JPH02228087A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH02228087A JPH02228087A JP4650389A JP4650389A JPH02228087A JP H02228087 A JPH02228087 A JP H02228087A JP 4650389 A JP4650389 A JP 4650389A JP 4650389 A JP4650389 A JP 4650389A JP H02228087 A JPH02228087 A JP H02228087A
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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
本発明は書き換え可能な光デイスク用光源として好適な
高出力低雑音特性を有する半導体レーザ素子に関する。
高出力低雑音特性を有する半導体レーザ素子に関する。
【従来の技術］
従来、半導体レーザの単一量子井戸層側は主に閾値電流
を低減するために用いられている。さらに量子井戸界面
の平坦性を改善し結晶性の向上を図るために単一量子井
戸活性層の上下に超格子光導波層が設けられている。こ
の種の半導体レーザについては１例えば第４６回応用物
理学会学術講演会、講演予稿集ＩＰ−Ｎ−８、Ｐ１９６
に述べられている。 【発明が解決しようとする課題】 上記従来技術は、半導体レーザ素子層側において、レー
ザ光の横モード制御、および活性層横方向の屈折率差に
よる縦モード制御については配慮がされておらず、所望
の高出力特性や低雑音特性が得られないという問題があ
った。 本発明の目的は、高出力低雑音特性を満足する半導体レ
ーザ素子を実現することにある。
を低減するために用いられている。さらに量子井戸界面
の平坦性を改善し結晶性の向上を図るために単一量子井
戸活性層の上下に超格子光導波層が設けられている。こ
の種の半導体レーザについては１例えば第４６回応用物
理学会学術講演会、講演予稿集ＩＰ−Ｎ−８、Ｐ１９６
に述べられている。 【発明が解決しようとする課題】 上記従来技術は、半導体レーザ素子層側において、レー
ザ光の横モード制御、および活性層横方向の屈折率差に
よる縦モード制御については配慮がされておらず、所望
の高出力特性や低雑音特性が得られないという問題があ
った。 本発明の目的は、高出力低雑音特性を満足する半導体レ
ーザ素子を実現することにある。
上記目的を達成するために、活性層を、単一量子井戸層
の上下に超格子多重量子井戸層を設けた層側とし、各層
において組成、膜厚及び不純物濃度を所定の値にするこ
とによりレーザ素子を作製したものである。 さらに、自励発振レーザ素子を得るために、リッジ導波
路層側を形成し、活性層横方向の実効的な屈折率差を所
定の値になるように制御したものである。
の上下に超格子多重量子井戸層を設けた層側とし、各層
において組成、膜厚及び不純物濃度を所定の値にするこ
とによりレーザ素子を作製したものである。 さらに、自励発振レーザ素子を得るために、リッジ導波
路層側を形成し、活性層横方向の実効的な屈折率差を所
定の値になるように制御したものである。
【作用１
本発明により、光ディスクの書き込み消去用光源及び読
み取り用光源に必要な低雑音高出力特性が得られること
を以下に説明する。 従来、単一量子井戸層側を活性層に導入することによっ
てレーザ発振の低閾値電流化が図ら九ていることが知ら
れている。さらにアプライド・フィツクス・レターズ、
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ。 ４５ （１９８４）ｐ８３６において述べられているよ
うに、単一量子井戸活性層のレーザ素子の方が通常のダ
ブルへテロ活性層や多重量子井戸活性層のレーザ素子よ
りもキャリア注入による屈折率の減少が小さい。このこ
とにより、単一量子井戸活性層のレーザ素子は、活性層
横方向の作り付けの実効的な屈折率差を高いキャリア注
入レベルまで不安定にすることなく、キング発生光出力
の大きい高出力特性が得られることが示唆される。しか
し、単一量子井戸活性層は膜厚が薄いのでレーザ光がク
ラッド層へ大きく広がる。その為、光吸収層を設けて横
モード制御したレーザ素子では、活性層横方向の実効的
な屈折率差が大きくなってしまうという問題があった。 また、この屈折率差の制御による縦モードの制御が困難
