JPH04337686A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH04337686A JPH04337686A JP10931291A JP10931291A JPH04337686A JP H04337686 A JPH04337686 A JP H04337686A JP 10931291 A JP10931291 A JP 10931291A JP 10931291 A JP10931291 A JP 10931291A JP H04337686 A JPH04337686 A JP H04337686A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＩｎＧａＡｓ系の半導
体レーザに関する。
体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】発光層がＩｎＧａＡｓで構成されるＩｎ
ＧａＡｓ系半導体レーザは、０．７〜０．９μｍ帯の波
長を持つＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと１．
３μｍ帯の波長を持つＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザの
間の波長を埋める発光素子として研究されている。
ＧａＡｓ系半導体レーザは、０．７〜０．９μｍ帯の波
長を持つＧａＡｓ，ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと１．
３μｍ帯の波長を持つＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザの
間の波長を埋める発光素子として研究されている。
【０００３】また、斯るＩｎＧａＡｓ系半導体レーザは
、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加した、光増幅
機能を有する光ファイバーが０．９８μｍの波長に最大
増幅効率を持つことから、斯る光ファイバーの励起用光
源として望まれている。さらに、青〜緑色のレーザ光を
出射する素子として現在注目されているＳＨＧ（第２高
調波発生）素子は、０．４μｍ以下の波長の光に対し、
素子内部での吸収が大きくなるため、ＧａＡｓ系半導体
レーザで得られる波長より長い０．９μｍから１．０μ
ｍの波長のレーザ光を光源として用いることが望まれて
いる。
、希土類元素のエルビウム（Ｅｒ）を添加した、光増幅
機能を有する光ファイバーが０．９８μｍの波長に最大
増幅効率を持つことから、斯る光ファイバーの励起用光
源として望まれている。さらに、青〜緑色のレーザ光を
出射する素子として現在注目されているＳＨＧ（第２高
調波発生）素子は、０．４μｍ以下の波長の光に対し、
素子内部での吸収が大きくなるため、ＧａＡｓ系半導体
レーザで得られる波長より長い０．９μｍから１．０μ
ｍの波長のレーザ光を光源として用いることが望まれて
いる。
【０００４】このように、ＩｎＧａＡｓ系半導体レーザ
は、主として励起用光源として用いられるため、高出力
動作、即ち高電流動作が要求される。このため、斯るＩ
ｎＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、素子の放熱性が
特に重要視される。
は、主として励起用光源として用いられるため、高出力
動作、即ち高電流動作が要求される。このため、斯るＩ
ｎＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、素子の放熱性が
特に重要視される。
【０００５】ところで、ＩｎＧａＡｓ系半導体レーザの
研究は、これまで結晶成長技術を主に行われてきており
、レーザの構造についてはあまり注意が払われないでい
た。即ち、先行技術としての、応用電子物性分科会研究
報告，Ｎｏ．４３５（１９９０），１９〜２４頁には、
作製が簡単でレーザ特性の評価が早くできるリッジ導波
路型の報告がある程度である。
研究は、これまで結晶成長技術を主に行われてきており
、レーザの構造についてはあまり注意が払われないでい
た。即ち、先行技術としての、応用電子物性分科会研究
報告，Ｎｏ．４３５（１９９０），１９〜２４頁には、
作製が簡単でレーザ特性の評価が早くできるリッジ導波
路型の報告がある程度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記先行技
術のリッジ導波路型構造ではＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の
熱伝導率の低い絶縁膜を電流狭窄層としてリッジ側部に
