JP3508365B2 - Semiconductor laser - Google Patents

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、光ディスクシステ
ムの光源などに用いられる低雑音自励発振型半導体レー
ザに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low noise self-excited oscillation type semiconductor laser used as a light source of an optical disk system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年光通信、レーザプリンタ、光ディス
クなどの分野で半導体レーザの需要が高まり、ＧａＡｓ
系、およびＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進め
られてきた。光情報処理分野においては、特に波長が７
８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの光による情報
の記録・再生を行う方式が実用化され、コンパクトディ
スク等で広く普及するに至っている。Demand for semiconductor lasers has recently increased in the fields of optical communication, laser printers, optical disks, etc.
System and InP system have been actively researched and developed. In the field of optical information processing, the wavelength is 7
A method of recording / reproducing information by the light of an 80 nm AlGaAs semiconductor laser has been put into practical use and has come into widespread use in compact discs and the like.

【０００３】しかし最近になってこれらの光ディスク装
置に益々記憶容量の増加が求められるようになり、それ
に伴い短波長のレーザの要望が強まってきている。Ａｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザは波長が６３０〜６９０ｎｍ
での赤色領域で発振が可能であり、現在実用レベルにあ
る半導体レーザの中で最も短波長の光が得られるもので
ある。したがって、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ
に代わる次世代の大容量光情報記録用光源として有望で
ある。ところで、半導体レーザは光ディスクの再生時
に、ディスク面からの反射光の帰還や温度の変化により
強度雑音を発生し、信号の読取エラーを誘発する。した
がって光ディスクの光源用には強度雑音の少ないレーザ
が不可欠となる。However, these optical disk devices have recently been required to have an increased storage capacity, and the demand for short wavelength lasers has been increased accordingly. Al
The GaInP-based semiconductor laser has a wavelength of 630 to 690 nm.
It is possible to oscillate in the red region, and it is possible to obtain the shortest wavelength light among the semiconductor lasers currently in practical use. Therefore, it is promising as a next-generation large-capacity optical information recording light source that replaces the conventional AlGaAs semiconductor laser. By the way, the semiconductor laser generates intensity noise due to feedback of reflected light from the surface of the disk and a change in temperature during reproduction of the optical disk, and induces a signal reading error. Therefore, a laser with little intensity noise is indispensable for the light source of the optical disk.

【０００４】従来、再生専用・低出力のＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザでは雑音を低減するためにリッジストライ
プの両側に意図的に可飽和吸収体が形成されるような構
造を採用することによって低雑音化を図ってきた。これ
によって縦モードをマルチ化することができる。レーザ
が縦単一モードで発振しているときに光の帰還や温度変
化等の外乱が入ると利得ピークの微少な変化によって近
接する縦モードが発振を開始し、元の発振モードとの間
で競合を起こす。これが雑音の原因となっており、縦モ
ードをマルチ化すると各モードの強度変化が平均化さ
れ、しかも外乱によって変化しないので安定な低雑音特
性を得ることができる。Conventionally, in a read-only low-power AlGaAs semiconductor laser, noise reduction is achieved by adopting a structure in which saturable absorbers are intentionally formed on both sides of the ridge stripe in order to reduce noise. I have been trying. This makes it possible to make the vertical mode multi. When the laser oscillates in the vertical single mode, if a disturbance such as optical feedback or temperature change enters, the adjacent longitudinal mode starts oscillating due to a slight change in the gain peak. Cause a conflict. This is a cause of noise, and when the longitudinal modes are multi-modulated, the intensity change of each mode is averaged, and moreover, it does not change due to disturbance, so that stable low noise characteristics can be obtained.

【０００５】特開平６−２６０７１６号公報では活性層
のバンドギャップと吸収層のバンドギャップをほぼ等し
くすることによって特性を改善したと報告がなされてい
る。ここでは赤色半導体レーザについて実施例が述べら
れている。図１３は特開平６−２６０７１６号公報に開
示されている従来の自励発振型の半導体レーザを示す模
式断面図である。JP-A-6-260716 reports that the characteristics are improved by making the bandgap of the active layer and the bandgap of the absorption layer substantially equal to each other. Examples are described here for red semiconductor lasers. FIG. 13 is a schematic sectional view showing a conventional self-excited oscillation type semiconductor laser disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-260716.

【０００６】１６０１はｎ型のＧａＡｓからなる基板で
あり、この基板１６０１上にｎ型のＧａＩｎＰからなる
バッファ層１６０２、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなるク
ラッド層１６０３、ＧａＩｎＰからなる歪量子井戸活性
層１６０４が順次形成される。ここでクラッド層１６０
３中には歪量子井戸可飽和吸収層１６０５が形成され、
その上部にはリッジ状のクラッド層１６０６とｐ型のＧ
ａＩｎＰからなるコンタクト層１６０７が形成されてい
る。このリッジ状のクラッド層１６０６およびコンタク
ト層１６０７の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流の
ブロック層１６０８によって埋め込まれている。さらに
コンタクト層１６０７とブロック層１６０８上にはｐ型
のＧａＡｓからなるキャップ層１６０９が形成されてお
り、キャップ層１６０９上にはｐ型電極１６１０、基板
１６０１側にはｎ電極１６１１がそれぞれ形成されてい
る。Reference numeral 1601 denotes a substrate made of n-type GaAs. On the substrate 1601, a buffer layer 1602 made of n-type GaInP, a cladding layer 1603 made of n-type AlGaInP, and a strained quantum well active layer 1604 made of GaInP are provided. It is formed sequentially. Clad layer 160
3, a strained quantum well saturable absorption layer 1605 is formed,
A ridge-shaped cladding layer 1606 and p-type G
A contact layer 1607 made of aInP is formed. Both sides of the ridge-shaped clad layer 1606 and the contact layer 1607 are filled with a current blocking layer 1608 made of an n-type GaAs layer. Further, a cap layer 1609 made of p-type GaAs is formed on the contact layer 1607 and the block layer 1608, a p-type electrode 1610 is formed on the cap layer 1609, and an n-electrode 1611 is formed on the substrate 1601 side. There is.

