JPH03178180A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH03178180A JPH03178180A JP31676489A JP31676489A JPH03178180A JP H03178180 A JPH03178180 A JP H03178180A JP 31676489 A JP31676489 A JP 31676489A JP 31676489 A JP31676489 A JP 31676489A JP H03178180 A JPH03178180 A JP H03178180A
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- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 31
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- 230000006798 recombination Effects 0.000 claims abstract description 6
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract 1
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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〕
この発明は、高効率駆動を実現するように改良した半導
体レーザ装置に関する。
体レーザ装置に関する。
第２図は、「アプライド・フィジックス・レター （Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ５
２ （７）Ｊ １９８８年２月１５日、ｐ５２８−５２
９に記載された、従来から知られている一般的た面発光
型レーザ装置を模式化して示す断面図で、２１はＧａＡ
Ｓ基板、２２はｎ型クラッド層、２３はｐ型クラッド層
、２４はｎ側電極、２５はｐ側すング電極、２８は活性
領域、３１はＳ Ｉ ０２ ミラー保護膜、３２は下部
反射鏡、３３は上部反射鏡、３４はエツチングで基板２
１にあげられた穴、３５は電流ブロック層である。
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ） ５
２ （７）Ｊ １９８８年２月１５日、ｐ５２８−５２
９に記載された、従来から知られている一般的た面発光
型レーザ装置を模式化して示す断面図で、２１はＧａＡ
Ｓ基板、２２はｎ型クラッド層、２３はｐ型クラッド層
、２４はｎ側電極、２５はｐ側すング電極、２８は活性
領域、３１はＳ Ｉ ０２ ミラー保護膜、３２は下部
反射鏡、３３は上部反射鏡、３４はエツチングで基板２
１にあげられた穴、３５は電流ブロック層である。
つぎに動作について説明する。第２図の面発光型レーザ
装置の動作時において、電子はｎ側電極２４より注入さ
れ、ＧａＡｓ基板２１およびｎ型りラクド層２２を通っ
て活性領域へ流れる。またホール（正孔）はｐ側すング
電極２５からｐ型クラッド層２３を介して活性領域２８
に移動し、ここで電子と発光再結合する。電極２５がリ
ング状であるのは、下部反射鏡３２としてＡｕを用いた
場合、オーミック電極を作るために高温熱処理を施した
ときに、この熱によって反射鏡の平坦性が損なわれて高
反射率が得られなくなる、という事態を避けるために、
５ｉ０２ミラー保護膜３１を挾むのを可能にするためで
ある。
装置の動作時において、電子はｎ側電極２４より注入さ
れ、ＧａＡｓ基板２１およびｎ型りラクド層２２を通っ
て活性領域へ流れる。またホール（正孔）はｐ側すング
電極２５からｐ型クラッド層２３を介して活性領域２８
に移動し、ここで電子と発光再結合する。電極２５がリ
ング状であるのは、下部反射鏡３２としてＡｕを用いた
場合、オーミック電極を作るために高温熱処理を施した
ときに、この熱によって反射鏡の平坦性が損なわれて高
反射率が得られなくなる、という事態を避けるために、
５ｉ０２ミラー保護膜３１を挾むのを可能にするためで
ある。
従来の半導体レーザ装置は以上のように構成されている
ので、電流を基板の表面と垂直な方向に注入しなげれば
ならず、このため電極２５を活性領域２８の上部もしく
は極く近傍に置くことが必要となる。したがってレーザ
光を垂直方向に取り出す場合には、電極２５がこれを妨
げる。また理想的には、活性領域２８へ良好な均一性で
キャリア注入が行ｔｘわれるべきであるのにもかかわら
ず、ｎ型、ｐ型ともに不均一な注入が行なわれ、またキ
ャリアの閉じ込めが不十分になる構造となっていること
が明白であろう。また電流ブロック層３５は第２図に模
式的に示したものよりもかねり複雑であり、基板２１に
