JPS6269579A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPS6269579A
JPS6269579A JP20940185A JP20940185A JPS6269579A JP S6269579 A JPS6269579 A JP S6269579A JP 20940185 A JP20940185 A JP 20940185A JP 20940185 A JP20940185 A JP 20940185A JP S6269579 A JPS6269579 A JP S6269579A
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JP
Japan
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layer
refractive index
type
substrate
high refractive
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JP20940185A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshitaka Aoyanagi
利隆 青柳
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To control a horizontal lateral mode accurately and stably, by controlling the width of a wave guiding groove by the thickness of the growth of a semiconductor layer having a high refractive index. CONSTITUTION:On a substrate 2, multiple thin layers 14 are formed. A horizontal lateral-mode control surface 15 is formed at one end of the layers 14 by etching. Then an N-type lower clad layer 3 is continuously formed from the upper part of the multiple thin layers 14 to the upper part of the substrate 2. On the layer 3, an N-type active layer 4, a P-type upper clad layer 5 and a contact layer 8 are sequentially formed. An N-side electrode 1 is formed on the lower part of the substrate 2. A P-side electrode 9 is formed on the upper part of the horizontal lateral-mode control surface 15. A width W2 of a groove can be controlled by the thickness of the growth of the N-type layer 13 having a high refractive index. When the width W2 of the groove is made sufficiently narrow, the horizontal lateral mode becomes only the basic mode.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水平横モード制御が可能な半導体V−ザ装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor V-za device capable of horizontal transverse mode control.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第5図は従来の半導体V−ザ装置のl#1面ならびに上
側クラッド層上■における等価的屈折率分布を示す図で
、1はn側tt他、2は基板、3はn型の下側クラッド
層、4はn型の活性層、5はp型の上側クラッド層、6
は低屈折率のn型層、7は高屈折率のp型層、8はp型
のコンタクHL9はp側電極、10は前記下側クラッド
層3.活性層4および上側クラッド層5よりなるダブル
へテロ構造、11はn「起上側クラッド層5の上面であ
る水平横モード制御面である。
FIG. 5 is a diagram showing the equivalent refractive index distribution on the l#1 plane and the upper cladding layer of a conventional semiconductor V-ther device, where 1 is the n-side tt, etc., 2 is the substrate, and 3 is the n-type bottom. side cladding layer, 4 is an n-type active layer, 5 is a p-type upper cladding layer, 6
7 is a low refractive index n-type layer, 7 is a high refractive index p-type layer, 8 is a p-type contact HL9 is a p-side electrode, and 10 is the lower cladding layer 3. In the double heterostructure consisting of the active layer 4 and the upper cladding layer 5, reference numeral 11 denotes a horizontal transverse mode control surface which is the upper surface of the raised cladding layer 5.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

まず、p1111電極9から正孔、ng8電極1から電
子が注入され、各キャリアはダブルへテロ構造10によ
って活性層4に閉じ込められる。そして、注入キャリア
を増加させると、やがて発振に至る。
First, holes are injected from the p1111 electrode 9 and electrons are injected from the ng8 electrode 1, and each carrier is confined in the active layer 4 by the double heterostructure 10. Then, when the number of injected carriers is increased, oscillation eventually occurs.

