JPH04273492A - Semiconductor laser device - Google Patents
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に係
わり、特にしきい値の低い共振器構造を有する半導体レ
ーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a resonator structure with a low threshold value.
【０００２】0002
【従来の技術】現在、実用に供されている半導体レーザ
は、基本的には一対のへき界面によって共振器が構成さ
れ、共振器の側面は光学的に開放型となっている。この
ため、共振器内での電磁波のモード強度分布は、自由空
間の連続的に分布したモード（以下、放射モードと呼ぶ
。）強度分布に、へき界面によるファブリ・ペロー・モ
ード（以下、共振器モードと呼ぶ。）強度が付け加わっ
た分布となる。通常、共振器長は数百μｍと発振波長に
対して十分長いので、活性層のゲイン帯域内に数十〜数
百個程度の共振器モードが生じる。しかも、半導体−空
気界面での光の反射率は高々０．３程度でしかないので
、共振器モード強度と放射モード強度はほぼ同じオーダ
ーになる。2. Description of the Related Art Semiconductor lasers currently in practical use basically have a resonator formed by a pair of cleavage interfaces, and the sides of the resonator are optically open. Therefore, the mode intensity distribution of electromagnetic waves within the resonator is divided into the intensity distribution of continuously distributed modes in free space (hereinafter referred to as radiation modes), and the Fabry-Perot mode due to the cleavage interface (hereinafter referred to as radiation modes). (This is called a mode.) It becomes a distribution with added intensity. Usually, the resonator length is several hundred μm, which is sufficiently long with respect to the oscillation wavelength, so that several tens to several hundred resonator modes are generated within the gain band of the active layer. Moreover, since the reflectance of light at the semiconductor-air interface is only about 0.3 at most, the resonator mode intensity and the radiation mode intensity are of approximately the same order.
【０００３】従って、活性層から放出される自然放出光
の全立体角に渡る積分強度のスペクトルは、図２２（ａ
）に示すように、ほぼゲイン帯域に渡るエネルギー幅を
持ったバックグランドの上に、多数の共振器モードのピ
ークが分散したスペクトルを持つ。しかも、放射モード
と結合した自然放出光は共振器からあらゆる方向へ放出
されてしまうため、全自然放出光のうちで発振モードに
結合する割合は非常に小さい（自然放出光係数β〜１０
−５）。このためにエネルギーの損失が生じ、自然放出
光はしきい値を増大させる原因となる。Therefore, the spectrum of the integrated intensity over the entire solid angle of the spontaneously emitted light emitted from the active layer is shown in FIG.
), it has a spectrum with many resonator mode peaks dispersed above the background with an energy width that spans almost the gain band. Furthermore, since the spontaneous emission light coupled to the radiation mode is emitted from the resonator in all directions, the proportion of the total spontaneous emission coupled to the oscillation mode is extremely small (spontaneous emission coefficient β ~ 10
-5). This causes a loss of energy and the spontaneous emission causes the threshold to increase.
【０００４】例えば、光通信用の半導体レーザとして一
般的な構造である、埋込みヘテロ構造の半導体レーザに
おいては、図４（ｂ）に示すように、活性層からあらゆ
る方向に自然放出光が放出される。さらに、自然放出光
の全立体角に渡る強度スペクトルは、ほぼゲイン帯域に
渡るブロードなものとなっている。このような事情によ
り、自然放出光は発振モードに殆ど寄与していない。For example, in a buried heterostructure semiconductor laser, which is a common structure for semiconductor lasers for optical communication, spontaneous emission light is emitted from the active layer in all directions, as shown in FIG. 4(b). Ru. Furthermore, the intensity spectrum of the spontaneously emitted light over the entire solid angle is broad, almost covering the gain band. Due to these circumstances, spontaneous emission light hardly contributes to the oscillation mode.
【０００５】そこで最近、共振器構造を工夫し、発振モ
ード以外に放出される自然放出光を抑制し、発振モード
に結合する自然放出光の割合を増やすことにより、著し
いしきい値の低減が実現可能であるという理論的予測が
なされている（小林哲郎他，応用物理学会講演予稿集
２９ａ−Ｂ−６（１９８２），Ｈ．Ｙｏｋｏｙａｍａ
ａｎｄ Ｓ．Ｄ．Ｂｒｏｎｓｏｎ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．６６， ｐ４８０１（１９８９））。これは、し
きい値以下での注入領域において、反転分布を得るため
に注入されたキャリアが発振モード以外に放出される自
然放出によって失われる割合を低減することによって、
注入効率を上げると同時に、発振モードの光子密度を増
大させることによってしきい値が低減すると定性的には
理解できる。[0005]Recently, the resonator structure has been devised to suppress the spontaneous emission light emitted in modes other than the oscillation mode, and to increase the proportion of the spontaneous emission light coupled to the oscillation mode, resulting in a significant reduction in the threshold value. It has been theoretically predicted that this is possible (Tetsuro Kobayashi et al., Proceedings of the Japan Society of Applied Physics).
29a-B-6 (1982), H. Yokoyama
and S. D. Bronson, J. Appl. Ph
ys. 66, p4801 (1989)). This is achieved by reducing the rate at which carriers injected to obtain population inversion are lost due to spontaneous emission other than in the oscillation mode in the injection region below the threshold.
Qualitatively, it can be understood that the threshold value is reduced by increasing the photon density of the oscillation mode while increasing the injection efficiency.
【０００６】しかしながら、上記の理論を実際に応用し
て、自然放出を制御することによる低しきい値化を狙っ
た半導体レーザの具体的な素子構造はいまだ実用化され
ていないのが現状である。[0006] However, at present, a specific device structure of a semiconductor laser aiming at lowering the threshold voltage by controlling spontaneous emission by actually applying the above theory has not yet been put into practical use. .
【０００７】また、へき界面を利用した従来の半導体レ
ーザに対し、基板に平行方向に積層した一対の分布ブラ
ッグ反射膜によって共振器を構成し、基板に垂直方向に
発振光を放出する垂直共振器型面発光レーザが最近盛ん
に研究されている。このような面発光レーザは、活性層
の体積を小さくすることによる低しきい値化が可能であ
り、集積化した場合の消費電力の低減に有利な構造とな
っている。さらに、へき開の必要がなく、基板に垂直方
向に光を放出するため、２次元のレーザアレイの作成が
容易となる。こうした特徴を生かして、垂直共振器型面
発光レーザは、将来の並列光情報処理等への応用が期待
されている。[0007] In addition, in contrast to conventional semiconductor lasers that utilize cleavage interfaces, there is a vertical resonator in which a resonator is configured by a pair of distributed Bragg reflection films laminated in parallel to a substrate and emits oscillation light in a direction perpendicular to the substrate. Surface-emitting lasers have been actively researched recently. Such a surface emitting laser can have a low threshold value by reducing the volume of the active layer, and has a structure that is advantageous for reducing power consumption when integrated. Furthermore, there is no need for cleavage and light is emitted in a direction perpendicular to the substrate, making it easy to create a two-dimensional laser array. Taking advantage of these characteristics, vertical cavity surface emitting lasers are expected to be applied to parallel optical information processing in the future.
【０００８】垂直共振器型面発光レーザの具体的構造の
一例を、図２３に示す（Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒｅｔ ａｌ
．，ＯＥＣ’９０， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓ
ｔ（１３Ｂ１−３）， Ｊｕｌｙ １９９０）。図中１
は基板、２，５は分布ブラッグ反射膜、３はスペーサ層
、４は活性層、６は電極、７はリードを示している。活
性層４はＩｎＧａＡｓで、ＡｌＧａＡｓスペーサ層３を
介して上下からＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓによる分布ブラ
ッグ反射膜２，５によって挟まれている。さらに、ドラ
イエッチングによって下部分布ブラッグ反射膜２の底部
まで側面が取り去られた柱状構造をなしている。An example of a specific structure of a vertical cavity surface emitting laser is shown in FIG. 23 (A. Scherere et al.
．． , OEC'90, Technical Diges
t(13B1-3), July 1990). 1 in the diagram
2 and 5 are distributed Bragg reflection films, 3 is a spacer layer, 4 is an active layer, 6 is an electrode, and 7 is a lead. The active layer 4 is made of InGaAs and is sandwiched between distributed Bragg reflection films 2 and 5 made of GaAs/AlGaAs from above and below with an AlGaAs spacer layer 3 in between. Further, the side surfaces of the lower distributed Bragg reflection film 2 are removed to the bottom by dry etching to form a columnar structure.
【０００９】このような構造では、共振器長（対向する
分布ブラッグ反射膜２，５の間隔の光学長）を発振光の
一波長光学厚さ程度に容易に設定することができるので
、活性層４のゲイン帯域内に共振器モード（縦モード）
が１つだけ存在するような共振器構造を得ることができ
る。そしてこの場合、活性層４からの自然放出光のスペ
クトルは図２２（ｂ）に示すように単一の共振器モード
でピークを持つ。発振モードはこの共振器モードとほぼ
一致するため（但し、通常は発振モードの方が周波数幅
が狭い。）、自然放出光係数βは前述のレーザよりも大
きくなる。In such a structure, the resonator length (the optical length of the distance between the opposing distributed Bragg reflection films 2 and 5) can be easily set to about the optical thickness of one wavelength of the oscillation light. Resonator mode (longitudinal mode) within the gain band of 4
It is possible to obtain a resonator structure in which only one exists. In this case, the spectrum of spontaneous emission light from the active layer 4 has a peak in a single resonator mode, as shown in FIG. 22(b). Since the oscillation mode almost coincides with this resonator mode (however, the frequency width of the oscillation mode is usually narrower), the spontaneous emission coefficient β is larger than that of the above-mentioned laser.
【００１０】しかしながら、この構造ではやはり活性層
の側面から半導体−空気界面を通じて外部の自由空間の
放射モードが侵入してしまうため、放射モードへの自然
放出が支配的となる状況は変わらない（β＜＜１）。こ
のことは、図２２（ｂ）の発光スペクトルにおいて、共
振器モードによるピークがゲイン帯域に渡って裾を引い
たような形状となっていることに表われている。こうし
た自然放出による損失のため、発振しきい値電流は、活
性層の体積を小さくしたことによって低減するに止まり
、それ以上の低減は原理的に得られない。However, in this structure, the radiation mode in the external free space still enters from the side of the active layer through the semiconductor-air interface, so the situation in which spontaneous emission to the radiation mode is dominant remains (β <<1). This is reflected in the fact that in the emission spectrum of FIG. 22(b), the peak due to the resonator mode has a tail-like shape across the gain band. Due to the loss due to such spontaneous emission, the oscillation threshold current can only be reduced by reducing the volume of the active layer, and no further reduction can be achieved in principle.
【００１１】一方、共振器の代表的な大きさが発光波長
の数分の１から数波長程度で、発光体の周囲全てを高反
射率の反射膜で囲った微小閉共振器中では、ゲイン帯域
に共振器モードが１つしかなく、しかも放射モードが侵
入していない状況を実現することができる。この場合、
自然放出は共振器モードにのみ集中して生じ、放射モー
ドでの自然放出は抑圧される。その結果、自然放出光と
いえどもそのスペクトルは、図２２（ｃ）に示すように
、閉共振器のＱ値に応じた周波数幅の単一ピークのみを
持つ。On the other hand, the typical size of the resonator is from a fraction of the emission wavelength to several wavelengths, and in a micro-closed resonator in which the entire periphery of the light emitter is surrounded by a reflective film with high reflectance, the gain is small. It is possible to realize a situation where there is only one resonator mode in the band and no radiation mode has invaded. in this case,
Spontaneous emission occurs concentrated only in the resonator mode, and spontaneous emission in the radiation mode is suppressed. As a result, even though it is spontaneously emitted light, its spectrum has only a single peak with a frequency width corresponding to the Q value of the closed resonator, as shown in FIG. 22(c).
