JPH06310803A - 半導体レーザー装置 - Google Patents
半導体レーザー装置Info
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- JPH06310803A JPH06310803A JP12330993A JP12330993A JPH06310803A JP H06310803 A JPH06310803 A JP H06310803A JP 12330993 A JP12330993 A JP 12330993A JP 12330993 A JP12330993 A JP 12330993A JP H06310803 A JPH06310803 A JP H06310803A
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- semiconductor laser
- laser device
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザー装置において、高出力と低ノ
イズを両立させ、寿命等に問題の生じることなく、高出
力・低ノイズとした半導体レーザー装置を提供する。 【構成】 半導体レーザー装置において、フロント端面
１の反射率を２０％以上４０％以下とし、かつ活性層５
Ｅに量子井戸活性層３ａ〜３ｃを備える構成とした半導
体レーザー装置。
イズを両立させ、寿命等に問題の生じることなく、高出
力・低ノイズとした半導体レーザー装置を提供する。 【構成】 半導体レーザー装置において、フロント端面
１の反射率を２０％以上４０％以下とし、かつ活性層５
Ｅに量子井戸活性層３ａ〜３ｃを備える構成とした半導
体レーザー装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザー装置に
関し、特に、低ノイズで高出力を可能とした半導体レー
ザー装置に関するものである。
関し、特に、低ノイズで高出力を可能とした半導体レー
ザー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザー装置は各種の分野で用い
られているが、半導体レーザー装置のノイズを低減する
ことは、ほとんどの適用分野において要請される重要な
事項である。ノイズ低減の手法として、フロント端面反
射率Ｒｆを上げることは、従来から行われていた。
られているが、半導体レーザー装置のノイズを低減する
ことは、ほとんどの適用分野において要請される重要な
事項である。ノイズ低減の手法として、フロント端面反
射率Ｒｆを上げることは、従来から行われていた。
【０００３】一方、高出力化のためには、反射率Ｒｆを
下げる必要がある。従って、高出力化と低ノイズ化は、
互いに相反する要請であり、いわゆるトレードオフの関
係にあるものであった。
下げる必要がある。従って、高出力化と低ノイズ化は、
互いに相反する要請であり、いわゆるトレードオフの関
係にあるものであった。
【０００４】従来、例えば高出力半導体レーザー装置で
は反射率Ｒｆを５〜１０％とし、一方低ノイズ化のため
には反射率Ｒｆを２０〜３０％としていた。
は反射率Ｒｆを５〜１０％とし、一方低ノイズ化のため
には反射率Ｒｆを２０〜３０％としていた。
【０００５】高出力レーザーにおいては、反射率Ｒｆを
上げることは設計上困難であり、反射率Ｒｆを上げてノ
イズ（量子ノイズ）を抑制しようとすると、共振器内の
光密度が増加して、寿命に重大な影響を与える。
上げることは設計上困難であり、反射率Ｒｆを上げてノ
イズ（量子ノイズ）を抑制しようとすると、共振器内の
光密度が増加して、寿命に重大な影響を与える。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、半導体レーザー装置におい
て、高出力と低ノイズを両立させ、寿命等に問題の生じ
ることなく、高出力・低ノイズとした半導体レーザー装
置を提供することを目的とする。
て、高出力と低ノイズを両立させ、寿命等に問題の生じ
ることなく、高出力・低ノイズとした半導体レーザー装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項１の発
明は、半導体レーザー装置において、フロント端面反射
率を２０％以上４０％以下とし、かつ量子井戸活性層を
備える構成としたことを特徴とする半導体レーザー装置
であって、これにより上記目的を達成するものである。
明は、半導体レーザー装置において、フロント端面反射
