JPH01282882A - 面発光型半導体レーザー装置 - Google Patents
面発光型半導体レーザー装置Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は面発光型半導体レーザ装置に関するものである
。
。
従来、面発光型半導体レーザは、例えば昭和60年度電
子通信学会半導体・材料部門全国大会予稿集(分冊1)
の第1−118頁に記載されているように第4図のよう
に構成されている。
子通信学会半導体・材料部門全国大会予稿集(分冊1)
の第1−118頁に記載されているように第4図のよう
に構成されている。
第4図において、基板1はn型GaAsからなり、該基
板には一生面から他主面に連通する200 g raφ
の連通孔2が設けられている0発振層3は基板lの一生
面上に積層されており、該発振層3はn型A1.)、3
cao、7 Asからなる第1クラッド層4と。
板には一生面から他主面に連通する200 g raφ
の連通孔2が設けられている0発振層3は基板lの一生
面上に積層されており、該発振層3はn型A1.)、3
cao、7 Asからなる第1クラッド層4と。
p型Alo、3 Ga0.7 Asからなる第2クラッ
ド層5とでp型GaAsからなる活性層6を挟装したも
のである。また上記第1.第2クラッド膜4.5および
活性層6の層厚は、それぞれ2.フルm、2.2 g
taおよび2.5 g raである。7はp型A16.
1 cao、9 Asからなる層厚0.1gmのキャッ
プ層であり、該キャップ層は上記連通孔2の直下の第2
クラ7ド層5表面上に選択的に積層される。8は例えば
5i02からなる絶縁膜であり、該絶縁膜は、第5図に
も示されるように、上記キャップ層7表面の一部をリン
グ状に残して上記キャップ層7および第2クラッド層5
上に積層されている。 10は、 Au−Zn−Auの
3層からなる第2電極であり、該第2電極は上記キャッ
プ層7表面および絶縁膜8表面上に積層され、上記キャ
ップ層7とオーミックコンタクトをとる。17はSn層
であり、該Sn層は上記基板1の他主面平坦部に積層さ
れる。 18はAu層であり、該Au層は上記Sn層1
7表面、連通孔2内壁および連通孔2により露出される
第1クラッド層4表面に積層され、その層厚は約10O
Aである。
ド層5とでp型GaAsからなる活性層6を挟装したも
のである。また上記第1.第2クラッド膜4.5および
活性層6の層厚は、それぞれ2.フルm、2.2 g
taおよび2.5 g raである。7はp型A16.
1 cao、9 Asからなる層厚0.1gmのキャッ
プ層であり、該キャップ層は上記連通孔2の直下の第2
クラ7ド層5表面上に選択的に積層される。8は例えば
5i02からなる絶縁膜であり、該絶縁膜は、第5図に
も示されるように、上記キャップ層7表面の一部をリン
グ状に残して上記キャップ層7および第2クラッド層5
上に積層されている。 10は、 Au−Zn−Auの
3層からなる第2電極であり、該第2電極は上記キャッ
プ層7表面および絶縁膜8表面上に積層され、上記キャ
ップ層7とオーミックコンタクトをとる。17はSn層
であり、該Sn層は上記基板1の他主面平坦部に積層さ
れる。 18はAu層であり、該Au層は上記Sn層1
7表面、連通孔2内壁および連通孔2により露出される
第1クラッド層4表面に積層され、その層厚は約10O
Aである。
また、上記平坦部上のSn層17およびAu層18は基
板1とオーミックコンタクトをとる第1電極となる。
板1とオーミックコンタクトをとる第1電極となる。
このような半導体レーザでは、第1.第2電極間に順方
向バイアスを印加すると、キャップ層7直下の活性層6
内(活性領域:図中斜線がほどこされた領域D)で発振
が生じ、連通孔2底部の第1クラッド層4表面よりレー
ザ光18が出力されることとなる。
向バイアスを印加すると、キャップ層7直下の活性層6
内(活性領域:図中斜線がほどこされた領域D)で発振
が生じ、連通孔2底部の第1クラッド層4表面よりレー
ザ光18が出力されることとなる。
上述した従来の問題点を第5図を参照して説明する。
