JPS61168286A - Semiconductor laser - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce an astigmatism and to decrease a returning light noise by forming a stripe groove of a depth reaching the first upper clad layer in a current limiting layer. CONSTITUTION:A stripe groove 30 is formed in the depth arriving at the first upper clad layer 22 and substantially in a raised shape on a current limiting layer 23. The narrow width portion 31 of the groove 30 is disposed at a Fabry- Perot reflecting surface 1a side, and a wide width portion 32 is disposed at a Fabry-Perot reflecting surface 1b side. The portion 31 side provides a refractive index guide wave, and the portion 32 side provides a gain guide wave.

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明はＡｌＧａＡｓ系ダブルヘテロ接合構造の半導
体レーザに係り、特に複合導波形の半導体レーザに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention relates to an AlGaAs-based double heterojunction semiconductor laser, and more particularly to a composite waveguide type semiconductor laser.

（ロ）従来技術 一般に半導体レーザの発振モードは、縦モード・横モー
ドがあり、実用化するに際して構モード制御がポイント
になる。そこで構モード制御方法には利得導波形、屈折
率導波形があり、前記利得導波形は横方向に屈折率の変
化はつけず、電流の流れを制御し横方向の利得差をつＵ
ることで横モードの単一化を行うものである。一方屈折
率導波形は横方向にも屈折率差をつげて光導波路を形成
し横モードの単一化を行うものである。近年において、
例えばビデオディスクやコンパクトディスク等における
戻り光雑音を減少させるためにマルヂモードと呼ばれる
レーザ光が必要である。しかしながら、この場合非点収
差が大きくなってしまう。そこで、利得導波形および屈
折率導波形の両方の特性を兼ね備えた複合導波形の半導
体レーザとして第４図に示すようなものが提案されてい
る。(b) Prior Art In general, the oscillation mode of a semiconductor laser is a longitudinal mode and a transverse mode, and structural mode control is the key to putting it into practical use. Therefore, structural mode control methods include a gain waveform and a refractive index waveform, and the gain waveform does not change the refractive index in the lateral direction, but controls the current flow and reduces the lateral gain difference.
By doing so, the transverse mode is unified. On the other hand, the refractive index waveguide forms an optical waveguide by increasing the refractive index difference in the lateral direction, thereby unifying the transverse mode. In recent years,
For example, a multi-mode laser beam is required to reduce return optical noise in video discs, compact discs, and the like. However, in this case, astigmatism becomes large. Therefore, a compound waveguide type semiconductor laser as shown in FIG. 4 has been proposed which has the characteristics of both a gain waveguide type and a refractive index waveguide type.

ここで第４図に尿ず半導体レーザ１を従来例として説明
すると共に問題点を指摘する。Here, a conventional semiconductor laser 1 will be explained with reference to FIG. 4, and problems will be pointed out.

半導体レーザ１は、Ｎ型ＧａＡｓ基板２の表面に、Ｎ型
へｌ　Ｇ　；ｉ　Ａ　ｓよりなる下部フラノ［層３と八
ｌ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓよりなる活性層４とＰ型へｌＧａＡ
ｓよりなるカイ１層５とＰ型ΔＩ　Ｇ　ａ　Ａ　Ｓより
なる上部クラソ１層６とＰ生型ＧａＡｓよりなるコンタ
クトＩｉ　７とが４１１次ｆＩＩＪｌｉ’＋されて構成
されている。具体的には前記ガイ１−ハＭ　Ｊ　４：ｉ
、レーザ共振器波長の前半分から所定幅の１１９４１部
５１を除いて半分の膜厚になっている。また、、Ｉンタ
クト層７は前記ストライブ部５１と同一幅のストライブ
形状になされており、レーザ共振器波辰に沿って形成さ
れている。The semiconductor laser 1 includes a lower flannelette layer 3 and an active layer 4 made of lGaAs, and a lower flannel layer 4 made of lGaAs to N-type lG;
The chi-1 layer 5 made of S, the upper Claso-1 layer 6 made of P-type ΔI Ga A S, and the contact Ii 7 made of P-type GaAs are arranged in 411th order fIIJli'+. Specifically, the above Gai 1-ha M J 4:i
, except for the 11941 portion 51 having a predetermined width from the first half of the laser resonator wavelength, the film thickness is half. Further, the I-tact layer 7 has a stripe shape having the same width as the stripe portion 51, and is formed along the laser resonator wave.