設けているため、素子の放熱性が低い。
術のリッジ導波路型構造ではＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の
熱伝導率の低い絶縁膜を電流狭窄層としてリッジ側部に
設けているため、素子の放熱性が低い。
【０００７】そこで、斯るＩｎＧａＡｓ系半導体レーザ
においても、活性層上に電流狭窄を兼ねた半導体からな
る光吸収層を配することによって光導波路を形成するセ
ルフアライン型半導体レーザの構造の適用が考えられる
。この場合、光吸収層にはＩｎＧａＡｓ層が用いられる
こととなる。
においても、活性層上に電流狭窄を兼ねた半導体からな
る光吸収層を配することによって光導波路を形成するセ
ルフアライン型半導体レーザの構造の適用が考えられる
。この場合、光吸収層にはＩｎＧａＡｓ層が用いられる
こととなる。
【０００８】しかし乍ら、ＩｎＧａＡｓはＧａＡｓと格
子定数が異なり、格子整合しないため、ＩｎＧａＡｓ層
をＧａＡｓ層上に厚く形成すると、ＩｎＧａＡｓ層内に
転位と呼ばれる格子不整合に起因する格子欠陥が生じ、
素子の特性が低下する。
子定数が異なり、格子整合しないため、ＩｎＧａＡｓ層
をＧａＡｓ層上に厚く形成すると、ＩｎＧａＡｓ層内に
転位と呼ばれる格子不整合に起因する格子欠陥が生じ、
素子の特性が低下する。
【０００９】従って、本発明は、素子の放熱性が良く、
高電流動作が可能なＩｎＧａＡｓ系半導体レーザを提供
するものである。
高電流動作が可能なＩｎＧａＡｓ系半導体レーザを提供
するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＩｎＧａＡｓ
からなる活性層を有し、該活性層上に光導波路を形成す
る光吸収層が設けられた半導体レーザであって、上記課
題を解決するため、上記光吸収層が、上記活性層で生じ
た光の吸収を許容するＩｎＧａＡｓを井戸層とし、Ｇａ
Ａｓを障壁層とする量子井戸構造からなることを特徴と
する。
からなる活性層を有し、該活性層上に光導波路を形成す
る光吸収層が設けられた半導体レーザであって、上記課
題を解決するため、上記光吸収層が、上記活性層で生じ
た光の吸収を許容するＩｎＧａＡｓを井戸層とし、Ｇａ
Ａｓを障壁層とする量子井戸構造からなることを特徴と
する。
【００１１】
【作用】ＩｎＧａＡｓとＧａＡｓは格子整合しないが、
夫々を薄く積層すること、即ち量子井戸構造とすること
によって、転位の発生を防止できる。また、斯る量子井
戸構造において、井戸層となるＩｎＧａＡｓの層厚を活
性層の層厚より若干厚くするか、または斯るＩｎＧａＡ
ｓのＩｎ組成比を活性層のＩｎ組成比よりも若干大きく
することによって、この量子井戸構造のバンドギャップ
が活性層よりも小さくなるので、斯る量子井戸構造は、
活性層に対して光吸収層として機能する。
夫々を薄く積層すること、即ち量子井戸構造とすること
によって、転位の発生を防止できる。また、斯る量子井
戸構造において、井戸層となるＩｎＧａＡｓの層厚を活
性層の層厚より若干厚くするか、または斯るＩｎＧａＡ
ｓのＩｎ組成比を活性層のＩｎ組成比よりも若干大きく
することによって、この量子井戸構造のバンドギャップ
が活性層よりも小さくなるので、斯る量子井戸構造は、
活性層に対して光吸収層として機能する。
【００１２】
【実施例】図１に本発明装置の一実施例を示す。斯る実
施例装置の発振波長は９００〜９１０ｎｍである。
施例装置の発振波長は９００〜９１０ｎｍである。
【００１３】図において、（１）は（１００）面を主面
に持つｎ型ＧａＡｓからなる基板、（２）はｎ型ＧａＡ
ｓからなるバッファ層、（３）はｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０
．７Ａｓからなるｎ型クラッド層、（４）はｎ型Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘＡｓからなるｎ型グレーデッド層、（５）は
アンドープＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる活性
層、（６）はｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなるｐ型グ
レーデッド層、（７）はｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ
からなるｐ型クラッド層、（８）はｐ型ＧａＡｓからな
る保護層、（９）は井戸層となる厚さ８０Åのｎ型Ｉｎ
０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層と障壁層となる厚さ２２０
Åのｎ型ＧａＡｓ層とを交互に１５層ずつ積層した光吸
収層、（１０）はｎ型ＧａＡｓからなるブロック層であ