第5図は第4図のC部分(図中、点線で囲まれて示され
ている)におけるレーザ発振の様子を説明するための図
である。
ている)におけるレーザ発振の様子を説明するための図
である。
同図かられかるように、金(Au)層18と中心円絶縁
lll2(SiOz膜) 8aとによりレーザ共振器が
形成されるが、発光領域である活性領域りは中心絶縁膜
8aよりも幅広である。このため、中心円絶縁膜8aの
存在する部分ではレーザ発振光aが得られるが、これが
存在しない、そのまわりの部分では自然放出光すが強く
なる。すなわち、レーザ共振器に対応しレーザ発振光が
出射する部分aと、自然放出光が出射するリング状の部
分すのように発光領域が2重構造となり、その発光スペ
クトルは第6図中破線Bのようにレーザ発振光以外の自
然放出光が比較的強く、発光する。このため1次のよう
な問題が生じる。
lll2(SiOz膜) 8aとによりレーザ共振器が
形成されるが、発光領域である活性領域りは中心絶縁膜
8aよりも幅広である。このため、中心円絶縁膜8aの
存在する部分ではレーザ発振光aが得られるが、これが
存在しない、そのまわりの部分では自然放出光すが強く
なる。すなわち、レーザ共振器に対応しレーザ発振光が
出射する部分aと、自然放出光が出射するリング状の部
分すのように発光領域が2重構造となり、その発光スペ
クトルは第6図中破線Bのようにレーザ発振光以外の自
然放出光が比較的強く、発光する。このため1次のよう
な問題が生じる。
(1)注入電流の一部が自然放出光に寄与しているため
、外部微分量子効率が大きくならない。
、外部微分量子効率が大きくならない。
(2)発振光に比較してスペクトル幅が広い自然放出光
の割合いが端面発光型半導体レーザに比較して大きいた
め、単一縦モードの光を必要とする場合に適合しない。
の割合いが端面発光型半導体レーザに比較して大きいた
め、単一縦モードの光を必要とする場合に適合しない。
本発明の面発光型レーザは、光反射層は電流注入経路の
全面にわたって形成されている。
全面にわたって形成されている。
従来例では、活性層内で発光を生じさせるための電流注
入用電極と、発生した光の共振端面となる反射鏡とは別
個に設けられており、発光領域である活性領域と反射鏡
とを平面パターンで重ね合わせた場合に不一致が生じ、
この不一致部分で自然放出光が増大していた。
入用電極と、発生した光の共振端面となる反射鏡とは別
個に設けられており、発光領域である活性領域と反射鏡
とを平面パターンで重ね合わせた場合に不一致が生じ、
この不一致部分で自然放出光が増大していた。
本発明では、共振器端面となる光反射層を電流注入経路
の全幅にわたって設けることにより活性領域で生じた光
は、その発光面の全幅にわたって設けられた光反射層間
で増幅され、これにより、レーザ発振後の自然放出光の
減量、外部微分量子効率の白土を図れる。
の全幅にわたって設けることにより活性領域で生じた光
は、その発光面の全幅にわたって設けられた光反射層間
で増幅され、これにより、レーザ発振後の自然放出光の
減量、外部微分量子効率の白土を図れる。
支凰遺ユ
第1図は本発明の面発光型レーザ装置の第1の実施例の
斜視断面図である。
斜視断面図である。
同図において、1はn型GaAsからなる基板、2は該
基板の一生面から他主面に連通ずる200ル履小の連通
孔、3は該基板1の一生面上に積層された発振層であり
、該発振層3はn型A1゜、3 Ga(、,7Asから
なる第1クラッド層4とp型AI0.3 Ga6,7A
sからなる第2クラッド層5とでp型GaAsからなる
活性層6を挟装したものである。上記第1.第2クラツ
ド層4.5および活性層の層厚はそれぞれ3gm、2g
mおよび3終履である。7はp型Al□、1 cao、
9 Asからなる層厚0.1gmのキ’r−/ブ層であ
り、該キャップ層7は上記連通孔2直下の第2クラッド
層5表面上に選択的に積層される。
基板の一生面から他主面に連通ずる200ル履小の連通
孔、3は該基板1の一生面上に積層された発振層であり
、該発振層3はn型A1゜、3 Ga(、,7Asから
なる第1クラッド層4とp型AI0.3 Ga6,7A
sからなる第2クラッド層5とでp型GaAsからなる
