JPH11214792A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH11214792A JPH11214792A JP1701698A JP1701698A JPH11214792A JP H11214792 A JPH11214792 A JP H11214792A JP 1701698 A JP1701698 A JP 1701698A JP 1701698 A JP1701698 A JP 1701698A JP H11214792 A JPH11214792 A JP H11214792A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 設計の自由度の向上を図ることができ、これ
によって、導波機構の制御、低消費電力化および高出力
化を図ることができ、自励発振型としたときに非点収差
を小さくすることができる半導体レーザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４を順次積層する。
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４上に互いに対応す
る部分に一方向に延びるストライプ上の開口５ａ、開口
６ａを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５、ｎ
型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を順次積層し、ｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６により横モードの制御を行
う。一例では、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の組
成に応じて導波機構を制御する。他の例では、開口５ａ
の幅を開口６ａの幅より狭くして自励発振型半導体レー
ザを実現する。
によって、導波機構の制御、低消費電力化および高出力
化を図ることができ、自励発振型としたときに非点収差
を小さくすることができる半導体レーザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４を順次積層する。
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４上に互いに対応す
る部分に一方向に延びるストライプ上の開口５ａ、開口
６ａを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５、ｎ
型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を順次積層し、ｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６により横モードの制御を行
う。一例では、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の組
成に応じて導波機構を制御する。他の例では、開口５ａ
の幅を開口６ａの幅より狭くして自励発振型半導体レー
ザを実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザに関
し、特にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザに関する。
し、特にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レ
ーザの断面図である。この従来のＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザは、ＳＡＮ（Self Aligned Narrow stripe）構造
を有するものである。
ーザの断面図である。この従来のＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザは、ＳＡＮ（Self Aligned Narrow stripe）構造
を有するものである。
【０００３】図６に示すように、この従来のＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１
上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、アン
ドープのＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1
Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４が順次積層されている。
ｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１
上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、アン
ドープのＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1
Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４が順次積層されている。
【０００４】ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４
上には、一方向に延びる所定幅のストライプ状の開口１
０５ａを有するｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５が設けら
れている。このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５および開
口１０５ａの部分におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層１０４上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層１０６が積層されている。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓクラッド層１０６上にはｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
７が設けられている。
上には、一方向に延びる所定幅のストライプ状の開口１
０５ａを有するｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５が設けら
れている。このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５および開
口１０５ａの部分におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層１０４上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層１０６が積層されている。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓクラッド層１０６上にはｐ型ＧａＡｓキャップ層１０
７が設けられている。
【０００５】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７上には、例
えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ型電極１０８が設
けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には例え
ばＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１０９が設けら
れている。
えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ型電極１０８が設
けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には例え
ばＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１０９が設けら
れている。
【０００６】ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層１０２、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４お
よびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０６における
ｘ１と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３におけるｘ２
とは、０≦ｘ２＜ｘ１≦１の関係を満たしている。ま
た、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３におけるｘ２は、
好適には０．１≦ｘ２≦０．２５を満たすように選ばれ
る。ここで、これらのｘ１およびｘ２について一例を挙
げると、それぞれ、ｘ１＝０．４７、ｘ２＝０．１３で
ある。
層１０２、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４お
よびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０６における
ｘ１と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３におけるｘ２
とは、０≦ｘ２＜ｘ１≦１の関係を満たしている。ま
た、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３におけるｘ２は、
好適には０．１≦ｘ２≦０．２５を満たすように選ばれ
る。ここで、これらのｘ１およびｘ２について一例を挙
げると、それぞれ、ｘ１＝０．４７、ｘ２＝０．１３で
ある。
【０００７】次に、この従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レ
ーザの製造方法について説明する。
ーザの製造方法について説明する。
【０００８】まず、図７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基
板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０
２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層１０５を、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）法により順次成長させる。
