JP3144821B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP3144821B2 JP3144821B2 JP09916091A JP9916091A JP3144821B2 JP 3144821 B2 JP3144821 B2 JP 3144821B2 JP 09916091 A JP09916091 A JP 09916091A JP 9916091 A JP9916091 A JP 9916091A JP 3144821 B2 JP3144821 B2 JP 3144821B2
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Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザに係わり、特に活性層にＩｎＧａＡｌ
Ｐを用いた半導体レーザ装置に関する。
いた半導体レーザに係わり、特に活性層にＩｎＧａＡｌ
Ｐを用いた半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、０．６μｍ帯に発振波長を持つＩ
ｎＧａＡｌＰ系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、高密度ディスク装置，レーザビームプリンタ用光
源，バーコードリーダ及び光計測器等の光源として期待
されている。
ｎＧａＡｌＰ系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、高密度ディスク装置，レーザビームプリンタ用光
源，バーコードリーダ及び光計測器等の光源として期待
されている。
【０００３】図８は、この種のレーザの一例を示す断面
図である（平成２年春季第３７回応用物理学関係連合講
演会，29a-SA-4）。図８において、１００はｎ−ＧａＡ
ｓ基板、１０１はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、１０
２はＩｎＧａＰ活性層、１０３はｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層、１０４はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０
５はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１０６，１０７は電
極、１０８は不純物拡散領域を示しており、クラッド層
１０３でストライプ状のリッジ部が形成されている。
図である（平成２年春季第３７回応用物理学関係連合講
演会，29a-SA-4）。図８において、１００はｎ−ＧａＡ
ｓ基板、１０１はｎ−ＩｎＧａＡｌＰクラッド層、１０
２はＩｎＧａＰ活性層、１０３はｐ−ＩｎＧａＡｌＰク
ラッド層、１０４はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０
５はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１０６，１０７は電
極、１０８は不純物拡散領域を示しており、クラッド層
１０３でストライプ状のリッジ部が形成されている。
【０００４】このレーザにおいて、不純物を拡散した領
域１０８では、ＩｎＧａＰ活性層に形成された自然超格
子が消滅し、無秩序化層となる。無秩序化層のバンドギ
ャップは、元の超格子のそれよりも大きいので、元の自
然超格子領域で励起されたレーザ光に対して無秩序化層
は透明となる。このように出射端面近傍を透明にするこ
とは、半導体レーザの高出力動作時の端面破壊の原因と
なる出射端面近傍の活性層での光吸収を無くすことに極
めて有効であり、最大光出力レベルの向上がはかれる。
域１０８では、ＩｎＧａＰ活性層に形成された自然超格
子が消滅し、無秩序化層となる。無秩序化層のバンドギ
ャップは、元の超格子のそれよりも大きいので、元の自
然超格子領域で励起されたレーザ光に対して無秩序化層
は透明となる。このように出射端面近傍を透明にするこ
とは、半導体レーザの高出力動作時の端面破壊の原因と
なる出射端面近傍の活性層での光吸収を無くすことに極
めて有効であり、最大光出力レベルの向上がはかれる。
【０００５】しかしながら、この種のレーザにあっては
次のような問題があった。即ち、不純物拡散領域１０８
を形成した後に、拡散領域１０８の上部に電流ブロック
層１０４を形成するため、プロセスが複雑になる。さら
に、不純物拡散は深さ方向と同時に横方向にも行われ、
この横方向拡散の拡散距離の制御は困難である。従っ
て、拡散領域１０８上部の電流ブロック層１０４を形成
するときには、横方向拡散も考慮して製作する必要があ
り、マスク合せ等のプロセスが複雑になる問題があっ
た。また、拡散領域（窓領域）１０８では光導波機構が
なく、レーザ光の波面が乱れ、窓領域が形成されていな
い従来の構造に比べ、非点隔差が大きい問題もあった。
次のような問題があった。即ち、不純物拡散領域１０８
を形成した後に、拡散領域１０８の上部に電流ブロック
層１０４を形成するため、プロセスが複雑になる。さら
に、不純物拡散は深さ方向と同時に横方向にも行われ、
この横方向拡散の拡散距離の制御は困難である。従っ
て、拡散領域１０８上部の電流ブロック層１０４を形成
するときには、横方向拡散も考慮して製作する必要があ
り、マスク合せ等のプロセスが複雑になる問題があっ
た。また、拡散領域（窓領域）１０８では光導波機構が
なく、レーザ光の波面が乱れ、窓領域が形成されていな
い従来の構造に比べ、非点隔差が大きい問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、Ｉｎ
ＧａＰ等からなる活性層を持つ半導体レーザにおいて、
レーザ光の出射端面近傍における光吸収に起因して、連
続動作における最大光出力が低下する問題があった。ま
た、最大光出力を上げるために窓構造を適用すると、製
造プロセスが極めて複雑になる問題があった。
ＧａＰ等からなる活性層を持つ半導体レーザにおいて、
レーザ光の出射端面近傍における光吸収に起因して、連
続動作における最大光出力が低下する問題があった。ま
た、最大光出力を上げるために窓構造を適用すると、製
造プロセスが極めて複雑になる問題があった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、レーザ光の出射端面近
