JPS60115283A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS60115283A JPS60115283A JP22202983A JP22202983A JPS60115283A JP S60115283 A JPS60115283 A JP S60115283A JP 22202983 A JP22202983 A JP 22202983A JP 22202983 A JP22202983 A JP 22202983A JP S60115283 A JPS60115283 A JP S60115283A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- current
- substrate
- light
- type
- 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.)
- Pending
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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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
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
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、複素屈折率差導波型半導体レーザ及びその製
造方法に係り、特に出力増加に伴なう電流狭さく効果の
減少しきい値電流の増加及び横モードの不安定化の防止
に好適な半導体レーザの構造に関する。
造方法に係り、特に出力増加に伴なう電流狭さく効果の
減少しきい値電流の増加及び横モードの不安定化の防止
に好適な半導体レーザの構造に関する。
複素屈折率導波域レーザの例を第１図に示す。
ｎ−ＧａＡ３基板１上に、ｎ −Ｇ ａｏ、５ｓＡｔｏ
、４ｓ Ａ Ｓクラッド層２ ｕｎｄｏｐｅ Ｇａｏ、
５ｅＡｔｏ、ｘ４Ａｓ活性層３、ｐ−Ｇ ａｏ、ｓｓ
Ａｔｏ、ｔａ Ａ Ｓクラッド層４、ｎ−ＧａＡＳ光吸
収層６を順次結晶成長した後、ｎ−ＧａＡＳ層をエツチ
ングによりストライプ状に取り除き、・再びｐ−Ｇａｏ
、５ｓＡＬｏ、４ｓＡｓ７、ｐ−ＧａＡ３キャップ層８
を結晶成長することによシ作製した。この構造は活性層
が平坦基板上への結晶成長により形成できるのでＭＯＣ
ＶＤによる横モード制御半導体レーザ′の構造として適
していた。しかし、ｐ−Ｑ８７ｋｇ光吸収層６で発生し
た少数キャリアの影響で出力増大に伴い電流狭さく効果
が減少するという欠点があった。
、４ｓ Ａ Ｓクラッド層２ ｕｎｄｏｐｅ Ｇａｏ、
５ｅＡｔｏ、ｘ４Ａｓ活性層３、ｐ−Ｇ ａｏ、ｓｓ
Ａｔｏ、ｔａ Ａ Ｓクラッド層４、ｎ−ＧａＡＳ光吸
収層６を順次結晶成長した後、ｎ−ＧａＡＳ層をエツチ
ングによりストライプ状に取り除き、・再びｐ−Ｇａｏ
、５ｓＡＬｏ、４ｓＡｓ７、ｐ−ＧａＡ３キャップ層８
を結晶成長することによシ作製した。この構造は活性層
が平坦基板上への結晶成長により形成できるのでＭＯＣ
ＶＤによる横モード制御半導体レーザ′の構造として適
していた。しかし、ｐ−Ｑ８７ｋｇ光吸収層６で発生し
た少数キャリアの影響で出力増大に伴い電流狭さく効果
が減少するという欠点があった。
本発明の目的は、複素屈折率差導波型レーザにおいて従
来問題であった光出力増加に伴なう、吸収層中の少数キ
ャリアによる電流狭さく効果のに少及び横モードの不安
定化を防止すること゛に、ある。
来問題であった光出力増加に伴なう、吸収層中の少数キ
ャリアによる電流狭さく効果のに少及び横モードの不安
定化を防止すること゛に、ある。
本発明による半導体レーザは第２図に示すよう−に、従
来構造の複素屈折率差導波型半導体レーザの基板と同一
の導を屋で、活性層よりせまい禁制帯幅を有する光吸収
層と、基板と異なる導電型の・クラッド層の間に光吸収
層よシ広い禁制帯幅を有し、基板と同一の導電型を有す
る電流ブロック層を設けた構造において、ストライプ幅
を３．−５μｍ〜１０μｍとしたもので、少数キャリア
が、光吸。
来構造の複素屈折率差導波型半導体レーザの基板と同一
の導を屋で、活性層よりせまい禁制帯幅を有する光吸収
層と、基板と異なる導電型の・クラッド層の間に光吸収
