JPS6360583A - Semiconductor laser - Google Patents
Semiconductor laserInfo
- Publication number
- JPS6360583A JPS6360583A JP20488386A JP20488386A JPS6360583A JP S6360583 A JPS6360583 A JP S6360583A JP 20488386 A JP20488386 A JP 20488386A JP 20488386 A JP20488386 A JP 20488386A JP S6360583 A JPS6360583 A JP S6360583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- resonator
- guide layer
- beams
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 23
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 abstract description 21
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 2
- 241000700560 Molluscum contagiosum virus Species 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体レーザ、特に大光出力半導体レーザに関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to semiconductor lasers, and in particular to high optical output semiconductor lasers.
（従来の技術）
Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ等の結晶
材料を用いた可視光半導体レーザは小型・低消費電力で
高効率の室温連続発振を行なり事ができるので、光方式
のディジタル・オーディオ・ディスク（ＤＡＤ）月光源
として最適であシ実用化されつつある。この可視光半導
体レーザは光ディスク等の光書きこみ用光源としての需
要も高まシ、この要求をみたすため大光出力発振に耐え
うる可視半導体レーザの研究開発が進められている。最
近ではこれらの可視光半導体レーザの需要の急速な高ま
シに対応するため大量生産が行なわれるようになってき
た。(Prior art) Visible light semiconductor lasers using crystal materials such as AIGaAs/GaAs are compact, have low power consumption, and can perform continuous oscillation at room temperature with high efficiency. It is suitable as a digital audio disk (DAD) moonlight source and is being put into practical use. The demand for this visible light semiconductor laser as a light source for optical writing of optical discs and the like is increasing, and to meet this demand, research and development is underway on visible semiconductor lasers that can withstand large optical output oscillations. Recently, in order to meet the rapidly increasing demand for these visible light semiconductor lasers, mass production has begun.
このＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ可視
光半導体レーザの製法としては従来から液相成長法が用
いられてきた。A liquid phase growth method has conventionally been used as a method for manufacturing this AIGaAs/GaAs visible light semiconductor laser.
これに対して有機金属を用いた気相成長法（Ｍｅｔａｌ
ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＭＯＣＶＤ法と略記する）
は量産性と精密な膜厚制御性とを兼ね備えていることか
ら光デバイス作製のためのきわめて重要な技術の一つと
なっている。特にディビュス（Ｒ。In contrast, vapor phase growth using organic metals (Metal
organic chemical vapor
(hereinafter abbreviated as MOCVD method)
It has become one of the extremely important technologies for manufacturing optical devices because it combines mass production and precise film thickness control. Especially Dibus (R.
Ｄ 、Ｄｕｐｕｉｓ）、ダピカス（Ｐ 、Ｄ 、Ｄａｐ
ｋｕｓ）が雑誌”Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒ’、１９７７年３１巻Ｎｏ、７４６６頁
から４６８頁に”Ｒｏｏｍ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ Ｇａ＋−ｘＡｌｘＡｓ ／
ＧａＡｓ ｄｏｕｂｌｅ−ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ １ａｓｅｒｓ ｇｒｏｗｎ ｂｙｍｅｔ
ａｌｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏ
ｕｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ （ＭｏｃｖＤ法で成長し九
〇ａｘ−ｘＡｌｘＡｓ／ＧａＡｓダブルヘテロ構造レー
ザの室温発振）＃という表題で発表して以来その実用性
が着目され、ＭＯＣＶＤ法を用いたＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ
ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ可視光半導体レーザの研究が
進められるようになった。このうち横モード制御した波
長λ＝０．７８ｉｔｍＬｖＡＩＧａＡｓ／ＧａＡｓ可視
光半導体レーザ素子としては、例えば中堀、小野、梶村
、中村によシ第４４回応用物理学会学術講演予稿集１９
８３年１０９頁２６ｐ−Ｐ−１６に発表された論文「Ｍ
ＯＣＶＤ法による横モード制御半導体レーザ」に見られ
るように活性層に隣近してスト２イブ状領域の両側に吸
収層を設は活性層からの光のしみ出しをこの吸収層で吸
収し損失領域となし、吸収層のないストライプ状領域と
の間に利得−損失のステップを設けて、横モード制御を
行なおうとするものが試作されている。D, Dupuis), Dapicus (P, D, Dap
kus) published the magazine “Applied Physics
"Room-temperature" in Letter', 1977, Vol. 31, No. 7466-468.
operation of Ga+-xAlxAs/
GaAs double-heterostructure
ure 1asers grown bymet
alorganic chemical vapo
urdeposition (room temperature oscillation of a 90ax-xAlxAs/GaAs double heterostructure laser grown by the MocvD method)# Since its publication, its practicality has attracted attention, and AI G a A using the MOCVD method has attracted attention.
