JPH0114717B2 - - Google Patents
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- JPH0114717B2 JPH0114717B2 JP59217782A JP21778284A JPH0114717B2 JP H0114717 B2 JPH0114717 B2 JP H0114717B2 JP 59217782 A JP59217782 A JP 59217782A JP 21778284 A JP21778284 A JP 21778284A JP H0114717 B2 JPH0114717 B2 JP H0114717B2
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Classifications
-
- 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
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
-
- 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
- H01S5/24—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 grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
Landscapes
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は半導体レーザ素子の高出力動作特性を
向上させる素子構造に関するものであり、特にレ
ーザ動作用共振器の片端面あたり30ｍＷ以上の高
出力動作に対しても高い信頼性を有し、かつこの
ような高出力動作においても常に安定した基本横
モード発振を得ることが可能な半導体レーザ素子
に関するものである。
向上させる素子構造に関するものであり、特にレ
ーザ動作用共振器の片端面あたり30ｍＷ以上の高
出力動作に対しても高い信頼性を有し、かつこの
ような高出力動作においても常に安定した基本横
モード発振を得ることが可能な半導体レーザ素子
に関するものである。
＜従来技術＞
半導体レーザの高出力状態での安定な動作を阻
害する要因の一つに光出射面となる共振器端面の
破壊劣化があることはよく知られている。また共
振器内では端面近傍の光子密度が最も高くなつて
おり、これが端面の劣化を促進させるため、端面
近傍における光吸収作用は半導体レーザの寿命に
大きな影響を与えることになる。高出力動作を長
時間持続するために端面破壊出力を増大させ、端
面の劣化を抑制するために端面近傍でのレーザ光
の吸収を低減した端面窓形半導体レーザ素子とし
て従来より例えばウインドウ・ストライプ・レー
ザ〔Appl.Phys.Lett.34、637（1979）〕やクランク
形TJSレーザ〔Jpn.J.Appl.Phys.21（1981）
Supplement21−１、P347〕が提唱されている。
しかしながらこれらの窓形半導体レーザは、その
窓領域では接合に平行な方向に光導路が形成され
ていない。従つて、窓流域ではレーザ光が拡がつ
て伝播するため、共振器端面で反射してレーザ発
振領域に戻る光の量が少なくなり、このため発振
の効率が低下して発振閾値電流が高くなるといつ
た欠点を有する。従来の窓形半導体レーザ素子内
で伝播する様子をレーザ素子上面方向より描くと
第５図に示す如くとなる。即ち、ストライプ状の
レーザ発振動作領域１の両共振端方向に窓領域
２，２′が形成され、共振器端面３，３′よりレー
ザビーム４，４′が出力される。尚、レーザ発振
領域端面５，５′は共振器端面３，３′の内方に位
置し、この位置よりレーザ光は伝播波面６で示す
ように進行する。
害する要因の一つに光出射面となる共振器端面の
破壊劣化があることはよく知られている。また共
振器内では端面近傍の光子密度が最も高くなつて
おり、これが端面の劣化を促進させるため、端面
近傍における光吸収作用は半導体レーザの寿命に
大きな影響を与えることになる。高出力動作を長
