JPS603177A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS603177A JPS603177A JP11137283A JP11137283A JPS603177A JP S603177 A JPS603177 A JP S603177A JP 11137283 A JP11137283 A JP 11137283A JP 11137283 A JP11137283 A JP 11137283A JP S603177 A JPS603177 A JP S603177A
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- Japan
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- layer
- striped
- refractive index
- convex portion
- semiconductor laser
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure 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
- H01S5/22—Structure 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
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、利得導波路（１，ｆ造及び屈折率導波路構造
への双方を備えた半導体レーザ装置に関する。
への双方を備えた半導体レーザ装置に関する。
近年、ＧａＡＬＡｓ系等の■−ｖ族化合物半導体材料を
用いた半導体レーザば、ＤＡＤ（ディジタル・オーディ
オ・ディスク）を始めとして光ディスク・ファイル等の
情報処理機器への応用が進められている。光デイスク用
の半導体レーザにおいては、レーザ光のビームを小さく
絞シ込む必要があシ、光学系を簡単にすると云う点から
基本横モード発振で非点収差が小さいことが要求される
。また、光ディスクに応用する点から次のような問題点
のあることが明らかになっている。すなわち、光ディス
ク・ファイル等においては、ディスクに当てた光の反射
光の強度を検出して情報を読み出すと云う機構上、反射
光の一部が半導体レーザに戻っていくのは避けられない
。このため、上記半導体レーザは該レーザの両端面が作
る共振器の他に、レーザ端面とディスク面とで形成され
る共振器も存在することになシ、２重共振器を持つレー
ザとなる。そして、ディスク面が回転中に振動すると、
後者の共振器長が変化することになシ、スペクトルや光
出力等に変動が生じ、所６目戻シ光ノイズが発生する。
用いた半導体レーザば、ＤＡＤ（ディジタル・オーディ
オ・ディスク）を始めとして光ディスク・ファイル等の
情報処理機器への応用が進められている。光デイスク用
の半導体レーザにおいては、レーザ光のビームを小さく
絞シ込む必要があシ、光学系を簡単にすると云う点から
基本横モード発振で非点収差が小さいことが要求される
。また、光ディスクに応用する点から次のような問題点
のあることが明らかになっている。すなわち、光ディス
ク・ファイル等においては、ディスクに当てた光の反射
光の強度を検出して情報を読み出すと云う機構上、反射
光の一部が半導体レーザに戻っていくのは避けられない
。このため、上記半導体レーザは該レーザの両端面が作
る共振器の他に、レーザ端面とディスク面とで形成され
る共振器も存在することになシ、２重共振器を持つレー
ザとなる。そして、ディスク面が回転中に振動すると、
後者の共振器長が変化することになシ、スペクトルや光
出力等に変動が生じ、所６目戻シ光ノイズが発生する。
ここで、戻シ光ノイズを抑制すると云う観点から半導体
レーザの導波路構造を見直してみる。
レーザの導波路構造を見直してみる。
半導体レーザの導波路構造は、一般に利得導波路構造と
屈折率導波路構造との２つに大別される。これらの構造
において、非点収差を小さくすることと戻シ光ノイズを
少なくすることとはトレード・オフの関係にある。すな
わち、屈折率導波路構造においては、非点収差は５〔μ
ｒｎ５〕以下と小さく横モードが安定しているために縦
モードも単一モードで発振するが、スペクトル線幅が狭
いために戻シ光ノイズによる出力変動量は１０〔６以上
と大きい。一方、利得導波路構造においては、縦モード
が多モード化しスペクトル線幅が広いために戻シ光ノイ
ズによる出力変動量は１〔チ〕以下となるが、非点収差
は２０〔μｍ〕以上と大きくなる。
屈折率導波路構造との２つに大別される。これらの構造
において、非点収差を小さくすることと戻シ光ノイズを
少なくすることとはトレード・オフの関係にある。すな
わち、屈折率導波路構造においては、非点収差は５〔μ
ｒｎ５〕以下と小さく横モードが安定しているために縦
モードも単一モードで発振するが、スペクトル線幅が狭
いために戻シ光ノイズによる出力変動量は１０〔６以上
と大きい。一方、利得導波路構造においては、縦モード