Research on s/GaAs visible light semiconductor lasers has begun. Among these, as a wavelength λ=0.78 itmLvAIGaAs/GaAs visible light semiconductor laser device with transverse mode control, for example, Nakahori, Ono, Kajimura, Nakamura Yoshishi, Proceedings of the 44th Japan Society of Applied Physics Academic Conference 19
The paper “M
As seen in "Lateral Mode Controlled Semiconductor Laser Using OCVD Method", absorbing layers are provided on both sides of the strip-like region adjacent to the active layer, and the absorbing layer absorbs light seeping out from the active layer, reducing loss. A prototype device has been produced in which a gain-loss step is provided between a striped region and a striped region without an absorbing layer to control the transverse mode.
（発明が解決しようとする問題点）
上記の如き構造では光出力２０〜３０ｍＷ程度しか信頼
性を伴う基本横モード発振を得られず、さらに発′元ビ
ームが非対称である事等の欠点を持ちＤＡＤ用光源とし
ては実用的でないはかシか大光出力発振が不可能でおっ
た。(Problems to be Solved by the Invention) With the above structure, reliable fundamental transverse mode oscillation can only be obtained with an optical output of about 20 to 30 mW, and it also has drawbacks such as the asymmetrical source beam. It was impractical as a light source for DAD, and it was impossible to oscillate a large optical output.
そこで、本発明の目的は、上記諸欠点を除去し、安定な
基本横モードで等心円的光源による大光出力発振が可能
であシ、比較的容易にかつ多量に製作でき、再現性およ
び信頼性にすぐれた半導体レーザを提供することにある
。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, to enable high optical output oscillation by a concentric light source in a stable fundamental transverse mode, to be relatively easy to produce in large quantities, and to improve reproducibility. The purpose of the present invention is to provide a semiconductor laser with excellent reliability.
（問題点を解決するための手段）
本発明は；活性層を該活性層よシバラドギャップの広い
材質からなる第１及び第２のクラッド層で挾みこんだダ
ブルヘテロ接合構造と、該第２のクラッド層に隣接して
該第１及び第２のクラッド層よりも屈折率の高いガイド
層と、該ガイド層上にストライブ状の溝を有すると共に
該ガイド層と反対の導電性を持ち該活性層よりもバンド
ギャップの狭いブロック層とを備え：前記溝を第２のク
ラッド層と類似した組成の第３のクラッド層で埋込んで
設けた半導体多層構造を、共振器の長て方向面反射面近
傍では凹状となる半導体基板上に形成してなシ：該共振
器の長で方向中央部分で畝溝の部分に位置する該活性層
はその共振器の長て方向面反射面近傍では該第２クラッ
ド層を介して該ガイド層に隣近していることを特徴とす
る半導体レーザである。(Means for Solving the Problems) The present invention includes: a double heterojunction structure in which an active layer is sandwiched between first and second cladding layers made of a material having a wider Sibarad gap than the active layer; a guide layer adjacent to the cladding layer having a higher refractive index than the first and second cladding layers; and a guide layer having stripe-like grooves on the guide layer and having opposite conductivity to the guide layer. A block layer having a bandgap narrower than that of the active layer: A semiconductor multilayer structure in which the groove is filled with a third cladding layer having a composition similar to that of the second cladding layer is formed in the longitudinal direction of the resonator. The active layer is formed on a semiconductor substrate which is concave in the vicinity of the reflective surface: The active layer located in the ridge portion at the center of the longitudinal direction of the resonator has a concave shape in the vicinity of the reflective surface in the longitudinal direction of the resonator. The semiconductor laser is characterized in that it is adjacent to the guide layer via the second cladding layer.
（実施例）
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は本実施例の斜視図でメジ、第２図、第３図及び第４
図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ’線、Ｂ −Ｂ’線及びＣ
−Ｃ’線矢視断面図である。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figures are perspective views of this embodiment.
