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JP2912482B2 - Semiconductor laser - Google Patents
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JP2912482B2 - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2912482B2
JP2912482B2 JP3219679A JP21967991A JP2912482B2 JP 2912482 B2 JP2912482 B2 JP 2912482B2 JP 3219679 A JP3219679 A JP 3219679A JP 21967991 A JP21967991 A JP 21967991A JP 2912482 B2 JP2912482 B2 JP 2912482B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はIII−V族化合物半
導体レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a III-V compound semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のこの種の半導体レーザのうち、A
lGaAs/GaAs系レーザの代表例を図8に断面図
として示す(J.J.Coleman、 Applie
d Physics Letter 37巻 No.3
262〜263ページ 1980年のFig.1)。
この図において、A1はn−GaAs基板、A2はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.35)下クラッド層、
A3はGaAs活性層、A4はp−Alx Ga1 - x
s(x=0.35)上クラッド層、A5はn−GaAs
電流狭窄及び光水平横モード閉込め層(以下、電流・光
閉込め層)、A6はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.35)第2上クラッド層、A7はp−GaAsコン
タクト層である。以下作製方法を簡単に説明する。n−
GaAs基板A1にn−AlGaAs下クラッド層A
2、GaAs活性層A3、p−AlGaAs上クラッド
層A4を連続して成長する。次に幅4μmのチャンネル
をn−GaAs電流・光閉込め層に印刻する。次に、n
−AlGaAs第2上クラッド層A6、p−GaAsコ
ンタクト層A7を順次成長する。以上結晶成長はすべて
有機金属気相成長法(MOCVD法)にて行う。
2. Description of the Related Art Among conventional semiconductor lasers of this type, A
A typical example of an lGaAs / GaAs laser is shown in FIG. 8 as a cross-sectional view (JJ Coleman, Applie).
d Physics Letter, Vol. 3
Pages 262 to 263, FIG. 1).
In this figure, A1 is an n-GaAs substrate, A2 is an n-GaAs substrate.
Al x Ga 1 - x As ( x = 0.35) lower cladding layer,
A3 is GaAs active layer, A4 is p-Al x Ga 1 - x A
s (x = 0.35) upper cladding layer, A5 is n-GaAs
Current confinement and optical horizontal transverse mode confinement layer (hereinafter, the current-optical confinement layer), A6 is n-Al x Ga 1 - x As (x =
0.35) Second upper cladding layer, A7 is a p-GaAs contact layer. Hereinafter, a manufacturing method will be briefly described. n-
N-AlGaAs lower cladding layer A on a GaAs substrate A1
2. A GaAs active layer A3 and a p-AlGaAs upper cladding layer A4 are continuously grown. Next, a channel having a width of 4 μm is imprinted on the n-GaAs current / light confinement layer. Then, n
-AlGaAs second upper cladding layer A6 and p-GaAs contact layer A7 are sequentially grown. All of the above crystal growth is performed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).

【0003】次に、動作について説明する。p−GaA
sコンタクト層A7とn−GaAs基板との間に電圧を
印加するとn−GaAs電流・光閉込め層A5を除去し
たストライプ部分では活性層A3を含むpn接合に順方
向電流が流れる。一方、電流・光閉込め層A5を含む領
域では、pnpn接合となり、電流・光閉込め層A5と
上クラッド層A4の間が逆バイアスとなるので電流が流
れない。従って電流はストライプ内に狭窄される。ま
た、電流・光閉込め層A5を含む領域では該層での光吸
収により等価屈折率がチャンネル内層より小さくなるの
で、レーザ光はストライプ内に閉じ込められる。
Next, the operation will be described. p-GaAs
When a voltage is applied between the s-contact layer A7 and the n-GaAs substrate, a forward current flows through the pn junction including the active layer A3 in the stripe portion where the n-GaAs current / light confinement layer A5 is removed. On the other hand, in a region including the current / light confinement layer A5, a pnpn junction is formed, and a current does not flow because a reverse bias is applied between the current / light confinement layer A5 and the upper cladding layer A4. Thus, the current is confined within the stripe. In the region including the current / light confinement layer A5, the laser beam is confined in the stripe because the equivalent refractive index becomes smaller than that in the channel inner layer due to light absorption in the layer.

【0004】次に別の従来例を図9に示す(S.Yam
amoto他著、AppliedPhysics Le
tters 40巻 3号 372ページ 1982
年)。図中、B1はp−GaAs基板、B2はn−Ga
As電流・光閉込め層、B3はp−Alx Ga1 - x
s(x=0.4)下クラッド層、B4はAlx Ga1 - x
As(x=0.13)活性層、B5はp−Alx Ga1
- x As(x=0.4)上クラッド層、B6はp−G
aAsコンタクト層である。
[0004] Next, another conventional example is shown in FIG.
Amoto et al., Applied Physics Le
ters Vol. 40, No. 3, 372 pages 1982
Year). In the figure, B1 is a p-GaAs substrate, B2 is n-Ga
As the current-optical confinement layer, B3 is p-Al x Ga 1 - x A
s (x = 0.4) bottom cladding layer, B4 is Al x Ga 1 - x
As (x = 0.13) active layer, B5 is p-Al x Ga 1
- x As (x = 0.4) upper cladding layer, B6 is p-G
This is an aAs contact layer.

【0005】次に、作製方法について簡単に説明する。
n−GaAs電流・光閉込め層B2を成長したp−Ga
As基板B1に、4μmのチャンネルをp−GaAsB
1に達するまで印刻する。次に、下クラッド層B3、活
性層B4、上クラッド層B5、コンタクト層B6を順次
積層する。本従来例の結晶成長法は液相成長法(LPE
法)である。当該レーザの電流狭窄と光の閉込め機構は
図8のレーザと同じである。
Next, a brief description will be given of a manufacturing method.
p-Ga having grown n-GaAs current / light confinement layer B2
A 4 μm channel is formed on the As substrate B1 by p-GaAsB.
Mark until 1 is reached. Next, a lower cladding layer B3, an active layer B4, an upper cladding layer B5, and a contact layer B6 are sequentially laminated. The crystal growth method of this conventional example is a liquid phase growth method (LPE
Law). The current confinement and light confinement mechanisms of the laser are the same as those of the laser of FIG.