傍における光吸収をなくすことができ、連続動作におけ
る最大光出力の向上をはかり得るＩｎＧａＡｌＰ系半導
体レーザ装置を提供することにある。［発明の構成］
ので、その目的とするところは、レーザ光の出射端面近
傍における光吸収をなくすことができ、連続動作におけ
る最大光出力の向上をはかり得るＩｎＧａＡｌＰ系半導
体レーザ装置を提供することにある。［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、ＩｎＧ
ａＡｌＰ系材料等からなる活性層を有する半導体レーザ
において、活性層の光出射近傍での光吸収を避けるため
に、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性層の
主たる発光部より大きくすることにあり、さらにクラッ
ド層上に形成された電流狭窄層の形状により、活性層の
バンドギャップ差を作ることにある。
ａＡｌＰ系材料等からなる活性層を有する半導体レーザ
において、活性層の光出射近傍での光吸収を避けるため
に、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性層の
主たる発光部より大きくすることにあり、さらにクラッ
ド層上に形成された電流狭窄層の形状により、活性層の
バンドギャップ差を作ることにある。
【０００９】即ち本発明（請求項１）は、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられたｎ型半導体層
（電流ブロック層）とからなり、活性層のｎ型半導体層
直下の部分を、活性層のストライプ状開口直下の部分よ
りもバンドギャップが大きい領域とするようにしたもの
である。
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられたｎ型半導体層
（電流ブロック層）とからなり、活性層のｎ型半導体層
直下の部分を、活性層のストライプ状開口直下の部分よ
りもバンドギャップが大きい領域とするようにしたもの
である。
【００１０】また本発明（請求項２）は、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層を第
１及び第２のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部
と、このダブルヘテロ構造部上に形成され、且つレーザ
光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口が設けら
れた第３クラッド層と、この第３のクラッド層上に形成
されたｎ型半導体層（電流ブロック層）とからなり、活
性層のｎ型半導体層直下の部分を、活性層のストライプ
状開口直下の部分よりもバンドギャップが大きい領域と
するようにしたものである。
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層を第
１及び第２のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部
と、このダブルヘテロ構造部上に形成され、且つレーザ
光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口が設けら
れた第３クラッド層と、この第３のクラッド層上に形成
されたｎ型半導体層（電流ブロック層）とからなり、活
性層のｎ型半導体層直下の部分を、活性層のストライプ
状開口直下の部分よりもバンドギャップが大きい領域と
するようにしたものである。
【００１１】また本発明（請求項３）は、ＩｎＧａＡｌ
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられた活性層よりバ
ンドギャップの大きなｎ型電流狭窄層と、このｎ型電流
狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成されたｎ型半
導体層とからなり、活性層のｎ型半導体層直下の部分
を、活性層のストライプ状開口直下の部分よりもバンド
ギャップが大きい領域とするようにしたものである。
Ｐ系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、Ｉｎ1-x-y Ｇａy Ａｌ
x Ｐ（０≦ｘ＜１，０≦ｙ＜１）等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられた活性層よりバ
ンドギャップの大きなｎ型電流狭窄層と、このｎ型電流
狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成されたｎ型半
導体層とからなり、活性層のｎ型半導体層直下の部分
を、活性層のストライプ状開口直下の部分よりもバンド
ギャップが大きい領域とするようにしたものである。
【００１２】また、本発明の望ましい実施態様として、
基板として主面が｛１００｝面から［０１１］方向に１
５°以内に傾斜した面を有するｎ型ＧａＡｓを用い、ダ
ブルヘテロ構造部の下側のクラッド層をｎ型，上側のク
ラッド層をｐ型にし、各クラッド層としてＩｎ1-z-w Ｇ
ａw ＡｌzＰ（０≦ｚ＜１，０≦ｚ＜１，ｚ＞ｘ）、或
いはＧａ1-t Ａｌt Ａｓ（０≦ｔ＜１）を用い、またｎ
型半導体層としてｎ型ＧａＡｓを用いる。さらに、スト
ライプ状の開口において、ストライプ方向の端部でその
幅を狭く形成したことを特徴とする。
基板として主面が｛１００｝面から［０１１］方向に１
５°以内に傾斜した面を有するｎ型ＧａＡｓを用い、ダ
ブルヘテロ構造部の下側のクラッド層をｎ型，上側のク
ラッド層をｐ型にし、各クラッド層としてＩｎ1-z-w Ｇ
ａw ＡｌzＰ（０≦ｚ＜１，０≦ｚ＜１，ｚ＞ｘ）、或
いはＧａ1-t Ａｌt Ａｓ（０≦ｔ＜１）を用い、またｎ
型半導体層としてｎ型ＧａＡｓを用いる。さらに、スト
ライプ状の開口において、ストライプ方向の端部でその
幅を狭く形成したことを特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明によれば、ｎ型半導体層のストライプを
レーザ光の出射端面まで延長するのではなく、ストライ
プ開口をレーザ光の出射端面を除く領域に形成している
ので、活性層の光出射端面付近とｎ型半導体層開口部に
相当する、活性層の主たる発光部のバンドギャップに差
を設けることができる。そのメカニズムは明確に解明さ
れていないが、以下のことが想定される。
レーザ光の出射端面まで延長するのではなく、ストライ
プ開口をレーザ光の出射端面を除く領域に形成している
ので、活性層の光出射端面付近とｎ型半導体層開口部に
相当する、活性層の主たる発光部のバンドギャップに差
を設けることができる。そのメカニズムは明確に解明さ
れていないが、以下のことが想定される。
【００１４】半導体レーザ素子を製造する場合、半導体
基板は、例えば高周波加熱したサセプタ上に設置され、
半導体層が形成される。そして、サセプタ等からの熱伝
導と共に、放射光をこれら半導体基板，半導体層が吸収
することで加熱される。ここで、ｎ型半導体層は自由キ
ャリアの吸収が多いため放射光を吸収し易く、成長過程
で、このｎ型半導体層が他の層より高温になると考えら
れる。その結果、ｎ型半導体層が形成された領域に応じ
た下方のｐ型クラッド層領域から不純物が活性層中に拡
散し、活性層のバンドギャップに差が生じるものと考え
られる。
基板は、例えば高周波加熱したサセプタ上に設置され、
半導体層が形成される。そして、サセプタ等からの熱伝
導と共に、放射光をこれら半導体基板，半導体層が吸収
することで加熱される。ここで、ｎ型半導体層は自由キ
ャリアの吸収が多いため放射光を吸収し易く、成長過程
で、このｎ型半導体層が他の層より高温になると考えら
れる。その結果、ｎ型半導体層が形成された領域に応じ
た下方のｐ型クラッド層領域から不純物が活性層中に拡
散し、活性層のバンドギャップに差が生じるものと考え
られる。
【００１５】なお、ｐ型クラッド層の不純物がＺｎであ
る場合、拡散係数が大きく良好に拡散を行うことができ
る。このようにして、光出射端面付近を発光部よりバン
ドギャップが大きい領域とすることができ、出射端面付
近における発熱、光吸収を抑制することが可能となる。
る場合、拡散係数が大きく良好に拡散を行うことができ
る。このようにして、光出射端面付近を発光部よりバン
ドギャップが大きい領域とすることができ、出射端面付
近における発熱、光吸収を抑制することが可能となる。
【００１６】また、ｎ型半導体層の開口部を光出射端面
付近で狭くすれば、活性層の横方向（ストライプ方向と
直交する方向）において、ｎ型半導体層直下と開口部直
下のバンドギャップに差を設けることができる。このた
め、光は横方向に閉じ込められ、光導波路がない端面付
近でも良好に光が導波され、波面の乱れが少なく、非点
隔差を小さくすることが可能となる。
付近で狭くすれば、活性層の横方向（ストライプ方向と
直交する方向）において、ｎ型半導体層直下と開口部直
下のバンドギャップに差を設けることができる。このた
め、光は横方向に閉じ込められ、光導波路がない端面付
近でも良好に光が導波され、波面の乱れが少なく、非点
隔差を小さくすることが可能となる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００１８】図１及び図２は、本発明の第１の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図１は全体構成を示す斜視図、図２（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図２（ｂ）は（ａ）の
矢視Ａ−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図２
（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。 図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０上
に、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層１１， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層１２， アンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１３， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２クラッド層１４， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエッチングストップ層１５， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第３クラッド層１６， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐキャップ層１７， ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１８ が積層形成されている。
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図１は全体構成を示す斜視図、図２（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図２（ｂ）は（ａ）の
矢視Ａ−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図２
（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。 図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板１０上
に、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層１１， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層１２， アンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層１３， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２クラッド層１４， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエッチングストップ層１５， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第３クラッド層１６， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐキャップ層１７， ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１８ が積層形成されている。