穴３４をあげるという難しい問題もあって、製作上から
も改良すべき点が多い。
ので、電流を基板の表面と垂直な方向に注入しなげれば
ならず、このため電極２５を活性領域２８の上部もしく
は極く近傍に置くことが必要となる。したがってレーザ
光を垂直方向に取り出す場合には、電極２５がこれを妨
げる。また理想的には、活性領域２８へ良好な均一性で
キャリア注入が行ｔｘわれるべきであるのにもかかわら
ず、ｎ型、ｐ型ともに不均一な注入が行なわれ、またキ
ャリアの閉じ込めが不十分になる構造となっていること
が明白であろう。また電流ブロック層３５は第２図に模
式的に示したものよりもかねり複雑であり、基板２１に
穴３４をあげるという難しい問題もあって、製作上から
も改良すべき点が多い。
この発明は上記のよう々課題を解消するためになされた
もので、レーザ光の取り出しが電極によって妨害される
ことがなく、高効率での電流注入およびキャリア閉じ込
めを実現できるように改良した半導体レーザ装置を得る
ことを目的とする。
もので、レーザ光の取り出しが電極によって妨害される
ことがなく、高効率での電流注入およびキャリア閉じ込
めを実現できるように改良した半導体レーザ装置を得る
ことを目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は、活性層をｎ −ｉ
−ｐ −ｉ型の積層構造とし、その両側にバンドギャ
ップの広いｐｓ”領域を設けたものである。
−ｐ −ｉ型の積層構造とし、その両側にバンドギャ
ップの広いｐｓ”領域を設けたものである。
この発明における半導体レーザ装置では、電流がｎ −
ｉ −ｐ −ｉ型の活性層のｐ、ｎ領域に注入され、さ
らにバンドギャップの狭いｉ領域に縦方向に落ち込んで
再結合する。
ｉ −ｐ −ｉ型の活性層のｐ、ｎ領域に注入され、さ
らにバンドギャップの狭いｉ領域に縦方向に落ち込んで
再結合する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は半絶縁性の基板、２はｎ型領域、３は
ｐ型領域、４はｎ側電極、５はｐ側電極、６は高反射ブ
ラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層、７はｎ型電流注入層
、８はｉ型（真性）活性層、９はｐ型電流注入層、１０
は高反射ブラッグ鏡を兼ねた下部クラッド層をそれぞれ
示す。
図において、１は半絶縁性の基板、２はｎ型領域、３は
ｐ型領域、４はｎ側電極、５はｐ側電極、６は高反射ブ
ラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層、７はｎ型電流注入層
、８はｉ型（真性）活性層、９はｐ型電流注入層、１０
は高反射ブラッグ鏡を兼ねた下部クラッド層をそれぞれ
示す。
基板１は、半絶縁性の半導体材料、たとえばＧａＡＳか
らなり、ｎ型領域２およびｐ型領域３は、この分野で半
導体材料として知られているそれぞれｎ型およびｐ型の
ＡＩＧＲＡＳからなっていてもよい。上部クラッドＮ６
、ｎ型電流注入層７、活性層８、ｐ型電流注入層９、お
よび下部クラッド層１０は互いに積層されてｎ −ｉ
−ｐ −ｉ型の積層構造を構成し、ｎ型領域２およびｐ
型領域間３に配置される。上部クラッド７１６および下
部クラッド層１０はたとえばＡｌＧａＡｓ、ｎ型および
ｐ型電流注入４７および９はたとえばそれぞれｎ型およ
びｐ型のＡｌＧａＡｓ、活性層８はたとえばＧａＡＳか
ら構成される。ただしｎ型電流注入Ｎ７およびｐ型電流
注入層９のバンドギャップは、ｎ型領域２およびｐ型領
域３のそれよりも狭い値に選ばれる。また活性層８とし
て、電流注入層７および９よりも狭いバンドギャップを
有するＡｌＧａＡｓの再結合層を用いてもよい。あるい
はＧ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓの組合
せに代えて、同じバンドギャップ関係を有するＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓ等のような他の材料の組合せを使用しても
よい。またブラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層６は、誘
電体多層膜スタックで後から作成してもよい。
らなり、ｎ型領域２およびｐ型領域３は、この分野で半
導体材料として知られているそれぞれｎ型およびｐ型の
ＡＩＧＲＡＳからなっていてもよい。上部クラッドＮ６
、ｎ型電流注入層７、活性層８、ｐ型電流注入層９、お
よび下部クラッド層１０は互いに積層されてｎ −ｉ
−ｐ −ｉ型の積層構造を構成し、ｎ型領域２およびｐ
型領域間３に配置される。上部クラッド７１６および下
部クラッド層１０はたとえばＡｌＧａＡｓ、ｎ型および
ｐ型電流注入４７および９はたとえばそれぞれｎ型およ
