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WO1997041625A1 - Semiconductor laser and method for manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser and method for manufacturing the same Download PDF

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WO1997041625A1
WO1997041625A1 PCT/JP1997/001426 JP9701426W WO9741625A1 WO 1997041625 A1 WO1997041625 A1 WO 1997041625A1 JP 9701426 W JP9701426 W JP 9701426W WO 9741625 A1 WO9741625 A1 WO 9741625A1
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WO
WIPO (PCT)
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semiconductor laser
value
layer
stripe
active layer
Prior art date
Application number
PCT/JP1997/001426
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Isao Kidoguchi
Hideto Adachi
Yasuhito Kumabuchi
Masahiro Kitoh
Masahiro Kume
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Publication of WO1997041625A1 publication Critical patent/WO1997041625A1/en

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2231Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1053Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
    • H01S5/1064Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser used for an optical information processing device such as an optical disk, and more particularly to a semiconductor laser having a high COD level and a high optical output.
  • the current block layer 905 is provided with a stripe-shaped groove (also referred to as a "stripe structure") 905a. Further, the p-type A 1 GaAs buried layer 906 and the p-type GaAs contact layer 90 0 are covered so as to cover the current block layer 905 including the stripe-shaped groove 905 a. 7 is crystal-grown. A p-side electrode 909 is provided on the p-type contact layer 907, and an n-side electrode 908 is provided on the back surface of the n-side GaAs substrate 91.
  • this semiconductor laser 900 a difference in effective refractive index is provided in a direction parallel to the surface of the active layer 903, and the refractive index of the waveguide region is higher than the refractive index outside the waveguide region.
  • the confinement of light inside the waveguide region is enhanced, the differential quantum efficiency is high, and oscillation occurs in a single transverse mode.
  • semiconductor lasers that emit light in the visible light region particularly in the red region in the wavelength range of about 630 nm to about 700 nm, use A] GaInP-based materials.
  • A] Ga I n p type semiconductor laser having an oscillation wavelength in such a visible light region has application as a light source for devices such as an optical disc, recently been ⁇ its importance.
  • a semiconductor laser is used as a light source for a device such as an optical disk, a high light output is generally required.
  • an optical output of about 3 OmW or more is generally required.
  • COD is caused by heat generation near the resonant mirror of a semiconductor laser.
  • COD is likely to be generated if a stable high output is to be obtained.
  • the cavity facet of the semiconductor laser is destroyed, and the desired operation of the semiconductor laser cannot be realized.
  • a semiconductor laser includes: an active layer made of an A 1 GaInP-based material; and a pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer.
  • a stripe structure is further provided to make the carrier injection region for the layer stripe-shaped in the direction of the resonator, and the width of the stripe structure is determined by the value W1 at the emission-side end surface of the resonator and the emission-side end surface. At the end face opposite to W2 satisfies the relationship of Wl and W2, and is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 ⁇ or more.
  • the active layer is made of an A1GaAs-based material.
  • said value W2 is in the range from about 2 jum to about 5.
  • the semiconductor device further includes a current block layer in which a stripe-shaped groove is formed, and the groove functions as the stripe-shaped structure.
  • said value W1 is about 2 m or less.
  • a semiconductor laser including an active layer, a pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer, and a stripe structure for injecting a carrier into the active layer in a stripe shape.
  • the current blocking layer is made of a dielectric material
  • the width of the stripe structure is opposite to the value W1 at the emission-side end face of the resonator and the width of the emission-side end face.
  • the value W2 at the side end face satisfies the relationship of W1 and W2, and is set so as to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction. 2 m or more.
  • said value W2 is in the range from about 2 ⁇ m to about 5.
  • a stripe-shaped groove is formed in the current block layer, and the groove functions as the stripe-shaped structure.
  • the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
  • said value W1 is about 2 m or less.
  • the semiconductor laser according to another aspect of the further of the present invention includes a substrate, formed on the substrate,] I n a G a - a N and an active layer comprising a (0 ⁇ a ⁇ 1), the active Upper and lower A 1 b G a b N cladding layers (0 ⁇ b ⁇ 1) formed above and below A current blocking layer having an opening formed on the pad layer, and a third cladding layer formed so as to fill the opening, wherein the refractive index of the current blocking layer is The width of the opening is smaller than the refractive index of the upper cladding layer and smaller than the refractive index of the third cladding layer. Is set so that the value W2 at the opposite end face satisfies the relationship of W1 and W2, and decreases from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction.
  • the value W2 is about 2 or more.
  • said value W2 is in the range from about 2 m to about 5.
  • the substrate may be a SiC substrate or a sapphire substrate.
  • a light source for condensing laser light emitted from the light source on a recording medium, and a photodetector for detecting laser light reflected by the recording medium
  • the light source is a semiconductor laser having the configuration as described above.