【００１２】このような共振器構造を持った半導体レー
ザでは、Ｑ値が十分高ければ、共振器モードの周波数幅
が発振線幅に近い値となり、自然放出光の大部分が発振
モードに結合する（β〜１）。このため、自然放出によ
る損失は殆ど無視できるようになり、同じ共振器サイズ
の閉共振器構造のレーザ（例えば図２３の垂直共振器型
面発光レーザ）に比べて、しきい値が非常に低いレーザ
が得られる。特に、発光再結合寿命が非発光再結合寿命
に対して十分短ければ、注入エネルギーに対する発振モ
ードへの発光効率は自然放出と誘導放出とで大きな差が
なくなり、自然放出が支配的な状況でも従来のレーザと
同様の使用が可能である。In a semiconductor laser having such a resonator structure, if the Q value is sufficiently high, the frequency width of the resonator mode becomes close to the oscillation line width, and most of the spontaneous emission light is coupled to the oscillation mode. (β~1). Therefore, the loss due to spontaneous emission can be almost ignored, and the threshold value is very low compared to a laser with a closed cavity structure of the same cavity size (for example, the vertical cavity surface emitting laser shown in Figure 23). Laser is obtained. In particular, if the radiative recombination lifetime is sufficiently short compared to the non-radiative recombination lifetime, there will be no large difference in the luminous efficiency to the oscillation mode with respect to the injected energy between spontaneous emission and stimulated emission, and even in situations where spontaneous emission is dominant, It can be used in the same way as a laser.
【００１３】こうした低しきい値効果は、共振器モード
数がゲイン帯域内に複数個ある場合でも同様に期待され
るが、モード数が１の場合が最も効果が大きく、同じ活
性層体積の開共振器構造のレーザに対して、数１０分の
１のしきい値が得られるとの論理的予測がなされている
。このようなレーザも前述した文献（応用物理学会講演
予稿集）に提唱されている。[0013] Such a low threshold effect is similarly expected even when the number of resonator modes is multiple within the gain band, but the effect is greatest when the number of modes is 1, and the effect is greatest when the number of modes is 1. Theoretical predictions are that a threshold of several tenths of magnitude will be obtained for a laser with a resonator structure. Such a laser is also proposed in the above-mentioned document (Proceedings of the Japan Society of Applied Physics lectures).
【００１４】しかしながら、光の波長程度のサイズの閉
共振器構造を作成するのが非常に困難であったため、こ
れまで実際に半導体レーザを作成した例はない。特に、
半導体レーザの場合、実用的には電流注入によって動作
させる必要があり、電流注入と閉共振器構造とをいかに
両立するかという問題がある。また、漏れ電流や活性層
の非発光再結合中心の形成，光吸収等によってキャリア
や光子の損失が生じるとしきい値が上昇し、微小閉共振
器レーザの利点が生かせなくなってしまう。こうした難
点が生じるため、これまで具体的な素子構造については
提案されていないのが現状であった。However, since it is extremely difficult to create a closed resonator structure with a size comparable to the wavelength of light, no semiconductor laser has ever been actually created. especially,
In the case of a semiconductor laser, it is practically necessary to operate it by current injection, and there is a problem in how to achieve both current injection and a closed resonator structure. Furthermore, if loss of carriers or photons occurs due to leakage current, formation of non-radiative recombination centers in the active layer, light absorption, etc., the threshold value increases, making it impossible to take advantage of the advantages of a micro-closed cavity laser. Due to these difficulties, no specific device structure has been proposed so far.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】このように従来、へき
開構造を利用した半導体レーザ又は垂直共振器型の面発
光レーザでは、自然放出光が発振モードに結合する割合
が極めて低いために、発振しきい値が上昇してしまう問
題があった。また、微小閉共振器構造の半導体レーザに
関する考察はあるものの、具体的な素子構造については
未だ実用化されていないのが現状である。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, in semiconductor lasers or vertical cavity surface emitting lasers that utilize a cleavage structure, the proportion of spontaneously emitted light coupled to the oscillation mode is extremely low, resulting in oscillation. There was a problem that the threshold value increased. Furthermore, although there have been studies on semiconductor lasers with a micro-closed resonator structure, the current situation is that a specific device structure has not yet been put into practical use.
【００１６】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、従来のレーザに比べて
しきい値の低い半導体レーザ装置を提供することにある
。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to provide a semiconductor laser device with a lower threshold value than conventional lasers.
【００１７】また、本発明の他の目的は、電流注入によ
って動作する低しきい値の微小閉共振器構造の半導体レ
ーザの具体的な素子構造を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a specific device structure of a semiconductor laser having a small closed resonator structure with a low threshold voltage and operated by current injection.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、半導体
レーザの低しきい値化をはかるために、分布反射膜を用
いたことにある。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to use a distributed reflection film in order to lower the threshold voltage of a semiconductor laser.
【００１９】すなわち本発明（請求項１）は、半導体レ
ーザ装置において、半導体基板上に設けられた、活性層
をクラッド層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部
と、このダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むよ
うに基板表面と平行に積層された、発振波長付近に反射
率の最大値を持つ第１，第２の分布反射膜と、前記ダブ
ルヘテロ構造部の両側面を覆うように基板表面と垂直に
積層された、発振波長付近に反射率の最大値を持つ第３
の分布反射膜とを具備してなることを特徴としている。That is, the present invention (claim 1) provides a semiconductor laser device including a double heterostructure portion provided on a semiconductor substrate and having an active layer sandwiched between upper and lower cladding layers; First and second distributed reflective films having a maximum reflectance near the oscillation wavelength are stacked parallel to the substrate surface so as to be sandwiched from above and below, and the substrate surface covers both sides of the double heterostructure. The third layer is stacked perpendicularly to the oscillation wavelength and has a maximum reflectance near the oscillation wavelength.
It is characterized by comprising a distributed reflective film of.
【００２０】また、本発明（請求項４）は、微小閉共振
器構造を有する半導体レーザ装置において、半導体基板
上に設けられた、活性層をスペーサ層で上下から挟んで
なるダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部を
それぞれ上下から挟むように基板表面と平行に積層され
た第１，第２の分布反射膜と、前記ダブルヘテロ構造部
の側面を取り囲むように基板表面と垂直に積層され、且
つ筒状に形成された第３の分布反射膜とを具備してなり
、前記ダブルヘテロ構造部，第１，第２及び第３の分布
反射膜からなる微小閉共振器構造の大きさが、前記活性
層の自由空間における自然放出光のスペクトル幅程度の
周波数領域に１つ或いは小数個の共振器モードを有する
大きさであることを特徴としている。Further, the present invention (claim 4) provides a semiconductor laser device having a micro-closed resonator structure, which includes a double heterostructure portion provided on a semiconductor substrate and having an active layer sandwiched between upper and lower spacer layers. , first and second distributed reflective films are laminated parallel to the substrate surface so as to sandwich the double heterostructure from above and below, respectively, and are laminated perpendicularly to the substrate surface so as to surround the side surfaces of the double heterostructure. , and a third distributed reflective film formed in a cylindrical shape, the size of the micro closed resonator structure consisting of the double heterostructure portion, the first, second and third distributed reflective films is , it is characterized by having one or a small number of resonator modes in a frequency region approximately equal to the spectral width of spontaneously emitted light in the free space of the active layer.
【００２１】[0021]
【作用】本発明（請求項１）によれば、発振波長付近に
反射率の最大値を持ち、活性層を含む導波路領域の上下
左右を取り囲んでいる第１，第２及び第３の分布反射膜
と、該導波領域とによって構成される互いに直交した一
対のファブリ・ペロー共振器的な構造が、活性層付近で
の放射モード強度を低減し、導波モード強度を増大させ
る。自然放出確率は、これらのモード強度の２乗に比例
するため、従来の半導体レーザにおいて、自然放出によ
る損失の大部分を占めていた放射モードへの自然放出は
抑制される。逆に、発振モードを含む導波モードへの自
然放出は増強される。これらの効果により、しきい値以
下での注入領域において、反転分布を得るために注入さ
れたキャリアの自然放出による損失が低減されて注入効
率が上がると同時に、発振モードへ放出される光子密度
が増大する。その結果、従来のレーザに比べて低しきい
値の半導体レーザが得られる。[Operation] According to the present invention (claim 1), the first, second and third distributions have a maximum reflectance near the oscillation wavelength and surround the waveguide region including the active layer on the top, bottom, left and right. A pair of mutually orthogonal Fabry-Perot resonator-like structures constituted by the reflective film and the waveguide region reduce the radiation mode intensity near the active layer and increase the waveguide mode intensity. Since the spontaneous emission probability is proportional to the square of the intensity of these modes, spontaneous emission to the radiation mode, which accounts for most of the loss due to spontaneous emission in conventional semiconductor lasers, is suppressed. Conversely, spontaneous emission into guided modes, including oscillation modes, is enhanced. Due to these effects, in the injection region below the threshold, loss due to spontaneous emission of carriers injected to obtain population inversion is reduced, increasing injection efficiency, and at the same time, the density of photons emitted to the oscillation mode is increased. increase As a result, a semiconductor laser with a lower threshold value than conventional lasers can be obtained.
【００２２】また、本発明（請求項４）によれば、基板
に平行な一対の第１，第２の分布ブラッグ反射膜と、こ
れを取り巻く基板に垂直に筒状に積層された第３の分布
ブラッグ反射膜とによって構成される微小閉共振器構造
により、活性層からの発光が共振器モードにのみ生じ、
放射モードに生じないようにすることができる。さらに
、十分に小さな共振器体積により、活性層のゲイン帯域
内に共振器モードが１つ或いは小数個だけ生じる。これ
らの効果により、自然放出光の大部分が発振モードと結
合して、自然放出による損失が従来の半導体レーザに比
べて大幅に減少する。その結果、しきい値の極めて低い
半導体レーザが得られる。Further, according to the present invention (claim 4), a pair of first and second distributed Bragg reflection films parallel to the substrate and a third distributed Bragg reflection film stacked in a cylindrical shape perpendicular to the substrate surrounding the first and second distributed Bragg reflection films are provided. Due to the micro-closed resonator structure formed by the distributed Bragg reflection film, light emission from the active layer occurs only in the resonator mode.
It is possible to prevent the radiation mode from occurring. Moreover, a sufficiently small resonator volume results in only one or a small number of resonator modes within the gain band of the active layer. Due to these effects, most of the spontaneous emission light is coupled with the oscillation mode, and losses due to spontaneous emission are significantly reduced compared to conventional semiconductor lasers. As a result, a semiconductor laser with an extremely low threshold value can be obtained.
【００２３】[0023]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２４】図１は、本発明の第１の実施例に係わる半
導体レーザの概略構成を示す斜視断面図である。図中１
１はｎ型ＧａＡｓ基板、１２はｎ型分布反射膜（第１の
分布反射膜）、１３はｎ型クラッド層、１４は活性層、
１５はｐ型光ガイド層、１６はｐ型クラッド層、１７は
ｐ型分布反射膜（第２の分布反射膜）、１８は位相整合
層、１９は絶縁膜、２０は高抵抗分布反射膜（第３の分
布反射膜）、２１はｐ側電極、２２はｎ側電極を示して
いる。FIG. 1 is a perspective sectional view showing the schematic structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. 1 in the diagram
1 is an n-type GaAs substrate, 12 is an n-type distributed reflection film (first distributed reflection film), 13 is an n-type cladding layer, 14 is an active layer,
15 is a p-type optical guide layer, 16 is a p-type cladding layer, 17 is a p-type distributed reflective film (second distributed reflective film), 18 is a phase matching layer, 19 is an insulating film, and 20 is a high resistance distributed reflective film ( (third distributed reflection film), 21 indicates a p-side electrode, and 22 indicates an n-side electrode.
【００２５】本実施例では、活性層１４を含む導波領域
の構造はほぼ従来の屈折率結合型のＤＦＢレーザと同様
の構造である。即ち、ＧａＡｓ多重量子井戸の活性層１
４の上面にｐ型のＧａ１−ｘ Ａｌｘ Ａｓ光ガイド層
１５が成長され、この光ガイド層１５の表面には、導波
領域中での平均の発振波長の２分の１の周期で、中心部
に位相シフト構造を有する回折格子が刻印されている。In this embodiment, the structure of the waveguide region including the active layer 14 is almost the same as that of a conventional index-coupled DFB laser. That is, the active layer 1 of the GaAs multiple quantum well
A p-type Ga1-x Alx As optical guide layer 15 is grown on the upper surface of the waveguide region 4, and the surface of this optical guide layer 15 has a central region with a period of one-half the average oscillation wavelength in the waveguide region. A diffraction grating with a phase shift structure is engraved on the part.