このとき、活性層4と平行な方向に関しては、低屈折率
のn型層6 K @W I の導波用の溝!形成して高
屈折率のp型層7を埋め込むことにより、水平横モード
制御面11上で同方向の等価的屈折率分布n、を形成し
、元を活性層4中の幅W、の領域に閉じ込める。同時に
低屈折率のnu層6と上側クラッド層5の接合面には、
逆バイアスか加わり電流が流れないため、キャリアの注
入もIll W tの領域内に限定される。このように
して、幅WIの領域内にキャリアおよび元を閉じ込める
ことにより、従来はV−ザ晃光部の水平横モードを制御
していた。
At this time, in the direction parallel to the active layer 4, the waveguide groove of the low refractive index n-type layer 6 K @W I! By forming and embedding the p-type layer 7 with a high refractive index, an equivalent refractive index distribution n in the same direction is formed on the horizontal transverse mode control surface 11, and the original area of the active layer 4 has a width W. to be confined in At the same time, at the joint surface between the low refractive index nu layer 6 and the upper cladding layer 5,
Since a reverse bias is applied and no current flows, carrier injection is also limited to the Ill W t region. Conventionally, the horizontal transverse mode of the V-the optical part was controlled by confining carriers and elements within the region of width WI in this manner.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のような従来の半導体レーザ装置では、屈折率の低
いn型N16に幅W1の導波用の溝を形成し、その上に
高屈折率のp型層?’4−埋め込み成長させていたが、
写真製版技術およびエツチング技術上の制約により、溝
の暢W、Y2μm以下にすることができなかった。この
場合、水平横モードを基本モードのみに制御するために
は、高屈折率のp型層7と低屈折率のn型層6との屈折
率差を極めて小さくする必要があるが、そうした場合高
出力時における導波部分の温度上昇およびキャリア密度
の分布変化により等価的屈折率分布が変化してしまい、
水平横そ一層が不安定になるという問題点があった。
In the conventional semiconductor laser device as described above, a waveguide groove having a width W1 is formed in the n-type N16 having a low refractive index, and a p-type layer having a high refractive index is formed on the waveguide groove. '4-I was growing the implant, but
Due to limitations in photolithography and etching technology, it was not possible to make the groove width W and Y less than 2 μm. In this case, in order to control the horizontal transverse mode to only the fundamental mode, it is necessary to make the refractive index difference between the high refractive index p-type layer 7 and the low refractive index n-type layer 6 extremely small. The equivalent refractive index distribution changes due to the temperature rise of the waveguide part and the change in carrier density distribution at high output.
There was a problem that the horizontal and lateral layers became unstable.

この発明は、かかる問題点な解決するためになされたも
ので、正確で安定した水平横モード制御の可能な半導体
V−ザ装置v得ることを目的とする。
The present invention was made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor V-za device capable of accurate and stable horizontal transverse mode control.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係る半導体レーザ装置は、少なくとも二層の
低屈折率の半導体層にはさまれた少なくとも一層の高屈
折率の半導体層からなる基板上の一部に形成した多層薄
膜層と、この多j−薄膜層上より基板上まで連続して形
成した下側クラッド層と、この下側クラッド層上に形成
した活性層と、この活性層上に形成した上側クラッド層
とを備えたものである。
A semiconductor laser device according to the present invention includes a multilayer thin film layer formed on a part of a substrate consisting of at least one high refractive index semiconductor layer sandwiched between at least two low refractive index semiconductor layers; J-It is equipped with a lower cladding layer formed continuously from above the thin film layer to above the substrate, an active layer formed on this lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on this active layer. .

〔作用〕[Effect]

この発明においては、多ノー薄膜層内の高屈折率の半導
体層の下側クラッド層と接する部分が導波用の溝となり
、この溝の幅は高屈折率の半導体層を成長させる厚さに
よって制御することができる。
In this invention, the portion of the high refractive index semiconductor layer in the multilayer thin film layer that contacts the lower cladding layer becomes a waveguide groove, and the width of this groove depends on the thickness of the high refractive index semiconductor layer grown. can be controlled.

〔実施例〕〔Example〕

第1図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例の断面
ならびに下側クラッド層下面における等価的屈折率分布
の例を示す図で、第5図と同一符号は同一部分を示し、
12a、12bはそれぞれ低屈折率の半導体層であるn
型層(以下低屈折率のnff1層という)、13は高屈
折率の半導体層であるn型層(以下高屈折率のn型層と
いう)、14は前記低屈折率のn型層12m、12bお
よび高屈折率のn型層13とからなる多層薄膜層、15
は水平横モード制御面、W、は導波用の溝の幅である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the cross section of an embodiment of the semiconductor laser device of the present invention and the equivalent refractive index distribution on the lower surface of the lower cladding layer, and the same reference numerals as in FIG. 5 indicate the same parts;
12a and 12b are semiconductor layers with a low refractive index, respectively.
a type layer (hereinafter referred to as a low refractive index nff1 layer), 13 is an n-type layer which is a high refractive index semiconductor layer (hereinafter referred to as a high refractive index n-type layer), 14 is the low refractive index n-type layer 12m, 12b and a high refractive index n-type layer 13, a multilayer thin film layer 15
is the horizontal transverse mode control surface, and W is the width of the waveguide groove.