が多モード化しスペクトル線幅が広いために戻シ光ノイ
ズによる出力変動量は１〔チ〕以下となるが、非点収差
は２０〔μｍ〕以上と大きくなる。
このように従来、屈折率導波路構造成いは利得導波路構
造の単独では、非点収差及び戻シ光ノイズの双方を、光
デイスク用半導体レーザに実用上許容される範囲内に抑
えることはできなかった。
造の単独では、非点収差及び戻シ光ノイズの双方を、光
デイスク用半導体レーザに実用上許容される範囲内に抑
えることはできなかった。
本発明の目的は、基本横モード発振で非点収差が小さい
と云う特性を失うことなく、戻シ光ノイズによる悪影響
を十分小さくすることができ、光デイスク用光源として
極めて有用な半導体レーザ装置を提供することにちる。
と云う特性を失うことなく、戻シ光ノイズによる悪影響
を十分小さくすることができ、光デイスク用光源として
極めて有用な半導体レーザ装置を提供することにちる。
本発明の骨子は、屈折率導波路構造と利得導波路構造と
の双方の特長を兼ね備えた構造を実現することにある。
の双方の特長を兼ね備えた構造を実現することにある。
屈折率導波路構造として、最近活性層上の光ガイド層に
ストライプ状の凸部を設けた、所謂リプストライプ構造
が提案されている。しかし、単独の屈折率導波路構造で
は横モードが非常に良く制御され、スペクトルが単一モ
ードでかつ線幅が狭く々シコヒーレンシーが高く、戻シ
光による出力変動量が太きいためＤＡＤ用レーザとして
適していない。
ストライプ状の凸部を設けた、所謂リプストライプ構造
が提案されている。しかし、単独の屈折率導波路構造で
は横モードが非常に良く制御され、スペクトルが単一モ
ードでかつ線幅が狭く々シコヒーレンシーが高く、戻シ
光による出力変動量が太きいためＤＡＤ用レーザとして
適していない。
そこで本発明者等は上記ストライプ方向に屈折率導波路
及び利得導波路の双方を形成することを目的として鋭意
研究を重ねた結果、ストライプ状凸部の幅を変えたシ、
該凸部を共振器方向の全域でなく一部に形成すればよい
のを見出した。すなわち、ストライプ状凸部の幅を一部
広くした場合、蚊帳の広い部分では利得導波路構造とな
り、それ以外の部分では屈折率導波路構造となることが
判明した。また、ストライプ状凸部を共振器方向の一部
に形成した場合、該凸部では屈折率導波路構造となシ、
それ以外の部分では利得導波路構造となることが判明し
た。
及び利得導波路の双方を形成することを目的として鋭意
研究を重ねた結果、ストライプ状凸部の幅を変えたシ、
該凸部を共振器方向の全域でなく一部に形成すればよい
のを見出した。すなわち、ストライプ状凸部の幅を一部
広くした場合、蚊帳の広い部分では利得導波路構造とな
り、それ以外の部分では屈折率導波路構造となることが
判明した。また、ストライプ状凸部を共振器方向の一部
に形成した場合、該凸部では屈折率導波路構造となシ、
それ以外の部分では利得導波路構造となることが判明し
た。
本発明はこのような点に着目し、平坦に形成された活性
層上に成長形成され、かつその表面にストライプ状の凸
部が形成された該活性層よシ屈折率の小さい光ガイド層
と、この光ガイド層上に成長形成された該光ガイド層よ
υ屈折率の小さいクラッド層と、このクラッド層上に形
成され上記ストライプ状凸部を含む部分にストライプ状
に電流を注入する電流狭窄構造とを具備した半導体レー
ザ装置において、前記光ガイド層を共振器方向に対し前
記ストライプ状凸部を形成した部分と該凸部を形成し々
い平坦な部分とで構成するか、或いはそのストライプ状
凸部が１本のストライプ中で少なくとも２種の幅を持つ
よう構成したものである。
層上に成長形成され、かつその表面にストライプ状の凸
部が形成された該活性層よシ屈折率の小さい光ガイド層
と、この光ガイド層上に成長形成された該光ガイド層よ
υ屈折率の小さいクラッド層と、このクラッド層上に形
成され上記ストライプ状凸部を含む部分にストライプ状
に電流を注入する電流狭窄構造とを具備した半導体レー
ザ装置において、前記光ガイド層を共振器方向に対し前
記ストライプ状凸部を形成した部分と該凸部を形成し々
い平坦な部分とで構成するか、或いはそのストライプ状
凸部が１本のストライプ中で少なくとも２種の幅を持つ
よう構成したものである。
また本発明は、上記ストライプ状凸部が活性層よりも基
板側の層に至るまで形成されている半導体レーザ装置に
おいて、活性層を含む半導体層を共振器方向に対しスト
ライプ状凸部を形成した部分と該凸部を形成しない平坦
な部分とで構成するか、或いはそのストライプ状凸部が
１本のストライプ中で少なくとも２種の幅を持つよう構
成したものである。
板側の層に至るまで形成されている半導体レーザ装置に
おいて、活性層を含む半導体層を共振器方向に対しスト
ライプ状凸部を形成した部分と該凸部を形成しない平坦
な部分とで構成するか、或いはそのストライプ状凸部が
１本のストライプ中で少なくとも２種の幅を持つよう構
成したものである。
なお、屈折率導波路構造部分の実効的屈折率差は各半導
体層の組成（バンドギャップ、屈折率）、厚さ、特に活
性層の厚さｄ（ｄ＝０．１μｍ）、及びストライプ状凸