る。
に持つｎ型ＧａＡｓからなる基板、（２）はｎ型ＧａＡ
ｓからなるバッファ層、（３）はｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０
．７Ａｓからなるｎ型クラッド層、（４）はｎ型Ａｌｘ
Ｇａ１−ｘＡｓからなるｎ型グレーデッド層、（５）は
アンドープＩｎ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる活性
層、（６）はｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓからなるｐ型グ
レーデッド層、（７）はｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ
からなるｐ型クラッド層、（８）はｐ型ＧａＡｓからな
る保護層、（９）は井戸層となる厚さ８０Åのｎ型Ｉｎ
０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ層と障壁層となる厚さ２２０
Åのｎ型ＧａＡｓ層とを交互に１５層ずつ積層した光吸
収層、（１０）はｎ型ＧａＡｓからなるブロック層であ
る。
【００１４】これらの層は、基板（１）の主面上に周知
のＭＢＥ法を用いて、成長速度を１．２μｍ／ｈ、基板
温度を６５０℃として順次積層されると共に、ｎ型グレ
ーデッド層（４）及びｐ型グレーデッド層（６）は夫々
Ａｌ組成比ｘを０．３から０．１及び０．１から０．３
に漸次変化させながら形成される。各層の層厚、キャリ
ア濃度及びドーパントは表１に示す通りである。
のＭＢＥ法を用いて、成長速度を１．２μｍ／ｈ、基板
温度を６５０℃として順次積層されると共に、ｎ型グレ
ーデッド層（４）及びｐ型グレーデッド層（６）は夫々
Ａｌ組成比ｘを０．３から０．１及び０．１から０．３
に漸次変化させながら形成される。各層の層厚、キャリ
ア濃度及びドーパントは表１に示す通りである。
【００１５】
【表１】
【００１６】（１１）は＜０１１＞方向（図面垂直方向
）に延在する幅５μｍのストライプ溝で、ブロック層（
１０）表面から保護層（８）の途中までエッチングして
形成される。斯るエッチングは、りん酸系エッチャント
（Ｈ３ＰＯ４＋８Ｈ２Ｏ２＋２０Ｈ２Ｏ）を用い、３０
℃で７０秒の条件で行われる。
）に延在する幅５μｍのストライプ溝で、ブロック層（
１０）表面から保護層（８）の途中までエッチングして
形成される。斯るエッチングは、りん酸系エッチャント
（Ｈ３ＰＯ４＋８Ｈ２Ｏ２＋２０Ｈ２Ｏ）を用い、３０
℃で７０秒の条件で行われる。
【００１７】（１２）はｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ
からなるｐ型第２クラッド層、（１３）はｐ型ＧａＡｓ
からなるキャップ層で、ブロック層（１０）上及び露出
した保護層（８）上にＭＢＥ法で順次積層される。これ
らの層の成長条件は先のＭＢＥ成長と同じで、各層厚、
キャリア濃度及びドーパントは表２に示す通りである。
からなるｐ型第２クラッド層、（１３）はｐ型ＧａＡｓ
からなるキャップ層で、ブロック層（１０）上及び露出
した保護層（８）上にＭＢＥ法で順次積層される。これ
らの層の成長条件は先のＭＢＥ成長と同じで、各層厚、
キャリア濃度及びドーパントは表２に示す通りである。
【００１８】
【表２】
【００１９】（１４）はキャップ層（１３）上に形成さ
れたｐ側電極、（１５）は基板（１）裏面に形成された
ｎ側電極である。
れたｐ側電極、（１５）は基板（１）裏面に形成された
ｎ側電極である。
【００２０】本実施例装置では、活性層（５）と光吸収
層（９）中の井戸層とは同じ組成であるが、光吸収層（
９）中の井戸層の層厚を活性層（５）よりも厚くするこ
とによって、量子効果によるバンドギャップの大きさを
活性層（５）より小さくしている。また、光吸収層（９
）中の井戸層のバンドギャップを小さくするため、その
Ｉｎ組成比を大きくしても良い。
層（９）中の井戸層とは同じ組成であるが、光吸収層（
９）中の井戸層の層厚を活性層（５）よりも厚くするこ
とによって、量子効果によるバンドギャップの大きさを
活性層（５）より小さくしている。また、光吸収層（９
）中の井戸層のバンドギャップを小さくするため、その
Ｉｎ組成比を大きくしても良い。
【００２１】また、本実施例装置では、光吸収層（９）
及びブロック層（１０）で電流の狭窄を行っているが、
光吸収層（９）の厚さが十分とれ、光吸収層（９）のみ
で電流狭窄が行えるならば、ブロック層（１０）を省略
しても良い。
及びブロック層（１０）で電流の狭窄を行っているが、
光吸収層（９）の厚さが十分とれ、光吸収層（９）のみ
で電流狭窄が行えるならば、ブロック層（１０）を省略