【００２６】活性層１４と光ガイド層１５は、上下から
クラッド層１３，１６により挟まれている。即ち、活性
層１４の下にはｎ型のＧａ１−ｙ Ａｌｙ Ａｓクラッ
ド層１３が設けられ、光ガイド層１５の上にはｐ型のＧ
ａ１−ｙ Ａｌｙ Ａｓクラッド層１６が設けられてい
る。そして、これらの導波領域は、さらに上下からそれ
ぞれ第１及び第２の分布反射膜１２，１７により挟まれ
ている。即ち、クラッド層１３と基板１１との間にｎ型
のＧａ１−ｚ１Ａｌｚ１Ａｓ／Ｇａ１−ｚ２Ａｌｚ２Ａ
ｓ分布反射膜１２が積層され、クラッド層１６の上にｐ
型のＧａ１−ｚ１Ａｌｚ１Ａｓ／Ｇａ１−ｚ２Ａｌｚ２
Ａｓ分布反射膜１７が積層されている。また、活性層１
４の左右には高抵抗のＧａ１−ｚ１Ａｌｚ１Ａｓ／Ｇａ
１−ｚ２Ａｌｚ２Ａｓ分布反射膜２０が形成されている
。The active layer 14 and the light guide layer 15 are sandwiched between cladding layers 13 and 16 from above and below. That is, an n-type Ga1-yAlyAs cladding layer 13 is provided below the active layer 14, and a p-type G cladding layer 13 is provided above the optical guide layer 15.
An a1-y Aly As cladding layer 16 is provided. These waveguide regions are further sandwiched between the first and second distributed reflection films 12 and 17 from above and below, respectively. That is, between the cladding layer 13 and the substrate 11, n-type Ga1-z1Alz1As/Ga1-z2Alz2A
An s-distribution reflective film 12 is laminated on the cladding layer 16.
Type Ga1-z1Alz1As/Ga1-z2Alz2
An As distributed reflective film 17 is laminated. In addition, active layer 1
High resistance Ga1-z1Alz1As/Ga on the left and right of 4
A 1-z2Alz2As distributed reflection film 20 is formed.
【００２７】これらの分布反射膜１２，１７，２０にお
いては、Ｇａ１−ｚ１Ａｌｚ１Ａｓ，Ｇａ１−ｚ２Ａｌ
ｚ２Ａｓの各層の光学厚さ（実際の厚さに屈折率を掛け
た値）は真空中での発振波長λ０の１／４であり、分布
反射膜の光学的禁制帯の幅が活性層１４のゲイン帯域を
十分含む程度にｚ１とｚ２の差を大きく取る。当然なが
ら、Ａｌ組成ｘ，ｙ，ｚ１，ｚ２は、活性層１４からの
発光の吸収が問題とならない程度に取る。さらに、導波
領域の厚さ及び幅は、対向する分布反射膜によって生じ
るファブリ・ペローモードによる透過モードがλ０ 近
傍に生じないように、図２に示す値とする。In these distributed reflection films 12, 17, 20, Ga1-z1Alz1As, Ga1-z2Al
The optical thickness (actual thickness multiplied by the refractive index) of each layer of z2As is 1/4 of the oscillation wavelength λ0 in vacuum, and the width of the optical forbidden band of the distributed reflection film is the same as that of the active layer 14. The difference between z1 and z2 is set large enough to sufficiently cover the gain band. Naturally, the Al compositions x, y, z1, and z2 are set to such an extent that absorption of light emitted from the active layer 14 does not pose a problem. Further, the thickness and width of the waveguide region are set to the values shown in FIG. 2 so that the transmission mode due to the Fabry-Perot mode caused by the opposing distributed reflection films does not occur near λ0.
【００２８】図２において（ａ）は導波領域となるメサ
部の斜視図で、（ｂ）は（ａ）のｙ方向断面（Ｂ部分の
拡大図）、（ｃ）は（ａ）のｘ方向断面（Ｃ部分の拡大
図）を示している。厚さについては、図２（ｂ）にＬ（
低屈折率層），Ｈ（高屈折率層）で示すように、上下の
分布反射膜１２，１７の屈折率分布が対称である場合に
、活性層１４，光ガイド層１５及びクラッド層１３，１
６の光学厚さを加えた値がλ０ ／４の奇数倍になるよ
う、また反対称である場合にはλ０ ／２の整数倍とな
るように取る（図中のｍは正の整数）。横幅については
図２（ｃ）に示すように、活性層１４の横幅の光学長が
λ０ ／４の奇数倍になるようにとる。但し、活性層１
４の側面に後述する図９（ｂ）示すようにクラッド層を
形成する場合には、活性層１４の横幅の光学長と側面の
クラッド層の光学厚さを加えた値がλ０ ／４の奇数倍
になるように取る。In FIG. 2, (a) is a perspective view of the mesa portion that becomes the waveguide region, (b) is a cross section in the y direction (enlarged view of part B) of (a), and (c) is a perspective view of the mesa portion that becomes the waveguide region. A directional cross section (enlarged view of part C) is shown. Regarding the thickness, L(
When the refractive index distributions of the upper and lower distributed reflective films 12 and 17 are symmetrical, as shown by H (low refractive index layer) and H (high refractive index layer), the active layer 14, the optical guide layer 15 and the cladding layer 13, 1
The value obtained by adding the optical thickness of 6 is set to be an odd number multiple of λ0/4, or in the case of antisymmetricity, an integral multiple of λ0/2 (m in the figure is a positive integer). The width is set so that the optical length of the active layer 14 is an odd multiple of λ0/4, as shown in FIG. 2(c). However, active layer 1
When forming a cladding layer on the side surface of the active layer 14 as shown in FIG. 9(b) described later, the sum of the optical length of the width of the active layer 14 and the optical thickness of the cladding layer on the side surface is an odd number of λ0 /4. Take it so that it doubles.
【００２９】ｐ側電極（電極兼反射膜）２１と分布反射
膜１７との間には、電極２１での反射の際の位相変化と
分布反射膜１７での反射の際の位相変化との差を補正す
るために、ｐ型のＧａ１−Ｚ３ＡｌＺ３Ａｓ位相整合層
１８が形成されている。位相整合層１８の厚さは光学長
でλ０ ／５からλ０ ／４の程度であり、これはキャ
ップ層としても機能する。Between the p-side electrode (electrode and reflective film) 21 and the distributed reflective film 17, there is a difference between the phase change during reflection at the electrode 21 and the phase change during reflection at the distributed reflective film 17. In order to correct this, a p-type Ga1-Z3AlZ3As phase matching layer 18 is formed. The thickness of the phase matching layer 18 is on the order of λ0/5 to λ0/4 in terms of optical length, and also functions as a cap layer.
【００３０】活性層１４を含むメサ構造の外側の分布反
射膜１２の上面には、分布反射膜２０の選択成長の際の
マスクとして働き、さらにｐ側電極２１の蒸着の際に分
布反射膜２０の側面に薄く付着した金属膜を通した電流
リークを防ぐための窒化珪素膜（絶縁膜）１９が形成さ
れている。ｎ側電極２２はｎ型ＧａＡｓ基板１１の裏面
に蒸着されている。ｐ側電極２１としては、通常ｐ電極
として用いられるＡｕ／Ｚｎ／Ａｕを用いてもよいが、
半導体との界面付近での合金化による反射率の低下、又
は光吸収の増加を避けるため、Ａｇ，Ａｇ／Ａｕ，或い
はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の非合金化金属膜を用いるのがよ
り望ましい。The top surface of the distributed reflective film 12 outside the mesa structure including the active layer 14 serves as a mask during selective growth of the distributed reflective film 20, and furthermore, the distributed reflective film 20 is formed on the top surface of the distributed reflective film 12 when the p-side electrode 21 is deposited. A silicon nitride film (insulating film) 19 is formed to prevent current leakage through the metal film thinly attached to the side surface of the substrate. The n-side electrode 22 is deposited on the back surface of the n-type GaAs substrate 11. As the p-side electrode 21, Au/Zn/Au, which is usually used as a p-electrode, may be used, but
In order to avoid a decrease in reflectance or an increase in light absorption due to alloying near the interface with the semiconductor, it is more desirable to use a non-alloyed metal film such as Ag, Ag/Au, or Ti/Pt/Au.
【００３１】以上のような光学的構造を採用することに
よって、活性層１４から横方向（ｘ方向），上下方向（
ｙ方向），軸方向（ｚ方向）に進行する電磁波モードの
電場成分の絶対値（モード強度）は、それぞれ図３（ａ
）〜（ｃ）に示す周波数依存となる。ここで、ν０ は
光ガイド層１５に刻印された回折格子によるブラッグ周
波数で、これが発振周波数となる。ｘ方向，ｙ方向に対
しては、ν０ を中心とした周波数幅がそれぞれΔνｘ
，Δνｙ である光学的禁制帯が存在し、これが図３
（ｄ）に示したゲインの周波数帯域Δνｇ よりも広い
ので、図３（ａ）（ｂ）に示すようにｘ方向，ｙ方向へ
の自然放出は、ゲインの全周波数帯域に渡って抑制され
る。一方、ｚ方向には、図３（ｃ）に示すように光ガイ
ド層１５の回折格子によるＤＦＢモードとレーザ端面に
よるファブリ・ペローモードが競合して現われ、周波数
幅Δνｇ の光学的禁制帯の中心である周波数ν０ の
位置に、発振モードとなる最大のピークが現われる。By employing the optical structure as described above, the active layer 14 can be
The absolute values (mode strengths) of the electric field components of the electromagnetic wave modes traveling in the y direction) and axial direction (z direction) are shown in Figure 3 (a
) to (c). Here, ν0 is the Bragg frequency produced by the diffraction grating imprinted on the optical guide layer 15, and this becomes the oscillation frequency. For the x and y directions, the frequency width centered at ν0 is Δνx
, Δνy exists, which is shown in Figure 3.
Since it is wider than the frequency band Δνg of the gain shown in (d), spontaneous emission in the x and y directions is suppressed over the entire frequency band of the gain, as shown in Fig. 3 (a) and (b). . On the other hand, in the z direction, as shown in FIG. 3(c), the DFB mode due to the diffraction grating of the optical guide layer 15 and the Fabry-Perot mode due to the laser end face compete with each other, and the center of the optical forbidden band with the frequency width Δνg appears. The maximum peak, which becomes the oscillation mode, appears at a frequency ν0.
【００３２】このような電磁波モード分布によって、活
性層１４からの全自然放出光のスペクトルは、図４（ａ
）に示すような発振モードに大きなピークを持ったもの
となる。全体の発光強度に対する発振モード成分の強度
比を、図４（ｂ）の従来の埋込みヘテロ構造のＤＦＢレ
ーザの自然放出光スペクトルと比較すると、本実施例に
おける値は１０倍程度となり、従ってしきい値電流は１
０分の１程度に減少する。Due to such electromagnetic wave mode distribution, the spectrum of the total spontaneous emission from the active layer 14 is as shown in FIG. 4(a).
) has a large peak in the oscillation mode. Comparing the intensity ratio of the oscillation mode component to the overall emission intensity with the spontaneous emission spectrum of the conventional buried heterostructure DFB laser shown in FIG. The value current is 1
It decreases to about 1/0.
【００３３】次に、第１の実施例レーザの製造方法につ
いて、図５を参照して説明する。Next, a method of manufacturing the laser of the first embodiment will be explained with reference to FIG.
【００３４】まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１上にｎ型分布反射膜１２，ｎ型クラッド層
１３，活性層１４及び光ガイド層１５を順次エピタキシ
ャル成長する。続いて、２光束干渉露光若しくは電子ビ
ーム露光とウェットエッチング等の通常用いられる方法
によって回折格子のパターニングを行った後、ｐ型クラ
ッド層１６，ｐ型分布反射膜１７及びｐ型位相整合層１
８を再成長する。次いで、ｐ型位相整合層１８上に二酸
化珪素膜を形成し、さらに通常の紫外線露光或いは電子
ビーム露光によるリソグラフィによって、図２（ｃ）に
示した幅のストライプをパターニングし、不要部分を弗
酸等で取り除き、次のドライエッチングのためのマスク
Ｍ１を形成する。First, as shown in FIG. 5(a), n-type Ga
An n-type distributed reflective film 12, an n-type cladding layer 13, an active layer 14, and a light guide layer 15 are epitaxially grown on an As substrate 11 in this order. Subsequently, after patterning the diffraction grating by a commonly used method such as two-beam interference exposure or electron beam exposure and wet etching, the p-type cladding layer 16, the p-type distributed reflection film 17, and the p-type phase matching layer 1 are formed.