部の厚さとその段差に依存する。また、基本横モード発
振のためには凸部の幅に上限があシ、実効率折率差との
関係もある。これらの関係を、材料をＧａＡｔＡｓとし
てモード計算した結果の一例を第１８図に示す。ここで
、実線Ａは第２図に示すリプストライプ（ストライプ状
凸部）の幅Ｗと光ガイド層の段差Δｔとの関係を示し、
破線Ｂは実効屈折率差Δ”ｅｆｆ と上記段差Δｔとの
関係を示している。そして、実線Ａを境界とし斜綜側が
基本横モード発振が得られる領域である。まだ、利得導
波路構造部分の利得分布は、電極ストライプの幅、各層
の厚さ、特に電極から活性層までの距離、及び各層の抵
抗率に依存する。
体層の組成（バンドギャップ、屈折率）、厚さ、特に活
性層の厚さｄ（ｄ＝０．１μｍ）、及びストライプ状凸
部の厚さとその段差に依存する。また、基本横モード発
振のためには凸部の幅に上限があシ、実効率折率差との
関係もある。これらの関係を、材料をＧａＡｔＡｓとし
てモード計算した結果の一例を第１８図に示す。ここで
、実線Ａは第２図に示すリプストライプ（ストライプ状
凸部）の幅Ｗと光ガイド層の段差Δｔとの関係を示し、
破線Ｂは実効屈折率差Δ”ｅｆｆ と上記段差Δｔとの
関係を示している。そして、実線Ａを境界とし斜綜側が
基本横モード発振が得られる領域である。まだ、利得導
波路構造部分の利得分布は、電極ストライプの幅、各層
の厚さ、特に電極から活性層までの距離、及び各層の抵
抗率に依存する。
本発明によれば、共振器方向に対し屈折率導波路構造及
び利得導波路構造の双方を同時に形成することができる
。そして、屈折率導波路部分の実効屈折率差及び利得導
波路部分における利得分布等を決定する構造パラメータ
を全て独立に選ぶことができる。さらに、共振器長の中
における屈折率等波路部分と利得導波路部分との割合を
任意に変えることができる。以上のことから、戻シ光ノ
イズ特性に対する２つの導波路構造の依存性を見ること
ができた。したがって、２つの導波路部分の割合及び各
種の構造パラメータを適当に設定することによって、光
デイスク用レーザに好適する特性、すなわち基本横モー
ド発振で非点収差が十分小さく、かつ戻υ光ノイズによ
る出力変動量も十分小さい特性を得ることができる。
び利得導波路構造の双方を同時に形成することができる
。そして、屈折率導波路部分の実効屈折率差及び利得導
波路部分における利得分布等を決定する構造パラメータ
を全て独立に選ぶことができる。さらに、共振器長の中
における屈折率等波路部分と利得導波路部分との割合を
任意に変えることができる。以上のことから、戻シ光ノ
イズ特性に対する２つの導波路構造の依存性を見ること
ができた。したがって、２つの導波路部分の割合及び各
種の構造パラメータを適当に設定することによって、光
デイスク用レーザに好適する特性、すなわち基本横モー
ド発振で非点収差が十分小さく、かつ戻υ光ノイズによ
る出力変動量も十分小さい特性を得ることができる。
本発明者等の実験によれば、ＧａＡＡＡｓを材料とし、
実効屈折率差！１＝２Ｘ１０ 、凸部の幅Ｗ＝２．５〔
μｍ〕、ストライプ状電極の幅３．５〔μｍ〕で共振器
の片側にのみ屈折率導波路を持つ場合に横モードは基本
モードで発振し、共振器の片側４５ （％）以上に凸部
があると屈折率導波路の性質を示し、非点収差３〔μｍ
〕以下、縦モードは単一モード、戻り光ノイズによる出
力変動量は１０ ［％Ｅ以上であった。また、共振器の
片側５〜４５ Ｃ％）に凸部が存在する場合、屈折率・
利得導波路型の性質を示し、非点収差５〜１０〔μｍ〕
、縦モードは３ ［ｍＷ’：］まで多モード、それ以上
では単一モード型傾向は見えるがまだ多モード、戻り光
ノイズによる出力変動量は１〔係〕以下であった。さら
に、共振器の片側５〔チ〕以下に凸部が存在する場合、
利得導波路型の性質を示し、非点収差３０〔μ７７も〕
、縦モードは多モード、戻シ光ノイズによる出力変動量
は１〔チ〕以下であるのが判った。ここで、上記凸部が
５〜４５ ［％）の場合の非点収差５〜１０〔μｍ〕、
戻シ光ノイズによる出力変動量１〔チ〕以下と云う特性
は、光デイスク用レーザとして極めて好適するものであ
る。
実効屈折率差！１＝２Ｘ１０ 、凸部の幅Ｗ＝２．５〔
μｍ〕、ストライプ状電極の幅３．５〔μｍ〕で共振器
の片側にのみ屈折率導波路を持つ場合に横モードは基本
モードで発振し、共振器の片側４５ （％）以上に凸部
があると屈折率導波路の性質を示し、非点収差３〔μｍ
〕以下、縦モードは単一モード、戻り光ノイズによる出
力変動量は１０ ［％Ｅ以上であった。また、共振器の
片側５〜４５ Ｃ％）に凸部が存在する場合、屈折率・
利得導波路型の性質を示し、非点収差５〜１０〔μｍ〕
、縦モードは３ ［ｍＷ’：］まで多モード、それ以上
では単一モード型傾向は見えるがまだ多モード、戻り光
ノイズによる出力変動量は１〔係〕以下であった。さら
に、共振器の片側５〔チ〕以下に凸部が存在する場合、
利得導波路型の性質を示し、非点収差３０〔μ７７も〕
、縦モードは多モード、戻シ光ノイズによる出力変動量
は１〔チ〕以下であるのが判った。ここで、上記凸部が
５〜４５ ［％）の場合の非点収差５〜１０〔μｍ〕、