層よシ広い禁制帯幅を有し、基板と同一の導電型を有す
る電流ブロック層を設けた構造において、ストライプ幅
を３．−５μｍ〜１０μｍとしたもので、少数キャリア
が、光吸。
収層と電流ブロック層のへテロ接合に妨げ″られて“Ｐ
ｎ接合に到達せず、光によるもれ電流が防止されるとと
もに、適当な広さのストライプ幅を゛もつことにより、
光吸収層下にしみだす光の量を減少させ、光損失を減ら
せることによシしきい値電流が低下し、さらに高光出力
まで安定な横基板モードで動作することを持ちょうとす
る。
ｎ接合に到達せず、光によるもれ電流が防止されるとと
もに、適当な広さのストライプ幅を゛もつことにより、
光吸収層下にしみだす光の量を減少させ、光損失を減ら
せることによシしきい値電流が低下し、さらに高光出力
まで安定な横基板モードで動作することを持ちょうとす
る。
以下、本発明の一実施例を第２図〜第４図によシ説明す
る。
る。
ｎ”ＧａＡｓ基板（１）上にＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ
ｏｒ−ｇａｆｉＱ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ
、［）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）によシ、ｎ Ｇａｏ、５
ｓＡｔｏ、４ｓＡｓクラッド層１μｍ（２）、アンドー
プＧａｏ、５ｓＡｔｏ、５ａＡ８活性層０．０７μｍ（
３ｋ Ｉ）Ｇａｏ、５ｓＡＬｏ、ｕＡ８クラッド層０．
２５μｍ（４）、ｎ−Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、ｎ５ＡＳ電
流ブロック層０．１、〜０．２ ｔｔ ｍ（５）、ｎＧ
ａＡｓ光吸収層０．４ μｍ（６）を順次結晶成長する
。次に、所望形状のフォトレジスト膜をマスクとし、ｎ
Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、４ｓＡ８電流ブロック層（５）ま
でを幅３．５〜１０μｍのストライプ状にエツチングし
、その上に再びＭＯＣＶＤ法により、ｐ Ｇａｏ、５ｓ
ＡＬｏ、ａｓＡＢ層１μｍ（７）及びｐ−ＧａＡｌ！キ
ャップ層０，５μｍ（８）を結晶成長する。ｐ電極とし
て’ｌ’ ｉ ／ Ｃｒ ／ Ａ ｕを、ｎｔ極として
Ａｕ −Ｇｅ／Ｃｒ／Ａｕを蒸着ＬＪｃ後、’ｙｓ−ハ
ｔへき開し、へき開面を反射ｍｌとする半導体レーザを
製作した。こうして製作した素子の動作原理を第３図に
より説明する。第３図に付した番号は第２図の各層に対
応するものである。第３図（ａ）はレーザのストライプ
内部におけるバンド構造を示したもので、通常のダブル
へテロ構造となっており、順バイアス印加時には電流の
注入がおこシ、活性層が利得をもつに到る。一方第３図
（ｂ）はストライプ外の部分でのバンド構造を示したも
ので、ｎ −電流ブロック層とｐ−クラッド層のｐ−ｎ
接合が順バイアス時に型方向接合となるため電流が流れ
ず、ストライプ内部のみに電流が流れ電流狭さく・効果
があられれる。ストライプ外の領域では光吸収層による
光の損失があるため光が導波されず、ストライプ内部の
みが導波路となり、横モード安定なレーザ発振を行なう
。このとき、従来構造では、光吸収層中で光励起された
少数キャリアが拡散によりｐ−ｎ接合に到達する結果、
ストライプ外部に漏れ電流が発生し、電流狭さく効果を
弱めていた。本発明の構造では光吸収層中の少数キャリ
アが、光吸収層−電流ブロック層のへテロ接合のためｐ
−ｎ接合に到達せず、従来構造の漏れ電流は発生しない
。第４図に、本構造の半導体レーザのしきい値電流密度
及びキンクレベルとストライプ幅の関係を示す。第４図
から明らかなように、この構造の半導体レーザでは、ス
トライプ幅４〜５μｍでしきい値電流が最低となり、４
μｍ以下のストライプ幅になると急げきにしきい値電流
が大きくなる。これは、ストライプ幅が狭くなるはと、
光吸収層下にしみだす光の割合が犬きくなシ、光の損失
が大きくなるためで、この構造の半導体レーザのストラ
イプ幅は３．５μｍ以上１０μｍ以下とする必要がある
。
ｏｒ−ｇａｆｉＱ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ
、［）ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）によシ、ｎ Ｇａｏ、５