【０００７】また、図１０は歪量子井戸可飽和吸収層１
６０５のエネルギバンド図を示しており（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるバリア層１７０１とＧａxＩ
ｎ1-xＰ（膜厚１００Å、歪+0.5〜1.0％）からなる井戸
層１７０２とを交互に積層してあり、本従来例では井戸
層１７０２が３層形成されている。ここで、歪量子井戸
活性層１６０４のバンドギャップと歪量子井戸可飽和吸
収層１６０５のそれがほぼ等しくなっている。この構成
によって良好な自励発振特性を得ようとしている。Further, FIG. 10 shows a strained quantum well saturable absorption layer 1
The energy band diagram of 605 is shown (Al0.7Ga
0.3) 0.5In0.5P barrier layer 1701 and GaxI
The well layers 1702 made of n1-xP (film thickness 100 Å, strain +0.5 to 1.0%) are alternately laminated. In this conventional example, three well layers 1702 are formed. Here, the band gap of the strained quantum well active layer 1604 and that of the strained quantum well saturable absorption layer 1605 are almost equal. This structure is intended to obtain good self-sustained pulsation characteristics.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザは、ＡｌＧａＡｓ系に比べ、材料の利得特性が
大きく異なるため、自励発振特性を得ることが困難であ
ることが明らかとなった。それを図１２に示す。図１２
には、ＧａＡｓとＧａＩｎＰの利得特性を示す。ここで
ＧａＡｓおよびＧａＩｎＰは、それぞれＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザおよびＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの活
性層に主に用いられる材料である。It has been revealed that it is difficult to obtain self-sustained pulsation characteristics in AlGaInP type semiconductor lasers because the gain characteristics of the materials are greatly different from those in AlGaAs type semiconductor lasers. It is shown in FIG. 12
Shows the gain characteristics of GaAs and GaInP. Here, GaAs and GaInP are materials mainly used for the active layers of the AlGaAs semiconductor laser and the AlGaInP semiconductor laser, respectively.

【０００９】自励発振特性を得るためにはキャリア密度
に対する利得特性の傾きが大きいことが要求される。と
ころが、ＧａＩｎＰの場合ＧａＡｓに比べ傾きが小さい
ため相対的に自励発振特性を得ることが困難であること
が判明した。In order to obtain the self-sustained pulsation characteristic, it is required that the gain characteristic has a large inclination with respect to the carrier density. However, in the case of GaInP, it has been found that it is relatively difficult to obtain self-sustained pulsation characteristics because the gradient is smaller than that of GaAs.

【００１０】本願発明者らの実験結果によると、赤色半
導体レーザの場合、上記の利得特性の違いにより、従来
例のように、活性層と可飽和吸収層とのバンドギャップ
を等しくしただけでは、安定した自励発振特性を得るこ
とは困難であることがわかった。つまり、自励発振現象
は、可飽和吸収層のキャリア寿命が小さいほど生じやす
く、活性層近傍の通常のドーピングレベルではキャリア
寿命が大きく自励発振が生じにくいのである。その理由
は、キャリア寿命が大きいと、可飽和吸収層のキャリア
密度の時間変化率に与える自然放出光の寄与が小さくな
り、キャリアの振動が生じにくくなるためである。According to the experimental results of the inventors of the present application, in the case of a red semiconductor laser, due to the above-mentioned difference in gain characteristics, just by making the band gaps of the active layer and the saturable absorption layer equal as in the conventional example, It has been found that it is difficult to obtain stable self-sustained pulsation characteristics. That is, the self-sustained pulsation phenomenon is more likely to occur as the carrier lifetime of the saturable absorption layer is shorter, and the carrier lifetime is large and the self-sustained pulsation is less likely to occur at a normal doping level near the active layer. The reason is that if the carrier lifetime is long, the contribution of spontaneous emission light to the rate of change of the carrier density of the saturable absorption layer with time becomes small, and the carrier vibration is less likely to occur.

【００１１】通常のドーピングレベルで自励発振を生ず
るためには、別のパラメータとして可飽和吸収層の体積
を十分に小さくし、キャリアの密度を相対的に増加させ
る方法が考えられる。しかし、可飽和吸収層を用いた構
造で体積を小さくするには厚さを薄くする必要があり、
それにともない可飽和吸収層への光の閉じ込めが減少し
てしまう。そのために、光の吸収効率が低下し、結果と
して所望の自励発振特性を有するような半導体レーザを
得ることが困難となる。In order to generate self-sustained pulsation at the usual doping level, a method of making the volume of the saturable absorbing layer sufficiently small and relatively increasing the carrier density is considered as another parameter. However, in order to reduce the volume in the structure using the saturable absorption layer, it is necessary to reduce the thickness,
As a result, the confinement of light in the saturable absorption layer is reduced. Therefore, the light absorption efficiency is lowered, and as a result, it becomes difficult to obtain a semiconductor laser having a desired self-pulsation characteristic.

【００１２】そこで本発明は、特に半導体レーザを構成
する可飽和吸収層、およびそれに隣接する層の不純物濃
度の程度を最適に設定することにより、安定な自励発振
特性を有する半導体レーザを提供することを目的とす
る。Therefore, the present invention provides a semiconductor laser having stable self-sustained pulsation characteristics, in particular, by optimally setting the degree of impurity concentration of the saturable absorption layer constituting the semiconductor laser and the layer adjacent thereto. The purpose is to

【００１３】上記課題を解決するため、本発明の半導体
レーザは、ＧａＩｎＰからなる活性層と、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるスペーサ層と、ＧａＩｎＰからなる可飽和吸
収層と、ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層とを順に備
え、可飽和吸収層の不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上であり、スペーサ層のうち可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）より大きく、かつ可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きいか、またはクラッド層のうち可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０ ¹⁷ （ｃ
ｍ ^-3 ）より大きく、かつ可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きいことを特徴とする。In order to solve the above problems, the semiconductor laser of the present invention comprises an active layer made of GaInP and AlGaIn.
A spacer layer made of P, a saturable absorption layer made of GaInP , and a clad layer made of AlGaInP were provided in order, and the impurity concentration of the saturable absorption layer was 5 × 10 ¹⁷ (c
m ⁻³ ) or more, and the impurity concentration in the portion of the spacer layer adjacent to the saturable absorber layer is 5 × 10 ¹⁷ (c
m ^-3) than rather large, and than the impurity concentration of the saturable absorbing layer
Is larger or next to the saturable absorber layer of the cladding layer
The impurity concentration in the contact portion is 5 × 10 ¹⁷ (c
m ^-3 ), and more than the impurity concentration of the saturable absorber layer
Is also large .

