JPS63110786A - 半導体レ−ザ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低雑音でかつ横モード時性の安定な半導体レ
ーザ素子に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザ（以下ＬＤと記す。）を、光ディスクに情
報に書き込んだり、あるいは記録されている情Ｊ４を洸
み出し几りするいわゆる元情報処理用光源として使用す
る際、ＬＤより出射された元が元ディスク面おるいは外
部に設けらすＬ足元学系にエリ反射され、その元が再び
ＬＤの共振器に戻ると、再入射光の干渉効果Ｖｃ＝り微
弱な戻り元であってもレーザ出力光の雑音（以下劣り光
雑音と化す。）が生ずる。この劣り光雑音を低減させる
手段として、ＬＤ共振器端端面屈折率の異なる日電体ｒ
多層に積層してＬＤＵｉＭ器端面の見かけ上の反射率を
上げ戻り光の共振器内への再入射を代訊させる方法、あ
るいは一般に利得導波型ＬＤの特徴である縦多軸モード
発振させ雑音とは減嘔せる方法が知られている。

上記のことを考慮し九Ｔ、Ｄとしては、特開昭６０−１
５０６８２．特開昭６０−１４０７７４寺がある。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

しかし前述の従来技術では以下の二つな問題点をイ■す
る。

ＴＪＤ共儀器端而端面折率の異なる誘電体？多層に積層
し、端面反射率を上げて戻り光にぶる影響を減らし戻り
光雑音を低減させる方法では、反射率全土げる為に誘電
体各層の膜厚全ＬＤの出射光波長に対して正確に制御す
る必要がある。加えて端面での反射率が高いので出射光
強度が小さくなり、ディスク上への情報の書き込みの時
のＬうに高出力が必要となる際には、ＴＪＤ駆動を流を
上げなければならない。ＬＤ小駆動流を上げることは、
消費電力の増加となり素子内の温度が上がり素子の信頼
性のは下を１ねく。さらに多層膜積層というＬＤ作製工
程の増加ともなる。

次に、縦多軸モード発振させて劣り光を低減させる方法
では、二重異種接合構造（以下ＤＨ１ｌｌ造と記す。）
形成後上面ＶＣ＠極ストストライプ成して成る利得導波
型Ｔ、　Ｄを用いることが考えられる。

利得導波型ＬＤは、縦多軸モード発振する為戻り元等の
雑音に対し影響は低減される。しかしながら利得導波機
構のＬＤは注入電流にエリ形成される利得分布にエリ、
共振器内ｋ　ｌ／−ザ発振光は導波する。し九がってレ
ーザ発振光の等位相面は平面とならず波面収差をもつ、
つ１り非点収差が生じ、微小スポットＩＣ集光する際複
雑な光学系が必要となる。さらに注入電流の変動あるい
は戻り元によって近視野像が変化する為光学系との結合
が不安定となる。

特開昭６０−１５０６８２に示される素子を第２図に示
す。第２図（Ｃ）（３１にこの素子の断面図を示す。活
性層（５０３）下に形成されている溝形状が共振器の中
央部と端部で異なる。この工うに電流阻止層（３０１）
に電流注入溝幅に比べて広い凹みを形成することにエリ
、屈折率導波路構造が注入電流幅に比べて充分広くなり
、その結果、利得導波機構が素子中央部に形成され、縦
多モード発振が得られる。し九がって共振器端面近傍で
屈折率導波機構、中央部で利得導波機構を有するＬＤと
なる。しかしながらこの構造を実現する為には、電流阻
子層（３０１）形成後に深さの異なる溝形成という複雑
な工程が必要であり、かつ液相成長法（以下Ｌ’ＰＫ法
と記す。）にエリ各層と形成しているので膜厚の制御性
に問題がある。

複雑な形状の基板の形成による形状のバラツキお工び膜
厚のバラツキはＬＤ素子の特性のバラツキに結びつき均
一な素子作製、均一な素子特性の芙曳が不可能となる。

Ｌｐｚ法では溝部と平坦部での膜の成長速度が異なる為
、特に下側クラッド層（３’０２）の膜厚の制御には困
難をともなう。

そこで本発明はこの工うな問題点全解決するもので、そ
の目的とするところは、高出力動作時においても安定な
単一横モード発振が可能であり、４道多軸モード発ｉＫ
エリ戻り光雑音を区減し、非点収差の少ない半導体レー
ザな提供するところにある。

〔問題点？解決する為の手段〕

本発明のＬＤは、半導体基板と平行な方向の光導波路幅
が、少なくとも一方の共振器端面近傍で、中央部りり狭
いＬＤにおいて、該光導波路上部に、電流通路を制限す
るストライプ状の電極を有すること？特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記構成によれば、共振器中央部では利得導波
にエリレーザ発振光が導波される為本素子は縦多モード
発振となり戻り光雑音を低減さぜることが可能であり、
かつ共振器端面近傍では屈折率導波にエリレーザ発振光
が導波される為、安定し足慣モード発振が得られ、かつ
非点収差を極めて小さくすることが可能である。

〔実施例〕

以下本発明の詳細な説明する。

ここでは化合物半導体の代表であるＡＪ！ＧａＡｓ系の
化合物半導体を例とするが、他の化合物半導体について
も同様に取り立つ。

（実施９’１１１） ｎ型−ＧａＡｓ基板（２０１）に、ｎ型−ＧａＡｓバッ
ファー層（２０２）、ｎ型−ＡＡｘＣａ　１−ｘＡｓ第
１のクラッド層（２０！ｌ）、Ａｆｌ、ｙＧａ　１−７
Ａ８活性層（Ｘ＞７）（２０４）、ｐ型−ＡＫｚＧａ　
Ｉ−ｚＡｓ第２のクラッド層（ｚ＞ｙ）（ｚｏｓ）、ｐ
型−ＧａＡｓコンタクト層（２０６）より取るＤＨ購構
造遅続して形成する（第２図（ａ））。上記各層の成長
方法は、ＬＰＥ法、有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶ
Ｄ法と記す。）分子、８！戊長法（以下ＭＢＥ法と記す
。）等いかなる方法を用いても可能である。次いで酸化
シリコン膜あるいは窒化シリコン膜等の誘電体膜まｔは
タングステン等の金属膜を形成後第２図（Ｃ）の胴線部
（２０Ｂ）の如く形状に、通常のフォトリソグラフィ工
程を経て選択成長用マスク（２０７）とする。続いて選
択成長用マスク（２０７）の形状（２０Ｂ）と同形状に
コンタクト層（２０６）、第２のクラッド層（２０５）
の１部をエツチングにエリ形成する。

（第２１（ｄ）） 絖いて選択成長用マスク（２０７）を載せ之ま１埋め込
み墳（２０９）全成長させ、第２１（ｄ）に示すリプの
側面を埋め込む。この埋め込み層（２０９）の成長には
、減圧状態で行なうＭＯＯＶＤ法を用いる。圧力お工び
成長温度を適切に設定することで、選択成長用マスク（
２０７）上への成長のない、選択的埋め込み成長が可能
となり、第２図（ｅ）の如く断面形状となる。

埋め込み層（２０９）の材料は種々考えられる。

活性層（２０４）エリもエネルギーギャップの小たる材
料を用いた場合、導波路外で発光し九九は、エネルギー
ギャップの小さな埋め込み層で吸収きれる。すなわち接
合に平行な方向に損失差により形成される屈折率段差が
生じ、屈折率導波構造となる。

一方逆に、活性層（２０４）エリもエネルギーギャップ
の大であり、かつ屈折率が第２のクラッド＋−（２０５
）より小なる材料を用いｔ場合、接合方向には、複素屈
折率の実部による屈折率差が生じ、同様に屈折率導波構
造となる。欠いて選択成長用マスク（２０７）？除去し
、再び酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜等電流狭
窄用絶縁膜（２１０）’ｉ影形成、導波路の中央付近に
のみ電流注入される工う第２図りの如く、フォトリソグ
ラフィ工程を経て、電流注入用の窓を開ける。

以後國長層（ＩＱのｐ型電極（２１１）の形状、基板裏
面のケンマ、続いてｎ型電極（２１２）を形状して第１
図に示す如く本発明のＬＤを作製できる。

本素子の構造では、共振器中央部において屈折率導波路
幅がｔ流圧大幅エリ充分広いので利得導波構造となって
いる。し九がって縦多モード発振が得られることになる
、 一方共県器端部では、屈折率導波路幅と電流注入幅が同
程度で、共振器中央部エリ細いことから屈折率導波１１
！造となっている。し九がって接合に平行な方向のビー
ムウェストが共振器端面にほぼ一致し、非点収差が極め
て小さくなる。加えて屈折率導波型ＬＤ同様に、安定し
几横モードで発振が可能となる。