板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０
２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層１０５を、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）法により順次成長させる。
【０００９】次に、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５上
に、ＳｉＯ2 膜やＳｉＮx 膜などからなる一方向に延び
た所定幅のストライプ状の開口を有するマスク（図示せ
ず）を形成する。次に、このマスクをエッチングマスク
として用いて、ウエットエッチング法またはドライエッ
チング法により、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５を選択
的にエッチングする。これによって、図８に示すよう
に、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５に一方向に延びるス
トライプ状の開口１０５ａが形成される。この後、エッ
チングに用いたマスクを除去する。
に、ＳｉＯ2 膜やＳｉＮx 膜などからなる一方向に延び
た所定幅のストライプ状の開口を有するマスク（図示せ
ず）を形成する。次に、このマスクをエッチングマスク
として用いて、ウエットエッチング法またはドライエッ
チング法により、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５を選択
的にエッチングする。これによって、図８に示すよう
に、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５に一方向に延びるス
トライプ状の開口１０５ａが形成される。この後、エッ
チングに用いたマスクを除去する。
【００１０】次に、図９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ電
流狭窄層１０５の開口１０５を埋め込むようにして、ｎ
型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５の全面に、ｐ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層１０６を例えばＭＯＣＶＤ法により
順次成長させ、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層
１０６の全面にｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７を例えば
ＭＯＣＶＤ法により成長させる。
流狭窄層１０５の開口１０５を埋め込むようにして、ｎ
型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５の全面に、ｐ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層１０６を例えばＭＯＣＶＤ法により
順次成長させ、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層
１０６の全面にｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７を例えば
ＭＯＣＶＤ法により成長させる。
【００１１】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７上に
ｐ側電極１０８を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１の裏面にｎ側電極１０９を形成する。以上によ
り、目的とするＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造され
る。
ｐ側電極１０８を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１の裏面にｎ側電極１０９を形成する。以上によ
り、目的とするＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造され
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように構成された従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに
おいては、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５が、共振器長
方向に垂直、かつ、接合面に平行な方向（以下、この方
向を横方向という）の光導波を制御する光導波層を兼ね
ており、このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５によって横
モードが制御されるため、次のような問題があった。
ように構成された従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに
おいては、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５が、共振器長
方向に垂直、かつ、接合面に平行な方向（以下、この方
向を横方向という）の光導波を制御する光導波層を兼ね
ており、このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５によって横
モードが制御されるため、次のような問題があった。
【００１３】すなわち、半導体レーザを、光ディスクや
光磁気ディスクなどの記録および／または再生装置に応
用する上で、戻り光雑音の低減など低雑音化対策の手法
の一つに、この半導体レーザを自励発振させる手法があ
る。このように半導体レーザを自励発振させるために
は、横モードの閉じ込めを行うための屈折率差Δｎを５
×１０-3程度として横方向の光の閉じ込めを弱くするこ
とによって、活性層中においてキャリア注入領域の幅よ
り光導波領域の幅を大きくし、キャリア注入領域の両側
に可飽和吸収体を形成することが重要である。
光磁気ディスクなどの記録および／または再生装置に応
用する上で、戻り光雑音の低減など低雑音化対策の手法
の一つに、この半導体レーザを自励発振させる手法があ
る。このように半導体レーザを自励発振させるために
は、横モードの閉じ込めを行うための屈折率差Δｎを５
×１０-3程度として横方向の光の閉じ込めを弱くするこ
とによって、活性層中においてキャリア注入領域の幅よ
り光導波領域の幅を大きくし、キャリア注入領域の両側
に可飽和吸収体を形成することが重要である。
【００１４】しかしながら、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１
０５が光導波層を兼ねた上述の従来のＡｌＧａＡｓ系半
導体レーザにおいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッ
ド層１０４の厚さを制御して、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
１０５をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３から０．５〜
１．０μｍ程度引き離し、横モードの閉じ込めを行うた
めの屈折率差Δｎを５×１０-3程度まで小さくすること
でしか、自励発振型半導体レーザを実現することができ
ないため、自励発振型半導体レーザを設計する際に制約
があった。
０５が光導波層を兼ねた上述の従来のＡｌＧａＡｓ系半
導体レーザにおいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッ
ド層１０４の厚さを制御して、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
１０５をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３から０．５〜
１．０μｍ程度引き離し、横モードの閉じ込めを行うた
めの屈折率差Δｎを５×１０-3程度まで小さくすること
でしか、自励発振型半導体レーザを実現することができ
ないため、自励発振型半導体レーザを設計する際に制約
があった。
【００１５】また、このように、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
層１０５をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３から０．５
〜１．０μｍ程度引き離した場合、横方向のレーザ光の
ビームウエイストの位置が、共振器端面から２０μｍ程
度素子内部に存在してみえるため、発振時の非点収差が
大きくなり、レーザ特性に要求されるスペックを満たす
ものを製造することが困難であるという問題があった。
層１０５をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３から０．５
〜１．０μｍ程度引き離した場合、横方向のレーザ光の
ビームウエイストの位置が、共振器端面から２０μｍ程
度素子内部に存在してみえるため、発振時の非点収差が
大きくなり、レーザ特性に要求されるスペックを満たす
ものを製造することが困難であるという問題があった。
【００１６】さらに、この従来のＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５によ
る光の損失が大きいため、低消費電力化や高出力化が困
難であった。
レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５によ
る光の損失が大きいため、低消費電力化や高出力化が困
難であった。
【００１７】したがって、この発明の目的は、設計の自
由度の向上を図ることができ、これによって、導波機構
の制御、低消費電力化および高出力化を図ることがで
き、しかも、自励発振型としたときに非点収差を小さく
することができる半導体レーザを提供することにある。
由度の向上を図ることができ、これによって、導波機構
の制御、低消費電力化および高出力化を図ることがで
き、しかも、自励発振型としたときに非点収差を小さく
することができる半導体レーザを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による半導体レーザは、第１導電型の第１
のクラッド層と、第１のクラッド層上の活性層と、活性
層上の第２導電型の第２のクラッド層とを有し、第２の