びｐ型のＡｌＧａＡｓ、活性層８はたとえばＧａＡＳか
ら構成される。ただしｎ型電流注入Ｎ７およびｐ型電流
注入層９のバンドギャップは、ｎ型領域２およびｐ型領
域３のそれよりも狭い値に選ばれる。また活性層８とし
て、電流注入層７および９よりも狭いバンドギャップを
有するＡｌＧａＡｓの再結合層を用いてもよい。あるい
はＧ ａ Ａ ｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓの組合
せに代えて、同じバンドギャップ関係を有するＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓ等のような他の材料の組合せを使用しても
よい。またブラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層６は、誘
電体多層膜スタックで後から作成してもよい。
つぎに動作を説明する。電子の注入経路に注目すると、
まず電極４からｎ型領域２を介してｎ型電流注入層Ｔに
電子が注入される。この電子はｎ型電流注入眉Ｔ内を図
面の右側に向かって進行しながらｉ型（真性）活性層８
に落ち込む。一方、ｐ側電極５からｐ型領域３内を通過
したホール（正孔）はｐ型電流注入層９を介してｉ型（
真性）活性層８に落ち込み、ここで発光再結合が起こる
。
まず電極４からｎ型領域２を介してｎ型電流注入層Ｔに
電子が注入される。この電子はｎ型電流注入眉Ｔ内を図
面の右側に向かって進行しながらｉ型（真性）活性層８
に落ち込む。一方、ｐ側電極５からｐ型領域３内を通過
したホール（正孔）はｐ型電流注入層９を介してｉ型（
真性）活性層８に落ち込み、ここで発光再結合が起こる
。
す々わちキャリア注入は基板１０表面と平行な方向（横
方向）に行なわれるが、発光再結合はこれと直交する方
向（縦方向）に行なわれる。
方向）に行なわれるが、発光再結合はこれと直交する方
向（縦方向）に行なわれる。
この構成によれば、ｎ側およびｐ側電極４および５がレ
ーザ光の出射の妨げとなることはなく、また基板１に光
取り出し用の穴をあげる必要もない。さらに活性層８の
厚さに制限を与える要因はないので、その厚さを増すこ
とが可能である。このことはとくに利得領域の短い垂直
共振器型面発光レーザにおいて大きいメリットとなる。
ーザ光の出射の妨げとなることはなく、また基板１に光
取り出し用の穴をあげる必要もない。さらに活性層８の
厚さに制限を与える要因はないので、その厚さを増すこ
とが可能である。このことはとくに利得領域の短い垂直
共振器型面発光レーザにおいて大きいメリットとなる。
またｉ型（真性）活性層８を多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造にした場合でも、上述のような横方向注入であるため
に、ｎ −ｉ −ｐ −ｉ型の積層構造のペア数を増す
ことで活性領域を十分に厚くとることができる。因みに
第２図に示した従来の構造では、縦方向注入であるため
にＭＱＷは利用できない。
造にした場合でも、上述のような横方向注入であるため
に、ｎ −ｉ −ｐ −ｉ型の積層構造のペア数を増す
ことで活性領域を十分に厚くとることができる。因みに
第２図に示した従来の構造では、縦方向注入であるため
にＭＱＷは利用できない。
々お上記の実施例では、この発明を面発光レーザに適用
した場合を示したが、上に述べたＭＱＷのほか、たとえ
ば第１図に示した面が共振器鏡となる通常のレーザ構造
にも適用可能である。また第１図に符号７，８，９．７
で示したｎ −ｉ −ｐ−ｉペアをきわめて薄く作り、
このペア自体なＭＱＷとしてもよい。
した場合を示したが、上に述べたＭＱＷのほか、たとえ
ば第１図に示した面が共振器鏡となる通常のレーザ構造
にも適用可能である。また第１図に符号７，８，９．７
で示したｎ −ｉ −ｐ−ｉペアをきわめて薄く作り、
このペア自体なＭＱＷとしてもよい。
さらに第１図に示した実施例では、ｎ −ｉ −ｐ＝ｉ
型積屓構造の上下両端にブラッグ反射鏡を設けたＤＢＲ
（分布ブラッグ型）レーザの構造な採用したが、ｎ −
ｉ −ｐ −ｉ ’１４ｇ造自体セス／４のスタックに
なるようにしたＤＢＦ（分布帰還型）レーザとしてもよ
い。
型積屓構造の上下両端にブラッグ反射鏡を設けたＤＢＲ
（分布ブラッグ型）レーザの構造な採用したが、ｎ −
ｉ −ｐ −ｉ ’１４ｇ造自体セス／４のスタックに
なるようにしたＤＢＦ（分布帰還型）レーザとしてもよ
い。
以上のように、この発明によれば、活性層をその縦方向
に電流が注入されるように構成したので、キャリアの注
入および閉じ込め状態、および分布の均一性が改善され
、発振しきい値のきわめて低いレーザが得られるという
効果があり、たとえば室温で連続動作する実用レベルの
面発光レーザアレイの実現が可能になる。
に電流が注入されるように構成したので、キャリアの注