時間持続するために端面破壊出力を増大させ、端
面の劣化を抑制するために端面近傍でのレーザ光
の吸収を低減した端面窓形半導体レーザ素子とし
て従来より例えばウインドウ・ストライプ・レー
ザ〔Appl.Phys.Lett.34、637（1979）〕やクランク
形TJSレーザ〔Jpn.J.Appl.Phys.21（1981）
Supplement21−１、P347〕が提唱されている。
しかしながらこれらの窓形半導体レーザは、その
窓領域では接合に平行な方向に光導路が形成され
ていない。従つて、窓流域ではレーザ光が拡がつ
て伝播するため、共振器端面で反射してレーザ発
振領域に戻る光の量が少なくなり、このため発振
の効率が低下して発振閾値電流が高くなるといつ
た欠点を有する。従来の窓形半導体レーザ素子内
で伝播する様子をレーザ素子上面方向より描くと
第５図に示す如くとなる。即ち、ストライプ状の
レーザ発振動作領域１の両共振端方向に窓領域
２，２′が形成され、共振器端面３，３′よりレー
ザビーム４，４′が出力される。尚、レーザ発振
領域端面５，５′は共振器端面３，３′の内方に位
置し、この位置よりレーザ光は伝播波面６で示す
ように進行する。
レーザビームの焦点（ビームウエスト）は接合
に平行な方向ではレーザ発振領域端面５，５′に
存在し、接合に垂直な方向では共振器端面３，
３′に存在する。この非点収差はレンズ等により
レーザ光を収束して光学的結合を行なう場合に不
都合となる。このような窓形半導体レーザの欠点
を克服するため、窓領域にも導波機構を付与した
窓形半導体レーザが本出願人より既に出願されて
いる。このレーザ素子は、共振器端面近傍で活性
層を薄く平坦に層設し、共振器内部では活性層を
湾曲させて層厚を厚くしかつ活性層湾曲部を埋め
込み構造とすることにより、端面近傍にレーザ光
の窓領域が形成され、高出力動作領域まで安定し
た基本横モード発振が得られることを特徴として
いる。このレーザ素子における活性層湾曲部での
埋め込み構造は、高次横モードの台頭を抑制する
ことを発振に寄与しない電流即ち無効電流を低減
することを目的としている。しかしながら、高出
力動作時には基板のチヤネル溝より注入される電
流が高抵抗の埋め込み層側へも若干流れ、即ちレ
ーザ発振に寄与しない洩れ電流の発生があり、こ
のため高出力動作に必要な電流値が増加すること
となつて充分に閾値電流を低減するには至つてい
ない。またこのため信頼性の点においても実用的
であると評することはできない。
に平行な方向ではレーザ発振領域端面５，５′に
存在し、接合に垂直な方向では共振器端面３，
３′に存在する。この非点収差はレンズ等により
レーザ光を収束して光学的結合を行なう場合に不
都合となる。このような窓形半導体レーザの欠点
を克服するため、窓領域にも導波機構を付与した
窓形半導体レーザが本出願人より既に出願されて
いる。このレーザ素子は、共振器端面近傍で活性
層を薄く平坦に層設し、共振器内部では活性層を
湾曲させて層厚を厚くしかつ活性層湾曲部を埋め
込み構造とすることにより、端面近傍にレーザ光
の窓領域が形成され、高出力動作領域まで安定し
た基本横モード発振が得られることを特徴として
いる。このレーザ素子における活性層湾曲部での
埋め込み構造は、高次横モードの台頭を抑制する
ことを発振に寄与しない電流即ち無効電流を低減
することを目的としている。しかしながら、高出
力動作時には基板のチヤネル溝より注入される電
流が高抵抗の埋め込み層側へも若干流れ、即ちレ
ーザ発振に寄与しない洩れ電流の発生があり、こ
のため高出力動作に必要な電流値が増加すること
となつて充分に閾値電流を低減するには至つてい
ない。またこのため信頼性の点においても実用的
であると評することはできない。
＜発明の目的＞
本発明は窓形半導体レーザ素子における上述の
欠点を克服し、注入電流のレーザ発振動作への寄
与率を向上させて長時間安定な高出力レーザ発振
を可能とした新規有用な半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。
欠点を克服し、注入電流のレーザ発振動作への寄
与率を向上させて長時間安定な高出力レーザ発振
を可能とした新規有用な半導体レーザ素子を提供
することを目的とする。