【００１４】また、本発明の半導体レーザは、単一もし
くは多重量子井戸層からなる活性層を有する構成、可飽
和吸収層が量子井戸層である構成、その他、光ガイド層
を備えた量子井戸層である構成としている。The semiconductor laser of the present invention has a structure having an active layer composed of single or multiple quantum well layers, a structure in which the saturable absorption layer is a quantum well layer, and a quantum well layer having an optical guide layer. The configuration is

【００１５】以上の構成により、本発明の半導体レーザ
では、可飽和吸収層の不純物濃度を５×１０¹7（ｃ
ｍ^-3）以上とし、可飽和吸収層の不純物濃度をそれより
大きくすることによって、可飽和吸収層への多数キャリ
アの数を大きくし、キャリアの寿命時間を低減してい
る。その結果、キャリアの時間変化率に対する自然放出
の寄与が増大し、自励発振を容易に生じることができ、
相対雑音を下げることができる。[0015] With the above arrangement, the semiconductor laser of the present invention, the impurity concentration of the 5 × 10 ¹ 7 of the saturable absorbing layer (c
m ⁻³ ) or more and the impurity concentration of the saturable absorption layer is made higher than that, so that the number of majority carriers in the saturable absorption layer is increased and the life time of the carriers is reduced. As a result, the contribution of spontaneous emission to the time change rate of carriers increases, and self-sustained pulsation can be easily generated.
Relative noise can be reduced.

【００１６】また、本発明の半導体レーザでは、可飽和
吸収層を量子井戸とした場合に、光閉じ込め係数が低下
するのを補うため、量子井戸可飽和吸収層に光ガイド層
を設け、光吸収の効果を十分生じさせる。その結果とし
て、安定な自励発振特性を得ることが可能となる。Further, in the semiconductor laser of the present invention, in order to compensate for the decrease in the optical confinement coefficient when the saturable absorption layer is a quantum well, an optical guide layer is provided in the quantum well saturable absorption layer to absorb light. Bring about the full effect of. As a result, stable self-sustained pulsation characteristics can be obtained.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１８】まず図１に、ｐ型にドープされた可飽和吸
収層の不純物濃度に対する電子の寿命時間の変化を示
す。これよりその不純物濃度によって寿命時間が大きく
影響されていることがわかる。First, FIG. 1 shows a change in the electron lifetime with respect to the impurity concentration of the p-type saturable absorption layer. From this, it can be seen that the life time is greatly affected by the impurity concentration.

【００１９】自励発振現象は、可飽和吸収層の寿命時間
が短いほど生じ易い。これは寿命時間が短いほど、自励
発振現象を生じさせるために必要な可飽和吸収層のキャ
リアの時間変化が大きくなるからである。発明者らの実
験によれば、その寿命時間は、約６ナノ秒以下が望まし
いことがわかった。寿命時間と不純物濃度との関係は、
不純物濃度が低い場合、寿命時間が長くなり、たとえば
１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下で６ナノ秒を越えている。さ
らに、ドーピングレベルをあげて２×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
程度と高くすることによって３ナノ秒程度まで減少させ
ることが可能となる。The self-sustained pulsation phenomenon is more likely to occur as the life time of the saturable absorption layer becomes shorter. This is because the shorter the life time, the larger the time change of the carriers in the saturable absorption layer necessary for causing the self-excited oscillation phenomenon. According to the experiments conducted by the inventors, it has been found that the life time is preferably about 6 nanoseconds or less. The relationship between lifetime and impurity concentration is
When the impurity concentration is low, the life time is long, for example, 1 × 10 ¹⁸ (cm ⁻³ ) or less and more than 6 nanoseconds. Furthermore, the doping level is increased to 2 × 10 ¹⁸ (cm ^-3 ).
It is possible to reduce the value to about 3 nanoseconds by increasing the value.

【００２０】しかしながら、可飽和吸収層の不純物濃度
を大きくしすぎると、可飽和吸収層の結晶性の劣化が考
えられ、それにより、可飽和吸収層での光の飽和吸収特
性が悪くなり、レーザの自励発振特性に悪影響を及ぼす
ことが明らかとなった。However, if the impurity concentration of the saturable absorber layer is made too high, the crystallinity of the saturable absorber layer may be deteriorated, which deteriorates the saturated absorption characteristic of light in the saturable absorber layer and causes the laser absorption. It has been revealed that the self-excited oscillation characteristics of are adversely affected.

【００２１】そこで、可飽和吸収層の不純物濃度を、結
晶性の劣化がほとんどない、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下
にし、かつ、可飽和吸収層に隣接する部分の不純物濃度
を可飽和吸収層の不純物濃度よりも大きくすることで、
安定した自励発振特性をもつ半導体レーザを実現する。Therefore, the impurity concentration of the saturable absorber layer is set to 3 × 10 ¹⁸ (cm ⁻³ ) or less with almost no deterioration of crystallinity, and the impurity concentration of the portion adjacent to the saturable absorber layer is saturated. By making it higher than the impurity concentration of the absorption layer,
Realize a semiconductor laser with stable self-pulsation characteristics.

【００２２】この効果を利用すべく、可飽和吸収層に隣
接する層の不純物濃度を増加した構造の半導体レーザを
作製した。第１の実施例の断面構造図を図２に示す。In order to utilize this effect, a semiconductor laser having a structure in which the impurity concentration of the layer adjacent to the saturable absorption layer was increased was manufactured. FIG. 2 shows a sectional structural view of the first embodiment.

【００２３】（実施の形態１）２０１はｎ型のＧａＡｓ
基板であり、この基板２０１上にｎ型のＧａＩｎＰバッ
ファ層２０２、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層
２０３、ＧａＩｎＰからなる活性層２０４、ｐ型のＡｌ
ＧａＩｎＰからなるスペーサ層２０５、ｐ型のＧａＩｎ
Ｐからなる可飽和吸収層２０６、ＡｌＧａＩｎＰからな
る第１のｐ型クラッド層２０７、ｐ型のＧａＩｎＰから
なるエッチング停止層２０８が順次形成される。(Embodiment 1) 201 is n-type GaAs
On the substrate 201, an n-type GaInP buffer layer 202, an n-type cladding layer 203 made of AlGaInP, an active layer 204 made of GaInP, and a p-type Al are formed on the substrate 201.
Spacer layer 205 made of GaInP, p-type GaIn
A saturable absorption layer 206 made of P, a first p-type cladding layer 207 made of AlGaInP, and an etching stop layer 208 made of p-type GaInP are sequentially formed.

【００２４】その上部にはＡｌＧａＩｎＰからなるリッ
ジ状の第２のｐ型クラッド層２０９とｐ型のＧａＩｎＰ
からなるコンタクト層２１０が形成される。このリッジ
状の第２のｐ型クラッド層２０９およびコンタクト層２
１０の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流ブロック層
２１１が形成されている。A ridge-shaped second p-type cladding layer 209 made of AlGaInP and a p-type GaInP are formed on the upper portion thereof.
A contact layer 210 made of is formed. This ridge-shaped second p-type cladding layer 209 and contact layer 2
A current blocking layer 211 made of an n-type GaAs layer is formed on both sides of 10.