クラッド層上に、互いに対応する部分にストライプ状の
開口を有する第１導電型の電流狭窄層と光導波層とを含
む半導体層が積層して設けられているとともに、半導体
層の開口の部分における第２のクラッド層上に第２導電
型の第３のクラッド層が設けられ、光導波層によって横
モードが制御されていることを特徴とするものである。
に、この発明による半導体レーザは、第１導電型の第１
のクラッド層と、第１のクラッド層上の活性層と、活性
層上の第２導電型の第２のクラッド層とを有し、第２の
クラッド層上に、互いに対応する部分にストライプ状の
開口を有する第１導電型の電流狭窄層と光導波層とを含
む半導体層が積層して設けられているとともに、半導体
層の開口の部分における第２のクラッド層上に第２導電
型の第３のクラッド層が設けられ、光導波層によって横
モードが制御されていることを特徴とするものである。
【００１９】この発明においては、電流狭窄層と光導波
層との積層順序は問わず、例えば第２のクラッド層上に
電流狭窄層、光導波層をこの順に積層してもよく、ある
いは、第２のクラッド層上に光導波層、電流狭窄層をこ
の順に積層してもよい。また、光導波層の導電型は第１
導電型、第２導電型または真性型のいずれであってもよ
い。また、電流狭窄層における開口の幅および光導波層
における開口の幅は独立に制御可能であり、電流狭窄層
の厚さおよび光導波層の厚さも独立に制御可能である。
層との積層順序は問わず、例えば第２のクラッド層上に
電流狭窄層、光導波層をこの順に積層してもよく、ある
いは、第２のクラッド層上に光導波層、電流狭窄層をこ
の順に積層してもよい。また、光導波層の導電型は第１
導電型、第２導電型または真性型のいずれであってもよ
い。また、電流狭窄層における開口の幅および光導波層
における開口の幅は独立に制御可能であり、電流狭窄層
の厚さおよび光導波層の厚さも独立に制御可能である。
【００２０】また、この発明においては、横モードの制
御に寄与しないようにする観点と、活性層からの光を吸
収しないようにする観点とから、電流狭窄層は典型的に
は第２のクラッド層と同一組成の材料からなる。
御に寄与しないようにする観点と、活性層からの光を吸
収しないようにする観点とから、電流狭窄層は典型的に
は第２のクラッド層と同一組成の材料からなる。
【００２１】上述のように構成されたこの発明による半
導体レーザによれば、第２のクラッド層上に、互いに対
応する部分に開口を有する第１導電型の電流狭窄層と光
導波層とを含む半導体層が設けられ、光導波層によって
横モードが制御されていることにより、電流狭窄層の組
成と光導波層の組成とを必要に応じて選択することがで
きるため、電流狭窄層が光導波層を兼ねた従来の半導体
レーザに比べて、設計の自由度を向上させることができ
る。
導体レーザによれば、第２のクラッド層上に、互いに対
応する部分に開口を有する第１導電型の電流狭窄層と光
導波層とを含む半導体層が設けられ、光導波層によって
横モードが制御されていることにより、電流狭窄層の組
成と光導波層の組成とを必要に応じて選択することがで
きるため、電流狭窄層が光導波層を兼ねた従来の半導体
レーザに比べて、設計の自由度を向上させることができ
る。
【００２２】そして、このように半導体レーザの設計の
自由度が向上することにより、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓからなる第１のクラッド層および第２のクラッド層
と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓからなる活性層（ただし、０≦
ｘ２＜ｘ１≦１）とを有するＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザにおいては、電流狭窄層を第２のクラッド層と同一組
成のＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓにより構成することにより、電
流狭窄層での光の損失を抑えることができ、これによっ
て半導体レーザの低消費電力化および高出力化を図るこ
とができ、さらに、光導波層をＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（た
だし、０≦ｘ３≦１）により構成することにより、半導
体レーザの導波機構を制御することができ、具体的に
は、この半導体レーザの導波機構を、光導波層を構成す
るＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓにおけるｘ３が、０≦ｘ３≦ｘ２
のとき活性層からの光を吸収する損失導波型、ｘ２＜ｘ
３＜ｘ１のとき活性層からの光を吸収しない屈折率反導
波型（自励発振型）、ｘ１＜ｘ３≦１のとき実屈折率導
波型とすることができる。
自由度が向上することにより、例えば、Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓからなる第１のクラッド層および第２のクラッド層
と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓからなる活性層（ただし、０≦
ｘ２＜ｘ１≦１）とを有するＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザにおいては、電流狭窄層を第２のクラッド層と同一組
成のＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓにより構成することにより、電
流狭窄層での光の損失を抑えることができ、これによっ
て半導体レーザの低消費電力化および高出力化を図るこ
とができ、さらに、光導波層をＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（た
だし、０≦ｘ３≦１）により構成することにより、半導
体レーザの導波機構を制御することができ、具体的に
は、この半導体レーザの導波機構を、光導波層を構成す
るＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓにおけるｘ３が、０≦ｘ３≦ｘ２
のとき活性層からの光を吸収する損失導波型、ｘ２＜ｘ
３＜ｘ１のとき活性層からの光を吸収しない屈折率反導
波型（自励発振型）、ｘ１＜ｘ３≦１のとき実屈折率導
波型とすることができる。
【００２３】また、例えば、（Ａｌx1Ｇａ1-x1）1-y Ｉ
ｎy Ｐからなる第１のクラッド層および第２のクラッド
層と、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）1-y Ｉｎy Ｐからなる活性層
（ただし、０≦ｘ２＜ｘ１≦１、０≦ｙ≦１）とを有す
るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、電流狭窄
層を第２のクラッド層と同一組成の（Ａｌx1Ｇａ1-x1）
1-y Ｉｎy Ｐにより構成することにより、活性層からの
光の損失を抑えることができ、これによって半導体レー
ザの低消費電力化および高出力化を図ることができ、さ
らに、光導波層を（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐ（た
だし、０≦ｘ３≦１）により構成することにより、半導
体レーザの導波機構を制御することができ、具体的に
は、この半導体レーザの導波機構を、光導波層を構成す
る（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐにおけるｘ３が、０
≦ｘ３≦ｘ２のとき活性層からの光を吸収する損失導波
型、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき活性層からの光を吸収しな
い屈折率反導波型（自励発振型）、ｘ１＜ｘ３≦１のと
き実屈折率導波型とすることができる。
ｎy Ｐからなる第１のクラッド層および第２のクラッド
層と、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）1-y Ｉｎy Ｐからなる活性層
（ただし、０≦ｘ２＜ｘ１≦１、０≦ｙ≦１）とを有す
るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、電流狭窄
層を第２のクラッド層と同一組成の（Ａｌx1Ｇａ1-x1）
1-y Ｉｎy Ｐにより構成することにより、活性層からの
光の損失を抑えることができ、これによって半導体レー
ザの低消費電力化および高出力化を図ることができ、さ
らに、光導波層を（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐ（た
だし、０≦ｘ３≦１）により構成することにより、半導
体レーザの導波機構を制御することができ、具体的に
は、この半導体レーザの導波機構を、光導波層を構成す
る（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐにおけるｘ３が、０
≦ｘ３≦ｘ２のとき活性層からの光を吸収する損失導波
型、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき活性層からの光を吸収しな
い屈折率反導波型（自励発振型）、ｘ１＜ｘ３≦１のと
き実屈折率導波型とすることができる。
【００２４】さらに、この半導体レーザにおいては、電
流狭窄層における開口の幅と光導波層における開口の幅
は独立に制御可能であり、電流狭窄層における開口の幅
を光導波層における開口の幅より狭くした場合、活性層
中においてキャリア注入領域の幅より光導波領域の幅が
大きくなり、キャリア注入領域の両側の部分が可飽和吸
収体として作用することにより、この半導体レーザは自
励発振する。このため、電流狭窄層が光導波層を兼ねた
従来の半導体レーザのように電流狭窄層を活性層から引
き離さなくても、半導体レーザを自励発振型とすること
ができるため、非点収差の小さい自励発振型半導体レー
ザを得ることができる。
流狭窄層における開口の幅と光導波層における開口の幅
は独立に制御可能であり、電流狭窄層における開口の幅
を光導波層における開口の幅より狭くした場合、活性層
中においてキャリア注入領域の幅より光導波領域の幅が
大きくなり、キャリア注入領域の両側の部分が可飽和吸
収体として作用することにより、この半導体レーザは自
励発振する。このため、電流狭窄層が光導波層を兼ねた
従来の半導体レーザのように電流狭窄層を活性層から引
き離さなくても、半導体レーザを自励発振型とすること
ができるため、非点収差の小さい自励発振型半導体レー
ザを得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００２６】図１は、この発明の第１の実施形態による
ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。
ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図である。
【００２７】図１に示すように、このＡｌＧａＡｓ系半
導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型
Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４が順次
積層されている。
導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型
Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４が順次
積層されている。
【００２８】ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４上には、互
いに対応する部分に一方向に延びる所定幅のストライプ
状の開口５ａおよび開口６ａを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６が順次積層されている。ここで、ｎ型Ａｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ光導波層６は、横モードの制御を行うための
ものであり、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて
は、後述のようにｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６に
おけるｘ３の値に応じて、導波機構を制御することが可
能である。また、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５
は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４と同一組成の
材料からなり、横モードの制御には寄与しない。
いに対応する部分に一方向に延びる所定幅のストライプ
状の開口５ａおよび開口６ａを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６が順次積層されている。ここで、ｎ型Ａｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ光導波層６は、横モードの制御を行うための
ものであり、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて
は、後述のようにｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６に
おけるｘ３の値に応じて、導波機構を制御することが可
能である。また、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５
は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４と同一組成の
材料からなり、横モードの制御には寄与しない。
【００２９】これらのｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄
層５における開口の幅およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６における開口の幅は、独立に制御可能であり、
この場合、これらの開口５ａの幅および開口６ａの幅
は、互いにほぼ等しくされている。また、ｎ型Ａｌx1Ｇ
ａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の厚さおよびｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６の厚さも、独立に制御可能である。
この場合、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の厚さ
は、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおける光導波
層を兼ねたｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５の厚さの１／
１０以下とすることができる。
層５における開口の幅およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６における開口の幅は、独立に制御可能であり、
この場合、これらの開口５ａの幅および開口６ａの幅
は、互いにほぼ等しくされている。また、ｎ型Ａｌx1Ｇ
ａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の厚さおよびｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６の厚さも、独立に制御可能である。
この場合、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の厚さ
は、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおける光導波
層を兼ねたｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０５の厚さの１／
１０以下とすることができる。
【００３０】ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６および
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の開口５ａの部分
におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の上に
は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７が積層されて
いる。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７上に
は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８が設けられている。
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の開口５ａの部分
におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の上に
は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７が積層されて
いる。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７上に
は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８が設けられている。
【００３１】ｐ型ＧａＡｓキャップ層８上には、例えば
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極９が設けられて
いる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、例えばＩ
ｎ電極のようなｎ側電極１０が設けられている。
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極９が設けられて
いる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面には、例えばＩ
ｎ電極のようなｎ側電極１０が設けられている。
【００３２】ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層２、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、ｎ型Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓクラッド層７におけるｘ１と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３におけるｘ２とは、０≦ｘ２＜ｘ１≦１の関係
を満たしている。また、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に
おけるｘ２は、好適には例えば０．１≦ｘ２≦０．２５
を満たすように選ばれる。ここで、これらのｘ１および
ｘ２について一例を挙げると、それぞれ、ｘ１＝０．４
７、ｘ２＝０．１３である。
層２、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、ｎ型Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓクラッド層７におけるｘ１と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３におけるｘ２とは、０≦ｘ２＜ｘ１≦１の関係
を満たしている。また、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に
おけるｘ２は、好適には例えば０．１≦ｘ２≦０．２５
を満たすように選ばれる。ここで、これらのｘ１および
ｘ２について一例を挙げると、それぞれ、ｘ１＝０．４
７、ｘ２＝０．１３である。
【００３３】また、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに
おいては、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６における
ｘ３（ただし、０≦ｘ３≦１）の値に応じて導波機構を
制御することが可能である。具体的には、このＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザの導波機構は、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3
Ａｓ光導波層６におけるｘ３が０≦ｘ３≦ｘ２のとき、
Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３からの光を吸収する損失導
波型となり、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ活性層３からの光を吸収しない屈折率反導波型とな
り、ｘ１＜ｘ３≦１のとき、実屈折率導波型となる。な