【００１９】第３クラッド層１６，キャップ層１７及び
電流ブロック層１８には、エッチングストップ層１５に
達するストライプ状の開口部１８ａが設けられている。
この開口部１８ａは、出射光端面には達していない。電
流ブロック層１８及び第３クラッド層１６の開口に露出
したエッチングストップ層１５の上、さらに第３クラッ
ド層１６及び電流ブロック層１８上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐ光ガイド層１９ が成長形成されている。この光ガイド層１９上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第４クラッド層２０， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ中間バンドギャップ層２１， ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２
電流ブロック層１８には、エッチングストップ層１５に
達するストライプ状の開口部１８ａが設けられている。
この開口部１８ａは、出射光端面には達していない。電
流ブロック層１８及び第３クラッド層１６の開口に露出
したエッチングストップ層１５の上、さらに第３クラッ
ド層１６及び電流ブロック層１８上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐ光ガイド層１９ が成長形成されている。この光ガイド層１９上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第４クラッド層２０， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ中間バンドギャップ層２１， ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２
【００２０】がそれぞれ成長形成されている。そして、
コンタクト層２２上にｐ側電極２３としてＡｕＺｎが形
成され、基板１０の下面にｎ側電極２４としてＡｕＧｅ
が形成されている。
コンタクト層２２上にｐ側電極２３としてＡｕＺｎが形
成され、基板１０の下面にｎ側電極２４としてＡｕＧｅ
が形成されている。
【００２１】ここで、活性層１３において、電流ブロッ
ク層１８のストライプ状開口部１８ａの直下の部分（主
たる発光部）は低エネルギーギャップ領域１３ａとなっ
ており、その他の電流ブロック層領域下の部分（斜線で
示す）高エネルギーギャップ領域１３ｂとなっている。
低エネルギーギャップ領域１３ａと高エネルギーギャッ
プ領域１３ｂとのエネルギーギャップの違いを生じる原
因については、組成は等しいが結晶中の原子配列が異な
ることによると考えられる。実際、ホトルミネッセンス
の評価による低エネルギーギャップ領域１３ａのバンド
ギャップエネルギーは、高エネルギーギャップ領域１３
ｂより約２０〜９０ｍｅＶ小さい。
ク層１８のストライプ状開口部１８ａの直下の部分（主
たる発光部）は低エネルギーギャップ領域１３ａとなっ
ており、その他の電流ブロック層領域下の部分（斜線で
示す）高エネルギーギャップ領域１３ｂとなっている。
低エネルギーギャップ領域１３ａと高エネルギーギャッ
プ領域１３ｂとのエネルギーギャップの違いを生じる原
因については、組成は等しいが結晶中の原子配列が異な
ることによると考えられる。実際、ホトルミネッセンス
の評価による低エネルギーギャップ領域１３ａのバンド
ギャップエネルギーは、高エネルギーギャップ領域１３
ｂより約２０〜９０ｍｅＶ小さい。
【００２２】この構造の素子の発振波長は、電流注入が
主に行われる活性層１３の低エネルギーギャップ領域１
３ａのバンドギャップによって決定される。この波長の
光に対する高エネルギーギャップ領域１３ｂの吸収係数
は、低エネルギーギャップ領域１３ａに比べ小さく、均
一なエネルギーギャップの領域が出射光端面部まで形成
されている場合に比べ、出射光端面付近での自己吸収に
よる劣化モードを抑えることができ、これにより最高光
出力レベルの向上がはかれた。
主に行われる活性層１３の低エネルギーギャップ領域１
３ａのバンドギャップによって決定される。この波長の
光に対する高エネルギーギャップ領域１３ｂの吸収係数
は、低エネルギーギャップ領域１３ａに比べ小さく、均
一なエネルギーギャップの領域が出射光端面部まで形成
されている場合に比べ、出射光端面付近での自己吸収に
よる劣化モードを抑えることができ、これにより最高光
出力レベルの向上がはかれた。
【００２３】なお、バッファ層１１がＩｎＧａＰ、エッ
チングストップ層１５がＩｎＧａＡｌＰ若しくはＧａＡ
ｌＡｓ、電流ブロック層１８がｎ型若しくは半絶縁性の
ＩｎＧａＡｌＰ又はｎ型若しくは半絶縁性のＧａＡｌＡ
ｓ、光ガイド層１９がｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層若しくはｐ
−ＧｓＡｌＡｓ、中間バンドギャップ層２１がｐ−Ｇａ
ＡｌＡｓ、第３クラッド層１６がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ層
の構造でも、上記と同じ効果が得られる。
チングストップ層１５がＩｎＧａＡｌＰ若しくはＧａＡ
ｌＡｓ、電流ブロック層１８がｎ型若しくは半絶縁性の
ＩｎＧａＡｌＰ又はｎ型若しくは半絶縁性のＧａＡｌＡ
ｓ、光ガイド層１９がｐ−ＩｎＧａＡｌＰ層若しくはｐ
−ＧｓＡｌＡｓ、中間バンドギャップ層２１がｐ−Ｇａ
ＡｌＡｓ、第３クラッド層１６がｎ−ＩｎＧａＡｌＰ層
の構造でも、上記と同じ効果が得られる。
【００２４】図３及び図４は、本発明の第２の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図３は全体構成を示す斜視図、図４（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図４（ｂ）はキャップ
層パターンを示す平面図、図４（ｃ）は（ａ）の矢視Ａ