【0006】上記の2つの従来例においては、電流・光
閉込め層はn−GaAsの単一層である。次に、電流・
光閉込め層を複数層とした従来例(特開平1−3047
93号)を図10に示す。C1はn−GaAs基板、C
2はn−AlGaAs下クラッド層、C3は活性層、C
4はp−AlGaAs上クラッド層、C5はn−GaA
sメルトバック層、C6はn−Alx Ga1 - x As
(x=0.4)エッチストップ層、C7はn−GaAs
電流ブロック層、C8はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.4)アンチメルトバック層、C9はn−GaAs
メルトバック層、C10はp−AlGaAsキャップ
層、C11はp−GaAsコンタクト層である。作製法
は図8とほぼ同じであるが、ストライプ深さの制御性を
改善するために選択エッチングを行う。このためにC6
層を付設している。さらに、2回目の成長時に再成長界
面の劣化を防ぐために、C5のn−GaAs層を付設
し、2回目の成長時にメルトバックしてC5を除去する
ことを行っている。したがって、2回目の成長はLPE
法にて行う。C8層はメルトバック時にC7の電流ブロ
ック層がメルトバックされるのを防ぐための層、C9は
C8層上の再成長を容易にするための層である。
In the above two conventional examples, the current / light confinement layer is a single layer of n-GaAs. Next, the current
Conventional example in which a plurality of light confinement layers are provided (Japanese Patent Laid-Open No. 1-3047)
No. 93) is shown in FIG. C1 is an n-GaAs substrate, C
2 is an n-AlGaAs lower cladding layer, C3 is an active layer, C
4 is a p-AlGaAs upper cladding layer, C5 is n-GaAs
s meltback layer, C6 is n-Al x Ga 1 - x As
(X = 0.4) Etch stop layer, C7 is n-GaAs
Current blocking layer, C8 is n-Al x Ga 1 - x As (x
= 0.4) Anti-melt back layer, C9 is n-GaAs
A melt back layer, C10 is a p-AlGaAs cap layer, and C11 is a p-GaAs contact layer. The fabrication method is almost the same as that of FIG. 8, but selective etching is performed to improve the controllability of the stripe depth. Because of this, C6
Layers are attached. Further, in order to prevent deterioration of the regrowth interface at the time of the second growth, a C5 n-GaAs layer is provided, and at the time of the second growth, C5 is removed by melt-back. Therefore, the second growth is LPE
Perform by the method. The C8 layer is a layer for preventing the C7 current block layer from being melted back during the meltback, and the C9 layer is for facilitating regrowth on the C8 layer.

【0007】次に、電流・光閉込め層を複数層とした別
の従来例(H.Ishikawa他著、Applied
Physics Letters 36巻 7号 5
20頁 1980年)を図11に示す。図中、D1はn
−GaAs基板、D2はp−Alx Ga1 - x As(x
=0.32、dD 2 =0.7μm)電流・光閉込め層、
D3はn−GaAs(dD 3 =0.1〜0.2μm)光
閉じ込め層、D4はn−Alx Ga1 - x As(x=
0.32)クラッド層、D5はp−Alx Ga1 - x
s(x=0.05)活性層、D6はp−Alx Ga1 -
x As(x=0.32)クラッド層、p−GaAsコン
タクト層である。作製法は電流・光閉込め層が2層とな
っていること以外は図10の例とほぼ同じである。
Next, another conventional example having a plurality of current / light confinement layers (H. Ishikawa et al., Applied
Physics Letters Vol. 36 No. 7 5
20 (1980) is shown in FIG. In the figure, D1 is n
-GaAs substrate, D2 is p-Al x Ga 1 - x As (x
= 0.32, d D 2 = 0.7 μm) current / optical confinement layer,
D3 is n-GaAs (d D 3 = 0.1~0.2μm) optical confinement layer, D4 is n-Al x Ga 1 - x As (x =
0.32) cladding layer, D5 is p-Al x Ga 1 - x A
s (x = 0.05) active layer, D6 is p-Al x Ga 1
An xAs (x = 0.32) cladding layer and a p-GaAs contact layer. The manufacturing method is almost the same as the example of FIG. 10 except that the current and light confinement layers are two layers.

【0008】[0008]

【発明が解決しようする課題】従来の半導体レーザは前
記図8乃至図11に示すような構造を有しており、現在
実用化されている。しかしながら、本発明者らは上記の
半導体レーザについて詳細に検討した結果、以下の4つ
の重大な課題があることを見いだした。
A conventional semiconductor laser has a structure as shown in FIGS. 8 to 11 and is currently in practical use. However, the present inventors have studied the above-described semiconductor laser in detail, and as a result, have found that there are the following four serious problems.

【0009】(課題1)図8、図9に示す従来例では、
電流狭窄機構はストライプ・チャンネル外のn−GaA
s電流・光閉込め層とクラッド層とのpn逆バイアスに
よっている。この領域のpnpn接合の熱平衡時のバン
ドダイアグラムを図4に示す。図8、図9の両素子では
各層の材料、混晶比は異なるが禁制帯幅の相対的な大小
関係は同じである。後述のように光閉じ込めの要請から
電流・光閉込め層のEg 2 は活性層のEg 1 よりも十分
小さい。電流は、p側クラッド層に対するn−GaAs
電流・光閉込め層の価電子帯障壁によりp側クラッド層
の正孔が流れないことにより狭窄される。従来例では電
流・光閉込め層はn−GaAsでEg 2 =1.42eV
と小さく障壁高さは大きくない。また、Eg 1 ≧Eg 2
なので、電流・光閉込め層ではレーザ光の吸収が起こ
る。吸収により発生した電子、正孔対のうち少数キャリ
アである正孔は電流・光閉込め層より拡散・消滅してい
き電子のみが残留するので、フォトトランジスタ動作に
よって当該層はターンオンして電流狭窄機能は全く失わ
れる。従来例では上記動作が起こらないように電流・光
閉込め層の厚さを少数キャリアの拡散長以上に大きくせ
ねばならなかった。このために拡散長の短い(〜1μ
m)正孔が少数キャリアとなるようにn−GaAsを使
用しても電流・光閉込め層の厚さは1μm程度に厚くす
る必要があった。p−GaAsとするためには電子の拡
散長が長く(〜2μm)、なおさらに厚くする必要があ
った。このために、層構造に著しい制約があることが分
かった。このために電流・光閉込め層が1μmと厚く、
これを貫いてストライプを印刻する場合、エッチング時
間が長いためストライプ側壁のサイドエッチ量も大きく
なり、所望のストライプ幅以上に広くなる問題があるこ
とが分かった。
(Problem 1) In the conventional example shown in FIGS.
The current confinement mechanism is n-GaAs outside the stripe channel.
It depends on the pn reverse bias between the s-current / light confinement layer and the cladding layer. FIG. 4 shows a band diagram of the pnpn junction in this region at the time of thermal equilibrium. 8 and 9, the materials of the respective layers and the mixed crystal ratios are different, but the relative magnitude relation of the forbidden band width is the same. As will be described later, E g 2 of the current / light confinement layer is sufficiently smaller than E g 1 of the active layer due to a request for light confinement. The current is n-GaAs for the p-side cladding layer.
The hole in the p-side cladding layer does not flow due to the valence band barrier of the current / light confinement layer, so that the layer is narrowed. In the conventional example, the current / light confinement layer is n-GaAs and E g 2 = 1.42 eV.
And the barrier height is not large. Also, E g 1 ≧ E g 2
Therefore, laser light is absorbed in the current / light confinement layer. The holes generated as a result of absorption, which are minority carriers in the hole-hole pairs, diffuse and disappear from the current / light confinement layer, leaving only electrons. Therefore, the layer is turned on by the phototransistor operation and the current is confined. No function is lost. In the prior art, the thickness of the current / light confinement layer had to be greater than the minority carrier diffusion length so that the above-mentioned operation did not occur. For this reason, the diffusion length is short (〜1 μm).
m) Even if n-GaAs is used so that holes serve as minority carriers, the thickness of the current / light confinement layer needs to be as thick as about 1 μm. In order to obtain p-GaAs, the diffusion length of electrons is long (長 く 2 μm), and it is necessary to further increase the thickness. For this reason, it turned out that a layer structure has a remarkable restriction | limiting. For this reason, the current / light confinement layer is as thick as 1 μm,
It has been found that, when a stripe is imprinted through this, the etching time is long, so that the side etch amount on the stripe side wall becomes large, and there is a problem that the stripe width becomes wider than a desired stripe width.