即ぢ、この構造の半導体レーザ１は、ガ・イド層５のス
トライブ部５１と本体部５２とのＫさ割合を適宜設定す
ることにより小非点収差、低戻り光ノイズを図るもので
ある。そしてこの半導体レーザ１の射出するレーザ光は
第６図（ａｌに示ずようなマルチモードの波形となる。That is, in the semiconductor laser 1 having this structure, small astigmatism and low return optical noise are achieved by appropriately setting the K ratio between the stripe portion 51 and the main body portion 52 of the guide layer 5. . The laser light emitted from the semiconductor laser 1 has a multi-mode waveform as shown in FIG. 6 (al).

従って、例えばビデオディスクやコンバク１〜デイスク
等に用いる場合において確かに有効である。しかしなが
ら、十分半導体レーザ１を形成するにはガイド層５およ
びコンククト層７を形成する２回のフォ１−エソチング
工程が必要であり、必然的に２回のマスク合ね・Ｕか必
要となる。従って、工程に要する時間が長くなると共に
歩留りの低下を招くという間；■点を生しる。即ち、量
産性の点において不利である。Therefore, it is certainly effective when used for, for example, video discs, compact disks, etc. However, in order to sufficiently form the semiconductor laser 1, it is necessary to carry out two photolithography steps to form the guide layer 5 and the condensed layer 7, and thus two mask bonding steps are inevitably required. Therefore, the time required for the process becomes longer and the yield decreases. That is, it is disadvantageous in terms of mass production.

（ハ）目的 この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、小非点収差および低戻り光ノイズを実現すると共
に歩留りや量産性の点において有利な半導体レーザを提
供することを目的としている。(c) Purpose This invention has been made to solve the above problems, and its object is to provide a semiconductor laser that realizes small astigmatism and low return optical noise, and is advantageous in terms of yield and mass production. The purpose is

（ニ）構成 この発明に係る半導体レーザの特徴とする処ム：１、少
なくとも下部クラッド層と活性層と第１」二部クラッド
層と電流制限層と第２上部クラッド層とが基板の表面に
積層されてなるＡｌＧａＡｓ系ダブルヘテロ接合構造の
半導体レーザであって、前記電流制限層には、ファブリ
ペロ−反射面の一方側が屈折率導波となるような幅で且
つファブリペロ−反射面の他方側が利得導波となるよう
な幅にそれぞれ設定された略凸形状で、しかも前記第１
上部クラッド層まで達する深さのストライプ溝が形成さ
れたことにある。(d) Structure Features of the semiconductor laser according to the present invention: 1. At least a lower cladding layer, an active layer, a first cladding layer, a current limiting layer, and a second upper cladding layer are formed on the surface of a substrate. The current limiting layer has a width such that one side of the Fabry-Perot reflecting surface serves as a refractive index waveguide, and the other side of the Fabry-Perot reflecting surface serves as a gain guide. Each has a substantially convex shape with a width set to serve as a waveguide, and the first
The reason is that the stripe grooves are formed deep enough to reach the upper cladding layer.

（ボ）実施例 第１図はこの発明に係る半導体レーザ１の一実施例を示
す説明図である。(B) Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a semiconductor laser 1 according to the present invention.

同図において、■は半導体レーザであり、Ｎ型ＧａＡｓ
基板１０の表面に、Ｎ型へ１ＸＧａ１−ｙＡｓよりなる
下部クラッド層２０とへ１×Ｇａ１−／八Ｓよりなる活
性層２１とＰ型層ＸＧａ１−ＸへＳよりなる第１」二部
クラッド層２２と電流制限層２３とＰ型ＡｌｙＧａ１イ
Ａｓよりなる第２上部クラッド層４０とＰ生型ＧａＡｓ
よりなるキャップＮ４１とが順次積層されて構成されて
いる。尚、５０．５１はＰ型電極、Ｎ型電極をそれぞれ
示しており、１ａ、１ｂはファブリペロ−反射面を示し
ている。In the figure, ■ is a semiconductor laser, which is made of N-type GaAs.
On the surface of the substrate 10, a lower cladding layer 20 made of N-type 1×Ga1-yAs, an active layer 21 made of 1×Ga1-/8S, and a first and second cladding layer 21 made of P-type layer XGa1-X and S are formed. 22, a current limiting layer 23, a second upper cladding layer 40 made of P-type AlyGa1-As, and a P-type GaAs
The cap N41 is constructed by sequentially stacking the cap N41. Note that 50.51 indicates a P-type electrode and an N-type electrode, respectively, and 1a and 1b indicate Fabry-Perot reflective surfaces.

