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JPH10154843A - Semiconductor laser device and optical disk device using the same - Google Patents

Semiconductor laser device and optical disk device using the same

Info

Publication number
JPH10154843A
JPH10154843A JP31394996A JP31394996A JPH10154843A JP H10154843 A JPH10154843 A JP H10154843A JP 31394996 A JP31394996 A JP 31394996A JP 31394996 A JP31394996 A JP 31394996A JP H10154843 A JPH10154843 A JP H10154843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
width
semiconductor laser
laser device
stripe
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP31394996A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kawanaka
敏 川中
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP31394996A priority Critical patent/JPH10154843A/en
Publication of JPH10154843A publication Critical patent/JPH10154843A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1053Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
    • H01S5/1064Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】キンクが発生するまでの光出力を高くかつ安定
に保つことができ、製造歩留まりの良好な改良された半
導体レーザ素子を提供すること。 【解決手段】発光領域となる活性層と当該活性層を上下
に挾む二つのクラッド層からなるダブルヘテロ構造を半
導体基板上に設け、電流注入を行なうストライプ構造を
ダブルヘテロ構造に設けた半導体レーザ素子において、
ストライプ構造の幅に少なくとも一つの狭隘部を持た
せ、幅を共振器の長さ方向に沿って変化させる。
[PROBLEMS] To provide an improved semiconductor laser device capable of maintaining a high and stable optical output until a kink is generated and having a good production yield. A semiconductor laser having a double hetero structure including an active layer serving as a light emitting region and two cladding layers vertically sandwiching the active layer on a semiconductor substrate, and a stripe structure for current injection provided in the double hetero structure. In the element
The width of the stripe structure has at least one narrow portion, and the width is changed along the length direction of the resonator.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報機器等の光
源に適用して好適な半導体レーザ素子に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for use as a light source for optical information equipment and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、近赤外から可視域に発振波長を
持つ半導体レーザでは、光出力を高めていくと光を放射
するレーザ端面が破壊するという劣化現象が発生しやす
い。端面破壊の一因として、局所的な熱破壊による光学
的損傷がある。端面破壊を抑制して光出力を高めるため
には活性層内部の光密度を下げる必要があり、例えば幅
5μm程度の比較的広いストライプ構造を用いることに
よってレーザ光導波の領域を広げるのが一般的である。
ストライプ構造は、電流注入により活性層にキャリアを
供給するための構造であり、活性層の発光領域は、この
構造によって定められるために同じストライプ状にな
る。
2. Description of the Related Art Generally, in a semiconductor laser having an oscillation wavelength in the near-infrared to visible range, a deterioration phenomenon that a laser end face emitting light is destroyed when the light output is increased easily occurs. One of the causes of the edge destruction is optical damage due to local thermal destruction. It is necessary to lower the light density inside the active layer in order to suppress the end face breakdown and increase the light output. For example, it is general to widen the region of the laser light guide by using a relatively wide stripe structure having a width of about 5 μm, for example. It is.
The stripe structure is a structure for supplying carriers to the active layer by current injection, and the light emitting region of the active layer has the same stripe shape because it is determined by this structure.

【0003】しかし、ストライプ幅を広げていくと、基
本モードだけではなく高次モードに対する損失が低下す
る。このような場合、電流を増大させて光出力を高める
と、レーザ内部で利得の高い部分が不均一に分布するよ
うになって高次モードが発生する。高次モードが発生す
ると光出力−電流特性の線形性が損なわれ、電流を増加
させていく過程でキンクと云われる光出力の階段状変化
が現われる。この現象は、レーザ発振が不安定になるこ
とによって引き起こされるのであり、望ましくない。
However, as the stripe width is increased, the loss not only for the fundamental mode but also for higher-order modes decreases. In such a case, when the light output is increased by increasing the current, the high gain portion becomes unevenly distributed inside the laser, and a higher-order mode occurs. When a higher-order mode occurs, the linearity of the light output-current characteristic is impaired, and a step change in light output called kink appears in the process of increasing the current. This phenomenon is caused by instability of laser oscillation and is not desirable.

【0004】一方、ストライプ構造には外部への電流の
漏れを防ぐために電流ブロック層が設けられる。例え
ば、AlGaInP(アルミニウム、ガリウム、インジウ
ム、燐)半導体レーザ(発光波長600〜700nm)
では、電流ブロック層として、通常、GaAs(As:砒
素)などのバンドギャップの比較的小さい結晶が用いら
れており、同層はレーザ光を吸収する層となっている。
導波モード制御のためにストライプ幅を狭くした場合に
は、クラッド層で反射して活性層に戻るべき光のうち、
ブロック層で吸収される量が増大して発光効率が低下す
る。
On the other hand, a current blocking layer is provided on the stripe structure to prevent leakage of current to the outside. For example, AlGaInP (aluminum, gallium, indium, phosphorus) semiconductor laser (emission wavelength: 600 to 700 nm)
In this case, a crystal having a relatively small band gap, such as GaAs (As: arsenic), is usually used as a current blocking layer, and this layer is a layer that absorbs laser light.
When the stripe width is reduced to control the waveguide mode, of the light to be reflected by the cladding layer and returned to the active layer,
The amount absorbed by the block layer increases, and the luminous efficiency decreases.

【0005】従って、ストライプ幅は、発光効率向上の
観点からもある程度の広さが要求されるが、そのような
構造は、基本的には1次、2次等の幾つかの高次モード
の発生が可能な多モード導波路とならざるを得ない。通
常は、同導波路構造を用いて伝搬損失が最も小さい基本
モードで発振するように電流が設定される。
[0005] Therefore, the stripe width is required to have a certain width from the viewpoint of improving the luminous efficiency. However, such a structure is basically required for some higher-order modes such as primary and secondary modes. It must be a multimode waveguide that can be generated. Usually, the current is set so as to oscillate in the fundamental mode with the smallest propagation loss using the same waveguide structure.

【0006】以上の導波路構造を有する従来の半導体レ
ーザの例として、特開平7−273398号公報に開示
されている素子を図13に示す。半導体レーザは、活性
層3を二つのクラッド層2,4で挟んだダブルヘテロ構
造となっており、クラッド層4は、上部がメサ型(基板
主面に対し、凸状に隆起した領域を有する形状)になっ
ている。クラッド層4のメサ型の部分(即ち、凸状に隆
起した部分)がストライプ構造となり、それによって活
性層3内部に屈折率導波路となるストライプ状発光領域
が形成される。ストライプ構造の素子上面に平行な断面
(図13b参照)は、幅がWで一定で長さがLの細長い
直線状になっている(従来のストライプ状発光領域を有
する半導体レーザは、全て幅Wが一定である)。このス
トライプ構造によって、共振器長がLとなる。
As an example of a conventional semiconductor laser having the above waveguide structure, FIG. 13 shows an element disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-273398. The semiconductor laser has a double hetero structure in which an active layer 3 is sandwiched between two cladding layers 2 and 4. The cladding layer 4 has a mesa-shaped upper portion (having a region protruding in a convex shape with respect to the main surface of the substrate). Shape). A mesa-shaped portion (that is, a protruding portion) of the cladding layer 4 has a stripe structure, whereby a stripe-shaped light emitting region serving as a refractive index waveguide is formed inside the active layer 3. A cross section parallel to the upper surface of the stripe-structured element (see FIG. 13B) has an elongated linear shape with a constant width of W and a length of L (all conventional semiconductor lasers having a stripe-shaped light emitting region have a width of W. Is constant). With this stripe structure, the resonator length becomes L.