【0010】(課題2)上記4つの従来例の半導体レー
ザ光の水平横モードの閉じ込めはn−GaAs電流・光
閉込め層によるレーザ光の吸収により行っている。即
ち、各層の複素誘電率εの実数成分εr と屈折率n、消
衰係数κの間には以下の関係がある。
(Problem 2) The above-mentioned four conventional semiconductor lasers are confined in the horizontal and transverse modes by absorption of the laser light by an n-GaAs current / light confinement layer. That is, the following relationship exists between the real component ε r of the complex permittivity ε of each layer, the refractive index n, and the extinction coefficient κ.

【0011】εr /ε0 =n2 −κ2 モードの感じる屈折率即ち等価屈折率は各層の複素誘電
率に依存するが吸収層では上式よりεr が小さくなるの
で結局等価屈折率は小さくなる。このためにストライプ
内の等価屈折率に比べストライプ外の等価屈折率が小さ
くなり水平横モードがストライプ内に閉じ込められるの
である。しかしながら、上記従来例図8、図9では上記
課題1に記した理由により電流・光閉込め層を1μm程
度に厚くせねばならないので、閉じ込められた横モード
には不必要な過剰吸収を受けてしまう。また、図10で
はC6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.4)エッ
チストップ層があるので本来はn−GaAs層を薄くで
きる。しかしながら本課題は、本発明において指摘する
まで何等考慮されていないので、n−GaAs層の厚さ
dを0。3≦d≦2μmと設定している。後述のように
吸収層の層厚は当該層のレーザ発振波長における吸収係
数(α)の逆数の1/2(λ=780nmでは0.25
μm)以下にしないと過剰な吸収を受けるので、図10
の実施例においても水平横モードは過剰な吸収をうける
ことに変わりはない。
[0011] ε r / ε 0 = n 2 -κ eventually equivalent refractive index so than epsilon r decreases above formula refractive index i.e. the equivalent refractive index sensed by the second mode is dependent on the complex dielectric constant but absorbing layer of each layer Become smaller. For this reason, the equivalent refractive index outside the stripe is smaller than the equivalent refractive index inside the stripe, and the horizontal transverse mode is confined within the stripe. However, in the conventional examples shown in FIGS. 8 and 9, the current / light confinement layer must be thickened to about 1 μm for the reason described in the above problem 1, so that the trapped transverse mode receives unnecessary excess absorption. I will. Also, Figure 10 the C6 n-Al x Ga 1 - x As (x = 0.4) is primarily because the etch stop layer is capable thin n-GaAs layer. However, since this problem is not considered at all until pointed out in the present invention, the thickness d of the n-GaAs layer is set to 0.3 ≦ d ≦ 2 μm. As described later, the thickness of the absorption layer is 1 / of the reciprocal of the absorption coefficient (α) at the laser oscillation wavelength of the layer (0.25 at λ = 780 nm).
μm) or less, excessive absorption occurs.
In the embodiment of the present invention, the horizontal and transverse modes still receive excessive absorption.

【0012】以上のために、従来例では水平横モードの
吸収損失が過剰となることが分かった。モード損失が大
きいと外部微分量子効率が小さくなるので高出力動作時
に駆動電流が大きくなり、信頼性に不利である。よって
モード損失を適性値に低減できれば高出力動作の信頼性
の向上に有効であることが分かった。
For the reasons described above, it has been found that the absorption loss in the horizontal and transverse modes is excessive in the conventional example. If the mode loss is large, the external differential quantum efficiency becomes small, so that the driving current becomes large at the time of high output operation, which is disadvantageous in reliability. Therefore, it was found that if the mode loss can be reduced to an appropriate value, it is effective for improving the reliability of the high output operation.

【0013】(課題3)図11に示す従来例ではD3層
はD4層と導電型を同じくしており、電流閉じ込め効果
はない。従って活性層までの電流広がりが大きい。また
D3を異なる導電型としても、層厚がdD 3 =0.1〜
0.2μmと薄いので課題1に記したごとくターンオン
して電流閉じ込め効果はない。また水平横モードの振る
舞いを決定するストライプ内外の等価屈折率差とモード
損失とについては、引例論文に詳細に記されているよう
にD3層の層厚とD4層の層厚により一意的に決まるた
め、所望のストライプ内外の等価屈折率差をモード損失
と独立に制御できなかった。
(Problem 3) In the conventional example shown in FIG. 11, the D3 layer has the same conductivity type as the D4 layer, and has no current confinement effect. Therefore, the current spread to the active layer is large. Further even as different conductivity type D3, layer thickness d D 3 = 0.1 to
Since it is as thin as 0.2 μm, it is turned on as described in Task 1 and has no current confinement effect. Further, the equivalent refractive index difference inside and outside the stripe and the mode loss that determine the behavior of the horizontal and transverse modes are uniquely determined by the layer thickness of the D3 layer and the layer thickness of the D4 layer, as described in detail in the reference paper. As a result, the desired equivalent refractive index difference inside and outside the stripe could not be controlled independently of the mode loss.

【0014】(課題4)上記課題2に記載したようにス
トライプ外でのモードの吸収損失が大きいのでストライ
プ内の電界波面に対しストライプ外での波面の遅れが著
しい。波面遅れは非点隔差の原因となり結像特性への悪
影響があった。
(Problem 4) As described in the above-mentioned problem 2, since the mode absorption loss outside the stripe is large, the wavefront outside the stripe is significantly delayed from the electric field wavefront inside the stripe. The wavefront delay causes astigmatic difference and has an adverse effect on the imaging characteristics.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本願第1の発明は、上述
する課題を解決するためになされたもので、第1の導電
型基板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1
活性層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト
層よりなる非埋め込み型の内部ストライプ半導体レーザ
において、電流狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群
(以下電流・光閉込め層)が前記活性層に近接する順番
で禁制帯幅Eg2、禁制帯幅Eg3、の連続した2層以上
よりなり、Eg 2 ≧Eg 1 ≧Eg 3 とし前記電流・光閉
込め層のうちEg 3 で発生したキャリアを前記電流・光
閉込め層のうち禁制帯幅がEg 2 の価電子帯の障壁で前
記第2導電型クラッドへの拡散を抑え、かつ、ストライ
プ外部の垂直方向横モードの等価屈折率がストライプ内
部の等価屈折率よりも小となるように前記電流・光閉込
め層群の層厚を設定し、前記電流・光閉込め層のうち禁
制帯幅Eg 3 の層厚は、当該層のレーザ発振波長におけ
る吸収係数の逆数の1/2以下とすることを特徴とする
半導体レーザを提供するものである。
Means for Solving the Problems The first invention of the present application has been made to solve the above-mentioned problems, and has a first conductive type clad layer and a forbidden band width Eg 1 on a first conductive type substrate. In the non-embedded internal stripe semiconductor laser including the active layer, the second conductivity type cladding layer, and the second conductivity type contact layer, a layer group (hereinafter referred to as a current / light confinement layer) for confining current confinement and optical horizontal / lateral mode is provided. the forbidden band width Eg 2 in order to close the active layer, the forbidden band width Eg 3, made of successive two or more layers of the Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 , wherein the current-optical closed
The carrier generated by Eg 3 in the confined layer is
In front of the confinement layer, a valence band barrier with a forbidden band width of Eg 2
The layer thickness of the current / light confinement layer group is set such that diffusion into the second conductivity type clad is suppressed and the equivalent refractive index of the vertical transverse mode outside the stripe is smaller than the equivalent refractive index inside the stripe. Is set in the current / light confinement layer.
The thickness of the band gap Eg 3 is determined by the laser oscillation wavelength of the layer.
The semiconductor laser is characterized in that the reciprocal of the absorption coefficient is 1/2 or less .

