JPH0461514B2 - - Google Patents
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- JPH0461514B2 JPH0461514B2 JP60166607A JP16660785A JPH0461514B2 JP H0461514 B2 JPH0461514 B2 JP H0461514B2 JP 60166607 A JP60166607 A JP 60166607A JP 16660785 A JP16660785 A JP 16660785A JP H0461514 B2 JPH0461514 B2 JP H0461514B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は半導体レーザ装置に関し、特に半導
体レーザの高出力、高信頼度化を可能にする
NAM（ｎonａbsorbing ｍirror）構造に関する
ものである。
体レーザの高出力、高信頼度化を可能にする
NAM（ｎonａbsorbing ｍirror）構造に関する
ものである。
［従来の技術］
第７図は、たとえばExtended Abstracts of
the 16th（1984 International）Conference on
Solid State Devices and Materials，pp.153−
156に示された結合導波路を有する従来の半導体
レーザ装置を示す断面図である。初めにこの半導
体レーザ装置の構成について説明する。図におい
て、ｎ形GaAs基板１ａ上に、ｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層２ａ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ａ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ、ｎ
形GaAs電流阻止層５がこの順序で形成されてお
り、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａおよびｎ
形GaAs電流阻止層５にストライプ状溝２０ａが
形成されている。また、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層４ａの一部上およびｎ形GaAs電流阻止層
５上にｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層７、ｐ形GaAsコンタク
ト層８がこの順序で形成されており、ｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層７にもストライプ状溝２０ａに対応してこ
の溝と同様なストライプ状溝が形成されている。
９は上側電極であり、１０は下側電極である。
the 16th（1984 International）Conference on
Solid State Devices and Materials，pp.153−
156に示された結合導波路を有する従来の半導体
レーザ装置を示す断面図である。初めにこの半導
体レーザ装置の構成について説明する。図におい
て、ｎ形GaAs基板１ａ上に、ｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層２ａ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ａ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ、ｎ
形GaAs電流阻止層５がこの順序で形成されてお
り、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａおよびｎ
形GaAs電流阻止層５にストライプ状溝２０ａが
形成されている。また、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層４ａの一部上およびｎ形GaAs電流阻止層
５上にｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層７、ｐ形GaAsコンタク
ト層８がこの順序で形成されており、ｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層７にもストライプ状溝２０ａに対応してこ
の溝と同様なストライプ状溝が形成されている。
９は上側電極であり、１０は下側電極である。
次に、この半導体レーザ装置の作成方法につい
て簡単に説明する。まず、ｎ形GaAs基板１ａ上
に、MO−CVD（metalorganic chemical vapor
deposition）法と呼ばれる気相成長法によつて順
序ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ａからｎ形
GaAs電流阻止層５までをエビタキシヤル成長す
る。次に、写真製版技術を用いてｎ形GaAs電流
阻止層５上にストライプ状に開いたレジストマス
クを形成する。この後、このレジストマスクを用
いてｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ、ｎ形
GaAs電流阻止層５を硫酸系エツチング液などで
化学エツチングしてストライプ状溝２０ａを形成
する。このとき、ストライプ状溝２０ａの底部が
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ａと0.3〜
0.5μmの距離となるようにエツチング時間を制御
する。次に、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ
の一部上およびｎ形GaAs電流阻止層５上に、再
びMO−CVD法によつて順次ｐ形Al0.35Ga0.65As
光ガイド層６からｐ形GaAsコンタクト層８まで
をエピタキシヤル成長する。最後に、へき開が容
易なようにｎ形GaAs基板１ａを100μm程度の厚
さまで研磨し、この後、ｐ形GaAsコンタクト層
８に上側電極９を、ｎ形GaAs基板１ａに下側電
極１０を形成する。次にこの半導体レーザ装置の
動作について説明する。上側電極９と下側電極１
０との間に、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３
ａとｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａとの界面
に形成されているpn接合に順方向となる電圧を
印加すると、ｎ形GaAs電流阻止層５が除去され
ているストライプ状溝２０ａ内の領域に狭窄され
た順方向電流がアンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３ａに注入されて発光が生じる。この光は、ｎ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ａおよびｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ａとアンドープAl0.09Ga0.91