−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図４（ｄ）は
（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子の断面図
を示している。 図中３０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板３０上
に、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層３１， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層３２， アンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層３３， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２クラッド層３４， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエッチングストップ層３５， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流ブロック層３６， ｎ−ＧａＡｓキャップ層３７ が積層形成されている。
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図３は全体構成を示す斜視図、図４（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図４（ｂ）はキャップ
層パターンを示す平面図、図４（ｃ）は（ａ）の矢視Ａ
−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図４（ｄ）は
（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子の断面図
を示している。 図中３０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この基板３０上
に、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層３１， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第１クラッド層３２， アンドープＩｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ活性層３３， ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第２クラッド層３４， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐエッチングストップ層３５， ｎ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ電流ブロック層３６， ｎ−ＧａＡｓキャップ層３７ が積層形成されている。
【００２５】電流ブロック層３６には、エッチングスト
ップ層３５に達するストライプ状の開口部３６ａが設け
られ、またキャップ層３７には、電流ブロック層３６に
達する開口部３７ａが設けられている。この開口部３７
ａは出射光端面には達していない。電流ブロック層３６
の開口に露出したエッチングストップ層３５上、さらに
電流ブロック層３６及びキャップ層３６及びキャップ層
３５上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐ光ガイド層３８ が成長形成されている。この光ガイド層３８上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第３クラッド層３９， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ中間バンドギャップ層４０， ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４１
ップ層３５に達するストライプ状の開口部３６ａが設け
られ、またキャップ層３７には、電流ブロック層３６に
達する開口部３７ａが設けられている。この開口部３７
ａは出射光端面には達していない。電流ブロック層３６
の開口に露出したエッチングストップ層３５上、さらに
電流ブロック層３６及びキャップ層３６及びキャップ層
３５上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.5 Ａｌ0.5 ）0.5 Ｐ光ガイド層３８ が成長形成されている。この光ガイド層３８上には、 ｐ−Ｉｎ0.5 （Ｇａ0.3 Ａｌ0.7 ）0.5 Ｐ第３クラッド層３９， ｐ−Ｉｎ0.5 Ｇａ0.5 Ｐ中間バンドギャップ層４０， ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４１
【００２６】が成長形成されている。そして、コンタク
ト層４１上にｐ側電極４２としてＡｕＺｎが形成され、
基板３０の下面にｎ側電極４３としてＡｕＧｅが形成さ
れている。
ト層４１上にｐ側電極４２としてＡｕＺｎが形成され、
基板３０の下面にｎ側電極４３としてＡｕＧｅが形成さ
れている。
【００２７】本実施例によっても先の実施例と同様の作
用により、出射光端面付近での自己吸収による劣化モー
ドを抑えることができ、最高光出力レベルの向上をはか
ることができる。
用により、出射光端面付近での自己吸収による劣化モー
ドを抑えることができ、最高光出力レベルの向上をはか
ることができる。
【００２８】図４及び図６は、本発明の第３の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図５は全体構成を示す斜視図、図５（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図６（ｂ）は（ａ）の
矢視Ａ−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図６
（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。なお、図１及び図２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。
