JPS63280484A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63280484A
JPS63280484A JP11505887A JP11505887A JPS63280484A JP S63280484 A JPS63280484 A JP S63280484A JP 11505887 A JP11505887 A JP 11505887A JP 11505887 A JP11505887 A JP 11505887A JP S63280484 A JPS63280484 A JP S63280484A
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semiconductor
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JP11505887A
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Tomoaki Uno
智昭 宇野
Hideki Yakida
八木田　秀樹
Toshiya Yokogawa
俊哉 横川
Toshiya Takahashi
俊也 高橋
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、面発光型の半導体レーザ構造から第２次高調
波の光を効率良く発生する半導体装置に関するものであ
る。
従来の技術 近年の光情報処理技術の発達に伴い、半導体レーザを光
源として用いた光ディスクやレーザ・プリンタの開発が
盛んに行われている。ところが、半導体レーザの光をレ
ンズ等の光学系でスポット状に集光する際に、レーザの
波長と光学系の大きさで決定される回折限界値が存在し
、集光スポットの大きさに制限を与えている。実際的に
は光学系の大きさには限界があるので、レーザ光の波長
を短くしてスポットサイズを小さくすることに多大の努
力が払われている。
一方では、半導体レーザの全搬波長そのものを短くする
ことが試みられており、Ａ　ＩＧａ　ＩｎＰ系の化合物
半導体材料を用いて６２０ｎｍ帯程度の波長までは室温
・連続発振の光が得られる事が報告されている。（６２
年春季応用物理学会）また一方では、非線形光学効果を
有する結晶材料の薄膜光導波路に、半導体レーザの光を
入射し第２次高調波の光（１／２の波長の光）を取り出
す方式が提案されており、８００ｎｍ帯の半導体レーザ
の光を４００ｎｍ帯の第２次高調波の光に変換できた事
が報告されている。
発明が解決しようとする問題点 ところが、前述−した様な２つの方式に於ては。
本質的な問題点が存在する。
まず、前者の半導体レーザの発掘波長をより短くする方
式に於ては、半導体材料が直接遷移型で広いエネルギー
禁止帯を有するものに限定される為に、実用的にレーザ
発振可能な波長域としては６００ｎｍ付近に限界がある
と考えられ、より以上の短波長化には問題がある。
また、後者の導波路型非線形光学材料を用いる方式に於
ては、４００ｎｍ程度の短波長化が比較的容易に行える
ものの、非線形光学効果を有する薄膜先導波路に半導体
レーザの光を効率よ（結合するためには、１ミクロン以
下程度の極めて精密なアライメントが必要で、その温度
変化や振動に対する不安定性を考慮すると実用的には大
きな問題がある。
問題点を解決するための手段 即ち本発明は、前述した様な問題点に鑑み、半導体基体
の主面に対して垂直の方向にレーザ“光を出射するいわ
ゆる面発光型の半導体レーザ構造に於て、前記半導体基
体の１主面上に前記レーザ光に対して第２次高調波の光
を発生し得る非線形光学材料からなる層を有し、且つ前
記非線形光学材料からなる層を前記半導体レーザ構造の
主たるレーザ共振器内部に載置し、且つ非線形光学材料
からなる層の半導体基板側とは興なる表面上に、レーザ
光に対しては高い反射率を有し、前記レーザ光の第２次
高調波に対しては低い反射率を有する反射層を載置する
ことにより短波長の光を安定に効率良く、しかも無調整
で容易に得る事が出来る。特に半導体レーザ構造が■−
ｖ族のＧａＡｓ化合物半導体基板上にエピタキシャル成
長したＡｌＧａＡｓ系の材料で構成され、第２次高調波
を発生する非線形光学材料が、ＡｌＧａＡｓ系材料上に
エピタキシャル成長したＺｎＳＳｅ系のＩＩ−Ｖｌ族化
合物半導体層からなる場合に特に大きな効果が得られる
。
作用 本発明は上記構成に於て、半導体レーザのレーザ光及び
その１／２の波長の光に対して透明で且つ非線形光学定