Re-grow 8. Next, a silicon dioxide film is formed on the p-type phase matching layer 18, and then patterned into stripes with the width shown in FIG. etc. to form a mask M1 for the next dry etching.
【００３５】次いで、ＥＣＲ−ＲＩＢＥ等のドライエッ
チングにより、図５（ｂ）に示すようにｎ型分布反射膜
１２の途中までエッチングを行って導波構造を形成した
後、エッチング底面に窒化珪素膜１９をスパッタ等によ
って形成する。Next, by dry etching such as ECR-RIBE, the n-type distributed reflection film 12 is etched halfway up to form a waveguide structure as shown in FIG. 19 is formed by sputtering or the like.
【００３６】次いで、図５（ｃ）に示すように、導波路
構造の側面に付着した窒化珪素を弗化アンモニウムで除
去し、導波路構造をレジスト２３で埋め込んで平坦化す
る。続いて、酸素系ＲＩＥによってＭ１の頭出しを行い
、その上に二酸化珪素膜を形成してＭ１を形成したとき
と同様の方法によって、分布反射膜２０の幅かそれ以上
の幅のストライプ状のマスクＭ２を形成する。Next, as shown in FIG. 5C, the silicon nitride adhering to the side surfaces of the waveguide structure is removed using ammonium fluoride, and the waveguide structure is filled with a resist 23 and planarized. Next, the beginning of M1 is determined by oxygen-based RIE, and a silicon dioxide film is formed thereon to form a stripe-shaped film having a width equal to or wider than the distributed reflection film 20 using the same method used to form M1. A mask M2 is formed.
【００３７】次いで、図５（ｄ）に示すように、レジス
ト２３を除去し、ウェットエッチングによって導波路構
造側面のダメージを除去した後、ＭＯＣＶＤ法により導
波路構造の側面に高抵抗半導体分布反射膜２０を選択成
長させる。Next, as shown in FIG. 5(d), after removing the resist 23 and removing damage on the side surfaces of the waveguide structure by wet etching, a high resistance semiconductor distributed reflective film is formed on the side surfaces of the waveguide structure by MOCVD. Selectively grow 20.
【００３８】次いで、図５（ｅ）に示すように、弗化ア
ンモニウム等のエッチャントでマスクＭ２を取り除く。
このとき、二酸化珪素に比べて窒化珪素はそのエッチン
グ速度が十分遅いので、窒化珪素膜１９は分布反射膜１
２のエッチング底面上に残ることになる。Next, as shown in FIG. 5(e), the mask M2 is removed using an etchant such as ammonium fluoride. At this time, since the etching rate of silicon nitride is sufficiently slower than that of silicon dioxide, the silicon nitride film 19 is
It will remain on the etched bottom surface of No. 2.
【００３９】次いで、図５（ｆ）に示すように、エピタ
キシャル面上にｐ側電極２１を蒸着し、さらに基板裏面
にｎ側電極２２を蒸着する。そして、端面をへき開して
必要に応じてコートを施す。これにより、図１に示すレ
ーザ構造が実現されることになる。Next, as shown in FIG. 5(f), a p-side electrode 21 is deposited on the epitaxial surface, and an n-side electrode 22 is further deposited on the back surface of the substrate. Then, the end faces are cleaved and coated as necessary. As a result, the laser structure shown in FIG. 1 is realized.
【００４０】図６は、本発明の第２の実施例の概略構成
を示す斜視断面図である。この実施例は、後に述べる方
法によって１回のエピタキシャル成長で作成が可能な実
施例である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。FIG. 6 is a perspective sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention. This example is an example that can be created by one epitaxial growth using the method described later. Note that the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
【００４１】基本的な構造は、その成長方法の特徴から
ＤＦＢ構造ではない点を除いて第１の実施例とほぼ同様
である。即ち、活性層１４の上下をそれぞれｎ型，ｐ型
のクラッド層１３，１６が挟み、さらにその上下からそ
れぞれｎ型，ｐ型の分布反射膜１２，１７が挟んでいる
。この導波構造の側面は高抵抗半導体分布反射膜２０に
よって覆われている。The basic structure is almost the same as that of the first embodiment except that it is not a DFB structure due to the characteristics of its growth method. That is, the active layer 14 is sandwiched between n-type and p-type cladding layers 13 and 16 above and below, respectively, and further sandwiched between n-type and p-type distributed reflection films 12 and 17 from above and below, respectively. The side surfaces of this waveguide structure are covered with a high resistance semiconductor distributed reflection film 20.
【００４２】本実施例が、第１の実施例と異なる点は、
導波路の上面だけでなく側面もｐ側電極（電極兼反射膜
）２１によって覆われていることと、分布反射膜１７の
上面にＺｎ等のｐ型不純物拡散層２４が設けられている
ことにある。これは、高抵抗分布反射膜２０の成長時に
、ｐ型分布反射膜１７の上面に僅かに高抵抗半導体層が
成長しても、ｐ側電極２１との導通を確保するためであ
る。なお、側面にも金属膜があるために、高抵抗分布反
射膜２０の最上面にやはり位相整合層１８ｂが設けられ
ている。This embodiment differs from the first embodiment in the following points:
Not only the top surface but also the side surfaces of the waveguide are covered with the p-side electrode (electrode and reflection film) 21, and a p-type impurity diffusion layer 24 such as Zn is provided on the top surface of the distributed reflection film 17. be. This is to ensure conduction with the p-side electrode 21 even if a slight high-resistance semiconductor layer grows on the upper surface of the p-type distributed reflection film 17 when the high-resistance distributed reflection film 20 is grown. Note that since there is also a metal film on the side surfaces, the phase matching layer 18b is also provided on the top surface of the high resistance distributed reflection film 20.
【００４３】本実施例は、ＤＦＢ構造を適用した第１の
実施例に比べればしきい値電流の低減効果は多少劣るも
のの、作成プロセスが大幅に簡略化できる点と、活性層
１４にダメージが生じ難いというメリットがある。Although the present embodiment is somewhat inferior in the effect of reducing the threshold current as compared to the first embodiment in which the DFB structure is applied, the manufacturing process can be greatly simplified and the active layer 14 is not damaged. It has the advantage of being less likely to occur.
【００４４】次に、第２の実施例レーザの製造方法につ
いて、図７を参照して説明する。Next, a method for manufacturing the laser of the second embodiment will be explained with reference to FIG.
【００４５】まず、図７（ａ）に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１１の（１１１）Ｂ面上に窒化珪素膜或いは二
酸化珪素膜を形成する。そして、紫外線露光又は電子線
露光によるリソグラフィによって、〈１１−２〉方向へ
伸びるストライプをパターニングし、弗化アンモニウム
でストライプ部分をエッチングして取り去り、マスクＭ
１′を形成する。First, as shown in FIG. 7(a), n-type Ga
A silicon nitride film or a silicon dioxide film is formed on the (111)B plane of the As substrate 11. Then, a stripe extending in the <11-2> direction is patterned by lithography using ultraviolet ray exposure or electron beam exposure, and the stripe portion is removed by etching with ammonium fluoride, and the mask M
1' is formed.
【００４６】次いで、ＭＯＣＶＤ法による選択成長によ
り、図７（ｂ）に示すように、基板面の露出したストラ
イプ部分にｎ型分布反射膜１２，ｎ型クラッド層１３，
活性層１４，ｐ型クラッド層１６，ｐ型分布反射膜１７
及びｐ型位相整合層１８ａを高基板温度（８００℃）、
低Ａｓ圧（６×１０−５ａｔｍ）で順次積層する。この
とき、基板面に垂直な方向（〈１１１〉方向）への成長
速度が、基板に平行な方向（〈１−１０〉，〈−１１０
〉）方向への成長速度よりも２０倍程度速くなる。Next, by selective growth using the MOCVD method, an n-type distributed reflective film 12, an n-type cladding layer 13,
Active layer 14, p-type cladding layer 16, p-type distributed reflection film 17
and p-type phase matching layer 18a at high substrate temperature (800° C.),
The layers are sequentially laminated at a low As pressure (6×10 −5 atm). At this time, the growth rate in the direction perpendicular to the substrate surface (<111> direction) is different from the growth rate in the direction parallel to the substrate (<1-10>, <-110>
〉) The growth rate is about 20 times faster than the growth rate in the direction.
【００４７】次いで成長条件を、低基板温度（６００℃
），高Ａｓ圧（２×１０−４ａｔｍ）に設定し、図７（
ｃ）に示すように、ストライプ状導波路構造部の側面に
高抵抗分布反射膜２０及び位相整合層１８ｂを成長する
。このときは、逆に基板に平行方向への成長速度が基板
面に垂直な方向への成長速度よりも速くなる。なお、ス
トライプの方向は〈２−１−１〉，〈１−２１〉方向に
とることも可能で、このときは側面はそれぞれ〈０１−
１〉，〈０−１１〉方向及び〈１０−１〉，〈−１０１
〉方向に成長する。Next, the growth conditions were changed to a low substrate temperature (600°C
), high As pressure (2 x 10-4 atm) was set, and Fig. 7 (
As shown in c), a high resistance distributed reflection film 20 and a phase matching layer 18b are grown on the side surfaces of the striped waveguide structure. At this time, conversely, the growth rate in the direction parallel to the substrate is faster than the growth rate in the direction perpendicular to the substrate surface. Note that the direction of the stripes can also be set in the <2-1-1> or <1-21> direction, in which case the side surfaces are respectively <01-1>.
1>, <0-11> direction and <10-1>, <-101
〉 direction.
【００４８】次いで、図７（ｄ）に示すように、成長面
の上部にＺｎ等のｐ型不純物拡散を行い、ｐ型不純物拡
散層２４を形成する。その後、図７（ｅ）に示すように
、構造全体を覆うようにｐ側電極２１を蒸着し、基板裏
面にｎ型電極２２を蒸着することによって、図６に示す
レーザ構造が実現される。Next, as shown in FIG. 7D, a p-type impurity such as Zn is diffused into the upper part of the growth surface to form a p-type impurity diffusion layer 24. Thereafter, as shown in FIG. 7E, a p-side electrode 21 is deposited to cover the entire structure, and an n-type electrode 22 is deposited on the back surface of the substrate, thereby realizing the laser structure shown in FIG. 6.
【００４９】以上の第１，第２の実施例においては、分
布反射膜１２，１７，２０の反射率を高くし、且つ光学
的禁制帯域幅を大きくするために、積層する媒質の屈折
率差を大きくする必要がある。そのため、分布反射膜の
Ａｌ組成は、活性層１４からの発光の吸収が問題となら
ない程度にその差を大きく取る必要がある。In the first and second embodiments described above, in order to increase the reflectance of the distributed reflection films 12, 17, and 20 and widen the optical forbidden bandwidth, the refractive index difference between the laminated media is needs to be made larger. Therefore, the Al composition of the distributed reflection film needs to have a large difference so that the absorption of light emitted from the active layer 14 does not become a problem.
【００５０】第１及び第２の実施例では活性層１４とし
て厚さ０．０１μｍのＧａＡｓ量子井戸を用いているの
で、ｚ１＝０．１６，ｚ２＝１程度にとる。対の数に関
しては、多ければ多いほど反射率は高くなるが、光吸収
や電気抵抗の増加との兼ね合いで適切な対の数を設定す
る必要がある。第１実施例における分布反射膜１２，２
０及び第２の実施例における分布反射膜１２については
２０〜３０対程度、第１の実施例における分布反射膜１
７及び第２の実施例における分布反射膜１７，２０につ
いては、ｐ側電極２１による反射も生じるため５〜１５
程度とする。In the first and second embodiments, a GaAs quantum well with a thickness of 0.01 μm is used as the active layer 14, so z1=0.16 and z2=1 are set. Regarding the number of pairs, the reflectance increases as the number increases, but it is necessary to set an appropriate number of pairs in consideration of increases in light absorption and electrical resistance. Distributed reflection films 12 and 2 in the first embodiment
About 20 to 30 pairs of distributed reflective films 12 in the second embodiment and the distributed reflective film 1 in the first embodiment
Regarding the distributed reflection films 17 and 20 in 7 and 2nd embodiment, since reflection by the p-side electrode 21 also occurs, 5 to 15
degree.
