JPH027591A - 埋め込み型半導体レーザ素子 - Google Patents
埋め込み型半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JPH027591A JPH027591A JP15900888A JP15900888A JPH027591A JP H027591 A JPH027591 A JP H027591A JP 15900888 A JP15900888 A JP 15900888A JP 15900888 A JP15900888 A JP 15900888A JP H027591 A JPH027591 A JP H027591A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は埋め込みへテロ型半導体レーザ素子の構造に関
する。
する。
(従来の技術)
埋め込みへテロ接合型半導体レーザ素子は構造上埋め込
み層によって活性層へ注入されるキャリアおよびキャリ
アの再結合時に放出される光が活性層内に閉じ込められ
、活性層内の電界分布が安定になるので、しきい値電流
が低く、とくに横モード発振の電流変化に対する安定性
が高い、しかしこの構造では発振領域が狭いため、小さ
な光出力でも光出力密度が高く瞬時光学損傷(COD(
CaLastrophic 0ptical Dama
ge))が起こりやすい。
み層によって活性層へ注入されるキャリアおよびキャリ
アの再結合時に放出される光が活性層内に閉じ込められ
、活性層内の電界分布が安定になるので、しきい値電流
が低く、とくに横モード発振の電流変化に対する安定性
が高い、しかしこの構造では発振領域が狭いため、小さ
な光出力でも光出力密度が高く瞬時光学損傷(COD(
CaLastrophic 0ptical Dama
ge))が起こりやすい。
これに対してCODレベルを高めるために光ガイド層を
設け、光波の多くをこのガイド層に閉じ込める構造のS
B H(Stripe Buried HeLero
)レーザ素子として知られている。第4図はそのSBH
レーザ素子構造の一例を模式断面図で示したものである
。第4図において素子構造はn−GaAs基板7上のn
−AJ X Ga、−X Asの第1クラツドN 1
、n−u 、、Ga。
設け、光波の多くをこのガイド層に閉じ込める構造のS
B H(Stripe Buried HeLero
)レーザ素子として知られている。第4図はそのSBH
レーザ素子構造の一例を模式断面図で示したものである
。第4図において素子構造はn−GaAs基板7上のn
−AJ X Ga、−X Asの第1クラツドN 1
、n−u 、、Ga。
x2Asの光ガイドN2、その上にストライプ部として
形成されたp−kl x、 Ga 、−X、 Asの活
性層3.1)−kI、c4Ga+−xa Asの第2ク
ラツドJl 4 、p−GaAsのキャンプ層6の両側
面の埋め込み層5からなり、埋め込み層5はp−Aj
xa Ga1− xg AS5aとn−Aj y、 G
a+−g、^s5bのpn接合を有する。
形成されたp−kl x、 Ga 、−X、 Asの活
性層3.1)−kI、c4Ga+−xa Asの第2ク
ラツドJl 4 、p−GaAsのキャンプ層6の両側
面の埋め込み層5からなり、埋め込み層5はp−Aj
xa Ga1− xg AS5aとn−Aj y、 G
a+−g、^s5bのpn接合を有する。
このように構成されたSBHレーザ素子は埋め込み層5
a、5bのpn逆接合によって電流をブロックし、活性
層3から発するレーザ光は光ガイド層2にしみ出す、S
BHレーザ素子では高次モード発振の制御と活性N3に
おける電流リークを防止するために光ガイド層2と活性
N3のAl&l成比の差が0.18以上すなわちXZ−
113≧0.18、埋め込み層5と活性)13のA1m
成比0差が0.22以上すなわちX%−X3≧0.22
という関係をもっている。
a、5bのpn逆接合によって電流をブロックし、活性
層3から発するレーザ光は光ガイド層2にしみ出す、S
BHレーザ素子では高次モード発振の制御と活性N3に
おける電流リークを防止するために光ガイド層2と活性
N3のAl&l成比の差が0.18以上すなわちXZ−
113≧0.18、埋め込み層5と活性)13のA1m
成比0差が0.22以上すなわちX%−X3≧0.22
という関係をもっている。
この素子を製造する方法は通常のエピタキシャル成長法
を用いることができ、基板7上に第1クランド711.