具体的には、前記電流制限層２３は、Ｎ型ＧａＡｓより
なる光吸収層２３ａ（！：Ｎ型八］へＧａ１−ｘＡｓよ
りなる蒸発防止層２３ｂとで構成されている。この電流
制限層２３には、第１上部クラッド層まで達する深さで
且つ略凸形状のストライプ溝３０が形成されている。Specifically, the current limiting layer 23 is composed of a light absorption layer 23a (!:N type 8) made of N-type GaAs and an evaporation prevention layer 23b made of Ga1-xAs. A stripe groove 30 having a depth reaching the first upper cladding layer and having a generally convex shape is formed in the groove.

前記ストライブ部３０の幅狭部３１はファブリペロ−反
射面ｌａ側に、また幅広部３２ばファブリペロ−反射面
ｌｈ側にそれぞれ位置するようになされている。The narrow portion 31 of the stripe portion 30 is located on the side of the Fabry-Perot reflective surface la, and the wide portion 32 is located on the side of the Fabry-Perot reflective surface lh.

即ち、幅狭部３１側でもって屈折率導波となると共に、
また幅広部３２側でもって利得導波となるよ・うに上記
半導体レーザ１は構成されていることとなる。そして、
このストライプ溝３０を有する電流制限Ｎ２３の上部に
積層される各層はストライプ溝溝；（０に対応して陥没
するような形状になっている。尚、ストライプ溝３０の
幅ＷＬ　Ｗ２や活性１ｉｊ２１および第１上部クラッド
層２２の各膜厚ｔ、（１を適宜に設定することにより利
得導波形から屈折率導波形までの特性を可変することが
できる。このことを第２図を参考にして以下説明する。That is, the narrow part 31 side becomes a refractive index waveguide, and
Further, the semiconductor laser 1 is configured so that the wide portion 32 side becomes gain waveguide. and,
Each layer laminated on top of the current limiter N23 having the stripe groove 30 has a shape that is depressed corresponding to the stripe groove 30. Note that the width WL W2 of the stripe groove 30, the active By appropriately setting each film thickness t, (1) of the first upper cladding layer 22, the characteristics from the gain waveform to the refractive index waveform can be varied.This will be explained below with reference to FIG. explain.

例えば前記凸形状のストライプ溝３０をＷｌ＝Ｗ２とし
その幅を約５メ！、活性層２１の膜厚ｔを０．１μに設
定したとき、第１上部クラッド層２２の膜厚ｄを薄くす
れば屈折率導波形の傾向が多くなり、同様に前記膜厚ｄ
を厚くすれば利得導波形の傾向が多くなる。一方、上記
と同様にストライプ溝溝３０の幅をＷ１＝Ｗ２としその
幅を可変する場合、第１Ｌ部クラッド層２２の膜厚ｄを
０．２　μ、活ｉｌｌバ４２１の膜厚りを０．１　　μ
に設定したとき、［）１１記ストライブ溝の幅を狭くす
れば（３μ程度）屈折率導波形の傾向か多くなり、同様
に幅を広くずれは（５μ程度）利ｆ！＃　”、’；’波
形の傾向が多くなる。For example, the convex stripe groove 30 is set to Wl=W2 and its width is about 5 mm! , when the film thickness t of the active layer 21 is set to 0.1μ, if the film thickness d of the first upper cladding layer 22 is made thinner, the tendency of refractive index waveforming increases;
The thicker the waveform, the more likely it is to be a gain waveguide. On the other hand, when the width of the stripe groove 30 is set to W1=W2 and the width is varied as described above, the film thickness d of the first L portion cladding layer 22 is 0.2 μ, and the film thickness of the active illumination bar 421 is 0. .1μ
When set to , if the width of the stripe groove in [) 11 is narrowed (about 3 μ), the tendency of the refractive index waveform will increase, and similarly, if the width is widened (about 5 μ), the gain f! # ”, ';' The trend of the waveform increases.