という問題があった。一方戻り光が生じても相対雑音強
度が１０−１４〜ＩＱ−”Ｈｚと優れた低雑音特性が実
現される自励発振レーザは、活性層横方向の実効的な屈
折率差がｌＸｌ０−’〜５Ｘ１０−”程度の範囲で生じ
る。このため、自励発振レーザを実現するためには活性
層横方向の実効的な屈折率差の制御が重要となってくる
。この活性層横方向の実効的な屈折率差は、素子の活性
層膜厚とクラッド層膜厚によって制御することができる
。 本発明では、単一量子井戸層の上下に超格子多重量子井
戸層を設けたので、キャリアとしての電子や正孔の波動
関数は、単一量子井戸層内に閉じ込められることなく、
単一量子井戸層の両側に大きくしみ出す。この結果、活
性層におけるレーザ光分布の広がりは、従来の単一量子
井戸活性層の場合に比べて小さくなる。単一量子井戸層
の幅は量子サイズ効果の生じる範囲内で比較的大きな値
をとることができ、１０〜３０ｎｍの範囲が望ましい。 このように、レーザ光分布を制御し、かつ光吸収層を活
性層から所定の位置に設けることにより５活性層横方向
の実効的な屈折率差を、所望の値になるように実現でき
る。屈折率差を制御することにより、自励発振レーザ素
子が作製でき、かつ単一量子井戸層では、キャリア注入
に対する屈折率減少が小さいため、高い注入レベルまで
作り付けの屈折率差が失われず安定な基本横モードでキ
ング発生光出力の大きい高出力特性が得られる。 ［実施例１ 実施例１゜ 本発明の実施例１を第１図を用いて説明する。 まず、ｎ型ＧａＡｓ（００１）基板１（厚さ１００μｍ
）上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ）
、ｎ型ＡＲｘＧａｌ−ｘＡｓクラッドＭ３（厚さ１．０
〜１．５μｍ、ｘ＝０．４５〜０．５５）、アンドープ
或はｎ型又はｐ型多量子井戸１！Ｆ４ （量子障壁層は
ＡｎｙＧａ、−ｙＡｓ層、幅２〜５ｎｍ、ｙ＝０．２０
〜０．４５とし、量子井戸層はＡｌｚｏａ、−ｚＡｓ層
、幅３〜１０ｎｍ、ｚ＝ｏ〜０．２０としてこれらを３
〜６回繰り返し形成することにより、或はそれぞれＡｌ
、Ｇａ、−アＡｓ超格子障壁層幅０．５〜１ ｎｍ、Ａ
ＱｚＧａｌ−ｚＡｓ超格子井戸層幅０．５〜２ｎｍを
１０〜１５回繰り返し形成することにより第２図に示す
ような活性層における伝導帯と価電子帯のエネルギーバ
ンド層側を形成する。）、アンドープ単一量子井戸層５
（Ａ Ｑ ｚ’ Ｇａｇ−ｚ’ Ａｓ層、１０〜３０ｎ
ｍ、ｚ’ ＝Ｏ〜０．１５）、アンドープ或はｎ型又は
Ｐ型多重量子井戸層６（量子障壁層はＡｌｙＧａ□−ｙ
Ａｓ層、幅２〜５ｎｍ、ｙ＝０．２０〜０．４５とし、
量子井戸層はＡｌｚＧａｌ−ｚＡＳ層、Ｉｔｌｉｉ３〜
ｌＯｎｍ、ｚ＝Ｏ〜０ｏ２０としてこれらを３〜６回繰
り返し形成する。或はそれぞれＡｌｙＧａｉ−ｙＡｓ超
格子障壁層、ｆｌＱｉｉｏ、５〜Ｌ ｎｍ、ＡｌｚＧａ
ｘ−ｚＡｓ超格子井戸層、幅０．５〜２ ｎ ＩＴＩを
１０〜１５回繰り返し形成する。）、ｐ型Ａ Ｑ ｘ
Ｇ ａニーｘＡｓクラッド層７ （厚さ１．０〜１．６
μｍ、Ｘ＝０．４５〜０．５５）、ｐ−ＧａＡｓ／ｉｆ
（厚さ０．２〜０．３μｍ）をｊ＠次次子子線エピタ
キシーＭＢＥ）性成は有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法によりエピタキシャル成長する。次に、Ｓｉｏ２膜を
形成してホトリソグラフィーによりストライプマスクパ
ターンを作製する。このストライプ状Ｓｉｎ、膜をマス
フとして、リン酸溶液によりＭ８と層７をエツチング加
工してリッジ状の光導波路を形成する。 この後、ＳｉＯ□膜を残したままｎ−ＧａＡｓ電流ブロ
ック層９（厚さ０．７〜１．０μｍ）を選択成長する。 次に、Ｓｉｎ、膜マスクを弗酸水溶液によりエツチング
除去した後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０（厚さ１．０
〜２．０μｍ）を埋め込み成長する。この後、ｐ型層側
電極１１及びＮ型層側電極１２を形成して、へき開、ス
クライブし素子の形に切り出す。 本実施例において、基本横モードかつ低閾値電流でレー
ザ発振するためには、リッジ底部のストライプ＠Ｓが４
〜６μｍであることが適切であった。さらに、リッジ導
波路を作製した後のクラッド層膜厚ｄを０．３〜０．６
μｍにしたときに自励発振するレーザ素子が得られた。 本素子は、閾値電流１０〜２０ｍＡでレーザ発振し、出
光力２〜３０ｍＷの範囲で自励発振した。キング発生光