お、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６におけるｘ３が
ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のときは、このＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザは自励発振する。
おいては、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６における
ｘ３（ただし、０≦ｘ３≦１）の値に応じて導波機構を
制御することが可能である。具体的には、このＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザの導波機構は、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3
Ａｓ光導波層６におけるｘ３が０≦ｘ３≦ｘ２のとき、
Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３からの光を吸収する損失導
波型となり、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ活性層３からの光を吸収しない屈折率反導波型とな
り、ｘ１＜ｘ３≦１のとき、実屈折率導波型となる。な
お、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６におけるｘ３が
ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のときは、このＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザは自励発振する。
【００３４】ここで、このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ
を構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２の厚さは例えば２μｍ程
度、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の厚さは例えば１０ｎ
ｍ、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の厚さは例え
ば０．２〜０．５μｍ、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭
窄層５の厚さは例えば０．０５〜０．１μｍ、ｎ型Ａｌ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の厚さは例えば０．１〜２μ
ｍである。また、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５
における開口５ａの幅およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６における開口６ａの幅は、それぞれ、例えば１
〜６μｍである。
を構成する各半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２の厚さは例えば２μｍ程
度、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の厚さは例えば１０ｎ
ｍ、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の厚さは例え
ば０．２〜０．５μｍ、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭
窄層５の厚さは例えば０．０５〜０．１μｍ、ｎ型Ａｌ
x3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の厚さは例えば０．１〜２μ
ｍである。また、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５
における開口５ａの幅およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光
導波層６における開口６ａの幅は、それぞれ、例えば１
〜６μｍである。
【００３５】次に、この第１の実施形態によるＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
Ａｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【００３６】まず、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層４、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５および
ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を、例えばＭＯＣＶ
Ｄ法により順次成長させる。
板１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌ
x2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層４、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５および
ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を、例えばＭＯＣＶ
Ｄ法により順次成長させる。
【００３７】次に、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６
上に、ＳｉＯ2 膜やＳｉＮx 膜などからなる一方向に延
びた所定幅のストライプ状の開口を有するマスク（図示
せず）を形成する。次に、このマスクをエッチングマス
クとして用いて、ウエットエッチング法により、ｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ電流狭窄層５を選択的にエッチングする。これによ
って、図３に示すように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流
狭窄層５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６に、
それぞれ、一方向に延びるストライプ状の開口５ａおよ
び開口６ａが形成される。この後、エッチングに用いた
マスクを除去する。
上に、ＳｉＯ2 膜やＳｉＮx 膜などからなる一方向に延
びた所定幅のストライプ状の開口を有するマスク（図示
せず）を形成する。次に、このマスクをエッチングマス
クとして用いて、ウエットエッチング法により、ｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ電流狭窄層５を選択的にエッチングする。これによ
って、図３に示すように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流
狭窄層５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６に、
それぞれ、一方向に延びるストライプ状の開口５ａおよ
び開口６ａが形成される。この後、エッチングに用いた
マスクを除去する。
【００３８】次に、図４に示すように、ｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６の全面に開口５ａおよび開口６ａを
埋め込むようにして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層７を例えばＭＯＣＶＤ法により成長させ、このｐ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７の全面にｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層８を例えばＭＯＣＶＤ法により成長させる。
1-x3Ａｓ光導波層６の全面に開口５ａおよび開口６ａを
埋め込むようにして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド
層７を例えばＭＯＣＶＤ法により成長させ、このｐ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層７の全面にｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層８を例えばＭＯＣＶＤ法により成長させる。
【００３９】次に、例えば真空蒸着法やスパッタリング
法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８上にｐ側電極９を
形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電
極１０を形成する。以上により、目的とするＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザが製造される。
法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８上にｐ側電極９を
形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電
極１０を形成する。以上により、目的とするＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザが製造される。
【００４０】上述のように構成されたこの第１の実施形
態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザによれば、ｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５とｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓ光導波層６とを独立に備えており、ｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６によって横モードが制御されている
ことにより、このｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の
組成に応じて、導波機構を損失導波型（０≦ｘ３≦ｘ
２）、自励発振可能な屈折率反導波型（ｘ２＜ｘ３＜ｘ
１）または実屈折率導波型（ｘ１＜ｘ３≦１）とするこ
とができる。