【0007】しかし、従来の半導体レーザにおいては、
上記のように電流を設定しても、ある特定の条件下にお
いて非常に低い光出力でキンクが発生する可能性があ
る。それは、1次モードが関係しており、基本モードと
1次モードの間で次の関係式が満たされた場合である。
However, in a conventional semiconductor laser,
Even if the current is set as described above, kink may occur at a very low light output under certain conditions. It is the case where the primary mode is involved and the following relational expression is satisfied between the basic mode and the primary mode.

【0008】(β0−β1)L=nπ β0、β1:それぞれ基本モード及び1次モードの伝搬定
数 n:整数(n=1,2,3,・・・) 上式は、レーザ光が共振器を一往復する間の二つのモー
ド(横モード)の位相差が丁度2πの整数倍であること
を示し、このとき、基本モードと1次モードの間で干渉
が起こり、そのためキンクが発生する。
0 −β 1 ) L = nπ β 0 , β 1 : Propagation constants of the fundamental mode and the primary mode, respectively n: Integer (n = 1, 2, 3,...) It shows that the phase difference between the two modes (transverse mode) while the light makes one round trip through the resonator is exactly an integer multiple of 2π, and at this time, interference occurs between the fundamental mode and the first mode, and therefore, the kink Occurs.

【0009】このとき、レーザ内部の光強度分布は、活
性層内のストライプ状の発光領域中を蛇行したような分
布となり、レーザ共振器端面から出力されるビームの出
射方向が光出力とともに大きく変化する。この現象は、
ビームステアリングと呼ばれている〔例えば、電子通信
情報学会信学技報LQE95−84号第15頁〜第20
頁(1995年10月)参照〕。このビームステアリン
グは、例えば、レーザ光を光ファイバに結合させる場合
に、ある駆動電流以上で結合損が増大するという不都合
を発生させる。
At this time, the light intensity distribution inside the laser has a meandering distribution in the stripe-shaped light emitting region in the active layer, and the emission direction of the beam output from the end face of the laser resonator changes greatly with the light output. I do. This phenomenon is
It is called beam steering [for example, IEICE Technical Report LQE95-84, pp. 15-20]
Pp. (October 1995)]. This beam steering causes a disadvantage that, for example, when a laser beam is coupled to an optical fiber, a coupling loss increases at a certain drive current or more.

【0010】前記公報では、上式が満たされないように
共振器長を設定する方法が述べられている。しかし、干
渉は、上式から明らかなように、伝搬定数が変化しても
起こる。しかも、干渉は、共振器長や伝搬定数の僅かな
変化によってその状況が変わる。一方、伝搬定数は、レ
ーザ内部のキャリア濃度や利得分布、動作温度や駆動電
流等の動作条件、ストライプ構造の幅等によって左右さ
れる。従って、キンクが発生するまでの光出力レベル
(以下「キンクレベル」という)を高く保つためには、
共振器長の設定だけでは不十分であり、使用範囲で動作
条件が変化しても干渉が起きないよう、ストライプ幅等
のその他の寸法を厳しく抑え、かつ、材料組成や製造条
件等を厳密に抑えるという厳しいプロセス精度が必要と
なり、良好な光出力−電流特性を有する素子を歩留まり
良く製造することが困難という問題点があった。
The above publication describes a method for setting the resonator length so that the above equation is not satisfied. However, as will be apparent from the above equation, interference occurs even when the propagation constant changes. In addition, the situation of the interference changes due to a slight change in the resonator length or the propagation constant. On the other hand, the propagation constant depends on the carrier concentration and gain distribution inside the laser, operating conditions such as operating temperature and drive current, the width of the stripe structure, and the like. Therefore, in order to keep the light output level (hereinafter referred to as “kink level”) until the occurrence of kink,
It is not enough to set the resonator length alone, so that other dimensions such as the stripe width are strictly controlled so that interference does not occur even if the operating conditions change in the range of use, and the material composition and manufacturing conditions are strictly controlled. Strict process accuracy is required to suppress this, and there is a problem that it is difficult to manufacture an element having good light output-current characteristics with high yield.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術の前記問題点を解決し、キンクが発生するまでの光
出力を高くかつ安定に保つことができ、製造歩留まりの
良好な改良された半導体レーザ素子を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to maintain a high and stable light output until the occurrence of kink, and to improve the production yield with a good improvement. To provide a semiconductor laser device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、ダ
ブルヘテロ構造におけるストライプ構造の幅に少なくと
も一つの狭隘部を持たせ、幅を共振器の長さ方向に沿っ
て変化させることによって効果的に解決することができ
る。そのような手段を採用することによって、高次のモ
ードに対する伝搬損失を増加させ、低い光出力でのキン
クの発生を抑制することができるからである。
The object of the present invention is attained by providing at least one narrow portion in the width of the stripe structure in the double hetero structure and changing the width along the length direction of the resonator. Can be settled. By adopting such means, it is possible to increase the propagation loss for higher-order modes and to suppress the occurrence of kink at a low optical output.

【0013】幅を変化させたストライプ構造の一例を断
面図によって図1に示す。同図において、50は、スト
ライプ構造を示す。同図は、ストライプ構造50の狭隘
部の数Nが3個の場合を示したものであり、狭隘部の幅
がW1、反対の幅広部の幅がW0である。このような構造
において、狭隘部の数Nを1、2、4個としたときの基
本モードの伝搬損失係数α0と1次モードの伝搬損失係
数α1の差Δαを幅広部幅W0と狭隘部幅W1の差ΔW
(=W0−W1)を変化させて計算した結果を図2に示
す。計算では、幅W0を5μmで固定し、共振器長Lを
600μmとした。同図から、幅差ΔWが大きくなるほ
ど、また、狭隘部数Nが大きくなるほどモード間の損失
差Δαが大きくなることが判る。損失差Δαが大きくな
ると、両者間の干渉が低減され、キンクレベルが上昇す
る。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a stripe structure having a changed width. In the figure, reference numeral 50 denotes a stripe structure. This figure shows a case where the number N of the narrow portions of the stripe structure 50 is three. The width of the narrow portion is W 1 , and the width of the opposite wide portion is W 0 . In this structure, the propagation loss coefficient alpha 0 and 1 order mode wide section width W 0 of the difference Δα in propagation loss coefficient alpha 1 of the fundamental mode with the 1,2,4 or the number N of the narrow portion Difference ΔW of narrow width W 1
(= W 0 −W 1 ) is shown in FIG. In the calculation, the width W 0 was fixed at 5 μm, and the cavity length L was 600 μm. From the figure, it is understood that the loss difference Δα between the modes increases as the width difference ΔW increases and the number N of the narrow portions increases. When the loss difference Δα increases, interference between the two decreases and the kink level increases.