次に、この実施例で示す半導体レーザ装置の製造工程に
ついて説明する。
Next, the manufacturing process of the semiconductor laser device shown in this example will be explained.

まず、基板2上に1例えばLPE、MBEおよびCVD
法等を用いて多層薄膜層14を形成したのち、エツチン
グによってその一端に水平横モード制御面15を形成す
る。次に、多層薄膜1−14上より基板2上まで連続し
てn型の下側クラッド層SV形成し、さらKその上にn
型の活性)fII4 。
First, on the substrate 2, one such as LPE, MBE and CVD
After forming the multilayer thin film layer 14 using a method or the like, a horizontal transverse mode control surface 15 is formed at one end thereof by etching. Next, an n-type lower cladding layer SV is formed continuously from the top of the multilayer thin film 1-14 to the top of the substrate 2.
type activity) fII4.

p型の上側クラッド層5.コンタクト層8を順次形成す
る。そして、基板2の下部および水平横モード制御面1
5の上部にそれぞれn側側1およびpHl電極9を形成
する。
p-type upper cladding layer5. Contact layers 8 are sequentially formed. Then, the lower part of the substrate 2 and the horizontal transverse mode control surface 1
An n-side side 1 and a pHl electrode 9 are formed on the top of the electrode 5, respectively.

以上の工程で構成された半導体レーザ装置においては、
高屈折率のn型層13と水平横モード制御面15との接
する部分が導波用の溝となり、その幅W、は高屈折率の
n型層13を成長させる厚さによって制御することがで
きる。そして、この溝の幅W、を充分狭くしておけば、
低屈折率のn型層12a、12bと高屈折率のn型層1
3の屈折率差な大きくしても水平横モードは基本モード
のみとなる。このため、高出力時に温度上昇およびキャ
リア密度の分布変化かあっても屈折率分布が大きく変化
することはない。
In the semiconductor laser device configured with the above steps,
The part where the high refractive index n-type layer 13 and the horizontal transverse mode control surface 15 are in contact becomes a waveguide groove, and its width W can be controlled by the thickness of the high refractive index n-type layer 13 grown. can. If the width W of this groove is made narrow enough,
Low refractive index n-type layers 12a and 12b and high refractive index n-type layer 1
Even if the refractive index difference is increased to 3, the horizontal transverse mode becomes only the fundamental mode. Therefore, even if there is a temperature rise or a change in carrier density distribution at high output, the refractive index distribution does not change significantly.

なお、第1図において、nlは水平横モード制御面15
における等価的屈折率分布を示したものであるか、低屈
折率のn型層12m、12bの屈折率を適当に変化させ
ることにより、n、のような等価的屈折率分布を得るこ
ともできる。
In addition, in FIG. 1, nl is the horizontal transverse mode control surface 15
By appropriately changing the refractive index of the low refractive index n-type layers 12m and 12b, an equivalent refractive index distribution such as n can also be obtained. .

第2図は水平横モード制御面15を基板2に対して垂直
に形成したこの発明の半導体レーザ装置の他の実施例を
示す断面図である〇 第3図はこの発明の半導体レーザ装置のさらに他の実施
例の断面ならびに下側クラッド層下曲における等測的屈
折率分布の例を示す図で、第1図と同一符号は同一部分
を示し、多層薄膜層14は低屈折率のn型層12a〜1
2dおよび高屈折率のn型層 13 a〜13cからな
っている。
FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention in which the horizontal transverse mode control surface 15 is formed perpendicular to the substrate 2. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. This is a diagram showing an example of the isometric refractive index distribution in the cross section and the lower bend of the lower cladding layer of another embodiment, in which the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts, and the multilayer thin film layer 14 is a low refractive index n-type Layers 12a-1
2d and high refractive index n-type layers 13a to 13c.

この実施例で示す半導体レーザ装置では、多層薄膜層1
4内に三J−の高屈折率のn型層13a。
In the semiconductor laser device shown in this example, the multilayer thin film layer 1
4, an n-type layer 13a having a high refractive index of 3 J-.