The figures are respectively A-A' line, B-B' line and C of Fig. 1.
It is a sectional view taken along the line -C'.
第５図に示すように、ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ基板１０上に
フォトレジスト法によシ共振益と垂直方向（ＯＩＴ）方
向に幅２５０μｍを残して両端幅３０μｍに窓をあけ、
フォトレジス）膜１１５−マスクにして深さ０，３μｍ
エツチングし両反射面近傍に溝を形成する。この蒔溝は
逆メサの形状になる。次に７オトレジスト膜１１を除去
後ｎ形Ａｌｏ、５Ｇａｏ、ｓＡｓ第１クラッド層１２ｔ
−ＺＯμｍ。As shown in FIG. 5, a window with a width of 30 μm at both ends is opened on an n-type GaAs substrate 10 by a photoresist method, leaving a width of 250 μm in the direction perpendicular to the resonance gain (OIT).
Photoresist) film 115 - mask depth 0.3 μm
Etch to form grooves near both reflective surfaces. This mower has the shape of an inverted mesa. Next, after removing the 7 photoresist film 11, the n-type Alo, 5 Gao, sAs first cladding layer 12t
-ZOμm.
アンドープＡ ｌ ｇ、 １ｓＧ ａ ｏ、 ａ ｓ
Ａ ｓ活性層１３を０．０８μｍ、ｐ形Ａ Ｉ ０，４
ＢＧａ Ｏ，５５’λ、第２り５ ラド層１４を０．
１μｍ、ｐ形Ａ１０．３５Ｇａ０．５５ＡＳガイド層１
５を０．５ａｍ、ｎ形ＧａＡｓプロｙり層１６を１．０
μｍ、ＭＯＣＶＤ法で連続成長する。Undoped Al g, 1sG ao, a s
As active layer 13 is 0.08 μm, p-type AI 0.4
BGa O, 55'λ, second layer 5 Rad layer 14 of 0.
1μm, p-type A10.35Ga0.55AS guide layer 1
5 to 0.5 am, n-type GaAs pro layer 16 to 1.0
μm, continuous growth using MOCVD method.
この層成長におけるＭＯＣＶＤ法は、従来の液相成長法
とは異な）、有機金属を用いた気相成長であるので混合
ガスの組成を変化させる事で、任意の組成の層を任意の
多層に容易に成長させる事ができる。このＭ ＯＣＶ
Ｄ法は、薄膜成長が可能であシ、かつ精密な膜厚制御性
を兼ね備えているので、本実施例のような層厚の薄い活
性層１３を層厚の制御よく成長する事ができる。The MOCVD method for this layer growth is a vapor phase growth method using organic metals (different from conventional liquid phase growth methods), so by changing the composition of the mixed gas, layers of any composition can be formed into any multilayer structure. It can be grown easily. This MOCV
Since method D allows thin film growth and has precise film thickness control, it is possible to grow a thin active layer 13 as in this embodiment with good control of the layer thickness.
また、Ｍｏ−ｃｖＤ法では、成長の面方位依存性はなく
、どの方位にも−様な厚さで成長する。本発明の構造に
おいては、溝と共振器中央部分との境界は溝が逆メサな
ので鋭角になっておシ、この部分では成長層厚が薄くな
る傾向かめる。Furthermore, in the Mo-cvD method, there is no dependence on the plane orientation of the growth, and the film grows with a -like thickness in any orientation. In the structure of the present invention, the boundary between the groove and the central portion of the resonator is an acute angle because the groove is an inverted mesa, and the growth layer thickness tends to be thinner in this portion.
次に７オトレジスト法を行ない、共振器の長て方向に幅
２μｍのストライプ状の窓を７オトレジスト膜１７にあ
け、このフォトレジスト膜をマスクにして、ＧａＡｓブ
ロック層１６をエツチングして、ストライプ状の溝を形
成すると共にガイドＪｉ１１５の表面を出す（第６図）
。Next, a 7-photoresist method is performed to open a striped window with a width of 2 μm in the longitudinal direction of the resonator in the 7-photoresist film 17. Using this photoresist film as a mask, the GaAs block layer 16 is etched to form a stripe-like window. Form the groove and expose the surface of the guide Ji115 (Figure 6)
.