【0014】ΔW=0のとき、即ち、従来の幅が一定の
ストライプ構造の場合の損失差Δαは、図2において約
6cm-1である。例えば前記AlGaInPを用いた短波
長高出力レーザの場合、その用途として好適な書換可能
な光ディスク装置を採り上げた場合、損失差Δαを上記
6cm-1からその1.5倍以上(図2の点線以上の範
囲)に高めることが望まれる。それは、幅が一定の場合
に、キンクレベルが20mWになる場合があるのに対し
て、書換では最低でも30mWの光出力が要求されるか
らであり、そのことから1.5倍以上が算出される。そ
のようにして30mW以上のキンクレベルを確保するこ
とができる。従って、損失差Δαが図2の点線以上にな
るように狭隘部数Nと幅差ΔWが設定される。
When ΔW = 0, that is, in the case of the conventional stripe structure having a constant width, the loss difference Δα is about 6 cm −1 in FIG. For example, in the case of a short-wavelength high-power laser using AlGaInP, when a rewritable optical disk device suitable for the application is adopted, the loss difference Δα is 1.5 times or more from the above 6 cm −1 (dotted line in FIG. It is desired to increase the range. This is because the kink level may be 20 mW when the width is constant, whereas at least 30 mW of light output is required for rewriting, and from that, 1.5 times or more is calculated. You. In this way, a kink level of 30 mW or more can be secured. Therefore, the number N of narrow portions and the width difference ΔW are set such that the loss difference Δα is equal to or larger than the dotted line in FIG.

【0015】一方、狭隘部数Nを増した場合には、損失
差Δαが増加するため幅差ΔWを小さくすることが可能
となるが、反面、狭隘部数Nを増すと基本モードの伝播
損失係数α0そのものが増大する。その計算結果を図3
に示す。N=0の場合の損失係数α0が12cm-1であ
ることから、狭隘部数Nを1個〜8個の範囲とすること
により伝播損失係数α0をあまり大きくすることなくキ
ンクレベルを高めることができる。図示していないが、
狭隘部数Nを8個とした場合には、幅差ΔWを0.3μ
mとすることが可能であることが判明した。
On the other hand, when the number N of the narrowed portions is increased, the loss difference Δα is increased, so that the width difference ΔW can be reduced. However, when the number N of the narrowed portions is increased, the propagation loss coefficient α of the fundamental mode is increased. 0 itself increases. Figure 3 shows the calculation results.
Shown in Since the loss factor alpha 0 in the case of N = 0 is 12cm -1, to increase the kink level without too large a propagation loss coefficient alpha 0 by the narrow parts N and one to eight ranges Can be. Although not shown,
When the number N of the narrow portions is eight, the width difference ΔW is 0.3 μm.
It has been found that m is possible.

【0016】なお、狭隘部数Nを増すと基本モードの伝
播損失係数α0が増大するのは、単位長さ当たりのスト
ライプ幅の変化が大きくなるのに伴って伝播するモード
が散乱することによる。図4に100μm当たりの幅変
化量に対する基本モードの散乱損失の関係を示す。幅変
化量5μmに対して散乱損失は、約2dBになる。この
値は、ΔW=0の場合の共振器全体での伝播損失と同等
である。散乱損失がこれ以上に増えると、閾値電流の増
大や効率低下による素子特性の劣化が無視することがで
きなくなる。そのため、20μm当たりの幅変化量を1
μm以下に抑えることが望ましいことが判明した。
The reason why the propagation loss coefficient α 0 of the fundamental mode increases as the number N of the narrow portions increases is that modes propagating as the stripe width per unit length increases become scattered. FIG. 4 shows the relationship between the width change per 100 μm and the scattering loss of the fundamental mode. The scattering loss is about 2 dB for a width change of 5 μm. This value is equivalent to the propagation loss in the entire resonator when ΔW = 0. If the scattering loss further increases, the deterioration of device characteristics due to an increase in threshold current and a decrease in efficiency cannot be ignored. Therefore, the width change amount per 20 μm is 1
It has been found that it is desirable to keep the thickness below μm.

【0017】以上の結論から、本発明の半導体レーザ
は、幅差ΔWの範囲を0.3μm〜2μm、狭隘部数N
を1個〜8個とすることにより、高いキンクレベルを得
ることができるとともに、基本モードと1次モードの間
の伝播損失差が増えることによって干渉が低減され、従
って、プロセス精度を緩和させることが可能となり、製
造歩留まりを高めることが可能となる。
From the above conclusions, in the semiconductor laser of the present invention, the range of the width difference ΔW is 0.3 μm to 2 μm, and the number of narrow portions N
From 1 to 8, a high kink level can be obtained, and interference is reduced due to an increase in the propagation loss difference between the fundamental mode and the primary mode. Is possible, and the production yield can be increased.

【0018】なお、上記では幅広部の幅W0を5μmに
固定して計算したが、幅W0は、4μm〜7μmの範囲
で同様の結果を得ることができる。ストライプ幅は、前
記したように、広いと高次モードに対する損失の不足を
招き、狭いと基本モードの伝播損失の増大や端面破壊を
招く。4μm〜7μmの範囲は、これらの諸事情から最
適の範囲として設定される。この場合、狭隘部の幅W1
は、W0−2μm<W1<W0−0.3μmに設定され
る。
[0018] In the above has been calculated by fixing the width W 0 of the wide portion in 5 [mu] m, a width W 0 can be obtained similar results in the range of 4Myuemu~7myuemu. As described above, if the stripe width is wide, the loss for the higher-order mode is insufficient, and if the stripe width is narrow, the propagation loss of the fundamental mode is increased and the end face is broken. The range of 4 μm to 7 μm is set as an optimum range from these circumstances. In this case, the width W 1 of the narrow portion
Is set to W 0 -2μm <W 1 <W 0 -0.3μm.