出力は５０〜６０ｍＷであった６さらに、活性層におけ
る多重量子井戸層に対してｎ型又はＰ型不純物をＩ Ｘ
１０”〜Ｉ Ｘ １０”ａｍ−”ドーピングすること
によって、閾値電流１０〜２０ｍＡでレーザ発振し、か
つ自励発振周波数をドーパントの極性及びドーピング濃
度により制御することができた。 また、レーザ素子の共振器端面に非対称コーティングす
ることにより光出力２〜５０ｍＷの範囲で自励発振し、
かつキング発生光出力が８０〜９０ｍＷの素子を得るこ
とができた。活性層全体の膜厚とクラッド層膜厚を所定
の値に制御することにより５ （活性層膜厚： ０．０
４〜０．０８ μｍ、クラッド層膜厚：０．３〜０．６
μｍ）、光出力２〜１０ｍＷの範囲で自励発振し、かつ
キング発生光出力が１１０”１２０ｍＷである素子も実
現できた。このことにより、光ディスクの書き込み消去
用光源及び読み取り用光源として必要な低雑音高出力特
性を一つの素子において満足させることができた。 実施例２゜ 本発明の実施例２を第３図を用いて説明する。 第３図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸層４及び６において、量子井戸層Ａ
Ｑ ｚＧａ、−ｚＡｓｌｌのＡｌ組ｉｚが単一量子井
戸Ｎ５、Ａ ｎ ｚ’ Ｇａ□−ｚ’ Ａｓ層のＡｌ組
成２′よりも大きい（ｚ＞ｚ’）レーザ素子を作製した
。ここで、多重量子井戸層内に形成される量子準位が単
一量子井戸層内に形成される量子準位と同じレベルか或
はそれ以上になるように。 多重量子井戸層４及び６の層側を設計した。本実施例に
よると閾値電流をさらに低減でき５〜１０ｍＡでレーザ
発振が可能であった。その他実施例１と同様の特性が得
られる。 実施例３゜ 本発明の実施例３を第４図を用いて説明する。 第４図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸Ｎ４及び６において、量子井戸層Ａ
ｌｚＧａ、−ｚＡｓ層４’ 、６’の幅及びＡｌ組成を
、各々単一量子井戸Ｎ５からクラッド層３，７へ向けて
徐々に厚くなるように。 また大きくなるように変化させていく層側を有するレー
ザ素子を作製した。多重量子井戸層内に形成される量子
準位が単一量子井戸層内に形成される量子準位と同じレ
ベルか或はそれ以上になるように、多重量子井戸層４及
び６の層側を設計した。 本実施例によっても実施例２と同様の効果があった。 実施例４、 本発明の実施例４に°づいて第５図を用いて説明する。 第５図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸Ｍ４及び６において量子障壁層ＡＵ
ｙＧａ−アＡｓ層のＡｌ組成ｙを単一量子井戸層からク
ラッド層へ向けて徐々に大きくなるように変化させたグ
レーデッド層としたレーザ素子を作製した。ここでは、
多重量子井戸層の量子井戸層内に形成される量子準位は
単一量子井戸層からクラッド層へ向けて徐々に高い準位
となっていくグレーデッド状にエネルギー準位が形成さ
れる。本実施例によっても実施例２゜３と同様の効果が
あった。 【発明の効果】 本発明によると、従来の技術では実現が難しかった、単
一量子井戸層側活性層横方向の実効的な屈折率差を制御
することが可能となるので、横モードおよび縦モードの
制御が容易になり所望のレーザ特性を得ることができる
効果がある。本発明のリッジ導波路層側において、リッ
ジ形成後のクラッド層膜厚が０．３〜０．６μｍかつ、
活性層全体の膜厚が０．０５〜０．０８μｍの範囲で、
光出力２〜３０ｍＷの範囲で自励発振し、キンク発生光
出力５０〜６０ｍＷであるレーザ素子を得た。 閾値電流は、５〜１０ｍＡの素子が得られた。さらに、
非対称コーティングを施すことにより、光出力２〜５０
ｍＷの範囲で自励発振し、キング発生光出力８０〜９０
ｍＷの素子を得ることができたつまた、活性層横方向の
実効的屈折率差を制御することによって、光出力２〜１
０ｍＷの範囲で自励発振しかつキング発生光出力１１０
〜１２０ｍＷである素子を得た。このため、光ディスク
の書き込み消去光源に必要な高出力特性と、読み取り光
源に必要な低雑音特性を満足することができた。 本発明では、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いて説明したが、
ＡＤＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系についても同様なことができることは言うまでもない