光ガイド層2.活性層3.第2クランド層4.キャンプ
層6をこの順に連続的に成長させた後、メサエンチング
によりストライブ部を形成し、その後ストライブ部のレ
ーザ光進行方向と平行な側面に5a、5bからなる埋め
込み層5を成長させる。最後に第4図では図示を雀略し
7こ7J・星1側電極(AuGe)とp@電極(AuZ
n)を蒸着などでとりつけて組み立てる。
を用いることができ、基板7上に第1クランド711.
光ガイド層2.活性層3.第2クランド層4.キャンプ
層6をこの順に連続的に成長させた後、メサエンチング
によりストライブ部を形成し、その後ストライブ部のレ
ーザ光進行方向と平行な側面に5a、5bからなる埋め
込み層5を成長させる。最後に第4図では図示を雀略し
7こ7J・星1側電極(AuGe)とp@電極(AuZ
n)を蒸着などでとりつけて組み立てる。
しかしながら、SBHレーザ素子は以上のようにして電
流をブロックしているために単一モード発振になりにく
いという問題がある。一方活性層3の厚さd、は信軒性
の点からd、 > 0.05nであることが必要である
。したがってこのレーザ素子を構成する光ガイド層2.
活性層3.埋め込み層5の各AJ&11成比Xl、X!
+XSに関する条件すなわちXt−x。
流をブロックしているために単一モード発振になりにく
いという問題がある。一方活性層3の厚さd、は信軒性
の点からd、 > 0.05nであることが必要である
。したがってこのレーザ素子を構成する光ガイド層2.
活性層3.埋め込み層5の各AJ&11成比Xl、X!
+XSに関する条件すなわちXt−x。
≧0.18. xs X3≧0.22と活性層3の厚
さd、>0.05pmを満足し、さらに単一モード発振
を可能とする条件を設定することが望まれる。
さd、>0.05pmを満足し、さらに単一モード発振
を可能とする条件を設定することが望まれる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は光ガイド層を有し、適切な組成をもった半導体層で
構成され、単一モード発振と高出力が可能な埋め込み型
半導体レーザ素子を提供することにある。
的は光ガイド層を有し、適切な組成をもった半導体層で
構成され、単一モード発振と高出力が可能な埋め込み型
半導体レーザ素子を提供することにある。
本発明は第1図のように構成され、AZX、Ga、□、
^Sの光ガイド層2とkl x、 Ga+−x、Asの
活性N3のM組成比差Xs Xa≧0,18、Aj
xIGa+−xx ”のpn接合をもつ埋め込み層5と
活性N3のAl組成比差xs −Xユ≧0.22であっ
て、活性層3の厚さが0.057111以上である埋め
込み型半導体レーザ素子において、Aj x、 Ga+
−X4Asの第2クラツドN4と活性N3のM組成比差
x4− X%を0.32以上としたものである。
^Sの光ガイド層2とkl x、 Ga+−x、Asの
活性N3のM組成比差Xs Xa≧0,18、Aj
xIGa+−xx ”のpn接合をもつ埋め込み層5と
活性N3のAl組成比差xs −Xユ≧0.22であっ
て、活性層3の厚さが0.057111以上である埋め
込み型半導体レーザ素子において、Aj x、 Ga+
−X4Asの第2クラツドN4と活性N3のM組成比差
x4− X%を0.32以上としたものである。
第1図の構造をもつレーザ素子を単一モード発振とする
ためには、第1図に付記した屈折率分布をもつことが必
要である。ストライブ部の屈折率は光ガイド層2.活性
FI3.第3.ラフトPH4の各ul成比X1+X3+
X4で決まり、埋め込み部の屈折率は光ガイド層2と埋
め込み層5の各AI&fl成比x!。
ためには、第1図に付記した屈折率分布をもつことが必