【００２５】さらにコンタクト層２１０と電流ブロック
層２１１上にはｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層２１
２が形成されており、キャップ層２１２上にはｐ電極２
１３、基板２０１側にはｎ電極２１４がそれぞれ形成さ
れている。不純物濃度および膜厚は以下の表の通りであ
る。Further, on the contact layer 210 and the current block layer 211, a cap layer 21 made of p-type GaAs is formed.
2 is formed, and the p electrode 2 is formed on the cap layer 212.
13, n-electrodes 214 are formed on the substrate 201 side, respectively. The impurity concentration and the film thickness are as shown in the table below.

【００２６】[0026]

【表１】 [Table 1]

【００２７】図３（ａ）に半導体レーザの活性層付近の
（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5ＰのＡｌ組成ｘの分布を示
す。ｎ型クラッド層３０１、スペーサ層３０２、第１の
ｐ型クラッド層３０３、第２のｐ型クラッド層３０４は
Ａｌ組成を0.7としている。ここでは可飽和吸収層の膜
厚は150Åとしている。この層の膜厚が厚いと、可飽和
吸収層の体積が大きくなりすぎるため、キャリア密度が
小さくなり寿命が短くならず、自励発振が生じにくくな
るからである。また可飽和吸収層３０６はスペーサ層と
第１のｐ型クラッド層３０３との間に設けている。FIG. 3A shows the distribution of the Al composition x of (AlxGa1-x) 0.5In0.5P near the active layer of the semiconductor laser. The n-type cladding layer 301, the spacer layer 302, the first p-type cladding layer 303, and the second p-type cladding layer 304 have an Al composition of 0.7. Here, the thickness of the saturable absorber layer is set to 150Å. This is because when the thickness of this layer is large, the volume of the saturable absorption layer becomes too large, the carrier density becomes small, the life is not shortened, and self-sustained pulsation does not easily occur. The saturable absorption layer 306 is provided between the spacer layer and the first p-type clad layer 303.

【００２８】ここでスペーサ層３０２の厚さは９００Å
としており、またそのバンドギャップは、活性層および
可飽和吸収層よりも大きく、活性層からあふれでた少数
キャリアが可飽和吸収層に入り難いようにしている。可
飽和吸収層の閉じ込め係数は約4.5％となっている。可
飽和吸収層への閉じ込め係数は３％以上の場合、自励発
振特性が得られている。Here, the thickness of the spacer layer 302 is 900Å
The band gap is larger than those of the active layer and the saturable absorption layer, so that minority carriers overflowing from the active layer do not easily enter the saturable absorption layer. The confinement coefficient of the saturable absorber layer is about 4.5%. When the confinement coefficient to the saturable absorption layer is 3% or more, the self-sustained pulsation characteristic is obtained.

【００２９】図３（ｂ）に、可飽和吸収層３０６、スペ
−サ層３０２、第１のｐ型クラッド層３０３の不純物濃
度を示す。この図からわかるように、可飽和吸収層は、
５×１０¹7（ｃｍ^-3）の濃度、そして、スペーサ層３０
２およびｐ型クラッド層３０３はともに、５×１０¹7
（ｃｍ^-3）の不純物濃度であるが、可飽和吸収層側にだ
け、１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）変調ドープされて不純物濃度
を高くしている。これは、可飽和吸収層の不純物濃度を
大きくし過ぎると結晶性が劣化し、自励発振特性を得る
ために重要な、光の吸収飽和特性が悪くなってしまうか
らである。可飽和吸収層の不純物濃度を大きくしない
分、可飽和吸収層に隣接する層、ここでは、スペーサ層
３０２、または、第１のｐ型クラッド層３０３の少なく
とも１つの層を可飽和吸収層よりも高い不純物濃度にし
て、可飽和吸収層中の多数キャリアの数をかせぎ、あた
かも可飽和吸収層に高い不純物濃度をドーピングしたの
と同じ効果を得ている。そうすれば、図１に示したのと
同じようにキャリアの寿命を短くでき、自励発振特性を
発揮できる。FIG. 3B shows the impurity concentrations of the saturable absorption layer 306, the spacer layer 302, and the first p-type cladding layer 303. As can be seen from this figure, the saturable absorber layer is
Concentration of ^{5 × 10 1 7 (cm -3} ), and the spacer layer 30
Both 2 and p-type cladding layer 303, 5 × 10 ¹ 7
Although the impurity concentration is (cm ⁻³ ), the impurity concentration is increased by 1 × 10 ¹⁸ (cm ⁻³ ) modulation doping only on the saturable absorption layer side. This is because if the impurity concentration of the saturable absorption layer is too high, the crystallinity deteriorates and the light absorption saturation characteristic, which is important for obtaining the self-sustained pulsation characteristic, deteriorates. As long as the impurity concentration of the saturable absorption layer is not increased, at least one layer adjacent to the saturable absorption layer, here, the spacer layer 302 or the first p-type cladding layer 303 is provided as compared with the saturable absorption layer. With a high impurity concentration, the number of majority carriers in the saturable absorption layer is increased to obtain the same effect as if the saturable absorption layer was doped with a high impurity concentration. Then, as in the case shown in FIG. 1, the carrier life can be shortened and the self-excited oscillation characteristic can be exhibited.

【００３０】可飽和吸収層に隣接するスペーサ層と第１
のｐ型クラッド層を、可飽和吸収層よりも高濃度に変調
ドーピングするのであるが、図３（ｂ）に示したよう
に、多少、高濃度領域が可飽和吸収層へ拡散していても
かまわない。The spacer layer adjacent to the saturable absorber layer and the first
The p-type clad layer is subject to modulation doping at a higher concentration than that of the saturable absorption layer. However, as shown in FIG. 3B, even if the high concentration region diffuses to the saturable absorption layer to some extent, I don't care.

【００３１】可飽和吸収層に隣接する層の不純物濃度を
大きくすればよいが、それだけで、可飽和吸収層の多数
キャリアをかせぐことは十分ではなく、可飽和吸収層の
不純物濃度は、少なくとも５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上が
よく、結晶性の観点からは、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下
が好ましい。It is sufficient to increase the impurity concentration of the layer adjacent to the saturable absorber layer, but it is not enough to make the majority carrier of the saturable absorber layer sufficient, and the impurity concentration of the saturable absorber layer is at least 5. × 10 ¹⁷ (cm ^-3) or better, from the viewpoint of crystallinity, preferably 3 × 10 ¹⁸ (cm ^-3) or less.

