JP2548363B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
- Publication number
- JP2548363B2 JP2548363B2 JP1077576A JP7757689A JP2548363B2 JP 2548363 B2 JP2548363 B2 JP 2548363B2 JP 1077576 A JP1077576 A JP 1077576A JP 7757689 A JP7757689 A JP 7757689A JP 2548363 B2 JP2548363 B2 JP 2548363B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- semiconductor
- conductivity type
- layer
- face
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光情報処理機器，光通信等に用いられる半
導体レーザ装置に関するものである。
導体レーザ装置に関するものである。
従来の技術 記録・消去可能な光ディスクメモリあるいは宇宙にお
ける光通信等の分野において、近年高出力で安定な縦モ
ードを有する半導体レーザが要望されている。特に、光
ディスクメモリの分野において、発振波長のずれは、デ
ィスク上の焦点のずれとなって現れるので、光源となる
半導体レーザの共振波長は、温度に対しても、光出力に
対しても、できるだけ安定であることが望ましい。この
ため、半導体レーザの波長を安定させるために様々な努
力がなされてきた。半導体レーザの外部にミラーを取り
付けた外部複合共振器レーザあるいは、グレーティング
を導波路に形成したDFBレーザなどはその例であるが、
まだ実用化されるには十分でない。
ける光通信等の分野において、近年高出力で安定な縦モ
ードを有する半導体レーザが要望されている。特に、光
ディスクメモリの分野において、発振波長のずれは、デ
ィスク上の焦点のずれとなって現れるので、光源となる
半導体レーザの共振波長は、温度に対しても、光出力に
対しても、できるだけ安定であることが望ましい。この
ため、半導体レーザの波長を安定させるために様々な努
力がなされてきた。半導体レーザの外部にミラーを取り
付けた外部複合共振器レーザあるいは、グレーティング
を導波路に形成したDFBレーザなどはその例であるが、
まだ実用化されるには十分でない。
発明が解決しようとする課題 半導体レーザの発振波長を安定させることは上記に示
したように、非常に重要である。しかしながら、本質的
に半導体レーザの発振波長は、温度が高いほど、また、
光出力が高いほど長くなる傾向にあり、通常のファブリ
ペロ型レーザではモードホップとよばれる現象が観測さ
れる。
したように、非常に重要である。しかしながら、本質的
に半導体レーザの発振波長は、温度が高いほど、また、
光出力が高いほど長くなる傾向にあり、通常のファブリ
ペロ型レーザではモードホップとよばれる現象が観測さ
れる。
このため、半導体レーザに外部ミラーを取り付け、複
合共振器を形成することによりモードホップを抑制しよ
うという試みがなされてきた。しかしながら、この場
合、半導体レーザの光の出射側とは反対側の高反射端面
側に外部ミラーを取り付ける必要があった。このため、
半導体レーザに、十分な複合共振器効果を与える光の帰
還が得られず、光出力まで波長を安定にすることができ
なかった。
合共振器を形成することによりモードホップを抑制しよ
うという試みがなされてきた。しかしながら、この場
合、半導体レーザの光の出射側とは反対側の高反射端面
側に外部ミラーを取り付ける必要があった。このため、
半導体レーザに、十分な複合共振器効果を与える光の帰
還が得られず、光出力まで波長を安定にすることができ
なかった。
本発明は、上記欠点に鑑みこのような問題点を解決し
た半導体レーザ装置を提供しようとするものである。
た半導体レーザ装置を提供しようとするものである。
課題を解決するための手段 本発明の半導体レーザ装置は、一方の共振器端面に達
しないストライプ状の突起部を少なくとも一方の主面に
有する一導電型の半導体基板と、この半導体基板の一方
の主面上に形成されている一導電型とは反対導電型の第
１の半導体層と、この第１の半導体層に形成されている
前記突起部直上ではこの突起部に達し、同突起部の存在
しない部分では前記半導体基板に達しない深さのストラ
イプ状の溝部と、前記第１の半導体層上に少なくとも前
記溝部を埋める厚さに形成されている一導電型の第２の
半導体層と、この第２の半導体層の上に形成されてい
て、かつそれよりエネルギーギャップの小さい一導電型
の第３の半導体層と、前記一方の共振器端面近傍の部分
を除いて第３の半導体層上に形成され、かつそれよりエ
ネルギーギャップの小さい第４の半導体層と、第３の半
導体層における第４の半導体層の存在しない部分上およ
び第４の半導体層の上に形成され、かつ第３の半導体層
よりもエネルギーギャップが大きい反対導電型の第５の
半導体層とを有し、前記一方の共振器端面の反射率が他
方の共振器端面の反射率より低い構成となっている。
しないストライプ状の突起部を少なくとも一方の主面に
有する一導電型の半導体基板と、この半導体基板の一方
の主面上に形成されている一導電型とは反対導電型の第
１の半導体層と、この第１の半導体層に形成されている
前記突起部直上ではこの突起部に達し、同突起部の存在
しない部分では前記半導体基板に達しない深さのストラ
イプ状の溝部と、前記第１の半導体層上に少なくとも前
記溝部を埋める厚さに形成されている一導電型の第２の
半導体層と、この第２の半導体層の上に形成されてい
て、かつそれよりエネルギーギャップの小さい一導電型
の第３の半導体層と、前記一方の共振器端面近傍の部分