率を２０％以上４０％以下とし、かつ量子井戸活性層を
備える構成としたことを特徴とする半導体レーザー装置
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【０００８】本出願の請求項２の発明は、光とじこめ構
造がロスガイド構造であることを特徴とする上記請求項
１記載の半導体レーザー装置であって、これにより上記
目的を達成するものである。
造がロスガイド構造であることを特徴とする上記請求項
１記載の半導体レーザー装置であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば、フロント端面反射率を２０％
以上４０％以下にしてノイズを低減し、かつ量子井戸活
性層を用いて、高出力動作時の特性を改善することがき
た。
以上４０％以下にしてノイズを低減し、かつ量子井戸活
性層を用いて、高出力動作時の特性を改善することがき
た。
【００１０】即ち、本発明においては、高出力レーザー
半導体装置の活性層に量子井戸を用いることにより、光
密度に対して従来構造（ＤＨ活性層）より高いトレラン
スを得ることができた。これにより、高出力レーザーに
おいても反射率Ｒｆを上げることが可能になり、高出力
と低ノイズを両立させることができた。これは光記録デ
ィスク、ＳＨＧ励起等のアプリケーションにとって重要
なことであり、かかる用途にとってきわめて有利であ
る。
半導体装置の活性層に量子井戸を用いることにより、光
密度に対して従来構造（ＤＨ活性層）より高いトレラン
スを得ることができた。これにより、高出力レーザーに
おいても反射率Ｒｆを上げることが可能になり、高出力
と低ノイズを両立させることができた。これは光記録デ
ィスク、ＳＨＧ励起等のアプリケーションにとって重要
なことであり、かかる用途にとってきわめて有利であ
る。
【００１１】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。但し、当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
説明する。但し、当然のことではあるが、本発明は実施
例により限定されるものではない。
【００１２】実施例１ 本実施例の半導体レーザー装置の構造の概略を図１に示
し、このフロント端面の拡大図を図２に示す。この半導
体レーザー装置は、ＧａＡｌＡｓ系半導体レーザー装置
に本発明を適用した例である。
し、このフロント端面の拡大図を図２に示す。この半導
体レーザー装置は、ＧａＡｌＡｓ系半導体レーザー装置
に本発明を適用した例である。
【００１３】この半導体レーザー装置は、そのフロント
端面の反射率を２０％以上４０％以下としたものであ
り、かつ活性層５Ｅに、量子井戸活性層（図３の３ａ〜
３ｃ）を備える構成としたものである。図１中、６はｐ
側オーミック電極を示し、７はｎ側オーミック電極を示
す。５Ａ〜５Ｇの構造については、図２を参照して後に
詳述する。
端面の反射率を２０％以上４０％以下としたものであ
り、かつ活性層５Ｅに、量子井戸活性層（図３の３ａ〜
３ｃ）を備える構成としたものである。図１中、６はｐ
側オーミック電極を示し、７はｎ側オーミック電極を示
す。５Ａ〜５Ｇの構造については、図２を参照して後に
詳述する。
【００１４】本実施例の半導体レーザー装置の量子井戸
活性層の構造を図３に示す。量子井戸活性層３ａ，３
ｂ，３ｃは、バリア層４ａ，４ｂに区切られている。そ
の外側に、光ガイド層２ａ，２ｂがある。
活性層の構造を図３に示す。量子井戸活性層３ａ，３
ｂ，３ｃは、バリア層４ａ，４ｂに区切られている。そ
の外側に、光ガイド層２ａ，２ｂがある。
【００１５】図３中、ｘは該当位置のＡｌx Ｇ1-x Ａｓ
のｘの値（即ちＡｌの含有比）を示したものである。１
０ａ，１０ｂはクラッド層である。
のｘの値（即ちＡｌの含有比）を示したものである。１
０ａ，１０ｂはクラッド層である。
【００１６】量子井戸活性層３ａ，３ｂ，３ｃの厚さは
１〜２０ｎｍが一般に好ましく、本実施例の半導体レー
ザー装置は、波長７９０ｎｍの一般的なレーザー発生で
設計したもので、量子井戸幅は２０ｎｍ以下が好まし
い。本実施例では、量子井戸活性層３ａ，３ｂ，３ｃは
１０ｎｍ、バリア層４ａ，４ｂは６ｎｍ、光ガイド層２
ａ，２ｂは２０ｎｍとした。本実施例では、この量子井
戸活性層３ａ，３ｂ，３ｃ、バリア層４ａ，４ｂ、光ガ
イド層２ａ，２ｂから成る部分をＭＱＷ層として形成し
た。
１〜２０ｎｍが一般に好ましく、本実施例の半導体レー
ザー装置は、波長７９０ｎｍの一般的なレーザー発生で
