JPH01184973A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH01184973A
JPH01184973A JP826488A JP826488A JPH01184973A JP H01184973 A JPH01184973 A JP H01184973A JP 826488 A JP826488 A JP 826488A JP 826488 A JP826488 A JP 826488A JP H01184973 A JPH01184973 A JP H01184973A
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gaalas
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cladding layer
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玄一 波多腰
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は光情報処理や光計測等の光源として用いられる
半導体レーザGこ関する。
(従来の技術) 近年、光情報処理や光通信、光計測の分野で半導体レー
ザが広く用いら牡ている。こルらの子導体レーザにはそ
の用途に応じた特性が要求される。
例えばビデオディスクや文書ファイル等の光デイスクシ
ステムに用いられる半導体レーザは、開用される光出力
の範囲内で基本横モードであること。
および非点収差が小さいこと等が要求さする。このよう
な仕様を膚たす半導体レーザとして例えば第3図に示し
たm−gcOtflaGaAJAsv−ザ(Exten
ded Abstruct、17th Conf、on
 5olid 5tateDevices and M
aterials、Tokyo(1985)pp、67
−70)や窮4図憂こボしたリッジストライプuInG
aA7IPレーザ(Extended Abatruc
t、17th Cenf、on 5olidState
 1)evices and Materials、T
okyo(1986)PP。
153−156)等の横モード制御半導体レーザがある
@3図の列では光導波層105がストライプ部分で活性
層102に近接して設けられていることにより、ストラ
イプ内とストライプ外とで実効屈折率の差が生じ、安定
した基本横モード発振が実現さする。また′4流侠窄層
104として活性ノー102より禁制帯幅の大きいGa
AjAsを用いることができるため、損失が少なくかつ
低非点収差の−i!性が得られる。しかしながら、この
構造は。
ストライプ溝110をエツチングご形成した麦。
その上に元4波層105.クラッド層106.コンタク
ト層107 ’、2Fi長させるため、4流が流れるス
トライプ部分でAlf@;む結晶の上への再成長工程を
富むことになり、界面の結晶品質の点から、クラッド層
のへ1組成比が大きい場合、あるいは池の材料系1例え
ばInGaAJP系等へ適用するのは困鎌Cある。。
@4図はこの点を解決したもので、すvジ部をエツチン
グする際、GaAaキャップ層125が残るため、電流
が流れる部分でAjを言む結晶上への再成長はぎまれな
い。この構造ではストライプ外でQaAs電流狭窄層1
24が活性層122に遅疑しているため、導波モードの
損失かリッジ部より大きくなり、リッジ内外で実効屈折
率が生じ。
横モードの閉じ込めが行われる。この構欲は損失導波型
であるため、第3図の場合よりストライプ幅Wを大きく
しても横モードの安定性は得られるが、嘉3図に比較す
ると損失が大きく、また非点収差も大きくなる。またこ
の図の列のようにクラッド層としてInAJPを用いる
と、活性層との禁制帯幅の差が大きく、低しきい匝の4
!性が得られるが、光の閉じ込め効果が大きいため、活
性層に卦ける光パワー密度が大きくなり、高出力化には
限界がある。
嬉3図かよ、び第4図のどちらかの場合においても、横
モード特性はストライプ幅wbよびそれぞれの図に紐け
る寸法りに大きく依存する。Wはフォトマスクの寸法W
1度により充分制御できるが。
hはエツチング条件によって決まる寸法であるため、清
書な寸法制御を行うには高度の技術が必要とされる。
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように、従来の半導体レーザでは。
電流が流する領域にAIを富む再成長界面がな(。
かつ低損失、低非点収差、高出力といった特性を持つ横
モード制呻構徴は実現されていなかりた。