＜発明の基本的構成と効果＞
本発明は上記目的を達成するため、上述した窓
形半導体レーザ素子の共振器内部の活性層埋め込
み領域において電流注入幅を狭く形成してレーザ
発振が起る励起領域の幅を電流通路の注入幅に等
しいかあるいはそれ以上とし、該電流通路に励起
領域を有するメサ型結晶を直結することにより、
上述した埋め込み層に流れる洩れ電流を完全に抑
制し、閾値電流および動作電流の低減を図つたこ
とを特徴としている。従つて本発明によれば非常
に効率のよい高出力動作特性を有する半導体レー
ザが得られる。更に窓領域にも光導波路を形成す
ることにより、接合に水平、垂直両方向のビー
ム・ウエストを端面に合致させており、また端面
近傍の共振器媒質による光の吸収を低減したこと
により高出力状態における信頼性も向上してい
る。共振器内部における二重ヘテロ接合部を埋め
込み構造とすることにより、発振に寄与しない電
流が低減されかつ高次横モードも完全に遮断され
るため安定した基本横モード発振が得られ、高出
力動作に対しても安定な動作特性が確立される。
形半導体レーザ素子の共振器内部の活性層埋め込
み領域において電流注入幅を狭く形成してレーザ
発振が起る励起領域の幅を電流通路の注入幅に等
しいかあるいはそれ以上とし、該電流通路に励起
領域を有するメサ型結晶を直結することにより、
上述した埋め込み層に流れる洩れ電流を完全に抑
制し、閾値電流および動作電流の低減を図つたこ
とを特徴としている。従つて本発明によれば非常
に効率のよい高出力動作特性を有する半導体レー
ザが得られる。更に窓領域にも光導波路を形成す
ることにより、接合に水平、垂直両方向のビー
ム・ウエストを端面に合致させており、また端面
近傍の共振器媒質による光の吸収を低減したこと
により高出力状態における信頼性も向上してい
る。共振器内部における二重ヘテロ接合部を埋め
込み構造とすることにより、発振に寄与しない電
流が低減されかつ高次横モードも完全に遮断され
るため安定した基本横モード発振が得られ、高出
力動作に対しても安定な動作特性が確立される。
＜実施例＞
第１図は本発明の一実施例を説明する半導体レ
ーザ素子の平面説明図であり共振器内でレーザ光
が伝播する様子をレーザ素子上面より描いたもの
である。
ーザ素子の平面説明図であり共振器内でレーザ光
が伝播する様子をレーザ素子上面より描いたもの
である。
導波路Wg1及び長さLeを有するレーザ発振動
作領域（励起領域）２１の両端位置に導波路幅
Wg2及び各々の長さLw、L′wを有する窓領域２
２，２２′が連結され、共振器端面２３，２３′よ
りレーザビーム２４，２４′が放射される。レー
ザ発振動作領域２１はレーザ発振領域端面２５，
２５′でその長さが限定されている。レーザ光は
その伝播波面２６が図示の如くとなる。
作領域（励起領域）２１の両端位置に導波路幅
Wg2及び各々の長さLw、L′wを有する窓領域２
２，２２′が連結され、共振器端面２３，２３′よ
りレーザビーム２４，２４′が放射される。レー
ザ発振動作領域２１はレーザ発振領域端面２５，
２５′でその長さが限定されている。レーザ光は
その伝播波面２６が図示の如くとなる。
第２図Ａ，Ｂは第１図に於けるＸ−Ｘ及びYY
の断面図である。即ち第２図Ａは共振器中央部に
位置するレーザ発振動作領域２１の断面図であ
り、第２図Ｂは共振器端部に位置する窓領域２
２，２２′の断面図である。
の断面図である。即ち第２図Ａは共振器中央部に
位置するレーザ発振動作領域２１の断面図であ
り、第２図Ｂは共振器端部に位置する窓領域２
２，２２′の断面図である。
Ｐ−GaAs基板３１上に電流を遮断するための
ｎ−GaAs電流ブロツキング層３２が堆積され、
電流ブロツキング層３２と基板３１にはストライ
プ状の溝が加工されている。レーザ発振のための
電流はｎ−GaAs電流ブロツキング層３２によつ
て阻止され、共振器の中央部と端部でそれぞれ幅
Wi1、Wi2の注入部（電流通路）からのみ電流注
入が行なわれる。ここでWi1、Wi2は等しいこと
が望ましい。また、チヤネル幅はWc1＜Wc2とな
るように形成されており、同一成長条件でチヤネ
ル幅Wc2部ではこの上方に成長される活性層を下
方へ湾曲させ、チヤネル幅Wc1部では活性層を平