設計したもので、量子井戸幅は２０ｎｍ以下が好まし
い。本実施例では、量子井戸活性層３ａ，３ｂ，３ｃは
１０ｎｍ、バリア層４ａ，４ｂは６ｎｍ、光ガイド層２
ａ，２ｂは２０ｎｍとした。本実施例では、この量子井
戸活性層３ａ，３ｂ，３ｃ、バリア層４ａ，４ｂ、光ガ
イド層２ａ，２ｂから成る部分をＭＱＷ層として形成し
た。
【００１７】量子井戸活性層の数は、高出力タイプでは
１〜５枚が好ましく、本実施例では３枚とした。
１〜５枚が好ましく、本実施例では３枚とした。
【００１８】次に図２を参照して、本実施例のレーザー
構造について説明する。図２は、へきかい端面よりレー
ザー装置を見た図である。
構造について説明する。図２は、へきかい端面よりレー
ザー装置を見た図である。
【００１９】本実施例の半導体レーザー装置は、次のよ
うにして形成される。ｎ−ＧａＡｓ基板５Ｇ上に、ＭＯ
（メタルオルガニック）ＣＶＤ法により、Ｎクラッド層
５Ｆを成長し、次に活性層５ＥとしてＭＱＷ構造の活性
層５Ｅ（図３の２ａ，２ｂ，３ａ〜３ｃ，４ａ，４ｂか
ら成る）及び、第１Ｐクラッド層５Ｄ、ｎ−ＧａＡｓ電
流狭さく層５Ｃを成長する。この電流狭さく層５Ｃは、
本例では光閉じこめと電流閉じこめとを兼ねた層として
形成したものである。これはロスガイド構造をなしてい
る。ここでロスガイド構造とは、発振波長よりも小さな
バンドギャップをもつ半導体を閉じこめ材料とすること
を言い、ここでは主にＧａＡｓ（Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ
なども可）によりこの機能を果たせている。次に、フォ
トリソグラフィーとＲＩＥまたはウエットエッチングを
用いて電流狭さく層５Ｃの一部を取り除きストライプと
する。次に、２回目のＭＯＣＶＤ成長によって、第２Ｐ
クラッド層５Ｂと、Ｐキャップ層５Ａを成長する。この
後、ｐ側とｎ側にオーミック電極を形成する。
うにして形成される。ｎ−ＧａＡｓ基板５Ｇ上に、ＭＯ
（メタルオルガニック）ＣＶＤ法により、Ｎクラッド層
５Ｆを成長し、次に活性層５ＥとしてＭＱＷ構造の活性
層５Ｅ（図３の２ａ，２ｂ，３ａ〜３ｃ，４ａ，４ｂか
ら成る）及び、第１Ｐクラッド層５Ｄ、ｎ−ＧａＡｓ電
流狭さく層５Ｃを成長する。この電流狭さく層５Ｃは、
本例では光閉じこめと電流閉じこめとを兼ねた層として
形成したものである。これはロスガイド構造をなしてい
る。ここでロスガイド構造とは、発振波長よりも小さな
バンドギャップをもつ半導体を閉じこめ材料とすること
を言い、ここでは主にＧａＡｓ（Ｇａ0.9 Ａｌ0.1 Ａｓ
なども可）によりこの機能を果たせている。次に、フォ
トリソグラフィーとＲＩＥまたはウエットエッチングを
用いて電流狭さく層５Ｃの一部を取り除きストライプと
する。次に、２回目のＭＯＣＶＤ成長によって、第２Ｐ
クラッド層５Ｂと、Ｐキャップ層５Ａを成長する。この
後、ｐ側とｎ側にオーミック電極を形成する。
【００２０】図２中、符号８で示す部分から、光出射が
行われる。
行われる。
【００２１】図４に、端面にコートする光学薄膜の構造
を示す。フロント端面１の反射率は、Ａｌ2 Ｏ3 膜１
１、またはＡｌ2 Ｏ3 膜を含む積層膜を蒸着またはスパ
ッターによって形成することにより、コントロールす
る。
を示す。フロント端面１の反射率は、Ａｌ2 Ｏ3 膜１
１、またはＡｌ2 Ｏ3 膜を含む積層膜を蒸着またはスパ
ッターによって形成することにより、コントロールす
る。
【００２２】リア端面１ａの反射率については、符号１
２で示すように、ここに１／４λのＡｌ2 Ｏ3 ／Ｓｉを
２周期または３周期形成することにより、高反射率ミラ
ーを形成する。発振波長λ＝７９０ｎｍのレーザーを例
にすると、Ａｌ2 Ｏ3 膜厚とフロント端面反射率の関係
は図５のようになる。したがって、２０〜３０％の反射
率を得るには、１９００〜２９５０Åの膜を形成すれば
よいことになる（図５の斜線を付した部分参照）。３０
％を超える反射率とするには、ＳｉＯ2 を併用すること
ができる。波長λが異なる場合は、膜厚は０．２４λ〜
０．３８λの間で目的の反射率になるよう選べばよい。
なお、フロント端面で３０％以上の反射率を得るには、
一般にリアと同様の多層コートとすることが望ましい。
２で示すように、ここに１／４λのＡｌ2 Ｏ3 ／Ｓｉを
２周期または３周期形成することにより、高反射率ミラ
ーを形成する。発振波長λ＝７９０ｎｍのレーザーを例
にすると、Ａｌ2 Ｏ3 膜厚とフロント端面反射率の関係
は図５のようになる。したがって、２０〜３０％の反射
率を得るには、１９００〜２９５０Åの膜を形成すれば