【００５１】なお、分布反射膜１２，１７としては、先
に述べた２種類の媒質を４分の１光学厚さずつ積層した
ものに限らず、他の構造も用いることができる。例えば
、２種類の媒質の間に、その中間組成のスペーサ層を挿
入したもの、光学長でλ０ ／２周期で組成を連続的に
変化させたもの、或いは短周期超格子の膜厚や組成を光
学長でλ０ ／２周期で変化させたもの、等によって構
成された反射膜でもよい。これらの構造を用いることに
よって、素子のシリーズ抵抗を低減することができる。Note that the distributed reflection films 12 and 17 are not limited to the one in which the two types of media described above are laminated with a quarter optical thickness, but other structures can also be used. For example, a spacer layer with an intermediate composition is inserted between two types of media, a spacer layer with an intermediate composition is inserted between two types of media, a spacer layer with an optical length of λ0/2 is continuously changed, or a short-period superlattice whose film thickness and composition are changed. A reflective film constructed by changing the optical length at a period of λ0/2 may also be used. By using these structures, the series resistance of the element can be reduced.
【００５２】第１，第２の実施例以外にも、同様の効果
をもたらす構造は種々考えられる。図８に示すメサ構造
のＡ−Ａ′断面を図９に、Ｂ−Ｂ′断面を図１０に示す
。図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は第１の実施例の変形例、図
９（ｄ）（ｅ）は第２の実施例の変形例である。[0052] In addition to the first and second embodiments, various structures that provide similar effects can be considered. FIG. 9 shows a cross section along line AA' of the mesa structure shown in FIG. 8, and FIG. 10 shows a cross section along line B-B'. 9(a), 9(b), and 9(c) are modified examples of the first embodiment, and FIGS. 9(d) and 9(e) are modified examples of the second embodiment.
【００５３】まず、（ａ）は、活性層１４を含むメサ構
造を切り出すためのエッチングを、分布反射膜１２を貫
通して基板１１に達するまで行い、さらにリーク電流防
止措置をより確実にするために、窒化珪素膜上にさらに
絶縁性のポリイミド膜２５を形成した例である。（ｂ）
（ｄ）は、ＣＲ時定数を下げて高速変調に対応するため
に電極２１の不要な部分を除去し、横モード選択性を上
げるために活性層１４の横幅を狭くし、横方向にもクラ
ッド層２６を形成した例である。（ｃ）は、第２の実施
例と同様に、側面にも電極兼反射膜２１を設け、十分な
反射率を確保しつつ分布反射膜２０の厚さを数分の１に
した例、（ｅ）はｎ型分布反射膜１２を途中まで成長し
てから選択成長用のマスクを形成し、後に第２の実施例
と同様にして作成した例である。First, in (a), etching is performed to cut out the mesa structure including the active layer 14 until it penetrates the distributed reflection film 12 and reaches the substrate 11, and in order to further ensure leakage current prevention measures. In this example, an insulating polyimide film 25 is further formed on the silicon nitride film. (b)
In (d), unnecessary parts of the electrode 21 are removed to reduce the CR time constant and correspond to high-speed modulation, the width of the active layer 14 is narrowed to increase the transverse mode selectivity, and cladding is also applied in the transverse direction. This is an example in which a layer 26 is formed. (c) is an example in which the electrode-cum-reflection film 21 is also provided on the side surface, as in the second embodiment, and the thickness of the distributed reflection film 20 is reduced to a fraction while ensuring sufficient reflectance. e) is an example in which a mask for selective growth is formed after the n-type distributed reflection film 12 has been grown halfway, and then it is produced in the same manner as in the second embodiment.
【００５４】図１０（ａ）は、第１の実施例のλ／４位
相シフト構造の具体的な構造を示した図である。図の中
央部で回折格子の位相がπ／２、即ち波長の４分の１ず
れていることにより、回折格子のブラッグ周波数での発
振が可能となる。FIG. 10(a) is a diagram showing a specific structure of the λ/4 phase shift structure of the first embodiment. Since the phase of the diffraction grating is shifted by π/2, that is, one quarter of the wavelength, in the center of the figure, the diffraction grating can oscillate at the Bragg frequency.
【００５５】図１０（ｂ）は、中野氏らによって提案さ
れた利得結合型のＤＦＢ構造を活性層領域に採用した例
である（Ｙ．Ｌｕｏ， Ｙ．Ｎａｋａｎｏ， Ｋ．Ｔａ
ｄａ， Ｔ．Ｉｎｏｕｅ， Ｈ．Ｈｏｓｏｍａｔｕａｎ
ｄ Ｈ．Ｉｗａｏｋａ： Ｔｉｃｈ．Ｄｉｇ．７ｔｈ
Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ Ｏｐｔｉｃｓ
ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ ＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉ
ｃａｔｉｏｎ， Ｋｏｂｅ，１９８９（電子情報通信学
会，１９８９）Ｖｏｌ．５， ｐ．４０；中野義昭，多
田邦雄：応用物理，Ｖｏｌ．５８， Ｎｏ．１１， １
９８９， ｐ．１５５４ ）。基本的構造は、ｎ型クラ
ッド層１３の上面に回折格子が刻印されたパターン供給
層１５ａが形成され、その上にバッファ層１５ｂ，活性
層１４，ｐクラッド層１６が順次積層されたものである
。FIG. 10(b) is an example in which the gain-coupled DFB structure proposed by Mr. Nakano et al. is adopted in the active layer region (Y. Luo, Y. Nakano, K. Ta
da, T. Inoue, H. Hosomatuan
dH. Iwaoka: Tich. Dig. 7th
Int. Conf. Integrate Optics
and Optical Fiber Community
cation, Kobe, 1989 (IEICE, 1989) Vol. 5, p. 40; Yoshiaki Nakano, Kunio Tada: Applied Physics, Vol. 58, No. 11, 1
989, p. 1554). The basic structure is that a pattern supply layer 15a in which a diffraction grating is engraved is formed on the upper surface of an n-type cladding layer 13, and a buffer layer 15b, an active layer 14, and a p-cladding layer 16 are laminated in this order on top of the pattern supply layer 15a. .
【００５６】活性層１４の厚さが周期的に変調されるこ
とにより、利得結合が生じる。同時に生じる屈折率結合
は、１５ａ−１５ｂ界面、１５ｂ−１４界面とで屈折率
変調の位相が反転しているために、適当な条件を選ぶこ
とにより互いに打ち消し合わすことが可能で、その結果
ほぼ純粋な利得結合の導波路構造が得られる。このよう
な活性層付近の構造では、導波モードとしてＤＦＢモー
ドがファブリ・ペローモードよりも強く現われる傾向が
あるため、本発明に適用することによる自然放出光係数
の増大は（ａ）の構造を適用した場合より大きく、従っ
てより大きなしきい値電流の低減効果が得られる。Gain coupling occurs because the thickness of the active layer 14 is periodically modulated. The refractive index coupling that occurs simultaneously can be canceled out by selecting appropriate conditions because the phases of the refractive index modulation are reversed at the 15a-15b interface and the 15b-14 interface, resulting in almost pure A gain-coupled waveguide structure can be obtained. In such a structure near the active layer, the DFB mode tends to appear more strongly as a waveguide mode than the Fabry-Perot mode. This is larger than when applied, and therefore a larger threshold current reduction effect can be obtained.
【００５７】（ｃ）は、（ａ）よりも大きな屈折率結合
を得るために、光ガイド層１５の、λ／４位相シフト構
造を有する回折格子をドライエッチングによって十分深
く作成し、クラッド層１６で埋め込んで平坦化した例で
ある。この深い回折格子によって電流注入が導波方向に
変調され利得結合が生じるのを防ぐため、活性層１４と
光ガイド層１５との間に通電容易層２７を設けて均一に
電流が注入できるようにする。この場合もやはりＤＦＢ
モードが強調されるため、より大きなしきい値電流の低
減効果が得られる。In (c), in order to obtain a larger refractive index coupling than in (a), a diffraction grating having a λ/4 phase shift structure of the optical guide layer 15 is formed sufficiently deep by dry etching, and the cladding layer 16 is This is an example of embedding and flattening. In order to prevent current injection from being modulated in the waveguide direction by this deep diffraction grating and gain coupling from occurring, an easy-to-conduct layer 27 is provided between the active layer 14 and the optical guide layer 15 so that current can be uniformly injected. do. In this case as well, DFB
Since the mode is emphasized, a greater effect of reducing the threshold current can be obtained.
【００５８】以上の図１０（ａ）〜（ｃ）の構造は、図
９（ａ）〜（ｅ）の構造と任意に組み合わせることが可
能である。但し、図９（ｄ）（ｅ）の例にＤＦＢ構造を
導入するためには、図７（ｂ）に相当する成長段階の途
中で成長を中断し、回折格子を刻印するためのプロセス
を加える必要がある。The structures shown in FIGS. 10(a) to 10(c) above can be arbitrarily combined with the structures shown in FIGS. 9(a) to 9(e). However, in order to introduce a DFB structure into the examples shown in FIGS. 9(d) and (e), growth must be interrupted in the middle of the growth stage corresponding to FIG. 7(b) and a process for imprinting a diffraction grating must be added. There is a need.
【００５９】なお、以上の実施例では基板としてｎ型Ｇ
ａＡｓを用いたが、ｐ型基板を用いてもよいことは勿論
である。その場合には、各層の導電型を反転すればよい
。活性層としては、量子井戸だけではなく、通常のバル
ク活性層或いは量子細線，量子井戸箱構造を用いてもよ
い。特に、量子細線，量子井戸箱構造を用いた場合には
、ゲインの周波数依存が急峻になるため、より一層のし
きい値の低減効果が得られる。また、材料系としては、
ＧａＡｌＡｓ系に限らず、他の材料系、例えばＩｎＧａ
ＡｌＡｓ系，ＩｎＧａＡｌＰ，ＩｎＧａＡｓＰ系の材料
等に適用することもできる。Note that in the above embodiments, the substrate is an n-type G
Although aAs is used, it goes without saying that a p-type substrate may also be used. In that case, the conductivity type of each layer may be reversed. As the active layer, not only a quantum well but also a normal bulk active layer, a quantum wire, or a quantum well box structure may be used. In particular, when a quantum wire or a quantum well box structure is used, the frequency dependence of the gain becomes steeper, so that a further effect of reducing the threshold value can be obtained. In addition, in terms of materials,
Not limited to GaAlAs, but also other material systems, such as InGa.
It can also be applied to AlAs-based, InGaAlP, InGaAsP-based materials, etc.
【００６０】図１１〜図２１は、本発明による半導体微
小閉共振器レーザの各実施例を示したものである。FIGS. 11 to 21 show embodiments of semiconductor micro-closed cavity lasers according to the present invention.
【００６１】まず、第３，第４の実施例について説明す
る。これらの実施例は基板側から出力光を取り出す構造
となっている。また、両者とも図１１、図１３の斜視断
面図に示すような柱状構造となっている。但し、横断面
の形状は図１１の円形、図１３の正方形に限らず任意に
形状を取り得る。第３，第４の実施例の縦断面を図１２
、図１４に示す。First, the third and fourth embodiments will be explained. These embodiments have a structure in which output light is extracted from the substrate side. Moreover, both have a columnar structure as shown in the perspective cross-sectional views of FIGS. 11 and 13. However, the shape of the cross section is not limited to the circular shape shown in FIG. 11 or the square shape shown in FIG. 13, but can be any shape. FIG. 12 shows a longitudinal section of the third and fourth embodiments.
, shown in FIG.
【００６２】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板３１の上に各層の
光学厚さが真空中での発振波長λ０ の４分の１である
ｎ−Ａｌｚ１Ｇａ１−ｚ１Ａｓ／ｎ−Ａｌｚ２Ｇａ１−
ｚ２Ａｓの対を複数対積層した分布ブラッグ反射膜３２
が積層され、その上にｎ−Ａｌｙ１Ｇａ１−ｙ１Ａｓス
ペーサ層３３、Ｉｎｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ歪量子井戸活
性層３４、ｐ−Ａｌｙ２Ｇａ１−ｙ２Ａｓスペーサ層３
６が積層されている。First, n-Alz1Ga1-z1As/n-Alz2Ga1- is deposited on the n-GaAs substrate 31, the optical thickness of each layer being one quarter of the oscillation wavelength λ0 in vacuum.