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図５は全体構成を示す斜視図、図５（ａ）は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図６（ｂ）は（ａ）の
矢視Ａ−Ａ断面に相当するレーザ素子の断面図、図６
（ｃ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。なお、図１及び図２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。
【００２９】図中１０はｎ−ＧａＡｓ基板であり、この
基板１０上に第１の実施例と同様にｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１１，ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１２，ア
ンドープＩｎＧａＰ活性層１３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第
２クラッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＰエッチングストッ
プ層１５が積層形成され、さらにこの上にｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層１８が積層形成されている。
基板１０上に第１の実施例と同様にｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１１，ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層１２，ア
ンドープＩｎＧａＰ活性層１３，ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第
２クラッド層１４及びｐ−ＩｎＧａＰエッチングストッ
プ層１５が積層形成され、さらにこの上にｎ−ＧａＡｓ
電流ブロック層１８が積層形成されている。
【００３０】電流ブロック層１８には、エッチングスト
ップ層１５に達するストライプ状の開口部１８ａが設け
られている。この開口部１８ａは、出射光端面付近で狭
くなり、且つ出射光端面には達していない。電流ブロッ
ク層１８の開口に露出したエッチングストップ層１５の
上、さらに電流ブロック層１８上には、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層２２が成長形成されている。そして、コンタ
クト層２２上にｐ側電極２３が形成され、基板１０の下
面にｎ側電極２４が形成されている。
ップ層１５に達するストライプ状の開口部１８ａが設け
られている。この開口部１８ａは、出射光端面付近で狭
くなり、且つ出射光端面には達していない。電流ブロッ
ク層１８の開口に露出したエッチングストップ層１５の
上、さらに電流ブロック層１８上には、ｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層２２が成長形成されている。そして、コンタ
クト層２２上にｐ側電極２３が形成され、基板１０の下
面にｎ側電極２４が形成されている。
【００３１】ここで、活性層１３においては第１の実施
例と同様に、電流ブロック層１８のストライプ状開口部
１８ａの直下の部分（主たる発光部）は低エネルギーギ
ャップ領域１３ａとなっており、その他の電流ブロック
層１８領域下の部分（斜線で示す）高エネルギーギャッ
プ領域１３ｂとなっている。
例と同様に、電流ブロック層１８のストライプ状開口部
１８ａの直下の部分（主たる発光部）は低エネルギーギ
ャップ領域１３ａとなっており、その他の電流ブロック
層１８領域下の部分（斜線で示す）高エネルギーギャッ
プ領域１３ｂとなっている。
【００３２】このような構成であっても、第１の実施例
と同様に、活性層１３の低エネルギーギャップ領域１３
ａのバンドギャップによって発振波長が決定され、また
出射光端面付近での自己吸収による劣化モードを抑える
ことができ、最高光出力レベルの向上をはかることがで
きる。
と同様に、活性層１３の低エネルギーギャップ領域１３
ａのバンドギャップによって発振波長が決定され、また
出射光端面付近での自己吸収による劣化モードを抑える
ことができ、最高光出力レベルの向上をはかることがで
きる。
【００３３】また、図６（ｃ）に示すように、エネルギ
ーギャップの低い領域１３ａの外側にエネルギーギャッ
プの高い領域１３ｂが形成されるため、光は良好に導波
される。さらに、導波機構がない窓領域に入射する開口
領域を狭くしているので、窓領域で光は集光される。従
って、光は窓領域で広がることなく導波されて波面の揃
ったものとなり、これにより非点隔差も小さくなる。
ーギャップの低い領域１３ａの外側にエネルギーギャッ
プの高い領域１３ｂが形成されるため、光は良好に導波
される。さらに、導波機構がない窓領域に入射する開口
領域を狭くしているので、窓領域で光は集光される。従
って、光は窓領域で広がることなく導波されて波面の揃
ったものとなり、これにより非点隔差も小さくなる。
【００３４】図７は、本発明の第４の実施例の要部構成
を説明するためのもので、電流ブロック層パターンを示
す平面図である。なお、図２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。
を説明するためのもので、電流ブロック層パターンを示
す平面図である。なお、図２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。
【００３５】この実施例は、第１の実施例における電流
ブロック層１８に形成したストライプ状開口部１８ａの
形状を変更したもので、他の部分は第１の実施例と全く
同様である。開口部１８ａは、第３の実施例と同様に出
射光端面付近で狭くなっている。ここで、開口部１８ａ
の各部において、中央部の幅Ｍ＝５μｍ、端面の幅Ｎ＝
２μｍ、テーパ部の長さＬ＝１０μｍとした。光を集光
して窓領域で広がるのを防止するには、 Ｌ＝５〜３０ Ｍ＝３〜１０ Ｎ＝１〜８ の範囲が望ましい。また、Ｎ＝０として端部を尖った形
状としてもよい。
ブロック層１８に形成したストライプ状開口部１８ａの
形状を変更したもので、他の部分は第１の実施例と全く