。
み取り用光源に必要な低雑音高出力特性が得られること
を以下に説明する。 従来、単一量子井戸層側を活性層に導入することによっ
てレーザ発振の低閾値電流化が図ら九ていることが知ら
れている。さらにアプライド・フィツクス・レターズ、
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ。 ４５ （１９８４）ｐ８３６において述べられているよ
うに、単一量子井戸活性層のレーザ素子の方が通常のダ
ブルへテロ活性層や多重量子井戸活性層のレーザ素子よ
りもキャリア注入による屈折率の減少が小さい。このこ
とにより、単一量子井戸活性層のレーザ素子は、活性層
横方向の作り付けの実効的な屈折率差を高いキャリア注
入レベルまで不安定にすることなく、キング発生光出力
の大きい高出力特性が得られることが示唆される。しか
し、単一量子井戸活性層は膜厚が薄いのでレーザ光がク
ラッド層へ大きく広がる。その為、光吸収層を設けて横
モード制御したレーザ素子では、活性層横方向の実効的
な屈折率差が大きくなってしまうという問題があった。 また、この屈折率差の制御による縦モードの制御が困難
という問題があった。一方戻り光が生じても相対雑音強
度が１０−１４〜ＩＱ−”Ｈｚと優れた低雑音特性が実
現される自励発振レーザは、活性層横方向の実効的な屈
折率差がｌＸｌ０−’〜５Ｘ１０−”程度の範囲で生じ
る。このため、自励発振レーザを実現するためには活性
層横方向の実効的な屈折率差の制御が重要となってくる
。この活性層横方向の実効的な屈折率差は、素子の活性
層膜厚とクラッド層膜厚によって制御することができる
。 本発明では、単一量子井戸層の上下に超格子多重量子井
戸層を設けたので、キャリアとしての電子や正孔の波動
関数は、単一量子井戸層内に閉じ込められることなく、
単一量子井戸層の両側に大きくしみ出す。この結果、活
性層におけるレーザ光分布の広がりは、従来の単一量子
井戸活性層の場合に比べて小さくなる。単一量子井戸層
の幅は量子サイズ効果の生じる範囲内で比較的大きな値
をとることができ、１０〜３０ｎｍの範囲が望ましい。 このように、レーザ光分布を制御し、かつ光吸収層を活
性層から所定の位置に設けることにより５活性層横方向
の実効的な屈折率差を、所望の値になるように実現でき
る。屈折率差を制御することにより、自励発振レーザ素
子が作製でき、かつ単一量子井戸層では、キャリア注入
に対する屈折率減少が小さいため、高い注入レベルまで
作り付けの屈折率差が失われず安定な基本横モードでキ
ング発生光出力の大きい高出力特性が得られる。 ［実施例１ 実施例１゜ 本発明の実施例１を第１図を用いて説明する。 まず、ｎ型ＧａＡｓ（００１）基板１（厚さ１００μｍ
）上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ）
、ｎ型ＡＲｘＧａｌ−ｘＡｓクラッドＭ３（厚さ１．０
〜１．５μｍ、ｘ＝０．４５〜０．５５）、アンドープ
或はｎ型又はｐ型多量子井戸１！Ｆ４ （量子障壁層は
ＡｎｙＧａ、−ｙＡｓ層、幅２〜５ｎｍ、ｙ＝０．２０
〜０．４５とし、量子井戸層はＡｌｚｏａ、−ｚＡｓ層
、幅３〜１０ｎｍ、ｚ＝ｏ〜０．２０としてこれらを３
〜６回繰り返し形成することにより、或はそれぞれＡｌ
、Ｇａ、−アＡｓ超格子障壁層幅０．５〜１ ｎｍ、Ａ
ＱｚＧａｌ−ｚＡｓ超格子井戸層幅０．５〜２ｎｍを
１０〜１５回繰り返し形成することにより第２図に示す
ような活性層における伝導帯と価電子帯のエネルギーバ
ンド層側を形成する。）、アンドープ単一量子井戸層５
（Ａ Ｑ ｚ’ Ｇａｇ−ｚ’ Ａｓ層、１０〜３０ｎ
ｍ、ｚ’ ＝Ｏ〜０．１５）、アンドープ或はｎ型又は
Ｐ型多重量子井戸層６（量子障壁層はＡｌｙＧａ□−ｙ
Ａｓ層、幅２〜５ｎｍ、ｙ＝０．２０〜０．４５とし、
量子井戸層はＡｌｚＧａｌ−ｚＡＳ層、Ｉｔｌｉｉ３〜
ｌＯｎｍ、ｚ＝Ｏ〜０ｏ２０としてこれらを３〜６回繰
り返し形成する。或はそれぞれＡｌｙＧａｉ−ｙＡｓ超
格子障壁層、ｆｌＱｉｉｏ、５〜Ｌ ｎｍ、ＡｌｚＧａ
ｘ−ｚＡｓ超格子井戸層、幅０．５〜２ ｎ ＩＴＩを
１０〜１５回繰り返し形成する。）、ｐ型Ａ Ｑ ｘ
Ｇ ａニーｘＡｓクラッド層７ （厚さ１．０〜１．６
μｍ、Ｘ＝０．４５〜０．５５）、ｐ−ＧａＡｓ／ｉｆ
（厚さ０．２〜０．３μｍ）をｊ＠次次子子線エピタ
キシーＭＢＥ）性成は有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法によりエピタキシャル成長する。次に、Ｓｉｏ２膜を