【００３２】可飽和吸収層に隣接する層、ここでは、ス
ペーサ層、第１のｐ型クラッド層における、記可飽和吸
収層側の不純物濃度は、可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きくしなくてはならない。それにより、ここでは、
スペーサ層および第１のｐ型クラッド層における、可飽
和吸収層側の高い不純物濃度領域から可飽和吸収層へホ
ールが移動し、可飽和吸収層中のホールの量を補償し、
光の吸収飽和特性をよいものとすることができる。可飽
和吸収層の不純物濃度との差は、２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）
以上であることが望ましい。The impurity concentration on the saturable absorber layer side in the layer adjacent to the saturable absorber layer, here, the spacer layer and the first p-type cladding layer, should not be higher than the impurity concentration of the saturable absorber layer. must not. So here,
In the spacer layer and the first p-type cladding layer, holes move from the high impurity concentration region on the saturable absorption layer side to the saturable absorption layer to compensate the amount of holes in the saturable absorption layer,
It is possible to improve the light absorption saturation characteristic. The difference from the impurity concentration of the saturable absorber layer is 2 × 10 ¹⁷ (cm ⁻³ ).
The above is desirable.

【００３３】次にこの半導体レーザの電流−光出力特性
を図４に示す。閾値電流は、50ｍＡとなっている。通常
の半導体レーザの特性と異なるのは、閾値電流近傍で急
激な立ち上がりが見られる点である。これは可飽和吸収
層が存在するために、ある程度のキャリアの注入量に達
するまでは光出力が外部へ放出されないことによる。あ
る値を越えるとレーザ発振が生じ、注入電流に比例して
光出力増加しはじめる。図中Ｐ１における時間に対する
光出力波形のシミュレーション結果を図５に示す。図５
では光出力の振動現象が継続していることが分かる。図
６に実際に作製した自励発振型半導体レーザの出力波形
を示す。時間に対して光出力が大きく振動しており、自
励発振していることが確認できた。Next, FIG. 4 shows current-light output characteristics of this semiconductor laser. The threshold current is 50 mA. What differs from the characteristics of a normal semiconductor laser is that a sharp rise is seen near the threshold current. This is because the saturable absorption layer exists, so that the optical output is not emitted to the outside until the injection amount of carriers is reached to some extent. When it exceeds a certain value, laser oscillation occurs, and the optical output starts to increase in proportion to the injection current. FIG. 5 shows the simulation result of the optical output waveform with respect to time at P1 in the figure. Figure 5
Shows that the oscillation phenomenon of the light output continues. FIG. 6 shows the output waveform of the self-excited oscillation type semiconductor laser actually manufactured. It was confirmed that the optical output vibrated greatly with respect to time and self-excited oscillation occurred.

【００３４】さらに図７に相対強度雑音（ＲＩＮ）特性
を示す。（Ａ）が可飽和吸収層がない半導体レーザの特
性、（Ｂ）が本発明の半導体レーザの特性である。この
ように広い温度範囲で安定した低雑音特性を示してい
る。特に−１４０ｄＢの値が得られているので実用的に
も適してしることがわかる。Further, FIG. 7 shows a relative intensity noise (RIN) characteristic. (A) shows the characteristics of the semiconductor laser without a saturable absorption layer, and (B) shows the characteristics of the semiconductor laser of the present invention. In this way, it exhibits stable low noise characteristics over a wide temperature range. In particular, since the value of −140 dB is obtained, it can be seen that it is practically suitable.

【００３５】なお、本実施例では可飽和吸収層３０６は
スペーサ層と第１のｐ型クラッド層３０３との間に設け
ているが、活性層とｎ型クラッド層３０１との間に設け
てもよい。この場合の構成は、活性層側から、活性層、
スペーサ層、可飽和吸収層、ｎ型クラッド層という順に
なり、不純物濃度も、可飽和吸収層が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下が好ましく、可
飽和吸収層に隣接するスペーサ層またはｎ型クラッド層
における、可飽和吸収層側の不純物濃度が、５可飽和吸
収層よりも高いことが好ましい。さらにその不純物濃度
の差は、２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上であることが適して
いる。Although the saturable absorption layer 306 is provided between the spacer layer and the first p-type cladding layer 303 in this embodiment, it may be provided between the active layer and the n-type cladding layer 301. Good. The structure in this case is from the active layer side to the active layer,
The spacer layer, the saturable absorber layer, and the n-type cladding layer are arranged in this order, and the impurity concentration is 5 × 10 ¹⁷ (c
m ⁻³ ) or more and 3 × 10 ¹⁸ (cm ⁻³ ) or less are preferable, and the impurity concentration on the saturable absorber layer side in the spacer layer or the n-type cladding layer adjacent to the saturable absorber layer is 5 saturable absorber layer. Is preferably higher than. Further, it is suitable that the difference in impurity concentration is 2 × 10 ¹⁷ (cm ⁻³ ) or more.

【００３６】このように可飽和吸収層の設ける位置をｎ
型クラッド側にしてやれば、ｐ型クラッド層側に設けた
場合と同様、キャリアの寿命を短くでき、自励発振を起
こさせることができる。Thus, the position where the saturable absorber layer is provided is n
If it is provided on the type clad side, the life of carriers can be shortened and self-sustained pulsation can be caused, as in the case of providing the p type cladding layer side.

【００３７】（実施の形態２）本発明の第２の実施例に
ついて説明する。この実施例の半導体レーザは、活性層
に量子井戸構造を用いているため高効率となり、より高
い光出力を得ることができる。(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor laser of this embodiment has a quantum well structure in the active layer, so that the efficiency is high and a higher optical output can be obtained.

【００３８】断面構造図を図８に示す。１２０１はｎ型
のＧａＡｓからなる基板であり、この基板１２０１上に
バッファ層１２０２、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラ
ッド層１２０３、多重量子井戸活性層１２０４、ｐ型の
ＡｌＧａＩｎＰからなるスペーサ層１２０５、ｐ型のＧ
ａＩｎＰからなる量子井戸可飽和吸収層１２０６、光ガ
イド層１２０７、ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｐ型ク
ラッド層１２０８、ｐ型のＧａＩｎＰからなるエッチン
グ停止層１２０９が順次形成される。FIG. 8 shows a sectional structure view. Reference numeral 1201 denotes a substrate made of n-type GaAs. On the substrate 1201, a buffer layer 1202, an n-type cladding layer 1203 made of AlGaInP, a multiple quantum well active layer 1204, a spacer layer 1205 made of p-type AlGaInP, and a p-type substrate. G
A quantum well saturable absorption layer 1206 made of aInP, an optical guide layer 1207, a first p-type cladding layer 1208 made of AlGaInP, and an etching stop layer 1209 made of p-type GaInP are sequentially formed.