As活性層３ａとの間の屈折率差と、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ａおよびｐ形Al0.45Ga0.55
Asクラツド層７とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層
６との間の屈折率差とにより構成される結合導波
路によつて導波される。ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガ
イド層６は、ストライプ状溝２０ａにより屈曲し
た形となつているので、実効的に成長層に水平方
向の屈折率差が生じ、横モードが安定となる。こ
のような結合導波路によつて導波された光は、ス
トライプ状溝２０ａの長手方向（紙面に垂直な方
向）に直角な対向するへき開端面によつて構成さ
れるフアブリ・ペロー型共振器によつてレーザ発
振に至る。
て簡単に説明する。まず、ｎ形GaAs基板１ａ上
に、MO−CVD（metalorganic chemical vapor
deposition）法と呼ばれる気相成長法によつて順
序ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ａからｎ形
GaAs電流阻止層５までをエビタキシヤル成長す
る。次に、写真製版技術を用いてｎ形GaAs電流
阻止層５上にストライプ状に開いたレジストマス
クを形成する。この後、このレジストマスクを用
いてｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ、ｎ形
GaAs電流阻止層５を硫酸系エツチング液などで
化学エツチングしてストライプ状溝２０ａを形成
する。このとき、ストライプ状溝２０ａの底部が
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ａと0.3〜
0.5μmの距離となるようにエツチング時間を制御
する。次に、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａ
の一部上およびｎ形GaAs電流阻止層５上に、再
びMO−CVD法によつて順次ｐ形Al0.35Ga0.65As
光ガイド層６からｐ形GaAsコンタクト層８まで
をエピタキシヤル成長する。最後に、へき開が容
易なようにｎ形GaAs基板１ａを100μm程度の厚
さまで研磨し、この後、ｐ形GaAsコンタクト層
８に上側電極９を、ｎ形GaAs基板１ａに下側電
極１０を形成する。次にこの半導体レーザ装置の
動作について説明する。上側電極９と下側電極１
０との間に、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３
ａとｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ａとの界面
に形成されているpn接合に順方向となる電圧を
印加すると、ｎ形GaAs電流阻止層５が除去され
ているストライプ状溝２０ａ内の領域に狭窄され
た順方向電流がアンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３ａに注入されて発光が生じる。この光は、ｎ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ａおよびｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ａとアンドープAl0.09Ga0.91
As活性層３ａとの間の屈折率差と、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ａおよびｐ形Al0.45Ga0.55
Asクラツド層７とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層
６との間の屈折率差とにより構成される結合導波
路によつて導波される。ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガ
イド層６は、ストライプ状溝２０ａにより屈曲し
た形となつているので、実効的に成長層に水平方
向の屈折率差が生じ、横モードが安定となる。こ
のような結合導波路によつて導波された光は、ス
トライプ状溝２０ａの長手方向（紙面に垂直な方
向）に直角な対向するへき開端面によつて構成さ
れるフアブリ・ペロー型共振器によつてレーザ発
振に至る。
［発明が解決しようとする問題点］
ところで、従来のAlGaAs系半導体レーザ装置
では、表面準位に起因してへき開端面がレーザ光
の吸収領域となつている。このため、最大光出力
がへき開端面でのCOD（Catastrophic Optical
Damage，光学損傷）によつて規定されるので、
高出力動作が制限される。また、レーザ光の吸収
による発熱によつて促進されるへき開端面の酸化
に起因する緩やかな特性劣化（たとえば、光出力
対電流特性の劣化）が、半導体レーザ装置の信頼
性を損なうなどの問題点があつた。
では、表面準位に起因してへき開端面がレーザ光
の吸収領域となつている。このため、最大光出力
がへき開端面でのCOD（Catastrophic Optical
Damage，光学損傷）によつて規定されるので、
高出力動作が制限される。また、レーザ光の吸収
による発熱によつて促進されるへき開端面の酸化
に起因する緩やかな特性劣化（たとえば、光出力
対電流特性の劣化）が、半導体レーザ装置の信頼
性を損なうなどの問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、高出力動作が可能で、しかも
信頼性の高いNAM（ｎonａbsorbing ｍirror）
構造を有する半導体レーザ装置を得ることを目的
とする。
になされたもので、高出力動作が可能で、しかも
信頼性の高いNAM（ｎonａbsorbing ｍirror）
構造を有する半導体レーザ装置を得ることを目的
とする。
［問題点を解決するための手段］
この発明に係る半導体レーザ装置は、第１伝導
形の第１半導体クラツド層および第２伝導形の第
２半導体クラツド層と半導体活性層との間の屈折
率差と、第２半導体クラツド層および第２伝導形
の第３半導体クラツド層と半導体光ガイド層との
間の屈折率差とにより構成される結合導波路を有
する半導体レーザ装置において、レーザ光の出射
端面近傍で半導体活性層を半導体光ガイド層から
遠ざけるようにしたものである。
形の第１半導体クラツド層および第２伝導形の第
２半導体クラツド層と半導体活性層との間の屈折
率差と、第２半導体クラツド層および第２伝導形
の第３半導体クラツド層と半導体光ガイド層との
間の屈折率差とにより構成される結合導波路を有
する半導体レーザ装置において、レーザ光の出射
端面近傍で半導体活性層を半導体光ガイド層から
遠ざけるようにしたものである。
［作用］
この発明においては、レーザ光の出射端面近傍
では半導体活性層が半導体光ガイド層から遠ざけ
られるため結合導波路が構成されず、内部の結合
導波路で導波されたレーザ光は出射端面近傍では
半導体光ガイド層によつて導波され、半導体活性
層に結合されない。このため、レーザ光が反射さ
れる面域は、レーザ光の吸収されない第２半導体
クラツド層、第３半導体クラツド層および半導体
光ガイド層となるので、NAM構造が構成でき