要である。ストライブ部の屈折率は光ガイド層2.活性
FI3.第3.ラフトPH4の各ul成比X1+X3+
X4で決まり、埋め込み部の屈折率は光ガイド層2と埋
め込み層5の各AI&fl成比x!。
X、で決まる。したがって電流をブロックするためのX
、 −X、≧0.1L g−x、≧0.22と安定性を
高めるd+≧0.05#sという条件のもとに、第1図
に付記した屈折率分布をもたせるのは、第2クラフト層
4のAl&l!成比を適切に定めることにあり、活性W
3のAl組成比との関係をXa Xsを0.32とす
ることにより、第1図の屈折率分布が得られ、単一モー
ド発振が可能となる。
、 −X、≧0.1L g−x、≧0.22と安定性を
高めるd+≧0.05#sという条件のもとに、第1図
に付記した屈折率分布をもたせるのは、第2クラフト層
4のAl&l!成比を適切に定めることにあり、活性W
3のAl組成比との関係をXa Xsを0.32とす
ることにより、第1図の屈折率分布が得られ、単一モー
ド発振が可能となる。
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明の埋め込み型半導体レーザ素子を第4図
を再出して示したものであるが第1図には素子形状に対
応する光の屈折率分布図を付記しである。この構造のレ
ーザ素子は前述のようにu Ht G a l−XZ
A S光ガイドja12とkl 、、 (、B 、−x
) As活性層3のAlMi成比差Xg−X、≧0.1
8、Aj X、 Ga、−x2Asfiめ込み層5と活
性層3のAl111成比差X5−X3≧0.22という
条件のもとに、第1図の屈折率分布をもたせ単一モード
発振とすることが本発明の要点であり、そのためにはP
Jxa G a +−Xa A S第2クランドN4の
M組成比x4を定め、X、 −X3の値をもう一つの条
件として設定する必要がある。
を再出して示したものであるが第1図には素子形状に対
応する光の屈折率分布図を付記しである。この構造のレ
ーザ素子は前述のようにu Ht G a l−XZ
A S光ガイドja12とkl 、、 (、B 、−x
) As活性層3のAlMi成比差Xg−X、≧0.1
8、Aj X、 Ga、−x2Asfiめ込み層5と活
性層3のAl111成比差X5−X3≧0.22という
条件のもとに、第1図の屈折率分布をもたせ単一モード
発振とすることが本発明の要点であり、そのためにはP
Jxa G a +−Xa A S第2クランドN4の
M組成比x4を定め、X、 −X3の値をもう一つの条
件として設定する必要がある。
はじめに第1図の構造のレーザ素子について、有効屈折
率差を用いた理論計算により、XZ x3≧0.18
. X6−X、≧0.22. ストライブ?IWを0
、25 p+aとしたときの基本モードを維持するた
めの活性層3の厚さdlとXa X3の関係を求め、
その結果を第2図に示す、なおこの計算に当たってはd
、は±10%程度のばらつきを見込んで最も薄い値を用
いている。第2図からX4−X3≧0.32のときd、
≧0.05p−の条件も満足することがわかる。
率差を用いた理論計算により、XZ x3≧0.18
. X6−X、≧0.22. ストライブ?IWを0
、25 p+aとしたときの基本モードを維持するた
めの活性層3の厚さdlとXa X3の関係を求め、
その結果を第2図に示す、なおこの計算に当たってはd
、は±10%程度のばらつきを見込んで最も薄い値を用
いている。第2図からX4−X3≧0.32のときd、
≧0.05p−の条件も満足することがわかる。
次に再び第1図を参照して述べるが、この構造をもつS
GHレーザ素子について、X、−X3≧0.18゜x@
−x3≧0.22.xa X3≧0.32. d、≧
