JP2008219051A

JP2008219051A - 半導体レーザ

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Publication number: JP2008219051A
Application number: JP2008154958A
Authority: JP
Inventors: Kimio Shigihara; 君男鴫原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】
アスペクト比を低減しつつ高次モードの発生を抑えることのできる半導体レーザを提供する。
【解決手段】
半導体基板１４上に、活性層５を境にして対称にそれぞれ導電型の異なるガイド層８ａ，４ａとクラッド層１０ａ，１ａとを備えたリッジ型あるいは埋込リッジ型の屈折率導波構造を有する半導体レーザにおいて、ガイド層とクラッド層との禁制帯幅を、上記活性層５の禁制帯幅よりも大きくし、半導体基板側に配置したガイド層８ａとクラッド層１０ａとの間にのみ該クラッド層の屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率層９ａを設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報処理あるいは光通信等の光源であるリッジ型あるいはリッジ埋め込み型の半導体レーザに関し、特にリッジ部の幅方向の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減しつつ高次モードの発生を抑えることのできる半導体レーザに関するものである。

図７は、M.Sugo, J.Temmyo, T.Nishiya, and T.Tamamura, "Development of 1.02μm pump laser diodes," OSA TOPS on Optical Amplifiers and Their Applications, Vol.5, pp.101-104, 1996で開示された従来の半導体レーザの屈折率分布を示す図であり、図において、１はｐ型クラッド層、２はｐ型低屈折率層、３はｐ型第２ガイド層、４はｐ型第１ガイド層、５は歪量子井戸活性層、６はバリア層、７はｎ型第１ガイド層、８はｎ型第２ガイド層、９はｎ型低屈折率層、１０はｎ型クラッド層である。

この半導体レーザの動作としては、ｐ型クラッド層１側から正孔が、ｎ型クラッド層１０側からは電子が活性層５に注入され、そこで再結合することによって光が発生する。発生した光は、半導体層の厚さ方向(x) 及び幅方向の屈折率分布の影響を受けて共振器長方向に伝搬し、レーザ端面で反射しながら増幅して発振に至る。この半導体レーザは、半導体層の厚さ方向(x) の屈折率分布は、バリア層６を中心としてクラッド層１、１０まで対称に分布し、かつｐ側クラッド層１とｐ側第２ガイド層３の間及びｎ側クラッド層１０とｎ側第２ガイド層８の間にはそれぞれｐ型低屈折率層２及びｎ型低屈折率層９が挿入されている。つまり、図に示すように、ｐ型第１ガイド層４及びｎ型第１ガイド層７、ｐ型第２ガイド層３及びｎ型第２ガイド層８、ｐ型クラッド層１及びｎ型クラッド層１０はそれぞれ屈折率及び層厚が等しくなっている上、屈折率及び層厚が等しい低屈折率層２、９がｐ型クラッド層１とｐ型第２ガイド層３の間及びｎ型クラッド層１０とｎ型第２ガイド層８の間に挿入されている。

ここでｐ型低屈折率層２及びｎ型低屈折率層９は、厚さ方向(x) の光強度分布を拡げ、厚さ方向の遠視野像の拡がりを抑えて、幅方向の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減する作用がある。
M.Sugo, J.Temmyo, T.Nishiya, and T.Tamamura, "Development of 1.02μm pump laser diodes," OSA TOPS on Optical Amplifiers and Their Applications, Vol.5, pp.101-104, 1996

従来の半導体レーザは、以上のように構成されているので、この屈折率分布をリッジ型半導体レーザに適用すると、ガイド層を中心としてリッジ側及び基板側に対称に光が拡がるためリッジ部において幅方向の大きな屈折率差に影響を受け高次モードが発生し、結果としてキンクを生じ光出力の低下を招くといった問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アスペクト比を低減しつつ高次モードの発生を抑えることのできる半導体レーザを提供するものである。

この発明に係る半導体レーザは、半導体基板上に、活性層を境にして対称にそれぞれ導電型の異なるガイド層とクラッド層とを備えたリッジ型あるいは埋込リッジ型の屈折率導波構造を有する半導体レーザにおいて、上記ガイド層とクラッド層との禁制帯幅が、上記活性層の禁制帯幅よりも大きいものであり、上記半導体基板側に配置したガイド層とクラッド層との間にのみ該クラッド層の屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率層を設けたものである。

また、この発明に係る半導体レーザは、リッジ型の屈折率導波構造を有し、前記リッジ形状を覆うように形成され、前記リッジ形状上部に開口部を有する絶縁膜を具備するものである。

