JPS6351556B2 - - Google Patents
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- JPS6351556B2 JPS6351556B2 JP57025016A JP2501682A JPS6351556B2 JP S6351556 B2 JPS6351556 B2 JP S6351556B2 JP 57025016 A JP57025016 A JP 57025016A JP 2501682 A JP2501682 A JP 2501682A JP S6351556 B2 JPS6351556 B2 JP S6351556B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- face
- laser device
- mode
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1082—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、埋め込み構造型の半導体レーザ装置
の改良に係わり、特に縦モード多モード化をはか
つた半導体レーザ装置に関する。
の改良に係わり、特に縦モード多モード化をはか
つた半導体レーザ装置に関する。
近年、ビデオデイスク用或いはデイジタル・オ
ーデイオデイスク用の光源として半導体レーザ装
置が用いられているが、この種の用途に用いられ
る半導体レーザ装置にあつては、出射ビームを直
径１〔μｍ〕程度の微小スポツトに効率良く収束
するために、横モードが最低次に制御されている
こと、ビームの放射角が等方的であることおよび
非点収差のないことが望まれる。そして、このよ
うな要望を満たすものとして、埋め込み構造或い
は各種基板加工型の作り付け導波機構を有する横
モード制御半導体レーザ装置が開発されるに至つ
ている。
ーデイオデイスク用の光源として半導体レーザ装
置が用いられているが、この種の用途に用いられ
る半導体レーザ装置にあつては、出射ビームを直
径１〔μｍ〕程度の微小スポツトに効率良く収束
するために、横モードが最低次に制御されている
こと、ビームの放射角が等方的であることおよび
非点収差のないことが望まれる。そして、このよ
うな要望を満たすものとして、埋め込み構造或い
は各種基板加工型の作り付け導波機構を有する横
モード制御半導体レーザ装置が開発されるに至つ
ている。
作り付け導波機構を有する半導体レーザ装置で
は、横モードが基本モードに安定に制御されるの
みならず、一般に縦モードも単一モードで発振す
る。そして、このようなコヒーレンシーの良い半
導体レーザ装置を上記用途に用いた場合、デイス
ク面からの反射による戻り光が半導体レーザ装置
の内部で干渉し、ノイズの発生を招くことが知ら
れている。そこで、上記ノイズの発生を防止する
ために縦モードを多モード化することが試みられ
ているが、この縦モードの多モード化はレーザビ
ームを微小スポツトに収束させるための横モード
制御とは相入れず、半導体レーザ装置を各種デイ
スク用光源として用いる上での大きな問題となつ
ている。
は、横モードが基本モードに安定に制御されるの
みならず、一般に縦モードも単一モードで発振す
る。そして、このようなコヒーレンシーの良い半
導体レーザ装置を上記用途に用いた場合、デイス
ク面からの反射による戻り光が半導体レーザ装置
の内部で干渉し、ノイズの発生を招くことが知ら
れている。そこで、上記ノイズの発生を防止する
ために縦モードを多モード化することが試みられ
ているが、この縦モードの多モード化はレーザビ
ームを微小スポツトに収束させるための横モード
制御とは相入れず、半導体レーザ装置を各種デイ
スク用光源として用いる上での大きな問題となつ
ている。
また、最近では光デイスクへの書き込みを目的
とする大出力半導体レーザ装置の開発も進められ
ている。このような装置では、20〔ｍＷ〕以上も
の光出力が要求されるので光による端面の劣化を
防ぐ必要があるが、この端面劣化を防止するもの
として活性領域の端面を活性層よりも禁制帯幅の
広い結晶層で埋め込んだ、所謂端面埋め込み構造
型の半導体レーザ装置がある。この方式は活性領
域が空気と接触しておらず、さらに共振器端面が
レーザ光に対して透明であるため、共振器端面に
おける劣化が起り難いと云う特長を有し、大出力
半導体レーザ装置の構造として極めて優れてい
る。しかしながら、この種の半導体レーザ装置に
あつても、戻り光によるノイズの発生を防止する
ため、前述した縦モードの多モード化を実現する
ことが共通の課題となつている。
とする大出力半導体レーザ装置の開発も進められ
ている。このような装置では、20〔ｍＷ〕以上も
の光出力が要求されるので光による端面の劣化を
防ぐ必要があるが、この端面劣化を防止するもの
として活性領域の端面を活性層よりも禁制帯幅の
広い結晶層で埋め込んだ、所謂端面埋め込み構造
型の半導体レーザ装置がある。この方式は活性領
域が空気と接触しておらず、さらに共振器端面が
レーザ光に対して透明であるため、共振器端面に
おける劣化が起り難いと云う特長を有し、大出力
半導体レーザ装置の構造として極めて優れてい
る。しかしながら、この種の半導体レーザ装置に
あつても、戻り光によるノイズの発生を防止する
ため、前述した縦モードの多モード化を実現する
ことが共通の課題となつている。
本発明の目的は、横モードを基本モードに安定
に制御することができ、かつ縦モードの多モード
化をはかり得て、例えば光デイスク用光源として
用いるに有用な半導体レーザ装置を提供すること
にある。
に制御することができ、かつ縦モードの多モード
化をはかり得て、例えば光デイスク用光源として
用いるに有用な半導体レーザ装置を提供すること
にある。
一般に、半導体レーザ装置においては、レーザ
共振器端面の反射率を低下させると、縦モードが
多モードとなることが知られている。したがつ
て、ストライプ状の活性領域を有する端面埋め込
み構造型の半導体レーザ装置において、共振器端
面の反射率を低下させることにより、横モードは
基本モードに保持したままで縦モードのみを多モ
ード化できると推測される。本発明者等はこの点
を考慮し鋭意研究を重ねた結果、埋め込まれた活
性領域の端面を水平面と垂直ではなく、垂直より
所定角度傾けることによつて、縦モードを多モー
ド化できることを見出した。すなわち、活性領域
の端面を傾けることによつて、活性領域を含む埋
め込まれた領域と埋め込んだ領域とでの実効的屈
折率の差により、共振器端面からの反射光の光軸
は活性領域での光軸に対して入射位置および入射
角度共にずれを生じる。このずれにより、共振器
端面からの反射光と活性領域での発振モードとの
結合効率が低下し、レーザ共振器端面における見
かけ上の反射率は縦モードが多モード化するに十
分な程低下するためである。このとき、横モード
は活性領域での光導波路層によつて決定されるの
で、前述したストライプ状の活性領域を有するも
のであれば、横モードが安定した基本モードとな
るのは勿論である。
共振器端面の反射率を低下させると、縦モードが
多モードとなることが知られている。したがつ
て、ストライプ状の活性領域を有する端面埋め込
み構造型の半導体レーザ装置において、共振器端
面の反射率を低下させることにより、横モードは
基本モードに保持したままで縦モードのみを多モ
ード化できると推測される。本発明者等はこの点
を考慮し鋭意研究を重ねた結果、埋め込まれた活
性領域の端面を水平面と垂直ではなく、垂直より
所定角度傾けることによつて、縦モードを多モー
ド化できることを見出した。すなわち、活性領域
の端面を傾けることによつて、活性領域を含む埋
め込まれた領域と埋め込んだ領域とでの実効的屈
折率の差により、共振器端面からの反射光の光軸
は活性領域での光軸に対して入射位置および入射
角度共にずれを生じる。このずれにより、共振器
端面からの反射光と活性領域での発振モードとの
結合効率が低下し、レーザ共振器端面における見
かけ上の反射率は縦モードが多モード化するに十
分な程低下するためである。このとき、横モード
は活性領域での光導波路層によつて決定されるの
で、前述したストライプ状の活性領域を有するも
のであれば、横モードが安定した基本モードとな
るのは勿論である。
なお、本発明者等の実験によれば、活性領域の
端面の前記垂直からの傾き角度θが10゜以下であ
ると反射率の低下が不十分となり、上記角度θが
60゜以上であると反射率の低下が著しく大きくな
り光出力の大幅な低下を招き好ましくなかつた。
また、上記した程度（10゜〜60゜）の傾き角度は、
結晶の面方位を利用した異方性エツチング、或い
はリアクテイブ・イオン・エツチング等の異方性
エツチングによつて容易に実現可能であつた。
端面の前記垂直からの傾き角度θが10゜以下であ
ると反射率の低下が不十分となり、上記角度θが
60゜以上であると反射率の低下が著しく大きくな
り光出力の大幅な低下を招き好ましくなかつた。
また、上記した程度（10゜〜60゜）の傾き角度は、
結晶の面方位を利用した異方性エツチング、或い
はリアクテイブ・イオン・エツチング等の異方性
エツチングによつて容易に実現可能であつた。
本発明はこのような点に着目し、活性層および
クラツド層からなるストライブ状のヘテロ接合構
造部の側面および端面が、上記活性層より禁制帯
幅の広い結晶層で埋め込まれた埋め込み構造型の
半導体レーザ装置において、上記ヘテロ接合構造
部端面を上記活性層面の長辺方向と垂直な面に対
し傾けて設けるようにしたものである。
クラツド層からなるストライブ状のヘテロ接合構
造部の側面および端面が、上記活性層より禁制帯
幅の広い結晶層で埋め込まれた埋め込み構造型の
半導体レーザ装置において、上記ヘテロ接合構造
部端面を上記活性層面の長辺方向と垂直な面に対
し傾けて設けるようにしたものである。
本発明によれば、横モードを安定に基本モード
に制御した状態で、縦モードのみを多モード化す
ることができる。したがつて、光デイスク用光源
として使用した場合、デイスク面からの戻り光の
干渉によるノイズ発生を防止することができ、そ
の効果は絶大なものである。また、これによつて
半導体レーザ装置の光デイスク装置への搭載実用
化が可能となり、光デイスク装置の小型化および
高性能化に寄与することができる。
に制御した状態で、縦モードのみを多モード化す
ることができる。したがつて、光デイスク用光源
として使用した場合、デイスク面からの戻り光の
干渉によるノイズ発生を防止することができ、そ
の効果は絶大なものである。また、これによつて
半導体レーザ装置の光デイスク装置への搭載実用
化が可能となり、光デイスク装置の小型化および
高性能化に寄与することができる。
第１図は本発明の一実施例に係わる半導体レー
ザ装置の概略構造を示す斜視図、第２図は第１図
の矢視Ａ−Ａ断面を示す図である。図中１はＮ−
GaAs基板（半導体基板）であり、この基板１上
にはＮ−GaAlAs層の（クラツド層）２、Ｐ−
GaAs層（活性層）３およびＰ−GaAlAs層（ク
ラツド層）４からなるダブルヘテロ接合構造部が
メサストライプ状に形成されている。このダブル
ヘテロ接合構造部上、つまりクラツド層４上には
Ｐ−GaAs層（オーミツクコンタクト層）５が形
成されている。そして、ダブルヘテロ接合構造部
およびオーミツクコンタクト層５の側面および端
面は、GaAlAs層（高抵抗層）６で埋め込まれて
いる。ここで、ダブルヘテロ接合構造部およびオ
ーミツクコンタクト層５の端面は、水平面に対し
垂直ではなくθ′＝54゜傾けて設けられている。す
なわち、ダブルヘテロ接合構造部の端面は活性層
３の長辺方向と垂直な面に対しθ＝36゜傾けて形
成されている。また、活性層３の端面から高抵抗
層６の端面までの距離ＬはＬ＝20〜30〔μｍ〕の
範囲に設定されている。なお、図中７，８はそれ
ぞれ電極を示している。
ザ装置の概略構造を示す斜視図、第２図は第１図
の矢視Ａ−Ａ断面を示す図である。図中１はＮ−
GaAs基板（半導体基板）であり、この基板１上
にはＮ−GaAlAs層の（クラツド層）２、Ｐ−
GaAs層（活性層）３およびＰ−GaAlAs層（ク
ラツド層）４からなるダブルヘテロ接合構造部が
メサストライプ状に形成されている。このダブル
ヘテロ接合構造部上、つまりクラツド層４上には
Ｐ−GaAs層（オーミツクコンタクト層）５が形
成されている。そして、ダブルヘテロ接合構造部
およびオーミツクコンタクト層５の側面および端
面は、GaAlAs層（高抵抗層）６で埋め込まれて
いる。ここで、ダブルヘテロ接合構造部およびオ
ーミツクコンタクト層５の端面は、水平面に対し
垂直ではなくθ′＝54゜傾けて設けられている。す
なわち、ダブルヘテロ接合構造部の端面は活性層
３の長辺方向と垂直な面に対しθ＝36゜傾けて形
成されている。また、活性層３の端面から高抵抗
層６の端面までの距離ＬはＬ＝20〜30〔μｍ〕の
範囲に設定されている。なお、図中７，８はそれ
ぞれ電極を示している。
このような構成であれば、活性層３の端面から
放出された光は、前記第２図に１点鎖線で示す如
く活性層３と高抵抗層６との実効的屈折率の差に
より下方向に曲げられ共振器端面で反射される。
このため、共振器端面からの反射光の光軸は、活
性層３での光軸に対して入射位置および入射角度
共にずれを生じ、このずれにより共振器端面から
の反射光との結合効率が低下し、レーザ共振器端
面の見かけ上の反射率が低下する。したがつて、
縦モードの多モード化をはかることができる。
放出された光は、前記第２図に１点鎖線で示す如
く活性層３と高抵抗層６との実効的屈折率の差に
より下方向に曲げられ共振器端面で反射される。
このため、共振器端面からの反射光の光軸は、活
性層３での光軸に対して入射位置および入射角度
共にずれを生じ、このずれにより共振器端面から
の反射光との結合効率が低下し、レーザ共振器端
面の見かけ上の反射率が低下する。したがつて、
縦モードの多モード化をはかることができる。
次に、上述した実施例装置の製造方法を説明す
る。第３図ａ〜ｃは同装置の製造工程を示す斜視
図である。まず、第３図ａに示す如く100面を主
面とするＮ−GaAs基板１上に液相エピタキシヤ
ル法を用いＮ−Ga0.6Al0.4As層２、Ｐ−GaAs層
３、Ｐ−Ga0.6Al0.4As層４およびＰ−GaAs層５
を順次成長形成し、続いてＰ−GaAs層５上に選
択結晶成長マスクとしてのSi3N4膜９をストライ
プ状に形成する。次いで、CH3OH：H3PO4：
H2O2（体積比３：１：１）のエツチング液を用
い、第３図ｂに示す如く上記Si3N4膜９をマスク
として基板１に至る深さまで選択エツチングす
る。このエツチングにより、ヘテロ接合構造部端
面にはエツチング速度の遅い111面が現われる。
この111面は基板１の100面に対し54゜の角度をな
す。次いで、第３図ｃに示す如くGa0.6Al0.4As層
６（埋め込み層）を成長形成する。その後、前記
Si3N4膜９を除去したのち、電極７，８を被着す
ることによつて、前記第１図に示す端面埋め込み
構造型の半導体レーザ装置が形成されることにな
る。
る。第３図ａ〜ｃは同装置の製造工程を示す斜視
図である。まず、第３図ａに示す如く100面を主
面とするＮ−GaAs基板１上に液相エピタキシヤ
ル法を用いＮ−Ga0.6Al0.4As層２、Ｐ−GaAs層
３、Ｐ−Ga0.6Al0.4As層４およびＰ−GaAs層５
を順次成長形成し、続いてＰ−GaAs層５上に選
択結晶成長マスクとしてのSi3N4膜９をストライ
プ状に形成する。次いで、CH3OH：H3PO4：
H2O2（体積比３：１：１）のエツチング液を用
い、第３図ｂに示す如く上記Si3N4膜９をマスク
として基板１に至る深さまで選択エツチングす
る。このエツチングにより、ヘテロ接合構造部端
面にはエツチング速度の遅い111面が現われる。
この111面は基板１の100面に対し54゜の角度をな
す。次いで、第３図ｃに示す如くGa0.6Al0.4As層
６（埋め込み層）を成長形成する。その後、前記
Si3N4膜９を除去したのち、電極７，８を被着す
ることによつて、前記第１図に示す端面埋め込み
構造型の半導体レーザ装置が形成されることにな
る。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記半導体基板はＮ型に限
らずＰ型でもよい。さらにGaAs基板の代りに
InP基板を用いたInP−InGaAsP系レーザ装置に
適用することも可能である。また、前記ヘテロ接
合構造部の傾き角度θや活性層端面から共振器端
面までの距離Ｌ等の値は、仕様に応じて適宜定め
ればよい。さらに、光デイスク装置の光源用とし
ての他に、各種装置の光源用として用いることが
可能である。要するに本発明は、その要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
のではない。例えば、前記半導体基板はＮ型に限
らずＰ型でもよい。さらにGaAs基板の代りに
InP基板を用いたInP−InGaAsP系レーザ装置に
適用することも可能である。また、前記ヘテロ接
合構造部の傾き角度θや活性層端面から共振器端
面までの距離Ｌ等の値は、仕様に応じて適宜定め
ればよい。さらに、光デイスク装置の光源用とし
ての他に、各種装置の光源用として用いることが
可能である。要するに本発明は、その要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができ
る。
第１図は本発明の一実施例に係わる端面埋め込
み構造型半導体レーザ装置の概略構造を示す斜視
図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図、第３図
ａ〜ｃは上記実施例装置の製造工程を示す斜視図
である。 １……Ｎ−GaAs基板（半導体基板）、２……
Ｎ−Ga0.6Al0.4As層（クラツド層）、３……Ｐ−
GaAs層（活性層）、４……Ｎ−Ga0.6Al0.4As層
（クラツド層）、５……Ｐ−GaAs層（オーミツク
コンタクト層）、６……Ga0.6Al0.4As層（高抵抗
埋め込み層）、７，８……電極、９……Si3N4膜
（マスク）。
み構造型半導体レーザ装置の概略構造を示す斜視
図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図、第３図
ａ〜ｃは上記実施例装置の製造工程を示す斜視図
である。 １……Ｎ−GaAs基板（半導体基板）、２……
Ｎ−Ga0.6Al0.4As層（クラツド層）、３……Ｐ−
GaAs層（活性層）、４……Ｎ−Ga0.6Al0.4As層
（クラツド層）、５……Ｐ−GaAs層（オーミツク
コンタクト層）、６……Ga0.6Al0.4As層（高抵抗
埋め込み層）、７，８……電極、９……Si3N4膜
（マスク）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 活性層およびクラツド層からなるストライプ
状のヘテロ接合構造部の側面および端面が、上記
活性層より禁制帯幅の広い結晶層で埋め込まれ、
且つ光導波路に周期的凹凸を持たない埋め込み構
造型の半導体レーザ装置において、前記ヘテロ接
合構造部端面を前記活性層面の長辺方向と垂直な
面に対し傾けて設け、縦モードを多モード化した
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 ２ 前記ヘテロ接合構造部端面の傾き角を10〜
60゜の範囲に設定したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2501682A JPS58141587A (ja) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2501682A JPS58141587A (ja) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58141587A JPS58141587A (ja) | 1983-08-22 |
| JPS6351556B2 true JPS6351556B2 (ja) | 1988-10-14 |
Family
ID=12154110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2501682A Granted JPS58141587A (ja) | 1982-02-18 | 1982-02-18 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58141587A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3728566A1 (de) * | 1987-08-27 | 1989-03-09 | Telefunken Electronic Gmbh | Optoelektronisches halbleiterbauelement |
| JPH10163563A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ |
| JP6737158B2 (ja) * | 2016-12-08 | 2020-08-05 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
| JP2018098263A (ja) * | 2016-12-08 | 2018-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5639069B2 (ja) * | 1973-12-24 | 1981-09-10 |
-
1982
- 1982-02-18 JP JP2501682A patent/JPS58141587A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58141587A (ja) | 1983-08-22 |
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