戻シ光ノイズによる出力変動量１〔チ〕以下と云う特性
は、光デイスク用レーザとして極めて好適するものであ
る。
第３図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例に係わる半導
体レーザ装置の製造工程を示す斜視図である。
体レーザ装置の製造工程を示す斜視図である。
まず、第３図（ａ）に示す如（Ｎ−ＧａＡｓ基板１（ｎ
−１〜２ＸｉＯｃｍ ）上にＮ−Ｇａ ｏ 、５５ Ａ
ｔｏ、４５ Ａｓクラッド層２ （ｎ＝ｌＸ１０ （Ｍ
％厚さ１．５１１ｑｎ ） 、アンドープＧ Ｉｌｌ
ｏ 、ａｓ ＡＺｏ 、１５ ＡＳ活性層３（厚さ０
．１μｍ）及びＰ −Ｇａ Ｏ，６５ＡＡｏ、３５ Ａ
ｓ光ガイドＭ ４ （ｐ＝１ｘ１０ ｃｍ 、厚さ０．
５μ脩）を順次成長形成した。
−１〜２ＸｉＯｃｍ ）上にＮ−Ｇａ ｏ 、５５ Ａ
ｔｏ、４５ Ａｓクラッド層２ （ｎ＝ｌＸ１０ （Ｍ
％厚さ１．５１１ｑｎ ） 、アンドープＧ Ｉｌｌ
ｏ 、ａｓ ＡＺｏ 、１５ ＡＳ活性層３（厚さ０
．１μｍ）及びＰ −Ｇａ Ｏ，６５ＡＡｏ、３５ Ａ
ｓ光ガイドＭ ４ （ｐ＝１ｘ１０ ｃｍ 、厚さ０．
５μ脩）を順次成長形成した。
８ −３
この第１回目の結晶成長にはＭＯ−ＣＶＤ法（有機金属
気相成長法）を用い、成長条件は温度７５０〔℃〕、ｆ
＝２０、キャリアガス（Ｈ２）の流量〜１０ （Ａ’／
１ｎｉｎ：） 、原料はトリメチルガリウム（ＴＭＧ
： （ＣＨ）３Ｇａ’）、トリメチルア、ＩＬ／ミニウ
ム（ＴＭＡ ： （ＣＨ３）５ＡＡ）、アルシン（Ａｓ
Ｈρ、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ
２Ｈ５）２Ｚｎ）、ｎドーパント：セレン化水素（Ｈ２
Ｓ ｅ ）で、成長速度は０．２５ ＤＪ／ｍ ｉｎ
）であった。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＭ
Ｏ−ＣＶＤ法を用いる必要はないが、犬面債で均一性の
良い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＶｐ法を用いることは、
量産化を考えた場合ＬＰＥ法に比べて有利である。
気相成長法）を用い、成長条件は温度７５０〔℃〕、ｆ
＝２０、キャリアガス（Ｈ２）の流量〜１０ （Ａ’／
１ｎｉｎ：） 、原料はトリメチルガリウム（ＴＭＧ
： （ＣＨ）３Ｇａ’）、トリメチルア、ＩＬ／ミニウ
ム（ＴＭＡ ： （ＣＨ３）５ＡＡ）、アルシン（Ａｓ
Ｈρ、ｐドーパント：ジエチル亜鉛（ＤＥＺ ： （Ｃ
２Ｈ５）２Ｚｎ）、ｎドーパント：セレン化水素（Ｈ２
Ｓ ｅ ）で、成長速度は０．２５ ＤＪ／ｍ ｉｎ
）であった。なお、第１回目の結晶成長では必ずしもＭ
Ｏ−ＣＶＤ法を用いる必要はないが、犬面債で均一性の
良い結晶成長が可能なＭＯ−ＣＶｐ法を用いることは、
量産化を考えた場合ＬＰＥ法に比べて有利である。
次に光ガイド層４上にフォト・レジスト・マスク（図示
せず）を作シ、リン酸系エツチヤント（温度２０℃）で
約１０秒間のエツチングを行い、第３図（ｂ）に示す如
く光ガイド層４表面に幅２．５ ［７上ｍ〕、長さ３０
０〔μｍ〕、段差０．２ Ｃｔｔｍ〕のストライプ状凸
部５と、長さ３００〔μｍ〕のエツチングされていない
平坦な部分６とを長さ３００〔μ悟〕ピッチで周期的に
形成した。なお、これらの値は前記第１図から実効屈折
率差２Ｘ１０−３以上、基本横モード発振が得られる条
件を満たすように決めればよい。また、１つのチップに
ついて見ると、光導波路層４は第３図（Ｃ）に示す如く
共振器方向に幅２．５〔μｍ〕、３００〔越〕のストラ
イプ状凸部５と、該凸部５と同じ高さの平坦部６とを有
することになる。
せず）を作シ、リン酸系エツチヤント（温度２０℃）で
約１０秒間のエツチングを行い、第３図（ｂ）に示す如
く光ガイド層４表面に幅２．５ ［７上ｍ〕、長さ３０
０〔μｍ〕、段差０．２ Ｃｔｔｍ〕のストライプ状凸
部５と、長さ３００〔μｍ〕のエツチングされていない
平坦な部分６とを長さ３００〔μ悟〕ピッチで周期的に
形成した。なお、これらの値は前記第１図から実効屈折
率差２Ｘ１０−３以上、基本横モード発振が得られる条
件を満たすように決めればよい。また、１つのチップに
ついて見ると、光導波路層４は第３図（Ｃ）に示す如く
共振器方向に幅２．５〔μｍ〕、３００〔越〕のストラ
イプ状凸部５と、該凸部５と同じ高さの平坦部６とを有
することになる。
次に、前記フォト・レジスト・マスクを除去したのち、
第２回目の結晶成長をＭＯ−ＣＶＤ法で行った。すなわ
ち、第３図（ｄ）に示す如く光ガイド層４上に）’ −
Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、ｘｓ”クラッド層７（ｐ＝ Ｉ
Ｘ １０’ ８ｃｍ−３，厚さ０．３ ｔｔｍ）及びＰ
−ＧａＡｓ コンタクト層８ （Ｐ””ｌＸｌ０１９ｃ
ｍ−３、厚さ０．５μｍ）を順次成長形成した。このと
き、光ガイド層４のＡｔ濃度が０．３５であるから、Ｌ
ＰＥ法では成長できず、ＭＯ−ＣＶＤ法或いはＭＢＥ法
（分子線エピタキシャル法）が必要とされる。次いで、