また、この発明に係る半導体レーザは、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のクラッド層の屈折率をリッジ側のクラッド層の屈折率よりも大きくしたものである。

また、この発明に係る半導体レーザは、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のガイド層厚をリッジ側のガイド層厚よりも厚くしたものである。

また、この発明に係る半導体レーザは、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のガイド層の屈折率をリッジ側の屈折率よりも大きくしたものである。

この発明に係る半導体レーザによれば、半導体基板側に配置したガイド層とクラッド層との間にのみ該クラッド層の屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率層を設けたので、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布を拡げ、半導体層の厚さ方向(x) における遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができるという効果が得られる。また、上記のような低屈折率層の存在によって光はバリア層を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

この発明に係る半導体レーザによれば、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のクラッド層の屈折率をリッジ側のクラッド層の屈折率よりも大きくしたので、上記高次モードの発生を防ぎ、かつ基板側への光の拡がりが促進されるため、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がって、半導体層の厚さ方向(x) と幅方向(y) との遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比をより低減することができるという効果がある。

この発明に係る半導体レーザによれば、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のガイド層厚をリッジ側のガイド層厚よりも厚くしたので、上記高次モードの発生を防ぎ、かつ基板側への光の拡がりが促進されるため、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がって、半導体層の厚さ方向(x) と幅方向(y) との遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比をより低減することができるという効果がある。

この発明に係る半導体レーザによれば、上記半導体レーザにおいて、上記半導体基板側のガイド層の屈折率をリッジ側の屈折率よりも大きくしたので、上記高次モードの発生を防ぎ、かつ基板側への光の拡がりが促進されるため、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がって、半導体層の厚さ方向(x) と幅方向(y) との遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比をより低減することができるという効果がある。

（実施の形態１）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態１を説明する。図１は、この実施の形態１である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図１に示すように、半導体基板１４上に、基板側クラッド層１０ａ、低屈折率層９ａ、基板側第２ガイド層８ａ、基板側第１ガイド層７ａ、歪量子井戸活性層５、バリア層６、歪量子井戸活性層５、リッジ側第１ガイド層４ａ、リッジ側第２ガイド層３ａ、リッジ側クラッド層１ａおよびコンタクト層１３を、順次結晶成長させたものである。リッジ側クラッド層１ａおよびコンタクト層１３は、リッジストライプ状に形成されており、コンタクト層１３上の一部を除きリッジ上に絶縁層１２が形成されている。また、このリッジ側上面にはリッジ側電極１１が形成され、半導体基板１４の裏面には基板側電極１５が形成されている。

各半導体層の導電型については、半導体基板１４がｎ型であれば、基板側クラッド層１０ａ、低屈折率層９ａ、基板側第２ガイド層８ａおよび基板側第１ガイド層７ａはｎ型であり、リッジ側第１ガイド層４ａ、リッジ側第２ガイド層３ａ、リッジ側クラッド層１ａおよびコンタクト層１３はｐ型である。半導体基板１４がｐ型であれば、上記とは逆の導電型となる。なお、活性層５およびバリア層６は、ほぼ真性の半導体層である。

各半導体層の屈折率については、リッジ側クラッド層１ａおよび基板側クラッド層１０ａ、リッジ側第２ガイド層３ａおよび基板側第２ガイド層８ａ、リッジ側第１ガイド層４ａおよび基板側第１ガイド層７ａは、それぞれ等しい屈折率になっている。また、基板側第２ガイド層８ａと基板側クラッド層１０ａとの間に挿入している低屈折率層９ａの屈折率は基板側クラッド層１０ａの屈折率よりも小さくなっている（ｎ_L＜ｎ_CL）。そして、活性層５の屈折率が一番大きくなっており、リッジ側第１ガイド層４ａおよび基板側第１ガイド層７ａ、リッジ側第２ガイド層３ａおよび基板側第２ガイド層８ａ、リッジ側クラッド層１ａおよび基板側クラッド層１０ａ、低屈折率層９ａの順に屈折率が小さくなっている。

