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上に形成して、キャビティ長７００μm に劈開
し、レーザ端面を前面反射率が５％、裏面反射率が９５
％となるようにＡｌ2 Ｏ3 でコーティングした後、個々
のチップに分離し、Ｓｉ製ヒートシンクに融着して半導
体レーザが完成した。
【００１７】上述の製作工程においてｐ型（Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層７のメサ幅は下部で５
μｍとなった。
ａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層７のメサ幅は下部で５
μｍとなった。
【００１８】こうして得られた本発明のレーザのキンク
が生じる光出力を連続発振時において室温で測定したと
ころ１００ｍＷであった。また同レーザの内部損失を測
定したところ１５cm-1であった。また屈折率差を十分と
れるので安定した基本横モード発振が得られた。
が生じる光出力を連続発振時において室温で測定したと
ころ１００ｍＷであった。また同レーザの内部損失を測
定したところ１５cm-1であった。また屈折率差を十分と
れるので安定した基本横モード発振が得られた。
【００１９】以上述べた実施例では、活性層をＧａＩｎ
ＰとＡｌＧａＩｎＰからなる多重量子井戸、クラッド層
を（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、ガイド層を
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとしたが、クラッ
ド層組成と活性層組成は、光とキャリヤのメサストライ
プ部への閉じ込めが充分にできる組成、材料を選べば良
く、ガイド層組成はクラッド層より屈折率が大きい組
成、材料を選べば良い。またブロック層をＧａＡｓとし
たが、ブロック層組成はクラッド層よりも屈折率の小さ
い組成、材料もしくは発振するレーザ光を吸収できるバ
ンドギャップを有する組成、材料を選べば良い。またレ
ーザに要求される特性により、ＳＣＨ構造にすることな
どもできる。またエッチングストッパ層を用いれば、メ
サ脇ガイド層の残り厚をより厳密に制御することもでき
る。
ＰとＡｌＧａＩｎＰからなる多重量子井戸、クラッド層
を（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ、ガイド層を
（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐとしたが、クラッ
ド層組成と活性層組成は、光とキャリヤのメサストライ
プ部への閉じ込めが充分にできる組成、材料を選べば良
く、ガイド層組成はクラッド層より屈折率が大きい組
成、材料を選べば良い。またブロック層をＧａＡｓとし
たが、ブロック層組成はクラッド層よりも屈折率の小さ
い組成、材料もしくは発振するレーザ光を吸収できるバ
ンドギャップを有する組成、材料を選べば良い。またレ
ーザに要求される特性により、ＳＣＨ構造にすることな
どもできる。またエッチングストッパ層を用いれば、メ
サ脇ガイド層の残り厚をより厳密に制御することもでき
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、横モード安定性が高く、
内部損失の低いキンクが生じる光出力が大きい半導体レ
ーザが得られる。
内部損失の低いキンクが生じる光出力が大きい半導体レ
ーザが得られる。
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の半導体レーザの製作工程を示す断面図
である。
である。
【図３】本発明の半導体レーザの活性層、クラッド層、
ガイド層の屈折率を模式的に表した図である。
ガイド層の屈折率を模式的に表した図である。
【図４】メサ部分とメサ脇部分との屈折率差を本発明と
従来例とで比較した計算結果を示す図である。
従来例とで比較した計算結果を示す図である。
【図５】従来の半導体レーザを示す図である。
【図６】従来例の構造を説明するための図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ２ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラ
ッド層 ３ ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層 ４ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラ
ッド層 ５ 多重量子井戸活性層 ６ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラ
ッド層 ７ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層 ８ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラ
ッド層 ９ ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッファ層 １０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １１ ＳｉＯ2 マスク １２ ｎ型ＧａＡｓブロック層 １３ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ３１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ク
ラッド層 ３３ ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ガ
イド層 ３４ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ク
ラッド層 ３５ （Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ガイド
層 ３６ ＧａＩｎＰ活性層 ３７ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層 ３８ ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッファ層 ３９ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ４０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ４１ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
ッド層 ３ ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層 ４ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラ
ッド層 ５ 多重量子井戸活性層 ６ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側クラ
ッド層 ７ ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐガイド層 ８ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側クラ
ッド層 ９ ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッファ層 １０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 １１ ＳｉＯ2 マスク １２ ｎ型ＧａＡｓブロック層 １３ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層 ３１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３２ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ク
ラッド層 ３３ ｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ外側ガ
イド層 ３４ ｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ク
ラッド層 ３５ （Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ内側ガイド
層 ３６ ＧａＩｎＰ活性層 ３７ ｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐクラッ
ド層 ３８ ｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバッファ層 ３９ ｎ型ＧａＡｓブロック層 ４０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層 ４１ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
Claims (2)
- 【請求項１】 横モード制御のためのメサ型ストライプ
構造を有し、活性層を挟み活性層よりも屈折率の小さな
クラッド層からなるダブルヘテロ構造を少なくとも有
し、両方のクラッド層が高屈折率の光ガイド層を低屈折
率のクラッド層で挟んだ３重構造となっており、前記光
ガイド層はメサ型ストライプの一部を形成し、かつ前記
メサ脇部がクラッド層より低屈折率の電流ブロック層ま
たは発振するレーザ光を吸収できるバンドギャップを有
する電流ブロック層によって埋め込まれていることを特
徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 活性層と電流ブロック層との間の層が活
性層よりも屈折率の小さなクラッド層であることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032106A JP2980302B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6032106A JP2980302B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240560A JPH07240560A (ja) | 1995-09-12 |
| JP2980302B2 true JP2980302B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=12349652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6032106A Expired - Fee Related JP2980302B2 (ja) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980302B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6141365A (en) * | 1997-12-31 | 2000-10-31 | Lasertron | Semiconductor laser with kink suppression layer |
| US6711191B1 (en) * | 1999-03-04 | 2004-03-23 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor laser device |
| JP4815734B2 (ja) * | 1999-06-10 | 2011-11-16 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
| US6608328B2 (en) * | 2001-02-05 | 2003-08-19 | Uni Light Technology Inc. | Semiconductor light emitting diode on a misoriented substrate |
| JP3797151B2 (ja) | 2001-07-05 | 2006-07-12 | ソニー株式会社 | レーザダイオード、光学ピックアップ装置、光ディスク装置および光通信装置 |
| JP2005252153A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP7147560B2 (ja) * | 2016-07-04 | 2022-10-05 | ソニーグループ株式会社 | スーパールミネッセンスダイオード及び表示装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2775950B2 (ja) * | 1990-01-12 | 1998-07-16 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP6032106A patent/JP2980302B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07240560A (ja) | 1995-09-12 |
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