活性層6を挟装したものである。上記第1.第2クラツ
ド層4.5および活性層の層厚はそれぞれ3gm、2g
mおよび3終履である。7はp型Al□、1 cao、
9 Asからなる層厚0.1gmのキ’r−/ブ層であ
り、該キャップ層7は上記連通孔2直下の第2クラッド
層5表面上に選択的に積層される。
8は例えば5i02からなる絶縁膜であり、該絶縁膜8
は上記キャップ層7表面の一部を円形状に残して上記キ
ャップ層7および第2クラッド層5上に積層される。9
は、例えば、I To (Indiu+s TinOx
1de)からなる透明電極層であり、上記絶縁層8お
よびキャップ層7上に積層される。10は、例えば、A
u−Zn−Auの3層からなる第2電極であり、該第2
電極は上記透明電極9表面上に積層され、キャップ層7
表面上の部分(第2電極10内の斜線部A2)がレーザ
共振器を構成する実効的反射鏡となる。11は、例えば
ITOからなる透明電極であり、該透明電極層11は上
記基板1表面、上記連通孔2の壁面ならびに上記連通孔
2底部の上記第1クラッド層表面に積層される。12は
、例えばAuからなる第1電極兼反射鏡であり、該反射
鏡12は上記透明電極層11表面に積層されている。
は上記キャップ層7表面の一部を円形状に残して上記キ
ャップ層7および第2クラッド層5上に積層される。9
は、例えば、I To (Indiu+s TinOx
1de)からなる透明電極層であり、上記絶縁層8お
よびキャップ層7上に積層される。10は、例えば、A
u−Zn−Auの3層からなる第2電極であり、該第2
電極は上記透明電極9表面上に積層され、キャップ層7
表面上の部分(第2電極10内の斜線部A2)がレーザ
共振器を構成する実効的反射鏡となる。11は、例えば
ITOからなる透明電極であり、該透明電極層11は上
記基板1表面、上記連通孔2の壁面ならびに上記連通孔
2底部の上記第1クラッド層表面に積層される。12は
、例えばAuからなる第1電極兼反射鏡であり、該反射
鏡12は上記透明電極層11表面に積層されている。
この構成の面発光型半導体レーザでは、第1゜第2電極
間に順方向バイアス電圧を印加すると、連通孔2底部か
ら活性領域(キャップ層7直下の活性層6内の斜線部分
D)を通りキャップ層7上で円形に接している透明電極
層9へ至る経路により活性領域へキャリアが注入され発
光が生じ、キャップ層7の直下、透明電極9表面の第2
電極10の斜線部A2と連通孔2底部の反射鏡12とに
より構成される共振器の正帰還作用によりレーザ発振が
生じ、連通孔2の底部よりレーザ光19が出力される。
間に順方向バイアス電圧を印加すると、連通孔2底部か
ら活性領域(キャップ層7直下の活性層6内の斜線部分
D)を通りキャップ層7上で円形に接している透明電極
層9へ至る経路により活性領域へキャリアが注入され発
光が生じ、キャップ層7の直下、透明電極9表面の第2
電極10の斜線部A2と連通孔2底部の反射鏡12とに
より構成される共振器の正帰還作用によりレーザ発振が
生じ、連通孔2の底部よりレーザ光19が出力される。
ここでは反射鏡が活性領域反射鏡側面と同じあるいは大
きい面積を持ち、かつ活性領域の直上および直下に位置
するので、その発光近視野像は第2図(a)、(b)の
ように、活性領域に対応した円形状となる。また、その
発光スペクトルは第6図Aのように自然放出光量が減少
して発振光量の0.1%以下となる。
きい面積を持ち、かつ活性領域の直上および直下に位置
するので、その発光近視野像は第2図(a)、(b)の
ように、活性領域に対応した円形状となる。また、その
発光スペクトルは第6図Aのように自然放出光量が減少
して発振光量の0.1%以下となる。
Xム■ユ
第3図は本発明の他の実施例である。
同図において、1はn型GaAsからなる基板、2は基
板1の一生面から他主面に連通する200μIφの連通
孔、3は基板1の一生面上に積層された発振層であり、
発振層3はn型A10.3 Gao、7^Sからなる第
1クラッド層4とp型AI6,3 Ga6.7 Asか
らなる第2クラッド層5とでp型GaAsからなる活性
層6を挟装したもので、上記第1.第2クラツド層4.
5および活性層の層厚はそれぞれ、3μm、2μmおよ
び3μmである。I3は、例えば発振波長の属の厚さの
P型A10、HGa6.9Asと発振波長の属の厚さの
p型A16.7 Gao、3 Asとで一対をなす層が
約20対からなり、約99%の反射率を持つ第2半導体
多層膜ブラッグ反射鏡であり、第2クラッド層5表面上
の連通孔2直下に選択的に積層される。14はn型Ga
Asからなる電流ブロック層であり、第2クラッド層5
表面の第2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13以外の部分
に選択的に積層される。7はp型A10.1Ga6.g
Asからなる層厚o、iμlのキャップ層であり、第
2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13ならびに電流ブロッ
ク層14の表面上に積層される。lOは、Au−Zn−
Auの3層からなる第2電極であり、キャップ層7表面
上に積層される。I2は、発振波長のイの層膜からなる
n型At0.、 Ga0.g Asおよび発振波長属の
層膜からなるn型At0.7 Ga6,3Asとで一対
をなす層が約15対からなり、約95%の反射率を持つ
第1半導体多層膜ブラッグ反射鏡であり、基板1と第1
クラッド層4との間に形成されている。11は、例えば
ITO(Indium Tin 0xide)からなる
第1電極であり、基板1の他主面表面上、連通孔2壁面
および底部の第1半導体多層膜ブラッグ反射鏡12表面
上に積層されている。
板1の一生面から他主面に連通する200μIφの連通
孔、3は基板1の一生面上に積層された発振層であり、
発振層3はn型A10.3 Gao、7^Sからなる第
1クラッド層4とp型AI6,3 Ga6.7 Asか
らなる第2クラッド層5とでp型GaAsからなる活性
層6を挟装したもので、上記第1.第2クラツド層4.
5および活性層の層厚はそれぞれ、3μm、2μmおよ
び3μmである。I3は、例えば発振波長の属の厚さの
P型A10、HGa6.9Asと発振波長の属の厚さの
p型A16.7 Gao、3 Asとで一対をなす層が
約20対からなり、約99%の反射率を持つ第2半導体
多層膜ブラッグ反射鏡であり、第2クラッド層5表面上
の連通孔2直下に選択的に積層される。14はn型Ga
Asからなる電流ブロック層であり、第2クラッド層5
表面の第2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13以外の部分
に選択的に積層される。7はp型A10.1Ga6.g
Asからなる層厚o、iμlのキャップ層であり、第
2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13ならびに電流ブロッ
ク層14の表面上に積層される。lOは、Au−Zn−
Auの3層からなる第2電極であり、キャップ層7表面
上に積層される。I2は、発振波長のイの層膜からなる
n型At0.、 Ga0.g Asおよび発振波長属の
層膜からなるn型At0.7 Ga6,3Asとで一対
をなす層が約15対からなり、約95%の反射率を持つ
第1半導体多層膜ブラッグ反射鏡であり、基板1と第1
クラッド層4との間に形成されている。11は、例えば
ITO(Indium Tin 0xide)からなる
第1電極であり、基板1の他主面表面上、連通孔2壁面
および底部の第1半導体多層膜ブラッグ反射鏡12表面
上に積層されている。
この構成の面発光型レーザでは、第1.第2電極間に順
方向バイアス電圧を印加すると、連通孔2底部から活性
領域(活性層6内の斜線部D)を通り第2半導体多層膜
ブラッグ反射鏡13よりキャップ層7に至る経路を通っ
て活性領域へ電子・正孔が注入される。レーザ共振器を
構成する第2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13が正孔注
入面積と同一面積であるので、その発光近視野像はレー
ザー発振光だけで構成され、第2図に示す光強度分布と
なり、発光スペクトルは第6図のAのように、自然放出
光が抑制された特性となる。
方向バイアス電圧を印加すると、連通孔2底部から活性
領域(活性層6内の斜線部D)を通り第2半導体多層膜
ブラッグ反射鏡13よりキャップ層7に至る経路を通っ
て活性領域へ電子・正孔が注入される。レーザ共振器を
構成する第2半導体多層膜ブラッグ反射鏡13が正孔注
入面積と同一面積であるので、その発光近視野像はレー
ザー発振光だけで構成され、第2図に示す光強度分布と
なり、発光スペクトルは第6図のAのように、自然放出
光が抑制された特性となる。
(発明の効果〕
本発明の面発光型半導体レーザは、レーザ共振器を構成
する活性領域の直上、直下の共振器を構成する反射鏡を
、活性領域の結晶成長面の面積と同等またはそれ以上の
面積とすることにより、外部微分量子効率を向上させ、
かつ、発光光中の自然放出光の割合を低減させる効果が
ある。
する活性領域の直上、直下の共振器を構成する反射鏡を
、活性領域の結晶成長面の面積と同等またはそれ以上の
面積とすることにより、外部微分量子効率を向上させ、
かつ、発光光中の自然放出光の割合を低減させる効果が
ある。
第1図は本発明の面発光型半導体レーザ装置の第1の実
施例の斜視断面図、 第2図(a)、(b)は本発明のレーザの光強度分布、 第3図は本発明の面発光型半導体レーザ装置の第2の実
施例の斜視断面図、 第4図は従来例の斜視断面図、 第5図は第4図の問題点を説明するための図、第6図は
発振スペクトル特性図である。 1・・・基板、 2・・・連通孔、3・・・
発振層、 4・・・第1クラッド層、5・・・
第2クラッド層、 9.11−・・透明電極、10−・
・第2電極(兼第2反射鏡)、12−・・第1電極(蓋
筒1反射鏡)。