13b、13cを設けたので、こハらか水平横モード制
御面15に接する部分にそれぞれ導波用の溝が形成され
、その等測的屈折率分布n4のようになる。この構造に
おいてンーザ発振は、活性層4内の3箇所で生じるが、
低屈折率のn型層12a 〜12 dおよび高屈折率の
n型11#13a〜13eb 各V−ザ発振の位相を同期させるとともに、水平横モー
ドを基本モードのみとすることかできる。
Since the grooves 13b and 13c are provided, waveguide grooves are formed in the portions in contact with the horizontal transverse mode control surface 15, and the isometric refractive index distribution thereof becomes as shown in n4. In this structure, laser oscillation occurs at three locations in the active layer 4.
It is possible to synchronize the phase of each V-za oscillation of the low refractive index n-type layers 12a to 12d and the high refractive index n-type layers 11#13a to 13eb, and to make the horizontal transverse mode only the fundamental mode.

なお、上記実施例では高屈折率のn型層13&〜13e
を三J一般けて3個のンーザを集積した場合について説
明したが、集槓するV−ザの11iA数を自由に選べる
ことはいうまでもない。
In addition, in the above embodiment, high refractive index n-type layers 13&~13e
Although the case has been described in which three V-zers are integrated, it goes without saying that the number of 11iA of V-zers to be integrated can be freely selected.

第4図はこの発明の半導体レーザ装置のさらに他の実施
例ケ示す断面図で、第1図と同一符号は同一部分を示し
、16は絶縁性基板、19は低屈折率のp型層17a、
17bおよび高屈折率のn型層18からなる多層薄膜層
% 20は口1■記多層薄膜層19の端面に設けたn 
1111電極である。
FIG. 4 is a sectional view showing still another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, in which the same symbols as in FIG. 1 indicate the same parts, 16 is an insulating substrate, 19 is a low refractive index p-type layer 17a ,
17b and a high refractive index n-type layer 18;
1111 electrode.

この実施例では、p側電極9とn側電極20より正孔お
よび電子を注入した時、多層薄膜層19と下側クラッド
In 3の接する面においては、高屈折率のn型層1B
の部分のみストライプ状の電流通路となり、さらに水平
横モードを安定にできるうえ、効率も高くできる。
In this embodiment, when holes and electrons are injected from the p-side electrode 9 and the n-side electrode 20, the high refractive index n-type layer 1B is
Only the part formed by the current path becomes a striped current path, further stabilizing the horizontal transverse mode and increasing efficiency.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は以上説明したとおり、少なくとも二層の低屈
折率の半導体層にはさまれた少なくとも一層の高屈折率
の半導体層からなる基板上の一部に形成した多層薄膜層
と、この多層薄膜層上より基板上まで連続して形成した
下側クラッド層と、この下側クラッド層上に形成した活
性層と、この活性l−上に形成した上側クラッド層とか
ら半導体V−ザ装置暑構成したので、Ai JiIl折
率の半導体層を成長させる厚さによって導波用の溝のm
を制御でき、正確で安定E−だ水平横モード制御が可能
になるという効果がある。
As explained above, the present invention includes a multilayer thin film layer formed on a part of a substrate consisting of at least one high refractive index semiconductor layer sandwiched between at least two low refractive index semiconductor layers; A semiconductor V-device structure is formed by a lower cladding layer formed continuously from the top of the layer to the top of the substrate, an active layer formed on this lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on this active layer. Therefore, the m of the waveguide groove can be determined depending on the thickness of the semiconductor layer with the refractive index of AiJIIl.
This has the effect of enabling accurate and stable horizontal transverse mode control.