【0019】また、光ディスク装置においては、半導体
レーザをパルス電流で駆動して50mW程度の高い光出
力を必要とする場合がある。このような要求に対して
は、損失差Δαを前記6cm-1の2倍以上に設定する。
その結果、基本モードの伝播損失を考慮すると、最適範
囲は、幅差ΔWの範囲が1μm〜1.5μm、狭隘部数
Nが3個〜5個となる。
In an optical disc device, a semiconductor laser may be driven by a pulse current to require a high optical output of about 50 mW. For such a requirement, the loss difference Δα is set to be at least twice the 6 cm −1 .
As a result, in consideration of the propagation loss of the fundamental mode, the optimal range is such that the range of the width difference ΔW is 1 μm to 1.5 μm and the number N of the narrow portions is 3 to 5.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体レーザ
素子の実施の形態を図面に示したいくつかの実施例を参
照して更に詳細に説明する。なお、図1〜図13におけ
る同一の記号は、同一物又は類似物を表記するものとす
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the semiconductor laser device according to the present invention will be described below in more detail with reference to some embodiments shown in the drawings. The same symbols in FIGS. 1 to 13 denote the same or similar objects.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

<実施例1>狭隘部の数Nが3個のストライプ構造を採
用したAlGaInP半導体レーザ素子を図5に示す。図
5aは、レーザチップの斜視図、図5bは、ストライプ
構造の断面図、図5cは、素子断面図である。図5b,
5cにおいて、4aは、二分したクラッド層のうち活性
層3に接する第1のクラッド層、4bは、二分したクラ
ッド層の他方の第2のクラッド層、5は、クラッド層4
a,4b間に形成したエッチング停止層、7はクラッド
層4bの上部に形成したバッファ層、8は、クラッド層
4bに流れる電流が外部に漏れないようにするための電
流ブロック層、9は、バッファ層7及び電流ブロック層
8の上部に形成したコンタクト層、10はp側電極、1
1はn側電極を示す。
Embodiment 1 FIG. 5 shows an AlGaInP semiconductor laser device adopting a stripe structure in which the number N of narrow portions is three. 5A is a perspective view of a laser chip, FIG. 5B is a sectional view of a stripe structure, and FIG. 5C is a sectional view of an element. FIG. 5b,
In 5c, 4a is the first clad layer in contact with the active layer 3 of the bisected clad layer, 4b is the other second clad layer of the bisected clad layer, and 5 is the clad layer 4
a, a buffer layer formed above the cladding layer 4b; 8, a current blocking layer for preventing current flowing through the cladding layer 4b from leaking to the outside; The contact layer 10 formed on the buffer layer 7 and the current block layer 8 is a p-side electrode,
Reference numeral 1 denotes an n-side electrode.

【0022】クラッド層4bは、リッジ状(台形状)に
形成した。ストライプ構造が同クラッド層の底部に形成
され、そのストライプ幅Wが素子断面において示され
る。幅Wは、狭隘部幅W1と幅広部の幅W0の間で変化す
る。幅差ΔWを1μmとし、ストライプ幅Wがテーパ状
に周期的に変化する構造とした。また、共振器長Lを4
00μm〜800μmの間で変化させた。
The cladding layer 4b was formed in a ridge shape (trapezoid). A stripe structure is formed at the bottom of the cladding layer, and the stripe width W is shown in the element cross section. Width W varies between the width W 0 of the constriction width W 1 and the wide portion. The width difference ΔW was set to 1 μm, and the stripe width W was periodically changed in a tapered shape. The resonator length L is set to 4
It varied between 00 μm and 800 μm.

【0023】次に、本素子の製作工程を以下に説明す
る。まず、MOCVD(Metal OrganicChemical Vapor D
eposition)結晶成長装置を用い、GaAs基板1の上に
n−AlGaInPクラッド層2(膜厚1.8μm)、Ga
InP/AlGaInP多重量子井戸構造の活性層3、p−
AlGaInP第1クラッド層(膜厚0.2μm)4a、p
−GaInPエッチング停止層5、p−AlGaInP第2
クラッド層(膜厚1.3μm)4b、p−GaInPバッ
ファ層7及びn−GaAsキャップ層(工程途中で除去さ
れるため図示せず)を順次積層した。
Next, the manufacturing process of the present element will be described below. First, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor D
eposition) An n-AlGaInP cladding layer 2 (1.8 μm thick) was formed on a GaAs substrate 1 using a crystal growth apparatus.
InP / AlGaInP multiple quantum well structure active layer 3, p-
AlGaInP first cladding layer (film thickness 0.2 μm) 4a, p
-GaInP etching stop layer 5, p-AlGaInP second
A cladding layer (thickness: 1.3 μm) 4b, a p-GaInP buffer layer 7, and an n-GaAs cap layer (not shown because they are removed during the process) were sequentially laminated.

【0024】次に、TCVD(Thermal Chemical Vapor
Deposition)装置によりSiO2膜(図示せず)を形成
した後、ホトリソグラフィ工程を経てSiO2膜をストラ
イプ状に加工した。ホトリソグラフィ工程では、SiO2
膜の形状が図5cの第2クラッド層4b下面の形状にな
るマスクを用いた。同SiO2膜をマスクとして用い、G
aAsキャップ層、GaInPバッファ層7及びAlGaIn
Pクラッド層4bを化学エッチングにより除去し、リッ
ジ状の順メサストライプを形成した。
Next, TCVD (Thermal Chemical Vapor)
Deposition) After forming the SiO 2 film (not shown) by a device, to process the SiO 2 film in a stripe shape via a photolithography process. In the photolithography process, SiO 2
A mask whose film shape was the shape of the lower surface of the second cladding layer 4b in FIG. 5C was used. Using the SiO 2 film as a mask,
aAs cap layer, GaInP buffer layer 7 and AlGaIn
The P cladding layer 4b was removed by chemical etching to form a ridge-like normal mesa stripe.

【0025】続いて、2回の埋込成長によりn−GaAs
電流ブロック層8およびp−GaAsコンタクト層9を形
成した後、コンタクト層9上にp側電極を形成し、基板
1裏面にn側電極11を形成した。最後にチップに劈開
した。
Subsequently, n-GaAs is formed by burying twice.
After forming the current blocking layer 8 and the p-GaAs contact layer 9, a p-side electrode was formed on the contact layer 9, and an n-side electrode 11 was formed on the back surface of the substrate 1. Finally, it was cleaved into chips.

【0026】パルス電流により製作した素子の光出力電
流特性を評価した。その結果を図6に示す。共振器長L
とともにキンクレベルが周期的に変化するものの、キン
クレベルの最低値は、50mWと高いレベルが得られ
た。また、共振器長Lを700μmに設定した素子で
は、動作温度やパルス幅等を変えても常に60mW以上
の光出力までキンクは発生せず、良好な光出力電流特性
が得ることができた。
The light output current characteristics of the device manufactured by the pulse current were evaluated. FIG. 6 shows the result. Resonator length L
However, the kink level periodically changed, but the minimum value of the kink level was as high as 50 mW. Also, in the element in which the resonator length L was set to 700 μm, no kink was generated up to an optical output of 60 mW or more even when the operating temperature and the pulse width were changed, and good optical output current characteristics could be obtained.

