JPS6234473Y2 - - Google Patents
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- JPS6234473Y2 JPS6234473Y2 JP14156381U JP14156381U JPS6234473Y2 JP S6234473 Y2 JPS6234473 Y2 JP S6234473Y2 JP 14156381 U JP14156381 U JP 14156381U JP 14156381 U JP14156381 U JP 14156381U JP S6234473 Y2 JPS6234473 Y2 JP S6234473Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
本考案は半導体接合レーザに関し、特に基本モ
ード発振とするための構造に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a semiconductor junction laser, and particularly to a structure for fundamental mode oscillation.
半導体レーザを高温下において連続発振させる
ためには、その接合部から熱を除去する最良の熱
径路を与え、かつ同時に、光の損失とむだな再結
合を最小にする特定領域に光エネルギーおよび注
入電流を閉じ込める構造寸法にする必要がある。 In order to operate a semiconductor laser continuously at high temperatures, optical energy and injection must be directed to specific areas that provide the best thermal path to remove heat from the junction, while minimizing light loss and wasteful recombination. Structural dimensions must be designed to confine the current.
そこで半導体レーザの電極をストライプ状電極
とし、活性層に流れる電流を閉じ込め、同時に光
エネルギーも閉じ込める。いわゆる電極ストライ
プ型半導体レーザが出現した。 Therefore, the electrodes of the semiconductor laser are made into striped electrodes to confine the current flowing through the active layer and at the same time confine the optical energy. A so-called electrode stripe type semiconductor laser has appeared.
しかし、ストライプ電極幅をある程度以上狭く
しても、活性層では電流が電極幅に比べて大きく
拡がるため、電流閉じ込め効果が不充分となり、
その結果、充分なモード制御が行ない得ない欠点
を有していた。さらに、この電極ストライプ型の
欠点を補う半導体レーザが提案された。いわゆ
る、埋め込みストライプ型がこれである。 However, even if the stripe electrode width is narrowed beyond a certain level, the current in the active layer spreads much more than the electrode width, making the current confinement effect insufficient.
As a result, there was a drawback that sufficient mode control could not be performed. Furthermore, a semiconductor laser was proposed that compensated for the drawbacks of this electrode stripe type. This is the so-called embedded stripe type.
第1図は埋め込みストライプ型半導体レーザの
一例の概略図である。以下この型の構造について
簡単に説明する。 FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a buried stripe type semiconductor laser. The structure of this type will be briefly explained below.
例えば、n型GaAs基板2の上に液相成長法に
よつて、n型Ga0.7Al0.3As層3、GaAs活性層
4、p型Ga0.7Al0.3As層5を順次成長させる。選
択エツチングでp型Ga0.7Al0.3As層5の表面から
ストライプ状電流域11を形成するため、GaAs
基板2に達するまで、ストライプ状電流域11直
下の部分のみ残して他の部分を取りのぞく。次に
そのエツチングした部分に再度、液相成長法によ
つてn型Ga0.7Al0.3As層8を成長させる。続い
て、SiO2膜6を付け、そのSiO2膜6のストライ
プ状電流域11に相当する部分に窓を設け、電極
1と7とを取り付け、反射面9,10を劈開で形
成して、埋め込みストライプ径半導体レーザが製
作される。 For example, an n-type Ga 0.7 Al 0.3 As layer 3 , a GaAs active layer 4, and a p-type Ga 0.7 Al 0.3 As layer 5 are formed on an n-type GaAs substrate 2 by liquid phase growth. grow sequentially. In order to form striped current regions 11 from the surface of the p-type Ga 0.7 Al 0.3 As layer 5 by selective etching,
Until the substrate 2 is reached, only the part immediately below the striped current area 11 is left and the other parts are removed. Next, an n-type Ga 0.7 Al 0.3 As layer 8 is grown again on the etched portion by the liquid phase growth method. Subsequently, a SiO 2 film 6 is applied, a window is provided in a portion of the SiO 2 film 6 corresponding to the striped current area 11, electrodes 1 and 7 are attached, and reflective surfaces 9 and 10 are formed by cleavage. A buried stripe diameter semiconductor laser is fabricated.
このように窓が設けられたSiO2膜6と電極7
とは、レーザ反射面9,10に直交する方向に延
在したストライプ状電流域11を形成するととも
に、層3、5からなる二重ヘテロ接合部へ注入電
流をストライプ状として与えるためのストライプ
状電流域形成部を構成している。 SiO 2 film 6 and electrode 7 provided with windows in this way
is a striped current region 11 extending in a direction perpendicular to the laser reflecting surfaces 9 and 10, and a striped current region 11 extending in a direction perpendicular to the laser reflecting surfaces 9 and 10, as well as providing an injected current in a striped form to the double heterojunction consisting of layers 3 and 5. It constitutes a current area forming section.
この半導体レーザに順方向バイアス、すなわち
電極1に負、電極7に正の電圧を印加するとp型
注入領域11を通して電流が流れ、この下の活性
層4のみが発振する。 When a forward bias is applied to this semiconductor laser, that is, a negative voltage is applied to the electrode 1 and a positive voltage is applied to the electrode 7, a current flows through the p-type injection region 11, and only the active layer 4 below this oscillates.
しかも、活性層の周囲をGaAlAs層で包囲され
ているため活性層が完全な光導波路となつてい
る。故に充分な光の閉じ込め効果が得られ、電極
ストライプ型の欠点が大いに改良された。 Furthermore, since the active layer is surrounded by a GaAlAs layer, the active layer serves as a complete optical waveguide. Therefore, a sufficient light confinement effect was obtained, and the drawbacks of the electrode stripe type were greatly improved.
しかし、この素子の製造工程が非常に複雑で、
新しい技術を必要とする欠点を有している。特に
結晶成長が2回にわたつていることは、この半導
体レーザの信頼性を著しく悪くする傾向にある。 However, the manufacturing process for this element is extremely complicated.
It has drawbacks that require new technology. In particular, crystal growth occurring twice tends to significantly deteriorate the reliability of this semiconductor laser.
すなわち、GaAlAsの結晶は一度その表面が空
気にふれると、強固な酸化膜ができ、二度とその
上に結晶を積らせることが一般には不可能であ
る。故に2回目の成長の際、この条件に合うた
め、すなわち、メサ型の両壁にGaAlAs層の露出
した部分が存在し、実際はこの部分の成長がどの
ように成長しているか明らかでない。格子欠陥が
発生しやすい条件にあることは自ずと理解され
る。このような欠点は信頼性向上のために必ず除
去せねばならない問題である。 In other words, once the surface of a GaAlAs crystal is exposed to air, a strong oxide film is formed, and it is generally impossible to deposit another crystal on top of it. Therefore, during the second growth, because this condition is met, that is, there are exposed parts of the GaAlAs layer on both walls of the mesa type, and it is not clear how this part actually grows. It is naturally understood that the conditions are such that lattice defects are likely to occur. Such drawbacks must be eliminated in order to improve reliability.
更に、この構造の半導体レーザでは、光を閉じ
込める屈折率ステツプが、必要以上に大きくな
り、基本横モードのスポツトサイズを小さくして
いる。そのため、小光出力であつても、活性層端
面に於ける光密度は大きく、数mW程度で簡単に
端面破壊を来たすという欠点を有する。 Furthermore, in a semiconductor laser having this structure, the refractive index step for confining light becomes larger than necessary, reducing the spot size of the fundamental transverse mode. Therefore, even if the optical power is small, the optical density at the end face of the active layer is high, and the end face can easily be destroyed at a few milliwatts.
この考案の目的は、従来の埋め込みストライプ
型半導体レーザの有している欠点を除去し、信頼
性の高い、基本モード発振が可能な半導体接合レ
ーザを提供することであつて、従来の半導体接合
レーザの活性層両側面をAlGaAs層で埋込んでし
まうかわりに、液相エピタキシヤル法によつてス
トライプ状の電流注入領域下の活性層がレーザ光
の光軸方向に平行な段差側面(この明細書で言う
段差側面とは第3図Aの27で示した部分を言
う。)となるように傾斜状に屈曲する構造の半導
体接合レーザを提供するものである。 The purpose of this invention is to eliminate the drawbacks of the conventional buried stripe type semiconductor laser and to provide a highly reliable semiconductor junction laser capable of fundamental mode oscillation. Instead of burying both sides of the active layer with AlGaAs layers, liquid phase epitaxial method is used to form the active layer under the striped current injection region on the stepped side surface parallel to the optical axis direction of the laser beam (in this specification). The stepped side surface refers to the portion indicated by 27 in FIG. 3A.
以下この考案の実施例について図面を参照して
説明する。 Examples of this invention will be described below with reference to the drawings.
第2図は本考案を実施した場合の半導体接合レ
ーザの概略図である。たとえば、(100)面である
n型GaAs基板13に〔011〕方向に平行な傾斜
状表面を選択的エツチングで形成する。続いて、
この基板結晶13の上に液相エピタキシヤル法を
用いて、n−GaAlAs層14、GaAs−活性層1
5、p−GaAlAs層16、p−GaAs層17を連
続的に成長する。次にp型GaAs層17にSiO2膜
18を付け、ストライプ状電流域20を形成する
ために選択エツチングでストライプ状窓を設け
る。 FIG. 2 is a schematic diagram of a semiconductor junction laser in which the present invention is implemented. For example, an inclined surface parallel to the [011] direction is formed on the n-type GaAs substrate 13, which is a (100) plane, by selective etching. continue,
On this substrate crystal 13, an n-GaAlAs layer 14 and a GaAs-active layer 1 are formed using a liquid phase epitaxial method.
5. The p-GaAlAs layer 16 and the p-GaAs layer 17 are successively grown. Next, a SiO 2 film 18 is applied to the p-type GaAs layer 17, and striped windows are formed by selective etching to form striped current regions 20.
この際このストライプ状窓は傾斜状に屈曲した
活性層24の真上に、平行に延存するように設け
る。電極19および12を全面に蒸着し、ストラ
イプ状電流域20の長手方向に垂直な端面21お
よび22を劈開にて形成することで本考案を実施
した半導体接合レーザが出来あがる。 At this time, the striped windows are provided so as to extend in parallel directly above the active layer 24 which is bent in an inclined manner. By depositing electrodes 19 and 12 on the entire surface and forming end faces 21 and 22 perpendicular to the longitudinal direction of striped current region 20 by cleaving, a semiconductor junction laser embodying the present invention is completed.
本実施例の電極19の正の電圧。電極12に負
の電圧を印加すると、電流はストライプ状電流域
20から注入され、その真下の活性層24で発振
光が発生する。本実施例によればストライプ状電
流域20の真下の活性層24は、屈曲した傾斜状
断面を有する。この傾斜状に屈曲した活性層24
は、その周囲を活性層15より屈折率の小さな
GaAlAs層14,16で包囲されたと同じ作用を
有する。 Positive voltage of electrode 19 in this example. When a negative voltage is applied to the electrode 12, current is injected from the stripe-shaped current region 20, and oscillation light is generated in the active layer 24 directly below it. According to this embodiment, the active layer 24 directly below the striped current region 20 has a curved and inclined cross section. This inclined active layer 24
is surrounded by a layer with a smaller refractive index than the active layer 15.
It has the same effect as being surrounded by GaAlAs layers 14 and 16.
すなわち、光は屈折率変化のある境界面が存在
する場合、屈折率の大きい方に反射され閉じ込め
られるようになる。故に、本考案の構造はこの光
の性質にもとづく光導波路が活性層15の発振領
域24に設けられたことに等しくなる。 That is, when there is a boundary surface with a change in refractive index, light is reflected and confined to the side with a larger refractive index. Therefore, the structure of the present invention is equivalent to providing an optical waveguide based on the properties of light in the oscillation region 24 of the active layer 15.
従つて光の完全な閉じ込めが得られ、点状発光
を可能とし、かつモード制御が容易となる。 Therefore, complete confinement of light is obtained, point-like light emission is possible, and mode control is facilitated.
次に本実施例の具体的な製法に付き図面に基づ
いて説明する。 Next, the specific manufacturing method of this example will be explained based on the drawings.
第3図Aに示したGaAs基板13の(100)面2
5を用いて、まずn型GaAs基板13を厚さ400μ
mに研摩し、化学エツチングで表面の破壊層を取
りのぞき、鏡面となす。鏡面仕上した(100)面
25に普通のフオトレジスト膜を塗布し、〔01
1〕方向に平行な、幅100μm、ピツチ500μmの
フオトレジスト膜の付着しない部分を形成し、第
3図Aの基板構成を形成する。溝26の幅はその
ピツチより小さければ十分である。又溝26の深
さも1〜5μmあるいはそれ以上の深さでも良
い。 (100) plane 2 of GaAs substrate 13 shown in FIG. 3A
5, first, the n-type GaAs substrate 13 is made to a thickness of 400 μm.
Polished to a depth of m and chemically etched to remove the destructive layer on the surface and create a mirror surface. Apply an ordinary photoresist film to the mirror-finished (100) surface 25, and
1] A portion parallel to the direction to which the photoresist film is not attached is formed with a width of 100 .mu.m and a pitch of 500 .mu.m to form the substrate structure shown in FIG. 3A. It is sufficient that the width of the groove 26 is smaller than its pitch. Further, the depth of the groove 26 may be 1 to 5 μm or more.
溝26は普通の化学エツチングで選択的に形成
される。すなわち、GaAsのとき、NH4OH1:
H2O210の混合液で室温に維持して撹拌しながら
行うのが好ましい。 Grooves 26 are selectively formed by conventional chemical etching. That is, in the case of GaAs, NH 4 OH 1 :
Preferably, the reaction is carried out with a mixture of 10 ml of H 2 O 2 and maintained at room temperature with stirring.
エツチングされた溝26は傾斜側壁27(段差
側面)を構成し、かつその傾斜壁は{111}A面
となる。この{111}A面は基板表面(100)と丁
度54゜44′の角度を有する。溝26の形成に続い
て、残りのフオトレジスト膜を除去して、そして
層14,15,16,17が普通の液相エピタキ
シヤル成長によつて連続して成長して第3図Bの
層構造を形成する。 The etched groove 26 constitutes an inclined side wall 27 (stepped side surface), and the inclined wall becomes a {111}A plane. This {111} A plane has an angle of exactly 54°44' with the substrate surface (100). Following the formation of trench 26, the remaining photoresist film is removed and layers 14, 15, 16, and 17 are successively grown by conventional liquid phase epitaxial growth to form the layers of FIG. 3B. form a structure.
層14は基板13に構成した形状を保つ様な成
長で終らせる必要がある。 Layer 14 must be grown in a manner that maintains the configuration formed on substrate 13.
活性層15の屈曲部24の構成は、層14の成
長形状に支配される。 The configuration of the bent portion 24 of the active layer 15 is governed by the growth shape of the layer 14.
実際上、層14と、15,24が成長する根拠
は、溝26の深さ、溝26の幅、基板結晶13の
結晶学方向、成長時間、成長温度、溶解飽和度、
等の要因で左右される。 In fact, the basis for growing the layers 14, 15, and 24 is the depth of the groove 26, the width of the groove 26, the crystallographic direction of the substrate crystal 13, the growth time, the growth temperature, the solubility saturation,
It depends on factors such as.
特に基板結晶に特定の面方向を有する構成面を
持つ形状下で成長する場合、成長速度の方向依存
性の支配を強くうける成長層となる。 In particular, when growing in a shape where the substrate crystal has constituent planes having a specific plane direction, the growth layer is strongly influenced by the direction dependence of the growth rate.
成長速度と結晶方向との関係は {111}A面>{100}面>{111}B面にある。 The relationship between growth rate and crystal orientation is {111} A side > {100} side > {111} B side.
故に第3図Aに示したようなn型基板13上に
成長すると溝26の傾斜側壁27が{111}A面
であることから、溝26の{100}平坦面での成
長層厚は、同じ{100}面である基板表面25の
その厚さより実効的に厚くなり、より成長が進み
層が厚くなるにしたがい、溝幅は狭くなり、溝の
深さも徐々に縮まつてくる。溝26の傾斜側壁2
7の傾むきは、しだいにゆるやかに変化して行
く。そしてある成長層厚以上になると溝部分は完
全に平坦となる。 Therefore, when grown on the n-type substrate 13 as shown in FIG. 3A, since the sloped sidewall 27 of the groove 26 is the {111}A plane, the growth layer thickness on the {100} flat surface of the groove 26 is: It is effectively thicker than the thickness of the substrate surface 25, which is the same {100} plane, and as the growth progresses and the layer becomes thicker, the groove width becomes narrower and the groove depth gradually decreases. Slanted side wall 2 of groove 26
The slope of 7 gradually changes gradually. When the thickness of the grown layer exceeds a certain level, the groove portion becomes completely flat.
このような現象を積極的に朽みに応用すると、
活性層15に屈曲部24を有し、層16,17を
平坦な成長層となすことができる。 If we actively apply this phenomenon to decay,
The active layer 15 has a bent portion 24, allowing the layers 16 and 17 to be flat growth layers.
その際、活性層15の屈曲部24の成長層厚は
{100}平坦面上の層厚より厚くなるのが一般的で
ある。 At this time, the thickness of the grown layer in the bent portion 24 of the active layer 15 is generally thicker than the layer thickness on the {100} flat surface.
溝26の巾を100μm、深さを1μmとした場
合、基板表面25{100}面上に於ける各々の層
厚を次のごとくするのが最適である。 When the width of the groove 26 is 100 μm and the depth is 1 μm, the optimal thickness of each layer on the {100} plane of the substrate surface 25 is as follows.
層14の厚さは0.2μm、層15の厚さは0.1μ
m,層16の厚さは2.0μm、層17の厚さは2
μmとする。その時、層15の屈曲部24の厚さ
は0.2μmとなる。層14と層16のアルミニウ
ムの濃度の範囲は0.15〜0.7が許容されるけれど
も、典形的には0.3である。層14,15,1
6,17のドープレベルは、それぞれ約5×1017
電子/cm2、約2×1017空孔/cm2、約7×1017空
孔/cm2、約1×1018空孔/cm2である。第3図Bの
層構成を有する結晶を、その溝26の中央から切
断し、第3図Cの結晶を形成し、これに電極を付
けて、半導体接合レーザとなす。 The thickness of layer 14 is 0.2 μm, and the thickness of layer 15 is 0.1 μm.
m, the thickness of layer 16 is 2.0 μm, and the thickness of layer 17 is 2.0 μm.
Let it be μm. At that time, the thickness of the bent portion 24 of the layer 15 is 0.2 μm. The concentration of aluminum in layers 14 and 16 is typically 0.3, although ranges from 0.15 to 0.7 are acceptable. Layer 14, 15, 1
The doping levels of 6 and 17 are approximately 5×10 17 respectively.
electrons/cm 2 , approximately 2×10 17 vacancies/cm 2 , approximately 7×10 17 vacancies/cm 2 , and approximately 1×10 18 vacancies/cm 2 . A crystal having the layer structure shown in FIG. 3B is cut from the center of its groove 26 to form a crystal shown in FIG. 3C, and electrodes are attached to this to form a semiconductor junction laser.
電極19は、活性層15の傾斜状屈曲部24の
みに均一な注入電流を与えるようなストライプ状
電流域20をSiO2膜18を介して形成する。 The electrode 19 forms a striped current region 20 through the SiO 2 film 18 so that a uniform injection current is applied only to the inclined bent portion 24 of the active layer 15 .
本実施例を効率よく動作させるには層17の表
面が平坦となる事が望ましい。なぜなら活性層か
らの熱放散、電極付け工程等が有利となる。 For efficient operation of this embodiment, it is desirable that the surface of layer 17 be flat. This is because heat dissipation from the active layer, electrode attachment process, etc. are advantageous.
又、平坦な結晶層表面に電極を形成する事は電
極形成の際に信頼性を悪くする格子欠陥の発生が
少なくする傾向にあり、長寿命化に大きく寄与し
ている。 Furthermore, forming electrodes on the flat surface of the crystal layer tends to reduce the occurrence of lattice defects that impair reliability during electrode formation, which greatly contributes to longer life.
更に第一層目14の層厚を制御することで、活
性層の傾斜角度を最適に形成することが出来る。 Furthermore, by controlling the layer thickness of the first layer 14, the inclination angle of the active layer can be formed optimally.
以上説明したように、本考案のレーザは基本モ
ードで発振し、そのしきい値も低く信頼性も高
い。この動作を可能にするのは活性層15の中央
部24が屈曲し、低屈折率物質の層14と16に
よつてほとんど完全に取りかこまれるからであ
る。 As explained above, the laser of the present invention oscillates in the fundamental mode, and has a low threshold and high reliability. This operation is possible because the central portion 24 of the active layer 15 is bent and almost completely surrounded by the layers 14 and 16 of low index material.
又、屈曲部24の活性層厚がその平坦部に於け
る層厚より厚くなつていることにより、屈曲部領
域の屈折率はその両側の平坦領域の屈折率より大
きくなる。すなわち、活性層の屈曲部が光導波路
機構として作用する。 Furthermore, since the thickness of the active layer in the bent portion 24 is greater than the layer thickness in the flat portion thereof, the refractive index of the bent portion region is greater than the refractive index of the flat regions on both sides thereof. That is, the bent portion of the active layer acts as an optical waveguide mechanism.
更に活性層領域が垂直状に屈曲している従来の
半導体レーザ(特開昭51−114887)と本考案とが
一見同じように見えるが、本考案の特徴は傾斜状
に屈曲した活性層領域にある。すなわち、この構
造の相違のために次に述べるような利点をもたら
すものである。本考案の半導体レーザは、従来の
活性層が垂直状に屈曲している半導体レーザと比
較して、その屈曲段差部の寸法が同じならば活性
層領域に生ずる屈折率差が小さくなる。従がつて
基本横モード発振に必要な段差部の高さを本考案
の方が大きく出来る。これは、より基本横モード
発振が広い範囲の動作電流まで維持できる半導体
レーザを提供する事に連なるものである。 Furthermore, although the present invention appears to be similar at first glance to a conventional semiconductor laser (Japanese Unexamined Patent Publication No. 51-114887) in which the active layer region is bent vertically, the feature of the present invention is that the active layer region is bent in an inclined manner. be. That is, this difference in structure brings about the following advantages. In the semiconductor laser of the present invention, compared to a conventional semiconductor laser in which the active layer is vertically bent, the refractive index difference that occurs in the active layer region is smaller if the dimensions of the bent step portion are the same. Therefore, the height of the stepped portion required for fundamental transverse mode oscillation can be increased with the present invention. This leads to the provision of a semiconductor laser that can maintain fundamental transverse mode oscillation over a wider range of operating currents.
例えば、従来の構造(特開昭51−114887)の場
合、その半導体レーザの活性層が0.2μm厚のと
き、屈折率差は約10%程度となる。この屈折率差
で一次横モードがカツトオフとなり、基本横モー
ドのみが発振する活性層の幅、すなわちその段差
の大きさは約1.0μmである。製作を容易にする
ためこの段差をより大きくして上記発振条件を得
ようとするならば、当然屈折率差を小さくする必
要がある。従来の構造では、このための手段とし
て活性層厚を薄くするか、コア領域に屈折率の小
さい結晶を用いるかが考えられる。しかし、いず
れの方法でもレーザの基本特性を損う結果とな
る。すなわち活性層厚を薄くすると発振閾値は上
昇し、又コア領域の屈折率を小さくすれば温度特
性は悪くなり、高温動作が困難となる。一方、本
考案の構造は上述の欠点を生ずることなく屈折率
を小さくすることができる利点がある。すなわ
ち、活性層の傾斜部領域の角度を適当に変えるこ
とで、必要な屈折率差の大きさを簡単に制御でき
る。この傾斜部領域の角度の制御は、基板結晶上
に他の領域と結晶成長速度の異なる結晶面を側面
とする凸部を形成しているために可能となつてい
る。従来のは材料が決まれば屈折率差は必然的に
決まつてしまうが、本考案は材料が決まつても傾
斜状屈曲部の角度が決まらないと屈折率差は決ま
らない。このため傾斜角を適当に選ぶことで最適
の屈折率差が得られる。このように本考案は従来
のものに比較して設計パラメータが1つ多く、最
適設計の自由度を広く与えるものであり、素子製
作上、非常に重要な要素をもたらす。本考案は傾
斜角を変えて屈折率差10%から1%に小さくする
と、基本横モード発振のみが得られる活性層幅は
2〜3μmと広くすることができ、素子の作製が
容易となるとともに基本横モード発振する動作電
流範囲も広くなる。 For example, in the case of a conventional structure (Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-114887), when the active layer of the semiconductor laser is 0.2 μm thick, the refractive index difference is about 10%. This difference in refractive index cuts off the first-order transverse mode, and the width of the active layer in which only the fundamental transverse mode oscillates, that is, the size of the step, is about 1.0 μm. If the above-mentioned oscillation conditions are to be obtained by making the step larger to facilitate manufacturing, it is naturally necessary to reduce the refractive index difference. In conventional structures, this can be achieved by reducing the thickness of the active layer or by using a crystal with a small refractive index in the core region. However, either method results in the loss of the basic characteristics of the laser. That is, if the thickness of the active layer is reduced, the oscillation threshold increases, and if the refractive index of the core region is reduced, the temperature characteristics deteriorate, making high-temperature operation difficult. On the other hand, the structure of the present invention has the advantage that the refractive index can be reduced without causing the above-mentioned drawbacks. That is, by appropriately changing the angle of the slope region of the active layer, the required magnitude of the refractive index difference can be easily controlled. This angle control of the slope region is possible because a convex portion is formed on the substrate crystal, the side surface of which is a crystal plane that has a different crystal growth rate than other regions. In the conventional case, the refractive index difference is inevitably determined when the material is determined, but in the present invention, even if the material is determined, the refractive index difference is not determined unless the angle of the inclined bent portion is determined. Therefore, an optimal refractive index difference can be obtained by appropriately selecting the inclination angle. As described above, the present invention has one more design parameter than the conventional one, and provides a wide degree of freedom in optimal design, which is a very important factor in device manufacturing. In this invention, by changing the inclination angle and reducing the refractive index difference from 10% to 1%, the active layer width at which only fundamental transverse mode oscillation can be obtained can be increased to 2 to 3 μm, making it easier to fabricate the device. The operating current range for fundamental transverse mode oscillation also becomes wider.
一方従来のもの(特開昭51−114887)の活性層
幅を上記と同じく2〜3μmとしても基本横モー
ド発振の動作電流範囲は広がらず、数mWで一次
横モード発振が起つてしまう。このように本発明
は活性層の傾斜部の長さを長くしても基本横モー
ド発振が簡単に得られるばかりか、その動作電流
範囲が広がる利点がある。また素子製作上、設計
パラメータが多いためその形状の制御が容易で信
頼性、大量生産性にも優れている。 On the other hand, even if the active layer width of the conventional device (Japanese Patent Application Laid-Open No. 114887/1987) is set to 2 to 3 μm as described above, the operating current range of fundamental transverse mode oscillation does not widen, and primary transverse mode oscillation occurs at several mW. As described above, the present invention not only allows fundamental transverse mode oscillation to be easily obtained even if the length of the sloped portion of the active layer is increased, but also has the advantage of widening the operating current range. In addition, since there are many design parameters in manufacturing the device, its shape can be easily controlled, and it has excellent reliability and mass productivity.
本考案の実施例に於いて、第1結晶層のn−
AlGaAs層14の基板表面(100)面上の層厚を
レーザ光がGaAs基板側に浸み出す程度の薄さ、
たとえば0.4μm以下すると、光吸収による損失
型光導波路作用を設けた構造の半導体レーザを得
ることも出来る。 In an embodiment of the present invention, the n-
The layer thickness of the AlGaAs layer 14 on the substrate surface (100) is made thin enough that the laser light seeps into the GaAs substrate side.
For example, if the thickness is 0.4 μm or less, it is possible to obtain a semiconductor laser having a structure in which a loss-type optical waveguide effect due to light absorption is provided.
これまでは、GaAs−AlGaAs材料から成る半
導体レーザについてのみ説明したが、たとえば
InP−InGaAsP材料に応用しても同じ効果を有す
る半導体レーザを製作する事ができる基板13に
n−InP結晶、その上に第1の結晶層14として
n−InP層、活性層15にInGaAsP層、第2の結
晶層16にP−InP層、電極形成層17にP−
InGaAsP層を成長することで発振波長が1.0〜1.5
μmの半導体レーザが得られる。 So far, we have only explained semiconductor lasers made of GaAs-AlGaAs materials, but for example,
A semiconductor laser having the same effect can be manufactured even when applied to InP-InGaAsP material. The substrate 13 is an n-InP crystal, the first crystal layer 14 is an n-InP layer, and the active layer 15 is an InGaAsP layer. , the second crystal layer 16 is a P-InP layer, and the electrode forming layer 17 is a P-InP layer.
By growing the InGaAsP layer, the oscillation wavelength can be increased from 1.0 to 1.5.
A μm semiconductor laser can be obtained.
以上、本考案の実施の一例として、二重ヘテロ
接合部に注入電流を与えるためのストライプ状電
流域形成部が電極ストライプ型の場合についての
み説明したが、先に述べたように本考案はストラ
イプ状電流形成部がプレーナ、ストライプ型の半
導体レーザに応用しても又その他のストライプ型
の半導体レーザに用いても、まつたく同様な効果
が得られる。 As an example of the implementation of the present invention, only the case where the striped current region forming portion for applying an injection current to the double heterojunction is of the electrode stripe type has been described above. The same effect can be obtained whether the current forming section is applied to a planar or stripe type semiconductor laser, or to other stripe type semiconductor lasers.
又、本考案は液相エピタキシヤル法のみなら
ず、気相エピタキシヤル法、分子線エピタキシヤ
ル法等に適用してもまつたく同様な効果が得られ
る。 Moreover, the present invention can be applied not only to the liquid phase epitaxial method but also to the gas phase epitaxial method, the molecular beam epitaxial method, etc., and the same effects can be obtained.
第1図は従来の埋め込みストライプ型半導体レ
ーザの斜視図、第2図は本発明による一実施例で
あるストライプ型半導体接合レーザの斜視図、第
3図A,B,Cは第2図のレーザの製造の主な工
程段階におけるレーザの斜視図である。
図面において、2,13……n型GaAs基板、
3,8,14……n型GaAlAs層、4,15,2
4……GaAs活性層、16,5……p型GaAlAs
層、17……p型GaAs層、6,18……SiO2
膜、1,10,12,19……電極、9,10,
21,22……端面、11,20……ストライプ
状電流域、26……〔011〕方向の溝、27……
(111)A面傾斜側壁(段差側面)、をそれぞれ示
す。
FIG. 1 is a perspective view of a conventional buried stripe-type semiconductor laser, FIG. 2 is a perspective view of a stripe-type semiconductor junction laser that is an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A, B, and C are the lasers shown in FIG. FIG. In the drawings, 2, 13... n-type GaAs substrate,
3, 8, 14... n-type GaAlAs layer, 4, 15, 2
4...GaAs active layer, 16,5...p-type GaAlAs
Layer, 17... p-type GaAs layer, 6, 18... SiO 2
Membrane, 1, 10, 12, 19... Electrode, 9, 10,
21, 22... end face, 11, 20... striped current area, 26... groove in [011] direction, 27...
(111) A-plane inclined side wall (step side) is shown.
Claims (1)
異なる2つの結晶層で、活性層結晶を挟み込むよ
うに接合してなる二重ヘテロ構造の半導体レーザ
において、基板結晶表面での結晶成長速度と異な
る速度で結晶が成長する面を斜面とする凸部を有
する基板結晶上に、傾斜状の屈曲部を備えた活性
層結晶を形成し、該傾斜状屈曲部を発光領域と
し、該傾斜状の段差側面はレーザ光の光軸方向と
平行となし、ストライプ状の電流注入領域を該発
光領域の真上に構成し、更に平坦な電極形成層を
有することを特徴とする半導体接合レーザ。 In a semiconductor laser with a double heterostructure, in which two crystal layers with different conductivity types, each having a wider band gap than the active layer crystal, are joined to sandwich the active layer crystal, the crystal growth rate differs from that on the substrate crystal surface. An active layer crystal having an inclined bent part is formed on a substrate crystal having a convex part whose slope is a surface where the crystal grows at a high speed, the inclined bent part is used as a light emitting region, and the inclined step is formed. 1. A semiconductor junction laser, characterized in that the side surfaces are parallel to the optical axis direction of the laser beam, a striped current injection region is formed directly above the light emitting region, and further has a flat electrode forming layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14156381U JPS6234473Y2 (en) | 1981-09-24 | 1981-09-24 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14156381U JPS6234473Y2 (en) | 1981-09-24 | 1981-09-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5778665U JPS5778665U (en) | 1982-05-15 |
JPS6234473Y2 true JPS6234473Y2 (en) | 1987-09-02 |
Family
ID=29501382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14156381U Expired JPS6234473Y2 (en) | 1981-09-24 | 1981-09-24 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6234473Y2 (en) |
-
1981
- 1981-09-24 JP JP14156381U patent/JPS6234473Y2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5778665U (en) | 1982-05-15 |
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