  • the photodetector may be arranged near the semiconductor laser.
  • the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention includes a step of forming a stacked structure including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a predetermined semiconductor layer on a substrate; Forming the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer into a stripe shape, and forming an insulating film on the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer processed into the stripe shape. And removing the predetermined semiconductor layer and the insulating film thereon.
  • the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission-side end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission-side end face are W 1 ⁇ W2 is satisfied, and the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is set to about 2 ⁇ .
  • a step of processing the second clad layer and the predetermined semiconductor layer may be included.
  • said value W1 is about 2 or less.
  • the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission-side end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission-side end face are W 1 ⁇ W 2. And the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 m or more. Processing the second cladding layer and the first insulating film.
  • said value W2 is in the range from about 2 m to about 5 m.
  • said value W 1 is about 2 ⁇ m or less.
  • the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is about 0.0.
  • a method of manufacturing a semiconductor laser comprising: forming a laminated structure including at least a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer on a substrate; Forming a current blocking layer made of a dielectric on the cladding layer, and forming a stripe structure in the current blocking layer for injecting carriers into the active layer in a stripe shape.
  • the width of the stripe structure is such that the value W1 at the emission end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission end face are W1 and W2.
  • the width of the stripe structure is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 m or more.
  • said value W1 is about 2 ⁇ or less.
  • the dielectric may be A 1 NO or SION.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. FIG. 4 is a top perspective view schematically illustrating various changes in the width of the rip structure.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a change in a waveguide mode due to a change in the width of a stripe structure in the semiconductor laser of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the width of the stripe structure and the threshold current density.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to another embodiment of the present invention.
  • 6A to 6C are cross-sectional views of the emission-side end face, schematically showing each step of the method for manufacturing the semiconductor laser of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention.
  • 8A to 8E are cross-sectional views of an emission-side end face, schematically illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of an optical disk device according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a lateral mode control type semiconductor laser 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • an n-GaAs buffer layer 102 is used to form A1GaInP.
  • ⁇ -type cloud consisting of Layer 103, multiple quantum well active layer 104 including a well layer composed of GaInP, p-type first cladding layer 105 composed of A1GaInP, etching stop layer composed of p-type Ga1nP 106 are sequentially formed.
  • a current block layer 107 made of n-type A] G a In P is formed, and the current block layer 10 ⁇ has a stripe-shaped opening 107 a (hereinafter referred to as “ Stripe structure 107a ”).
  • a p-type second cladding made of A 1 G a In P is formed on the etching stop layer 106 exposed through the current blocking layer 107 and the striped opening 107 a of the current blocking layer 107.
  • a p-side electrode 111 made of Cr / PtZAu is provided on the cap layer 109, and an n-side electrode 110 made of Au / Ge / Ni is provided on the back surface of the substrate 101. ing.
  • the composition and thickness of each of the above layers are as shown in Table 1 below.
  • the active layer 104 has a multiple quantum well structure including three GaInP well layers and four A1GaInP barrier layers.
  • Table 1 Name Composition thickness cap layer 109 G a A s to about 3 mp type second clad layer 108 (A 1 0. 6 G a 0. D) 0. 5 I n 0. 5 P about 0.9 m current block Layer 1 07 (A 1 0 7 Ga 0 3 ) 0 s I n 0 5 P About 0.
  • P-type first clad layer 105 (A 10 6 G a 0. 4) 0 5 I ⁇ 0., P about 0, 15 // m multi-quantum well active layer 104
  • Well layer Ga 0 5 In . . 5 P about 50A barrier layer (A 1 o. 5 G a 0. S).
  • s I n. . 5 P about 50A n-type clad layer 103 (A] 0. 7 G a 0. 3 ) o. 5 I n 0 S P about lO m
  • FIGS. 2A to 2D show top perspective views of various configurations of the semiconductor laser 100.
  • the individual chips of the semiconductor laser 100 typically have a resonator length of about 700 and a width perpendicular to the resonator length of about 300.
  • the overall size of about 700 mx about 300 is the same in the configurations shown in FIGS. 2B to 2C.
  • the width W2 of the stripe structure 107a at the opposite end face 100b is about 3.0. m.
  • FIG. 3 schematically shows how the waveguide mode changes in the semiconductor laser 100 due to a change in the width of the stripe structure 107a.
  • (I) in FIG. 3 shows a stripe structure near the end face 100b of the semiconductor laser 100; In the region where the width of 07a is wide), and ( ⁇ ) in FIG. 3 is close to the emission end face 100a of the semiconductor laser 100, and the width of the stripe structure 107a is narrow. This is the waveguide mode in region ⁇ .
  • (I) shows a state in which the guided modes are densely packed in the thickness direction of the active layer, but ( ⁇ ) shows a state in which such guided modes are not densely packed.
  • the waveguide mode has a substantially circular shape.