しても良い。
【００２２】斯る本実施例装置において、共振器長を５
００μｍとし、共振器端面に夫々５％、８０％の反射率
を有する反射膜を形成し、その電流−光出力特性を調べ
た。その結果を図２に示す。
００μｍとし、共振器端面に夫々５％、８０％の反射率
を有する反射膜を形成し、その電流−光出力特性を調べ
た。その結果を図２に示す。
【００２３】次に、比較のため、図３に示すリッジ導波
路型半導体レーザを作製し、その電流−光出力特性を調
べた。その結果を図４に示す。図３に示す比較装置にお
いて、本実施例と対応する層には同番号を付している。 もちろん対応する層の層厚、キャリア濃度等の条件は本
実施例装置と同じである。また、比較装置では、リッジ
の幅を５μｍとし、電流狭窄層としてＳｉＯ２膜（１６
）をリッジ側部に設けている。
路型半導体レーザを作製し、その電流−光出力特性を調
べた。その結果を図４に示す。図３に示す比較装置にお
いて、本実施例と対応する層には同番号を付している。 もちろん対応する層の層厚、キャリア濃度等の条件は本
実施例装置と同じである。また、比較装置では、リッジ
の幅を５μｍとし、電流狭窄層としてＳｉＯ２膜（１６
）をリッジ側部に設けている。
【００２４】各装置の電流−光出力特性をみると、比較
装置では５０〜６０ｍＷ以上で光出力の飽和が生じてい
るのに対し、本実施例装置では８０〜９０ｍＷまで直線
性良く出力されていることが分かる。これは、電流狭窄
のために、比較装置では熱伝導性の悪いＳｉＯ２膜を用
いているのに対し、本実施例装置では逆導電型の半導体
層を用いていることによって、素子の放熱性が向上した
ためである。
装置では５０〜６０ｍＷ以上で光出力の飽和が生じてい
るのに対し、本実施例装置では８０〜９０ｍＷまで直線
性良く出力されていることが分かる。これは、電流狭窄
のために、比較装置では熱伝導性の悪いＳｉＯ２膜を用
いているのに対し、本実施例装置では逆導電型の半導体
層を用いていることによって、素子の放熱性が向上した
ためである。
【００２５】
【発明の効果】本発明装置によれば、ＩｎＧａＡｓを井
戸層、ＧａＡｓを障壁層とした量子井戸構造が光吸収層
として機能するため、熱伝導率の低い絶縁膜を用いる必
要がなくなり、その結果、素子の放熱性が向上し、高電
流動作が可能となる。
戸層、ＧａＡｓを障壁層とした量子井戸構造が光吸収層
として機能するため、熱伝導率の低い絶縁膜を用いる必
要がなくなり、その結果、素子の放熱性が向上し、高電
流動作が可能となる。
【図１】本発明装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】本実施例装置の電流−光出力特性図である。
【図３】比較装置を示す断面図である。
【図４】比較装置の電流−光出力特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＩｎＧａＡｓからなる活性層を有し、
該活性層上に光導波路を形成する光吸収層が設けられた
半導体レーザにおいて、上記光吸収層が、上記活性層で
生じた光の吸収を許容するＩｎＧａＡｓを井戸層とし、
ＧａＡｓを障壁層とする量子井戸構造からなることを特
徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109312A JP3021761B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3109312A JP3021761B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04337686A true JPH04337686A (ja) | 1992-11-25 |
| JP3021761B2 JP3021761B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=14507018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3109312A Expired - Fee Related JP3021761B2 (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021761B2 (ja) |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3109312A patent/JP3021761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3021761B2 (ja) | 2000-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |