JP2703784B2 - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、回折格子が形成され単一縦モードでレーザ
発振する発振波長580−890nmの分布帰還形（Distribute
d Feedback,DFB）または分布ブラッグ反射形（Distribu
ted Black Reflector,DBR）半導体レーザ素子に関する
ものである。
発振する発振波長580−890nmの分布帰還形（Distribute
d Feedback,DFB）または分布ブラッグ反射形（Distribu
ted Black Reflector,DBR）半導体レーザ素子に関する
ものである。
＜従来の技術＞ 光ファイバを利用した光情報伝送システムあるいは光
計測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利
用する場合には、半導体レーザ装置は単一縦モードで発
振する動作特性をもつことが望ましい。単一縦モードの
レーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、
活性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状
の回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反
射形のレーザ素子が知られている。
計測システムにおける光源として半導体レーザ装置を利
用する場合には、半導体レーザ装置は単一縦モードで発
振する動作特性をもつことが望ましい。単一縦モードの
レーザ発振特性を得るためのレーザ素子構造としては、
活性領域もしくは活性領域に近接して周期的な凹凸形状
の回折格子を形成した分布帰還形または分布ブラッグ反
射形のレーザ素子が知られている。
第２図に従来の一般的な分布帰還形半導体レーザ素子
の構造を示す。
の構造を示す。
この第２図において、ｎ型InP基板11上にｎ型InPクラ
ッド層（緩衝層）12、ノンドープInGaAs活性層13、ｐ型
InGaPAs光ガイド層14、ｐ型InPクラッド層15及びｐ型In
GaPAsキャップ層16が順次積層されている。またキャッ
プ層16と基板11にはそれぞれｐ側及びｎ側のオーミック
電極17,18が形成され、レーザ発振動作用回折格子は光
ガイド層14の上面に形成されている。このレーザ素子は
発振波長1,300nmのInGaPAs/InP系レーザであり、半導体
レーザとしては長波長の発振特性を有し、光ファイバ通
信に用いられている。
ッド層（緩衝層）12、ノンドープInGaAs活性層13、ｐ型
InGaPAs光ガイド層14、ｐ型InPクラッド層15及びｐ型In
GaPAsキャップ層16が順次積層されている。またキャッ
プ層16と基板11にはそれぞれｐ側及びｎ側のオーミック
電極17,18が形成され、レーザ発振動作用回折格子は光
ガイド層14の上面に形成されている。このレーザ素子は
発振波長1,300nmのInGaPAs/InP系レーザであり、半導体
レーザとしては長波長の発振特性を有し、光ファイバ通
信に用いられている。
一方、これに対し、発振波長890nm以下の半導体レー
ザにおいても同様の構造のDFB又は、DBRレーザが考えら
れる。この場合のレーザ素子は、ｎ−GaAs基板上にｎ−
AlxGa1-xAsクラッド層、ノンドープAlxGa1-xAs活性層、
ｐ−AlxGa1-xAs光ガイド層、ｐ−AlxGa1-xAsクラッド
層,p−GaAsキャップ層を順次積層した構造のものとな
る。しかしながら、この場合の構造はAlxGa1-xAs光ガイ
ド層上に回折格子を形成し、そのうえにAlxGa1-xAsクラ
ッド層を成長させることになり、従って、AlxGa1-xAsの
ようなアルミニウムを成分として含む結晶は空気中で容
易に酸化して酸化膜を形成する性質を有するため、AlxG
a1-xAs上への結晶の再成長は困難と言われていた。しか
しながら、発明者等は、厳密に酸素リークをのぞいた液
相エピタキシャル成長法においては、回折格子を印刻し
たAl混晶比ｘがｘ≦0.3のAlxGa1-xAsの上にも良好な結
晶成長が可能であることを見いだした。これにより、発
明者等は780nmのAlxGa1-xAsDFBレーザを実現している。
ザにおいても同様の構造のDFB又は、DBRレーザが考えら
れる。この場合のレーザ素子は、ｎ−GaAs基板上にｎ−
AlxGa1-xAsクラッド層、ノンドープAlxGa1-xAs活性層、
ｐ−AlxGa1-xAs光ガイド層、ｐ−AlxGa1-xAsクラッド
層,p−GaAsキャップ層を順次積層した構造のものとな
る。しかしながら、この場合の構造はAlxGa1-xAs光ガイ
ド層上に回折格子を形成し、そのうえにAlxGa1-xAsクラ
ッド層を成長させることになり、従って、AlxGa1-xAsの
ようなアルミニウムを成分として含む結晶は空気中で容
易に酸化して酸化膜を形成する性質を有するため、AlxG
a1-xAs上への結晶の再成長は困難と言われていた。しか
しながら、発明者等は、厳密に酸素リークをのぞいた液
相エピタキシャル成長法においては、回折格子を印刻し
たAl混晶比ｘがｘ≦0.3のAlxGa1-xAsの上にも良好な結
晶成長が可能であることを見いだした。これにより、発
明者等は780nmのAlxGa1-xAsDFBレーザを実現している。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら上記の良好な結晶成長の可能なAlxGa1-x
Asのうち最大の禁制体幅を持つAlxGa1-xAs（ｘ＝0.3）
の回折格子を使用しても、活性層は回折格子印刻層より
も禁制体幅は小さくなるので、発振波長は740nm以下に
はできない。従って発振波長740nm以下の素子において
は回折格子を形成した半導体レーザの技術はまだ十分に
確立されていないのが実状である。また発振波長740nm
以上のDFBレーザにおいても活性層の近傍に回折格子を
印刻したAlxGa1-xAs光ガイド層を設置した場合、光ガイ
ド層のアルミニウム混晶比が小さいので禁制帯幅が小さ
く、キャリアの閉じ込め効果が小さいので温度特性が良
くなかった。
Asのうち最大の禁制体幅を持つAlxGa1-xAs（ｘ＝0.3）
の回折格子を使用しても、活性層は回折格子印刻層より
も禁制体幅は小さくなるので、発振波長は740nm以下に
はできない。従って発振波長740nm以下の素子において
は回折格子を形成した半導体レーザの技術はまだ十分に
確立されていないのが実状である。また発振波長740nm
以上のDFBレーザにおいても活性層の近傍に回折格子を
印刻したAlxGa1-xAs光ガイド層を設置した場合、光ガイ
ド層のアルミニウム混晶比が小さいので禁制帯幅が小さ
く、キャリアの閉じ込め効果が小さいので温度特性が良
くなかった。
本発明は、上記の点に鑑みて創案されたものであり、
波長580ないし890nmの発振が可能で、かつ温度特性の良
好なDFBレーザ素子を提供することを目的としている。
波長580ないし890nmの発振が可能で、かつ温度特性の良
好なDFBレーザ素子を提供することを目的としている。
＜課題を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するため、本発明は、GaAs基板と、
該GaAs基板上方に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ、
AlxGa1-xAs（０≦ｘ≦0.4）、又はGaxIn1-xP1-yAsy（0.
5≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｙ＝2x−１）からなる活性層
と、該活性層近傍に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
（０＜ｘ≦１）からなって、回折格子の形成された光ガ
イド層と、を具備してなるように構成している。
該GaAs基板上方に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ、
AlxGa1-xAs（０≦ｘ≦0.4）、又はGaxIn1-xP1-yAsy（0.
5≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｙ＝2x−１）からなる活性層
と、該活性層近傍に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ
（０＜ｘ≦１）からなって、回折格子の形成された光ガ
イド層と、を具備してなるように構成している。
＜作 用＞ 本発明は、AlxGa1-xAsの代りに（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐ（０＜ｘ≦１）を回折格子形成材料として用い、且
つ、この回折格子形成材料と格子整合するGaAs基板を用
いることにより、波長580ないし890nmの発振が可能で、
かつ温度特性の良好なDFBレーザ素子が得られる。
Ｐ（０＜ｘ≦１）を回折格子形成材料として用い、且
つ、この回折格子形成材料と格子整合するGaAs基板を用
いることにより、波長580ないし890nmの発振が可能で、
かつ温度特性の良好なDFBレーザ素子が得られる。
＜実施例＞ 次に本発明の一実施例について第１図とともに説明す
る。
る。
第１図においてｎ−GaAs基板１上にｎ−（AlxGa1-x）
0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.5）クラッド層2,ノンドープ（AlxGa
1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝０）活性層3,p−（AlxGa1-x）
0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.25）光ガイド層４を連続的に成長さ
せる。ここで、光ガイド層は禁制帯幅、屈折率ともに活
性層３とクラッド層２双方の中間の値を有する４元混晶
である。次に、光ガイド層上にホトレジスト膜を塗布
し、紫外線レーザを用いた干渉露光により、周期1900Å
でホトレジスト膜の回折格子を形成する。これをマスク
として化学エッチングにより光ガイド層４上に溝を印刻
し、ホトレジスト膜を除去する。以上により光ガイド層
４上に周期1900Åの凹凸状回折格子が形成される。この
回折格子を備えた光ガイド層４の表面上にｐ−（AlxGa
1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.5）クラッド層5,p−GaAsキャ
ップ層６を順次成長させた後、キャップ層６上及び基板
１上にそれぞれオーミック性金属電極7,8を形成する。
0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.5）クラッド層2,ノンドープ（AlxGa
1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝０）活性層3,p−（AlxGa1-x）
0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.25）光ガイド層４を連続的に成長さ
せる。ここで、光ガイド層は禁制帯幅、屈折率ともに活
性層３とクラッド層２双方の中間の値を有する４元混晶
である。次に、光ガイド層上にホトレジスト膜を塗布
し、紫外線レーザを用いた干渉露光により、周期1900Å
でホトレジスト膜の回折格子を形成する。これをマスク
として化学エッチングにより光ガイド層４上に溝を印刻
し、ホトレジスト膜を除去する。以上により光ガイド層
４上に周期1900Åの凹凸状回折格子が形成される。この
回折格子を備えた光ガイド層４の表面上にｐ−（AlxGa
1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝0.5）クラッド層5,p−GaAsキャ
ップ層６を順次成長させた後、キャップ層６上及び基板
１上にそれぞれオーミック性金属電極7,8を形成する。
上記実施例においては、ダブルヘテロ接合レーザ動作
用多層結晶構造を構成する各層が（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐよりなり、活性層は（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝
０）なので発振波長は約670nmとなる。光ガイド層４
は、禁制帯幅及び屈折率が活性層３とクラッド層2,5の
中間の値となるように設定される。（AlxGa1-x）0.5In
0.5Ｐを成長する方法としては、分子線エピタキシ法と
有機金属気相エピタキシャル成長法がある。これらの方
法では回折格子を印刻した（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ上の
成長は成長直前に気相エッチすることにより任意の混晶
比で可能であることを発明者等は見いだした。従って、
活性層に任意の混晶比の（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐを使用
した分布帰還形半導体レーザの製作が可能である。発振
波長をさらに短くするには活性層３の（AlxGa1-x）0.5I
n0.5Ｐのアルミ混晶比を大きくすれば良い。（AlxG
a1-x）0.5In0.5Ｐを活性層とするレーザでは、580nmか
ら670nmの発振が可能である。この場合も活性層、光ガ
イド層、クラッド層の順にアルミ混晶比を大きくして、
屈折率が活性層、光ガイド層、クラッド層の順に小さく
なるようにして、光が十分に光ガイド層に導波されるよ
うにする。また発振波長が700から870nmの活性層をAlxG
a1-xAs（１≦ｘ≦0.3）とする分布帰還形半導体レーザ
においても回折格子印刻層を（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐと
すれば、本層はAlxGa1-xAs（ｘ＝0.3）よりも禁制帯幅
を大きくできるので温度特性を改善することができる。
本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレーザ素子に適
用することも当然に可能である。
用多層結晶構造を構成する各層が（AlxGa1-x）0.5In0.5
Ｐよりなり、活性層は（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（ｘ＝
０）なので発振波長は約670nmとなる。光ガイド層４
は、禁制帯幅及び屈折率が活性層３とクラッド層2,5の
中間の値となるように設定される。（AlxGa1-x）0.5In
0.5Ｐを成長する方法としては、分子線エピタキシ法と
有機金属気相エピタキシャル成長法がある。これらの方
法では回折格子を印刻した（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ上の
成長は成長直前に気相エッチすることにより任意の混晶
比で可能であることを発明者等は見いだした。従って、
活性層に任意の混晶比の（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐを使用
した分布帰還形半導体レーザの製作が可能である。発振
波長をさらに短くするには活性層３の（AlxGa1-x）0.5I
n0.5Ｐのアルミ混晶比を大きくすれば良い。（AlxG
a1-x）0.5In0.5Ｐを活性層とするレーザでは、580nmか
ら670nmの発振が可能である。この場合も活性層、光ガ
イド層、クラッド層の順にアルミ混晶比を大きくして、
屈折率が活性層、光ガイド層、クラッド層の順に小さく
なるようにして、光が十分に光ガイド層に導波されるよ
うにする。また発振波長が700から870nmの活性層をAlxG
a1-xAs（１≦ｘ≦0.3）とする分布帰還形半導体レーザ
においても回折格子印刻層を（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐと
すれば、本層はAlxGa1-xAs（ｘ＝0.3）よりも禁制帯幅
を大きくできるので温度特性を改善することができる。
本実施例の構造を分布ブラッグ反射形のレーザ素子に適
用することも当然に可能である。
＜発明の効果＞ 以上詳述したごとく、本発明によれば波長570nmから8
70nmの発振が可能で、かつ温度特性の良好な分布帰還形
または分布ブラッグ反射形半導体レーザが得られる。
70nmの発振が可能で、かつ温度特性の良好な分布帰還形
または分布ブラッグ反射形半導体レーザが得られる。
第１図は本発明の一実施例の分布帰還形半導体レーザ素
子の横断面を示す図、第２図は従来の一般的な分布帰還
形半導体レーザ素子の構造断面を示す図である。 １……半導体基板、２……クラッド層、 ３……活性層、４……光ガイド層、 ５……クラッド層、６……キャップ層、 7,8……電極。
子の横断面を示す図、第２図は従来の一般的な分布帰還
形半導体レーザ素子の構造断面を示す図である。 １……半導体基板、２……クラッド層、 ３……活性層、４……光ガイド層、 ５……クラッド層、６……キャップ層、 7,8……電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 聡 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−144379（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】GaAs基板と、 該GaAs基板上方に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ、
AlxGa1-xAs（０≦ｘ≦0.4）、又はGaxIn1-xP1-yAsy（0.
5≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｙ＝2x−１）からなる活性層
と、 該活性層近傍に形成され、（AlxGa1-x）0.5In0.5Ｐ（０
＜ｘ≦１）からなって、回折格子の形成された光ガイド
層と、 を具備してなることを特徴とする半導体レーザ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282999A JP2703784B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 半導体レーザ素子 |
| EP89311438A EP0368578B1 (en) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | A semiconductor laser device |
| DE68915699T DE68915699T2 (de) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | Halbleiterlaservorrichtung. |
| US07/432,063 US5007107A (en) | 1988-11-08 | 1989-11-06 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63282999A JP2703784B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02128491A JPH02128491A (ja) | 1990-05-16 |
| JP2703784B2 true JP2703784B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=17659905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63282999A Expired - Fee Related JP2703784B2 (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5007107A (ja) |
| EP (1) | EP0368578B1 (ja) |
| JP (1) | JP2703784B2 (ja) |
| DE (1) | DE68915699T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03256386A (ja) * | 1990-03-06 | 1991-11-15 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ、その製造方法及び光通信システム |
| BE1007251A3 (nl) * | 1993-06-28 | 1995-05-02 | Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
| JPH07154024A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザー |
| GB2344457B (en) | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
| GB2344456B (en) * | 1998-12-02 | 2000-12-27 | Arima Optoelectronics Corp | Semiconductor devices |
| US6900916B2 (en) * | 1999-03-04 | 2005-05-31 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Color laser display apparatus having fluorescent screen scanned with modulated ultraviolet laser light |
| CA2460297C (en) * | 2004-02-26 | 2016-01-12 | Industrial Rubber Products, Inc. | Rubber polyurethane liner |
| MX352694B (es) | 2010-08-11 | 2017-12-04 | G Form Llc Star | Cojines de amortiguacion flexibles, articulos que incorporan dichos cojines y metodos de fabricacion y uso. |
| JP2012138833A (ja) | 2010-12-27 | 2012-07-19 | Toshiba Corp | リモコン装置及びリモコン装置の制御方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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