入および閉じ込め状態、および分布の均一性が改善され
、発振しきい値のきわめて低いレーザが得られるという
効果があり、たとえば室温で連続動作する実用レベルの
面発光レーザアレイの実現が可能になる。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
模式的に示す断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置
を示す同様の断面図である。 図において、１は半絶縁性の基板、２はｎ型領域、３は
ｐ型領域、４はｎ側電極、５はｐ側電極、６は高反射ブ
ラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層、７はｎ型電流注入層
、８はｉ型（真性）活性層、９はｐ型電流注入層、１０
は高反射ブラッグ鏡を兼ねた下部クラ ド眉である。 なお、 図中、 同一符号は同一 または相当部分 を示す。
模式的に示す断面図、第２図は従来の半導体レーザ装置
を示す同様の断面図である。 図において、１は半絶縁性の基板、２はｎ型領域、３は
ｐ型領域、４はｎ側電極、５はｐ側電極、６は高反射ブ
ラッグ鏡を兼ねた上部クラッド層、７はｎ型電流注入層
、８はｉ型（真性）活性層、９はｐ型電流注入層、１０
は高反射ブラッグ鏡を兼ねた下部クラ ド眉である。 なお、 図中、 同一符号は同一 または相当部分 を示す。
Claims (1)
- 半導体基板上に所望の間隔で対向するように配置され
たｎ型領域およびｐ型領域と、ｎ型電流注入層、ｉ型活
性層およびｐ型電流注入層をこの順序で積層した構造の
ｎ−ｉ−ｐ−ｉ型積層構造体とを備え、このｎ−ｉ−ｐ
−ｉ型積層構造体は、前記ｎ型領域および前記ｐ型領域
間に、前記ｎ型電流注入層、ｉ型活性層およびｐ型電流
注入層の各々の両端が前記ｎ型領域および前記ｐ型領域
にそれぞれ接触するように配置され、これによってキャ
リアの注入が積層構造体の横方向に、そして再結合が縦
方向に生じるようになされた半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31676489A JPH03178180A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31676489A JPH03178180A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03178180A true JPH03178180A (ja) | 1991-08-02 |
Family
ID=18080667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31676489A Pending JPH03178180A (ja) | 1989-12-06 | 1989-12-06 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03178180A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022113153A1 (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174686A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レ−ザ |
| JPH03133188A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-06 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 面発光レーザ素子 |
-
1989
- 1989-12-06 JP JP31676489A patent/JPH03178180A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174686A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光型半導体レ−ザ |
| JPH03133188A (ja) * | 1989-10-18 | 1991-06-06 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 面発光レーザ素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022113153A1 (ja) * | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
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