また安定な横モード特性を得るためのma寸法の制御が
困雛であるという問題点があった。本発明の目的は、こ
1らの問題点を解決し、安定な−I!i本横モードを得
るための寸法制(至)が容易で、高出力動作が可能な半
導体レーザを提供することにある。
本発明はクラッド層の一部の厚さを変えたリッジ中にこ
のクラッド層より屈折率が高い光導波層を設けることに
より、活性層にかける光パワー密度を低減して高出力動
作を可能とし、また、活性層と光導波層との距離がエツ
チング条件ではなく結晶成長時間で制御される構造とす
ることによって、安定な基本横モード発振を得るための
寸法制−を容易としたものである。
(作用) 本発明によれば電流が流れる領域にAJを含む再成長界
面のない横モード制御allWII造において高出力動
作に適した半導体レーザが得られ、tた。安定な基本横
モード発振を得るための寸法制御が容易に行える。
(実施列) 以下1本発明の実施例を図面を参照して説明する。第1
図は本発明の一実施例に係わる半導体レーザの概略構造
を示す図である。1中、10はn−QaAg基板% 1
1はn−Ga1−yAjyA 111ラッド層、12は
アンドープG a 1− X A lyf A ”I活
性層。
13.14はp−Ga1−yAjyAsクラッド層。
15はp−Gag−、AjzAs光導波層、16はn−
Gal−wAjwAS’il流狭窄層、17はp−Ga
Asキ’rqプ層、18はp−caAi:ryタクト層
、19はnfi極、20はpttlをそれぞれ示してい
る。
各層のAJ組成比の大小関係は。
y>z>x    ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(1)となっており、これは禁制帯幅の大小関係に
一致する。また屈折率の大小はこの逆になる。第1図の
レーザは以下のようにして作製される。まず。
n−GaAs基板10の上にn−GaAJAsクラッド
層11.GaAJAs活性層12.  p −GaAJ
Asクラッド層13.p−GaAjAs光導波層15.
p−GaAノ八8へラッド層14.p−GaAsキャッ
プ層17を順次成長させた後、中央のリッジ部を残して
キャップ層17.クラッド層14.光導波層15および
クラッド層13の一部をエツチングにより除去する0次
に、この上にn −GaAjAs電流狭窄層16を成長
させる。この電流狭窄層の形成はM OCV D成長お
よび中央リッジ部のリフ。
トオフあるいはS i 01マスクを用いたMOCVD
選択成長等の方法によりて行うことができる。電流狭窄
層形成後、リッジ部のマスク(レジスト。
8101等)を除去し、この上に1)−GILASコン
タクト層18を成長させ、最後に電極19.20を形成
することにより、第1図の横置が作製される。
このレーザではt流が流れるリッジ部上への再成長はp
−GaAsキャップ層17の上への成長であるため、第
3図の場合のよりなAnを含む結晶上への再成長に比較
して良好な界面が得られる。
また光導波層15により1発振時の導波モードの活性層
外部へのしみ出しを大きくとることができ。
光パワー密度が低減されるため、高出力動作に適してい
る。
このレーザの垂直方向のビーム広がり角は各層の組成、
活性層厚、光導波層厚および活性I曽と光導波層との距
、@(図中のh)によって決まる。第3図の場合憂こは
hがエツチング条件で決まるために寸法制御が困難であ
ったのに対し1本発明による第1図の構aでは最初の結
晶成長条件で決定されるため、容易Eこ精密な寸法制御
が行える。
一方、水平方向の横モード閉じ込めに関しては電流狭窄
層16のAJ組成比Wの大きさの遍び方として次の2つ
の場合があり得る。第1の例はw (x    ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・(2)の場合で、電流
狭窄層の禁制帯幅より小さく、電流狭窄層が導波モード
に対して損失層として動く場合である。この場合には第
4図と同様の損失導波型となる。第2の列は w ) z    ・・・・・・・・・・・・・・・・
・・(3)の場合で、この時には、1流侠窄層の禁制帯
幅が活性層の禁制帯幅より大きく、従りて1発振波長に
対して透明になり、損失が少ないため低しきい簾のレー
ザが得られる。この場合には第3図と同様の屈折不導e
、摩の横モード制−が実現される。
この場合の実効屈訴率差は上述のhおよびリッジ外での
活性層と電流狭窄層との距離h′とによって決まるが、
電流狭窄層とp−クラッド層との組成を近いものにして
おけばh’(D[すなわちエツチング条件によりて決ま
る直には大きく依存しないため、比較的容易に基本横モ
ードの安定性を得ることがCきる。特に電流狭窄層16
の屈折率がp−クラッド層の屈折率に等しい場合、すな
わち。
w = y        ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ (4)の場合には、リッジ外の実効屈折
率はh′によらないため、リッジ形成時のエツチングは
光導波層と活性層との間で停止すればよく、精密な制御
を必要としない。
第2図は本発明の他の実施列を示したものである0図中
、30はn−GaAa基板、31はn−Ino−s(G
at −yAl y )o、s Pクラッド層、32は
アンドープI n o、s ((J aI−X A l
 z )6.s P活性層、33.34は11− 工n
o、l (Gap−yAJ、 )6.、BPクラッドr
6.35はp −In6.、(Gal −2Al 2)
o、mP元導波1eiJ、36はn−Gn−Ga1−w
Al 電流狭窄層、37はp−InGaPキャップ層、
38はp−GaAsコンタクト層39はn’ttmb4
0はpllをそれぞれ示している@ X * yT z
の大小関係は(1)式と同様である。
また、電流狭窄層の組成により、損失導波をとなること
も第1の実施列と同様である8例えば、W=Oとすると
慣失導仮我となり、X=0 # y=o、5z=0.1
.W=0.8とすると損失■ない屈折率導波型となる。
なお、ここでは電流狭窄層をn −QaAJAsとした
が、n−InGaAjPを用いてもよい。
、以上の説明では半導体レーザの構成材料としてcaA
zAs系およびInGaAjP系の場合について述べた
が1本発明は上述の実施例に限定されるものではなくh
  InGaAtP系やInGaAjAs″lF、、G
aAlAs系等の他の化合物半導体材料を用いてもよい
、また基板としてp壁基板を用い、各層の導電型を逆を
こすることも可能である。
〔発明の効果〕
本発明によれば作製時の寸法制御が容易で安定に基本横
モードで発振するレーザが得られる。
【図面の簡単な説明】
@1図および第2図は本発明の実m列を示す図。 第3図および第4図は従来の償モード制御半導体レーザ
の例を示す図である。 10.30,100.120・・−n−GaAa基板、
11゜101・・・n−GaAlAsクラッド層、12
.102・・・アンドープGaAJAa活性層、13,
14,103゜106・・・p−GaAlAsクラッド
層、15.105・・・p−G&AlAs光導波層、1
6,36,104・−・n−GaAlAs電流侠窄層、
17,125・−p−GaAsキャyプ層。 18.38,107.126・・・p−GaAs コン
タクト層。 31.121・・・n−InGaAJPクラッ ド層、
32・・・アンドープInGaΔzp活性1i、122
・・・アンドープエコGaP活性+4.33.34,1
23・−p−InGaAAtPクラッドWIh  35
・−p−InGaAjP光導e+1 124.、。 n−GaAg’を流侠窄rgJ、37=・p−InQa
pキャップ層、19+3Sl 108e 127””n
1!極、20.40゜109.128・・・p電極。 代理人 弁理士  則 近 麿 佑 同  松山光速 第1図 第2図 第3図 第 4 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)活性層に対して基板と反対側のクラッド層の一部
    の厚さを変えたリッジを設け、このリッジ部以外のクラ
    ッド層上に該クラッド層とは導電型の異なる電流狭窄層
    が形成されている半導体レーザにおいて、前記リッジ部
    とクラッド層中に該クラッド層より屈折率が高い光導波
    層が形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
  2. (2)前記リッジ部のクラッド層上部に接して、クラッ
    ド層と同一導電型でアルミニウムを含まない半導体層か
    ら成るキャップ層が設けられていることを特徴とする請
    求項1記載の半導体レーザ。
  3. (3)前記電流狭窄層の禁制帯幅が前記活性層の禁制帯
    幅および前記光導波層の禁制帯幅のいずれよりも大きい
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
  4. (4)前記電流狭窄層の屈折率が前記クラッド層の屈折
    率とほぼ等しいことを特徴とする請求項1記載の半導体
    レーザ。
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