形成してホトリソグラフィーによりストライプマスクパ
ターンを作製する。このストライプ状Ｓｉｎ、膜をマス
フとして、リン酸溶液によりＭ８と層７をエツチング加
工してリッジ状の光導波路を形成する。 この後、ＳｉＯ□膜を残したままｎ−ＧａＡｓ電流ブロ
ック層９（厚さ０．７〜１．０μｍ）を選択成長する。 次に、Ｓｉｎ、膜マスクを弗酸水溶液によりエツチング
除去した後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０（厚さ１．０
〜２．０μｍ）を埋め込み成長する。この後、ｐ型層側
電極１１及びＮ型層側電極１２を形成して、へき開、ス
クライブし素子の形に切り出す。 本実施例において、基本横モードかつ低閾値電流でレー
ザ発振するためには、リッジ底部のストライプ＠Ｓが４
〜６μｍであることが適切であった。さらに、リッジ導
波路を作製した後のクラッド層膜厚ｄを０．３〜０．６
μｍにしたときに自励発振するレーザ素子が得られた。 本素子は、閾値電流１０〜２０ｍＡでレーザ発振し、出
光力２〜３０ｍＷの範囲で自励発振した。キング発生光
出力は５０〜６０ｍＷであった６さらに、活性層におけ
る多重量子井戸層に対してｎ型又はＰ型不純物をＩ Ｘ
１０”〜Ｉ Ｘ １０”ａｍ−”ドーピングすること
によって、閾値電流１０〜２０ｍＡでレーザ発振し、か
つ自励発振周波数をドーパントの極性及びドーピング濃
度により制御することができた。 また、レーザ素子の共振器端面に非対称コーティングす
ることにより光出力２〜５０ｍＷの範囲で自励発振し、
かつキング発生光出力が８０〜９０ｍＷの素子を得るこ
とができた。活性層全体の膜厚とクラッド層膜厚を所定
の値に制御することにより５ （活性層膜厚： ０．０
４〜０．０８ μｍ、クラッド層膜厚：０．３〜０．６
μｍ）、光出力２〜１０ｍＷの範囲で自励発振し、かつ
キング発生光出力が１１０”１２０ｍＷである素子も実
現できた。このことにより、光ディスクの書き込み消去
用光源及び読み取り用光源として必要な低雑音高出力特
性を一つの素子において満足させることができた。 実施例２゜ 本発明の実施例２を第３図を用いて説明する。 第３図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸層４及び６において、量子井戸層Ａ
Ｑ ｚＧａ、−ｚＡｓｌｌのＡｌ組ｉｚが単一量子井
戸Ｎ５、Ａ ｎ ｚ’ Ｇａ□−ｚ’ Ａｓ層のＡｌ組
成２′よりも大きい（ｚ＞ｚ’）レーザ素子を作製した
。ここで、多重量子井戸層内に形成される量子準位が単
一量子井戸層内に形成される量子準位と同じレベルか或
はそれ以上になるように。 多重量子井戸層４及び６の層側を設計した。本実施例に
よると閾値電流をさらに低減でき５〜１０ｍＡでレーザ
発振が可能であった。その他実施例１と同様の特性が得
られる。 実施例３゜ 本発明の実施例３を第４図を用いて説明する。 第４図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸Ｎ４及び６において、量子井戸層Ａ
ｌｚＧａ、−ｚＡｓ層４’ 、６’の幅及びＡｌ組成を
、各々単一量子井戸Ｎ５からクラッド層３，７へ向けて
徐々に厚くなるように。 また大きくなるように変化させていく層側を有するレー
ザ素子を作製した。多重量子井戸層内に形成される量子
準位が単一量子井戸層内に形成される量子準位と同じレ
ベルか或はそれ以上になるように、多重量子井戸層４及
び６の層側を設計した。 本実施例によっても実施例２と同様の効果があった。 実施例４、 本発明の実施例４に°づいて第５図を用いて説明する。 第５図は活性層における伝導帯のエネルギーバンド層側
の概略を示す、活性層における単一量子井戸層の上下に
設けた多重量子井戸Ｍ４及び６において量子障壁層ＡＵ
ｙＧａ−アＡｓ層のＡｌ組成ｙを単一量子井戸層からク
ラッド層へ向けて徐々に大きくなるように変化させたグ
レーデッド層としたレーザ素子を作製した。ここでは、
多重量子井戸層の量子井戸層内に形成される量子準位は
単一量子井戸層からクラッド層へ向けて徐々に高い準位
となっていくグレーデッド状にエネルギー準位が形成さ
れる。本実施例によっても実施例２゜３と同様の効果が
あった。 【発明の効果】 本発明によると、従来の技術では実現が難しかった、単
一量子井戸層側活性層横方向の実効的な屈折率差を制御
することが可能となるので、横モードおよび縦モードの