次に７オトレジスト膜１７を除去した後、ｐ形Ａｌ ｇ
、４ ｇＧａｏ、ｓ ！ＩＡｓ第３クラッド層１８を１
．５１１ｍ。Next, after removing the photoresist film 17, the p-type Al g
,4 gGao,s! IAs third cladding layer 18
．． 511m.
ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層１９を１．０μｍ連続成
長する。この成長において、従来から行なわれている液
相成長法においてはＡｌｘＧａｘ−ｘＡｓ層であるＡｌ
ｏ、ｓ ｓＧａ ｏ、ａ ｓＡｓガイド層１６の上に
はいかなる液相層も成長しないが、ＭＯＣＶＤ法では容
易に成長させる事ができる。特にこのＭＯＣＶＤ法にお
いて第３クラッド層１８を成長する直前にＨＣＩ等のガ
スで成長する面の表面を微量にガスエツチングをすると
成長素子の再現性、信頼性を一段と向上させる事ができ
る。An n-type GaAs cap layer 19 is continuously grown to a thickness of 1.0 μm. In this growth, in the conventional liquid phase growth method, an AlxGax-xAs layer is formed.
Although no liquid phase layer is grown on the o, s sGa o, a sAs guide layer 16, it can be easily grown using the MOCVD method. In particular, in this MOCVD method, immediately before growing the third cladding layer 18, if the surface of the growth surface is slightly etched with a gas such as HCI, the reproducibility and reliability of the grown device can be further improved.
次の成長表面全体に８ｉＣｈ膜２０をつけた後、フォト
レジスト法によシ、ブロック層にあけたストライプ状の
溝の上部でかつ両反射面近傍を除いた共振器の長で方向
中央部分にストライプ状の窓ｔ６け、Ｚｎをその拡散フ
ロント２１が第３クラッド層１８内にくるように拡散す
る（Ｚｎ拡散領域２２）。Next, after applying an 8iCh film 20 to the entire growth surface, a photoresist method is applied to the upper part of the striped groove made in the block layer and the center part of the resonator along the length of the resonator excluding the vicinity of both reflective surfaces. Zn is diffused through the striped window t6 so that its diffusion front 21 is within the third cladding layer 18 (Zn diffusion region 22).
この後、成長表面側に、ｐ形オーミックコンタクト２３
、基板側にｎ形オーミックコンタクト２４をつけると本
発明の半導体レーザを得る（第１図、第２図、第３図、
第４図）。After this, a p-type ohmic contact 23 is placed on the growth surface side.
, the semiconductor laser of the present invention is obtained by attaching an n-type ohmic contact 24 to the substrate side (Figs. 1, 2, 3,
Figure 4).
本実施例の構造において、電極から注入された電流はキ
ャップ層１９、第３クラッド層１８中のＺｎ拡散領域２
２を通って第３クラッド層１８にため電流はブロック層
で阻止され、最終的にはｎ形Ｇ ａ Ａ ｓブロク２層
１６にあけたストライプ状の溝からｐ形Ａｌ ｏ、ａ
５Ｇａｏ、５ｓＡｓガイド層１５、ｐ形Ａｌ Ｏ，４ｓ
Ｇａ ｏ、ｓ ｓＡｓ第２クラッド層１４を通ってＡｌ
ｏ、１ｓＧａｏ、ａｓＡｓ活性層１３に注入される。In the structure of this embodiment, the current injected from the electrode flows through the Zn diffusion region 2 in the cap layer 19 and the third cladding layer 18.
The current flowing into the third cladding layer 18 through the n-type Ga As block layer 18 is blocked by the block layer, and finally the p-type Al o, a
5Gao, 5sAs guide layer 15, p-type AlO, 4s
Ga o, s sAl passes through the As second cladding layer 14
o, 1sGao, and asAs are implanted into the active layer 13.
活性層に注入されたキャリアは、活性層水平横方向に拡
散していき、利得分布を形成し、レーザ発振を開始する
。本発明の構造では、電流は共振器中央部分にあけたＺ
ｎ拡散領域から流入され、両反射面近傍に流れこむ電流
はきわめて少ない。特に活性層よシ上部のガイド層１５
第３クラッド層１８の抵抗を比較的高くすると、両反射
面近傍まで広がって活性層に流れこむ電流は無視できる
程になる。さらに共振器中央領域の活性層は両反射面近
傍の凹状の部分との境界では、共振器の長て方向におい
て、その両端がバンドギャップの広い第２クラッド層１
４に接しているので、中央領域の活性層に注入されたキ
ャリアは垂直方向のみならず共振器の長て方向にも閉じ
こめられ、利得の上昇が助長される。その結果、低閾値
で発振する事ができる。The carriers injected into the active layer diffuse in the horizontal and lateral directions of the active layer, form a gain distribution, and start laser oscillation. In the structure of the present invention, the current flows through the Z
The amount of current flowing from the n-diffusion region into the vicinity of both reflective surfaces is extremely small. Especially the guide layer 15 above the active layer.
When the resistance of the third cladding layer 18 is made relatively high, the current that spreads to the vicinity of both reflective surfaces and flows into the active layer becomes negligible. Furthermore, at the boundary between the active layer in the central region of the resonator and the concave portions near both reflective surfaces, both ends of the active layer have a second cladding layer 1 with a wide bandgap in the longitudinal direction of the resonator.
4, carriers injected into the active layer in the central region are confined not only in the vertical direction but also in the longitudinal direction of the resonator, thereby promoting an increase in gain. As a result, it is possible to oscillate with a low threshold.
一方光は活性層からしみ出し垂直方向に広がる。On the other hand, light seeps out of the active layer and spreads in the vertical direction.
この時、第２クラッド層１４にしみ出した光は、第２ク
ラッド層１４が薄くかつこの麺に隣接して屈折率の高い
ガイド層１５があるので、ガイド層へと大きく広がる。At this time, the light seeping into the second cladding layer 14 widely spreads to the guide layer because the second cladding layer 14 is thin and there is a guide layer 15 with a high refractive index adjacent to the noodle.
才らにガイド層１５に隣接してｎ形Ｇ ａ Ａ ｓブロ
ク２層１６があるので、この層はガイド層よシ屈折率が
高く光をひきこむとともにレーザ発振光に対してバンド
ギャップが狭いので、〜ＩＱＯＯＯｃｍ−”以上の光の
吸収層になっている。従って光はブロック層にひきこま
れ、そこで大きな吸収損失をうける事になる。その結果
、ブロック層１６にあけたストライプ状の溝幅にわたっ
て正の屈折率差ΔηＢが生じ、この正の屈折率分布によ
って、横モードは制御される。本笑施例では、レーザ発
振時では１〜２Ｘ１０−３の屈折率が作９つけられてお
シ、この正の屈折率ガイディングと上記に述べたブロッ
ク層による光の急激な吸収との相乗効果によシ、安定な
基本横モード発振を維持する事ができる。In addition, since there is an n-type GaAs block 2 layer 16 adjacent to the guide layer 15, this layer has a higher refractive index than the guide layer, draws in light, and has a narrow band gap with respect to the laser oscillation light. Therefore, the layer absorbs light of ~IQOOOcm-'' or more.Therefore, the light is drawn into the block layer and suffers a large absorption loss there.As a result, the width of the striped groove formed in the block layer 16 A positive refractive index difference ΔηB is generated over the range, and the transverse mode is controlled by this positive refractive index distribution.In this embodiment, a refractive index of 1 to 2×10−3 is set during laser oscillation. Due to the synergistic effect of this positive refractive index guiding and the rapid absorption of light by the blocking layer described above, stable fundamental transverse mode oscillation can be maintained.
本実施例の構造では、活性層１３は共振器の長で方向の
両反射面近傍において、第２クラッド層１４を通してガ
イド層１５につながっている。さらにガイド層は共振器
全長にわたって一定の層厚でつながっている。従って光
は垂直方向には共振器中央部分の活性層からガイド層に
わたって広がシ、水平横方向ではストライプ状の溝幅に
わたって広がって進み、その大部分は両反射面近傍では
、第２クラクド層１４を通過してガイド層内へと進行し
ていく。このとき光の一部は両反射面近傍の活性層内へ
と進行していくが、この領域の活性層は励起されていな
いので、レーザ発振光に対して〜１５０ｃｍ””の吸収
領域となる。レーザ発振は最も利得が大きく損失の小さ
い所で生じるので、前記の如く光は共振器中央部分の活
性層からガイド層内へと直進してレーザ発振を開始する
。ところで、この反射面近傍においても、カイト層１５
に隣接してｎ形Ｇ ａ Ａ ｓブロン２層１６があるが
、前述の如くこの層は光の吸収層となるので、光はｎ形
Ｇ ａ Ａ ｓブロック層にあけたストライプ状の溝の
部分に集光して進行する。その結果、レーザ発振光は両
反射面近傍においても、水平横方向は溝の部分にガイド
され、垂直方向ではガイド層にとじこめられて進行する
。さらに、本実施のごとく両反射面近傍のガイド層の高
さの半分付近に共振器中央部分の活性層を位置しておけ
ば光は有効に活性層にはいる。さらに本実施例ではガイ
ド層のバンドギャップはレーザ発振光に対して１５７ｍ
ｅＶ以上広がっているので、両反射面近傍のガイドＷ丙
を損失をうける事なく進行し、反射面で反射された光は
、効率よく共振器中央部分の活性層に入９再励起される
ので、低閾値、高効率でレーザ発振をする事ができる。In the structure of this embodiment, the active layer 13 is connected to the guide layer 15 through the second cladding layer 14 near both reflective surfaces in the longitudinal direction of the resonator. Furthermore, the guide layer is continuous with a constant layer thickness over the entire length of the resonator. Therefore, in the vertical direction, the light spreads from the active layer in the center of the cavity to the guide layer, and in the horizontal direction, it spreads across the width of the striped groove, and most of the light is transmitted to the second cracked layer near both reflective surfaces. 14 and progresses into the guide layer. At this time, part of the light travels into the active layer near both reflective surfaces, but since the active layer in this region is not excited, it becomes an absorption region of ~150 cm for the laser oscillation light. . Since laser oscillation occurs where the gain is greatest and the loss is smallest, as described above, the light travels straight from the active layer in the center of the resonator into the guide layer and starts laser oscillation. By the way, even in the vicinity of this reflective surface, the kite layer 15
There is an n-type GaAs block layer 16 adjacent to it, but as mentioned above, this layer serves as a light absorption layer, so the light passes through the striped grooves made in the n-type GaAs block layer. Proceeds by concentrating light on a certain area. As a result, even in the vicinity of both reflecting surfaces, the laser oscillation light travels while being guided by the groove in the horizontal and lateral directions, and is confined by the guide layer in the vertical direction. Furthermore, if the active layer in the central portion of the resonator is located near half the height of the guide layer near both reflective surfaces as in this embodiment, light will effectively enter the active layer. Furthermore, in this example, the band gap of the guide layer is 157 m with respect to the laser oscillation light.
Since the spread is more than eV, the light travels through the guide W in the vicinity of both reflective surfaces without loss, and the light reflected by the reflective surfaces efficiently enters the active layer at the center of the cavity and is re-excited. , it is possible to perform laser oscillation with low threshold and high efficiency.
本実施例の構造では、両反射面近傍がレーザ発振光に対
してバンドギャップの広いガイド層になっているので、
光学損傷（ＣＯＤ）の生じる光出力レベルを著しく上昇
させる事ができる。すなわち、通常の半導体レーザでは
キャリア注入による励起領域となる活性層端面が反射面
として露出しておシ、そこでは表面再結合を生じ空乏層
化してバンドギャップが縮少している。大光出力発振を
させると、この縮少したバンドギャップによシ光の吸収
を生じ、そこで発熱して融点近くまで温度が上昇し、つ
いには光学損傷を生じる。これに対し本実施例の構造で
は両反射面近傍は非励起領域になっているはかシでなく
、レーザ発振光はバンドギャップ差が１５７ｍｅＶ以上
も広い層を透過して発振するので、反射面近傍での光の
吸収がなく光学損傷の生じる光出力レベルを１桁以上上
昇させる事ができ、大光出力発振が可能となる。In the structure of this example, the vicinity of both reflective surfaces serves as a guide layer with a wide bandgap for the laser oscillation light.
The light output level at which optical damage (COD) occurs can be significantly increased. That is, in a normal semiconductor laser, the end face of the active layer, which becomes an excitation region due to carrier injection, is exposed as a reflective surface, where surface recombination occurs and becomes a depletion layer, reducing the band gap. When a large optical power is oscillated, this narrowed bandgap causes absorption of light, which generates heat and raises the temperature to near the melting point, eventually causing optical damage. On the other hand, in the structure of this example, the vicinity of both reflective surfaces is not a non-excitation region, and the laser oscillation light is oscillated by passing through a layer with a wide band gap difference of 157 meV or more, so the reflective surface There is no absorption of light in the vicinity, and the optical output level at which optical damage occurs can be increased by more than one order of magnitude, making it possible to oscillate a large optical output.
本発明の構造の様に両反射面近傍がガイディング機構を
もつガイド層になっており、この領域全進行中にレーザ
発振光は制御され、またガイド層がかなシ厚いので活性
層垂直方向の広が９角は小さくできる。これに対して、
活性層水平横方向では正の屈折率ガイディング機構が作
りつけであるので、横モードのスポットサイズを調整し
て、レーザ発振光を等心円に近くする事ができる。その
結果、実用に際して外部の光学系とのカップリング効率
を著しく上昇させる事ができる。As in the structure of the present invention, the vicinity of both reflective surfaces is a guide layer with a guiding mechanism, and the laser oscillation light is controlled during the entire propagation of this region.Also, since the guide layer is quite thick, the direction perpendicular to the active layer is The nine angles of spread can be made smaller. On the contrary,
Since a positive refractive index guiding mechanism is built-in in the horizontal and lateral directions of the active layer, the spot size of the transverse mode can be adjusted to make the laser oscillation light close to a concentric circle. As a result, the coupling efficiency with an external optical system can be significantly increased in practical use.
なお、上記実施例ではｎ形Ｇ ａ Ａ ｓ基板を用いた
がｐｎを反転させてもよい。また、本実施例はＡ Ｉ
Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓダブルヘテロ接合
結晶材料について説明したが、その他の結晶材料、例え
ば、ＩｎＧａＰ／ＡＩＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
。In the above embodiment, an n-type GaAs substrate is used, but pn may be inverted. In addition, this embodiment uses A I
Although the GaAs/GaAs double heterojunction crystal material has been described, other crystal materials such as InGaP/AIInP, InGaAsP/InP
.
ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＡｓＳｂ／Ｇ
ａ Ａ ｓ Ｓ ｂ等、数多くの結晶材料に適用する事
ができる。InGaAsP/InGaP, AlGaAsSb/G
It can be applied to many crystalline materials such as a, s, b, etc.
（発明の効果）
本発明の半導体レーザは、前述の中堀等が発表したレー
ザ構造とは大きく異なっておシ、■ 大光出力発振がで
きる
■ 安定な基本横モード発振を大光出においても維持す
る事ができる
■ 等心円的な光源にでき、外部光学系とのカップリン
グ効率が上昇するので、光学系をコンパクトにする事が
できる
で等心円的光源による大光出力発振が可能であり、比較
的容品にかつ多量に製作でき、再現性および信頼性にす
ぐれた半導体レーザを提供できる。(Effects of the Invention) The semiconductor laser of the present invention is significantly different from the laser structure announced by Nakabori et al. mentioned above, and has the following features: ■ Capable of large optical output oscillation ■ Maintains stable fundamental transverse mode oscillation even at large optical output ■ It can be made into a concentric light source, increasing the coupling efficiency with the external optical system, making it possible to make the optical system more compact, and enabling large optical output oscillation with a concentric light source. Therefore, it is possible to provide semiconductor lasers that can be manufactured relatively inexpensively and in large quantities, and that have excellent reproducibility and reliability.
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。第２図、第
３図及び第４図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ
’線及びｃ −ｃ’線矢視断面図である。
第５図は、この実施例の製造に用いる基板を示す側面図
であり、第６図はこの実施例の製造工程において、ブロ
ック層にストライプ状の溝を形成してなる半導体構造を
示す斜視図である。
１０・・・・・・ｎ形ＧａＡｓ基板、１１・・・・・・
フォトレジスト膜、１２ ＝・ｎ形Ａ１ｏ、５Ｇａｏ、
ｓＡｓ第１クラッド層、１３・・・・・・アンドープＡ
ｌ ｏ、ｔ ｓＧａ ｏ、ｓ ｓＡｓ活性層、１４−・
−・−ｐ形ＡｌＯ，４ｓＧａｏ、５ｓＡｓ第２クラッド
層、１５−・−ｐ形Ａｌｏ、ａｓＧａｏ、５ｓＡｓガイ
ド層、１６・・・・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓブロック層
、１７・・・・・・フォトレジスト膜、１８・・・・・
・ｐ形Ａｌ ｏ、ａｓＧａｏ、５ｓＡｓ第３クラッド層
、１９・・・・・・ｎ形Ｇ ａ Ａ ｓキャラプ層、２
０・・・・・・５ｉｏｚ膜、２１・・・・・・Ｚｎ拡散
フロント、２２・・・・・・Ｚｎ拡散領域、２３・・・
・・・ｐ形オーミックコンタクト、２４・・・・・・ｎ
形オーミックコンタクト。
代理人 弁理士 本 庄 伸 介
第２図
第３図
第４図
第５図FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention. Figures 2, 3 and 4 are lines A-A' and B-B in Figure 1, respectively.
FIG. FIG. 5 is a side view showing a substrate used in manufacturing this example, and FIG. 6 is a perspective view showing a semiconductor structure in which striped grooves are formed in a block layer in the manufacturing process of this example. It is. 10...n-type GaAs substrate, 11...
Photoresist film, 12 = n-type A1o, 5Gao,
sAs first cladding layer, 13...Undoped A
l o, t sGa o, s sAs active layer, 14-・
-.-p-type AlO, 4sGao, 5sAs second cladding layer, 15--p-type AlO, asGao, 5sAs guide layer, 16...n-type GaAs block layer, 17... ...Photoresist film, 18...
・P-type Al o, asGao, 5sAs third cladding layer, 19...n-type GaAs cap layer, 2
0...5ioz film, 21...Zn diffusion front, 22...Zn diffusion region, 23...
...p-type ohmic contact, 24...n
Ohmic contact. Agent Patent Attorney Shinsuke Honjo Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5
Claims (1)
る第１及び第２のクラッド層で挾みこんだダブルヘテロ
接合構造と、該第２のクラッド層に隣接して該第１及び
第２のクラッド層よりも屈折率の高いガイド層と、該ガ
イド層上にストライプ状の溝を有すると共に該ガイド層
と反対の導電性を持ち該活性層よりもバンドギャップの
狭いブロック層とを備え；該溝を該第２のクラッド層と
類似した組成の第３のクラッド層で埋込んで設け半導体
多層構造を、共振器の長て方向両反射面近傍では凹状と
なる半導体基板上に形成してなり：該共振器の長て方向
中央部分で該溝の部分に位置する該活性層は、その共振
器の長て方向両反射面近傍では該第２クラッド層を介し
て該ガイド層に隣近していることを特徴とする半導体レ
ーザ。a double heterojunction structure in which an active layer is sandwiched between first and second cladding layers made of a material with a wider band gap than the active layer; and the first and second cladding layers are arranged adjacent to the second cladding layer. a guide layer having a refractive index higher than that of the active layer; and a blocking layer having a striped groove on the guide layer, having conductivity opposite to that of the guide layer, and having a narrower bandgap than the active layer; is embedded with a third cladding layer having a composition similar to that of the second cladding layer, and a semiconductor multilayer structure is formed on a semiconductor substrate which has a concave shape near both reflective surfaces in the longitudinal direction of the resonator: The active layer located in the groove in the central portion in the longitudinal direction of the resonator is adjacent to the guide layer via the second cladding layer near both reflective surfaces in the longitudinal direction of the resonator. A semiconductor laser characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20488386A JPS6360583A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20488386A JPS6360583A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Semiconductor laser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360583A true JPS6360583A (en) | 1988-03-16 |
Family
ID=16497975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20488386A Pending JPS6360583A (en) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6360583A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008126367A (en) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Makita Corp | Workbench for motor-driven tools |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP20488386A patent/JPS6360583A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008126367A (en) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Makita Corp | Workbench for motor-driven tools |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4366568A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6360583A (en) | Semiconductor laser | |
| JP2846668B2 (en) | Broad area laser | |
| JPS58197787A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6362292A (en) | Semiconductor laser device and manufacture thereof | |
| JPS6018988A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS59197181A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6355994A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6331189A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6297384A (en) | Semiconductor laser device | |
| JPS6390882A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS58216488A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6355995A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6343909B2 (en) | ||
| JPS62165389A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS60239081A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS62283690A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS60239080A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS62179191A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6112399B2 (en) | ||
| JPS6223189A (en) | Semiconductor laser element | |
| JPS5992590A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6191991A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6362391A (en) | Semiconductor laser | |
| JPS6360584A (en) | Semiconductor laser |