  • an effective refractive index difference ⁇ n-about 0.05 is provided in a direction parallel to the surface of the active layer 104.
  • the light emitted from the semiconductor laser 100 has a wavelength that is hardly absorbed by the current blocking layer 107 due to the difference in band gap. Therefore, in the semiconductor laser 100, the differential quantum efficiency is increased, and high output is realized.
  • the effective refractive index difference in the direction parallel to the surface of the active layer 1 0 4 ⁇ n is about 0. 0 0 3 to about 0. 0 is preferably in the 2 range.
  • the effective refractive index difference ⁇ n refers to a region of the active layer 104 into which a current is injected (specifically, a stripe structure (opening) 107 a of the current blocking layer 107).
  • the stripe structure 107a is tapered in the region of about 100 in length on the side of the emission-side end face 100a, and its width is continuously changed.
  • the width of the stripe structure 107a is constant at about 3 ⁇ .
  • the configuration shown in FIG. 2C has an effect of reducing the scattering loss of the guided light due to the change in the width of the stripe structure 107a.
  • the strip structure 107 a is formed in a region of about 100 m in length on the side of the emission-side end face 100 a as in FIG. 2C. Make it pat The width is continuously changed.
  • the taper shape is curved.
  • the width of the stripe structure 107a is constant at about 3 m.
  • FIG. 1OA is a perspective view schematically showing a configuration of a semiconductor laser 110 disclosed in Appl. Phys. Lett., Vol. 64, pp. 539-541 (1994).
  • the semiconductor laser 10010 is provided with a stripe structure 11013 filled with a p-type doped layer 11012 on the n-type substrate 101.
  • the uniform width of the stripe structure 101 in the region 103 b is about 2.0 m.
  • FIG. 10B is a perspective view schematically showing a configuration of a semiconductor laser 120 disclosed in Electron Lett., Vol. 31, No. 17, pp. 1439/1440 (1995). is there.
  • the semiconductor laser 102 is an InGaAsP-based laser that oscillates at a wavelength of about 1. ⁇ m, and has a stripe structure (strained multiple quantum well active layer). Part of the region 102 is formed to have a tapered shape.
  • the width of the striped structure 1021 is constant outside of the tapered region 1022, but in the tapered region 1022, the stripe structure 1 ⁇ 2 1 Is gradually narrowing from about 1. ⁇ "m to about 0.6 ⁇ .
  • the stripe structure includes a region having a tapered shape.
  • each of these conventional semiconductor lasers 11010 and 10020 is a laser having an oscillation wavelength of about 1 m or more. In such a long-wavelength semiconductor laser, due to the properties of the constituent materials, the effective refractive index difference in a direction (horizontal direction) parallel to the surface of each stacked layer is only about 0.1.
  • the semiconductor lasers 1010 and 10020 as in the present invention, a configuration is formed in which the width W2 at the end face opposite to the emission end facet of the stripe structure is about 2 / m or more. Then, laser oscillation in the basic transverse mode becomes difficult.
  • the purpose of providing a tapered region in the stripe structure with these semiconductor lasers 110 and 102 is to increase the spot size of the laser light and to increase the size of the semiconductor lasers. This is to couple outgoing light to an optical fiber without using a lens. In any case, it is not intended to increase the COD level as in the present invention.
  • the width of the stripe structure at the exit side end face of the resonator is reduced to about 2 m or less, so that light guided in the resonator is more lateral than the stripe structure. It has a configuration that spreads in the direction. As a result, there is no light concentration at the emission-side end face, the COD level is increased, and a highly reliable and high-output semiconductor laser can be obtained.
  • the width of the stripe structure on the end face opposite to the end face on the emission side of the resonator should be approximately
  • the semiconductor laser 1 0 0 in the first embodiment is A 1 G a I n P-based laser
  • the semiconductor laser 2 0 0 in this embodiment A 1 X G a y I n Bok xy N (0x ⁇ l and 0 ⁇ y ⁇ l) laser.
  • the stripe structure has a shape that is narrow on the emission side end face and wide on the opposite side end face as described with reference to FIGS. 2A to 2D. Yes.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of the emission-side end face of the semiconductor laser 200.
  • an n-type A] N buffer layer 203 (having a thickness of about 100 ⁇ m) is formed on a ⁇ -type nm), n type A] X G a have X n clad layer 204 (thickness: about 1 m>, ⁇ beauty I n Z G a Z n active layer 205 (thickness: about 50 nm) is formed.
  • the semiconductor laser 300 is different from the semiconductor laser 200 in that the n-side electrode 301 is formed. Specifically, in the semiconductor laser 300, the thickness of the n-type cladding layer 304 is increased to about 2 m, and an opening (striped structure) 307a is formed in the current block layer 307. The semiconductor layered structure corresponding to the region where is not present is removed by etching until the thickness of the n-type cladding layer 304 becomes about 1 // m. An n-side electrode 301 is formed on the surface of the n-type cladding layer 304 exposed by this etching. Note that the P-side electrode 311 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 310 as in the case of the semiconductor laser 200.