次に、上記半導体レーザの製造方法について説明する。

まず、半導体基板１４上に、ＭＯＣＶＤ法等により、基板側クラッド層１０ａ、低屈折率層９ａ、基板側第２ガイド層８ａ、基板側第１ガイド層７ａ、歪量子井戸活性層５、バリア層６、歪量子井戸活性層５、リッジ側第１ガイド層４ａ、リッジ側第２ガイド層３ａ、リッジ側クラッド層１ａおよびコンタクト層１３を、順次結晶成長させる。次にコンタクト層１３上に、ストライプ状の絶縁膜を形成し、この絶縁膜をマスクとしてコンタクト層１３およびリッジ側クラッド層１ａをエッチングしてリッジストライプ形状に形成する。そして、マスクとして用いた絶縁膜を除去し、コンタクト層１３上にストライプ状のレジストパターンを形成し、絶縁膜１２をＣＶＤ法等により成膜して形成する。この後、上記レジストを除去してリッジ側表面にリッジ側電極を、半導体基板１４の裏面に基板側電極をそれぞれ形成すると、図１に示した半導体レーザが完成する。

次に、上記半導体レーザの動作について説明する。

ここでは半導体基板１４にｎ型半導体基板を用いた場合を説明する。リッジ側電極１１（ｎ側電極）および基板側電極１５（ｐ側電極）を介して電圧を印加すると、リッジ側クラッド層１ａ（ｐ型クラッド層）側から正孔が、基板側クラッド層１０ａ（ｎ型クラッド層）側からは電子が活性層５に注入され、そこで正孔と電子が再結合することによって光が発生する。発生した光は、半導体層の厚さ方向(x) 及び幅方向の屈折率分布に影響され共振器長方向に伝搬し、レーザ端面で反射しながら増幅して発振に至る。

上記実施の形態１の半導体レーザによれば、基板側第２ガイド層８ａと基板側クラッド層１０ａとの間に挿入している低屈折率層９ａの屈折率ｎ_Lは、基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLよりも小さくなっており（ｎ_L＜ｎ_CL）、この低屈折率層９ａの存在によって半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) における遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような低屈折率層９ａの存在によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくく、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

ところで、基板側のガイド層とクラッド層との間に低屈折率層を設けたリッジ型の半導体レーザが特開平７−１７００１１号公報に開示されている（実施例１０、図３０，３１参照。）。しかしながら、この半導体レーザは、リッジ側のクラッド層を厚くすると、リッジストライプ外部への無効電流が増大し、かつ素子抵抗が増大してレーザの消費電力が増大するという課題を解決すべく、リッジ側のクラッド層を薄く形成するために低屈折率層を設けたものであり、本発明のものとはその課題を異にするものである。

（実施の形態２）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態２を説明する。図２は、この実施の形態２である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図２に示すように、低屈折率層９ｂの屈折率ｎ_Lが基板側クラッド層１０ｂの屈折率ｎ_CLよりも小さくなっていることは（ｎ_L＜ｎ_CL）、上記実施の形態１と同じであるが、さらに実施の形態２のものでは基板側クラッド層１０ｂの屈折率ｎ_CLはリッジ側クラッド層１ｂの屈折率ｎ_CUよりも大きくなっている（ｎ_CL＞ｎ_CU）。なお、その他の構造、製造方法、動作などについては上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態２の半導体レーザによれば、上記基板側に配置した低屈折率層９ｂの存在や、基板側クラッド層１０ｂ（屈折率ｎ_CL）とリッジ側クラッド層１ｂ（屈折率ｎ_CU）の屈折率の関係（ｎ_CL＞ｎ_CU）から、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような屈折率の関係によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

（実施の形態３）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態３を説明する。図３は、この実施の形態３である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図３に示すように、低屈折率層９ａの屈折率ｎ_Lが基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLよりも小さくなっていることは（ｎ_L＜ｎ_CL）、上記実施の形態１と同じであるが、さらに実施の形態３のものでは、基板側第１ガイド層７ｂ（層厚ｄ_g1L）および基板側第２ガイド層８ｂ（層厚ｄ_g2L）の層厚は、それぞれリッジ側第１ガイド層４ｂ（層厚ｄ_g1U）およびリッジ側第２ガイド層３ｂ（層厚ｄ_g2U）の層厚より厚くなっている（ｄ_g1L＞ｄ_g1U、ｄ_g2L＞ｄ_g2U）。なお、その他の構造、製造方法、動作などについては上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態３の半導体レーザによれば、基板側に配置した低屈折率層９ａの存在や、基板側の第１ガイド層７ｂ（層厚ｄ_g1L）および第２ガイド層８ｂ（層厚ｄ_g2L）とリッジ側の第１ガイド層４ｂ（層厚ｄ_g1U）および第２ガイド層３ｂ（層厚ｄ_g2U）の層厚の関係（ｄ_g1L＞ｄ_g1U、ｄ_g2L＞ｄ_g2U）により、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような低屈折率層９ａやガイド層の層厚の関係によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