態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザによれば、ｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５とｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓ光導波層６とを独立に備えており、ｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６によって横モードが制御されている
ことにより、このｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の
組成に応じて、導波機構を損失導波型（０≦ｘ３≦ｘ
２）、自励発振可能な屈折率反導波型（ｘ２＜ｘ３＜ｘ
１）または実屈折率導波型（ｘ１＜ｘ３≦１）とするこ
とができる。
【００４１】また、電流狭窄層として、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ活性層３のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を用い
ていることにより、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層
５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ１−ｘ３Ａｓ光導波層６の部分
において、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５によ
る光の損失をなくすことができるため、電流狭窄層が光
導波層を兼ねた従来の半導体レーザに比べて、低消費電
力化および高出力化を図ることができる。
Ａｓ活性層３のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を用い
ていることにより、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層
５およびｎ型Ａｌx3Ｇａ１−ｘ３Ａｓ光導波層６の部分
において、ｎ型Ａｌｘ１Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５によ
る光の損失をなくすことができるため、電流狭窄層が光
導波層を兼ねた従来の半導体レーザに比べて、低消費電
力化および高出力化を図ることができる。
【００４２】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。図５は、この第２の実施形態によるＡｌＧａ
Ａｓ系自励発振型半導体レーザの断面図である。
説明する。図５は、この第２の実施形態によるＡｌＧａ
Ａｓ系自励発振型半導体レーザの断面図である。
【００４３】図５に示すように、このＡｌＧａＡｓ系自
励発振型半導体レーザにおいては、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ電流狭窄層５における開口５ａの幅が、ｎ型Ａｌx3
Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６における開口６ａの幅より狭く
されている。また、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６
におけるｘ３は、例えばｘ１≦ｘ３を満たし、かつ、実
効屈折率差ΔｎがΔｎ≦５×１０-3となるように選ばれ
ている。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の
厚さは例えば０．２〜０．３μｍに選ばれる。このＡｌ
ＧａＡｓ系自励発振型半導体レーザのその他の構成は、
第１の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと同
様であるので、説明を省略する。
励発振型半導体レーザにおいては、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1
Ａｓ電流狭窄層５における開口５ａの幅が、ｎ型Ａｌx3
Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６における開口６ａの幅より狭く
されている。また、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６
におけるｘ３は、例えばｘ１≦ｘ３を満たし、かつ、実
効屈折率差ΔｎがΔｎ≦５×１０-3となるように選ばれ
ている。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の
厚さは例えば０．２〜０．３μｍに選ばれる。このＡｌ
ＧａＡｓ系自励発振型半導体レーザのその他の構成は、
第１の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと同
様であるので、説明を省略する。
【００４４】この第２の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系
自励発振型半導体レーザにおいて、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３中におけるキャリア注入領域の幅は、ｎ型Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の開口５ａの幅により決ま
り、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３中における光導波領域
の幅は、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の開口６ａ
の幅により決まる。この場合、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
電流狭窄層５における開口５ａの幅が、ｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６における開口６ａの幅より狭くされ
ており、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３における光導波領
域の幅はキャリア注入領域の幅より大きく、キャリア注
入領域の両側の部分における光導波領域が可飽和吸収体
として作用することにより、このＡｌＧａＡｓ系自励発
振型半導体レーザは自励発振する。
自励発振型半導体レーザにおいて、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ
活性層３中におけるキャリア注入領域の幅は、ｎ型Ａｌ
x1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５の開口５ａの幅により決ま
り、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３中における光導波領域
の幅は、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の開口６ａ
の幅により決まる。この場合、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ
電流狭窄層５における開口５ａの幅が、ｎ型Ａｌx3Ｇａ
1-x3Ａｓ光導波層６における開口６ａの幅より狭くされ
ており、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３における光導波領
域の幅はキャリア注入領域の幅より大きく、キャリア注
入領域の両側の部分における光導波領域が可飽和吸収体
として作用することにより、このＡｌＧａＡｓ系自励発
振型半導体レーザは自励発振する。
【００４５】この第２の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系
自励発振型半導体レーザの製造する際には、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６まで成
長させた後、まず、一方向に延びる所定幅の開口を有す
るマスクを用いてｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を
選択的にエッチングすることにより、このｎ型Ａｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ光導波層６に開口６ａを形成し、次に、ｎ型
Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の開口６ａに対応する部
分に、この開口６ａより狭い開口を有するマスクを用い
てｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を選択的にエッ
チングすることにより、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電
流狭窄層５に開口５ａを形成する。その他のことは、第
１の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造
方法と同様であるので、説明を省略する。
自励発振型半導体レーザの製造する際には、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６まで成
長させた後、まず、一方向に延びる所定幅の開口を有す
るマスクを用いてｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を
選択的にエッチングすることにより、このｎ型Ａｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓ光導波層６に開口６ａを形成し、次に、ｎ型
Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６の開口６ａに対応する部
分に、この開口６ａより狭い開口を有するマスクを用い
てｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を選択的にエッ
チングすることにより、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電
流狭窄層５に開口５ａを形成する。その他のことは、第
１の実施形態によるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造
方法と同様であるので、説明を省略する。
【００４６】上述のように構成されたこの第２の実施形
態によれば、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５にお
ける開口５ａの幅をｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６
における開口６ａの幅より狭くすることにより、自励発
振型のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを実現することがで
きる。このため、従来のように、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓ光導波層６をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３から引き離
す必要がなく、したがって、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓク
ラッド層４の厚さを小さくすることができるので、非点
収差を例えば５μｍ程度と小さくすることができる。ま
た、このＡｌＧａＡｓ系自励発振型半導体レーザは、ｐ
型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の厚さとは無関係に
自励発振可能であるため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層４の厚さに応じて、非点収差の大きさを制御する
こともできる。また、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザを自励発振型とする場合のように、構造の微妙な制御
を必要としないので、設計および製造が容易であるとい
う利点も有する。
態によれば、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５にお
ける開口５ａの幅をｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６
における開口６ａの幅より狭くすることにより、自励発
振型のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを実現することがで
きる。このため、従来のように、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａ
ｓ光導波層６をＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３から引き離
す必要がなく、したがって、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓク
ラッド層４の厚さを小さくすることができるので、非点
収差を例えば５μｍ程度と小さくすることができる。ま
た、このＡｌＧａＡｓ系自励発振型半導体レーザは、ｐ
型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４の厚さとは無関係に
自励発振可能であるため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラ
ッド層４の厚さに応じて、非点収差の大きさを制御する
こともできる。また、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザを自励発振型とする場合のように、構造の微妙な制御
を必要としないので、設計および製造が容易であるとい
う利点も有する。
【００４７】また、電流狭窄層として、Ａｌx2Ｇａ1-x2
Ａｓ活性層３のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を用い
ていることにより、第１の実施形態の場合と同様に、低
消費電力化および高出力化を図ることができる。
Ａｓ活性層３のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有するｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を用い
ていることにより、第１の実施形態の場合と同様に、低
消費電力化および高出力化を図ることができる。
【００４８】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例にすぎず、これに限定
されるものではない。具体的には、例えば、上述の第１
および第２の実施形態におけるｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ
光導波層６に代えて、ｐ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層
を用いることも可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数
値、材料、構造などはあくまで例にすぎず、これに限定
されるものではない。具体的には、例えば、上述の第１
および第２の実施形態におけるｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ
光導波層６に代えて、ｐ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層
を用いることも可能である。
【００４９】また、上述の第１および第２の実施形態に
おけいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４上
に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を順次積層するようにして
いるが、これは、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４
上に、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６およびｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を順次積層するようにし
てもよい。
おけいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４上
に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５およびｎ型Ａ
ｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６を順次積層するようにして
いるが、これは、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４
上に、ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波層６およびｎ型Ａ
ｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層５を順次積層するようにし
てもよい。
【００５０】また、例えば、上述の第１および第２の実
施形態において、基板や半導体レーザを構成する各半導
体層の導電型を反対にしてもよい。
施形態において、基板や半導体レーザを構成する各半導
体層の導電型を反対にしてもよい。
【００５１】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、この発明をＤＨ構造（Double Heterostructu
re）のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに適用した場合につ
いて説明したが、この発明は、ＳＣＨ構造（Separate C
onfinement Heterostructure）のＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザに適用することもできる。また、活性層は多重量
子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。
おいては、この発明をＤＨ構造（Double Heterostructu
re）のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに適用した場合につ
いて説明したが、この発明は、ＳＣＨ構造（Separate C
onfinement Heterostructure）のＡｌＧａＡｓ系半導体
レーザに適用することもできる。また、活性層は多重量
子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。
【００５２】さらに、この発明は、上述のＡｌＧａＡｓ
系半導体レーザ以外に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
など他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザに適用することもできる。
系半導体レーザ以外に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
など他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザに適用することもできる。
【００５３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、第２のクラッド層上に、互いに対応する部分に開口
を有する第１導電型の電流狭窄層と光導波層とを含む半
導体層が設けられ、光導波層によって横モードが制御さ
れていることにより、電流狭窄層の組成と光導波層の組
成とを必要に応じて選択することができるため、電流狭
窄層が光導波層を兼ねた従来の半導体レーザに比べて設
計の自由度を向上させることができる。そして、このよ
うに、設計の自由度が向上することにより、導波機構の
制御、低消費電力化および高出力化を図ることができ、
しかも、自励発振型としたときに非点収差を小さくする
ことができる半導体レーザを実現することができる。
ば、第２のクラッド層上に、互いに対応する部分に開口
を有する第１導電型の電流狭窄層と光導波層とを含む半
導体層が設けられ、光導波層によって横モードが制御さ
れていることにより、電流狭窄層の組成と光導波層の組
成とを必要に応じて選択することができるため、電流狭
窄層が光導波層を兼ねた従来の半導体レーザに比べて設
計の自由度を向上させることができる。そして、このよ
うに、設計の自由度が向上することにより、導波機構の
制御、低消費電力化および高出力化を図ることができ、
しかも、自励発振型としたときに非点収差を小さくする
ことができる半導体レーザを実現することができる。
【図１】 この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザの断面図である。