ｓＡｔｏ、４ｓＡｓクラッド層１μｍ（２）、アンドー
プＧａｏ、５ｓＡｔｏ、５ａＡ８活性層０．０７μｍ（
３ｋ Ｉ）Ｇａｏ、５ｓＡＬｏ、ｕＡ８クラッド層０．
２５μｍ（４）、ｎ−Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、ｎ５ＡＳ電
流ブロック層０．１、〜０．２ ｔｔ ｍ（５）、ｎＧ
ａＡｓ光吸収層０．４ μｍ（６）を順次結晶成長する
。次に、所望形状のフォトレジスト膜をマスクとし、ｎ
Ｇａｏ、５ｓＡｔｏ、４ｓＡ８電流ブロック層（５）ま
でを幅３．５〜１０μｍのストライプ状にエツチングし
、その上に再びＭＯＣＶＤ法により、ｐ Ｇａｏ、５ｓ
ＡＬｏ、ａｓＡＢ層１μｍ（７）及びｐ−ＧａＡｌ！キ
ャップ層０，５μｍ（８）を結晶成長する。ｐ電極とし
て’ｌ’ ｉ ／ Ｃｒ ／ Ａ ｕを、ｎｔ極として
Ａｕ −Ｇｅ／Ｃｒ／Ａｕを蒸着ＬＪｃ後、’ｙｓ−ハ
ｔへき開し、へき開面を反射ｍｌとする半導体レーザを
製作した。こうして製作した素子の動作原理を第３図に
より説明する。第３図に付した番号は第２図の各層に対
応するものである。第３図（ａ）はレーザのストライプ
内部におけるバンド構造を示したもので、通常のダブル
へテロ構造となっており、順バイアス印加時には電流の
注入がおこシ、活性層が利得をもつに到る。一方第３図
（ｂ）はストライプ外の部分でのバンド構造を示したも
ので、ｎ −電流ブロック層とｐ−クラッド層のｐ−ｎ
接合が順バイアス時に型方向接合となるため電流が流れ
ず、ストライプ内部のみに電流が流れ電流狭さく・効果
があられれる。ストライプ外の領域では光吸収層による
光の損失があるため光が導波されず、ストライプ内部の
みが導波路となり、横モード安定なレーザ発振を行なう
。このとき、従来構造では、光吸収層中で光励起された
少数キャリアが拡散によりｐ−ｎ接合に到達する結果、
ストライプ外部に漏れ電流が発生し、電流狭さく効果を
弱めていた。本発明の構造では光吸収層中の少数キャリ
アが、光吸収層−電流ブロック層のへテロ接合のためｐ
−ｎ接合に到達せず、従来構造の漏れ電流は発生しない
。第４図に、本構造の半導体レーザのしきい値電流密度
及びキンクレベルとストライプ幅の関係を示す。第４図
から明らかなように、この構造の半導体レーザでは、ス
トライプ幅４〜５μｍでしきい値電流が最低となり、４
μｍ以下のストライプ幅になると急げきにしきい値電流
が大きくなる。これは、ストライプ幅が狭くなるはと、
光吸収層下にしみだす光の割合が犬きくなシ、光の損失
が大きくなるためで、この構造の半導体レーザのストラ
イプ幅は３．５μｍ以上１０μｍ以下とする必要がある
。
本発明によれば、光吸収層の光吸収により生じた小数キ
ャリア（ボール）はｎ Ｇ ａｏ、ｓｓ Ａｔｏ、ｉｓ
Ａｓ電流ブロック層により活性層に向かう拡散を阻止
遣れるため、従来構造の、光吸収層に生じた少数キャリ
アによる電流狭さく効果の低下がおこらず、また、スト
ライプ幅を３．５μｍ以上とすることによシ光吸収漸に
よる損失を適当なレベルにおさえ、しきい値電流を最低
２０ｍＡと小さくすることができる。
ャリア（ボール）はｎ Ｇ ａｏ、ｓｓ Ａｔｏ、ｉｓ
Ａｓ電流ブロック層により活性層に向かう拡散を阻止
遣れるため、従来構造の、光吸収層に生じた少数キャリ
アによる電流狭さく効果の低下がおこらず、また、スト
ライプ幅を３．５μｍ以上とすることによシ光吸収漸に
よる損失を適当なレベルにおさえ、しきい値電流を最低
２０ｍＡと小さくすることができる。
第１図は本発明の基礎となる半導体レーザの断面図、第
２図は本発明による逆Ｃ８Ｐ構造を有するレーザの四面
図である。第３図（ａ）は本発明において元吸収鳩のエ
ツチングを行なわない部分のバンド構造、同図（ｂ）は
光吸収層のエツチングを行なった部分のバンド構造を示
す図である。第４図は、ストライプ幅としきい値とキン
クレベルの関係を示す図である。 １”ｎ” ＧａＡ３基板、２・”ｎＧａｏ、５ｓＡｔｏ
、４ｓＡＳクラツド、３・・・ｕｎｄｏｐｅＧａｏ、５
ｓＡｔｏ、ｔｉＡＥｉ活性層、４・・・ｐ Ｇａｏ、５
ｓＡｔｏ、ａｓＡ８クラッド層、５”・ｎ−Ｇ ａｏ、
ｓｓ Ａｔｏ４ｓ Ａ８ 電流ブロック１曽、６＝・ｎ
−ＧａＡｓ光吸収層、７ ・・・Ｐ Ｇ ａｏ、５ｓＡ
ｔｏ、４ｓＡｓ 層、８ ・ Ｉ）＝ＧａＡ８キャップ
層、９−’Ｉ’ ｉ ／Ｃｒ ／ＡＩＰ！極、１０・
Ａｕ −Ｇｅ／Ｃｒ／Ａｕｎ電極。 罰１図 篤２図 ＹＪ ３ 図 看４図 ； １ 」 ■ ストライプ幅・隔 （１ｍ）