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

第1図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例の断面
ならびに下側クラッド層下面における等測的屈折率分布
の例を示す図、第2図はこの発明の半導体/−ザ装置の
他の実施例を示す断面図、第3図はこの発明の半導体レ
ーザ装置のさらに他の実施例の断面ならびに下側クラッ
ド層下面における等測的屈折率分布の例を示す図、第4
図はこの発明の半導体レーザ装置のさらに他の実施例を
示す断面図、第5図は従来の半導体レーザ装置の断面な
らびに上側クラッド層上面における等測的屈折率分布ケ
示す図である。 図において、2は基板、3はn型の下側クラッド層、4
はn型の活性層、5はp型の上側クラッド層、12m、
12bは低屈折率のn型層、13は高屈折率のn型層、
14は多層薄膜層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大岩 増 雄 (外2名) 第1図 第2図 第4図 手続補正書(自発) 1・事件の表示   特願昭80−209401号2・
発明ノ名称    半導体レーザ装置3、補正をする者 代表者 志 岐 守 哉 4、代理人 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明の
欄 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正する
。 (2)同じく第4頁7〜8行、および第8頁17〜18
行の[この多層薄膜層りより基板−1−まで連続して形
成した]を、「この多層薄膜層を含む基板−Lに形成し
た」と補正する。 (3)同じく第5頁11〜12行の「例えばLPE、M
BEおよびCVD法等」を、「例えばL PEあるいは
MBEあるいはMO−CVD法等」と補正する。 以  1−。 2、特許請求の範囲 少なくとも二層の低屈折率の半導体層にはさまれた少な
くとも一層の高屈折率の半導体層からなる基板−1−の
一部に形成した多層薄膜層と、この多層薄膜層東倉本前
記基板」−栢形成した下側クラッド層と、この下側クラ
ッド層」−に形成した活性層と、この活性層−1−に形
成した上側クラッド層とを備えたことを特徴とする半導
体レーザ装置。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of an embodiment of the semiconductor laser device of the present invention and an example of the isometric refractive index distribution on the lower surface of the lower cladding layer, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention; FIG. 3 is a cross-sectional view of still another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention; FIG.
This figure is a sectional view showing still another embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the cross section of the conventional semiconductor laser device and the isometric refractive index distribution on the upper surface of the upper cladding layer. In the figure, 2 is a substrate, 3 is an n-type lower cladding layer, and 4 is a substrate.
is an n-type active layer, 5 is a p-type upper cladding layer, 12m,
12b is a low refractive index n-type layer, 13 is a high refractive index n-type layer,
14 is a multilayer thin film layer. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Agent Masuo Oiwa (2 others) Figure 1 Figure 2 Figure 4 Procedure amendment (voluntary) 1. Indication of case Patent Application No. 1980-209401 2.
Name of the invention Semiconductor laser device 3, Representative of the person making the amendment Moriya Shiki 4, Agent 5, Claims column of the specification to be amended and Detailed description of the invention column 6, Contents of the amendment ( 1) Amend the claims of the specification as in the attached sheet. (2) Similarly, page 4, lines 7-8, and page 8, lines 17-18
The line "This multilayer thin film layer was formed continuously up to the substrate -1-" is corrected to "The multilayer thin film layer was formed on the substrate -L including this multilayer thin film layer." (3) Also on page 5, lines 11-12, “For example, LPE, M
"BE and CVD method, etc." is corrected to "For example, LPE, MBE, MO-CVD method, etc." Below 1-. 2. Claims A multilayer thin film layer formed on a part of a substrate-1- consisting of at least one high refractive index semiconductor layer sandwiched between at least two low refractive index semiconductor layers, and this multilayer thin film. The present invention is characterized by comprising an active layer formed on the above-mentioned substrate - a lower cladding layer formed with a layer, an active layer formed on the lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on the active layer -1-. Semiconductor laser equipment.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少なくとも二層の低屈折率の半導体層にはさまれた少な
くとも一層の高屈折率の半導体層からなる基板上の一部
に形成した多層薄膜層と、この多層薄膜層上より前記基
板上まで連続して形成した下側クラッド層と、この下側
クラッド層上に形成した活性層と、この活性層上に形成
した上側クラッド層とを備えたことを特徴とする半導体
レーザ装置。
A multilayer thin film layer formed on a part of a substrate, consisting of at least one high refractive index semiconductor layer sandwiched between at least two low refractive index semiconductor layers, and a continuous layer from above the multilayer thin film layer to the substrate. What is claimed is: 1. A semiconductor laser device comprising: a lower cladding layer formed using the same method, an active layer formed on the lower cladding layer, and an upper cladding layer formed on the active layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10626648B2 (en) 2015-05-13 2020-04-21 Nabtesco Corporation Sliding door apparatus

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