（実施ｙｌＪ２） 第４図は本発明の別の実施例を示す斜視図お工びＩ、Ｄ
中央部での断面図である。

本実施列は前述の（実施例１）でリプ導波路形状に２い
て、エツチングｒさらにＧａＡｓ’に板側まで進行嘔せ
、次いでＭ　ＯＣＶ　Ｄ法による選択埋め込み成長２行
なうことで作成できる。

縦多軸モード発振、安定した横モード発振お工び非点収
差が臨めて小さくなる理由は（実施例１）の項と同様で
ある。

本構造での埋め込み層（４０１）を、高抵抗でかつ活性
層（４０２）より屈折率の小なる材料とすれば、無効電
流を低減できかつ接合に平行な方向に有効な元の閉じ込
めが可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べた工うに本発明に工れば以下のような効果が得
られる。

１）共振器中央部でｒユ、元の導波が利得波＋、＆溝に
エリなされていふので本発明のＩ、Ｄは縦多モード発振
となる。したがって戻り光にエリ訪起される雑音を減小
させることが可能となる。故に元情報処理用光源等に広
く応用することが出来る。

２）共振器端面近傍では、党の４ｅが屈折率導波路幅に
＝りなされているので、屈折率導波型ＬＤと同様本発明
のＬＤも注入電流の変化に対しても定定な横モード発振
が得られる。

３）上記２）と同様な理由にエリ、非実収差の極めて小
さな（≦５μｍ）レーザ発振光が得られる。

４）戻り元に対しても安定であり安定な横モード発振が
得られ、かつ非点収差が榎めて小さいので、本発明のＩ
、Ｄ’ｉ光学ヘッド等へ組み込む際、複雑な光学系を必
要とせず簡素化、軽量化が可能となる。

５）本発明のＬＤは、ＭＯＣ！ＶＤに；る２段階の成長
にエリ作成することが出来る。ま元ＭＯＯ’ＶＤ法の特
徴は膜厚の均一性、再現性が良好なこと、さらには大面
積にわする成長が可能なことであるので、大面積にわｔ
り特性の均一なＬＤの作製が可能となる。

６）本発明のＬＤは戻り光雑音等の影響が極めて少ない
構造のＬＤでおるので、共振器端面に非対称反射率コー
ティングを行なうことで、低雑音でかつ高光出力のレー
ザ元の出射可能なＬＤとなる。

７）埋め込み雫の材料の選択性に自由度があるので光出
射端面での近視野像のサイズ全材料により調整可能であ
るので、高光出力化に有効な手段となる。

８）雑音低減化の為に現在高周波重畳法が一般に用いら
れているが、本発明のＴ、Ｄは高周波７重畳することな
く雑音の低減化ｄＥ　ＥＪ能なＦ９４ｇとなっている。

し九がって高周波重畳用回路等付加する必要は彦く、レ
ーザピックアップ等構成に際し、簡素化、軽量化、低価
格化に効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１１（ａ）　、　（ｂ）は本発明の’ＬＤの一実施例
を示す斜視図および断面図。 第２図６）〜＠は本発明のＬＤｉ実現する為の作製工程
図。 第３図（ａ）〜（Ｃ）は従来例を示す図。 第４図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のＬｌ）の−実施料
を示す斜視図お＝び断面図。 ２０１−・・ｎ型Ｇ　ａ　−ｈ、　ｓ基板２０２・・・
ｎ型ＧａＡｓバッファ層 ２０５−−・ｎ型ＡｆｉｘＧａ１−ＸＡ８第１のクラッ
ド層２０４−　ＡｆｔｙＧａ＋−ｙＡｓ活性層２０５−
ｐ型ＡＪ！ｚＧａ　ｊ−ｚＡｓ第２のクラッド層２０６
・・・ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０７・・・選択成長
用マスク ２０８・・・選択異長用マスク ２０９・・・埋め込み層 ２１０・・・電流狭窄用絶縁膜 ２１１・・・ｐ側′１！也 ２１２・・・ｎ側電極 ３０１・・・１流阻止層 ５０２・・・下側クラッド層 ３０３・・・活性層 ４０１・・・埋め込み層 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板表面と平行な方向の光導波路幅が、少なくと
   も一方の共振器端面近傍で、中央部より狭い半導体レー
   ザにおいて、該光導波路上部に、電流通路を制限するス
   トライプ状の電極を有することを特徴とする半導体レー
   ザ。