JPH04337686A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ingaas
- semiconductor laser
- gaas
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 17
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 68
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3116675B2 (ja) | 半導体レーザー | |
US4539687A (en) | Semiconductor laser CRT | |
US5675601A (en) | Semiconductor laser device | |
Ueno et al. | Novel window-structure AlGaInP visible-light laser diodes with non-absorbing facets fabricated by utilizing GaInP natural superlattice disordering | |
US4930132A (en) | Second harmonic wave generating device having active layer and second harmonic wave generating layer on same substrate | |
JPH05235470A (ja) | レーザダイオード | |
JPH08195529A (ja) | 半導体レーザエピタキシャル結晶積層体および半導体レーザ | |
JPS59208889A (ja) | 半導体レ−ザ | |
Mannoh et al. | High power and high‐temperature operation of GaInP/AlGaInP strained multiple quantum well lasers | |
US4759025A (en) | Window structure semiconductor laser | |
US5436924A (en) | Semiconductor laser device | |
JP2001068789A (ja) | 半導体レーザ | |
JP3021761B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP3254812B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
JP2661307B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP3141430B2 (ja) | 半導体レーザ | |
US6738405B1 (en) | Semiconductor laser | |
JP3215477B2 (ja) | 半導体分布帰還型レーザ装置 | |
JP3071031B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
JP3006797B2 (ja) | 半導体レーザ | |
JP2804737B2 (ja) | 可視光半導体発光装置とその製造方法 | |
JPH01166588A (ja) | 半導体レーザ | |
JPH0728093B2 (ja) | 半導体レ−ザ素子 | |
JP3138503B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
JPH077863B2 (ja) | 可視光半導体レーザ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |