JPH05283790A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH05283790A JPH05283790A JP3219679A JP21967991A JPH05283790A JP H05283790 A JPH05283790 A JP H05283790A JP 3219679 A JP3219679 A JP 3219679A JP 21967991 A JP21967991 A JP 21967991A JP H05283790 A JPH05283790 A JP H05283790A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電流閉じ込め機能に優れ、モード損失が小さく
外部微分量子効率が大きく、非点格差の小さい内部スト
ライプ半導体レーザの実現を目的とする。 【構成】内部ストライプ半導体レーザにおいて、電流狭
窄と光水平横モードを閉じ込める層群が前記活性層に近
接する順番で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅Eg 3 の連続し
た2層以上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め
層に挟まれたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 としてここ
で Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5
≧Eg 2 とし、ストライプ外部の垂直方向横モードの等
価屈折率がストライプ内部の等価屈折率よりも小とな
り、またストライプ外の等価吸収係数が充分小さくなる
ように前記電流・光閉込め層群の層厚を設定することを
特徴とする。
外部微分量子効率が大きく、非点格差の小さい内部スト
ライプ半導体レーザの実現を目的とする。 【構成】内部ストライプ半導体レーザにおいて、電流狭
窄と光水平横モードを閉じ込める層群が前記活性層に近
接する順番で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅Eg 3 の連続し
た2層以上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め
層に挟まれたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 としてここ
で Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5
≧Eg 2 とし、ストライプ外部の垂直方向横モードの等
価屈折率がストライプ内部の等価屈折率よりも小とな
り、またストライプ外の等価吸収係数が充分小さくなる
ように前記電流・光閉込め層群の層厚を設定することを
特徴とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はIII−V族化合物半
導体レーザに関するものである。
導体レーザに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の半導体レーザのうち、A
lGaAs/GaAs系レーザの代表例を図8に断面図
として示す(J.J.Coleman、 Applie
d Physics Letter 37巻 No.3
262〜263ページ 1980年のFig.1)。
この図において、A1はn−GaAs基板、A2はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.35)下クラッド層、
A3はGaAs活性層、A4はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.35)上クラッド層、A5はn−GaAs
電流狭窄及び光水平横モード閉込め層(以下、電流・光
閉込め層)、A6はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.35)第2上クラッド層、A7はp−GaAsコン
タクト層である。以下作製方法を簡単に説明する。n−
GaAs基板A1にn−AlGaAs下クラッド層A
2、GaAs活性層A3、p−AlGaAs上クラッド
層A4を連続して成長する。次に幅4μmのチャンネル
をn−GaAs電流・光閉込め層に印刻する。次に、n
−AlGaAs第2上クラッド層A6、p−GaAsコ
ンタクト層A7を順次成長する。以上結晶成長はすべて
有機金属気相成長法(MOCVD法)にて行う。
lGaAs/GaAs系レーザの代表例を図8に断面図
として示す(J.J.Coleman、 Applie
d Physics Letter 37巻 No.3
262〜263ページ 1980年のFig.1)。
この図において、A1はn−GaAs基板、A2はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.35)下クラッド層、
A3はGaAs活性層、A4はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.35)上クラッド層、A5はn−GaAs
電流狭窄及び光水平横モード閉込め層(以下、電流・光
閉込め層)、A6はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.35)第2上クラッド層、A7はp−GaAsコン
タクト層である。以下作製方法を簡単に説明する。n−
GaAs基板A1にn−AlGaAs下クラッド層A
2、GaAs活性層A3、p−AlGaAs上クラッド
層A4を連続して成長する。次に幅4μmのチャンネル
をn−GaAs電流・光閉込め層に印刻する。次に、n
−AlGaAs第2上クラッド層A6、p−GaAsコ
ンタクト層A7を順次成長する。以上結晶成長はすべて
有機金属気相成長法(MOCVD法)にて行う。
【0003】次に、動作について説明する。p−GaA
sコンタクト層A7とn−GaAs基板との間に電圧を
印加するとn−GaAs電流・光閉込め層A5を除去し
たストライプ部分では活性層A3を含むpn接合に順方
向電流が流れる。一方、電流・光閉込め層A5を含む領
域では、pnpn接合となり、電流・光閉込め層A5と
上クラッド層A4の間が逆バイアスとなるので電流が流
れない。従って電流はストライプ内に狭窄される。ま
た、電流・光閉込め層A5を含む領域では該層での光吸
収により等価屈折率がチャンネル内層より小さくなるの
で、レーザ光はストライプ内に閉じ込められる。
sコンタクト層A7とn−GaAs基板との間に電圧を
印加するとn−GaAs電流・光閉込め層A5を除去し
たストライプ部分では活性層A3を含むpn接合に順方
向電流が流れる。一方、電流・光閉込め層A5を含む領
域では、pnpn接合となり、電流・光閉込め層A5と
上クラッド層A4の間が逆バイアスとなるので電流が流
れない。従って電流はストライプ内に狭窄される。ま
た、電流・光閉込め層A5を含む領域では該層での光吸
収により等価屈折率がチャンネル内層より小さくなるの
で、レーザ光はストライプ内に閉じ込められる。
【0004】次に別の従来例を図9に示す(S.Yam
amoto他著、AppliedPhysics Le
tters 40巻 3号 372ページ 1982
年)。図中、B1はp−GaAs基板、B2はn−Ga
As電流・光閉込め層、B3はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.4)下クラッド層、B4はAlx Ga1 - x
As(x=0.13)活性層、B5はp−Alx Ga1
- x As(x=0.4)上クラッド層、B6はp−G
aAsコンタクト層である。
amoto他著、AppliedPhysics Le
tters 40巻 3号 372ページ 1982
年)。図中、B1はp−GaAs基板、B2はn−Ga
As電流・光閉込め層、B3はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.4)下クラッド層、B4はAlx Ga1 - x
As(x=0.13)活性層、B5はp−Alx Ga1
- x As(x=0.4)上クラッド層、B6はp−G
aAsコンタクト層である。
【0005】次に、作製方法について簡単に説明する。
n−GaAs電流・光閉込め層B2を成長したp−Ga
As基板B1に、4μmのチャンネルをp−GaAsB
1に達するまで印刻する。次に、下クラッド層B3、活
性層B4、上クラッド層B5、コンタクト層B6を順次
積層する。本従来例の結晶成長法は液相成長法(LPE
法)である。当該レーザの電流狭窄と光の閉込め機構は
図8のレーザと同じである。
n−GaAs電流・光閉込め層B2を成長したp−Ga
As基板B1に、4μmのチャンネルをp−GaAsB
1に達するまで印刻する。次に、下クラッド層B3、活
性層B4、上クラッド層B5、コンタクト層B6を順次
積層する。本従来例の結晶成長法は液相成長法(LPE
法)である。当該レーザの電流狭窄と光の閉込め機構は
図8のレーザと同じである。
【0006】上記の2つの従来例においては、電流・光
閉込め層はn−GaAsの単一層である。次に、電流・
光閉込め層を複数層とした従来例(特開平1−3047
93号)を図10に示す。C1はn−GaAs基板、C
2はn−AlGaAs下クラッド層、C3は活性層、C
4はp−AlGaAs上クラッド層、C5はn−GaA
sメルトバック層、C6はn−Alx Ga1 - x As
(x=0.4)エッチストップ層、C7はn−GaAs
電流ブロック層、C8はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.4)アンチメルトバック層、C9はn−GaAs
メルトバック層、C10はp−AlGaAsキャップ
層、C11はp−GaAsコンタクト層である。作製法
は図8とほぼ同じであるが、ストライプ深さの制御性を
改善するために選択エッチングを行う。このためにC6
層を付設している。さらに、2回目の成長時に再成長界
面の劣化を防ぐために、C5のn−GaAs層を付設
し、2回目の成長時にメルトバックしてC5を除去する
ことを行っている。したがって、2回目の成長はLPE
法にて行う。C8層はメルトバック時にC7の電流ブロ
ック層がメルトバックされるのを防ぐための層、C9は
C8層上の再成長を容易にするための層である。
閉込め層はn−GaAsの単一層である。次に、電流・
光閉込め層を複数層とした従来例(特開平1−3047
93号)を図10に示す。C1はn−GaAs基板、C
2はn−AlGaAs下クラッド層、C3は活性層、C
4はp−AlGaAs上クラッド層、C5はn−GaA
sメルトバック層、C6はn−Alx Ga1 - x As
(x=0.4)エッチストップ層、C7はn−GaAs
電流ブロック層、C8はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.4)アンチメルトバック層、C9はn−GaAs
メルトバック層、C10はp−AlGaAsキャップ
層、C11はp−GaAsコンタクト層である。作製法
は図8とほぼ同じであるが、ストライプ深さの制御性を
改善するために選択エッチングを行う。このためにC6
層を付設している。さらに、2回目の成長時に再成長界
面の劣化を防ぐために、C5のn−GaAs層を付設
し、2回目の成長時にメルトバックしてC5を除去する
ことを行っている。したがって、2回目の成長はLPE
法にて行う。C8層はメルトバック時にC7の電流ブロ
ック層がメルトバックされるのを防ぐための層、C9は
C8層上の再成長を容易にするための層である。
【0007】次に、電流・光閉込め層を複数層とした別
の従来例(H.Ishikawa他著、Applied
Physics Letters 36巻 7号 5
20頁 1980年)を図11に示す。図中、D1はn
−GaAs基板、D2はp−Alx Ga1 - x As(x
=0.32、dD 2 =0.7μm)電流・光閉込め層、
D3はn−GaAs(dD 3 =0.1〜0.2μm)光
閉じ込め層、D4はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.32)クラッド層、D5はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.05)活性層、D6はp−Alx Ga1 -
x As(x=0.32)クラッド層、p−GaAsコン
タクト層である。作製法は電流・光閉込め層が2層とな
っていること以外は図10の例とほぼ同じである。
の従来例(H.Ishikawa他著、Applied
Physics Letters 36巻 7号 5
20頁 1980年)を図11に示す。図中、D1はn
−GaAs基板、D2はp−Alx Ga1 - x As(x
=0.32、dD 2 =0.7μm)電流・光閉込め層、
D3はn−GaAs(dD 3 =0.1〜0.2μm)光
閉じ込め層、D4はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.32)クラッド層、D5はp−Alx Ga1 - x A
s(x=0.05)活性層、D6はp−Alx Ga1 -
x As(x=0.32)クラッド層、p−GaAsコン
タクト層である。作製法は電流・光閉込め層が2層とな
っていること以外は図10の例とほぼ同じである。
【0008】
【発明が解決しようする課題】従来の半導体レーザは前
記図8乃至図11に示すような構造を有しており、現在
実用化されている。しかしながら、本発明者らは上記の
半導体レーザについて詳細に検討した結果、以下の4つ
の重大な課題があることを見いだした。
記図8乃至図11に示すような構造を有しており、現在
実用化されている。しかしながら、本発明者らは上記の
半導体レーザについて詳細に検討した結果、以下の4つ
の重大な課題があることを見いだした。
【0009】(課題1)図8、図9に示す従来例では、
電流狭窄機構はストライプ・チャンネル外のn−GaA
s電流・光閉込め層とクラッド層とのpn逆バイアスに
よっている。この領域のpnpn接合の熱平衡時のバン
ドダイアグラムを図4に示す。図8、図9の両素子では
各層の材料、混晶比は異なるが禁制帯幅の相対的な大小
関係は同じである。後述のように光閉じ込めの要請から
電流・光閉込め層のEg 2 は活性層のEg 1 よりも十分
小さい。電流は、p側クラッド層に対するn−GaAs
電流・光閉込め層の価電子帯障壁によりp側クラッド層
の正孔が流れないことにより狭窄される。従来例では電
流・光閉込め層はn−GaAsでEg 2 =1.42eV
と小さく障壁高さは大きくない。また、Eg 1 ≧Eg 2
なので、電流・光閉込め層ではレーザ光の吸収が起こ
る。吸収により発生した電子、正孔対のうち少数キャリ
アである正孔は電流・光閉込め層より拡散・消滅してい
き電子のみが残留するので、フォトトランジスタ動作に
よって当該層はターンオンして電流狭窄機能は全く失わ
れる。従来例では上記動作が起こらないように電流・光
閉込め層の厚さを少数キャリアの拡散長以上に大きくせ
ねばならなかった。このために拡散長の短い(〜1μ
m)正孔が少数キャリアとなるようにn−GaAsを使
用しても電流・光閉込め層の厚さは1μm程度に厚くす
る必要があった。p−GaAsとするためには電子の拡
散長が長く(〜2μm)、なおさらに厚くする必要があ
った。このために、層構造に著しい制約があることが分
かった。このために電流・光閉込め層が1μmと厚く、
これを貫いてストライプを印刻する場合、エッチング時
間が長いためストライプ側壁のサイドエッチ量も大きく
なり、所望のストライプ幅以上に広くなる問題があるこ
とが分かった。
電流狭窄機構はストライプ・チャンネル外のn−GaA
s電流・光閉込め層とクラッド層とのpn逆バイアスに
よっている。この領域のpnpn接合の熱平衡時のバン
ドダイアグラムを図4に示す。図8、図9の両素子では
各層の材料、混晶比は異なるが禁制帯幅の相対的な大小
関係は同じである。後述のように光閉じ込めの要請から
電流・光閉込め層のEg 2 は活性層のEg 1 よりも十分
小さい。電流は、p側クラッド層に対するn−GaAs
電流・光閉込め層の価電子帯障壁によりp側クラッド層
の正孔が流れないことにより狭窄される。従来例では電
流・光閉込め層はn−GaAsでEg 2 =1.42eV
と小さく障壁高さは大きくない。また、Eg 1 ≧Eg 2
なので、電流・光閉込め層ではレーザ光の吸収が起こ
る。吸収により発生した電子、正孔対のうち少数キャリ
アである正孔は電流・光閉込め層より拡散・消滅してい
き電子のみが残留するので、フォトトランジスタ動作に
よって当該層はターンオンして電流狭窄機能は全く失わ
れる。従来例では上記動作が起こらないように電流・光
閉込め層の厚さを少数キャリアの拡散長以上に大きくせ
ねばならなかった。このために拡散長の短い(〜1μ
m)正孔が少数キャリアとなるようにn−GaAsを使
用しても電流・光閉込め層の厚さは1μm程度に厚くす
る必要があった。p−GaAsとするためには電子の拡
散長が長く(〜2μm)、なおさらに厚くする必要があ
った。このために、層構造に著しい制約があることが分
かった。このために電流・光閉込め層が1μmと厚く、
これを貫いてストライプを印刻する場合、エッチング時
間が長いためストライプ側壁のサイドエッチ量も大きく
なり、所望のストライプ幅以上に広くなる問題があるこ
とが分かった。
【0010】(課題2)上記4つの従来例の半導体レー
ザ光の水平横モードの閉じ込めはn−GaAs電流・光
閉込め層によるレーザ光の吸収により行っている。即
ち、各層の複素誘電率εの実数成分εr と屈折率n、消
衰係数κの間には以下の関係がある。
ザ光の水平横モードの閉じ込めはn−GaAs電流・光
閉込め層によるレーザ光の吸収により行っている。即
ち、各層の複素誘電率εの実数成分εr と屈折率n、消
衰係数κの間には以下の関係がある。
【0011】εr /ε0 =n2 −κ2 モードの感じる屈折率即ち等価屈折率は各層の複素誘電
率に依存するが吸収層では上式よりεr が小さくなるの
で結局等価屈折率は小さくなる。このためにストライプ
内の等価屈折率に比べストライプ外の等価屈折率が小さ
くなり水平横モードがストライプ内に閉じ込められるの
である。しかしながら、上記従来例図8、図9では上記
課題1に記した理由により電流・光閉込め層を1μm程
度に厚くせねばならないので、閉じ込められた横モード
には不必要な過剰吸収を受けてしまう。また、図10で
はC6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.4)エッ
チストップ層があるので本来はn−GaAs層を薄くで
きる。しかしながら本課題は、本発明において指摘する
まで何等考慮されていないので、n−GaAs層の厚さ
dを0。3≦d≦2μmと設定している。後述のように
吸収層の層厚は当該層のレーザ発振波長における吸収係
数(α)の逆数の1/2(λ=780nmでは0.25
μm)以下にしないと過剰な吸収を受けるので、図10
の実施例においても水平横モードは過剰な吸収をうける
ことに変わりはない。
率に依存するが吸収層では上式よりεr が小さくなるの
で結局等価屈折率は小さくなる。このためにストライプ
内の等価屈折率に比べストライプ外の等価屈折率が小さ
くなり水平横モードがストライプ内に閉じ込められるの
である。しかしながら、上記従来例図8、図9では上記
課題1に記した理由により電流・光閉込め層を1μm程
度に厚くせねばならないので、閉じ込められた横モード
には不必要な過剰吸収を受けてしまう。また、図10で
はC6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.4)エッ
チストップ層があるので本来はn−GaAs層を薄くで
きる。しかしながら本課題は、本発明において指摘する
まで何等考慮されていないので、n−GaAs層の厚さ
dを0。3≦d≦2μmと設定している。後述のように
吸収層の層厚は当該層のレーザ発振波長における吸収係
数(α)の逆数の1/2(λ=780nmでは0.25
μm)以下にしないと過剰な吸収を受けるので、図10
の実施例においても水平横モードは過剰な吸収をうける
ことに変わりはない。
【0012】以上のために、従来例では水平横モードの
吸収損失が過剰となることが分かった。モード損失が大
きいと外部微分量子効率が小さくなるので高出力動作時
に駆動電流が大きくなり、信頼性に不利である。よって
モード損失を適性値に低減できれば高出力動作の信頼性
の向上に有効であることが分かった。
吸収損失が過剰となることが分かった。モード損失が大
きいと外部微分量子効率が小さくなるので高出力動作時
に駆動電流が大きくなり、信頼性に不利である。よって
モード損失を適性値に低減できれば高出力動作の信頼性
の向上に有効であることが分かった。
【0013】(課題3)図11に示す従来例ではD3層
はD4層と導電型を同じくしており、電流閉じ込め効果
はない。従って活性層までの電流広がりが大きい。また
D3を異なる導電型としても、層厚がdD 3 =0.1〜
0.2μmと薄いので課題1に記したごとくターンオン
して電流閉じ込め効果はない。また水平横モードの振る
舞いを決定するストライプ内外の等価屈折率差とモード
損失とについては、引例論文に詳細に記されているよう
にD3層の層厚とD4層の層厚により一意的に決まるた
め、所望のストライプ内外の等価屈折率差をモード損失
と独立に制御できなかった。
はD4層と導電型を同じくしており、電流閉じ込め効果
はない。従って活性層までの電流広がりが大きい。また
D3を異なる導電型としても、層厚がdD 3 =0.1〜
0.2μmと薄いので課題1に記したごとくターンオン
して電流閉じ込め効果はない。また水平横モードの振る
舞いを決定するストライプ内外の等価屈折率差とモード
損失とについては、引例論文に詳細に記されているよう
にD3層の層厚とD4層の層厚により一意的に決まるた
め、所望のストライプ内外の等価屈折率差をモード損失
と独立に制御できなかった。
【0014】(課題4)上記課題2に記載したようにス
トライプ外でのモードの吸収損失が大きいのでストライ
プ内の電界波面に対しストライプ外での波面の遅れが著
しい。波面遅れは非点隔差の原因となり結像特性への悪
影響があった。
トライプ外でのモードの吸収損失が大きいのでストライ
プ内の電界波面に対しストライプ外での波面の遅れが著
しい。波面遅れは非点隔差の原因となり結像特性への悪
影響があった。
【0015】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、上述
する課題を解決するためになされたもので、第1の導電
型基板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1 の
活性層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト
層よりなる非埋め込み型の内部ストライプ半導体レーザ
において、電流狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群
(以下電流・光閉込め層)が前記活性層に近接する順番
で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅Eg 3 、の連続した2層以
上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め層に挟ま
れたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 としてここで、 E
g 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5 ≧E
g 2 とし、ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈
折率がストライプ内部の等価屈折率よりも小なるように
前記電流・光閉込め層群の層厚を設定する半導体レーザ
を提供するものである。
する課題を解決するためになされたもので、第1の導電
型基板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1 の
活性層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト
層よりなる非埋め込み型の内部ストライプ半導体レーザ
において、電流狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群
(以下電流・光閉込め層)が前記活性層に近接する順番
で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅Eg 3 、の連続した2層以
上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め層に挟ま
れたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 としてここで、 E
g 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5 ≧E
g 2 とし、ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈
折率がストライプ内部の等価屈折率よりも小なるように
前記電流・光閉込め層群の層厚を設定する半導体レーザ
を提供するものである。
【0016】また、本願第2の発明は、第1の導電型基
板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1 の活性
層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト層よ
りなる非埋め込み型の半導体レーザにおいて、その電流
狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群(以下電流・光
閉込め層)が前記活性層に近接する順番で禁制帯幅Eg
2 、禁制帯幅Eg 3 、禁制帯幅Eg 4 の連続した3層以
上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め層に挟ま
れたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 として ここで、 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 4 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5 ≧Eg 2 とし、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率がスト
ライプ内部の等価屈折率よりも小なるように前記電流・
光閉込め層群の層厚を設定する半導体レーザを提供する
ものである。
板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1 の活性
層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト層よ
りなる非埋め込み型の半導体レーザにおいて、その電流
狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群(以下電流・光
閉込め層)が前記活性層に近接する順番で禁制帯幅Eg
2 、禁制帯幅Eg 3 、禁制帯幅Eg 4 の連続した3層以
上よりなり、前記活性層と前記電流・光閉込め層に挟ま
れたクラッド層の禁制帯幅をEg 5 として ここで、 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 4 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5 ≧Eg 2 とし、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率がスト
ライプ内部の等価屈折率よりも小なるように前記電流・
光閉込め層群の層厚を設定する半導体レーザを提供する
ものである。
【0017】更に、前記電流・光閉じ込層のうち禁制帯
幅Eg 3 の層厚は、当該層のレーザ発振波長における吸
収係数の逆数の1/2以下とする半導体レーザを提供す
るものである。
幅Eg 3 の層厚は、当該層のレーザ発振波長における吸
収係数の逆数の1/2以下とする半導体レーザを提供す
るものである。
【0018】また、基板がGaAs、積層材料がAlG
aAs混晶、又はAlGaInP混晶、又はGaInP
As混晶である半導体レーザを提供するものである。
aAs混晶、又はAlGaInP混晶、又はGaInP
As混晶である半導体レーザを提供するものである。
【0019】
【作用】前記第1の発明においては、電流・光閉込め層
を挟んで活性層と反対側にクラッド層があるレーザ構造
の場合、活性層よりも禁制帯幅が大きくレーザ光に対し
透明な層とレーザ光吸収層の2層よりなる電流・光閉込
め層に使用して、前記禁制帯幅の大きな透明層が前記の
光吸収により発生した少数キャリアの拡散を防止するの
でターンオン現象を防ぐことができ、更に、吸収層の厚
さを(少数キャリアの拡散長以上にする必要がないの
で)小さくすることができ、モード損失を適性値に設定
することができる。更に、当該層の2つの層厚を適当に
組み合わせることにより、モード損失量とは独立にスト
ライプ内外の等価屈折率を任意に設定することができ
る。
を挟んで活性層と反対側にクラッド層があるレーザ構造
の場合、活性層よりも禁制帯幅が大きくレーザ光に対し
透明な層とレーザ光吸収層の2層よりなる電流・光閉込
め層に使用して、前記禁制帯幅の大きな透明層が前記の
光吸収により発生した少数キャリアの拡散を防止するの
でターンオン現象を防ぐことができ、更に、吸収層の厚
さを(少数キャリアの拡散長以上にする必要がないの
で)小さくすることができ、モード損失を適性値に設定
することができる。更に、当該層の2つの層厚を適当に
組み合わせることにより、モード損失量とは独立にスト
ライプ内外の等価屈折率を任意に設定することができ
る。
【0020】また、前記第2の発明においては、電流・
光閉込め層を挟んで活性層と反対側に基板等の吸収層が
あるレーザ構造の場合、前記電流・光閉込め層を3層と
して光吸収層を透明層で挟むことにより、前記第1の発
明と同様の作用効果を持つ半導体レーザを実現できる。
光閉込め層を挟んで活性層と反対側に基板等の吸収層が
あるレーザ構造の場合、前記電流・光閉込め層を3層と
して光吸収層を透明層で挟むことにより、前記第1の発
明と同様の作用効果を持つ半導体レーザを実現できる。
【0021】更に、電流・光閉じ込層の内吸収層の厚さ
を当該層のレーザ波長における吸収係数の逆数の1/2
以下にすることで、水平横モードの損失を低減した半導
体レーザを実現できる。
を当該層のレーザ波長における吸収係数の逆数の1/2
以下にすることで、水平横モードの損失を低減した半導
体レーザを実現できる。
【0022】
【実施例】図1に本発明の第1実施例の半導体レーザ断
面図を示す。本実施例は図9に示した従来例の改善策と
して発明されたものである。
面図を示す。本実施例は図9に示した従来例の改善策と
して発明されたものである。
【0023】図1において、101はn−GaAs基
板、102はn−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
d1 0 1 =1μm)クラッド層、103はAlx Ga1
- x As(x=0.13、d1 0 3 =0.1μm)活性
層、104はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
ストライプ外層厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、
105はp−Alx Ga1 - x As(x=0.05、d
1 0 5 =3nm)エピ促進層、106はp−Alx Ga
1 - x As(x=0.6、d1 0 6 =30nm)エッチ
ストップ層、107、108、109は各々n−Alx
Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 7 =0.1μ
m)、n−GaAs(d1 0 8 =0.1μm)、n−A
lx Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 9 =0.2μ
m)よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs
(d1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.5、d1 1 1 =1μ
m)クラッド層、112はp−GaAs(d1 1 2 =1
μm)コンタクト層である。本実施例の半導体レーザは
波長780nmで発振する。
板、102はn−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
d1 0 1 =1μm)クラッド層、103はAlx Ga1
- x As(x=0.13、d1 0 3 =0.1μm)活性
層、104はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
ストライプ外層厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、
105はp−Alx Ga1 - x As(x=0.05、d
1 0 5 =3nm)エピ促進層、106はp−Alx Ga
1 - x As(x=0.6、d1 0 6 =30nm)エッチ
ストップ層、107、108、109は各々n−Alx
Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 7 =0.1μ
m)、n−GaAs(d1 0 8 =0.1μm)、n−A
lx Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 9 =0.2μ
m)よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs
(d1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.5、d1 1 1 =1μ
m)クラッド層、112はp−GaAs(d1 1 2 =1
μm)コンタクト層である。本実施例の半導体レーザは
波長780nmで発振する。
【0024】次に、作製方法を記す。n−GaAs10
1上に102〜110層を順次積層する。次に、106
に達するまで、幅4μm、深さ約0.4μmのストライ
プを印刻する。このとき、アンモニア系のエッチャント
(NH4 OH:H2 O2 =1:10)を使用すれば、A
lx Ga1 - x As(x=0.5)エッチストップ層1
06はエッチされないので制御性良く深さを設定でき
る。次に、ふっ酸(HF)にてストライプ内の106を
除去する。この場合、p−Alx Ga1 - x As(x=
0.05)エピ促進層105はHFではエッチされない
ので106のみを除去できる。次に、該層上に111、
112を順次積層する。成長方法はMOCVD法を用い
る。発振波長は780nmである。
1上に102〜110層を順次積層する。次に、106
に達するまで、幅4μm、深さ約0.4μmのストライ
プを印刻する。このとき、アンモニア系のエッチャント
(NH4 OH:H2 O2 =1:10)を使用すれば、A
lx Ga1 - x As(x=0.5)エッチストップ層1
06はエッチされないので制御性良く深さを設定でき
る。次に、ふっ酸(HF)にてストライプ内の106を
除去する。この場合、p−Alx Ga1 - x As(x=
0.05)エピ促進層105はHFではエッチされない
ので106のみを除去できる。次に、該層上に111、
112を順次積層する。成長方法はMOCVD法を用い
る。発振波長は780nmである。
【0025】次に、本実施例の機能を説明する。機能説
明のために本実施例で必須となる層のみを図示したのが
図2である。
明のために本実施例で必須となる層のみを図示したのが
図2である。
【0026】まず、電流狭窄機能について説明する。本
実施例では図8に示す従来例に対し、電流・光閉込め層
にn−Alx Ga1 - x As(x=0.2)107が付
設されている。前記図2のストライプ外のバンドダイヤ
グラムを図3に示す。ここで各層の禁制帯幅の大小関係
は以下の通りである。
実施例では図8に示す従来例に対し、電流・光閉込め層
にn−Alx Ga1 - x As(x=0.2)107が付
設されている。前記図2のストライプ外のバンドダイヤ
グラムを図3に示す。ここで各層の禁制帯幅の大小関係
は以下の通りである。
【0027】 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 、 Eg 5 ≧Eg 2 図3を図4と比較すると明らかなように、本実施例はレ
ーザ光に透明(Eg 2 ≧Eg 1 )なn−Alx Ga
1 - x As(x=0.2)電流・光閉込め層107が付
設されているため、n−GaAs108で光吸収発生し
たキャリア(正孔)の107層の価電子帯の障壁でのク
ラッド層側への拡散が抑えられ、n−GaAs108が
薄くてもターンオンせず、当該層の厚さの制約が緩和さ
れる(課題1の解決)。
ーザ光に透明(Eg 2 ≧Eg 1 )なn−Alx Ga
1 - x As(x=0.2)電流・光閉込め層107が付
設されているため、n−GaAs108で光吸収発生し
たキャリア(正孔)の107層の価電子帯の障壁でのク
ラッド層側への拡散が抑えられ、n−GaAs108が
薄くてもターンオンせず、当該層の厚さの制約が緩和さ
れる(課題1の解決)。
【0028】次いで、光横モードの閉じ込め機能につい
て説明する。図2のレーザ構造のストライプ内外のモー
ド分布と屈折率分布を図5に示す。ストライプ外では屈
折率の高い活性層103を挟んで屈折率の低いクラッド
層102、104が、またn−GaAs108を挟んで
104、111が存在する構造の導波路となっており、
モード分布は2峰となる。この「屈折率の低い」とは厳
密には、その層の屈折率がモード等価屈折率よりも小さ
いことを意味する。
て説明する。図2のレーザ構造のストライプ内外のモー
ド分布と屈折率分布を図5に示す。ストライプ外では屈
折率の高い活性層103を挟んで屈折率の低いクラッド
層102、104が、またn−GaAs108を挟んで
104、111が存在する構造の導波路となっており、
モード分布は2峰となる。この「屈折率の低い」とは厳
密には、その層の屈折率がモード等価屈折率よりも小さ
いことを意味する。
【0029】ここで、107層は屈折率は低くなくても
よく、108層に活性層からの光を引き出すために当該
層の屈折率を比較的大きくすべく、アルミ混晶比を小さ
く(x=0.2)設定している。
よく、108層に活性層からの光を引き出すために当該
層の屈折率を比較的大きくすべく、アルミ混晶比を小さ
く(x=0.2)設定している。
【0030】等価屈折率近似によるとストライプ内の水
平横モード(等価屈折率ne m 、αm )は、ストライプ
内の垂直横モードの等価屈折率ne i 、ストライプ外の
垂直横モードの等価屈折率ne o 、モード損失αo 、ス
トライプの幅Wに依存する。一般にαm を小さくするに
は、αo を小さくすると共にストライプ内外の等価屈折
率差を2×10- 2 以上に大きくすればよく、このため
にはストライプ外の等価屈折率を小さくする必要があ
る。しかしながら前記課題2で記したように従来例では
α0 を小さくすることができなかった。これは吸収層
(図8ではA5層)の厚さが当該層のレーザ波長におけ
る吸収係数の逆数(即ち侵入深さ)よりも大きいため、
α0 が自動的に大きくなってしまうことに起因してい
る。
平横モード(等価屈折率ne m 、αm )は、ストライプ
内の垂直横モードの等価屈折率ne i 、ストライプ外の
垂直横モードの等価屈折率ne o 、モード損失αo 、ス
トライプの幅Wに依存する。一般にαm を小さくするに
は、αo を小さくすると共にストライプ内外の等価屈折
率差を2×10- 2 以上に大きくすればよく、このため
にはストライプ外の等価屈折率を小さくする必要があ
る。しかしながら前記課題2で記したように従来例では
α0 を小さくすることができなかった。これは吸収層
(図8ではA5層)の厚さが当該層のレーザ波長におけ
る吸収係数の逆数(即ち侵入深さ)よりも大きいため、
α0 が自動的に大きくなってしまうことに起因してい
る。
【0031】そこで本発明の構造で吸収層の厚さを種々
変えてモード損失を計算した結果、当該吸収層の厚さを
吸収係数の逆数(本実施例では0.55μm)の1/2
以下程度にすることによりモード損失を大幅に低減でき
ることを見いだした(本実施例ではn−GaAs108
層の層厚はd1 0 8 =0.1μmとした)。
変えてモード損失を計算した結果、当該吸収層の厚さを
吸収係数の逆数(本実施例では0.55μm)の1/2
以下程度にすることによりモード損失を大幅に低減でき
ることを見いだした(本実施例ではn−GaAs108
層の層厚はd1 0 8 =0.1μmとした)。
【0032】本実施例(図2)及び従来例A(図8にお
いてdA 5 =1.0μmとした場合)、従来例B(図9
においてdC 6 =0.1μm、dC 7 =0.3μm、d
C 8=0.4μmとした場合)での等価屈折率等を以下
に記す。
いてdA 5 =1.0μmとした場合)、従来例B(図9
においてdC 6 =0.1μm、dC 7 =0.3μm、d
C 8=0.4μmとした場合)での等価屈折率等を以下
に記す。
【0033】 本実施例 従来例A 従来例B ne i 3.38635 3.38635 3.38635 ne o 3.36414 3.36638 3.3842318 ne i −ne o 2.2×10- 2 2.2×10- 2 2.1×10- 3 αo (cm- 1 )−1615.2 −4390.73 −1379.55 ne m 3.38529 3.38524 3.38524 αm (cm- 1 )−10.6 −20.1 −41.7 光強度1/e2 での波面遅れ 4.9° 9.3° 12.3° 尚、従来例A、Bの計算ではクラッド層、活性層は本実
施例と同じ混晶比、層厚とした。このように本実施例の
構造では107、108の2層の層厚、アルミ混晶比を
適当に設定することにより、等価屈折率差を大きくで
き、しかもαm を従来例に比べ1/2〜1/4に小さく
設定できる(課題2の解決)。
施例と同じ混晶比、層厚とした。このように本実施例の
構造では107、108の2層の層厚、アルミ混晶比を
適当に設定することにより、等価屈折率差を大きくで
き、しかもαm を従来例に比べ1/2〜1/4に小さく
設定できる(課題2の解決)。
【0034】また、電流・光閉込め層の層厚を小さくで
き(1μm→0.4μm)(課題1の解決)、dD 1 0
7 とdD 1 0 8 を適当に設定することにより他の構造パ
ラメータとは独立に小さいモード損失量でストライプ内
外の等価屈折率差を所望の値に設定できる(課題3の解
決)。
き(1μm→0.4μm)(課題1の解決)、dD 1 0
7 とdD 1 0 8 を適当に設定することにより他の構造パ
ラメータとは独立に小さいモード損失量でストライプ内
外の等価屈折率差を所望の値に設定できる(課題3の解
決)。
【0035】更に、非点隔差の原因となる波面遅れも従
来の1/2〜1/3とすることができる(課題4の解
決)。
来の1/2〜1/3とすることができる(課題4の解
決)。
【0036】次に、図1の105、106、107、1
08、110の付加層の機能について説明する。前記の
ようにストライプ深さを制御良く設定するために10
5、106層が必要である。111、112層を積層す
る場合に、ストライプ内外の成長界面をアルミを含まな
いGaAsとして再成長層の品質を確保するのが105
である。105のp−GaAsは層厚が3nmとしてお
り量子井戸効果で活性層より禁制帯幅が大きく吸収層に
はならない。ストライプ内外の等価屈折率(ne i 、ne
o )、モード損失αm の設定の自由度を拡大するのが
109である。
08、110の付加層の機能について説明する。前記の
ようにストライプ深さを制御良く設定するために10
5、106層が必要である。111、112層を積層す
る場合に、ストライプ内外の成長界面をアルミを含まな
いGaAsとして再成長層の品質を確保するのが105
である。105のp−GaAsは層厚が3nmとしてお
り量子井戸効果で活性層より禁制帯幅が大きく吸収層に
はならない。ストライプ内外の等価屈折率(ne i 、ne
o )、モード損失αm の設定の自由度を拡大するのが
109である。
【0037】図6、図7は本発明の第2実施例を示す半
導体レーザの断面図である。図中、401はp−GaA
s基板、402、403、404は各々はn−Alx G
a1 - x As(x=0.5、層厚d4 0 =0.2μ
m)、n−GaAs(d4 0 3 =0.1μm)、n−A
lx Ga1 - x As(x=0.2、d4 0 4 =0.1μ
m)の3層よりなる電流・光閉込め層、405はn−G
aAsエピ促進層(d4 0 5 =0.05μm)、406
はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、ストライプ
外層厚d4 0 6 =0.1μm)クラッド層、407はA
lx Ga1 - x As(x=0.13、d4 0 7 =0.1
μm)活性層、408はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.5、d4 0 8 =1μm)クラッド層、409はn
−GaAs(d4 0 9 =1μm)コンタクト層である。
成長は、LPE法にて行った。本実施例の半導体レーザ
も波長780nmで発振する。
導体レーザの断面図である。図中、401はp−GaA
s基板、402、403、404は各々はn−Alx G
a1 - x As(x=0.5、層厚d4 0 =0.2μ
m)、n−GaAs(d4 0 3 =0.1μm)、n−A
lx Ga1 - x As(x=0.2、d4 0 4 =0.1μ
m)の3層よりなる電流・光閉込め層、405はn−G
aAsエピ促進層(d4 0 5 =0.05μm)、406
はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、ストライプ
外層厚d4 0 6 =0.1μm)クラッド層、407はA
lx Ga1 - x As(x=0.13、d4 0 7 =0.1
μm)活性層、408はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.5、d4 0 8 =1μm)クラッド層、409はn
−GaAs(d4 0 9 =1μm)コンタクト層である。
成長は、LPE法にて行った。本実施例の半導体レーザ
も波長780nmで発振する。
【0038】図6の実施例の各層の機能を明瞭にするた
めに必須となる層のみを図示したのが図7である。図6
の実施例では電流・光閉込め層のn−GaAsを屈折率
の低い層で挟むのにn−Alx Ga1 - x As(x=
0.5)402が必要となる。
めに必須となる層のみを図示したのが図7である。図6
の実施例では電流・光閉込め層のn−GaAsを屈折率
の低い層で挟むのにn−Alx Ga1 - x As(x=
0.5)402が必要となる。
【0039】本第2実施例のその他の各層の機能は第1
実施例とほぼ同一であるので、説明は省略する。尚、4
05層は、406〜409層を積層する場合にストライ
プ外の成長界面をアルミを含まないGaAsとして再成
長層の品質を確保するために付加されている。
実施例とほぼ同一であるので、説明は省略する。尚、4
05層は、406〜409層を積層する場合にストライ
プ外の成長界面をアルミを含まないGaAsとして再成
長層の品質を確保するために付加されている。
【0040】次に、本発明の第3実施例について記す。
実施例の半導体レーザ断面図は、第1実施例を示す図1
において、図中の106層が不必要であることを除いて
同一であるため、図1を用いて説明する。本実施例にお
いては、101はn−GaAs基板、102はn−(A
lx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、d
1 0 1 =1μm)クラッド層、103は(Alx Ga1
- x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=0.0、d1 0 3 =
0.1μm)活性層、104はp−(Alx Ga1 -
x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、ストライプ外層
厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、105は(Al
x Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=0.0、d1
0 5 =3nm)エピ促進層、107、108、109は
各々n−(Alx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x
=0.1、d1 0 7 =0.1μm)、n−GaAs(d
1 0 8 =0.1μm)、n−(Alx Ga1 - x )0 ・
5 In0 ・ 5 P(x=0.2、d1 0 9 =0.1μm)
よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs(d
1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−(A
lx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、d
1 1 1 =1μm)クラッド層、112はp−GaAs
(d1 1 2 =1μm)コンタクト層である。本実施例の
半導体レーザは波長670 nmで発振する。成長方法
はMOCVD法である。
実施例の半導体レーザ断面図は、第1実施例を示す図1
において、図中の106層が不必要であることを除いて
同一であるため、図1を用いて説明する。本実施例にお
いては、101はn−GaAs基板、102はn−(A
lx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、d
1 0 1 =1μm)クラッド層、103は(Alx Ga1
- x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=0.0、d1 0 3 =
0.1μm)活性層、104はp−(Alx Ga1 -
x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、ストライプ外層
厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、105は(Al
x Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=0.0、d1
0 5 =3nm)エピ促進層、107、108、109は
各々n−(Alx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x
=0.1、d1 0 7 =0.1μm)、n−GaAs(d
1 0 8 =0.1μm)、n−(Alx Ga1 - x )0 ・
5 In0 ・ 5 P(x=0.2、d1 0 9 =0.1μm)
よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs(d
1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−(A
lx Ga1 - x )0 ・ 5 In0 ・ 5 P(x=1.0、d
1 1 1 =1μm)クラッド層、112はp−GaAs
(d1 1 2 =1μm)コンタクト層である。本実施例の
半導体レーザは波長670 nmで発振する。成長方法
はMOCVD法である。
【0041】作製方法は以下の通りである。n−GaA
s基板101上に、102〜110層を順次積層する。
次に、ストライプ(幅4μm、深さ1μm)を印刻す
る。この印刻では、105のp−(Alx Ga1 - x )
0 ・ 5 In0 ・ 5 P(X=0.0)が硫酸系(H2 SO
4 :H2 O2 =1:4)エッチャントでエッチングされ
ないことを利用して105層上まで制御よくストライプ
を形成できるので、前記第2実施例で記したごとき10
6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.6)エッチス
トップ層は不要である。
s基板101上に、102〜110層を順次積層する。
次に、ストライプ(幅4μm、深さ1μm)を印刻す
る。この印刻では、105のp−(Alx Ga1 - x )
0 ・ 5 In0 ・ 5 P(X=0.0)が硫酸系(H2 SO
4 :H2 O2 =1:4)エッチャントでエッチングされ
ないことを利用して105層上まで制御よくストライプ
を形成できるので、前記第2実施例で記したごとき10
6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.6)エッチス
トップ層は不要である。
【0042】以上第1乃至第3実施例の各構造について
材料を各々AlGaAs/GaAs、AlGaInP/
GaAsとして記したが各構造はすべてこれらの材料が
適用可能である。
材料を各々AlGaAs/GaAs、AlGaInP/
GaAsとして記したが各構造はすべてこれらの材料が
適用可能である。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば半導
体レーザの電流狭窄機能の改善と光閉じ込め構造におけ
るストライプ内外の等価屈折率差を広い範囲で制御よく
変化でき、しかもモード損失を低減でき、非点隔差も低
減できるので低駆動電流で高出力動作に優れ、光学特性
も優秀な半導体レーザを提供できる。
体レーザの電流狭窄機能の改善と光閉じ込め構造におけ
るストライプ内外の等価屈折率差を広い範囲で制御よく
変化でき、しかもモード損失を低減でき、非点隔差も低
減できるので低駆動電流で高出力動作に優れ、光学特性
も優秀な半導体レーザを提供できる。
【図1】本発明の第1実施例による半導体レーザの断面
図である。
図である。
【図2】本発明の第1実施例の機能説明のための要部断
面図である。
面図である。
【図3】図2のバンドエネルギーダイヤグラムである。
【図4】従来例のバンドエネルギーダイヤグラムであ
る。
る。
【図5】本発明の第1実施例による半導体レーザのスト
ライプ内外の光モード分布を示す図である。
ライプ内外の光モード分布を示す図である。
【図6】本発明の第2実施例による半導体レーザの断面
図である。
図である。
【図7】本発明の第2実施例の機能説明のための要部断
面図である。
面図である。
【図8】従来の半導体レーザの断面図である。
【図9】従来の半導体レーザの断面図である。
【図10】従来の半導体レーザの断面図である。
【図11】従来の半導体レーザの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 聰 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ 株式会社内 (72)発明者 種谷 元隆 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 第1の導電型基板上に第1導電型のクラ
ッド層、禁制帯幅Eg1 の活性層、第2導電型クラッド
層、第2導電型コンタクト層よりなる非埋め込み型の内
部ストライプ半導体レーザにおいて、電流狭窄と光水平
横モードを閉じ込める層群(以下電流・光閉込め層)が
前記活性層に近接する順番で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅
Eg 3 、の連続した2層以上よりなり、前記活性層と前
記電流・光閉込め層に挟まれたクラッド層の禁制帯幅を
Eg 5 としてここで、 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg
3 かつ Eg 5 ≧Eg 2 とし、ストライプ外部の
垂直方向横モードの等価屈折率がストライプ内部の等価
屈折率よりも小となるように前記電流・光閉込め層群の
層厚を設定することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項2】 第1の導電型基板上に第1導電型のクラ
ッド層、禁制帯幅Eg1 の活性層、第2導電型クラッド
層、第2導電型コンタクト層よりなる非埋め込み型の半
導体レーザにおいて、その電流狭窄と光水平横モードを
閉じ込める層群(以下電流・光閉込め層)が前記活性層
に近接する順番で禁制帯幅Eg 2 、禁制帯幅Eg 3 、禁
制帯幅Eg 4 の連続した3層以上よりなり、前記活性層
と前記電流・光閉込め層に挟まれたクラッド層の禁制帯
幅をEg 5 として ここで、 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 4 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 かつ Eg 5 ≧Eg 2 とし、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率がスト
ライプ内部の等価屈折率よりも小となるように前記電流
・光閉込め層群の層厚を設定することを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項3】 前記電流・光閉じ込層のうち禁制帯幅E
g 3 の層厚は、当該層のレーザ発振波長における吸収係
数の逆数の1/2以下とすることを特徴とする請求項1
又は2に記載の半導体レーザ。 - 【請求項4】 基板がGaAs、積層材料がAlGaA
s混晶、又はAlGaInP混晶、又はGaInPAs
混晶であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3219679A JP2912482B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3219679A JP2912482B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 半導体レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05283790A true JPH05283790A (ja) | 1993-10-29 |
JP2912482B2 JP2912482B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=16739280
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3219679A Expired - Fee Related JP2912482B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2912482B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996012328A1 (fr) * | 1994-10-18 | 1996-04-25 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Laser a semi-conducteur |
WO1996020522A1 (fr) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Element de laser a semi-conducteur |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6372173A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-01 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
JPH02178985A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-11 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3219679A patent/JP2912482B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6118799A (en) * | 1994-10-18 | 2000-09-12 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser device |
WO1996020522A1 (fr) * | 1994-12-28 | 1996-07-04 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Element de laser a semi-conducteur |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2912482B2 (ja) | 1999-06-28 |
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