【0027】次に、活性層3をGaInP単一量子井戸構
造とした半導体レーザを製作した。その他の構造は、上
記と同一とした。評価の結果、この素子の場合も、上記
と同様の結果が得られた。
Next, a semiconductor laser having the active layer 3 having a GaInP single quantum well structure was manufactured. Other structures were the same as above. As a result of evaluation, the same result as described above was obtained in the case of this element.

【0028】比較のためにストライプ構造を直線状と
し、その他の構造を上記AlGaInPレーザと同じにし
た従来型の素子を作製して特性を測定した。結果を図6
に同時に示した。共振器長Lの変化に伴ってキンクレベ
ルは、周期的に変化して20〜60mWの範囲に分布し
た。キンクレベルが50mWを越える例は少なく、これ
らは共振器長Lの限られた範囲に集中している。また、
動作温度、駆動電流波形を変えると、非常に低い光出力
においてキンクが発生する素子が多かった。従来素子の
構造では、50mW以上のキンクレベルを確保するため
には素子製作プロセスを厳しく制御しなければならず、
歩留まり良く良好な特性を持つ素子を得ることは困難で
あった。
For comparison, a conventional device having a linear stripe structure and the same structure as the above-mentioned AlGaInP laser was manufactured and its characteristics were measured. Fig. 6 shows the results.
At the same time. With the change of the resonator length L, the kink level periodically changed and distributed in the range of 20 to 60 mW. There are few cases where the kink level exceeds 50 mW, and these are concentrated in a limited range of the resonator length L. Also,
When the operating temperature and the drive current waveform were changed, there were many devices where kink occurred at a very low light output. In the structure of the conventional device, in order to secure a kink level of 50 mW or more, the device manufacturing process must be strictly controlled.
It was difficult to obtain a device having good characteristics with good yield.

【0029】なお、上記では、ストライプ幅の変え方と
して、テーパ状を採用したが、これに限らず、20μm
に対して1μmの変化率を越えない限り、例えば、滑ら
かに変化させた正弦波状としてもよく、或いは、テーパ
とテーパの間に共振器長の方向に平行な直線を設けても
よい。テーパ状の場合と同様の効果を得ることができ
る。
In the above description, a tapered shape is adopted as a method of changing the stripe width.
For example, as long as the rate of change does not exceed 1 μm, it may be a sinusoidal waveform with a smooth change, or a straight line parallel to the direction of the resonator length may be provided between the tapers. The same effect as in the case of the tapered shape can be obtained.

【0030】また、本実施例は、第2クラッド層4bの
底部をストライプ構造とした素子であるが、本発明は、
ストライプ状発光領域が活性層に形成される半導体レー
ザの全般(例えば埋込ヘテロ半導体レーザ)に適用可能
であり、活性層にキャリアを供給するためのストライプ
構造の幅を上記と同様に設定することによって同じ効果
を得ることができることは云うまでもない。
In the present embodiment, the device has a stripe structure at the bottom of the second cladding layer 4b.
The stripe-shaped light emitting region is applicable to all semiconductor lasers formed in the active layer (for example, a buried hetero semiconductor laser), and the width of the stripe structure for supplying carriers to the active layer is set in the same manner as described above. It is needless to say that the same effect can be obtained.

【0031】<実施例2>中心部に2個の狭隘部を設
け、かつ、ストライプ幅の端面における幅W2を幅広部
の幅W0よりも広げたストライプ構造を有する半導体レ
ーザを製作した。ストライプ構造の断面を図7に示す。
端面で幅を広げるのは、端面近傍の光密度を低下させる
ためである。ストライプ構造以外の素子構造とその製作
工程を実施例1の場合と同一にした。製作した素子のキ
ンクレベルは、50mW以上であり、中央部に集中して
狭隘部を設けても高次モードの抑制が可能であることが
判明した。また、端面近傍での光密度の低減によって、
端面損傷を起こす光出力レベルが高まり、有効な光出力
の向上が見られた。60℃において端面損傷を起こす光
出力レベルは、140mWを越えていた。一方、従来の
直線状ストライプ構造では、100mW程度であったの
で、本発明によって40%以上の出力向上を得ることが
できた。
Example 2 A semiconductor laser having a stripe structure in which two narrow portions were provided at the center and the width W 2 at the end face of the stripe width was wider than the width W 0 of the wide portion was manufactured. FIG. 7 shows a cross section of the stripe structure.
The reason why the width is increased at the end face is to reduce the light density near the end face. The element structure other than the stripe structure and the manufacturing process were the same as those in the first embodiment. The kink level of the manufactured device was 50 mW or more, and it was found that even if a narrow portion was provided in a central portion, a higher-order mode could be suppressed. In addition, due to the reduction of the light density near the end face,
The light output level causing end face damage was increased, and the effective light output was improved. At 60 ° C., the light output level causing end face damage exceeded 140 mW. On the other hand, in the conventional linear stripe structure, the output was about 100 mW, so that an output improvement of 40% or more could be obtained by the present invention.

【0032】次に、第2のクラッド層4bの断面構造を
逆メサ状のリッジ形状にした素子を製作した。素子の断
面構造を図8に示す。クラッド層4bの体積が増大する
ことによって素子抵抗が下がり、低電圧で駆動可能な素
子を得ることができた。
Next, an element was fabricated in which the cross-sectional structure of the second cladding layer 4b was in the shape of an inverted mesa ridge. FIG. 8 shows a cross-sectional structure of the element. By increasing the volume of the cladding layer 4b, the element resistance was reduced, and an element which can be driven at a low voltage was obtained.

【0033】なお、上記では、光出力を取り出す前方側
の端面とその反対の後方側の端面の双方の幅を広げた
が、これに限らず、前方側の端面の幅のみを広げても同
様の効果を得ることができる。前方側に比べて後方側の
方が光密度が低いからである。
In the above description, the width of both the front end face from which the light output is taken out and the rear end face opposite thereto are increased. However, the present invention is not limited to this, and the same applies if only the width of the front end face is increased. The effect of can be obtained. This is because the light density is lower on the rear side than on the front side.

【0034】以上の実施例1,2の記述では、600n
m帯に発光波長を持つAlGaInPレーザ及び同系のGa
InPレーザについて説明したが、本発明は、他の材料
系を用いた高出力レーザに対しても適用することができ
る。その場合には、レーザ構造の屈折率やレーザの構造
自体が異なるため、各構造に合わせて諸定数を変える必
要がある。以下に、他の材料の例として、ZnSe系及び
GaN系の二例を取り上げ、そのレーザについて説明す
る。
In the description of the first and second embodiments, 600 n
AlGaInP laser with emission wavelength in m-band and similar Ga
Although an InP laser has been described, the present invention can be applied to a high-power laser using another material system. In that case, since the refractive index of the laser structure and the laser structure itself are different, it is necessary to change various constants according to each structure. Hereinafter, as examples of other materials, two examples of ZnSe-based and GaN-based materials will be described, and the laser will be described.