コンタクト層８にＺｎを拡散し、コンタクト層８中のキ
ャリア濃度を上げた。次いで、第３図（、）に示す如く
コンタクト層８を１つのチップに対し都３．５〔μｍ〕
のストライプとなるよう残して選択エツチングし、露出
したクラッド層７の表面に酸化膜９を２０００（久〕形
成し、ＨＣｔ処理によりコンタクト層８上の酸化膜９を
除去して電極ストライプを形成した。
第２回目の結晶成長をＭＯ−ＣＶＤ法で行った。すなわ
ち、第３図（ｄ）に示す如く光ガイド層４上に）’ −
Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、ｘｓ”クラッド層７（ｐ＝ Ｉ
Ｘ １０’ ８ｃｍ−３，厚さ０．３ ｔｔｍ）及びＰ
−ＧａＡｓ コンタクト層８ （Ｐ””ｌＸｌ０１９ｃ
ｍ−３、厚さ０．５μｍ）を順次成長形成した。このと
き、光ガイド層４のＡｔ濃度が０．３５であるから、Ｌ
ＰＥ法では成長できず、ＭＯ−ＣＶＤ法或いはＭＢＥ法
（分子線エピタキシャル法）が必要とされる。次いで、
コンタクト層８にＺｎを拡散し、コンタクト層８中のキ
ャリア濃度を上げた。次いで、第３図（、）に示す如く
コンタクト層８を１つのチップに対し都３．５〔μｍ〕
のストライプとなるよう残して選択エツチングし、露出
したクラッド層７の表面に酸化膜９を２０００（久〕形
成し、ＨＣｔ処理によりコンタクト層８上の酸化膜９を
除去して電極ストライプを形成した。
次に、Ｐ型電極としてＧｒ−Ａｕ層１１及びＮ型電極と
してＡｕ−Ｇｅ層１２を被着しオーミック・コンタクト
をとった。この試料をへき開によって第３図（ｆ）に示
す如く共振器長２５０〔μｍ〕、幅３００〔μｍ〕のチ
ップとし、半導体レーザを完成した。
してＡｕ−Ｇｅ層１２を被着しオーミック・コンタクト
をとった。この試料をへき開によって第３図（ｆ）に示
す如く共振器長２５０〔μｍ〕、幅３００〔μｍ〕のチ
ップとし、半導体レーザを完成した。
かくして作成された半導体レーザの特性を調べたところ
、基本横モード発振で非点収差が十分小さく、かつ戻）
光ノイズによる出力変動量も十分小さいものが得られた
。また、共振器中での屈折率導波路部分と利得導波路部
分との割合を種々変化させたところ、モードガイドに関
して〔発明の効果〕の項で述べたような結果が得られた
。
、基本横モード発振で非点収差が十分小さく、かつ戻）
光ノイズによる出力変動量も十分小さいものが得られた
。また、共振器中での屈折率導波路部分と利得導波路部
分との割合を種々変化させたところ、モードガイドに関
して〔発明の効果〕の項で述べたような結果が得られた
。
以上のことから、横モード制御に優れた戻υ光に強い特
性のレーザを得るには、本実施例の構造で例えば共振器
長２５０ｔ、ｔｒｎＣ屈折率導波路部分５０μ惧、利得
導波路部分２００μｍ）、幅３００〔μｍ〕のチップに
すればよいことが判る。実際、この構造での特性を調べ
たところ、発振しきい値７０ ［ｍＡ）以下、微分量子
効率１５〔擾〕、非点収差１０〔μｍ〕以下で基本様モ
ード発振し、縦モードは５ 、（論）まで多モードで、
戻り元ノイズによる出力変動量は１〔チ〕以下で、光デ
イスク用レーデとして極めて好適するものであった。
性のレーザを得るには、本実施例の構造で例えば共振器
長２５０ｔ、ｔｒｎＣ屈折率導波路部分５０μ惧、利得
導波路部分２００μｍ）、幅３００〔μｍ〕のチップに
すればよいことが判る。実際、この構造での特性を調べ
たところ、発振しきい値７０ ［ｍＡ）以下、微分量子
効率１５〔擾〕、非点収差１０〔μｍ〕以下で基本様モ
ード発振し、縦モードは５ 、（論）まで多モードで、
戻り元ノイズによる出力変動量は１〔チ〕以下で、光デ
イスク用レーデとして極めて好適するものであった。
第４図は他の実施例の概略’４７９造を示す斜視図であ
る。なお、第３図（ｆ）と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。先に説明した実施例は
屈折率導波効果を生じせしめるに必要なストライプ状凸
部が光ガイド層４にのみ形成されているのに対し、本実
施例はストライプ状凸部が活性層３を含むように形成さ
れている点で異なる。本実施例の場合、活性層３は活性
層３よシ低屈折率な層（クラッド層７）によって四方を
取シ囲まれておシ、屈折率導波構造を設けた効果はより
確実に得られる。すなわち、先の実施例の場合、利得導
波路部分において導波されてきた光は屈折率導波路部分
に結合し、屈折率導波部分の端面から非点収差の小さい
レーザ光として放射されるが、屈折率導波部分に結合し
なかったレーザ光成分もストライプ状凸部両側の活性層
に導波され、同様に端面から放射されることになる。こ
のため、レーザ光を微小スポット状に絞り込んだ時、結
像面のパターンは屈折率導波路に結合したレーザ光によ
る微少スポットに屈折率導波路に結合しなかった成分に
よる幅広いノターンが重畳されることになυ、半導体レ
ーザ光をできるだけ小さいスポットに結像することが必
要な光デイスク装置へ応用する場合には、信号検出方式
等によっては問題となることがおる。
る。なお、第３図（ｆ）と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。先に説明した実施例は