Distributed Bragg reflection film 32 laminated with a plurality of pairs of z2As
are laminated, and thereon an n-Aly1Ga1-y1As spacer layer 33, an Inx1Ga1-x1As strained quantum well active layer 34, and a p-Aly2Ga1-y2As spacer layer 3.
6 are stacked.
【００６３】スペーサ層３３，３６は歪量子井戸活性層
３４に対するバリア層としても機能しており、必要に応
じてＡｌ組成ｙ１，ｙ２、或いはドーピング濃度を積層
方向に階段状、或いは連続的に変化させた構造も可能で
ある。また、両スペーサ層３３，３６の光学厚さは同じ
で、両スペーサ層３３，３６と活性層３４を足した光学
厚さはλ０ である。The spacer layers 33 and 36 also function as barrier layers for the strained quantum well active layer 34, and the Al compositions y1 and y2 or the doping concentration can be changed stepwise or continuously in the stacking direction as necessary. It is also possible to have a structure in which the Further, the optical thicknesses of both spacer layers 33 and 36 are the same, and the optical thickness of both spacer layers 33 and 36 plus the active layer 34 is λ0.
【００６４】この活性層領域の断面構造は図１１，図１
３に示す限りではなく、図１５に示すように、両スペー
サ層３３，３６と活性層３４を足した光学厚さがλ０
の整数倍で、かつ活性層３４が軸方向の定在波モードの
腹の部分に位置しているような構造も適用できる。また
、活性層３４のＩｎ組成ｘ１は、発振波長がＧａＡｓ基
板３１に対して透明になるように設定する。活性層３４
としては、量子井戸だけではなく、量子細線或いは量子
井戸箱構造を用いてもよい。The cross-sectional structure of this active layer region is shown in FIGS.
3, as shown in FIG. 15, the optical thickness of both spacer layers 33, 36 and active layer 34 is λ0.
A structure in which the active layer 34 is located at the antinode of the standing wave mode in the axial direction can also be applied. Furthermore, the In composition x1 of the active layer 34 is set so that the oscillation wavelength is transparent to the GaAs substrate 31. active layer 34
In addition to quantum wells, quantum wires or quantum well box structures may also be used.
【００６５】スペーサ層３６の上面には、各層の光学厚
さが真空中での発振波長λ０ の４分の１であるｐ−Ａ
ｌｚ３Ｇａ１−ｚ３Ａｓ／ｐ−Ａｌｚ４Ｇａ１−ｚ４Ａ
ｓ分布ブラッグ反射膜３７、数１０ｎｍ程度のｐ＋ −
ＧａＡｓキャップ層３８が積層されている。なお、第１
及び第２の分布ブラッグ反射膜３２，３７としては、上
で述べた２種類の媒質を４分の１光学厚さずつ積層した
ものに限らず、他の構造も用いることができる。例えば
、２種類の媒質の間に、その中間組成のスペーサ層を挿
入したもの、光学長でλ０ ／２周期で組成を連続的に
変化させたもの、或いは短周期超格子の膜厚や組成を光
学長でλ０ ／２周期で変化させたもの等によって構成
された反射膜でもよい。これらの構造を用いることによ
って素子のシリーズ抵抗を低減することができる。On the upper surface of the spacer layer 36, there is a p-A layer in which the optical thickness of each layer is one quarter of the oscillation wavelength λ0 in vacuum.
lz3Ga1-z3As/p-Alz4Ga1-z4A
s-distribution Bragg reflection film 37, p+ − of about several tens of nanometers
A GaAs cap layer 38 is laminated. In addition, the first
The second distributed Bragg reflection films 32 and 37 are not limited to those in which the two types of media described above are laminated with a quarter optical thickness, but other structures may also be used. For example, a spacer layer with an intermediate composition is inserted between two types of media, a spacer layer with an intermediate composition is inserted between two types of media, a spacer layer with an optical length of λ0/2 is continuously changed, or a short-period superlattice whose film thickness and composition are changed. A reflective film may be used, such as one whose optical length is changed at a period of λ0/2. By using these structures, the series resistance of the element can be reduced.
【００６６】これらの積層構造は、ドライエッチングに
よって分布ブラッグ反射膜３２の途中まで側面が取り去
られた柱状構造で、その断面の差し渡しの長さは、光学
長でλ０ の数分の１から数倍である。また、この柱状
構造の側面を取り囲むように、基板に垂直に第３の分布
ブラッグ反射膜４０或いは４５が積層されている。エッ
チングの深さはスペーサ層３３よりも基板側であればよ
く、分布ブラッグ反射膜３２を貫通して基板に達しても
よい。ドライエッチング底面上には二酸化珪素膜３９が
形成され、これは電流狭窄層として、また分布ブラッグ
反射膜４０或いは４５の選択成長時のマスクとして機能
する。These laminated structures are columnar structures in which the side surfaces of the distributed Bragg reflection film 32 are removed halfway through dry etching, and the length across the cross section ranges from a fraction of λ0 to several times the optical length. It's double. Further, a third distributed Bragg reflection film 40 or 45 is laminated perpendicularly to the substrate so as to surround the side surfaces of this columnar structure. The etching depth may be as long as it is closer to the substrate than the spacer layer 33, and may penetrate through the distributed Bragg reflection film 32 to reach the substrate. A silicon dioxide film 39 is formed on the bottom surface of the dry etching, and functions as a current confinement layer and as a mask during selective growth of the distributed Bragg reflection film 40 or 45.
【００６７】第１の実施例では、分布ブラッグ反射膜４
０は各層の光学厚さが真空中での発振波長λ０ の４分
の１であるノンドープのＡｌｚ５Ｇａ１−ｚ５Ａｓ／Ａ
ｌｚ６Ｇａ１−ｚ６Ａｓ対によって構成され、側面の表
面と、上面から活性層の側面の領域まで陽子打ち込みに
よって高抵抗化されている。図中に４３で示すのが陽子
打ち込み層である。In the first embodiment, the distributed Bragg reflection film 4
0 is non-doped Alz5Ga1-z5As/A where the optical thickness of each layer is one quarter of the oscillation wavelength λ0 in vacuum.
It is composed of a lz6Ga1-z6As pair, and the side surface and the region from the top surface to the side surface of the active layer are made high in resistance by proton implantation. In the figure, numeral 43 indicates the proton implantation layer.
【００６８】第２の実施例ではノンドープの分布ブラッ
グ反射膜の代わりにＦｅ等をドーピングすることによっ
て得られる高抵抗のＡｌｚ５Ｇａ１−ｚ５Ａｓ／Ａｌｚ
６Ｇａ１−ｚ６Ａｓ分布ブラッグ反射膜４５が積層され
ている。In the second embodiment, a high resistance Alz5Ga1-z5As/Alz film is obtained by doping with Fe or the like instead of the non-doped distributed Bragg reflection film.
A 6Ga1-z6As distributed Bragg reflection film 45 is laminated.
【００６９】分布ブラッグ反射膜４０或いは４５の表面
及び柱状構造体の上面はｐ側電極４１（電極兼反射膜）
としての金属膜が蒸着されている。また、基板３１の裏
面には光出力部分以外にＡｕＧｅ／Ａｕ等のｎ側電極４
２が蒸着されている。ｐ側電極４１としては、通常ｐ電
極として用いられるＡｕ／Ｚｎ／Ａｕを用いてもよいが
、半導体との界面付近での合金化による反射率の低下、
また光吸収の増加を避けるため、Ａｇ，Ａｇ／Ａｕ，或
いはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等の非合金化金属膜を用いるのが
望ましい。The surface of the distributed Bragg reflection film 40 or 45 and the upper surface of the columnar structure are the p-side electrode 41 (electrode and reflection film).
A metal film is deposited. In addition to the light output portion, an n-side electrode 4 such as AuGe/Au is provided on the back surface of the substrate 31.
2 is deposited. As the p-side electrode 41, Au/Zn/Au, which is usually used as a p-electrode, may be used, but the reflectance may decrease due to alloying near the interface with the semiconductor.
Further, in order to avoid an increase in light absorption, it is desirable to use a non-alloyed metal film such as Ag, Ag/Au, or Ti/Pt/Au.
【００７０】一方、分布ブラッグ反射膜の反射率を高く
し、且つ光学的帯域幅を大きくするためには、積層する
媒質の屈折率差が大きくなければならない。そのため、
分布ブラッグ反射膜のＡｌ組成は、ｚ１，ｚ３，ｚ５＝
０、ｚ２，ｚ４，ｚ６＝１とするのが（即ち、ＡｌＡｓ
／ＧａＡｓ分布ブラッグ反射膜）、最も望ましい。対の
数に関しては、多ければ多いほど反射率は高くなるが、
光吸収や電気抵抗の増加との兼ね合いで適切な対の数を
設定する必要がある。On the other hand, in order to increase the reflectance and optical bandwidth of the distributed Bragg reflection film, the difference in refractive index between the laminated media must be large. Therefore,
The Al composition of the distributed Bragg reflection film is z1, z3, z5=
0, z2, z4, z6 = 1 (i.e., AlAs
/GaAs distributed Bragg reflection film) is the most desirable. Regarding the number of pairs, the greater the number, the higher the reflectance.
It is necessary to set an appropriate number of pairs in consideration of increases in optical absorption and electrical resistance.
【００７１】一例として、分布ブラッグ反射膜３２につ
いては２０〜３０対程度、分布ブラッグ反射膜３７，４
０或いは４５については、ｐ側電極４１による反射も生
じるため５〜１５対程度と設定する。但し、金属境界と
半導体境界での反射の位相整合を保つため、図１６に示
すように、分布ブラッグ反射膜とキャップ層との間に光
学厚さがλ０ の４分の１から５分の１程度の位相整合
層を挿入する。As an example, about 20 to 30 pairs of distributed Bragg reflective films 32, 4 pairs of distributed Bragg reflective films 37, 4
Regarding 0 or 45, reflection from the p-side electrode 41 also occurs, so the number is set to about 5 to 15 pairs. However, in order to maintain the phase matching of reflections at the metal boundary and semiconductor boundary, as shown in FIG. Insert a phase matching layer.
【００７２】なお、図１６において、ａは電極、ｂはｐ
＋ −ＧａＡｓキャップ層、ｃ，ｃ′はｐ−ＧａＡｓ位
相整合層、ｄはｐ−ＡｌＡｓ、ｅはｐ−ＧａＡｓであり
、ｄ，ｅから分布ブラッグ反射膜が形成されている。ま
た、ｎＧａＡｓはＧａＡｓの波長λ０ での屈折率、ｎ
ＡｌＡｓはＡｌＡｓの波長λ０ での屈折率を示してい
る。Note that in FIG. 16, a is an electrode, and b is a p
+ -GaAs cap layer, c and c' are p-GaAs phase matching layers, d is p-AlAs, and e is p-GaAs, and a distributed Bragg reflection film is formed from d and e. In addition, nGaAs has a refractive index at wavelength λ0 of GaAs, n
AlAs indicates the refractive index of AlAs at wavelength λ0.
【００７３】次に、図１７を用いて本発明の第３の実施
例の素子の製造方法について説明する。まず、図１７（
ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板３１上に、エピタキシ
ャル成長により、分布ブラッグ反射膜３２，スペーサ層
３３，活性層３４，スペーサ層３６，位相整合層を含む
分布ブラッグ反射膜３７及びキャップ層３８を順次成長
形成する。その上に、マスクＭ１となる窒化珪素膜をス
パッタ等によって堆積する。次いで、ガリウムの収束イ
オンビームを照射することによって、円形や方形等の素
子断面形状に相当するパターンを形成する。このとき、
ガリウムイオンが照射された部分は次のドライエッチン
グ時のマスクとして働く。Next, a method for manufacturing a device according to a third embodiment of the present invention will be explained using FIG. 17. First, Figure 17 (
As shown in a), a distributed Bragg reflective film 32, a spacer layer 33, an active layer 34, a spacer layer 36, a distributed Bragg reflective film 37 including a phase matching layer, and a cap layer 38 are sequentially grown on a GaAs substrate 31 by epitaxial growth. Grow and form. A silicon nitride film, which will become the mask M1, is deposited thereon by sputtering or the like. Next, by irradiating with a focused ion beam of gallium, a pattern corresponding to the cross-sectional shape of the element, such as a circle or a rectangle, is formed. At this time,
The portion irradiated with gallium ions acts as a mask during the next dry etching.