【0035】<実施例3>狭隘部の数Nが3個のストラ
イプ構造を採用したZnCdSSe半導体レーザ素子を図
9に示す。図9aは、ストライプ構造の断面図、図9b
は、素子断面図である。本素子は、青緑色でレーザ発光
する。本実施例では、まず、GaAs基板1上にZnSeバ
ッファ層312、ZnMgSSeクラッド層302、ZnC
dSSe量子井戸活性層303、ZnMgSSeクラッド層
304、ZnSeバッファ層307、p−GaAsコンタク
ト層309を分子線エピタキシにより順次積層した。
<Embodiment 3> FIG. 9 shows a ZnCdSSe semiconductor laser device employing a stripe structure in which the number N of narrow portions is three. FIG. 9a is a cross-sectional view of the stripe structure, FIG.
Is a sectional view of an element. This device emits blue-green laser light. In this embodiment, first, a ZnSe buffer layer 312, a ZnMgSSe cladding layer 302, a ZnC
A dSSe quantum well active layer 303, a ZnMgSSe cladding layer 304, a ZnSe buffer layer 307, and a p-GaAs contact layer 309 were sequentially laminated by molecular beam epitaxy.

【0036】次に、このように多層構造を形成した基板
上にSiO2膜(図示せず)を形成し、ホトリソグラフィ工
程を経てこのSiO2膜をマスクとしてコンタクト層30
9、バッファ層307をリッジ状ストライプに加工し、
クラッド層304を途中までリッジ状ストライプに加工
した。リッジ状ストライプの側面に絶縁膜308を埋込
んだ後、p側電極10及びn側電極11を形成してレー
ザチップに劈開した。
Next, an SiO 2 film (not shown) is formed on the substrate having the multilayer structure formed as described above, and the contact layer 30 is formed by photolithography using the SiO 2 film as a mask.
9. Processing the buffer layer 307 into a ridge-shaped stripe;
The clad layer 304 was partially processed into a ridge-shaped stripe. After the insulating film 308 was embedded in the side surfaces of the ridge-shaped stripe, the p-side electrode 10 and the n-side electrode 11 were formed and cleaved into a laser chip.

【0037】本実施例のストライプ構造は、クラッド層
304のリッジ状ストライプの部分の下面に形成され
る。ストライプ幅の変化量ΔWは、1.5μmとした。
また、共振器長を400μm〜1000μmの範囲で5
0μmずつ変えた複数の素子を製作した。
The stripe structure of this embodiment is formed on the lower surface of the ridge-shaped stripe portion of the cladding layer 304. The change amount ΔW of the stripe width was 1.5 μm.
Further, the resonator length is set to 5 in the range of 400 μm to 1000 μm.
A plurality of devices with 0 μm each were manufactured.

【0038】パルス電流で駆動して光出力電流特性を評
価した。共振器長が450μm,650μm,850μ
mの素子においてキンクレベルの最低値が約45mWで
あったが、他の素子では全て50mW以上であり、直線
性の良い光出力電流特性を得ることができた。
The light output current characteristics were evaluated by driving with a pulse current. Resonator length 450μm, 650μm, 850μ
The minimum value of the kink level was about 45 mW in the device of m, but was 50 mW or more in all the other devices, and a light output current characteristic with good linearity could be obtained.

【0039】<実施例4>狭隘部の数Nが6個のストラ
イプ構造を採用したInGaN/AlGaN半導体レーザ素
子を図10に示す。図10aは、レーザチップの斜視
図、図10bは、ストライプ構造の断面図、図10c
は、素子断面図である。本素子は、サファイア基板上に
GaN系半導体結晶を積層したもので、青色〜紫外線域
でレーザ発光する。
Embodiment 4 FIG. 10 shows an InGaN / AlGaN semiconductor laser device adopting a stripe structure in which the number N of narrow portions is six. 10A is a perspective view of a laser chip, FIG. 10B is a cross-sectional view of a stripe structure, and FIG.
Is a sectional view of an element. This device is obtained by laminating a GaN-based semiconductor crystal on a sapphire substrate, and emits laser light in a blue to ultraviolet range.

【0040】本実施例においては、まず、有機金属気相
成長法によりサファイア基板401上にGaNバッファ
層412、AlGaNクラッド層402、InGaN/Al
GaN量子井戸活性層403、AlGaNクラッド層40
4、GaNコンタクト層409を順次形成した。
In this embodiment, first, a GaN buffer layer 412, an AlGaN cladding layer 402, and an InGaN / Al layer are formed on a sapphire substrate 401 by metal organic chemical vapor deposition.
GaN quantum well active layer 403, AlGaN cladding layer 40
4. A GaN contact layer 409 was sequentially formed.

【0041】次に、このように多層構造を形成した基板
上にCVD法により窒化シリコン膜(図示せず)を形成
し、ホトリソグラフィ工程を経て窒化シリコン膜をスト
ライプ状に加工した。続いて、この窒化シリコン膜をマ
スクとして用い、ドライエッチングによりコンタクト層
409をリッジ状ストライプに加工し、クラッド層40
4を途中までリッジ状ストライプに加工した。結晶表面
を化学処理した後、CVD法によりリッジ状ストライプ
の側面に絶縁層408を形成した。その後、ホトリソグ
ラフィ工程とエッチング工程を経て電極を形成するため
のコンタクト部を設け、同部上にp側電極410、n側
電極411を蒸着した。最後に、ドライエッチング法を
用いて素子の共振器端面を形成し、ダイシングによりチ
ップに分割した。
Next, a silicon nitride film (not shown) was formed on the substrate having the multilayer structure formed as described above by a CVD method, and the silicon nitride film was processed into a stripe shape through a photolithography process. Subsequently, using the silicon nitride film as a mask, the contact layer 409 is processed into a ridge-like stripe by dry etching, and the cladding layer 40 is formed.
4 was processed into a ridge-shaped stripe halfway. After the crystal surface was chemically treated, an insulating layer 408 was formed on a side surface of the ridge-shaped stripe by a CVD method. Thereafter, a contact portion for forming an electrode was provided through a photolithography process and an etching process, and a p-side electrode 410 and an n-side electrode 411 were deposited on the contact portion. Finally, the resonator end faces of the element were formed by dry etching, and divided into chips by dicing.

【0042】なお、本構造では、絶縁層408により電
流狭窄を行なっているが、同層は、GaNやAlGaN等
の半導体により埋め込んだ構造としてもよい。
Although the current confinement is performed by the insulating layer 408 in this structure, the layer may be embedded in a semiconductor such as GaN or AlGaN.

【0043】本実施例のストライプ構造は、クラッド層
404のリッジ状ストライプの部分の下面に形成され
る。ストライプ幅の変化量ΔWは、1.5μmとした。
本構造では電流狭窄に絶縁層408を用いているため、
実施例1,2の場合と比べて変化量ΔW及び狭隘部数N
を大きく取っている。
The stripe structure of this embodiment is formed on the lower surface of the ridge-shaped stripe portion of the cladding layer 404. The change amount ΔW of the stripe width was 1.5 μm.
In this structure, since the insulating layer 408 is used for current confinement,
The amount of change ΔW and the number of narrow portions N compared to the first and second embodiments.
Is taking a large amount.