これらのごとに基づいて、本実施例で説明した凸形状の
スＩ・ライプ溝３０を有する半導体レーザ１は複合導波
形であると言える。つまり、幅狭部３１から射出するレ
ーザ光をみれば、幅広部３２にて利得導波形の特徴を有
するレーザ光が幅狭部３１で変化を受りて射出する。こ
の半導体レーザ１から射出するレーザ光は第６図ｔｂｌ
に示すようないわゆるパルセーションモードと呼ばれる
独もの波形となる。しかして、」―記説明により本実施
例ではストライプ溝３０の幅Ｗｌ　　（幅狭部３１）　
−３ｐ、幅Ｗ２（幅広部３２）＝５７７に設定したが、
この数値を適宜に可変することによって更に両方の導波
形の良い点を（＝ｔ　ｌ加えることも可能である。Based on these points, it can be said that the semiconductor laser 1 having the convex I/strip groove 30 described in this embodiment is of a composite waveguide type. In other words, if we look at the laser light emitted from the narrow portion 31, the laser light having the characteristic of a gain waveguide in the wide portion 32 undergoes a change in the narrow portion 31 and is emitted. The laser light emitted from this semiconductor laser 1 is shown in FIG.
This results in a unique waveform called the so-called pulsation mode, as shown in . Therefore, in this embodiment, the width Wl of the stripe groove 30 (narrow width portion 31)
-3p, width W2 (wide part 32) = 577, but
By appropriately varying this value, it is also possible to further add the advantages of both waveguides (=t l).

なお、ストライプ溝溝３０の幅狭部３１および幅広部３
２のＪＱさの割合を適宜可変することによってもその特
性を変えることが可能である。Note that the narrow part 31 and the wide part 3 of the stripe groove 30
It is also possible to change the characteristics by appropriately varying the JQ ratio of 2.

次に、上記半導体レーザ１をｌする方法の一実施例を説
明する。Next, an embodiment of a method for controlling the semiconductor laser 1 will be described.

■　下部クラッド層２０、活ｆ！ｌ　ｌ’Ｗ　２］、第
１１°部クラッド層２２、電流制限層２３を構成する光
吸収層２３８および蒸発防止層２３１）をＭＢＩ乙装置
でもって半導体基板１０の表面に順次積層する（第１の
成長工程、第３図（ａ）参照）。■ Lower cladding layer 20, active f! l l'W 2], the 11th degree cladding layer 22, the light absorption layer 238 and the evaporation prevention layer 231 constituting the current limiting layer 23) are sequentially laminated on the surface of the semiconductor substrate 10 using the MBI O apparatus (the first growth process, see Figure 3(a)).

■　ＭＢＥ装置内から前記積層された半導体基板１０を
取り出し、ボトレシストを塗布し、第５図に示す如きパ
ターンのマスク６０にて前記ポトレジストを露光した後
現像工程を経てストライプ溝を形成すべき部分以外の蒸
発防止層２３ｂの一目（１臀こポトレジス１〜を被着さ
せる。このポトレシストをマスクとして第１上部クラッ
ド層２２に達するまで光吸収１ｔｉ２３ａ　、蒸発防止
Ｎ　２３ｂをエツチングする（エソチング工程、第３図
（ｂｌ参照）。(2) Take out the laminated semiconductor substrate 10 from the MBE apparatus, apply a potresist, expose the potresist to light using a mask 60 with a pattern as shown in FIG. A potresist 1~ is deposited on the evaporation prevention layer 23b.Using this potresist as a mask, the light absorbing layer 1ti23a and the evaporation prevention layer 23b are etched until the first upper cladding layer 22 is reached. Figure (see bl).

■　前記ホトレジス１を除去した半導体基板を再度ＭＢ
Ｅ装置内に装着する。■と同様にして第２上部クラソ１
′層４０、キャップ層４１を順次積層する（第２の成長
工程、第３図（Ｃ）参照）。しかる後、通常の半導体レ
ーザ１の製造方法と同様に各電極を形成する。■ The semiconductor substrate from which the photoresist 1 has been removed is subjected to MB again.
EInsert into the device. 2nd upper crasso 1 in the same manner as ■
' layer 40 and cap layer 41 are sequentially laminated (second growth step, see FIG. 3(C)). Thereafter, each electrode is formed in the same manner as in the normal manufacturing method of the semiconductor laser 1.

なお、電流制限層２３は上記実施例のようなものに限定
されず、例えば光吸収Ｆｔ２３ａのめで構成されるもの
であってもよい。Note that the current limiting layer 23 is not limited to that in the above embodiment, and may be made of, for example, a light absorbing Ft layer 23a.