坦に層設することができる。電流ブロツキング層
３２上にはＰ−クラツド層３３、活性層３４、ｎ
−クラツド層３５及びｎ−キヤツプ層３７が順次
エピタキシヤル成長され、レーザ動作用多層結晶
構造が構成されている。また共振器中央部ではＰ
−クラツド層３３、活性層３４及びｎ−クラツド
層３５が幅Wi1を有する基板３１のメサ部上に連
結されたメサ型構造にエツチング成形され、その
周囲が電流の流れない埋め込み層３６により取り
囲まれている。活性層３４はチヤネル幅Wc2の部
分では成長時に下方へ湾曲させた部分が残存して
レーザ発振の励起領域となり、端面近傍のチヤネ
ル幅Wc1の一部では平坦に層設された窓領域とな
る。窓領域はメサ型エツチングはされず埋め込み
層も存在しない。基板３１及びキヤツプ層３７に
電極を形成して電流を注入すると、共振器中央部
では基板３１の幅Wc1を有するメサ部を介してま
た共振器端面部近傍では基板３１に形成された幅
Wi2のＶ字溝を介して活性層３４へ電流が注入さ
れ、レーザ発振が開始される。
ｎ−GaAs電流ブロツキング層３２が堆積され、
電流ブロツキング層３２と基板３１にはストライ
プ状の溝が加工されている。レーザ発振のための
電流はｎ−GaAs電流ブロツキング層３２によつ
て阻止され、共振器の中央部と端部でそれぞれ幅
Wi1、Wi2の注入部（電流通路）からのみ電流注
入が行なわれる。ここでWi1、Wi2は等しいこと
が望ましい。また、チヤネル幅はWc1＜Wc2とな
るように形成されており、同一成長条件でチヤネ
ル幅Wc2部ではこの上方に成長される活性層を下
方へ湾曲させ、チヤネル幅Wc1部では活性層を平
坦に層設することができる。電流ブロツキング層
３２上にはＰ−クラツド層３３、活性層３４、ｎ
−クラツド層３５及びｎ−キヤツプ層３７が順次
エピタキシヤル成長され、レーザ動作用多層結晶
構造が構成されている。また共振器中央部ではＰ
−クラツド層３３、活性層３４及びｎ−クラツド
層３５が幅Wi1を有する基板３１のメサ部上に連
結されたメサ型構造にエツチング成形され、その
周囲が電流の流れない埋め込み層３６により取り
囲まれている。活性層３４はチヤネル幅Wc2の部
分では成長時に下方へ湾曲させた部分が残存して
レーザ発振の励起領域となり、端面近傍のチヤネ
ル幅Wc1の一部では平坦に層設された窓領域とな
る。窓領域はメサ型エツチングはされず埋め込み
層も存在しない。基板３１及びキヤツプ層３７に
電極を形成して電流を注入すると、共振器中央部
では基板３１の幅Wc1を有するメサ部を介してま
た共振器端面部近傍では基板３１に形成された幅
Wi2のＶ字溝を介して活性層３４へ電流が注入さ
れ、レーザ発振が開始される。
本発明を創出するに至つた重要な事象は、同一
成長条件でそれぞれ活性層湾曲形のＶチヤネル内
部ストライプ構造半導体レーザと活性層平坦形の
Ｖチヤネル内部ストライプ構造半導体レーザを個
別に作製した場合、常に前者の方が100〜200Åだ
け長波長で発振するということである。即ち、こ
れは21〜42meVだけバンドギヤツプが狭くなつ
ていることを示している。更に、活性層３４を湾
曲させると発振閾値電流は小さくなるが横モード
が不安定となり、活性層３４を平坦にすると発振
閾値電流はやや増大するが、横モードが非常に安
定になる性質がある。従つて、活性層３４湾曲部
を埋め込み構造とすることにより横モードの安定
化を計り、湾曲部と平坦部の２種類の活性層３４
をもつ光導波路を共振方向に沿つて連結すれば、
平坦部は単にレーザ光が通過するだけとなる。従
つて両端面近傍に活性層３４平坦部が位置するよ
うに配置すれば、発振閾値電流Ithが低減され安
定な横モード発振を実現することが可能となる。
しかも端面劣化が少なく端面波壊耐用出力Pmax
の大きい半導体レーザを作製することが可能とな
る。
成長条件でそれぞれ活性層湾曲形のＶチヤネル内
部ストライプ構造半導体レーザと活性層平坦形の
Ｖチヤネル内部ストライプ構造半導体レーザを個
別に作製した場合、常に前者の方が100〜200Åだ
け長波長で発振するということである。即ち、こ
れは21〜42meVだけバンドギヤツプが狭くなつ
ていることを示している。更に、活性層３４を湾
曲させると発振閾値電流は小さくなるが横モード