【００７４】次いで、図１７（ｂ）に示すように、弗素
系のＲＩＥでマスクＭ１をイオン注入領域を残してパタ
ーニングし、塩素系のＲＩＥ，ＲＩＢＥ等のドライエッ
チングによって分布ブラッグ反射膜３２の途中の深さま
でエッチングを行って柱状構造を形成する。このエッチ
ングはスペーサ層３３よりも基板側まで深く行う。また
、分布ブラッグ反射膜３２の途中の深さでエッチングを
止める必要は必ずしもなく、基板表面、或いは基板表面
よりも深くエッチングしてもよい。Next, as shown in FIG. 17(b), the mask M1 is patterned by fluorine-based RIE leaving the ion-implanted region, and the middle of the distributed Bragg reflection film 32 is patterned by dry etching such as chlorine-based RIE or RIBE. A columnar structure is formed by etching to a depth of . This etching is performed deeper than the spacer layer 33 to the substrate side. Further, it is not necessarily necessary to stop the etching at a depth halfway through the distributed Bragg reflection film 32, and the etching may be performed at the surface of the substrate or deeper than the surface of the substrate.
【００７５】次いで、図１７（ｃ）に示すように、スパ
ッタ等によってエッチング底面及び柱状構造の上面の窒
化珪素マスクＭ１上に二酸化珪素膜３９を形成する。こ
のとき、柱状構造の側面に薄く付着した二酸化珪素膜は
弗酸系のエッチャントで軽くエッチングすることによっ
て取り去る。Next, as shown in FIG. 17C, a silicon dioxide film 39 is formed on the silicon nitride mask M1 on the etching bottom surface and the top surface of the columnar structure by sputtering or the like. At this time, the silicon dioxide film thinly attached to the side surfaces of the columnar structure is removed by lightly etching with a hydrofluoric acid-based etchant.
【００７６】次いで、図１７（ｄ）に示すように、レジ
ストＲで柱状構造を埋め込んで平坦化する。続いて、酸
素ガス系のＲＩＥによって、窒化珪素マスクＭ１部分の
頭出しをした後、再び二酸化珪素膜を形成し、フォトリ
ソグラフィで側面の分布ブラッグ反射膜４０の断面形状
に相当するパターニングを行い、二酸化珪素マスクＭ２
を形成する。Next, as shown in FIG. 17(d), the columnar structure is filled with resist R and planarized. Next, after locating the silicon nitride mask M1 portion by oxygen gas-based RIE, a silicon dioxide film is formed again, and patterned by photolithography to correspond to the cross-sectional shape of the distributed Bragg reflection film 40 on the side surface. Silicon dioxide mask M2
form.
【００７７】次いで、レジストＲを取り去り、ウェット
エッチング，ガスエッチング，熱エッチング等により活
性層側面のドライエッチング時に生じた損傷を除去した
後、図１７（ｅ）に示すように、柱状構造の側面に分布
ブラッグ反射膜４０をＭＯＣＶＤ法により選択成長する
。Next, after removing the resist R and removing damage caused during dry etching on the side surfaces of the active layer by wet etching, gas etching, thermal etching, etc., as shown in FIG. A distributed Bragg reflection film 40 is selectively grown by MOCVD.
【００７８】次いで、図１７（ｆ）に示すように、弗酸
系のエッチャントで表面の二酸化珪素膜を取り去り、残
った窒化珪素膜Ｍ１をマスクとして陽子打ち込みを行い
、分布ブラッグ反射膜４０の上面から活性層側面の深さ
まで、及び残りの分布ブラッグ反射膜４０の表面を高抵
抗化する。このとき、同時に分布ブラッグ反射膜３２の
表面に露出した部分も高抵抗化される。Next, as shown in FIG. 17(f), the silicon dioxide film on the surface is removed using a hydrofluoric acid-based etchant, and proton implantation is performed using the remaining silicon nitride film M1 as a mask to improve the upper surface of the distributed Bragg reflection film 40. to the depth of the side surface of the active layer, and the remaining surface of the distributed Bragg reflection film 40 is made to have high resistance. At this time, the exposed surface of the distributed Bragg reflection film 32 also has a high resistance.
【００７９】最後に、図１７（ｇ）に示すように、窒化
珪素膜Ｍ１を取り去った後、柱状構造全体を覆うｐ側電
極４１と、基板裏面のｎ側電極４２を蒸着する。但し、
ｎ側電極４２を蒸着する前には、光出力部分に予め二酸
化珪素膜等をレジストでパターニングしておき、蒸着後
にリフトオフにより光出力窓を形成する。Finally, as shown in FIG. 17(g), after removing the silicon nitride film M1, a p-side electrode 41 covering the entire columnar structure and an n-side electrode 42 on the back surface of the substrate are deposited. however,
Before vapor depositing the n-side electrode 42, a silicon dioxide film or the like is patterned in advance on the light output portion using a resist, and after vapor deposition, a light output window is formed by lift-off.
【００８０】第４の実施例は、ノンドープ分布ブラッグ
反射膜４０を陽子打ち込みによって高抵抗化する代わり
に、高抵抗の分布ブラッグ反射膜４５を直接積層した例
である。この場合、ｐ側電極４１から分布ブラッグ反射
膜３２への漏れ電流を防ぐため、ｐ電極と分布ブラッグ
反射膜３２の間に絶縁性のポリイミド層４６が存在する
。第４の実施例の製造方法は、第１の実施例の製造方法
に準ずる。違いは、陽子打ち込みを行う必要がない点と
、図１７の（ｆ）と（ｇ）との間にポリイミド層４６を
形成するプロセスが加わる点である。The fourth embodiment is an example in which a high resistance distributed Bragg reflection film 45 is directly laminated instead of increasing the resistance of the non-doped distributed Bragg reflection film 40 by proton implantation. In this case, an insulating polyimide layer 46 is present between the p-electrode and the distributed Bragg reflective film 32 in order to prevent leakage current from the p-side electrode 41 to the distributed Bragg reflective film 32. The manufacturing method of the fourth example is similar to the manufacturing method of the first example. The difference is that there is no need to perform proton implantation, and that a process for forming a polyimide layer 46 is added between FIGS. 17(f) and 17(g).
【００８１】次に、本発明の第５，第６の実施例につい
て、図１８，図１９を参照して説明する。本実施例の第
３，第４の実施例との違いは、柱状構造を形成するため
のエッチング後に、エッチング底面に二酸化珪素膜４４
を形成することなく、分布ブラッグ反射膜４０或いは４
５をエピタキシャル成長させた点である。Next, fifth and sixth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 and 19. The difference between this embodiment and the third and fourth embodiments is that after the etching to form the columnar structure, a silicon dioxide film 44 is formed on the etched bottom surface.
without forming a distributed Bragg reflective film 40 or 4.
5 was epitaxially grown.
【００８２】分布ブラッグ反射膜４０或いは４５の成長
時に、同時に基板上（分布ブラッグ反射膜３２上）にも
、分布ブラッグ反射膜４０或いは４５と同一組成の多層
膜も形成される。しかし、本実施例では基板面として（
１１１）Ｂ面を用いているので、成長速度の面方位依存
性のため、その厚さは分布ブラッグ反射膜４０或いは４
５の１０分の１以下である。また、分布ブラッグ反射膜
４０或いは４５の側面には金属膜が蒸着されていないた
め、ブラッグ反射膜の対の数は第３，第４の実施例の場
合よりも多くなっており、分布ブラッグ反射膜３２と同
程度の２０〜３０対となっている。但し、第３，第４の
実施例と同様、側面に金属膜を蒸着した構造も可能であ
る。この場合は、やはり位相整合層を挿入する。When the distributed Bragg reflective film 40 or 45 is grown, a multilayer film having the same composition as the distributed Bragg reflective film 40 or 45 is also formed on the substrate (on the distributed Bragg reflective film 32) at the same time. However, in this example, as the substrate surface (
111) Since the B-plane is used, the thickness of the distributed Bragg reflection film 40 or 4 is dependent on the plane orientation of the growth rate.
It is less than 1/10 of 5. Further, since no metal film is deposited on the side surfaces of the distributed Bragg reflection film 40 or 45, the number of pairs of Bragg reflection films is greater than in the third and fourth embodiments, and the distributed Bragg reflection The number of pairs is about 20 to 30, which is the same as that of the membrane 32. However, similar to the third and fourth embodiments, a structure in which a metal film is deposited on the side surface is also possible. In this case, a phase matching layer is also inserted.
【００８３】以上の第３〜第６の実施例は、基板側から
発振光を取り出す構造であったが、以下に基板と反対方
向に発振光を取り出す第７の実施例について、図２０を
参照して説明する。本実施例では、分布ブラッグ反射膜
３７の上面に電極４１を取り付けることができないので
、図２０に示すように分布ブラッグ反射膜３２の途中ま
でＡｌｓ１Ｇａ１−ｓ１Ａｓの高抵抗層５１で埋込み、
その上面にｐ−Ａｌｓ２Ｇａ１−ｓ２Ａｓの導電層５２
を形成する。The third to sixth embodiments described above have a structure in which the oscillated light is extracted from the substrate side, but the seventh embodiment in which the oscillated light is extracted in the opposite direction from the substrate will be described below with reference to FIG. 20. and explain. In this embodiment, since the electrode 41 cannot be attached to the upper surface of the distributed Bragg reflection film 37, the distributed Bragg reflection film 32 is buried halfway with a high-resistance layer 51 of Als1Ga1-s1As, as shown in FIG.
A conductive layer 52 of p-Als2Ga1-s2As is formed on the upper surface thereof.
form.
【００８４】本実施例の製造方法を図２１に示す。まず
、第３，第４の実施例と同様に、図２１（ａ）に示すよ
うに活性層３４を含む柱状構造体を形成する。但し、キ
ャップ層３８は必要ない。次いで、図２１（ｂ）に示す
ように、高抵抗層５１，導電層５２をＬＰＥ或いはＭＢ
Ｅ，ＭＯＣＶＤ法によって埋込み成長し、最上面に二酸
化珪素膜を形成した後、フォトリソグラフィ，或いは電
子線リソグラフィによってＭ１より一回り大きいマスク
Ｍ２を形成する。The manufacturing method of this example is shown in FIG. First, as in the third and fourth embodiments, a columnar structure including an active layer 34 is formed as shown in FIG. 21(a). However, the cap layer 38 is not necessary. Next, as shown in FIG. 21(b), the high resistance layer 51 and the conductive layer 52 are coated with LPE or MB.
After a silicon dioxide film is formed on the uppermost surface by buried growth using the E, MOCVD method, a mask M2, which is one size larger than M1, is formed by photolithography or electron beam lithography.
【００８５】次いで、図２１（ｃ）に示すように、Ｍ２
をマスクとして再度ドライエッチングによって柱状構造
を切り出す。エッチング後、エッチング底面に二酸化珪
素膜３９を形成し、柱状構造をレジストＲで埋込み、酸
素系のＲＩＥでマスクＭ１，Ｍ２の頭出しを行う。なお
、このときのエッチング底面が最初のエッチング底面と
一致する実施例が図２０（ａ）、高抵抗層５１の途中で
エッチングを停止した実施例が図２０（ｂ）に示されて
いる。以後、図２０（ａ）の場合について説明する。Next, as shown in FIG. 21(c), M2
Using this as a mask, dry etching is performed again to cut out the columnar structure. After etching, a silicon dioxide film 39 is formed on the etched bottom surface, the columnar structure is buried with a resist R, and the masks M1 and M2 are located by oxygen-based RIE. An example in which the etching bottom surface at this time coincides with the initial etching bottom surface is shown in FIG. 20(a), and FIG. 20(b) shows an example in which the etching is stopped halfway through the high-resistance layer 51. Hereinafter, the case of FIG. 20(a) will be explained.