【0016】また、本願第2の発明は、第1の導電型基
板上に第1導電型のクラッド層、禁制帯幅Eg1の活性
層、第2導電型クラッド層、第2導電型コンタクト層よ
りなる非埋め込み型の内部ストライプ半導体レーザにお
いて、電流狭窄と光水平横モードを閉じ込める層群(以
下電流・光閉込め層)が前記活性層に近接する順番で禁
制帯幅Eg2、禁制帯幅Eg3、禁制帯幅Eg4の連続し
た3層以上よりなり、Eg 2 ≧Eg 1 ≧Eg 3 かつ Eg 4 ≧Eg 1 ≧Eg 3 とし、 前記電流・光閉込め層のうちEg 3 で発生したキャリア
を前記電流・光閉込め層のうち禁制帯幅がEg 2 の価電
子帯の障壁で前記第2導電型クラッドへの拡散を抑え、
かつ、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率
がストライプ内部の等価屈折率よりも小となるように前
記電流・光閉込め層群の層厚を設定することを特徴とす
る半導体レーザ素子を提供するものである。
Further, the second invention of the present application is directed to a first conductive type clad layer, an active layer having a forbidden band width Eg 1, a second conductive type clad layer, and a second conductive type contact layer on a first conductive type substrate. in a more becomes non-embedded type internal stripe semiconductor laser, current confinement and the optical horizontal transverse mode confinement layer group (hereinafter the current-optical confinement layer) is forbidden band width Eg 2 in order of proximity to the active layer, the forbidden band width Eg 3, made of three or more layers of successive forbidden band width Eg 4, Eg 2 and ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 and Eg 4 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 , occurs in Eg 3 of the current-optical confinement layer Career
Of the current / optical confinement layer having a forbidden band width of Eg 2 .
A diffusion barrier suppresses diffusion to the second conductivity type clad,
And setting the layer thickness of the current / light confinement layer group such that the equivalent refractive index of the vertical transverse mode outside the stripe is smaller than the equivalent refractive index inside the stripe. To provide.

【0017】更に、前記電流・光閉じ込層のうち禁制帯
幅Eg 3 の層厚は、当該層のレーザ発振波長における吸
収係数の逆数の1/2以下とする半導体レーザを提供す
るものである。
Further, the present invention provides a semiconductor laser in which the thickness of the forbidden band width E g 3 in the current / optical confinement layer is not more than の of the reciprocal of the absorption coefficient at the laser oscillation wavelength of the layer. is there.

【0018】また、前記禁制帯幅Eg 5 ≧禁制帯幅Eg 2
の関係である半導体レーザを提供するものである。
The forbidden band width Eg 5 ≧ forbidden band width Eg 2
And a semiconductor laser having the following relationship.

【0019】[0019]

【作用】前記第1の発明においては、電流・光閉込め層
を挟んで活性層と反対側にクラッド層があるレーザ構造
の場合、活性層よりも禁制帯幅が大きくレーザ光に対し
透明な層とレーザ光吸収層の2層よりなる電流・光閉込
め層に使用して、前記禁制帯幅の大きな透明層が前記の
光吸収により発生した少数キャリアの拡散を防止するの
でターンオン現象を防ぐことができ、更に、吸収層の厚
さを(少数キャリアの拡散長以上にする必要がないの
で)小さくすることによって、モード損失を適性値に設
定することができる。更に、当該層の2つの層厚を適当
に組み合わせることにより、モード損失量とは独立にス
トライプ内外の透過屈折率を任意に設定することができ
る。
According to the first aspect of the present invention, in the case of a laser structure having a cladding layer on the opposite side of the active layer from the current / light confinement layer, the bandgap is larger than that of the active layer and is transparent to laser light. For the current / light confinement layer consisting of two layers, a laser layer and a laser light absorption layer, the transparent layer having a large forbidden band width prevents the diffusion of minority carriers generated by the light absorption, thereby preventing the turn-on phenomenon. it can, further, (because there is no need to over diffusion length of minority carriers) the thickness of the absorbing layer by the child small, the mode loss can be set to appropriate value. Furthermore, by appropriately combining the thicknesses of the two layers, the transmission refractive index inside and outside the stripe can be arbitrarily set independently of the mode loss amount.

【0020】また、前記第2の発明においては、電流・
光閉込め層を挟んで活性層と反対側に基板等の吸収層が
あるレーザ構造の場合、前記電流・光閉込め層を3層と
して光吸収層を透明層で挟むことにより、前記第1の発
明と同様の作用効果を持つ半導体レーザを実現できる。
Further, in the second invention, the electric current
In the case of a laser structure having an absorption layer such as a substrate on the opposite side of the active layer with the light confinement layer interposed therebetween, the first current / light confinement layer is formed as three layers, and the light absorption layer is sandwiched between transparent layers. A semiconductor laser having the same function and effect as the invention of the third aspect can be realized.

【0021】更に、電流・光閉じ込層の内吸収層の厚さ
を当該層のレーザ波長における吸収係数の逆数の1/2
以下にすることで、水平横モードの損失を低減した半導
体レーザを実現できる。
Further, the thickness of the inner absorption layer of the current / light confinement layer is set to の of the reciprocal of the absorption coefficient at the laser wavelength of the layer.
By doing the following, a semiconductor laser with reduced loss in the horizontal and transverse modes can be realized.

【0022】[0022]

【実施例】図1に本発明の第1実施例の半導体レーザ断
面図を示す。本実施例は図9に示した従来例の改善策と
して発明されたものである。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. This embodiment is invented as an improvement of the conventional example shown in FIG.

【0023】図1において、101はn−GaAs基
板、102はn−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
1 0 1 =1μm)クラッド層、103はAlx Ga1
- x As(x=0.13、d1 0 3 =0.1μm)活性
層、104はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、
ストライプ外層厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、
105はp−Alx Ga1 - x As(x=0.05、d
1 0 5 =3nm)エピ促進層、106はp−Alx Ga
1 - x As(x=0.6、d1 0 6 =30nm)エッチ
ストップ層、107、108、109は各々n−Alx
Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 7 =0.1μ
m)、n−GaAs(d1 0 8 =0.1μm)、n−A
x Ga1 - x As(x=0.2、d1 0 9 =0.2μ
m)よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs
(d1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−
Alx Ga1 - x As(x=0.5、d1 1 1 =1μ
m)クラッド層、112はp−GaAs(d1 1 2 =1
μm)コンタクト層である。本実施例の半導体レーザは
波長780nmで発振する。
[0023] In FIG. 1, the n-GaAs substrate 101, 102 n-Al x Ga 1 - x As (x = 0.5,
d 1 0 1 = 1μm) cladding layer, 103 is Al x Ga 1
- x As (x = 0.13, d 1 0 3 = 0.1μm) active layer, 104 p-Al x Ga 1 - x As (x = 0.5,
Stripe outer layer thickness d 1 0 4 = 0.1μm) cladding layer,
105 p-Al x Ga 1 - x As (x = 0.05, d
1 0 5 = 3nm) epi promoting layer, 106 p-Al x Ga
1 - x As (x = 0.6 , d 1 0 6 = 30nm) etch stop layer, each of 107, 108, 109 n-Al x
Ga 1 - x As (x = 0.2, d 1 0 7 = 0.1μ
m), n-GaAs (d 1 0 8 = 0.1μm), n-A
l x Ga 1 - x As ( x = 0.2, d 1 0 9 = 0.2μ
m), a current / light confinement layer consisting of n-GaAs 110
(D 1 1 0 = 0.05nm) epi promoting layer, is 111 n-
Al x Ga 1 - x As ( x = 0.5, d 1 1 1 = 1μ
m) clad layer, 112 p-GaAs (d 1 1 2 = 1
μm) is a contact layer. The semiconductor laser of this embodiment oscillates at a wavelength of 780 nm.

【0024】次に、作製方法を記す。n−GaAs10
1上に102〜110層を順次積層する。次に、106
に達するまで、幅4μm、深さ約0.4μmのストライ
プを印刻する。このとき、アンモニア系のエッチャント
(NH4 OH:H22 =1:10)を使用すれば、A
x Ga1 - x As(x=0.5)エッチストップ層1
06はエッチされないので制御性良く深さを設定でき
る。次に、ふっ酸(HF)にてストライプ内の106を
除去する。この場合、p−Alx Ga1 - x As(x=
0.05)エピ促進層105はHFではエッチされない
ので106のみを除去できる。次に、該層上に111、
112を順次積層する。成長方法はMOCVD法を用い
る。発振波長は780nmである。
Next, a manufacturing method will be described. n-GaAs10
On top of this, 102 to 110 layers are sequentially laminated. Next, 106
, A stripe having a width of 4 μm and a depth of about 0.4 μm is imprinted. At this time, if an ammonia-based etchant (NH 4 OH: H 2 O 2 = 1: 10) is used, A
l x Ga 1 - x As ( x = 0.5) etch stop layer 1
Since 06 is not etched, the depth can be set with good controllability. Next, 106 in the stripe is removed with hydrofluoric acid (HF). In this case, p-Al x Ga 1 - x As (x =
0.05) Since the epi-promoting layer 105 is not etched by HF, only 106 can be removed. Next, 111,
112 are sequentially laminated. The MOCVD method is used as the growth method. The oscillation wavelength is 780 nm.

【0025】次に、本実施例の機能を説明する。機能説
明のために本実施例で必須となる層のみを図示したのが
図2である。
Next, the function of this embodiment will be described. FIG. 2 shows only layers that are essential in this embodiment for the purpose of explaining the function.

【0026】まず、電流狭窄機能について説明する。本
実施例では図8に示す従来例に対し、電流・光閉込め層
にn−Alx Ga1 - x As(x=0.2)107が付
設されている。前記図2のストライプ外のバンドダイヤ
グラムを図3に示す。ここで各層の禁制帯幅の大小関係
は以下の通りである。
First, the current confinement function will be described. Compared with the conventional example shown in FIG. 8 in this embodiment, n-Al x Ga 1 in the current-optical confinement layer - x As (x = 0.2) 107 is attached. FIG. 3 shows a band diagram outside the stripe shown in FIG. Here, the magnitude relation of the forbidden band width of each layer is as follows.

【0027】 Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 、 Eg 5 ≧E 図3を図4と比較すると明らかなように、本実施例はレ
ーザ光に透明(E ≧Eg 1 )なn−Alx Ga
1 - x As(x=0.2)電流・光閉込め層107が付
設されているため、n−GaAs108で光吸収発生し
たキャリア(正孔)の107層の価電子帯の障壁でのク
ラッド層側への拡散が抑えられ、n−GaAs108が
薄くてもターンオンせず、当該層の厚さの制約が緩和さ
れる(課題1の解決)。
[0027] E g the 2 ≧ E g 1 ≧ E g 3, E g 5 ≧ E g 2 3 As is apparent from the comparison with FIG. 4, this embodiment is transparent to laser light (E g 2 ≧ E g 1 ) n-Al x Ga
1 - x As (x = 0.2 ) for the current-optical confinement layer 107 is attached, the cladding on the barrier of the valence band of 107 layers of carriers generated light absorption (holes) in n-GaAs108 Diffusion to the layer side is suppressed, and even if the n-GaAs 108 is thin, it does not turn on and the restriction on the thickness of the layer is relaxed (solution of the problem 1).

【0028】次いで、光横モードの閉じ込め機能につい
て説明する。図2のレーザ構造のストライプ内外のモー
ド分布と屈折率分布を図5に示す。ストライプ外では屈
折率の高い活性層103を挟んで屈折率の低いクラッド
層102、104が、またn−GaAs108を挟んで
104、111が存在する構造の導波路となっており、
モード分布は2峰となる。この「屈折率の低い」とは厳
密には、その層の屈折率がモード等価屈折率よりも小さ
いことを意味する。
Next, the confinement function in the transverse optical mode will be described. FIG. 5 shows the mode distribution and the refractive index distribution inside and outside the stripe of the laser structure of FIG. Outside the stripe, the cladding layers 102 and 104 having a low refractive index sandwich the active layer 103 having a high refractive index and the waveguides 104 and 111 sandwiching the n-GaAs 108.
The mode distribution has two peaks. Strictly speaking, "low refractive index" means that the refractive index of the layer is smaller than the mode equivalent refractive index.

【0029】ここで、107層は屈折率は低くなくても
よく、108層に活性層からの光を引き出すために当該
層の屈折率を比較的大きくすべく、アルミ混晶比を小さ
く(x=0.2)設定している。
Here, the refractive index of the 107 layer does not have to be low, and the aluminum mixed crystal ratio is made small (x) so that the refractive index of the layer is relatively large for extracting light from the active layer to the 108 layer. = 0.2) is set.

【0030】等価屈折率近似によるとストライプ内の水
平横モード(等価屈折率ne m 、αm )は、ストライプ
内の垂直横モードの等価屈折率ne i 、ストライプ外の
垂直横モードの等価屈折率ne o 、モード損失αo 、ス
トライプの幅Wに依存する。一般にαm を小さくするに
は、αo を小さくすると共にストライプ内外の等価屈折
率差を2×10- 2 以上に大きくすればよく、このため
にはストライプ外の等価屈折率を小さくする必要があ
る。しかしながら前記課題2で記したように従来例では
α0 を小さくすることができなかった。これは吸収層
(図8ではA5層)の厚さが当該層のレーザ波長におけ
る吸収係数の逆数(即ち侵入深さ)よりも大きいため、
α0 が自動的に大きくなってしまうことに起因してい
る。
The equivalent refractive index according to the approximate horizontal transverse mode in the stripe (equivalent refractive index n e m, α m) is the equivalent refractive index n e i of the vertical transverse mode in the stripe, the equivalent of the vertical transverse mode outside the stripe It depends on the refractive index ne o , the mode loss α o , and the width W of the stripe. In order to reduce the alpha m general, alpha o the equivalent refractive index difference between the stripes and out 2 × 10 with a smaller - may be increased to 2 or more, because this is necessary to reduce the effective refractive index outside the stripe is there. However, as described in the above problem 2, α 0 could not be reduced in the conventional example. This is because the thickness of the absorption layer (A5 layer in FIG. 8) is larger than the reciprocal of the absorption coefficient at the laser wavelength of the layer (that is, the penetration depth).
This is because α 0 automatically increases.

【0031】そこで本発明の構造で吸収層の厚さを種々
変えてモード損失を計算した結果、当該吸収層の厚さを
吸収係数の逆数(本実施例では0.55μm)の1/2
以下程度にすることによりモード損失を大幅に低減でき
ることを見いだした(本実施例ではn−GaAs108
層の層厚はd1 0 8 =0.1μmとした)。
Then, as a result of calculating the mode loss by changing the thickness of the absorbing layer in the structure of the present invention, the thickness of the absorbing layer is determined to be の of the reciprocal of the absorption coefficient (0.55 μm in this embodiment).
It has been found that the mode loss can be significantly reduced by setting it to the following level (in this embodiment, n-GaAs 108
The thickness of the layer was d 1 0 8 = 0.1μm).

【0032】本実施例(図2)及び従来例A(図8にお
いてdA 5 =1.0μmとした場合)、従来例B(図9
においてdC 6 =0.1μm、dC 7 =0.3μm、d
C 8=0.4μmとした場合)での等価屈折率等を以下
に記す。
This embodiment (FIG. 2), the prior art A (in FIG. 8, d A 5 = 1.0 μm), and the prior art B (FIG. 9)
Where d C 6 = 0.1 μm, d C 7 = 0.3 μm, d
The equivalent refractive index and the like at C 8 = 0.4 μm) are described below.

【0033】 本実施例 従来例A 従来例B ne i 3.38635 3.38635 3.38635 ne o 3.36414 3.36638 3.3842318 ne i −ne o 2.2×10- 2 2.2×10- 2 2.1×10- 3 αo (cm- 1 )−1615.2 −4390.73 −1379.55 ne m 3.38529 3.38524 3.38524 αm (cm- 1 )−10.6 −20.1 −41.7 光強度1/e2 での波面遅れ 4.9° 9.3° 12.3° 尚、従来例A、Bの計算ではクラッド層、活性層は本実
施例と同じ混晶比、層厚とした。このように本実施例の
構造では107、108の2層の層厚、アルミ混晶比を
適当に設定することにより、等価屈折率差を大きくで
き、しかもαm を従来例に比べ1/2〜1/4に小さく
設定できる(課題2の解決)。
[0033] This example prior art A conventional example B n e i 3.38635 3.38635 3.38635 n e o 3.36414 3.36638 3.3842318 n e i -n e o 2.2 × 10 - 2 2.2 × 10 - 2 2.1 × 10 - 3 α o (cm - 1) -1615.2 -4390.73 -1379.55 n e m 3.38529 3.38524 3.38524 α m (cm - 1) -10.6 -20.1 -41.7 wavefront lag 4.9 ° 9.3 ° 12.3 ° of the light intensity 1 / e 2 Note that the prior art a, the cladding layer in the calculation of B, active The layers had the same mixed crystal ratio and layer thickness as in the present example. As described above, in the structure of this embodiment, the equivalent refractive index difference can be increased by appropriately setting the thicknesses of the two layers 107 and 108 and the aluminum mixed crystal ratio, and α m is reduced by half compared to the conventional example. It can be set as small as 1 / (solution of problem 2).

【0034】また、電流・光閉込め層の層厚を小さくで
き(1μm→0.4μm)(課題1の解決)、dD 1 0
7 とdD 1 0 8 を適当に設定することにより他の構造パ
ラメータとは独立に小さいモード損失量でストライプ内
外の等価屈折率差を所望の値に設定できる(課題3の解
決)。
Further, it is possible to reduce the thickness of the current-optical confinement layer (1μm → 0.4μm) (solving the problem 1), d D 1 0
The equivalent refractive index difference of the stripe out with a small mode loss independently of other structural parameters can be set to a desired value by setting the 7 and d D 1 0 8 appropriately (solving problems 3).

【0035】更に、非点隔差の原因となる波面遅れも従
来の1/2〜1/3とすることができる(課題4の解
決)。
Further, the wavefront delay that causes the astigmatic difference can be reduced to 1/2 to 1/3 of the conventional wavefront (solution of problem 4).

【0036】次に、図1の105、106、107、1
08、110の付加層の機能について説明する。前記の
ようにストライプ深さを制御良く設定するために10
5、106層が必要である。111、112層を積層す
る場合に、ストライプ内外の成長界面をアルミを含まな
いGaAsとして再成長層の品質を確保するのが105
である。105のp−GaAsは層厚が3nmとしてお
り量子井戸効果で活性層より禁制帯幅が大きく吸収層に
はならない。ストライプ内外の等価屈折率(ne i 、ne
o )、モード損失αm の設定の自由度を拡大するのが
109である。
Next, 105, 106, 107, and 1 in FIG.
The functions of the additional layers 08 and 110 will be described. As described above, in order to set the stripe depth with good control, 10
5,106 layers are required. When laminating 111 and 112 layers, it is necessary to secure the quality of the regrown layer by using GaAs not containing aluminum for the growth interfaces inside and outside the stripe.
It is. The p-GaAs 105 has a layer thickness of 3 nm and has a larger forbidden band width than the active layer due to the quantum well effect, and does not become an absorption layer. Equivalent refractive index of the stripe and out (n e i, n e
o ), 109 increases the degree of freedom in setting the mode loss α m .

【0037】図6、図7は本発明の第2実施例を示す半
導体レーザの断面図である。図中、401はp−GaA
s基板、402、403、404は各々はn−Alx
1 - x As(x=0.5、層厚d4 0 =0.2μ
m)、n−GaAs(d4 0 3 =0.1μm)、n−A
x Ga1 - x As(x=0.2、d4 0 4 =0.1μ
m)の3層よりなる電流・光閉込め層、405はn−G
aAsエピ促進層(d4 0 5 =0.05μm)、406
はp−Alx Ga1 - x As(x=0.5、ストライプ
外層厚d4 0 6 =0.1μm)クラッド層、407はA
x Ga1 - x As(x=0.13、d4 0 7 =0.1
μm)活性層、408はn−Alx Ga1 - x As(x
=0.5、d4 0 8 =1μm)クラッド層、409はn
−GaAs(d4 0 9 =1μm)コンタクト層である。
成長は、LPE法にて行った。本実施例の半導体レーザ
も波長780nmで発振する。
FIGS. 6 and 7 are sectional views of a semiconductor laser showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 401 is p-GaAs
s substrates, 402, 403, and 404 are each n-Al x G
a 1 - x As (x = 0.5, the layer thickness d 4 0 = 0.2μ
m), n-GaAs (d 4 0 3 = 0.1μm), n-A
l x Ga 1 - x As ( x = 0.2, d 4 0 4 = 0.1μ
m), a current / light confinement layer composed of three layers, and 405 is nG
aAs epi promoting layer (d 4 0 5 = 0.05μm) , 406
The p-Al x Ga 1 - x As (x = 0.5, the stripe layer thickness d 4 0 6 = 0.1μm) cladding layer, 407 A
l x Ga 1 - x As ( x = 0.13, d 4 0 7 = 0.1
[mu] m) active layer, 408 is n-Al x Ga 1 - x As (x
= 0.5, d 4 0 8 = 1μm) cladding layer, 409 an n
-GaAs is (d 4 0 9 = 1μm) contact layer.
The growth was performed by the LPE method. The semiconductor laser of this embodiment also oscillates at a wavelength of 780 nm.

【0038】図6の実施例の各層の機能を明瞭にするた
めに必須となる層のみを図示したのが図7である。図6
の実施例では電流・光閉込め層のn−GaAsを屈折率
の低い層で挟むのにn−Alx Ga1 - x As(x=
0.5)402が必要となる。
FIG. 7 shows only the layers essential for clarifying the function of each layer in the embodiment of FIG. FIG.
Although in the embodiment to sandwich the n-GaAs current-light confining layer with a low refractive index layer n-Al x Ga 1 - x As (x =
0.5) 402 is required.

【0039】本第2実施例のその他の各層の機能は第1
実施例とほぼ同一であるので、説明は省略する。尚、4
05層は、406〜409層を積層する場合にストライ
プ外の成長界面をアルミを含まないGaAsとして再成
長層の品質を確保するために付加されている。
The functions of the other layers of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
The description is omitted because it is almost the same as the embodiment. Incidentally, 4
The layer 05 is added in order to secure the quality of the regrown layer by using GaAs not containing aluminum as the growth interface outside the stripe when the layers 406 to 409 are stacked.

【0040】次に、本発明の第3実施例について記す。
実施例の半導体レーザ断面図は、第1実施例を示す図1
において、図中の106層が不必要であることを除いて
同一であるため、図1を用いて説明する。本実施例にお
いては、101はn−GaAs基板、102はn−(A
x Ga1 - x0 5 In0 5 P(x=1.0、d
1 0 1 =1μm)クラッド層、103は(Alx Ga1
- x0 5 In0 5 P(x=0.0、d1 0 3
0.1μm)活性層、104はp−(Alx Ga1 -
x0 5 In0 5 P(x=1.0、ストライプ外層
厚d1 0 4 =0.1μm)クラッド層、105は(Al
x Ga1 - x0 5 In0 5 P(x=0.0、d1
0 5 =3nm)エピ促進層、107、108、109は
各々n−(Alx Ga1 - x0 5 In0 5 P(x
=0.1、d1 0 7 =0.1μm)、n−GaAs(d
1 0 8 =0.1μm)、n−(Alx Ga1 - x0
5 In0 5 P(x=0.2、d1 0 9 =0.1μm)
よりなる電流・光閉込め層、110はn−GaAs(d
1 1 0 =0.05nm)エピ促進層、111はn−(A
x Ga1 - x0 5 In0 5 P(x=1.0、d
1 1 1 =1μm)クラッド層、112はp−GaAs
(d1 1 2 =1μm)コンタクト層である。本実施例の
半導体レーザは波長670 nmで発振する。成長方法
はMOCVD法である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to the first embodiment.
, Except that the 106 layer in the figure is unnecessary, the description will be made with reference to FIG. In this embodiment, 101 is an n-GaAs substrate, and 102 is n- (A
l x Ga 1 - x) 0 · 5 In 0 · 5 P (x = 1.0, d
1 0 1 = 1μm) cladding layer, 103 (Al x Ga 1
- x) 0 · 5 In 0 · 5 P (x = 0.0, d 1 0 3 =
0.1 μm) active layer, 104 is p- (Al x Ga 1 −)
x) 0 · 5 In 0 · 5 P (x = 1.0, the stripe layer thickness d 1 0 4 = 0.1μm) cladding layer, the 105 (Al
x Ga 1 - x) 0 · 5 In 0 · 5 P (x = 0.0, d 1
0 5 = 3 nm) epitaxial promoting layer, 107, 108, and 109 are each n- (Al x Ga 1 - x ) 0 · 5 In 0 · 5 P (x
= 0.1, d 1 0 7 = 0.1μm), n-GaAs (d
1 0 8 = 0.1μm), n- (Al x Ga 1 - x) 0 ·
5 In 0 · 5 P (x = 0.2, d 1 0 9 = 0.1μm)
A current / light confinement layer made of n-GaAs (d
1 1 0 = 0.05nm) epi promoting layer 111 is n-(A
l x Ga 1 - x) 0 · 5 In 0 · 5 P (x = 1.0, d
1 1 1 = 1 μm) cladding layer, 112 is p-GaAs
It is a (d 1 1 2 = 1μm) contact layer. The semiconductor laser of this embodiment oscillates at a wavelength of 670 nm. The growth method is the MOCVD method.

【0041】作製方法は以下の通りである。n−GaA
s基板101上に、102〜110層を順次積層する。
次に、ストライプ(幅4μm、深さ1μm)を印刻す
る。この印刻では、105のp−(Alx Ga1 - x
0 5 In0 5 P(X=0.0)が硫酸系(H2 SO
4 :H22 =1:4)エッチャントでエッチングされ
ないことを利用して105層上まで制御よくストライプ
を形成できるので、前記第2実施例で記したごとき10
6のn−Alx Ga1 - x As(x=0.6)エッチス
トップ層は不要である。
The manufacturing method is as follows. n-GaAs
On the s substrate 101, 102 to 110 layers are sequentially laminated.
Next, a stripe (width 4 μm, depth 1 μm) is imprinted. This inscription, 105 of p- (Al x Ga 1 - x )
0 · 5 In 0 · 5 P (X = 0.0) is sulfuric acid (H 2 SO
4 : H 2 O 2 = 1: 4) Since the stripes can be formed on the 105 layers with good control by utilizing the fact that they are not etched by the etchant, it is possible to form the stripes as described in the second embodiment.
6 of n-Al x Ga 1 - x As (x = 0.6) etch stop layer is not required.

【0042】以上第1乃至第3実施例の各構造について
材料を各々AlGaAs/GaAs、AlGaInP/
GaAsとして記したが各構造はすべてこれらの材料が
適用可能である。
The materials of the structures of the first to third embodiments are respectively AlGaAs / GaAs, AlGaInP /
Although described as GaAs, these materials are applicable to all the structures.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば半導
体レーザの電流狭窄機能の改善と光閉じ込め構造におけ
るストライプ内外の等価屈折率差を広い範囲で制御よく
変化でき、しかもモード損失を低減でき、非点隔差も低
減できるので低駆動電流で高出力動作に優れ、光学特性
も優秀な半導体レーザを提供できる。
As described above, according to the present invention, the current confinement function of the semiconductor laser can be improved, the equivalent refractive index difference between the inside and outside of the stripe in the optical confinement structure can be changed in a wide range with good control, and the mode loss can be reduced. Since the astigmatic difference can also be reduced, a semiconductor laser having excellent low-drive current, high-output operation, and excellent optical characteristics can be provided.

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

【図1】本発明の第1実施例による半導体レーザの断面
図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の機能説明のための要部断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a main part for explaining a function of the first embodiment of the present invention.

【図3】図2のバンドエネルギーダイヤグラムである。FIG. 3 is a band energy diagram of FIG. 2;

【図4】従来例のバンドエネルギーダイヤグラムであ
る。
FIG. 4 is a band energy diagram of a conventional example.

【図5】本発明の第1実施例による半導体レーザのスト
ライプ内外の光モード分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an optical mode distribution inside and outside a stripe of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2実施例による半導体レーザの断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2実施例の機能説明のための要部断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view of an essential part for describing a function of a second embodiment of the present invention.

【図8】従来の半導体レーザの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a conventional semiconductor laser.

【図9】従来の半導体レーザの断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser.

【図10】従来の半導体レーザの断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional semiconductor laser.

【図11】従来の半導体レーザの断面図である。FIG. 11 is a sectional view of a conventional semiconductor laser.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 聰 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (72)発明者 種谷 元隆 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−135994(JP,A) 特開 昭63−222490(JP,A) 特開 平2−181486(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Sugawara 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City Inside Sharpe Co., Ltd. (72) Inventor Mototaka 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City Sharpe Co., Ltd. (56) reference Patent Sho 56-135994 (JP, a) JP Akira 63-222490 (JP, a) JP flat 2-181486 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1の導電型基板上に第1導電型のクラ
ッド層、禁制帯幅Eg1の活性層、第2導電型クラッド
層、第2導電型コンタクト層よりなる非埋め込み型の内
部ストライプ半導体レーザにおいて、電流狭窄と光水平
横モードを閉じ込める層群(以下電流・光閉込め層)が
前記活性層に近接する順番で禁制帯幅Eg2、禁制帯幅
Eg3、の連続した2層以上よりなり、Eg 2 ≧Eg 1
Eg 3 とし前記電流・光閉込め層のうちEg 3 で発生したキャリア
を前記電流・光閉込め層のうち禁制帯幅がEg 2 の価電
子帯の障壁で前記第2導電型クラッドへの拡散を抑え、
かつ、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率
がストライプ内部の等価屈折率よりも小となるように前
記電流・光閉込め層群の層厚を設定し、 前記電流・光閉込め層のうち禁制帯幅Eg 3 の層厚は、
当該層のレーザ発振波長における吸収係数の逆数の1/
2以下とする ことを特徴とする半導体レーザ。
1. A first conductivity type cladding layer of the first conductivity type on a substrate, the active layer of the forbidden band width Eg 1, the inside of the second conductivity type cladding layer, a non-implantable made of the second conductive type contact layer In the striped semiconductor laser, a group of layers for confining current confinement and an optical horizontal transverse mode (hereinafter referred to as a current / optical confinement layer) in the order of approaching the active layer has two consecutive forbidden band widths Eg 2 and Eg 3 . Eg 2 ≧ Eg 1
Eg 3 and the carrier generated by Eg 3 in the current / light confinement layer
Of the current / optical confinement layer having a forbidden band width of Eg 2 .
A diffusion barrier suppresses diffusion to the second conductivity type clad,
And stripe external equivalent refractive index of the vertical transverse mode sets the thickness of the current-optical confinement layer group to be smaller than the effective refractive index of the inner stripe of the current-optical confinement layer The layer thickness of the forbidden band width Eg 3 is
The reciprocal of the absorption coefficient at the laser oscillation wavelength of the layer is 1 /
2. A semiconductor laser characterized by being 2 or less .
【請求項2】 第1の導電型基板上に第1導電型のクラ
ッド層、禁制帯幅Eg1の活性層、第2導電型クラッド
層、第2導電型コンタクト層よりなる非埋め込み型の
部ストライプ半導体レーザにおいて、電流狭窄と光水平
横モードを閉じ込める層群(以下電流・光閉込め層)が
前記活性層に近接する順番で禁制帯幅Eg2、禁制帯幅
Eg3、禁制帯幅Eg4、の連続した3層以上よりなり、Eg 2 ≧Eg 1 ≧Eg 3 かつ Eg 4 ≧Eg 1 ≧Eg 3 とし、 前記電流・光閉込め層のうちEg 3 で発生したキャリア
を前記電流・光閉込め層のうち禁制帯幅がEg 2 の価電
子帯の障壁で前記第2導電型クラッドへの拡散を抑え、
かつ、 ストライプ外部の垂直方向横モードの等価屈折率
がストライプ内部の等価屈折率よりも小となるように前
記電流・光閉込め層群の層厚を設定することを特徴とす
る半導体レーザ。
2. A cladding layer of the first conductivity type to the first conductivity type on a substrate, the active layer of the forbidden band width Eg 1, a second conductivity type cladding layer, of the non-embedded type made of the second conductive type contact layer
In Part stripe semiconductor laser, current confinement and the optical horizontal transverse mode confinement layer group (hereinafter the current-optical confinement layer) bandgap Eg 2 in the order of proximity to the active layer, the forbidden band width Eg 3, the forbidden band And three or more continuous layers having a width of Eg 4 , wherein Eg 2 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3 and Eg 4 ≧ Eg 1 ≧ Eg 3, and carriers generated in Eg 3 of the current / light confinement layer
Of the current / optical confinement layer having a forbidden band width of Eg 2 .
A diffusion barrier suppresses diffusion to the second conductivity type clad,
And a layer thickness of the current / light confinement layer group is set such that an equivalent refractive index in a vertical transverse mode outside the stripe is smaller than an equivalent refractive index inside the stripe.
【請求項3】 前記電流・光閉込め層のうち禁制帯幅E
3の層厚は、当該層のレーザ発振波長における吸収係
数の逆数の1/2以下とすることを特徴とする請求項2
に記載の半導体レーザ。
3. The forbidden band width E of the current / light confinement layer.
The thickness of the g 3 is claim 2, characterized in that less than half of the reciprocal of the absorption coefficient at the lasing wavelength of the layer
4. The semiconductor laser according to claim 1.
【請求項4】 前記禁制帯幅Eg 5 ≧禁制帯幅Eg 2 の関
係であることを特 徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載の半導体レーザ。
4. The function of the forbidden band width Eg 5 ≧ forbidden band width Eg 2 .
To any one of claims 1 to 3, feature that it is engaged
A semiconductor laser as described in the above.
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