が不安定となり、活性層３４を平坦にすると発振
閾値電流はやや増大するが、横モードが非常に安
定になる性質がある。従つて、活性層３４湾曲部
を埋め込み構造とすることにより横モードの安定
化を計り、湾曲部と平坦部の２種類の活性層３４
をもつ光導波路を共振方向に沿つて連結すれば、
平坦部は単にレーザ光が通過するだけとなる。従
つて両端面近傍に活性層３４平坦部が位置するよ
うに配置すれば、発振閾値電流Ithが低減され安
定な横モード発振を実現することが可能となる。
しかも端面劣化が少なく端面波壊耐用出力Pmax
の大きい半導体レーザを作製することが可能とな
る。
以下、本実施例の半導体レーザ素子を製造方法
に従つて第３図を参照しながら説明する。まず、
Ｐ型GaAs基板（Znドープ、１×1019cm-3）３１
上に、第３図Ａに示すような幅Wi2＝2μｍ、長さ
Le＝150μｍの帯状領域を残してメサエツチング
をホトリソグラフイ技術により行なう。次に、そ
の基板３１上にｎ型GaAs層（Teドープ、６×
1018cm-3）を電流ブロツキング層３２として液相
エピタキシヤル成長させる。その後、電流ブロツ
キング層３２表面に第３図Ｂで示す様に幅が中央
部で広く（Wc1）かつ端面近傍で狭く（Wc2）変
化するストライプ状の溝パターンを再びホトリソ
グラフイ技術により形成する。各部の寸法はLe
＝150μｍ、Lw＝50μｍ、Wc1＝6μｍ、Wc2＝3μｍ
である。この時、第３図Ａで形成されたメサ部は
Wc1の中央部に位置し、かつ幅Wc2のストライプ
部と重ならないように配置される。この溝パター
ンを窓として硫酸系エツチング液で電流ブロツキ
ング層３２をエツチングする。エツチング後のＸ
−Ｘ及びＹ−Ｙ方向の断面形状をそれぞれ第３図
Ｃ，Ｄに示す。第３図Ｃに示す如くWc1の溝部で
は電流ブロツキング層３２がエツチングされて基
板３１のメサ部がWc1の溝中央線に沿つて露呈し
ている。一方、第３図Ｄに示す如くWc2の溝部で
はＶ字状の溝が電流ブロツキング層３２を貫通し
て基板３１内へ達する深さ迄形成されている。そ
の後、再び液相エピタキシヤル技術によりＰ−
Ga0.5Al0.5Asクラツド層３３、Ｐ−Ga0.85Al0.15As
活性層３４、ｎ−Ga0.5Al0.5Asクラツド層３５を
それぞれ平坦部で0.15μｍ、0.05μｍ、1μｍの厚さ
に順次成長させる。ｎ−クラツド層３５上には電
極とオートミツクコンタクトをとるためのｎ−キ
ヤツプ層３７が堆積される。第２図Ｂに示す様
に、中央部の励起領域で第４図に示す様になる。
次に第４図に示す励起領域のみ硫酸系エツチング
液を用いてメサエツチングを行ない成長層表面よ
り電流ブロツキング３２表面に到達するまで掘り
下げる。レーザ動作部の成長層メサ部の幅は基板
３１に形成されているメサ部の幅Wc1と等しくな
るようにして双方が重なるように形成するかWi1
より若干広い幅に形成する。その後メサ部を埋め
込むために高抵抗のＰ−Ga0.5Al0.5As埋め込み層
３６を液相エピタキシヤル技術により成長させ
る。埋め込み層３６成長後、ｎ−GaAsキヤツプ
層３７を2μｍの厚さで成長させる。キヤツプ層
３７成長後、基板３１裏面をラツピングすること
により基板３１の厚さを約100μｍとする。その
後、ｎ−GaAsキヤツプ層３６表面にはAu−Ge
−Niを、又Ｐ−GaAs基板３１表面にはAu−Zn
を蒸着し450℃に加熱して合金化することにより
電極層とする。次にＰ−GaAs基板３１表面にAl
を蒸着する。この窓形レーザはIth＝15ｍＡでレ
ーザ発振し、その時の波長は7800Åであつた。ま
た端面破壊出力Pmaxは100ｍＷであり、100ｍＷ
まで安定な基本横モードで発振した。さらに、端
面をAl2O3で保護コートしたところPmaxは約200
ｍＷに向上した。また、発振波長8300Åの窓形レ
ーザを製作したところ端面コートなしでPmax＝
200ｍＷ、端面コート付でPmax＝400ｍＷの端面
破出力特性が得られた。
に従つて第３図を参照しながら説明する。まず、
Ｐ型GaAs基板（Znドープ、１×1019cm-3）３１
上に、第３図Ａに示すような幅Wi2＝2μｍ、長さ
Le＝150μｍの帯状領域を残してメサエツチング