0.05m、W−0 、25 JzlIとして×4を変
化させて実atここの素子を作製した。その製造方法は
第4図の場合と同様であるからここでは説明を省略する
が、各層の組成比とキャリア密度、膜厚を以下のように
した。 n−GaAs基板7はキャリア密度I X 1
0” cII−’ 、 1% ’Ii−150tns。
GHレーザ素子について、X、−X3≧0.18゜x@
−x3≧0.22.xa X3≧0.32. d、≧
0.05m、W−0 、25 JzlIとして×4を変
化させて実atここの素子を作製した。その製造方法は
第4図の場合と同様であるからここでは説明を省略する
が、各層の組成比とキャリア密度、膜厚を以下のように
した。 n−GaAs基板7はキャリア密度I X 1
0” cII−’ 、 1% ’Ii−150tns。
第1クラッド層1はキャリア密度I X tollCl
l−。
l−。
膜厚1.0μのn−/J a+ sr Gao、 hq
^S、光ガイド層2はキャリア密度I XIO”C11
−111!厚0.9pmノnAl e、 zt Gao
、 q3As+活性N3はキャリア密度1×IQ”ca
−”、膜gO,05Insのp−Al o、 osGa
e、 91A51第2クラッド層4についてはキャリア
密度3XIQ”c+a−’膜厚1.0−のp−Al X
、 Ga l−X、 Asのx4を0.38.0.40
゜0.42と変化させた。埋め込み層5は5aがキャリ
ア密度3×IO”cm−’のp−Al o、 5lca
L i*As+ 5bがキャリア密度I X I Q
r @ cm−sのn−Al o、 5tGaa1e^
Sであり、キャンプw16はキャリア密度1xlolc
JII、膜厚0.5−のp−GaAsである。
^S、光ガイド層2はキャリア密度I XIO”C11
−111!厚0.9pmノnAl e、 zt Gao
、 q3As+活性N3はキャリア密度1×IQ”ca
−”、膜gO,05Insのp−Al o、 osGa
e、 91A51第2クラッド層4についてはキャリア
密度3XIQ”c+a−’膜厚1.0−のp−Al X
、 Ga l−X、 Asのx4を0.38.0.40
゜0.42と変化させた。埋め込み層5は5aがキャリ
ア密度3×IO”cm−’のp−Al o、 5lca
L i*As+ 5bがキャリア密度I X I Q
r @ cm−sのn−Al o、 5tGaa1e^
Sであり、キャンプw16はキャリア密度1xlolc
JII、膜厚0.5−のp−GaAsである。
かくシテ得られたX、が0.38,0.40.0.42
+71各SB!(レーザ素子について、それぞれF F
B (Far Field Pattern)特性を
測定し、その結果を第3図に示す、第3図(δ)はx4
を0.38、同じ<(b)はX、を0.40゜同じ<(
c)はx4を0.42としたものである。第3図のレー
ザ光の強度分布特性線図から(blと(C1では単一基
本モードが得られるがfatでは垂直高次モードがみら
れる。すなわち、前述のX4 Xlの値は(b)、(
C1について有効なX、−XS上0.32であることが
わかる。
+71各SB!(レーザ素子について、それぞれF F
B (Far Field Pattern)特性を
測定し、その結果を第3図に示す、第3図(δ)はx4
を0.38、同じ<(b)はX、を0.40゜同じ<(
c)はx4を0.42としたものである。第3図のレー
ザ光の強度分布特性線図から(blと(C1では単一基
本モードが得られるがfatでは垂直高次モードがみら
れる。すなわち、前述のX4 Xlの値は(b)、(
C1について有効なX、−XS上0.32であることが
わかる。
すなわち、SBHレーザ素子はXt−X2≧0.18.