ｓ系半導体レーザの断面図である。
【図２】 この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図３】 この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図４】 この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
ｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図５】 この発明の第２の実施形態によるＡｌＧａＡ
ｓ系自励発振型半導体レーザの断面図である。
ｓ系自励発振型半導体レーザの断面図である。
【図６】 従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの断面図
である。
である。
【図７】 従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方
法を説明するための断面図である。
法を説明するための断面図である。
【図８】 従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方
法を説明するための断面図である。
法を説明するための断面図である。
【図９】 従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方
法を説明するための断面図である。
法を説明するための断面図である。
１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ
1-x1Ａｓクラッド層、３・・・Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性
層、４，７・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、
５・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層、５ａ，６
ａ・・・開口、６・・・ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波
層、８・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、９・・・ｐ側電
極、１０・・・ｎ側電極
1-x1Ａｓクラッド層、３・・・Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性
層、４，７・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、
５・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層、５ａ，６
ａ・・・開口、６・・・ｎ型Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ光導波
層、８・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、９・・・ｐ側電
極、１０・・・ｎ側電極
Claims (9)
- 【請求項１】 第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上の活性層と、 上記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層とを有
し、 上記第２のクラッド層上に、互いに対応する部分に開口
を有する第１導電型の電流狭窄層と光導波層とを含む半
導体層が設けられているとともに、 上記半導体層の上記開口の部分における上記第２のクラ
ッド層上に第２導電型の第３のクラッド層が設けられ、 上記光導波層によって横モードが制御されていることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記電流狭窄層は上記第２のクラッド層
と同一組成の材料からなることを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記半導体レーザの導波機構が上記光導
波層の組成に応じて制御されることを特徴とする請求項
１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 上記半導体レーザはＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた半導体レーザであることを特徴とする請
求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 上記半導体レーザは、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａ
ｓからなる上記第１のクラッド層および上記第２のクラ
ッド層と、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓからなる上記活性層（た
だし、０≦ｘ２＜ｘ１≦１）とを有するＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザであり、上記電流狭窄層は上記第２のクラ
ッド層と同一組成のＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓからなるととも
に、上記光導波層はＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓ（ただし、０≦
ｘ３≦１）からなり、上記光導波層を構成するＡｌx3Ｇ
ａ1-x3Ａｓにおけるｘ３の値に応じて導波機構が制御さ
れることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】 上記半導体レーザの導波機構は、上記光
導波層を構成するＡｌx3Ｇａ1-x3Ａｓにおけるｘ３が０
≦ｘ３≦ｘ２のとき上記活性層からの光を吸収する損失
導波型となり、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき上記活性層から
の光を吸収しない屈折率反導波型となり、ｘ１＜ｘ３≦
１のとき実屈折率導波型となることを特徴とする請求項
５記載の半導体レーザ。 - 【請求項７】 上記半導体レーザは、（Ａｌx1Ｇ
ａ1-x1）1-y Ｉｎy Ｐからなる上記第１のクラッド層お
よび上記第２のクラッド層と、（Ａｌx2Ｇａ1-x2）1-y
Ｉｎy Ｐからなる上記活性層（ただし、０≦ｘ２＜ｘ１
≦１、０≦ｙ≦１）とを有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体
レーザであり、上記電流狭窄層は上記第２のクラッド層
と同一組成の（Ａｌx1Ｇａ1-x1）1-y Ｉｎy Ｐからなる
とともに、上記光導波層は（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎ
y Ｐ（ただし、０≦ｘ３≦１）からなり、上記光導波層
を構成する（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐにおけるｘ
３の値に応じて導波機構が制御されることを特徴とする
請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項８】 上記半導体レーザの導波機構は、上記光
導波層を構成する（Ａｌx3Ｇａ1-x3）1-y Ｉｎy Ｐにお
けるｘ３が０≦ｘ３≦ｘ２のとき上記活性層からの光を
吸収する損失導波型となり、ｘ２＜ｘ３＜ｘ１のとき上
記活性層からの光を吸収しない屈折率反導波型となり、
ｘ１＜ｘ３≦１のとき実屈折率導波型となることを特徴
とする請求項７記載の半導体レーザ。 - 【請求項９】 上記半導体レーザは、上記電流狭窄層に
おける上記開口の幅が上記光導波層における上記開口の
幅より狭くされた自励発振型半導体レーザであることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1701698A JPH11214792A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1701698A JPH11214792A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11214792A true JPH11214792A (ja) | 1999-08-06 |
Family
ID=11932209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1701698A Pending JPH11214792A (ja) | 1998-01-29 | 1998-01-29 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11214792A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7359417B2 (en) | 2000-03-15 | 2008-04-15 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP2017005102A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2018518052A (ja) * | 2015-06-17 | 2018-07-05 | ツー−シックス レーザー エンタープライズ ゲーエムベーハー | 高次横モード抑制のためのアンチガイド領域を具える広域レーザ |
-
1998
- 1998-01-29 JP JP1701698A patent/JPH11214792A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7359417B2 (en) | 2000-03-15 | 2008-04-15 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP2017005102A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2018518052A (ja) * | 2015-06-17 | 2018-07-05 | ツー−シックス レーザー エンタープライズ ゲーエムベーハー | 高次横モード抑制のためのアンチガイド領域を具える広域レーザ |
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