を除いて第３の半導体層上に形成され、かつそれよりエ
ネルギーギャップの小さい第４の半導体層と、第３の半
導体層における第４の半導体層の存在しない部分上およ
び第４の半導体層の上に形成され、かつ第３の半導体層
よりもエネルギーギャップが大きい反対導電型の第５の
半導体層とを有し、前記一方の共振器端面の反射率が他
方の共振器端面の反射率より低い構成となっている。
作用 この構成によって、第４の半導体層がとぎれている部
分において、光の反射が半導体レーザ内部において生
じ、しかも、その反射は、反射率の低い端面側にあるの
で大きな複合共振器効果が得られる。さらに、活性層と
しての第４の半導体層は、光密度が大きくなる反射率の
低い方の端面には露出せず、またこの部分において電流
の注入もないので高出力が得られる。以上により、高出
力で波長安定な半導体レーザ装置が得られる。
分において、光の反射が半導体レーザ内部において生
じ、しかも、その反射は、反射率の低い端面側にあるの
で大きな複合共振器効果が得られる。さらに、活性層と
しての第４の半導体層は、光密度が大きくなる反射率の
低い方の端面には露出せず、またこの部分において電流
の注入もないので高出力が得られる。以上により、高出
力で波長安定な半導体レーザ装置が得られる。
実施例 第１図（ａ）は、本発明の一実施例の半導体レーザ装
置における共振器の中央部分を端面に垂直な方向に切断
して示す斜視図である。共振器端面は非対称コートされ
ており、第１図（ｂ）は低反射端面を示す図、第１図
（ｃ）は高反射端面を示す図である。
置における共振器の中央部分を端面に垂直な方向に切断
して示す斜視図である。共振器端面は非対称コートされ
ており、第１図（ｂ）は低反射端面を示す図、第１図
（ｃ）は高反射端面を示す図である。
この構造は、ｐ−GaAs基板１に低反射となる一方の端
面部近傍を除いて、突起部２を有し、その上に突起部２
に達する溝部４を有するｎ−GaAsからなる電流ブロッキ
ング層３があり、一方の端面部で電流の非注入領域が形
成されている。レーザ発振は、溝４の上の活性層７で起
こるが、光は、活性層７の下の光ガイド層６に誘導され
端面に取り出される。このとき、活性層７は、低反射端
面部で除去されており、この部分において光の反射が生
じる構造となっている、活性層７の上には、キャリアお
よび活性層７に閉じこめるための層８があり、その上に
は、MOCVD法で埋め込むために、Alの混晶比を下げた層
９がある。10,11は、それぞれMOCVD法により成長させた
ｎ−GaAlAsからなるクラッド層、ｎ−GaAsからなるコン
タクト層である。
面部近傍を除いて、突起部２を有し、その上に突起部２
に達する溝部４を有するｎ−GaAsからなる電流ブロッキ
ング層３があり、一方の端面部で電流の非注入領域が形
成されている。レーザ発振は、溝４の上の活性層７で起
こるが、光は、活性層７の下の光ガイド層６に誘導され
端面に取り出される。このとき、活性層７は、低反射端
面部で除去されており、この部分において光の反射が生
じる構造となっている、活性層７の上には、キャリアお
よび活性層７に閉じこめるための層８があり、その上に
は、MOCVD法で埋め込むために、Alの混晶比を下げた層
９がある。10,11は、それぞれMOCVD法により成長させた
ｎ−GaAlAsからなるクラッド層、ｎ−GaAsからなるコン
タクト層である。
以下、第２図で作製プロセスを説明する。
ｐ型GaAs基板１上に、１つの端面近傍を除いて突起部
２をエッチングにより形成する（第２図（ａ））。その
上に液相エピタキシャル成長（LPE）法により、ｎ−GaA
sからなる電流ブロッキング層３を成長させ、突起部２
に達する深さまで、溝部４をエッチングにより形成する
（第２図（ｂ））。第２図（ｃ）は、第２図（ｂ）にお
けるＸ−Ｘ′にそった断面図である。次に、再びLPE法
により、ｐ−Ga0.59Al0.41Asからなるクラッド層５、ｐ
−Ga0.69Al0.31Asからなる光ガイド層６、Ga0.92Al0.08
Asからなる活性層７、ｎ−Ga0.59Al0.41Asからなる層
８、ｎ−Ga0.08Al0.20Asからなる層９を成長させる。９
は後にMOCVD法による埋込成長を容易にするために、Al
の混晶比を低くした層である（第２図（ｄ））。次に、
突起部２のない方の端面をエッチングにより、活性層７
までエッチングする（第２図（ｅ））。その後、MOCVD
法を用い、ｎ−Ga0.59Al0.41Asからなるクラッド層10、
ｎ−GaAsからなるコンタクト層11を成長させる（第２図
（ｆ））。第２図（ｇ）は、第２図（ｆ）におけるＹ−
Ｙ′にそった断面図である。最後に、活性層をエッチン
グした断面側が、低反射率側となるように、コーティン
グを行なう。本実施例では、高出力を得るために低反射
端面反射率を４％、高反射端面反射率を96％とした。
２をエッチングにより形成する（第２図（ａ））。その
上に液相エピタキシャル成長（LPE）法により、ｎ−GaA
sからなる電流ブロッキング層３を成長させ、突起部２
に達する深さまで、溝部４をエッチングにより形成する
（第２図（ｂ））。第２図（ｃ）は、第２図（ｂ）にお
けるＸ−Ｘ′にそった断面図である。次に、再びLPE法
により、ｐ−Ga0.59Al0.41Asからなるクラッド層５、ｐ
−Ga0.69Al0.31Asからなる光ガイド層６、Ga0.92Al0.08
Asからなる活性層７、ｎ−Ga0.59Al0.41Asからなる層
８、ｎ−Ga0.08Al0.20Asからなる層９を成長させる。９
は後にMOCVD法による埋込成長を容易にするために、Al
の混晶比を低くした層である（第２図（ｄ））。次に、
突起部２のない方の端面をエッチングにより、活性層７
までエッチングする（第２図（ｅ））。その後、MOCVD
法を用い、ｎ−Ga0.59Al0.41Asからなるクラッド層10、
ｎ−GaAsからなるコンタクト層11を成長させる（第２図
（ｆ））。第２図（ｇ）は、第２図（ｆ）におけるＹ−
Ｙ′にそった断面図である。最後に、活性層をエッチン
グした断面側が、低反射率側となるように、コーティン
グを行なう。本実施例では、高出力を得るために低反射
端面反射率を４％、高反射端面反射率を96％とした。
第３図に、電流−光出力特性を示す。
室温，連続（CW）動作において、150mw以上の光出力
が得られている。これは、光の出射側となる低反射率側
において、複合共振器を得るために活性層を除去したこ
とにより、ウインドウ構造になっていることに起因して
いると考えられている。実際、最大光出力は飽和で決ま
り、端面破壊は生じなかった。
が得られている。これは、光の出射側となる低反射率側
において、複合共振器を得るために活性層を除去したこ
とにより、ウインドウ構造になっていることに起因して
いると考えられている。実際、最大光出力は飽和で決ま
り、端面破壊は生じなかった。
活性層を除去した部分の長さＬを変えたときの実験結
果を、第４図に示す。発振波長が安定となる温度範囲Δ
Ｔは、Ｌ＝25μｍのときに、最大となることがわかる。
ここで、レーザ全体の共振器長は230μｍである。
果を、第４図に示す。発振波長が安定となる温度範囲Δ
Ｔは、Ｌ＝25μｍのときに、最大となることがわかる。
ここで、レーザ全体の共振器長は230μｍである。
このことは、次のように説明される。第５図（ａ）
に、Ｌ＝10μｍ、第５図（ｂ）にＬ＝45μｍのときの発
振波長の温度依存性を示す。Ｌ＝10μｍのとき、複合共
振器効果によって示される大きなモードホップの間に、
不規則な小さなモードホップが現れている。これは、Ｌ
が小さすぎて、縦モードを１本だけにする波長の選択性
が十分でないことを示している。次にＬ＝45μｍのとき
は、複合共振器効果によって示される約2nmの波長間隔
でのみ、モードホップが生じている。しかしながら、Ｌ
が大きすぎて、波長間隔が小さく、小さなΔＴでモード
ホップが生じてしまう。同様のことは、外部ミラーを有
する複合共振器レーザにおいても、観測されている。
に、Ｌ＝10μｍ、第５図（ｂ）にＬ＝45μｍのときの発
振波長の温度依存性を示す。Ｌ＝10μｍのとき、複合共
振器効果によって示される大きなモードホップの間に、
不規則な小さなモードホップが現れている。これは、Ｌ
が小さすぎて、縦モードを１本だけにする波長の選択性
が十分でないことを示している。次にＬ＝45μｍのとき
は、複合共振器効果によって示される約2nmの波長間隔
でのみ、モードホップが生じている。しかしながら、Ｌ
が大きすぎて、波長間隔が小さく、小さなΔＴでモード
ホップが生じてしまう。同様のことは、外部ミラーを有
する複合共振器レーザにおいても、観測されている。
最後に、最もΔＴが大きかったＬ＝25μｍのときの特
性を示す。
性を示す。
第６図に50mw出力時の発振波長の温度依存性、第７図
に発振波長の光出力依存性を示す。温度に対しても、光
出力に対しても、発振波長が十分、安定なことがわか
る。
に発振波長の光出力依存性を示す。温度に対しても、光
出力に対しても、発振波長が十分、安定なことがわか
る。
発明の効果 本発明により、半導体レーザにおいて、高出力動作時
でも縦モードを安定にすることができ、記録・消去可能
な光ディスクなどの光源として、その効果は大なるもの
がある。
でも縦モードを安定にすることができ、記録・消去可能
な光ディスクなどの光源として、その効果は大なるもの
がある。
第１図は本発明の半導体レーザの構造図、第２図は作製
プロセスを示す図、第３図は電流−光出力特性の図、第
４図は発振波長が安定となる温度範囲ΔＴのＬ依存性を
示す図、第５図，第６図は発振波長の温度依存性を示す
図、第７図は発振波長の光出力依存性を示す図である。 １……基板、２……突起部、３……電流ブロッキング
層、４……溝部、５……クラッド層、６……光ガイド
層、７……活性層、８……光を活性層７に閉じ込めるた
めの層、９……層、10……クラッド層、11……コンタク
ト層。
プロセスを示す図、第３図は電流−光出力特性の図、第
４図は発振波長が安定となる温度範囲ΔＴのＬ依存性を
示す図、第５図，第６図は発振波長の温度依存性を示す
図、第７図は発振波長の光出力依存性を示す図である。 １……基板、２……突起部、３……電流ブロッキング
層、４……溝部、５……クラッド層、６……光ガイド
層、７……活性層、８……光を活性層７に閉じ込めるた
めの層、９……層、10……クラッド層、11……コンタク
ト層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 昭男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 伊藤 国雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−10687（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−137286（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一方の共振器端面に達しないストライプ状
の突起部を少なくとも一方の主面に有する一導電型の半
導体基板と、前記半導体基板の一方の主面上に形成され
ている前記一導電型とは反対導電型の第１の半導体層
と、前記第１の半導体層に形成されている前記突起部の
直上では前記突起部に達し、前記突起部の存在しない部
分では前記半導体基板に達しない深さのストライプ状の
溝部と、前記第１の半導体層上に少なくとも前記溝部を
埋める厚さに形成されている前記一導電型の第２の半導
体層と、前記第２の半導体層の上に形成されている前記
第２の半導体層よりエネルギーギャップが小さい一導電
型の第３の半導体層と、前記一方の共振器端面近傍の部
分を除く前記第３の半導体層上に形成されている前記第
３の半導体層よりエネルギーギャップが小さい第４の半
導体層と、前記第３の半導体層における前記第４の半導
体層の存在しない部分上および前記第４の半導体層上に
形成されている前記第３の半導体層よりもエネルギーギ
ャップが大きい反対導電型の第５の半導体層とを有し、
前記一方の共振器端面の反射率が、他方の共振器端面の
反射率より低い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 |
|---|---|---|---|
| JP1077576A JP2548363B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1077576A JP2548363B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02254782A JPH02254782A (ja) | 1990-10-15 |
| JP2548363B2 true JP2548363B2 (ja) | 1996-10-30 |
Family
ID=13637825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1077576A Expired - Lifetime JP2548363B2 (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2548363B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0529706A (ja) * | 1991-07-23 | 1993-02-05 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP1077576A patent/JP2548363B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02254782A (ja) | 1990-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5574743A (en) | Semiconductor diode laser having improved performance and method of manufacturing same | |
| US4942585A (en) | High power semiconductor laser | |
| US5974068A (en) | Semiconductor laser and a method for producing the same | |
| US4928285A (en) | Impurity-doped semiconductor laser device for single wavelength oscillation | |
| US4575851A (en) | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer | |
| JP2002353559A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP4047358B2 (ja) | 自励発振型半導体レーザ装置 | |
| JPH0823133A (ja) | フレア構造半導体レーザ | |
| JP3932466B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| KR100278546B1 (ko) | 반도체 레이저 장치 | |
| JP2548363B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2002111125A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| JP2842465B2 (ja) | 半導体レーザ装置およびその製造方法 | |
| US4872174A (en) | Semiconductor laser device having a grating structure | |
| JPH0671121B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US7050472B2 (en) | Semiconductor laser device and method for manufacturing the same | |
| JP2723921B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH0671122B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3075512B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2001358405A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH0614575B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3040262B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH05343791A (ja) | レーザダイオード素子 | |
| JP3200918B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2664388B2 (ja) | 半導体レーザ素子 |