よいことになる（図５の斜線を付した部分参照）。３０
％を超える反射率とするには、ＳｉＯ2 を併用すること
ができる。波長λが異なる場合は、膜厚は０．２４λ〜
０．３８λの間で目的の反射率になるよう選べばよい。
なお、フロント端面で３０％以上の反射率を得るには、
一般にリアと同様の多層コートとすることが望ましい。
【００２３】横シングルモード（光強度分布が１ピーク
の光ディスクなどに用いるもの）の高出力レーザーの場
合、光密度の高い所で電子ｅが消費され、レーザー発振
に寄与しない空間的ホールバーニングによる出力低下
や、端面破壊出力の低下が生じるため、４０％がフロン
ト反射率の実用的な上限である。
の光ディスクなどに用いるもの）の高出力レーザーの場
合、光密度の高い所で電子ｅが消費され、レーザー発振
に寄与しない空間的ホールバーニングによる出力低下
や、端面破壊出力の低下が生じるため、４０％がフロン
ト反射率の実用的な上限である。
【００２４】本発明を適用したこの実施例に係るレーザ
ーのＩ−Ｌ特性（電流−光特性）を図６に示す。これ
は、或る量の電流（ｍＡ）を与えたとき、どの位の光
（ｍｗ）が出力するかをグラフにしたものである。
ーのＩ−Ｌ特性（電流−光特性）を図６に示す。これ
は、或る量の電流（ｍＡ）を与えたとき、どの位の光
（ｍｗ）が出力するかをグラフにしたものである。
【００２５】量子井戸レーザー（ＭＱＷ）構造は従来構
造（ＤＨ）と比較して、Ｒｆ＝３０％の反射率において
も、良好な特性を示している。
造（ＤＨ）と比較して、Ｒｆ＝３０％の反射率において
も、良好な特性を示している。
【００２６】次に、本実施例におけるフロント端面反射
率ＲｆとレーザーノイズＲＩＮ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉ
ｎｔｅｎｒｉｔｙ Ｎｏｉｓｅ）の関係について述べれ
ば、反射率３０％にて、本実施例のＭＱＷ構造では−１
３７．０（ｄＢ／Ｈｚ）、従来のＤＨ構造では−１３
５．７（ｄＢ／Ｈｚ）であった（なお、データは高周波
重畳ありで、Ｐｏ≒５ｍｗ）。
率ＲｆとレーザーノイズＲＩＮ（Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｉ
ｎｔｅｎｒｉｔｙ Ｎｏｉｓｅ）の関係について述べれ
ば、反射率３０％にて、本実施例のＭＱＷ構造では−１
３７．０（ｄＢ／Ｈｚ）、従来のＤＨ構造では−１３
５．７（ｄＢ／Ｈｚ）であった（なお、データは高周波
重畳ありで、Ｐｏ≒５ｍｗ）。
【００２７】この検討より、高出力時（書き込み）特性
と、低出力（５ｍｗ〜読みとり、通常３〜５ｍｗ）時の
ノイズ特性を両立するには、量子井戸構造（ＭＱＷ構
造）及びフロント端面高反射率の組み合わせが最適であ
ることがわかる。
と、低出力（５ｍｗ〜読みとり、通常３〜５ｍｗ）時の
ノイズ特性を両立するには、量子井戸構造（ＭＱＷ構
造）及びフロント端面高反射率の組み合わせが最適であ
ることがわかる。
【００２８】なお上記実施例において、端面コートに用
いる誘電体膜は、Ａｌ2 Ｏ3 以外にもＳｉＯ2 、ＳｉＮ
等を用いることができる。
いる誘電体膜は、Ａｌ2 Ｏ3 以外にもＳｉＯ2 、ＳｉＮ
等を用いることができる。
【００２９】変形例 次に変形例を述べる。量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とし
ては、図３に示したもの以外にも、図７（ａ）のように
１層（３ａ）、図７（ｂ）のように４層（３ａ〜３ｄ）
でもよく、また、光ガイド層２ａ，２ｂは、図６（ｃ）
に示すようなＧＲＩＮ型でも可能である。
ては、図３に示したもの以外にも、図７（ａ）のように
１層（３ａ）、図７（ｂ）のように４層（３ａ〜３ｄ）
でもよく、また、光ガイド層２ａ，２ｂは、図６（ｃ）
に示すようなＧＲＩＮ型でも可能である。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザー装置に
おいて、高出力と低ノイズを両立させ、寿命等に問題の
生じることなく、高出力・低ノイズとした半導体レーザ
ー装置を提供することができた。
おいて、高出力と低ノイズを両立させ、寿命等に問題の
生じることなく、高出力・低ノイズとした半導体レーザ
ー装置を提供することができた。
【図１】実施例１の半導体レーザー装置の概略構成図で
ある。
ある。
【図２】実施例１の半導体レーザー装置のフロント端面
拡大図である。
拡大図である。
【図３】実施例１の半導体レーザー装置の量子井戸活性
層の構造である。