【0044】本素子の光出力電流特性を評価した結果、
極めて波長の短い素子でありながら40mW以上のキン
クレベルを得ることができた。
As a result of evaluating the light output current characteristics of the device,
A kink level of 40 mW or more could be obtained even though the element had an extremely short wavelength.

【0045】<実施例5>本発明の半導体レーザ素子を
適用した光ディスク装置を図11に示す。同図におい
て、31は本発明の半導体レーザ素子、32は周知の波
形変換回路を示す。その他については、一般的な構造
〔例えば日立評論誌第65巻第10号第691頁〜第6
96頁(1983年10月)参照〕を採用した。
<Embodiment 5> FIG. 11 shows an optical disk apparatus to which the semiconductor laser device of the present invention is applied. In the figure, 31 is a semiconductor laser device of the present invention, and 32 is a well-known waveform conversion circuit. For others, a general structure [for example, Hitachi Review Journal, Vol. 65, No. 10, pp. 691 to 6
96 (October 1983)].

【0046】記録時に波形変換回路32において、パル
ス状の入力信号のパルス有の部分が幅の狭い複数のパル
スに分割される。半導体レーザ素子31は、波形変換回
路32のこのような複数パルスによる出力信号により駆
動され、パルス有の部分で間歇的にレーザ光を放射す
る。同レーザ光は、結合レンズ33、ビームスプリッタ
34、ガルバノ鏡35、絞込レンズ36を介して光ディ
スク基板37上の記録層38に照射され、入力信号に応
じたピット(孔)42が記録層38の記録溝41に形成
される。
At the time of recording, in the waveform conversion circuit 32, the pulse portion of the pulse-like input signal is divided into a plurality of narrow pulses. The semiconductor laser element 31 is driven by the output signal of such a plurality of pulses of the waveform conversion circuit 32, and emits a laser beam intermittently in a portion having a pulse. The laser light is applied to a recording layer 38 on an optical disk substrate 37 via a coupling lens 33, a beam splitter 34, a galvanometer mirror 35, and a focusing lens 36, and a pit (hole) 42 corresponding to an input signal is formed in the recording layer 38. Is formed in the recording groove 41.

【0047】駆動信号を上記のように、パルス有の部分
を複数のパルスからなる信号にするのは周知の技術であ
り、これによって、ピット42の形状が改善され、記録
密度が向上する。複数パルスの各振幅は、単一パルスの
場合よりも当然に高くする必要がある。例えば、単一パ
ルスの光出力が30mW程度であるのに対して、複数パ
ルスの場合は、40mW〜50mWが必要になる。
As described above, it is a well-known technique that the drive signal is converted into a signal including a plurality of pulses in a portion having a pulse, thereby improving the shape of the pit 42 and the recording density. The amplitude of each of the multiple pulses must naturally be higher than for a single pulse. For example, while the light output of a single pulse is about 30 mW, in the case of a plurality of pulses, 40 mW to 50 mW is required.

【0048】この場合、レーザ駆動の回路を簡略化する
ために、レーザ駆動電流の設定には次の方法が用いられ
る場合が多い。光出力P1及びP2を得る2点の動作電流
1及びI2から外挿し、記録時に必要となる光出力P0
を得るための動作電流I0を求めるという方法である。
しかし、光出力電流特性に図12に示す従来のようにキ
ンクが現われると、記録に必要な光出力を得ることがで
きないため、動作不良が生じることとなる。従来構造の
素子では、動作温度や駆動電流波形が変化すると低い光
出力において図12に示すようにキンクが発生すること
があり、信頼性を欠く場合があった。本発明の半導体レ
ーザによれば、同図に示すように記録に必要な光出力に
おいて動作条件に関わらずキンクの発生を回避すること
が可能となり、信頼性の高い高密度大容量の書き換え可
能な光ディスク装置を実現することができる。
In this case, the following method is often used for setting the laser drive current in order to simplify the laser drive circuit. Extrapolating from the two operating currents I 1 and I 2 to obtain the optical outputs P 1 and P 2 , the optical output P 0 required for recording is obtained.
It is a method of determining the operating current I 0 to obtain.
However, if a kink appears in the light output current characteristic as in the conventional case shown in FIG. 12, a light output required for recording cannot be obtained, and an operation failure occurs. In a device having a conventional structure, if an operating temperature or a drive current waveform changes, a kink may occur at a low optical output as shown in FIG. 12, and reliability may be lacking in some cases. According to the semiconductor laser of the present invention, it is possible to avoid the occurrence of kink regardless of the operating conditions at the optical output required for recording as shown in FIG. An optical disk device can be realized.

【0049】なお、再生時は、半導体レーザ素子31を
低い光出力で連続発振させ、ディスク基板37の記録膜
38を反射して強弱に変化した光ビームを信号検出器3
9で電気信号として取り出す。なお、光ビームの一部が
焦点検出器40に送られ、絞込レンズ36の焦点合わせ
が行なわれる。
At the time of reproduction, the semiconductor laser element 31 is continuously oscillated with a low optical output, and the light beam reflected and reflected by the recording film 38 of the disk substrate 37 is changed to the signal detector 3.
At 9, it is extracted as an electric signal. A part of the light beam is sent to the focus detector 40, and the focusing lens 36 is focused.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明によれば、幅を変化させたストラ
イプ構造を採用することによってキンクが生じるまでの
光出力を高めることができるので、低出力でのビームス
テアリングの発生を抑えることができる。更に、レーザ
端面付近のストライプ幅を広げる構造では、端面近傍で
の光密度を低減することができるので、端面破壊が起こ
るまでの光出力を高めることができる。また、光ディス
ク記録用光源に用いることによって、高密度の光ディス
クを実現することができる。
According to the present invention, by employing a stripe structure having a varied width, it is possible to increase the light output until the occurrence of a kink, thereby suppressing the occurrence of beam steering at a low output. . Further, in the structure in which the stripe width is increased near the laser end face, the light density near the end face can be reduced, so that the light output until the end face is destroyed can be increased. Further, by using the optical disk as a light source for optical disk recording, a high-density optical disk can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体レーザ素子のストライプ構
造を説明するための断面図。
FIG. 1 is a sectional view for explaining a stripe structure of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】ストライプ構造の幅変化量とモード間の伝搬損
失差の関係を説明するための曲線図。
FIG. 2 is a curve diagram for explaining a relationship between a width change amount of a stripe structure and a propagation loss difference between modes.

【図3】基本モードの伝搬損失係数とストライプ構造の
狭隘部の数の関係を説明するための曲線図。
FIG. 3 is a curve diagram for explaining a relationship between a propagation loss coefficient of a fundamental mode and the number of narrow portions in a stripe structure.