制御が容易になり所望のレーザ特性を得ることができる
効果がある。本発明のリッジ導波路層側において、リッ
ジ形成後のクラッド層膜厚が０．３〜０．６μｍかつ、
活性層全体の膜厚が０．０５〜０．０８μｍの範囲で、
光出力２〜３０ｍＷの範囲で自励発振し、キンク発生光
出力５０〜６０ｍＷであるレーザ素子を得た。 閾値電流は、５〜１０ｍＡの素子が得られた。さらに、
非対称コーティングを施すことにより、光出力２〜５０
ｍＷの範囲で自励発振し、キング発生光出力８０〜９０
ｍＷの素子を得ることができたつまた、活性層横方向の
実効的屈折率差を制御することによって、光出力２〜１
０ｍＷの範囲で自励発振しかつキング発生光出力１１０
〜１２０ｍＷである素子を得た。このため、光ディスク
の書き込み消去光源に必要な高出力特性と、読み取り光
源に必要な低雑音特性を満足することができた。 本発明では、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いて説明したが、
ＡＤＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系についても同様なことができることは言うまでもない
。
第１図は本発明の実施例１〜実施例４の半導体レーザの
断面図、第２図〜第５図は各々実施例１〜実施例４にお
ける活性層のエネルギーバンド層側の概略図である。 １−＝ｎ−ＧａＡｓ基板、２−ｎ−ＧａＡｓバッファ層
、 ３− ｎ −Ａ Ｑ ｘＧａ、−ｘＡｓクラッド層
。 ４・・・アンドープ或はｎ型又はｐ型不純物ドープ多重
量子井戸層、５・・・アンドープ単一量子井戸層、６・
・・アンドープ成はｎ型又はｐ型不純物ドープ多重量子
井戸層、７・・・ｐ−ＡｌｘＧａ、ｘＡｓクラッド層、
８＝−ｐ−ＧａＡｓ層、９ ・＝ｒｒ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層、１０・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１１・
・・ｎ型層側電極、１２・・・ｎ型層側電極。
断面図、第２図〜第５図は各々実施例１〜実施例４にお
ける活性層のエネルギーバンド層側の概略図である。 １−＝ｎ−ＧａＡｓ基板、２−ｎ−ＧａＡｓバッファ層
、 ３− ｎ −Ａ Ｑ ｘＧａ、−ｘＡｓクラッド層
。 ４・・・アンドープ或はｎ型又はｐ型不純物ドープ多重
量子井戸層、５・・・アンドープ単一量子井戸層、６・
・・アンドープ成はｎ型又はｐ型不純物ドープ多重量子
井戸層、７・・・ｐ−ＡｌｘＧａ、ｘＡｓクラッド層、
８＝−ｐ−ＧａＡｓ層、９ ・＝ｒｒ−ＧａＡｓ電流ブ
ロック層、１０・・・ｐ−ＧａＡｓキャップ層、１１・
・・ｎ型層側電極、１２・・・ｎ型層側電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上にバンドギャップの小さい活性層とこ
れを挾むバンドギャップの大きな光導波層を形成した半
導体レーザ素子において、上記活性層は電子のド・ブロ
イ波長或はそれ以下の幅を有する単一量子井戸層との両
面に形成した多重量子井戸層より成り、該活性層に対し
、上記半導体基板とは反対側の光導波層は共振器長方向
に延びたメサストライプ状のリッジ部を有し、該リッジ
部材光導波層上には該リッジ部の両側部に光吸収兼電流
狭窄が形成されており、かつ自励発振することを特徴と
する半導体レーザ素子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記多重量子井戸層は原子層で制御されたエピタ
キシャル成長により形成する半導体レーザ素子。 ３、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記活性層の膜厚は０．０４〜０．０８μｍであ
る半導体レーザ素子。 ４、特許請求の範囲第３項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記単一量子井戸層の幅は１０〜３０ｎｍの範囲
である半導体レーザ素子。 ５、特許請求の範囲第４項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記多重量子井戸層における超格子層の幅は０．
５〜２．０ｎｍである半導体レーザ素子。 ６、特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記光導波層はＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ層