同様である。開口部１８ａは、第３の実施例と同様に出
射光端面付近で狭くなっている。ここで、開口部１８ａ
の各部において、中央部の幅Ｍ＝５μｍ、端面の幅Ｎ＝
２μｍ、テーパ部の長さＬ＝１０μｍとした。光を集光
して窓領域で広がるのを防止するには、 Ｌ＝５〜３０ Ｍ＝３〜１０ Ｎ＝１〜８ の範囲が望ましい。また、Ｎ＝０として端部を尖った形
状としてもよい。
【００３６】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、Ｉｎ1-y （Ｇａ1-x Ａ
ｌx ）y Ｐと表したときのＡｌ組成を、活性層ではｘ＝
０とし、クラッド層ではｘ＝０．７としたが、このＡｌ
組成はクラッド層のバンドギャップが活性層よりも十分
大きくなる範囲で適宜定めればよい。また、光ガイド層
のＡｌ組成はｘ＝０．５に限るものではなく、クラッド
層よりも小さく、活性層よりも大きい範囲で適宜変更可
能である。さらに、今回はｙ＝０．５としたが、ｙ＝
０．５±０．１２でも効果がある。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。
れるものではない。実施例では、Ｉｎ1-y （Ｇａ1-x Ａ
ｌx ）y Ｐと表したときのＡｌ組成を、活性層ではｘ＝
０とし、クラッド層ではｘ＝０．７としたが、このＡｌ
組成はクラッド層のバンドギャップが活性層よりも十分
大きくなる範囲で適宜定めればよい。また、光ガイド層
のＡｌ組成はｘ＝０．５に限るものではなく、クラッド
層よりも小さく、活性層よりも大きい範囲で適宜変更可
能である。さらに、今回はｙ＝０．５としたが、ｙ＝
０．５±０．１２でも効果がある。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。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、Ｉ
ｎＧａＡｌＰ等からなる活性層を有する半導体レーザに
おいて、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性
層の主たる発光部より大きくしているので、活性層の光
出射付近での光吸収を防止することができ、これにより
連続動作における最大光出力の向上をはかることができ
る。また、光導波機構がない窓領域に入射する開口領域
を狭くしているため、窓領域で光を集光して波面を揃す
ることができ、これにより非点隔差を小さくできる。さ
らに、バンドギャップエネルギー差を作るために結晶中
の原子配列の違いを利用することにより、上記半導体レ
ーザを容易なプロセスで作成することが可能であり、そ
の有用性は絶大である。
ｎＧａＡｌＰ等からなる活性層を有する半導体レーザに
おいて、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性
層の主たる発光部より大きくしているので、活性層の光
出射付近での光吸収を防止することができ、これにより
連続動作における最大光出力の向上をはかることができ
る。また、光導波機構がない窓領域に入射する開口領域
を狭くしているため、窓領域で光を集光して波面を揃す
ることができ、これにより非点隔差を小さくできる。さ
らに、バンドギャップエネルギー差を作るために結晶中
の原子配列の違いを利用することにより、上記半導体レ
ーザを容易なプロセスで作成することが可能であり、そ
の有用性は絶大である。
【図１】第１の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
を示す斜視図、
【図２】第１の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
図、
【図３】第２の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
を示す斜視図、
【図４】第２の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
図、
【図５】第３の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
を示す斜視図、
【図６】第３の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
図、
【図７】第４の実施例の要部構成を示す平面図、
【図８】従来の半導体レーザの概略構成を示す斜視図。
１０，３０…ｎ−ＧａＡｓ基板、１２，３２…ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｌＰ第１クラッド層、１３，３３…ＩｎＧａＰ活
性層、１３ａ…低エネルギーギャップ領域、１３ｂ…高
エネルギーギャップ領域、１４，３４…ｐ−ＩｎＧａＡ
ｌＰ第２クラッド層、１６，３９…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
第３クラッド層、１７…ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層、１
８…ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１８ａ，３６ａ，３
７ａ…開口部、１９，３８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ光ガイ
ド層、２０…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第４クラッド層、２
１，４０…ｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層、２
２，４１…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２３，２４，４
２，４３…電極、３６…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流ブロッ
ク層、３７…ｎ−ＧａＡｓキャップ層。
ＧａＡｌＰ第１クラッド層、１３，３３…ＩｎＧａＰ活
性層、１３ａ…低エネルギーギャップ領域、１３ｂ…高
エネルギーギャップ領域、１４，３４…ｐ−ＩｎＧａＡ
ｌＰ第２クラッド層、１６，３９…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ
第３クラッド層、１７…ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層、１
８…ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１８ａ，３６ａ，３
７ａ…開口部、１９，３８…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ光ガイ
ド層、２０…ｐ−ＩｎＧａＡｌＰ第４クラッド層、２
１，４０…ｐ−ＩｎＧａＰ中間バンドギャップ層、２
２，４１…ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、２３，２４，４
２，４３…電極、３６…ｎ−ＩｎＧａＡｌＰ電流ブロッ
ク層、３７…ｎ−ＧａＡｓキャップ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 和彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 波多腰 玄一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平２−159783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−62292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124490（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (4)
- 【請求項１】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のｐ
型のクラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面
部上を除いてストライプ状の開口が設けられたｎ型半導
体層とからなり、前記ストライプ状の開口は、ストライプ方向の端部でそ
の幅が狭く形成され、 前記ｎ型半導体層領域下の活性層
領域のバンドギャップを他の活性層領域のバンドギャッ
プより大きくしてなることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項２】活性層を第１及び第２のクラッド層で挟ん
だダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部の基
板と反対側のｐ型の第２のクラッド層上に形成され、且
つレーザ光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口
が設けられた第３のクラッド層と、この第３のクラッド
層上に形成されたｎ型半導体層とからなり、 前記ｎ型半導体層領域下の活性層領域のバンドギャップ
を他の活性層領域のバンドギャップより大きくしてなる
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項３】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のｐ
型クラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面部
上を除いてストライプ状の開口が設けられた前記活性層
よりバンドギャップの大きなｎ型電流狭窄層と、このｎ
型電流狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成された
ｎ型半導体層とからなり、 前記ｎ型半導体層領域下の活性層領域のバンドギャップ
を他の活性層領域のバンドギャップより大きくしてなる
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項４】前記ストライプ状の開口は、ストライプ方
向の端部でその幅が狭く形成されていることを特徴とす
る請求項２又は３記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09916091A JP3144821B2 (ja) | 1990-09-25 | 1991-04-30 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25488790 | 1990-09-25 | ||
| JP2-254887 | 1990-09-25 | ||
| JP09916091A JP3144821B2 (ja) | 1990-09-25 | 1991-04-30 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229678A JPH04229678A (ja) | 1992-08-19 |
| JP3144821B2 true JP3144821B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=26440310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09916091A Expired - Fee Related JP3144821B2 (ja) | 1990-09-25 | 1991-04-30 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144821B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109088964B (zh) * | 2018-09-27 | 2024-04-05 | 深圳市兆威机电股份有限公司 | 直线电机、伸缩摄像头组件及手机 |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP09916091A patent/JP3144821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04229678A (ja) | 1992-08-19 |
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Legal Events
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