をホトリソグラフイ技術により行なう。次に、そ
の基板３１上にｎ型GaAs層（Teドープ、６×
1018cm-3）を電流ブロツキング層３２として液相
エピタキシヤル成長させる。その後、電流ブロツ
キング層３２表面に第３図Ｂで示す様に幅が中央
部で広く（Wc1）かつ端面近傍で狭く（Wc2）変
化するストライプ状の溝パターンを再びホトリソ
グラフイ技術により形成する。各部の寸法はLe
＝150μｍ、Lw＝50μｍ、Wc1＝6μｍ、Wc2＝3μｍ
である。この時、第３図Ａで形成されたメサ部は
Wc1の中央部に位置し、かつ幅Wc2のストライプ
部と重ならないように配置される。この溝パター
ンを窓として硫酸系エツチング液で電流ブロツキ
ング層３２をエツチングする。エツチング後のＸ
−Ｘ及びＹ−Ｙ方向の断面形状をそれぞれ第３図
Ｃ，Ｄに示す。第３図Ｃに示す如くWc1の溝部で
は電流ブロツキング層３２がエツチングされて基
板３１のメサ部がWc1の溝中央線に沿つて露呈し
ている。一方、第３図Ｄに示す如くWc2の溝部で
はＶ字状の溝が電流ブロツキング層３２を貫通し
て基板３１内へ達する深さ迄形成されている。そ
の後、再び液相エピタキシヤル技術によりＰ−
Ga0.5Al0.5Asクラツド層３３、Ｐ−Ga0.85Al0.15As
活性層３４、ｎ−Ga0.5Al0.5Asクラツド層３５を
それぞれ平坦部で0.15μｍ、0.05μｍ、1μｍの厚さ
に順次成長させる。ｎ−クラツド層３５上には電
極とオートミツクコンタクトをとるためのｎ−キ
ヤツプ層３７が堆積される。第２図Ｂに示す様
に、中央部の励起領域で第４図に示す様になる。
次に第４図に示す励起領域のみ硫酸系エツチング
液を用いてメサエツチングを行ない成長層表面よ
り電流ブロツキング３２表面に到達するまで掘り
下げる。レーザ動作部の成長層メサ部の幅は基板
３１に形成されているメサ部の幅Wc1と等しくな
るようにして双方が重なるように形成するかWi1
より若干広い幅に形成する。その後メサ部を埋め
込むために高抵抗のＰ−Ga0.5Al0.5As埋め込み層
３６を液相エピタキシヤル技術により成長させ
る。埋め込み層３６成長後、ｎ−GaAsキヤツプ
層３７を2μｍの厚さで成長させる。キヤツプ層
３７成長後、基板３１裏面をラツピングすること
により基板３１の厚さを約100μｍとする。その
後、ｎ−GaAsキヤツプ層３６表面にはAu−Ge
−Niを、又Ｐ−GaAs基板３１表面にはAu−Zn
を蒸着し450℃に加熱して合金化することにより
電極層とする。次にＰ−GaAs基板３１表面にAl
を蒸着する。この窓形レーザはIth＝15ｍＡでレ
ーザ発振し、その時の波長は7800Åであつた。ま
た端面破壊出力Pmaxは100ｍＷであり、100ｍＷ
まで安定な基本横モードで発振した。さらに、端
面をAl2O3で保護コートしたところPmaxは約200
ｍＷに向上した。また、発振波長8300Åの窓形レ
ーザを製作したところ端面コートなしでPmax＝
200ｍＷ、端面コート付でPmax＝400ｍＷの端面
破出力特性が得られた。
チヤネル溝の幅Wi1を有するメサ部を介して活
性層３４の励起領域へ注入される電流はレーザ動
作用多層結晶がチヤネル溝内のメサ部に直結され
た幅Wi1あるいはWi1より若干広い幅のメサ型構
造で構成されかつ高抵抗埋め込み層３６はチヤネ
ル溝の電流通路に直接接触しているいため洩れ電
流となることなく活性層３４の励起領域へ供給さ
れる。従つて注入電流のレーザ発振に寄与する効
率が非常に高く、低閾値でかつ注入電流の低い値
で高出力動作が可能となる。
性層３４の励起領域へ注入される電流はレーザ動
作用多層結晶がチヤネル溝内のメサ部に直結され
た幅Wi1あるいはWi1より若干広い幅のメサ型構
造で構成されかつ高抵抗埋め込み層３６はチヤネ
ル溝の電流通路に直接接触しているいため洩れ電
流となることなく活性層３４の励起領域へ供給さ
れる。従つて注入電流のレーザ発振に寄与する効
率が非常に高く、低閾値でかつ注入電流の低い値
で高出力動作が可能となる。
上記7800Å、8300Åの発振波長をもつ窓形レー
ザを出力40〜50ｍＷ、50℃で連続動作させた場合
に長期間にわたつて劣化は生じないことが確かめ
られている。
ザを出力40〜50ｍＷ、50℃で連続動作させた場合