（０．４５≦ｘ≦０．５５）から成り、上記多重量子井
戸層における量子障壁層は Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ層（０．２０≦ｙ≦０．
４５）、量子井戸層はＡｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ層
（０≦ｚ≦０．２０）から成り、上記単一量子井戸層は
Ａｌ＿ｚ′Ｇａ＿１＿−＿ｚ′Ａｓ層（０≦ｚ′≦０．
１５）から成る半導体レーザ素子。 ７、特許請求の範囲第６項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ量子井戸層の
Ａｌ組成ｚは上記Ａｌ＿ｚ′Ｇａ＿１＿−＿ｚ′Ａｓ単
一量子井戸層のＡｌ組成ｚ′より大きい半導体レーザ素
子。 ８、特許請求の範囲第６項記載の半導体レーザ素子にお
いて、上記Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ量子井戸層或
は上記Ａｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ量子障壁層のＡｌ
組成は、上記単一量子井戸層側から上記光導波層側へ徐
々に増加したいわゆるグレーデッド層である半導体レー
ザ素子。 ９、特許請求の範囲第７項または第８項記載の半導体レ
ーザ素子において、上記多重量子井戸層の各層を所定の
膜厚、組成により形成することにより、該多重量子井戸
層内にできる量子準位を上記単一量子井戸層内にできる
量子準位よりも同じレベルか或は大きくした半導体レー
ザ素子。 １０、特許請求の範囲第１項、第３項、第４項、第５項
、第６項、第７項、第８項または第９項記載の半導体レ
ーザ素子において、上記多重量子井戸層全体にｎ型或は
ｐ型不純物のどちらか一方をドーピングするか、または
ｎ型とｐ型不純物を同時にドーピングした半導体レーザ
素子。 １１、特許請求の範囲第１項、第３項、第４項、第５項
、第６項、第７項、第８項または第９項記載の半導体レ
ーザ素子において、上記多重量子井戸層内の上記量子障
壁層にのみ、ｎ型或はｐ型不純物のどちらか一方をドー
ピングするか、またはｎ型とｐ型不純物を同時にドーピ
ングした半導体レーザ素子。 １２、特許請求の範囲第１０項または第１１項記載の半
導体レーザ素子において、上記ｎ型或はｐ型不純物のド
ーピング濃度は１×１０＾１＾８〜１×１０＾１＾９ｃ
ｍ＾−＾３の範囲である半導体レーザ素子。 １３、特許請求の範囲第１０項、第１１項または第１２
項記載の半導体レーザ素子において、上記ｎ型不純物に
は単体或は無機及び有機化合物形態をとったＳｉ、Ｓｅ
をドーピングイオンとし、ｐ型不純物には単体或は無機
及び有機化合物形態をとったＢｅ、Ｍｇ、Ｚｎをドーピ
ングイオンとする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 |
|---|---|---|---|
| JP4650389A JP2912624B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 半導体レーザ素子 |
| US07/339,125 US4961197A (en) | 1988-09-07 | 1989-04-14 | Semiconductor laser device |
| DE68926986T DE68926986T2 (de) | 1988-09-07 | 1989-04-17 | Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung desselben |
| EP89106800A EP0358842B1 (en) | 1988-09-07 | 1989-04-17 | Semiconductor laser device and method of manufacturing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4650389A JP2912624B2 (ja) | 1989-03-01 | 1989-03-01 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228087A true JPH02228087A (ja) | 1990-09-11 |