２図は本発明による逆Ｃ８Ｐ構造を有するレーザの四面
図である。第３図（ａ）は本発明において元吸収鳩のエ
ツチングを行なわない部分のバンド構造、同図（ｂ）は
光吸収層のエツチングを行なった部分のバンド構造を示
す図である。第４図は、ストライプ幅としきい値とキン
クレベルの関係を示す図である。 １”ｎ” ＧａＡ３基板、２・”ｎＧａｏ、５ｓＡｔｏ
、４ｓＡＳクラツド、３・・・ｕｎｄｏｐｅＧａｏ、５
ｓＡｔｏ、ｔｉＡＥｉ活性層、４・・・ｐ Ｇａｏ、５
ｓＡｔｏ、ａｓＡ８クラッド層、５”・ｎ−Ｇ ａｏ、
ｓｓ Ａｔｏ４ｓ Ａ８ 電流ブロック１曽、６＝・ｎ
−ＧａＡｓ光吸収層、７ ・・・Ｐ Ｇ ａｏ、５ｓＡ
ｔｏ、４ｓＡｓ 層、８ ・ Ｉ）＝ＧａＡ８キャップ
層、９−’Ｉ’ ｉ ／Ｃｒ ／ＡＩＰ！極、１０・
Ａｕ −Ｇｅ／Ｃｒ／Ａｕｎ電極。 罰１図 篤２図 ＹＪ ３ 図 看４図 ； １ 」 ■ ストライプ幅・隔 （１ｍ）
Claims (1)
- １．１導電性を有する半導体基板上に、基板と同一の導
電性を有する第一のクラッド層、クラッド層より狭い禁
制帯幅を有する活性層、活性層より広い禁制帯幅で基板
と異なる導電性を有する第二のクラッド層を設けた上に
、導波路となるストライプ部分には、活性層より広い禁
制帯幅で基板と異なる導電性を有する層を、その他の部
分には、活性層よシ広い禁制帯幅で基板と同一の導電性
を有する電流ブロック層と活性層より狭い禁制帯幅で基
板と同一の導電性を有する光吸収層を設け、これを活性
層よシ広い禁制帯幅をもち基板と異なる導電性をもつ層
で埋込むことにより、導波路部分とその他の部分の複素
屈折率の差による横モード制御を行なった半導体レーザ
装置において、ストライプ部分の幅を３．５μｍ〜１０
μｍとした半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22202983A JPS60115283A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22202983A JPS60115283A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60115283A true JPS60115283A (ja) | 1985-06-21 |
Family
ID=16775971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22202983A Pending JPS60115283A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60115283A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0633636A1 (en) * | 1993-07-09 | 1995-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| EP0650235A2 (en) * | 1993-10-20 | 1995-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP22202983A patent/JPS60115283A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0633636A1 (en) * | 1993-07-09 | 1995-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| US5408488A (en) * | 1993-07-09 | 1995-04-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| EP0650235A2 (en) * | 1993-10-20 | 1995-04-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
| EP0650235A3 (en) * | 1993-10-20 | 1995-05-03 | Toshiba Kk | Semiconductor laser device. |
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