屈折率導波効果を生じせしめるに必要なストライプ状凸
部が光ガイド層４にのみ形成されているのに対し、本実
施例はストライプ状凸部が活性層３を含むように形成さ
れている点で異なる。本実施例の場合、活性層３は活性
層３よシ低屈折率な層（クラッド層７）によって四方を
取シ囲まれておシ、屈折率導波構造を設けた効果はより
確実に得られる。すなわち、先の実施例の場合、利得導
波路部分において導波されてきた光は屈折率導波路部分
に結合し、屈折率導波部分の端面から非点収差の小さい
レーザ光として放射されるが、屈折率導波部分に結合し
なかったレーザ光成分もストライプ状凸部両側の活性層
に導波され、同様に端面から放射されることになる。こ
のため、レーザ光を微小スポット状に絞り込んだ時、結
像面のパターンは屈折率導波路に結合したレーザ光によ
る微少スポットに屈折率導波路に結合しなかった成分に
よる幅広いノターンが重畳されることになυ、半導体レ
ーザ光をできるだけ小さいスポットに結像することが必
要な光デイスク装置へ応用する場合には、信号検出方式
等によっては問題となることがおる。
これに対し、本実施例では、ストライプ状凸部の両側に
は活性層が存在せず、まだストライプ状凸部両側に洩れ
た光を導波する何らの構造も存在しない。このため、屈
折率導波路に結合しなかった光も端面に達するまでには
十分床がり、したがって本実施例の半導体レーザの場合
にはレーザ光を微少スポットに絞シ込んだ時にも微少ス
ポット状パターンの周囲に裾引きの成分が現われること
はない。以上のように、本実施例の半導体レーザの方が
先の実施例の半導体レーザより、レーザ光ビームの結像
特性が良い利点があるが、基本横モードを安定に実現す
るだめのストライプ状凸部の幅の条件が第１の実施例の
場合よシより厳しくなる欠点もある。
は活性層が存在せず、まだストライプ状凸部両側に洩れ
た光を導波する何らの構造も存在しない。このため、屈
折率導波路に結合しなかった光も端面に達するまでには
十分床がり、したがって本実施例の半導体レーザの場合
にはレーザ光を微少スポットに絞シ込んだ時にも微少ス
ポット状パターンの周囲に裾引きの成分が現われること
はない。以上のように、本実施例の半導体レーザの方が
先の実施例の半導体レーザより、レーザ光ビームの結像
特性が良い利点があるが、基本横モードを安定に実現す
るだめのストライプ状凸部の幅の条件が第１の実施例の
場合よシより厳しくなる欠点もある。
本実施例の製作法は先の実施例の場合と略同様でラシ、
ストライプ状凸部を形成するだめのエツチングを活性層
３より深くまで行なう点が異なるのみでおる。共振器中
での屈折率導波路部分と利得導波路部分の割合に対する
モードガイドの特性は、先の実施例の場合と同様な結果
が得られた。したがって、本構造の場合も共振器長２５
０〔μｍ〕のうち屈折率導波路部分を５０〔鳥〕、利得
導波路部分を２００〔μｍ〕とした・異なる点は、モー
ドガイド部分で活性領域以外のガイド構造がなくなるた
め伝播損失が減少するので、発振しきい値６０〔ηＬＡ
）、微分量子効率２０ ［％） 、エア・フィールド・
ノぐターンにおいて先の実施例では存在したＮＯ８成分
による広がシがなくなシ等方的な・ぐターンが得られた
。非点収差は１０〔μｍ〕以下、基本横モード発振が得
られ、縦モードは５ ［ｍＷ〕まで多モードで戻シ光ノ
イズによる出力変動量は１〔裂〕以下で光デイスク用と
してすぐれた特性を示した。
ストライプ状凸部を形成するだめのエツチングを活性層
３より深くまで行なう点が異なるのみでおる。共振器中
での屈折率導波路部分と利得導波路部分の割合に対する
モードガイドの特性は、先の実施例の場合と同様な結果
が得られた。したがって、本構造の場合も共振器長２５
０〔μｍ〕のうち屈折率導波路部分を５０〔鳥〕、利得
導波路部分を２００〔μｍ〕とした・異なる点は、モー
ドガイド部分で活性領域以外のガイド構造がなくなるた
め伝播損失が減少するので、発振しきい値６０〔ηＬＡ
）、微分量子効率２０ ［％） 、エア・フィールド・
ノぐターンにおいて先の実施例では存在したＮＯ８成分
による広がシがなくなシ等方的な・ぐターンが得られた
。非点収差は１０〔μｍ〕以下、基本横モード発振が得
られ、縦モードは５ ［ｍＷ〕まで多モードで戻シ光ノ
イズによる出力変動量は１〔裂〕以下で光デイスク用と
してすぐれた特性を示した。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では共振器の片側にのみ屈折率導波構造を設
けたが、これを利得導波路部分を挾むように両側に設け
てもよい。さらに、利得導波路部分の高さは必ずしも屈
折率導波路部分の高さと同じである必要はなく、それよ
υ低くしてもよい。また、形成材料としてはＧａＡｔＡ
ｓに限るものではなく、ＱａＩｎＡｓＰやＧａＡ４Ａｓ
Ｓｂ等の化合物半導体を用いてもよい。さらに、Ｎ型基
板の代９にＰ壓基板を用い、各層の導電型を逆にするこ
とも可能でおる。丑た、結晶成長法としてＭＯ−ＣＶＤ
法以外にＭＢＥ法を用いることも可能である。また、前