（実施の形態４）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態４を説明する。図４は、この実施の形態４である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図４に示すように、低屈折率層９ａの屈折率ｎ_Lが基板側クラッド層１０ｂの屈折率ｎ_CLよりも小さくなっていることは（ｎ_L＜ｎ_CL）、上記実施の形態１と同じであるが、さらに実施の形態４のものでは、基板側第１ガイド層７ｃ（層厚ｄ_g1L）および基板側第２ガイド層８ｃ（層厚ｄ_g2L）の層厚は、それぞれリッジ側第１ガイド層４ｃ（層厚ｄ_g1U）およびリッジ側第２ガイド層３ｃ（層厚ｄ_g2U）の層厚より厚く形成され（ｄ_g1L＞ｄ_g1U、ｄ_g2L＞ｄ_g2U）、かつ基板側クラッド層１０ｂの屈折率ｎ_CLはリッジ側クラッド層１ｂの屈折率ｎ_CUより大きくなっている（ｎ_CL＞ｎ_CU）。なお、その他の構造、製造方法、動作などについては上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態４の半導体レーザによれば、基板側に配置した低屈折率層９ａの存在や、リッジ側クラッド層１ｂ（屈折率ｎ_CU）と基板側クラッド層１０ｂ（屈折率ｎ_CL）の屈折率の関係（ｎ_L＜ｎ_CL）、基板側の第１ガイド層７ｃ（層厚ｄ_g1L）および第２ガイド層８ｃ（層厚ｄ_g2L）とリッジ側の第１ガイド層４ｃ（層厚ｄ_g1U）および第２ガイド層３ｃ（層厚ｄ_g2U）の層厚の関係（ｄ_g1L＞ｄ_g1U、ｄ_g2L＞ｄ_g2U）により、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような低屈折率層９ａやガイド層の層厚の関係によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

（実施の形態５）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態５を説明する。図５は、この実施の形態５である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図５に示すように、低屈折率層９ａの屈折率ｎ_Lが基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLよりも小さくなっていることは（ｎ_L＜ｎ_CL）、上記実施の形態１と同じであるが、さらに実施の形態５のものでは、基板側第１ガイド層７ｄ（屈折率ｎ_g1L）および基板側第２ガイド層８ｄ（屈折率ｎ_g2L）の屈折率は、それぞれリッジ側第１ガイド層４ｄ（屈折率ｎ_g1U）およびリッジ側第２ガイド層３ｄ（屈折率ｎ_g2U）の屈折率よりも大きくなっている（ｎ_g1L＞ｎ_g1U、ｎ_g2L＞ｎ_g2U）。なお、その他の構造、製造方法、動作などについては上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態５の半導体レーザによれば、基板側に配置した低屈折率層９ａの存在や、基板側の第１ガイド層７ｄ（屈折率ｎ_g1L）および第２ガイド層８ｄ（屈折率ｎ_g2L）とリッジ側の第１ガイド層４ｄ（屈折率ｎ_g1U）および第２ガイド層３ｄ（屈折率ｎ_g2U）の屈折率の関係（ｎ_g1L＞ｎ_g1U、ｎ_g2L＞ｎ_g2U）により、半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような低屈折率層９ａやガイド層の屈折率の関係によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

なお、本実施の形態５において、上記実施の形態２のように基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLをリッジ側クラッド層１ａの屈折率ｎ_CUより大きくしてもよく、また、上記実施の形態３のように基板側ガイド層７ｄ，８ｄの層厚をリッジ側ガイド層３ｄ，４ｄの層厚より厚く形成してもよく、さらには、上記実施の形態４のように基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLをリッジ側クラッド層１ａの屈折率ｎ_CUより大きくし、かつ基板側ガイド層７ｄ，８ｄの層厚をリッジ側ガイド層３ｄ，４ｄの層厚より厚く形成してもよい。

（実施の形態６）
以下、この発明に係る半導体レーザの実施の形態６を説明する。図６は、この実施の形態６である半導体レーザを示す断面図である。この半導体レーザは、図６に示すように、上記実施の形態１の半導体レーザに対してリッジ部の両端を電流ブロック層１６で埋め込んだ埋込みリッジ型構造を採用したものである。基板側クラッド層１０ａと基板側第２ガイド層８ａとの間に屈折率が基板側クラッド層１０ａの屈折率ｎ_CLよりも小さい低屈折率層９ａ（屈折率ｎ_L）が挿入されている（ｎ_CL＞ｎ_L）構造は、上記実施の形態１と同じである。なお、その他の構造、動作などについては上記実施の形態１と同様である。

この実施の形態６の半導体レーザの製造方法としては、半導体基板１４上に、ＭＯＣＶＤ法等により、基板側クラッド層１０ａ、低屈折率層９ａ、基板側第２ガイド層８ａ、基板側第１ガイド層７ａ、歪量子井戸活性層５、バリア層６、歪量子井戸活性層５、リッジ側第１ガイド層４ａ、リッジ側第２ガイド層３ａ、リッジ側クラッド層１ａを順次結晶成長させる。次にリッジ側クラッド層１ａ上に、ストライプ状の絶縁膜を形成し、この絶縁膜をマスクとしてリッジ側クラッド層１ａをエッチングしてリッジストライプ形状に形成して、このリッジ側クラッド層１ａのエッチング除去した部分に、ＭＯＣＶＤ法等により電流ブロック層１６を埋め込み成長させる。そして、マスクとして用いた絶縁膜を除去し、全面にコンタクト層１３を形成する。この後、上記リッジ上部にリッジストライプ幅より狭いストライプ状のリッジ側電極を、半導体基板１４の裏面に基板側電極１５をそれぞれ形成すると、図６に示した埋込みリッジ型の半導体レーザが完成する。

上記実施の形態６の半導体レーザにあっても上記実施の形態１の場合と同様に低屈折率層９ａの存在によって半導体層の厚さ方向(x) に光強度分布が拡がり、半導体層の厚さ方向(x) における遠視野像の拡がりを抑えて幅方向(y) の遠視野像の拡がりに対する厚さ方向(x) の遠視野像の拡がりの比であるアスペクト比を低減することができる。また、上記のような低屈折率層９ａの存在によって光はバリア層６を境にして基板側にのみ拡がり、そのため、共振器長方向に伝播する光は、半導体層の幅方向(y) ではリッジ部分とリッジ部の外側との屈折率差の影響を受けにくくなり、その結果、リッジ幅を拡げても基本モードのみが許容され、キンク発生の原因である高次モードの発生を防ぐことができるという効果が得られる。

なお、上記実施の形態２から５に対しても本実施の形態６のような埋込みリッジ型半導体レーザにしてもよい。

本発明に係る半導体レーザは、アスペクト比を低減しつつ高次モードの発生を抑えることのできるので、情報処理あるいは光通信等の光源であるリッジ型あるいはリッジ埋め込み型の半導体レーザに有用である。

この発明の実施の形態１による半導体レーザを示す断面図である。この発明の実施の形態２による半導体レーザを示す断面図である。この発明の実施の形態３による半導体レーザを示す断面図である。この発明の実施の形態４による半導体レーザを示す断面図である。この発明の実施の形態５による半導体レーザを示す断面図である。この発明の実施の形態６による半導体レーザを示す断面図である。従来の半導体レーザを示す断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂリッジ型クラッド層、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄリッジ側第２ガイド層、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄリッジ側第１ガイド層、５歪量子井戸活性層、６バリア層、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ基板側第１ガイド層、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ基板側第２ガイド層、９ａ，９ｂ低屈折率層、１０ａ，１０ｂ基板側クラッド層、１１リッジ側電極、１２絶縁膜、１３コンタクト層、１４半導体基板、１５基板側電極、１６電流ブロック層。

Claims

半導体基板上に、活性層を境にして対称にそれぞれ導電型の異なるガイド層とクラッド層とを備えたリッジ型あるいは埋込リッジ型の屈折率導波構造を有する半導体レーザにおいて、
上記ガイド層と上記クラッド層との禁制帯幅は、上記活性層の禁制帯幅よりも大きく、
上記半導体基板側に配置したガイド層とクラッド層との間にのみ該クラッド層の屈折率よりも小さい屈折率を有する低屈折率層を設けたことを特徴とする半導体レーザ。
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
リッジ型の屈折率導波構造を有し、
前記リッジ形状を覆うように形成され、前記リッジ形状上部に開口部を有する絶縁膜を具備することを特徴とする半導体レーザ。
請求項１または２に記載の半導体レーザにおいて、
上記半導体基板側のクラッド層の屈折率をリッジ側のクラッド層の屈折率よりも大きくしたことを特徴とする半導体レーザ。
請求項１ないし３に記載の半導体レーザにおいて、
上記半導体基板側のガイド層厚をリッジ側のガイド層厚よりも厚く形成したことを特徴とする半導体レーザ。
請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体レーザにおいて、
上記半導体基板側のガイド層の屈折率をリッジ側の屈折率よりも大きくしたことを特徴とする半導体レーザ。