数の大きな結晶材料を半導体レーザ共振器の内部に載置
する事により、レーザ光に対する第２次高調波の光出力
を得る。レーザ光のパワーは高反射率のミラーに依り共
振器内部に閉じ込められるので、共振器内部では著しく
大きくする事ができる。一般に第２次高調波への変換効
率はレーザ光のパワーの２乗に比例するので、第２次高
調波は効率良く発生する。また、得られた第２次高調波
の光は、低反射率の反射層を経て低損失で外部に出力す
る。
実施例 本発明の実施例を図を用いて説明する。図に於て、１は
ＡｕＺｎ電極、２はＡｕの反射膜、３はＰ型ＧａＡｓ基
板、４はＰ型ＧａＡｓバッファ層、５はＰ型ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層、６はＮ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層、７は
Ｐ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層、８はＮ　Ｐ！：！Ａ　Ｉ
　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　＝７ンタクト層、９はＴｉＰｔＡｕ
電極、１０はＺｎＳＳｅ非線形光学層、１１は、波長選
択性を有する反射層、１２はＧａＡｓ活性層、１３はＡ
ｌＧａＡｓクラッド層である。
製造方法は簡単に述べると、主として３回の結晶成長工
程からなる。まずレーザダブルへテロ構造を結晶成長し
、メサ状に加工した後にメサの周囲を埋め込む結晶成長
を行いレーザ構造を形成する。続いて表面に非線形光学
材料を結晶成長したのち、反射層及び電極を形成して工
程を終了する。
本発明の動作は、電極１から電極９に向けて電流を流す
と、ＧａＡｓ活性層１２で発光し、反射層２とレーザ光
に対しては高い反射率を有する反射層１１間で波長０．
８２μｍのレーザ発振がおこる。この時レーザ共振器内
に載置されているＺｎＳＳｅ非線形光学層１０でレーザ
光の第２次高調波の波長Ｏ０・４１μｍの光が発生し、
この光に対しては低い反射率の反射層１１を経て外部に
第２次高調波出力として取り出される。
なお、本実施例に於ては、ＧａＡｓのレーザ活性層を用
いて説明したが、ＡｌＧａＡｓの活性層でも良いし、超
格子材料による活性層でも良い。
また、基板側のレーザ共振器反射層としてＡｕのコーテ
ィングを用いたが、分布反射型の反射層を用いても良い
。また面発光型のレーザ構造としては、埋め込み型のも
のを用いて説明したが他の構造を用いてもなんら本発明
を妨げるものではなく同様の効果が得られる。
発明の効果 本発明は、上記した構成に依すレーザ光波長の１／２の
短波長の光を精密な光学系の調整無しで安定に効率良（
得られるという効果があり、これは情報処理分野の発展
に太き（貢献する物で産業上重要な意義がある。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明の実施例の半導体装置断面図である。 ２・・・反射層、１０・・・非線形光学層、１１・・・
反射層、１２・・・レーザ活性層、１４・・・第２次高
調波出力。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基体の主面に対して垂直の方向にレーザ光
    を出射する面発光型の半導体レーザ構造を形成し、前記
    半導体基体の１主面上に前記レーザ光に対して第２次高
    調波の光を発生し得る非線形光学材料からなる層を有し
    、且つ前記非線形光学材料からなる層を前記半導体レー
    ザ構造の主たるレーザ共振器内部に載置し、且つ前記非
    線形光学材料からなる層の半導体基体側とは異なる表面
    上に、レーザ光に対しては高い反射率を有し、前記レー
    ザ光の第２次高調波に対しては低い反射率を有する反射
    層を有する事を特徴とする半導体装置。
  2. （２）半導体レーザ構造がIII−Ｖ族のＧａＡｓ化合物
    半導体基板上にエピタキシャル成長したＡｌＧａＡｓ系
    の材料で構成され、第２次高調波を発生する非線形光学
    材料が、ＡｌＧａＡｓ系材料上にエピタキシャル成長し
    たＺｎＳＳｅ系のII−VI族化合物半導体層からなる事を
    特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置。
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