に長期間にわたつて劣化は生じないことが確かめ
られている。
第１図は本発明の一実施例を示す窓形半導体レ
ーザ素子の光伝播を説明する平面図である。第２
図Ａ，Ｂはそれぞれ第１図のＸ−Ｘ，Ｙ−Ｙ断面
図である。第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び第４図は第
１図に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明す
る製作工程図である。第５図は従来の窓形半導体
レーザの光伝播を説明する平面図である。 ２１……レーザ発振動作領域、２２，２２′…
…窓領域、２３，２３′……共振器端面、２５，
２５′……レーザ発振領域端面、３１……Ｐ−
GaAs基板、３２……ｎ−GaAs電流ブロツキン
グ層、３３……Ｐ−クラツド層、３４……活性
層、３５……ｎ−クラツド層、３６……高抵抗Ｐ
−GaAlAs層、３７……ｎ−キヤツプ層。
ーザ素子の光伝播を説明する平面図である。第２
図Ａ，Ｂはそれぞれ第１図のＸ−Ｘ，Ｙ−Ｙ断面
図である。第３図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び第４図は第
１図に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明す
る製作工程図である。第５図は従来の窓形半導体
レーザの光伝播を説明する平面図である。 ２１……レーザ発振動作領域、２２，２２′…
…窓領域、２３，２３′……共振器端面、２５，
２５′……レーザ発振領域端面、３１……Ｐ−
GaAs基板、３２……ｎ−GaAs電流ブロツキン
グ層、３３……Ｐ−クラツド層、３４……活性
層、３５……ｎ−クラツド層、３６……高抵抗Ｐ
−GaAlAs層、３７……ｎ−キヤツプ層。
Claims (1)
- １ 基板上に、溝幅が共振器端面近傍で狭く共振
器内部で広いストライプ状溝を形成し、該ストラ
イプ状溝の幅の狭い領域に対応する活性層が平坦
でレーザ光の窓機能を有し幅の広い領域に対応す
る活性層が湾曲してレーザ光の励起領域を形成
し、該励起領域は両側が電流が遮断する埋め込み
層で挾まれたメサ構造に成形されている半導体レ
ーザ素子において、前記励起領域のメサ幅を前記
ストライプ状溝内に形成された電流注入路の注入
幅以上に設定した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 |
|---|---|---|---|
| JP59217782A JPS6195593A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 半導体レ−ザ素子 |
| EP85307428A EP0178912B1 (en) | 1984-10-16 | 1985-10-15 | A semiconductor laser |
| US06/787,760 US4730328A (en) | 1984-10-16 | 1985-10-15 | Window structure semiconductor laser |
| DE8585307428T DE3583202D1 (de) | 1984-10-16 | 1985-10-15 | Halbleiterlaser. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217782A JPS6195593A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6195593A JPS6195593A (ja) | 1986-05-14 |
| JPH0114717B2 true JPH0114717B2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=16709641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217782A Granted JPS6195593A (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4730328A (ja) |