Xs×、≧0.22. di≧0.05ymという条
件とさらにXa−X、≧0.32とすることにより単一
基本モード発振とすることができる。
Xs×、≧0.22. di≧0.05ymという条
件とさらにXa−X、≧0.32とすることにより単一
基本モード発振とすることができる。
光ガイド層を有する埋め込みへテロ型のSBHレーザ素
子はCODレベルを高め、電流をブロックするために一
般式kl * Ga I −* lisの組成をもつ光
ガイド雇と活性層のAf&l成比の差を0.18以上、
同じく埋め込み層と活性層のAl組成比の差を0.22
以上としているが、さらに本発明では実施例で述べたご
とく活性層の膜厚を0.05μ以上として第2クラッド
層のkl&II成比を定め、活性層との関係でM組成比
の差を0.32以上となるようにしたためq、良好な屈
折率分布が得られ、高次モードを抑制した単一モード発
振を可能としたものである。
子はCODレベルを高め、電流をブロックするために一
般式kl * Ga I −* lisの組成をもつ光
ガイド雇と活性層のAf&l成比の差を0.18以上、
同じく埋め込み層と活性層のAl組成比の差を0.22
以上としているが、さらに本発明では実施例で述べたご
とく活性層の膜厚を0.05μ以上として第2クラッド
層のkl&II成比を定め、活性層との関係でM組成比
の差を0.32以上となるようにしたためq、良好な屈
折率分布が得られ、高次モードを抑制した単一モード発
振を可能としたものである。
第1図は本発明のレーザ素子を屈折率分布図とともに示
した模式断面図、第2図は本発明のレーザ素子の第2ク
ランド層と活性層の^1組成比差に対して基本モードを
維持する活性層厚さの関係線図、第3図は第2クランド
層のAJ&l成比の変化におけるFFP特性図、第4図
はSBHレーザ素子の模式断面図である。 l:第1クラッド層、2:光ガイド層、3:活性層、4
:第2クラッド層、5.5a、 5b:埋め込み庖、6
:キヤノブ層、7:基暑反。 χ4−13 第2図
した模式断面図、第2図は本発明のレーザ素子の第2ク
ランド層と活性層の^1組成比差に対して基本モードを
維持する活性層厚さの関係線図、第3図は第2クランド
層のAJ&l成比の変化におけるFFP特性図、第4図
はSBHレーザ素子の模式断面図である。 l:第1クラッド層、2:光ガイド層、3:活性層、4
:第2クラッド層、5.5a、 5b:埋め込み庖、6
:キヤノブ層、7:基暑反。 χ4−13 第2図
Claims (1)
- 1)GaAs基板の一主面上に積層されたAl_xGa
_1_−_xAs第1クラッド層とAl_x_2Ga_
1_−_x_2As光ガイド層、この光ガイド層の上に
積層形成されたAl_x_3Ga_1_−_x_3活性
層、Al_x_4Ga_1_−_x_4As第2クラッ
ド層、GaAsキャップ層からなるストライプ部、この
ストライプ部のレーザ光の進行方向と平行な両側面にp
n接合をもつAl_x_5Ga_1_−_x_5As埋
込層を備え、かつ前記光ガイド層と前記活性層のAl組
成比差_x_2_−_x_3が0.18以上、前記埋め
込み層と前記活性層のAl組成比差_x_5_−_x_
3が0.22以上、前記活性層の厚さが0.05μm以
上を有する埋め込み型半導体レーザ素子において、前記
第2クラッド層と前記活性層のAl組成比差_x_4_
−_x_3を0.32以上としたことを特徴とする埋め
込み型半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15900888A JPH027591A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15900888A JPH027591A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH027591A true JPH027591A (ja) | 1990-01-11 |
Family
ID=15684227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15900888A Pending JPH027591A (ja) | 1988-06-27 | 1988-06-27 | 埋め込み型半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH027591A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015015633A1 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-05 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-27 JP JP15900888A patent/JPH027591A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015015633A1 (ja) * | 2013-08-02 | 2015-02-05 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及びその製造方法 |
| US9819153B2 (en) | 2013-08-02 | 2017-11-14 | Fujitsu Limited | Optical semiconductor device and manufacturing method thereof |
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