記電流狭窄構造は、ストライプ状のコンタクト層及び酸
化膜からなるものに限らず、光ガイド層のストライプ状
凸部を含み活性層にストライプ状に電流を注入できる構
造であればよく、適宜変更可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
い。実施例では共振器の片側にのみ屈折率導波構造を設
けたが、これを利得導波路部分を挾むように両側に設け
てもよい。さらに、利得導波路部分の高さは必ずしも屈
折率導波路部分の高さと同じである必要はなく、それよ
υ低くしてもよい。また、形成材料としてはＧａＡｔＡ
ｓに限るものではなく、ＱａＩｎＡｓＰやＧａＡ４Ａｓ
Ｓｂ等の化合物半導体を用いてもよい。さらに、Ｎ型基
板の代９にＰ壓基板を用い、各層の導電型を逆にするこ
とも可能でおる。丑た、結晶成長法としてＭＯ−ＣＶＤ
法以外にＭＢＥ法を用いることも可能である。また、前
記電流狭窄構造は、ストライプ状のコンタクト層及び酸
化膜からなるものに限らず、光ガイド層のストライプ状
凸部を含み活性層にストライプ状に電流を注入できる構
造であればよく、適宜変更可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
第１図はりブストライプ構造を持つ半導体レーザにおけ
るガイド層段差Δｔと実効屈折率差Δ”ｅｆｆ及び基本
横モード発振を与えるリブストライプ幅Ｗとの関係を示
す特性図、第２図は上記段差Δｔ、＠Ｗ及び活性層厚み
ｄを定義して示す模式図、第３図（ａ）〜（ｆ）は本発
明の一実施例に係わる半導体レーザの製造工程を示す斜
視図、第４図は他の実施例の概略構造を示す斜視図であ
る。 １−−− Ｎ−ＧａＡｓ基板、２ ・” Ｎ−Ｇａｏ、
５５Ａｔｏ、４５ＡＳクラッド層、３・・・アンドープ
ＧａＯ，８５ＡｔＯ，１５Ａ８活性層、４ ・−Ｐ−Ｇ
ａｏ、５ＡＡｏ、３５Ａｓ光ガイド層、５・・・ストラ
イプ状凸部、６・・・平坦部、訃−Ｐ−Ｇａ、５、Ａ／
＝、４５Ａｓり２ラド層、８・・・Ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層、９・・・酸化膜、１１．１２・・・金属電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 一膓一 第３図 ＜ａ） 第３図 （ｃ） （ｄ） 第３図
るガイド層段差Δｔと実効屈折率差Δ”ｅｆｆ及び基本
横モード発振を与えるリブストライプ幅Ｗとの関係を示
す特性図、第２図は上記段差Δｔ、＠Ｗ及び活性層厚み
ｄを定義して示す模式図、第３図（ａ）〜（ｆ）は本発
明の一実施例に係わる半導体レーザの製造工程を示す斜
視図、第４図は他の実施例の概略構造を示す斜視図であ
る。 １−−− Ｎ−ＧａＡｓ基板、２ ・” Ｎ−Ｇａｏ、
５５Ａｔｏ、４５ＡＳクラッド層、３・・・アンドープ
ＧａＯ，８５ＡｔＯ，１５Ａ８活性層、４ ・−Ｐ−Ｇ
ａｏ、５ＡＡｏ、３５Ａｓ光ガイド層、５・・・ストラ
イプ状凸部、６・・・平坦部、訃−Ｐ−Ｇａ、５、Ａ／
＝、４５Ａｓり２ラド層、８・・・Ｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層、９・・・酸化膜、１１．１２・・・金属電極。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図 第２図 一膓一 第３図 ＜ａ） 第３図 （ｃ） （ｄ） 第３図
Claims (2)
- （１）化合物半導体材料からなシダプル・ヘテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置において、平坦に形成され
た活性層と、この活性層の基板と反対側面上に成長形成
され、かつその表面にストライプ状の凸部が形成された
上記活性層よシ屈折率の小さい光ガイド層と、この光ガ
イド層上に成長形成された該光ガイド層より屈折率の小
さいクラッド層と、このクラッド層上に形成され上記ス
トライプ状の凸部を含む部分にストライプ状に電流を注
入するための電流狭窄構造とを具備し、前記光ガイド層
は共振器方向に対し前記ストライプ状の凸部を形成した
部分と該凸部を形成しない平坦な部分とを持つか、或い
は前記ストライプ状凸部に１本のストライプ中で少なく
とも２種の幅を持たせたものであることを特徴とする半
導体レーザ装置。 - （２）化合物半導体材料からなシダプル・ヘテロ接合構
造を有する半導体レーザ装置において、基板上に成長形
成されかつその表面に活性層よｌ） ７基板側の層まで至るストライプ状の凸部が形成された
少なくとも活性層を含む半導体層と、この半導体層上に
形成された上記活性層よシ屈折率の小さいクラッド層と
、このクラッド層上に形成され上記ストライプ状凸部を
含む部分にストライプ状に電流を注入するだめの電流狭
窄構造とを具備し、前記半導体層は゛共振器方向に対し
前記ストライプ状凸部を形成した部分と該凸部を形成し
ない平坦な部分とを持つか、或いは前記ストライプ状凸
部に１本のストライプ中で少なくとも２′＃ｉの幅を持
たせたものであることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11137283A JPS603177A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11137283A JPS603177A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS603177A true JPS603177A (ja) | 1985-01-09 |
Family
ID=14559518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11137283A Pending JPS603177A (ja) | 1983-06-21 | 1983-06-21 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS603177A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095446A1 (fr) * | 2000-06-08 | 2001-12-13 | Nichia Corporation | Dispositif de laser a semi-conducteur et son procede de fabrication |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51142283A (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting diode |
| JPS5215218A (en) * | 1975-07-25 | 1977-02-04 | Nec Home Electronics Ltd | Still picrure reproducing unit |
| JPS52152182A (en) * | 1976-06-14 | 1977-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting element |
| JPS52153686A (en) * | 1976-06-16 | 1977-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting device |
| JPS5839086A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
-
1983
- 1983-06-21 JP JP11137283A patent/JPS603177A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51142283A (en) * | 1975-06-02 | 1976-12-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light emitting diode |
| JPS5215218A (en) * | 1975-07-25 | 1977-02-04 | Nec Home Electronics Ltd | Still picrure reproducing unit |
| JPS52152182A (en) * | 1976-06-14 | 1977-12-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting element |
| JPS52153686A (en) * | 1976-06-16 | 1977-12-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting device |
| JPS5839086A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095446A1 (fr) * | 2000-06-08 | 2001-12-13 | Nichia Corporation | Dispositif de laser a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| US6925101B2 (en) | 2000-06-08 | 2005-08-02 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same |
| US7470555B2 (en) | 2000-06-08 | 2008-12-30 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same |
| US7709281B2 (en) | 2000-06-08 | 2010-05-04 | Nichia Corporation | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same |
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