【図4】基本モードの散乱損失とストライプ幅の変化量
の関係を説明するため曲線図。
FIG. 4 is a curve diagram for explaining the relationship between the scattering loss of the fundamental mode and the amount of change in the stripe width.

【図5】本発明に係る半導体レーザ素子の第1の実施例
を説明するための斜視図及び断面図。
FIG. 5 is a perspective view and a cross-sectional view for explaining a first embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】第1の実施例の評価結果を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining evaluation results of the first embodiment.

【図7】本発明の第2の実施例を説明するための断面
図。
FIG. 7 is a sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例の変形例を説明するため
の断面図。
FIG. 8 is a sectional view for explaining a modification of the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例を説明するための断面
図。
FIG. 9 is a sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施例を説明するための斜視
図及び断面図。
FIG. 10 is a perspective view and a cross-sectional view for explaining a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施例を説明するための斜視
図及び波形図。
FIG. 11 is a perspective view and a waveform diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention.

【図12】光出力電流特性を示す曲線図。FIG. 12 is a curve diagram showing light output current characteristics.

【図13】従来の半導体レーザ素子を説明するための斜
視図及び断面図。
FIG. 13 is a perspective view and a sectional view for explaining a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板 2,4,4a,4b,302,304,402,404
…クラッド層 3,303,403…活性層 31…半導体レーザ素子 50…ストライプ構造 L…共振器長 W…ストライプ幅 W0…幅広部の幅 W1…狭隘部の幅 W2…端面におけるストライプ幅
1 ... substrate 2,4,4a, 4b, 302,304,402,404
... clad layer 3, 303, 403 ... active layer 31 ... semiconductor laser element 50 ... stripe structure L ... resonator length W ... stripe width W 0 ... wide part width W 1 ... narrow part width W 2 ... stripe width at end face

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光領域となる活性層と当該活性層を上下
に挾んだクラッド層とからなるダブルへテロ構造を半導
体基板上に設け、活性層に電流を注入するためのストラ
イプ構造を前記ダブルへテロ構造に設けた半導体レーザ
素子において、前記ストライプ構造は、その幅に少なく
とも一つの狭隘部を有することによって幅が共振器の長
さ方向に沿って変化するものであることを特徴とする半
導体レーザ素子。
1. A semiconductor device comprising a semiconductor substrate having a double heterostructure comprising an active layer serving as a light emitting region and cladding layers sandwiching the active layer above and below, and a stripe structure for injecting current into the active layer. In a semiconductor laser device provided in a double hetero structure, the stripe structure has at least one narrow portion in its width, so that the width changes along the length direction of the resonator. Semiconductor laser device.
【請求項2】前記ストライプ構造は、狭隘部の幅W1
反対の幅広部の幅W0に対し、4μm<W0<7μm,W
0−2μm<W1<W0−0.3μmであることを特徴と
する請求項1に記載の半導体レーザ素子。
Wherein said stripe structure is to the width W 0 of the wide portion opposite to the width W 1 of the narrow section, 4 [mu] m <W 0 <7 [mu] m, W
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein 0−2 μm <W 1 <W 0 −0.3 μm.
【請求項3】前記ストライプ構造は、狭隘部の数が1〜
8個の範囲にあることを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載の半導体レーザ素子。
3. The stripe structure according to claim 1, wherein the number of narrow portions is 1 to 3.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the number is in the range of eight.
【請求項4】前記ストライプ構造は、狭隘部の数が3〜
5個の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載の半
導体レーザ素子。
4. The stripe structure according to claim 1, wherein the number of narrow portions is three to three.
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the number is in five ranges.
【請求項5】前記ストライプ構造の幅は、共振器の長さ
方向の距離20μmmに対して幅変化が1μmを越えな
いことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一に
記載の半導体レーザ素子。
5. The device according to claim 1, wherein the width of the stripe structure does not change more than 1 μm with respect to a distance of 20 μm in the longitudinal direction of the resonator. Semiconductor laser device.
【請求項6】前記ストライプ構造は、光出力を取り出す
前方側のレーザ端面におけるストライプ幅が幅広部の幅
よりも広いことを特徴とする請求項1〜請求項5のいず
れか一に記載の半導体レーザ素子。
6. The semiconductor according to claim 1, wherein the stripe structure has a stripe width at a laser end face on a front side from which light is output is wider than a width of a wide portion. Laser element.
【請求項7】前記ストライプ構造は、光出力を取り出す
前方側及びその反対の後方側の双方のレーザ端面におけ
るストライプ幅が幅広部の幅よりも広いことを特徴とす
る請求項1〜請求項5のいずれか一に記載の半導体レー
ザ素子。
7. The stripe structure according to claim 1, wherein the stripe width at the laser end face on both the front side and the opposite rear side from which light is output is larger than the width of the wide portion. The semiconductor laser device according to any one of the above.
【請求項8】前記半導体基板は、GaAs基板であり、前
記活性層は、GaInP/AlGaInP量子井戸構造をな
し、前記クラッド層は、AlGaInP層であることを特
徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一に記載の半導
体レーザ素子。
8. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a GaAs substrate, said active layer has a GaInP / AlGaInP quantum well structure, and said cladding layer is an AlGaInP layer. The semiconductor laser device according to any one of the above.
【請求項9】前記半導体基板は、GaAs基板であり、前
記活性層は、GaInP単一量子井戸構造をなし、前記ク
ラッド層は、AlGaInP層であることを特徴とする請
求項1〜請求項7のいずれか一に記載の半導体レーザ素
子。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a GaAs substrate, said active layer has a GaInP single quantum well structure, and said cladding layer is an AlGaInP layer. The semiconductor laser device according to any one of the above.
【請求項10】前記半導体基板は、GaAs基板であり、
前記活性層は、ZnCdSSe量子井戸構造をなし、前記
クラッド層は、ZnMgSSe層であることを特徴とする
請求項1〜請求項7のいずれか一に記載の半導体レーザ
素子。
10. The semiconductor substrate is a GaAs substrate,
8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said active layer has a ZnCdSSe quantum well structure, and said cladding layer is a ZnMgSSe layer.
【請求項11】前記半導体基板は、サファイア基板に形
成したGaN基板であり、前記活性層は、InGaN/Al
GaN量子井戸構造をなし、前記クラッド層は、AlGa
N層であることを特徴とする請求項1〜請求項7のいず
れか一に記載の半導体レーザ素子。
11. The semiconductor substrate is a GaN substrate formed on a sapphire substrate, and the active layer is formed of InGaN / Al.
It has a GaN quantum well structure, and the cladding layer is made of AlGa.
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is an N layer.
【請求項12】請求項1に記載の半導体レーザ素子を記
録再生用光源として備えていることを特徴とする光ディ
スク装置。
12. An optical disk device comprising the semiconductor laser device according to claim 1 as a recording / reproducing light source.
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