| EP (1) | EP0178912B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6195593A (ja) |
| DE (1) | DE3583202D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6218783A (ja) * | 1985-07-17 | 1987-01-27 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH0671121B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1994-09-07 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| GB2283858A (en) * | 1993-11-12 | 1995-05-17 | British Tech Group | Semiconductor laser |
| US7177330B2 (en) * | 2003-03-17 | 2007-02-13 | Hong Kong Polytechnic University | Method and apparatus for controlling the polarization of an optical signal |
| JP4077348B2 (ja) * | 2003-03-17 | 2008-04-16 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
| DE102012110836A1 (de) * | 2012-11-12 | 2014-02-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS577183A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-14 | Nec Corp | Fundamental transverse mode semiconductor laser and manufacture therefor |
| EP0095826B1 (en) * | 1982-05-28 | 1988-06-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JPS5940592A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-06 | Sharp Corp | 半導体レ−ザ素子 |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP59217782A patent/JPS6195593A/ja active Granted
-
1985
- 1985-10-15 US US06/787,760 patent/US4730328A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-10-15 DE DE8585307428T patent/DE3583202D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-10-15 EP EP85307428A patent/EP0178912B1/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4730328A (en) | 1988-03-08 |
| EP0178912A3 (en) | 1987-09-09 |
| EP0178912B1 (en) | 1991-06-12 |
| DE3583202D1 (de) | 1991-07-18 |
| JPS6195593A (ja) | 1986-05-14 |
| EP0178912A2 (en) | 1986-04-23 |
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