施例の斜視断面図、 第2図(a)、(b)は本発明のレーザの光強度分布、 第3図は本発明の面発光型半導体レーザ装置の第2の実
施例の斜視断面図、 第4図は従来例の斜視断面図、 第5図は第4図の問題点を説明するための図、第6図は
発振スペクトル特性図である。 1・・・基板、 2・・・連通孔、3・・・
発振層、 4・・・第1クラッド層、5・・・
第2クラッド層、 9.11−・・透明電極、10−・
・第2電極(兼第2反射鏡)、12−・・第1電極(蓋
筒1反射鏡)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)活性層と、該活性層を挟む第1導電型の第1のクラ
ッド層および第2導電型の第2のクラッド層と、該第1
および第2のクラッド層を挟む第1および第2の光反射
層とによりレーザ共振器が形成されており、電流注入に
よって前記活性層内の活性領域で発生した光を前記第1
および第2の光反射層間で共振、増幅してレーザ発振を
行なわせ、発生したレーザ光のうち、前記第1の光反射
層を透過したものをレーザ出力とする面発光型半導体レ
ーザ装置において、 前記第1および第2の光反射層は電流注入経路の全面に
わたって形成されていることを特徴とする面発光型半導
体レーザ装置。 2)活性層と、該活性層を挟む第1導電型の第1のクラ
ッド層および第2導電型の第2のクラッド層と、該第1
のクラッド層上に形成され、レーザ共振器を構成する第
1の光反射層と、前記第2のクラッド層上に形成された
キャップ層と、該キャップ層上に形成された透明電極層
と、該透明電極層上において前記第1の光反射層と平行
に形成され、前記レーザ共振器を構成する第2の光反射
層とによりPN接合を有する積層構造体が形成され、前
記積層構造体の各層の積層方向に沿ってキャリアを注入
し、前記活性層内の活性領域で発光した光を前記第1お
よび第2の光反射層との間で共振、増幅してレーザ発振
を行なわせ、発生したレーザ光のうち、前記第1の光反
射層を透過したものをレーザ出力とする面発光型半導体
レーザ装置。 3)活性層と、該活性層を挟む第1導電型の第1のクラ
ッド層および第2導電型の第2のクラッド層と、該第1
のクラッド層上に形成され、レーザ共振器を構成する第
1の半導体多層膜ブラッグ反射鏡と、該第1のブラッグ
反射鏡上に形成された第1の電極と、前記第2のクラッ
ド層上に形成された第2の半導体多層膜ブラッグ反射鏡
と、該ブラッグ反射鏡上に形成されたキャップ層と、該
キャップ層上に形成された第2の電極とによりPN接合
を有する積層構造体が形成され、前記第1および第2の
電極から前記積層構造体の各層の積層方向に沿ってキャ
リアを注入し、前記活性層内の活性領域で発光した光を
前記第1および第2の半導体多層膜ブラッグ反射鏡との
間で共振、増幅してレーザ発振を行なわせ、発生したレ
ーザ光のうち、前記第1の半導体多層膜ブラッグ反射鏡
および第1の電極を透過したものをレーザ出力とする面
発光型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63111489A JPH01282882A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 面発光型半導体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63111489A JPH01282882A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 面発光型半導体レーザー装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01282882A true JPH01282882A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14562564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63111489A Pending JPH01282882A (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 面発光型半導体レーザー装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01282882A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5457328A (en) * | 1993-06-21 | 1995-10-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device having strong directivity of light emission |
JP2018129385A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子 |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP63111489A patent/JPH01282882A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5457328A (en) * | 1993-06-21 | 1995-10-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device having strong directivity of light emission |
JP2018129385A (ja) * | 2017-02-08 | 2018-08-16 | スタンレー電気株式会社 | 垂直共振器型発光素子 |
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