【００３９】その上部にはＡｌＧａＩｎＰからなるリッ
ジ状の第２のｐ型クラッド層１２１０とｐ型のＧａＩｎ
Ｐからなるコンタクト層１２１１が形成される。このリ
ッジ状の第２のｐ型クラッド層１２１０およびコンタク
ト層１２１１の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流ブ
ロック層１２１２によって埋め込まれている。A ridge-shaped second p-type cladding layer 1210 made of AlGaInP and a p-type GaIn are formed on the upper portion thereof.
A contact layer 1211 made of P is formed. Both sides of the ridge-shaped second p-type cladding layer 1210 and the contact layer 1211 are filled with a current blocking layer 1212 made of an n-type GaAs layer.

【００４０】さらにコンタクト層１２１１と電流ブロッ
ク層１２１２上にはｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層
１２１３が形成されており、キャップ層１２１３上には
ｐ電極１２１４、基板１２０１側にはｎ電極１２１５が
それぞれ形成されている。Further, a cap layer 1213 made of p-type GaAs is formed on the contact layer 1211 and the current block layer 1212. A p electrode 1214 is formed on the cap layer 1213 and an n electrode 1215 is formed on the substrate 1201 side. Has been formed.

【００４１】半導体レーザの層構造の組成図を図９に示
す。ここで特徴的なことは可飽和吸収層には量子井戸可
飽和吸収層１３０１、活性層には多重量子井戸活性層１
３０２を採用し、可飽和吸収層に不純物をドープする事
はもちろんのこと、可飽和吸収層に隣接して光ガイド層
１３０３を設けたことである。FIG. 9 shows a composition diagram of the layer structure of the semiconductor laser. The characteristic here is that the saturable absorber layer is the quantum well saturable absorber layer 1301, and the active layer is the multiple quantum well active layer 1.
No. 302 is adopted and the saturable absorption layer is doped with impurities, and the light guide layer 1303 is provided adjacent to the saturable absorption layer.

【００４２】可飽和吸収層の不純物濃度は、５×１０¹⁷
（ｃｍ^-3）であり、可飽和吸収層１３０１に隣接するス
ペーサ層１３０５、および光ガイド層の可飽和吸収層側
には、変調ドープされており、その濃度は、ともに１×
１０¹⁸（ｃｍ^-3）である。The impurity concentration of the saturable absorber layer is 5 × 10 ^17.
(Cm ⁻³ ), the spacer layer 1305 adjacent to the saturable absorption layer 1301 and the saturable absorption layer side of the light guide layer are modulation-doped, and their concentrations are both 1 ×.
It is 10 ¹⁸ (cm ^-3 ).

【００４３】ここで、光ガイド層を設けたのは以下の理
由のためである。可飽和吸収層を量子井戸層とした場
合、膜厚が薄くなるため光の閉じ込め係数が極端に減少
する。その結果、このままでは自励発振を生じることは
できない。そこで光ガイド層１３０３を用いて閉じ込め
係数を増加させるのである。この構造を用いて可飽和吸
収層への閉じ込め係数を、少なくとも1.5％程度以上に
すると自励発振を生じることが可能となる。The light guide layer is provided for the following reason. When the saturable absorption layer is a quantum well layer, the film thickness becomes thin and the light confinement coefficient extremely decreases. As a result, self-sustained pulsation cannot occur as it is. Therefore, the confinement coefficient is increased by using the light guide layer 1303. By using this structure and setting the confinement coefficient to the saturable absorber layer to be at least about 1.5%, self-sustained pulsation can occur.

【００４４】可飽和吸収層を量子井戸にした場合、その
膜厚が薄いため、光ガイド層１３０３を設けず、単独で
は閉じこめ係数を自励発振に必要な大きさに設定するこ
とはできない。また、閉じこめ係数を増加させるため
に、可飽和吸収層の層数を増加すると、逆に可飽和吸収
層の体積が増加してキャリア密度が小さくなり、自励発
振は生じなくなる。したがって可飽和吸収層に光ガイド
層を設けることによって新たに自励発振を実現すること
ができた。When the saturable absorption layer is a quantum well, its thickness is thin, so that the confinement coefficient cannot be set to a value necessary for self-sustained pulsation by itself without providing the optical guide layer 1303. When the number of saturable absorption layers is increased in order to increase the confinement coefficient, the volume of the saturable absorption layer is increased, the carrier density is decreased, and self-sustained pulsation does not occur. Therefore, the self-sustained pulsation was newly realized by providing the saturable absorber layer with the optical guide layer.

【００４５】また、可飽和吸収層は、スペーサ層１３０
５と光ガイド層１３０３との間に設けているが、それに
限らず、光ガイド層中でもよいし、光ガイド層と第１の
ｐ型クラッド層中でもよいし、光ガイド層と第１のｐ型
クラッド層との間であってもよい。可飽和吸収層への光
閉じ込め量を勘案して、その位置を設定すればよい。The saturable absorber layer is the spacer layer 130.
5 and the light guide layer 1303, the present invention is not limited to this, and may be provided in the light guide layer, the light guide layer and the first p-type cladding layer, or the light guide layer and the first p-type. It may be between the clad layer. The position may be set in consideration of the amount of light confined in the saturable absorption layer.

【００４６】多重量子井戸活性層１３０２は、膜厚５０
Åの量子井戸数は３ウエルからなる。量子井戸可飽和吸
収層１３０１の光ガイド層１３０３は、組成ｘ＝０.５
で膜厚１５００Åとした。この厚さは２００Å以上で有
効となることが分かっている。The multiple quantum well active layer 1302 has a film thickness of 50.
The number of quantum wells in Å consists of 3 wells. The optical guide layer 1303 of the quantum well saturable absorption layer 1301 has a composition x = 0.5.
The film thickness was 1500Å. It has been found that this thickness is effective above 200Å.

【００４７】また量子井戸可飽和吸収層１３０１の構造
は、図１０のようになっており、少数キャリアの注入が
ない範囲で多重量子井戸活性層１３０２近傍に設けても
かまわない。この可飽和吸収層１３０１を活性層１３０
２にちかづけすぎると、活性層からあふれでた少数キャ
リアが可飽和吸収層に注入されてしまうので適当でな
い。したがって、可飽和吸収層は、活性層の近傍で、か
つできるだけ少数キャリアが注入されない位置に設ける
のが適当である。The structure of the quantum well saturable absorption layer 1301 is as shown in FIG. 10, and it may be provided in the vicinity of the multiple quantum well active layer 1302 as long as minority carriers are not injected. The saturable absorption layer 1301 is replaced with the active layer 130.
If it is set to 2 too much, minority carriers overflowing from the active layer are injected into the saturable absorption layer, which is not suitable. Therefore, it is appropriate to provide the saturable absorbing layer in the vicinity of the active layer and in a position where minority carriers are not injected as much as possible.