（へ）効果 この発明は」二記詳説したように、ファブリペロ−反射
面の一方側がシングルモード発振するような幅で且つフ
ァブリペロ−反射面の他方側がマルチモード発振するよ
うな幅で、しかも第１上部クラッド層まで達する深さの
ストライプ溝を電流制限層に形成したから、ストライプ
溝溝の幅狭部から射出するレーザ光をみれば、幅広部で
の利得導波形の特徴を有するレーザ光が幅狭部で屈折率
導波形なる変化を受りて射出する。つまり、幅狭部から
射出するレーザ光を用い小非点収差および低戻り光ノイ
ズの半導体レーザとすることができる。(f) Effects As explained in detail in Section 2, this invention has a width such that one side of the Fabry-Perot reflective surface causes single mode oscillation, and a width such that the other side of the Fabry-Perot reflective surface causes multimode oscillation, and Since the stripe grooves deep enough to reach the upper cladding layer are formed in the current limiting layer, if we look at the laser light emitted from the narrow part of the stripe groove, we can see that the laser light with the characteristic of gain waveguide in the wide part is wide. It undergoes a change in refractive index waveform at the narrow part and exits. In other words, a semiconductor laser with small astigmatism and low return optical noise can be achieved by using laser light emitted from the narrow width portion.

面、このレーザ光はいわゆるパルセーションモードと呼
ばれる波形であり、特にビデオディスク等に適用する場
合に有効である。This laser beam has a waveform called a pulsation mode, and is particularly effective when applied to video discs and the like.

また、この半導体レーザは特殊な製造技術を必要としな
いと共にフォトエソチング工程が１回しか必要ないので
、歩留りおよび量産性の点において有利であるという顕
著な効果を奏する。Further, this semiconductor laser does not require any special manufacturing technology and requires only one photolithography process, so it has significant advantages in terms of yield and mass production.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はこの発明に係る半導体レーザ１の一実施例を示
す説明図、第２図はストライプ溝３０を説明するための
参考図、第３図は第１図に示した半導体レーザ１を製造
する方法を説明するだめの参考図、第４図は従来例の半
導体レーザを示す説明図、第５図はストライプ溝３０を
形成するためのマスクを示した説明図、第６図（ａｌは
第４図で示した半導体レーザから射出するレーザ光を、
第６図（ｂ）は第１図で示した半導体レーザから射出す
るレーザ光をそれぞれ示す波形図である。 １・・・半導体レーザ、１０・・・基板、２０・・・下
部クラッド層、２１・・・活性層、２２・・・第１上部
クラッド層、２３・・・電流制限層、３０・・・ストラ
イブ溝、３１・・・幅狭部、３２・・・幅広部、４０・
・・第２上部クラッド層。FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of the semiconductor laser 1 according to the present invention, FIG. 2 is a reference diagram for explaining the stripe groove 30, and FIG. 3 is a diagram showing the manufacture of the semiconductor laser 1 shown in FIG. 1. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a conventional semiconductor laser, FIG. 5 is an explanatory diagram showing a mask for forming stripe grooves 30, and FIG. The laser light emitted from the semiconductor laser shown in Figure 4 is
FIG. 6(b) is a waveform chart showing the laser beams emitted from the semiconductor laser shown in FIG. 1, respectively. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor laser, 10... Substrate, 20... Lower cladding layer, 21... Active layer, 22... First upper cladding layer, 23... Current limiting layer, 30... Strive groove, 31...Narrow part, 32...Wide part, 40.
...Second upper cladding layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）少なくとも下部クラッド層と活性層と第１上部ク
ラッド層と電流制限層と第２上部クラッド層とが基板の
表面に積層されてなるＡｌＧａＡｓ系ダブルヘテロ接合
構造の半導体レーザであって、前記電流制限層には、フ
ァブリペロー反射面の一方側が屈折率導波となるような
幅で且つ前記ファブリペロー反射面の他方側が利得導波
となるような幅にそれぞれ設定された略凸形状で、しか
も前記第１上部クラッド層まで達する深さのストライプ
溝が形成されたことを特徴とする半導体レーザ。(1) A semiconductor laser having an AlGaAs double heterojunction structure in which at least a lower cladding layer, an active layer, a first upper cladding layer, a current limiting layer, and a second upper cladding layer are laminated on the surface of a substrate, The current limiting layer has a substantially convex shape having a width such that one side of the Fabry-Perot reflective surface serves as a refractive index waveguide, and a width such that the other side of the Fabry-Perot reflective surface serves as a gain waveguide. Moreover, a semiconductor laser is characterized in that a stripe groove is formed with a depth that reaches the first upper cladding layer.