【００８６】次いで、図２１（ｄ）に示すように、再度
二酸化珪素膜を形成した後、フォトリソグラフィで側面
のノンドープ分布ブラッグ反射膜４５の断面形状に相当
するパターニングを行いマスクＭ３を形成する。そして
、分布ブラッグ反射膜４５を基板に垂直方向にＭＯＣＶ
Ｄ法で選択成長する。Next, as shown in FIG. 21(d), a silicon dioxide film is formed again, and then patterned by photolithography to correspond to the cross-sectional shape of the non-doped distributed Bragg reflection film 45 on the side surface to form a mask M3. Then, MOCVD the distributed Bragg reflection film 45 in a direction perpendicular to the substrate.
Selective growth using method D.
【００８７】次いで、図２１（ｅ）に示すように、第４
の実施例と同様にして絶縁性のポリイミド膜４６を形成
し、二酸化珪素マスクＭ３を取り去る。マスクＭ３を取
り去ってからポリイミド膜４６を形成してもよい。この
場合、分布ブラッグ反射膜３２の上面（エッチング底面
）の二酸化珪素膜３９は取り去られる。Next, as shown in FIG. 21(e), the fourth
An insulating polyimide film 46 is formed in the same manner as in the embodiment described above, and the silicon dioxide mask M3 is removed. The polyimide film 46 may be formed after removing the mask M3. In this case, the silicon dioxide film 39 on the top surface (etched bottom surface) of the distributed Bragg reflection film 32 is removed.
【００８８】最後に、図２１（ｆ）に示すように、ｐ側
電極４１，ｎ側電極４２を蒸着し、マスクＭ１によって
リフトオフして光出力窓Ｗを開ける。なお、図２０（ｂ
）に示した実施例では、ポリイミド膜４６は必要ない。Finally, as shown in FIG. 21(f), the p-side electrode 41 and the n-side electrode 42 are deposited and lifted off using the mask M1 to open the light output window W. In addition, Fig. 20(b
), the polyimide film 46 is not required.
【００８９】この実施例においては、出力光のＧａＡｓ
基板での吸収の影響が無視できるので、活性層３４とし
てＩｎＧａＡｓだけでなく、ＧａＡｓ，ＧａＡｌＡｓ，
或いはそれらの量子井戸，量子細線，量子箱構造等も用
いることができる。ただし、この場合は分布ブラッグ反
射膜や埋込み層のＡｌ組成を増やして禁制帯幅を広くし
、発振光がこれらによって吸収されないようにする必要
がある。In this example, the output light is GaAs
Since the influence of absorption in the substrate can be ignored, the active layer 34 can be made of not only InGaAs but also GaAs, GaAlAs,
Alternatively, quantum wells, quantum wires, quantum box structures, etc. can also be used. However, in this case, it is necessary to increase the Al composition of the distributed Bragg reflection film and the buried layer to widen the forbidden band width so that the oscillation light is not absorbed by these.
【００９０】なお、以上の実施例では基板としてｎ型Ｇ
ａＡｓを用いたが、ｐ基板を用いてもよいことは言うま
でもない。その場合には、各層の導電型を反転すればよ
い。さらに、ＩｎＧａＡｌＡｓ系の材料系に限らず、他
の材料系、例えばＩｎＡｌＧａＰ，ＩｎＧａＡｓＰ系の
材料に適用することもできる。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる
。Note that in the above embodiments, the substrate is an n-type G
Although aAs is used, it goes without saying that a p-substrate may also be used. In that case, the conductivity type of each layer may be reversed. Furthermore, the invention is not limited to InGaAlAs-based materials, but can also be applied to other material systems, such as InAlGaP and InGaAsP-based materials. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００９１】[0091]
【発明の効果】以上詳述したように本発明（請求項１）
によれば、活性層の上下及び両側面を分布反射膜で覆い
、導波方向に垂直方向に放射される自然放出を抑制し、
且つ発振モードを含む導波モードを増強することによっ
て、発振モードに結合する自然放出光の割合が増加し、
発振しきい値を低減することができる。Effects of the Invention As detailed above, the present invention (Claim 1)
According to , the top and bottom and both sides of the active layer are covered with distributed reflective films to suppress spontaneous emission radiated perpendicular to the waveguide direction.
In addition, by enhancing the waveguide mode including the oscillation mode, the proportion of spontaneously emitted light coupled to the oscillation mode increases,
The oscillation threshold can be reduced.
【００９２】また、本発明（請求項４）によれば、分布
ブラッグ反射膜によって活性層の周囲全てを覆った微小
共振器構造とし、その共振器の大きさを、ゲイン帯域に
共振器モードが一つ或いは少数個生じる大きさとするこ
とにより、低しきい値の半導体微小閉共振器構造のレー
ザを実現することができる。Further, according to the present invention (claim 4), a microresonator structure is formed in which the entire periphery of the active layer is covered with a distributed Bragg reflection film, and the size of the resonator is adjusted such that a resonator mode exists in the gain band. By making the size so that one or a small number of them occur, it is possible to realize a laser having a semiconductor micro-closed resonator structure with a low threshold value.
【図１】本発明の第１の実施例に係わる半導体レーザの
概略構成を示す斜視断面図。FIG. 1 is a perspective cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.
【図２】第１の実施例における分布反射膜の具体的構成
を示す模式図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of a distributed reflection film in the first embodiment.
【図３】周波数に対するモード強度及びゲインの変化を
示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in mode strength and gain with respect to frequency.
【図４】周波数に対する自然放出光強度の変化を示す特
性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in spontaneous emission light intensity with respect to frequency.
【図５】第１の実施例の製造工程を説明するための断面
図。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the first embodiment.
【図６】本発明の第２の実施例の概略構成を示す斜視断
面図。FIG. 6 is a perspective sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
【図７】第２の実施例の製造工程を説明するための断面
図。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the second embodiment.
【図８】メサ構造を模式的に示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view schematically showing a mesa structure.
【図９】第１及び第２の実施例の変形例を説明するため
の断面図。FIG. 9 is a sectional view for explaining a modification of the first and second embodiments.
【図１０】第１及び第２の実施例の変形例を説明するた
めの断面図。FIG. 10 is a sectional view for explaining a modification of the first and second embodiments.
【図１１】本発明の第３或いは第４の実施例の概略構成
を示す斜視断面図。FIG. 11 is a perspective sectional view showing a schematic configuration of a third or fourth embodiment of the present invention.
【図１２】第３の実施例の縦断面図。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the third embodiment.
【図１３】本発明の第３或いは第４の実施例の概略構成
を示す斜視断面図。FIG. 13 is a perspective sectional view showing a schematic configuration of a third or fourth embodiment of the present invention.
【図１４】第４の実施例の縦断面図。FIG. 14 is a vertical cross-sectional view of the fourth embodiment.
【図１５】活性層領域の構造の一例を示す模式図。FIG. 15 is a schematic diagram showing an example of the structure of an active layer region.
【図１６】分布反射膜と金属膜との界面付近を拡大して
示す模式図。FIG. 16 is a schematic diagram showing an enlarged view of the vicinity of the interface between the distributed reflection film and the metal film.
【図１７】第３の実施例の製造工程を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the third embodiment.
【図１８】本発明の第５の実施例の概略構成を示す断面
図。FIG. 18 is a sectional view showing a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention.
【図１９】本発明の第６の実施例の概略構成を示す断面
図。FIG. 19 is a sectional view showing a schematic configuration of a sixth embodiment of the present invention.
【図２０】本発明の第７の実施例の概略構成を示す断面
図。FIG. 20 is a sectional view showing a schematic configuration of a seventh embodiment of the present invention.
【図２１】第７の実施例の製造工程を説明するための断
面図。FIG. 21 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing process of the seventh embodiment.
【図２２】本発明の基本原理を説明するための図。FIG. 22 is a diagram for explaining the basic principle of the present invention.
【図２３】従来の微小共振器面発光レーザの構造を示す
図。FIG. 23 is a diagram showing the structure of a conventional microcavity surface emitting laser.
１１…ｎ型ＧａＡｓ基板、
１２…ｎ型分布反射膜（第１の分布反射膜）、１３…ｎ
型クラッド層、
１４…活性層、
１５…光導波層、
１６…ｐ型クラッド層、
１７…ｐ型分布反射膜（第２の分布反射膜）、１８…位
相整合層、
１９…絶縁膜、
２０…分布反射膜（第３の分布反射膜）、２１…ｐ側電
極、
２２…ｎ側電極、11...n-type GaAs substrate, 12...n-type distributed reflection film (first distributed reflection film), 13...n
type cladding layer, 14... Active layer, 15... Optical waveguide layer, 16... P-type cladding layer, 17... P-type distributed reflection film (second distributed reflection film), 18... Phase matching layer, 19... Insulating film, 20 ...Distributed reflective film (third distributed reflective film), 21...p-side electrode, 22...n-side electrode,
Claims (5)
ッド層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むように基
板表面と平行に積層された、発振波長付近に反射率の最
大値を持つ第１，第２の分布反射膜と、前記ダブルヘテ
ロ構造部の両側面を覆うように基板表面と垂直に積層さ
れた、発振波長付近に反射率の最大値を持つ第３の分布
反射膜とを具備してなることを特徴とする半導体レーザ
装置。Claim 1: A double heterostructure formed on a semiconductor substrate, in which an active layer is sandwiched between upper and lower sides by cladding layers; , first and second distributed reflective films having a maximum reflectance near the oscillation wavelength, and a first and second distributed reflection film having a reflectance near the oscillation wavelength, which are laminated perpendicularly to the substrate surface so as to cover both sides of the double heterostructure. a third distributed reflection film having a maximum value of .
基板表面に平行で且つ導波光の進行方向に垂直な方向に
進行する平面波に対する光学的禁制帯域に、前記活性層
のゲイン帯域の全て或いは大部分が含まれることを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ装置。2. The entire gain band of the active layer is located in an optical forbidden band for a plane wave traveling from the active layer in a direction perpendicular to the substrate surface and in a direction parallel to the substrate surface and perpendicular to the traveling direction of the guided light. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device includes at least a large portion of the semiconductor laser.
はゲインが、導波光の進行方向に沿って、発振波長の半
波長の整数倍の周期で周期的に変動していることを特徴
とする請求項１記載の分布帰還型の半導体レーザ装置。3. The refractive index or gain of the active layer or cladding layer is characterized in that the refractive index or gain of the active layer or cladding layer varies periodically along the traveling direction of the guided light at a period of an integral multiple of a half wavelength of the oscillation wavelength. A distributed feedback semiconductor laser device according to claim 1.
ーサ層で上下から挟んでなるダブルヘテロ構造部と、こ
のダブルヘテロ構造部をそれぞれ上下から挟むように基
板表面と平行に積層された第１，第２の分布反射膜と、
前記ダブルヘテロ構造部の側面を取り囲むように基板表
面と垂直に積層され、且つ筒状に形成された第３の分布
反射膜とを具備してなり、前記ダブルヘテロ構造部，第
１，第２及び第３の分布反射膜からなる微小閉共振器構
造の大きさが、前記活性層の自由空間における自然放出
光のスペクトル幅程度の周波数領域に１つ或いは小数個
の共振器モードを有する大きさであることを特徴とする
半導体レーザ装置。4. A double hetero structure formed on a semiconductor substrate, in which an active layer is sandwiched between upper and lower sides by spacer layers; first and second distributed reflective films;
a third distributed reflection film formed in a cylindrical shape and laminated perpendicularly to the substrate surface so as to surround the side surface of the double heterostructure, the double heterostructure, the first and second And the size of the micro closed resonator structure consisting of the third distributed reflection film is such that it has one or a small number of resonator modes in a frequency region approximately equal to the spectral width of the spontaneously emitted light in the free space of the active layer. A semiconductor laser device characterized by:
性層とバリア層を兼ねるスペーサ層とを積層してなる多
重量子井戸構造であることを特徴とする請求項４記載の
半導体レーザ装置。5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein the double heterostructure section is a multiple quantum well structure formed by stacking a strained quantum well active layer and a spacer layer that also serves as a barrier layer.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5544891A JP2941463B2 (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Semiconductor laser device |
| DE4135813A DE4135813C2 (en) | 1990-10-31 | 1991-10-30 | Semiconductor surface emitting laser device |
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| US08/089,093 US5432812A (en) | 1990-10-31 | 1993-07-12 | Semiconductor laser device with multi-directional reflector arranged therein |
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