【００４８】本実施例では、多重量子井戸活性層１３０
２に量子井戸構造を導入することによって最高光出力が
２割程度増加できた。また、低しきい値電流化、高温動
作、高出力化が可能となった。本実施の形態の半導体レ
ーザは、自励発振現象が確認できており、−１３０ｄＢ
／Ｈｚ以下の相対雑音強度（ＲＩＮ）も得られている。In this embodiment, the multiple quantum well active layer 130 is used.
The maximum light output could be increased by about 20% by introducing the quantum well structure in 2. In addition, low threshold current, high temperature operation and high output are possible. In the semiconductor laser of this embodiment, the self-excited oscillation phenomenon has been confirmed, and the value is −130 dB.
Relative noise intensity (RIN) below / Hz is also obtained.

【００４９】以上説明したように、本実施例の半導体レ
ーザの特性は、量子井戸活性層、低濃度スペーサ層、可
飽和位吸収層、および光ガイド層という構造を採用し、
良好な自励発振特性を実現することができるものであ
る。As described above, the characteristics of the semiconductor laser of the present embodiment adopt the structure of the quantum well active layer, the low concentration spacer layer, the saturable absorption layer, and the optical guide layer,
A good self-sustained pulsation characteristic can be realized.

【００５０】[0050]

【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザは、
可飽和吸収層の不純物濃度と、可飽和吸収層に隣接する
層の可飽和吸収層側に、可飽和吸収層よりも高濃度の不
純物を変調ドープすることにより、可飽和吸収層の結晶
性の劣化がなく、レーザ光の吸収飽和特性を悪くするこ
ともなく、キャリアの寿命時間を制御し、安定した自励
発振特性を実現する。As described above, the semiconductor laser of the present invention is
The impurity concentration of the saturable absorbing layer and the saturable absorbing layer side of the layer adjacent to the saturable absorbing layer are modulation-doped with a higher concentration of impurities than the saturable absorbing layer, so that the crystallinity of the saturable absorbing layer is improved. The carrier lifetime is controlled without deterioration and the absorption saturation characteristic of laser light is not deteriorated, and stable self-excited oscillation characteristic is realized.

【００５１】また、本発明の半導体レーザは、活性層に
量子井戸を適用し、さらに光ガイド層を備た量子井戸可
飽和吸収層を用いることによって、より高出力の自励発
振特性を実現するこができる。Further, in the semiconductor laser of the present invention, a quantum well is applied to the active layer, and further, a quantum well saturable absorption layer provided with an optical guide layer is used to realize a higher output self-pulsation characteristic. I can do it.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態に於ける可飽和吸収
層のドーピング濃度とキャリアの寿命時間の相関図FIG. 1 is a correlation diagram between a doping concentration of a saturable absorption layer and a carrier lifetime according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態に於けるＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの素子断面図FIG. 2 is an AlGaI according to the first embodiment of the present invention.
Cross-sectional view of nP semiconductor laser device

【図３】本発明の第１の実施の形態に於ける活性層近傍
の組成構造図FIG. 3 is a compositional structure diagram in the vicinity of the active layer according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施の形態に於ける電流光出力
特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing a current-light output characteristic in the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施の形態に於ける光出力とキ
ャリア密度の時間波形の図FIG. 5 is a diagram of a time waveform of an optical output and a carrier density according to the first embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第１の実施の形態に於ける光出力とキ
ャリア密度の実測時間波形の図FIG. 6 is a diagram of measured time waveforms of optical output and carrier density according to the first embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第１の実施の形態と従来例との雑音特
性の比較図FIG. 7 is a comparison diagram of noise characteristics between the first embodiment of the present invention and a conventional example.

【図８】本発明の第２の実施の形態に於けるＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの素子断面図FIG. 8 is an AlGaI according to a second embodiment of the present invention.
Cross-sectional view of nP semiconductor laser device

【図９】本発明の第２の実施の形態に於ける活性層近傍
の組成構造図FIG. 9 is a compositional structure diagram in the vicinity of the active layer according to the second embodiment of the present invention.

【図１０】従来の可飽和吸収層の組成構造図FIG. 10 is a compositional structure diagram of a conventional saturable absorber layer.

【図１１】本発明の第１の実施の形態に於けるエネルギ
バンド図と電子密度の分布図FIG. 11 is an energy band diagram and an electron density distribution diagram according to the first embodiment of the present invention.

【図１２】ＧａＡｓとＧａＩｎＰのキャリア密度に対す
る利得特性を示す図FIG. 12 is a diagram showing gain characteristics with respect to carrier density of GaAs and GaInP.

【図１３】従来の実施例に於ける素子断面図FIG. 13 is a sectional view of an element in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２０１ 基板 ２０２ バッファ層 ２０３ ｎ型クラッド層 ２０４ 活性層 ２０５ スペーサ層 ２０６ 可飽和吸収層 ２０７ 第１のｐ型クラッド層 ２０８ エッチング停止層 ２０９ 第２のｐ型クラッド層 ２１０ コンタクト層 ２１１ 電流ブロック層 ２１２ キャップ層 ２１３ ｐ電極 ２１４ ｎ電極 ３０１ ｎ型クラッド層 ３０２ スペーサ層 ３０３ 第１のｐ型クラッド層 ３０４ 第２のｐ型クラッド層 ３０５ バルク活性層 ３０６ 可飽和吸収層 ３０７ エッチング停止層 ８０１ 可飽和吸収層 ８０２ 活性層 ８０３ スペーサ層 ８０４ 可飽和吸収層での電子密度 ９０４ 可飽和吸収層での電子密度 １２０１ 基板 １２０２ バッファ層 １２０３ ｎ型クラッド層 １２０４ 多重量子井戸活性層 １２０５ スペーサ層 １２０６ 量子井戸可飽和吸収層 １２０７ 光ガイド層 １２０８ 第１のｐ型クラッド層 １２０９ エッチング停止層 １２１０ 第２のｐ型クラッド層 １２１１ コンタクト層 １２１２ 電流ブロック層 １２１３ キャップ層 １２１４ ｐ電極 １２１５ ｎ電極 １３０１ 量子井戸可飽和吸収層 １３０２ 多重量子井戸活性層 １３０３ 光ガイド層 １３０４ ｎ型クラッド層 １３０５ スペーサ層 １３０６ 第１のｐ型クラッド層 １３０７ エッチング停止層 １３０８ 第２のｐ型クラッド層 201 substrate 202 buffer layer 203 n-type clad layer 204 Active layer 205 spacer layer 206 Saturable absorption layer 207 First p-type cladding layer 208 Etch stop layer 209 Second p-type cladding layer 210 contact layer 211 Current blocking layer 212 cap layer 213 p electrode 214 n-electrode 301 n-type clad layer 302 spacer layer 303 First p-type cladding layer 304 Second p-type cladding layer 305 Bulk active layer 306 Saturable absorption layer 307 Etch stop layer 801 Saturable absorption layer 802 Active layer 803 spacer layer 804 Electron density in saturable absorption layer 904 Electron density in saturable absorption layer 1201 substrate 1202 buffer layer 1203 n-type clad layer 1204 Multiple quantum well active layer 1205 spacer layer 1206 Quantum well saturable absorber layer 1207 light guide layer 1208 First p-type cladding layer 1209 Etch stop layer 1210 second p-type cladding layer 1211 Contact layer 1212 Current blocking layer 1213 Cap layer 1214 p electrode 1215 n electrode 1301 Quantum well saturable absorption layer 1302 multiple quantum well active layer 1303 light guide layer 1304 n-type clad layer 1305 spacer layer 1306 First p-type cladding layer 1307 Etch stop layer 1308 Second p-type cladding layer

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−196810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 Continuation of front page (56) Reference JP-A-6-196810 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ＧａＩｎＰからなる活性層と、ＡｌＧａＩｎＰからなるスペーサ層と、 ＧａＩｎＰからなる 可飽和吸収層と、 ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と を順に備え、 前記可飽和吸収層の不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上であり、前記スペーサ層のうち 前記可飽和吸収層に隣接する部分
における不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）より大き
く、かつ前記可飽和吸収層の不純物濃度よりも大きい
か、または前記クラッド層のうち前記可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０ ¹⁷ （ｃ
ｍ ^-3 ）より大きく、かつ前記可飽和吸収層の不純物濃度
よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ。1. An active layer made of GaInP , a spacer layer made of AlGaInP, a saturable absorption layer made of GaInP , and a cladding layer made of AlGaInP are provided in this order, and the impurity concentration of the saturable absorption layer is 5 ×. 10 ¹⁷ (c
m ⁻³ ) or more and a portion of the spacer layer adjacent to the saturable absorption layer
The impurity concentration in is larger than 5 × 10 ¹⁷ (cm ^-3 ).
And higher than the impurity concentration of the saturable absorption layer
Or adjacent to the saturable absorber layer of the clad layer
The impurity concentration in the contact portion is 5 × 10 ¹⁷ (c
m ⁻³ ) and the impurity concentration of the saturable absorption layer
Laser diode characterized by being larger than . 【請求項２】 前記可飽和吸収層がｐ型である請求項１
に記載の半導体レーザ。Wherein 請 Motomeko 1 the saturable absorbing layer is Ru p-type Der
The semiconductor laser described in 1. 【請求項３】 前記スペーサ層の厚さが２００Å以上で
ある請求項１に記載の半導体レーザ。3. The semiconductor laser according to claim 1 , wherein the spacer layer has a thickness of 200 Å or more. 【請求項４】 前記スペーサ層のうち前記可飽和吸収層
に隣接する部分における不純物濃度が、１×１０¹⁸（ｃ
ｍ^-3）より大きく、５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）より小さい請
求項１に記載の半導体レーザ。 4. The impurity concentration in a portion of the spacer layer adjacent to the saturable absorption layer is 1 × 10 ¹⁸ (c).
m ^-3) and smaller than the semiconductor laser according to from small I請 <br/> Motomeko ^{1 5 × 10 18 (cm -3} ). 【請求項５】 光ガイド層をさらに備え、 前記可飽和吸収層は、前記スペーサ層と前記光ガイド層
との間に設けられているか、前記光ガイド層中に設けら
れているか、または前記光ガイド層と前記クラッド層と
の間に設けられている、請求項１に記載の 半導体レー
ザ。5. A light guide layer is further provided, wherein the saturable absorbing layer is the spacer layer and the light guide layer.
Or is provided in the light guide layer.
Or the light guide layer and the cladding layer
The semiconductor laser according to claim 1, which is provided between the semiconductor lasers. 【請求項６】 前記活性層が量子井戸構造であり、前記
可飽和吸収層が量子井戸層である請求項５に記載の半導
体レーザ。Wherein said active layer is a quantum well structure, a semiconductor laser according the <br/> saturable absorbing layer in 請 Motomeko 5 Ru quantum well layer der. 【請求項７】 前記可飽和吸収層がｐ型であり、前記ク
ラッド層はｐ型であり、前記可飽和吸収層は前記ｐ型ク
ラッド層中に配置されている請求項５に記載の半導体レ
ーザ。Wherein said saturable absorber layer is p-type, the click
Rudd layer is p-type, the saturable absorbing layer semiconductor laser according to claim 5 which is disposed in the p-type cladding layer. 【請求項８】 前記スペーサ層の厚さが２００Å以上で
ある請求項５に記載の半導体レーザ。8. The semiconductor laser according to 請 Motomeko 5 the thickness of the spacer layer is Ru <br/> Ah at 200Å or more. 【請求項９】 前記スペーサ層の可飽和吸収層側の不純
物濃度が、１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）より大きく、５×１０
¹⁸（ｃｍ^-3）より小さい請求項５に記載の半導体レー
ザ。9. The impurity concentration of the saturable absorbing layer side of the spacer layer ^{is, 1 × 10 18 (cm -3} ) greater than, 5 × 10
¹⁸ The semiconductor laser according to (cm ^-3) than the small I請 Motomeko 5. 【請求項１０】 前記可飽和吸収層でのキャリアの寿命
が、６ナノ秒以下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。10. A lifetime of carriers at the front Symbol saturable absorbing layer, the serial to claim 1, characterized in that more than 6 nanoseconds
Mounted semiconductor laser. 【請求項１１】 前記スペーサ層のうち前記可飽和吸収
層に隣接する部分における不純物濃度と前記可飽和吸収
層の不純物濃度との間の差が２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上
であるか、または前記クラッド層のうち前記可飽和吸収
層に隣接する部分における不純物濃度と前記可飽和吸収
層の不純物濃度との間の差が２×１０ ¹⁷ （ｃｍ ^-3 ）以上
である、請求項１に記載の半導体レーザ。11. The saturable absorption of the spacer layer
The difference between the impurity concentration in the portion adjacent to the layer and the impurity concentration in the saturable absorber layer is 2 × 10 ¹⁷ (cm ⁻³ ) or more , or the saturable absorber layer in the clad layer.
Impurity concentration in the portion adjacent to the layer and the saturable absorption
The difference with the impurity concentration of the layer is 2 × 10 ¹⁷ (cm ⁻³ ) or more
The semiconductor laser according to claim 1, wherein