| JP2912624B2 JP2912624B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=12749049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4650389A Expired - Lifetime JP2912624B2 (ja) | 1988-09-07 | 1989-03-01 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2912624B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06268314A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-09-22 | Nec Corp | 半導体レーザ |
| JPH11330614A (ja) * | 1998-05-13 | 1999-11-30 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体素子 |
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| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| JP2008034848A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Lg Electronics Inc | 窒化物系発光素子 |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| JP2021034708A (ja) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | 日本ルメンタム株式会社 | 変調ドープ半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP4650389A patent/JP2912624B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| US7119378B2 (en) | 2000-07-07 | 2006-10-10 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
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| US9130121B2 (en) | 2000-07-07 | 2015-09-08 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US9444011B2 (en) | 2000-07-07 | 2016-09-13 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
| US7358522B2 (en) | 2001-11-05 | 2008-04-15 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| US7667226B2 (en) | 2001-11-05 | 2010-02-23 | Nichia Corporation | Semiconductor device |
| JP2008034848A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Lg Electronics Inc | 窒化物系発光素子 |
| US8350250B2 (en) | 2006-07-26 | 2013-01-08 | Lg Electronics Inc. | Nitride-based light emitting device |
| JP2021034708A (ja) * | 2019-08-19 | 2021-03-01 | 日本ルメンタム株式会社 | 変調ドープ半導体レーザ及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP2912624B2 (ja) | 1999-06-28 |
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