る。
では半導体活性層が半導体光ガイド層から遠ざけ
られるため結合導波路が構成されず、内部の結合
導波路で導波されたレーザ光は出射端面近傍では
半導体光ガイド層によつて導波され、半導体活性
層に結合されない。このため、レーザ光が反射さ
れる面域は、レーザ光の吸収されない第２半導体
クラツド層、第３半導体クラツド層および半導体
光ガイド層となるので、NAM構造が構成でき
る。
［発明の実施例］
以下、この発明の実施例を図について説明す
る。なお、この実施例の説明において、従来の技
術の説明と重複する部分については適宜その説明
を省略する。
る。なお、この実施例の説明において、従来の技
術の説明と重複する部分については適宜その説明
を省略する。
第１図はこの発明の一実施例である結合導波路
を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図であ
る。また、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図であ
り、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断面図である。初
めにこの半導体レーザ装置の構成について説明す
る。これらの図において、この半導体レーザ装置
は端面４０，４１，４２，４３を有しており、端
面４０と端面４２とは対向し、端面４１と端面４
３とは対向している。ｎ形GaAs基板１には、端
面４０から隔てて段差３１が、端面４２から隔て
て段差３２が形成されており、これら段差によつ
てｎ形GaAs基板１は平板状凸部３０を有してい
る。このｎ形GaAs基板１上にｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３、
ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｎ形GaAs電流
阻止層５がこの順序で形成されており、ｐ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層４およびｎ形GaAs電流
阻止層５にストライプ状溝２０が形成されてい
る。ここで、ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２お
よびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４のそれぞれ
の禁制帯幅はアンドープAl0.09Ga0.91As活性層３
の禁制帯幅より大きくなつている。ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４の一部上およびｎ形GaAs
電流阻止層５上に、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７、ｐ形
GaAsコンタクト層８がこの順序で形成されてお
り、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層７にもストライプ状溝２０に
対応してこの溝と同様なストライプ状溝が形成さ
れている。ここで、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６の禁制帯幅は、アンドープAl0.09Ga0.91As活
性層３の禁制帯幅より大きくかつｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４の禁制帯幅より小さくなつ
ており、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７の禁制
帯幅はｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６の禁制帯
幅より大きくなつている。また、アンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３は段差３１，３２の斜め
上部で屈曲しており、このため、平板状凸部３０
上部のアンドープAl0.09Ga0.91As活性層３とｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間隔は、端面４
０および４２近傍のアンドープAl0.09Ga0.91As活
性層３とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間
隔より狭くなつている。また、端面４０，４２は
レーザ光の出射面であり、光を反射するためにへ
き開面からなつている。９は上側金属電極であ
り、１０は下側金属電極である。
を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図であ
る。また、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図であ
り、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断面図である。初
めにこの半導体レーザ装置の構成について説明す
る。これらの図において、この半導体レーザ装置
は端面４０，４１，４２，４３を有しており、端
面４０と端面４２とは対向し、端面４１と端面４
３とは対向している。ｎ形GaAs基板１には、端
面４０から隔てて段差３１が、端面４２から隔て
て段差３２が形成されており、これら段差によつ
てｎ形GaAs基板１は平板状凸部３０を有してい
る。このｎ形GaAs基板１上にｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３、
ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｎ形GaAs電流
阻止層５がこの順序で形成されており、ｐ形
Al0.45Ga0.55Asクラツド層４およびｎ形GaAs電流
阻止層５にストライプ状溝２０が形成されてい
る。ここで、ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２お
よびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４のそれぞれ
の禁制帯幅はアンドープAl0.09Ga0.91As活性層３
の禁制帯幅より大きくなつている。ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４の一部上およびｎ形GaAs
電流阻止層５上に、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７、ｐ形
GaAsコンタクト層８がこの順序で形成されてお
り、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層７にもストライプ状溝２０に
対応してこの溝と同様なストライプ状溝が形成さ
れている。ここで、ｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６の禁制帯幅は、アンドープAl0.09Ga0.91As活
性層３の禁制帯幅より大きくかつｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４の禁制帯幅より小さくなつ
ており、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７の禁制
帯幅はｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６の禁制帯
幅より大きくなつている。また、アンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３は段差３１，３２の斜め
上部で屈曲しており、このため、平板状凸部３０
上部のアンドープAl0.09Ga0.91As活性層３とｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間隔は、端面４
０および４２近傍のアンドープAl0.09Ga0.91As活
性層３とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間
隔より狭くなつている。また、端面４０，４２は
レーザ光の出射面であり、光を反射するためにへ
き開面からなつている。９は上側金属電極であ
り、１０は下側金属電極である。
この実施例の半導体レーザ装置の作成方法は、
平板状凸部３０を有するｎ形GaAs基板１を用い
る以外は従来の半導体レーザ装置の作成方法と同
様である。この平板状凸部３０は、ｎ形GaAs基
板１の端面４０および４２近傍に写真製版技術を
用いた選択的な化学エツチングを施すことによつ
て形成することができる。
平板状凸部３０を有するｎ形GaAs基板１を用い
る以外は従来の半導体レーザ装置の作成方法と同
様である。この平板状凸部３０は、ｎ形GaAs基
板１の端面４０および４２近傍に写真製版技術を
用いた選択的な化学エツチングを施すことによつ
て形成することができる。
次にこの半導体レーザ装置の動作について説明
する。この半導体レーザ装置の動作機構は従来の
半導体レーザ装置の動作機構とほぼ同様である
が、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３を段差３
１，３２の斜め上部で屈曲させ、この活性層を端
面４０，４２近傍でｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６から遠ざけているため、内部ではｎ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層２およびｐ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層４とアンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３との間の屈折率差と、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層４およびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７
とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間の屈折
率差とにより結合導波路が構成されるが、端面４
０，４２近傍では結合導波路は構成されない。こ
のため、内部の結合導波路によつと導波されたレ
ーザ光は、端面４０，４２近傍ではｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６によつて導波され、アンド
ープAl0.09Ga0.91As活性層３に結合されない。し
たがつて、レーザ光が反射される端面４０，４２
の面域は、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７およびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６で構成される。ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層７およびｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６
のそれぞれのAl組成比は0.45，0.45および0.35で
あり、これらAl組成比はアンドープAl0.09Ga0.91
As活性層３のAl組成比0.09よりも十分大きく、
したがつてｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７およびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６のそれぞれの禁制帯幅はア
ンドープAl0.09Ga0.91As活性層３の禁制帯幅より
十分大きいので、この活性層で発光したレーザ光
は端面４０，４２近傍では全く吸収されない。す
なわち、いわゆるNAM（ｎonａbsorbing ｍ
irror）構造を構成できることになる。このため、
CODレベルが増大し、レーザ光の吸収による発
熱によつて促進される端面４０，４２の酸化など
に起因する緩やかな特性劣化が防止でき、高出力
動作でも信頼度の高いAlGaAs系短波長半導体レ
ーザ装置を実現することができる。しかも、この
実施例においては、端面４０，４２近傍でも、ｐ
形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６によつて垂直およ
び水平方向の導波機構があるめ、ビームが反射面
に至る前に広がることによる実効的反射率の低下
や、アステイグマテイズム（ビームの垂直方向と
水平方向とでビームウエイトの位置が異なるこ
と）が生じないという特徴がある。
する。この半導体レーザ装置の動作機構は従来の
半導体レーザ装置の動作機構とほぼ同様である
が、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３を段差３
１，３２の斜め上部で屈曲させ、この活性層を端
面４０，４２近傍でｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド
層６から遠ざけているため、内部ではｎ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層２およびｐ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層４とアンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３との間の屈折率差と、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層４およびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７
とｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６との間の屈折
率差とにより結合導波路が構成されるが、端面４
０，４２近傍では結合導波路は構成されない。こ
のため、内部の結合導波路によつと導波されたレ
ーザ光は、端面４０，４２近傍ではｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６によつて導波され、アンド
ープAl0.09Ga0.91As活性層３に結合されない。し
たがつて、レーザ光が反射される端面４０，４２
の面域は、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７およびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６で構成される。ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラ
ツド層７およびｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６
のそれぞれのAl組成比は0.45，0.45および0.35で
あり、これらAl組成比はアンドープAl0.09Ga0.91
As活性層３のAl組成比0.09よりも十分大きく、
したがつてｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４、ｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７およびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６のそれぞれの禁制帯幅はア
ンドープAl0.09Ga0.91As活性層３の禁制帯幅より
十分大きいので、この活性層で発光したレーザ光
は端面４０，４２近傍では全く吸収されない。す
なわち、いわゆるNAM（ｎonａbsorbing ｍ
irror）構造を構成できることになる。このため、
CODレベルが増大し、レーザ光の吸収による発
熱によつて促進される端面４０，４２の酸化など
に起因する緩やかな特性劣化が防止でき、高出力
動作でも信頼度の高いAlGaAs系短波長半導体レ
ーザ装置を実現することができる。しかも、この
実施例においては、端面４０，４２近傍でも、ｐ
形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６によつて垂直およ
び水平方向の導波機構があるめ、ビームが反射面
に至る前に広がることによる実効的反射率の低下
や、アステイグマテイズム（ビームの垂直方向と
水平方向とでビームウエイトの位置が異なるこ
と）が生じないという特徴がある。
なお、上記実施例ではMO−CVD法で半導体
レーザ装置を作成しているが、半導体レーザ装置
の作成において従来より用いられている結晶成長
法である液相成長法では、AlGaAs上への成長が
困難であるため、上記実施例の半導体レーザ装置
を作成できない。液相成長法で作成可能な他の実
施例を以下に説明する。
レーザ装置を作成しているが、半導体レーザ装置
の作成において従来より用いられている結晶成長
法である液相成長法では、AlGaAs上への成長が
困難であるため、上記実施例の半導体レーザ装置
を作成できない。液相成長法で作成可能な他の実
施例を以下に説明する。
第４図はこの発明の他の実施例である結合導波
路を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図で
ある。また、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図で
あり、第６図は第４図のＢ−Ｂ線断面図である。
初めにこの半導体レーザ装置の構成について説明
する。これらの図において、ｎ形GaAs基板１ｂ
には、端面４０から隔てて段差３６が、端面４２
から隔てて段差３７が、また端面４３から隔てて
段差３４が、端面４２から隔てて段差３５が形成
されており、これら段差によつてｎ型GaAs基板
１ｂはストライプ状凸部３３を有している。ｎ形
GaAs基板１ｂ上にストライプ状凸部３３の頂上
部を除いてｐ形GaAs電流阻止層５ｂが形成され
ている。ストライプ状凸部３３の頂上部上および
ｐ形GaAs電流阻止層５ｂ上にｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層２ｂ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂ、ｐ
形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂ、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層７ｂ、ｐ形GaAsコンタクト
層８ｂがこの順序で形成されている。ここで、ｎ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ｂおよびｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ｂのそれぞれの禁制帯幅は
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂの禁制帯幅
より大きくなつている。また、ｐ形Al0.35Ga0.65
As光ガイド層６ｂの禁制帯幅は、アンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３ｂの禁制帯幅より大きく
かつｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂの禁制帯
幅より小さくなつており、ｐ形Al0.45Ga0.55Asク
ラツド層７ｂの禁制帯幅はｐ形Al0.35Ga0.65As光
ガイド層６ｂの禁制帯幅より大きくなつている。
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂ、ｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂは段差３４，３５，３
６，３７の斜め上部で湾曲しており、ストライプ
状凸部３３上部のアンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ｂとｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂとの
間隔は端面４０および４２近傍のアンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３ｂとｐ形Al0.35Ga0.65As光
ガイド層６ｂとの間隔より狭くなつている。
路を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図で
ある。また、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図で
あり、第６図は第４図のＢ−Ｂ線断面図である。
初めにこの半導体レーザ装置の構成について説明
する。これらの図において、ｎ形GaAs基板１ｂ
には、端面４０から隔てて段差３６が、端面４２
から隔てて段差３７が、また端面４３から隔てて
段差３４が、端面４２から隔てて段差３５が形成
されており、これら段差によつてｎ型GaAs基板
１ｂはストライプ状凸部３３を有している。ｎ形
GaAs基板１ｂ上にストライプ状凸部３３の頂上
部を除いてｐ形GaAs電流阻止層５ｂが形成され
ている。ストライプ状凸部３３の頂上部上および
ｐ形GaAs電流阻止層５ｂ上にｎ形Al0.45Ga0.55As
クラツド層２ｂ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂ、ｐ
形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂ、ｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層７ｂ、ｐ形GaAsコンタクト
層８ｂがこの順序で形成されている。ここで、ｎ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ｂおよびｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層４ｂのそれぞれの禁制帯幅は
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂの禁制帯幅
より大きくなつている。また、ｐ形Al0.35Ga0.65
As光ガイド層６ｂの禁制帯幅は、アンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３ｂの禁制帯幅より大きく
かつｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂの禁制帯
幅より小さくなつており、ｐ形Al0.45Ga0.55Asク
ラツド層７ｂの禁制帯幅はｐ形Al0.35Ga0.65As光
ガイド層６ｂの禁制帯幅より大きくなつている。
アンドープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂ、ｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂは段差３４，３５，３
６，３７の斜め上部で湾曲しており、ストライプ
状凸部３３上部のアンドープAl0.09Ga0.91As活性
層３ｂとｐ形Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂとの
間隔は端面４０および４２近傍のアンドープ
Al0.09Ga0.91As活性層３ｂとｐ形Al0.35Ga0.65As光
ガイド層６ｂとの間隔より狭くなつている。
次にこの半導体レーザ装置の作成方法について
簡単に説明する。ｎ形GaAs基板１ｂ上に、写真
製版技術を用いて一定間隔で跡切れたストライプ
状のSi3N4膜のマスクを形成する。次に、このマ
スクを用いてｎ形GaAs基板１ｂを化学エツチン
グしてストライプ状凸部３３を形成する。次に、
ｎ形GaAs基板１ｂ上にZnを拡散することによつ
てｐ形GaAs電流阻止層５ｂを形成する。次に、
液相成長法によつて、順次ｎ形Al0.45Ga0.55Asク
ラツド層２ｂ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂ、ｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55
Asクラツド層７ｂ、ｐ形GaAsコンタクト層８ｂ
をエピタキシヤル成長する。
簡単に説明する。ｎ形GaAs基板１ｂ上に、写真
製版技術を用いて一定間隔で跡切れたストライプ
状のSi3N4膜のマスクを形成する。次に、このマ
スクを用いてｎ形GaAs基板１ｂを化学エツチン
グしてストライプ状凸部３３を形成する。次に、
ｎ形GaAs基板１ｂ上にZnを拡散することによつ
てｐ形GaAs電流阻止層５ｂを形成する。次に、
液相成長法によつて、順次ｎ形Al0.45Ga0.55Asク
ラツド層２ｂ、アンドープAl0.09Ga0.91As活性層
３ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂ、ｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂ、ｐ形Al0.45Ga0.55
Asクラツド層７ｂ、ｐ形GaAsコンタクト層８ｂ
をエピタキシヤル成長する。
この半導体レーザ装置の動作機構は上記実施例
と同様であるが、レーザ光の横モードはアンドー
プAl0.09Ga0.91As活性層３ｂおよびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂが湾曲していることによ
つて安定化される。そして、ストライプ状凸部３
３上部で、ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ｂお
よびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂとアンド
ープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂとの間の屈折率差
を、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂおよびｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７ｂとｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂとの間の屈折率差とによ
り構成される内部の結合導波路によつて導波され
たレーザ光は、端面４０，４２近傍ではｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂのみによつて導波
されることから、上記実施例と同様、NAM構造
が構成される。
と同様であるが、レーザ光の横モードはアンドー
プAl0.09Ga0.91As活性層３ｂおよびｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂが湾曲していることによ
つて安定化される。そして、ストライプ状凸部３
３上部で、ｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層２ｂお
よびｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂとアンド
ープAl0.09Ga0.91As活性層３ｂとの間の屈折率差
を、ｐ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層４ｂおよびｐ
形Al0.45Ga0.55Asクラツド層７ｂとｐ形Al0.35
Ga0.65As光ガイド層６ｂとの間の屈折率差とによ
り構成される内部の結合導波路によつて導波され
たレーザ光は、端面４０，４２近傍ではｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層６ｂのみによつて導波
されることから、上記実施例と同様、NAM構造
が構成される。
なお、上記実施例では、活性層がAl0.09Ga0.91
Asであり、クラツド層がAl0.45Ga0.55Asであり、
光ガイド層がAl0.35Ga0.65Asであり場合について
示したが、活性層、クラツド層および光ガイド層
のそれぞれの禁制帯幅間に上記実施例と同様な関
係があれば、活性層、クラツド層および光ガイド
層のそれぞれは他の組成比であつてもよく、これ
らの場合についても上記実施例と同様の効果を奏
する。
Asであり、クラツド層がAl0.45Ga0.55Asであり、
光ガイド層がAl0.35Ga0.65Asであり場合について
示したが、活性層、クラツド層および光ガイド層
のそれぞれの禁制帯幅間に上記実施例と同様な関
係があれば、活性層、クラツド層および光ガイド
層のそれぞれは他の組成比であつてもよく、これ
らの場合についても上記実施例と同様の効果を奏
する。
また、この発明は第１図および第４図の各層の
伝導形を反対にした構造の半導体レーザ装置につ
いても適用できる。
伝導形を反対にした構造の半導体レーザ装置につ
いても適用できる。
また、上記実施例では、活性層がアンドープ
AlGaAsである場合について示したが、活性層は
ｎ形またはｐ形であつてもよく、これらの場合に
ついても上記実施例と同様の効果を奏する。
AlGaAsである場合について示したが、活性層は
ｎ形またはｐ形であつてもよく、これらの場合に
ついても上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例では、活性層／クラツド層／
光ガイド層がAlGaAs／AlGaAs／AlGaAsであ
る場合について示したが、活性層／クラツド層／
光ガイド層はInGaAsP／InGaP／InGaP，
InGaAsP／InGaAsP／InGaAsP，InGaAsP／
AlGaAs／AlGaAs，（AlGa）InP／AlGaAs，
（AlGa）InP／（AlGa）InP／（AlGa）InPなど
であつてもよく、これらの場合についても上記実
施例と同様の効果を奏する。
光ガイド層がAlGaAs／AlGaAs／AlGaAsであ
る場合について示したが、活性層／クラツド層／
光ガイド層はInGaAsP／InGaP／InGaP，
InGaAsP／InGaAsP／InGaAsP，InGaAsP／
AlGaAs／AlGaAs，（AlGa）InP／AlGaAs，
（AlGa）InP／（AlGa）InP／（AlGa）InPなど
であつてもよく、これらの場合についても上記実
施例と同様の効果を奏する。
［発明の効果］
以上のようにこの発明によれば、第１伝導形の
第１半導体クラツド層および第２伝導形の第２半
導体クラツド層と半導体活性層との間の屈折率差
と、第２半導体クラツド層および第２伝導形の第
３半導体クラツド層と半導体光ガイド層との間の
屈折率差とにより構成される結合導波路を有する
半導体レーザ装置において、レーザ光の出射端面
近傍で半導体光ガイド層から遠ざけるようにした
ので、レーザ光が出射端面近傍では半導体光ガイ
ド層のみによつて導波され、レーザ光が吸収され
ないNAM構造が構成できる。このため、高出力
動作が可能で、しかも信頼性の高い半導体レーザ
装置を得ることができる。
第１半導体クラツド層および第２伝導形の第２半
導体クラツド層と半導体活性層との間の屈折率差
と、第２半導体クラツド層および第２伝導形の第
３半導体クラツド層と半導体光ガイド層との間の
屈折率差とにより構成される結合導波路を有する
半導体レーザ装置において、レーザ光の出射端面
近傍で半導体光ガイド層から遠ざけるようにした
ので、レーザ光が出射端面近傍では半導体光ガイ
ド層のみによつて導波され、レーザ光が吸収され
ないNAM構造が構成できる。このため、高出力
動作が可能で、しかも信頼性の高い半導体レーザ
装置を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例である結合導波路
を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図、第
２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ線断面図、第４図はこの発明の他の実施
例である結合導波路を有するレーザ装置を示す断
面斜視図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第
６図は第４図のＢ−Ｂ線断面図、第７図は従来の
結合導波路を有する半導体レーザ装置を示す断面
図である。 図において、１，１ｂはｎ形GaAs基板、２，
２ｂはｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層、３，３ｂ
はアンドープAl0.09Ga0.91Asクラツド層、５，５
ｂはｎ形GaAs電流阻止層、６，６bbはｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層、７，７ｂはｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層、８，８ｂはｐ形GaAsコン
タクト層、９は上側金属電極、１０は下側金属電
極、２０はストライプ溝、３０は平板状凸部、３
３はストライプ状凸部、３１，３２，３４，３
５，３６，３７は段差である。なお、各図中同一
符号は同一または相当部分を示す。
を有する半導体レーザ装置を示す断面斜視図、第
２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第１図
のＢ−Ｂ線断面図、第４図はこの発明の他の実施
例である結合導波路を有するレーザ装置を示す断
面斜視図、第５図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第
６図は第４図のＢ−Ｂ線断面図、第７図は従来の
結合導波路を有する半導体レーザ装置を示す断面
図である。 図において、１，１ｂはｎ形GaAs基板、２，
２ｂはｎ形Al0.45Ga0.55Asクラツド層、３，３ｂ
はアンドープAl0.09Ga0.91Asクラツド層、５，５
ｂはｎ形GaAs電流阻止層、６，６bbはｐ形
Al0.35Ga0.65As光ガイド層、７，７ｂはｐ形Al0.45
Ga0.55Asクラツド層、８，８ｂはｐ形GaAsコン
タクト層、９は上側金属電極、１０は下側金属電
極、２０はストライプ溝、３０は平板状凸部、３
３はストライプ状凸部、３１，３２，３４，３
５，３６，３７は段差である。なお、各図中同一
符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板と、 前記半導体基板上に形成される第１伝導形の第
１半導体クラツド層と、 前記第１半導体クラツド層上に形成される半導
体活性層と、 前記半導体活性層上に形成された第２伝導形の
第２半導体クラツド層とを備え、 前記第１および第２半導体クラツド層のそれぞ
れの禁制帯幅は前記半導体活性層の禁制帯幅より
大きく、 前記第２半導体クラツド層上に形成され、光が
伝達される軸方向に平坦でかつ、層厚の均一な第
２伝導形の半導体ガイド層とを備え、 前記半導体光ガイド層の禁制帯幅は、前記半導
体活性層の禁制帯幅よりも大きくかつ前記半導体
クラツド層の禁制帯幅よりも小さく、 前記半導体光ガイド層上に形成される第２伝導
形の第３半導体クラツド層とを備え、 前記第３半導体クラツド層の禁制帯幅は前記半
導体光ガイド層の禁制帯幅より大きく、 前記半導体活性層から発光した光が、前記第１
および第２半導体クラツド層と前記半導体活性層
との間の屈折率差と、前記第２および第３半導体
クラツド層と前記半導体光ガイド層との間の屈折
率差とにより構成される結合導波路によつて導波
される半導体レーザ装置において、 レーザ光の出射端面近傍で該レーザ光が前記半
導体活性層に結合されないよう、前記半導体活性
層を前記半導体ガイド層から遠ざけることを特徴
とする半導体レーザ装置。 ２ 前記半導体基板はGaAsからなり、 前記半導体活性層はAIGaAs三元混晶または
GaAsからなり、 前記第１、第２および第３半導体クラツド層と
前記半導体光ガイド層はそれぞれAIGaAs三元混
晶からなる特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザ装置。 ３ 前記半導体活性層は、InGaAsP四元混晶ま
たは（AIGa）InP四元混晶からなる特許請求の
範囲第１項記載の半導体レーザ装置。 ４ 前記半導体ガイド層はInGaAsP四元混晶ま
たは（AIGa）InP四元混晶からなる特許請求の
範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60166607A JPS6225485A (ja) | 1985-07-25 | 1985-07-25 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/888,398 US4757509A (en) | 1985-07-25 | 1986-07-23 | Semiconductor laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60166607A JPS6225485A (ja) | 1985-07-25 | 1985-07-25 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6225485A JPS6225485A (ja) | 1987-02-03 |
| JPH0461514B2 true JPH0461514B2 (ja) | 1992-10-01 |
Family
ID=15834435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60166607A Granted JPS6225485A (ja) | 1985-07-25 | 1985-07-25 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4757509A (ja) |
| JP (1) | JPS6225485A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0646669B2 (ja) * | 1987-07-28 | 1994-06-15 | 日本電気株式会社 | 半導体レ−ザ及びその製造方法 |
| GB2222307B (en) * | 1988-07-22 | 1992-04-01 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
| US5255281A (en) * | 1990-04-26 | 1993-10-19 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser having double heterostructure |
| JPH06302908A (ja) * | 1993-04-15 | 1994-10-28 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP2000323789A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nec Corp | 窓型半導体レーザおよびその製造方法 |
| US6577658B1 (en) * | 1999-09-20 | 2003-06-10 | E20 Corporation, Inc. | Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers |
| NL1015714C2 (nl) * | 2000-07-14 | 2002-01-15 | Dsm Nv | Werkwijze voor het kristalliseren van enantiomeer verrijkt 2-acetylthio-3-fenylpropaanzuur. |
| US7561770B2 (en) * | 2007-07-30 | 2009-07-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microresonator systems and methods of fabricating the same |
| EP2043209B1 (de) * | 2007-09-28 | 2011-10-26 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Kantenemittierender Halbleiterlaser mit einem Wellenleiter |
| DE102007058950A1 (de) * | 2007-09-28 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender Halbleiterlaser mit einem Wellenleiter |
| DE102015104206A1 (de) * | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Laserdiode |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712581A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| US4506366A (en) * | 1981-07-03 | 1985-03-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4185256A (en) * | 1978-01-13 | 1980-01-22 | Xerox Corporation | Mode control of heterojunction injection lasers and method of fabrication |
-
1985
- 1985-07-25 JP JP60166607A patent/JPS6225485A/ja active Granted
-
1986
- 1986-07-23 US US06/888,398 patent/US4757509A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5712581A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Nec Corp | Semiconductor laser |
| US4506366A (en) * | 1981-07-03 | 1985-03-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6225485A (ja) | 1987-02-03 |
| US4757509A (en) | 1988-07-12 |
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