層の構造である。
【図４】実施例１における半導体レーザー装置の端面に
用いる光学薄膜の説明図である。
用いる光学薄膜の説明図である。
【図５】Ａｌ2 Ｏ3 膜厚と端面反射率の関係を示す図で
ある。
ある。
【図６】ＤＨ活性層とＭＱＷ活性層を用いたレーザーの
Ｉ−Ｌ活性を示す図である。
Ｉ−Ｌ活性を示す図である。
【図７】変形例を示す図である。
１ フロント端面 ３ａ〜３ｄ 量子井戸活性層 ３Ｅ 活性層
Claims (2)
- 【請求項１】半導体レーザー装置において、 フロント端面反射率を２０％以上４０％以下とし、 かつ量子井戸活性層を備える構成としたことを特徴とす
る半導体レーザー装置。 - 【請求項２】光とじこめ構造がロスガイド構造であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12330993A JPH06310803A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 半導体レーザー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12330993A JPH06310803A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 半導体レーザー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310803A true JPH06310803A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14857355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12330993A Pending JPH06310803A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | 半導体レーザー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310803A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042685A1 (en) * | 1999-01-11 | 2000-07-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | n-TYPE MODULATION DOPE MULTIPLE QUANTUM WELL SEMICONDUCTOR LASER |
| US6396861B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-05-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device |
| US8722941B2 (en) | 2009-11-05 | 2014-05-13 | Rhodia Operations | Process for preparing alkyl hydroperoxide compounds |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP12330993A patent/JPH06310803A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042685A1 (en) * | 1999-01-11 | 2000-07-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | n-TYPE MODULATION DOPE MULTIPLE QUANTUM WELL SEMICONDUCTOR LASER |
| US6396861B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-05-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device |
| US8722941B2 (en) | 2009-11-05 | 2014-05-13 | Rhodia Operations | Process for preparing alkyl hydroperoxide compounds |
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