  • the semiconductor laser 501 is adjusted to operate at a low output of about 5 mW. Further, by driving the semiconductor laser 501 in a self-sustained pulsation mode using, for example, a high frequency superposition method, noise is reduced even in a state where return light from the optical disk 507 exists. In addition, reproduction processing with low distortion can be realized.

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Abstract

A semiconductor laser is provided with an active layer and a pair of clad layers formed so as to hold the active layer in between. The laser also has a stripe structure to form a carrier injecting area to the active layer in a stripe-like state toward a resonator. The stripe structure is constructed so that a relation W1∫W2 can be satisfied between the width W1 of the structure at the emitting-side end face of the resonator and the width W2 of the structure at the opposite end face of the resonator and, in additon, the width of the structure can be reduced to W1 from W2 in the direction of the resonator. The W2 is set at about 2 νm or wider.

Description

明 細 書 半導体レーザ及びその製造方法  Description Semiconductor laser and method of manufacturing the same
技術分野 Technical field
本発明は、 光ディスク等の光情報処理装置に用いられる半導体レーザに関し、 特に、 C O Dレベルが高く、 高い光出力を有する半導体レーザに関する。 背景技術  The present invention relates to a semiconductor laser used for an optical information processing device such as an optical disk, and more particularly to a semiconductor laser having a high COD level and a high optical output. Background art
従来の半導体レーザの構成の一例は、 例えば、 特開昭 6 2 - 7 3 6 8 7号公報 に開示されている。 この半導体レーザ 9 0 0の構成を、 図 9に模式的に示す。 図 9に示す従来の半導体レーザ 9 0 0において、 n型 G a A s基板 9 0 1の上 に、 n型 A I G a A sクラッ ド層 9 0 2、 G a A s或いは A 1 G a A sからなる 活性層 9 0 3、 及び p型 A〗 G a A sクラッ ド層 9 0 4カ^ 順に積層されている。 p型クラッ ド層 9 0 4の上には、 p型クラッ ド層 9 0 4よりも大きい禁制帯幅を 有する n型 A 1 G a A s電流ブロック層 9 0 5が形成されている。 この電流プロ ック層 9 0 5には、 ストライプ状の溝 ( 「ス卜ライプ構造」 とも称する) 9 0 5 aが設けられている。 さらに、 ストライプ状の溝 9 0 5 aを含めて電流ブロック 層 9 0 5を覆うように、 p型 A 1 G a A s埋め込み層 9 0 6及び p型 G a A sコ ンタク 卜層 9 0 7が結晶成長されている。 p型コンタク ト層 9 0 7の上には p側 電極 9 0 9が設けられ、 n側 G a A s基板 9 0 1の裏面には、 n側電極 9 0 8力 設けられている。  An example of the configuration of a conventional semiconductor laser is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-73667. The configuration of this semiconductor laser 900 is schematically shown in FIG. In the conventional semiconductor laser 900 shown in FIG. 9, on an n-type GaAs substrate 901, an n-type AIG GaAs cladding layer 902, GaAs or A1 GaAs is formed. An active layer 903 made of s and a p-type A〗 GaAs cladding layer 904 are stacked in this order. On the p-type cladding layer 904, an n-type A 1 GaAs current blocking layer 905 having a larger bandgap than the p-type cladding layer 904 is formed. The current block layer 905 is provided with a stripe-shaped groove (also referred to as a "stripe structure") 905a. Further, the p-type A 1 GaAs buried layer 906 and the p-type GaAs contact layer 90 0 are covered so as to cover the current block layer 905 including the stripe-shaped groove 905 a. 7 is crystal-grown. A p-side electrode 909 is provided on the p-type contact layer 907, and an n-side electrode 908 is provided on the back surface of the n-side GaAs substrate 91.
この半導体レーザ 9 0 0では、 活性層 9 0 3の表面に平行な方向に実効屈折率 の差が設けられていて、 導波領域の屈折率がその外側の屈折率よりも高い、 屈折 率導波型ストライプレーザを構成している。 そのために、 導波領域の内部への光 の閉じ込めが強くなり、 微分量子効率が高く、 単一横モ一ドで発振する。 一般に、 可視光領域、 特に約 630 nm〜約 700 nmの波長帯の赤色領域の 光を発する半導体レーザには、 A】 Ga I n P系の材料が用いられている。 この ような可視光領域に発振波長を有する A】 Ga I np系半導体レーザは、 光ディ スク等の装置に対する光源としての用途があり、 最近、 その重要性を增している。 ところで、 半導体レーザを光ディスクなどの装置に対する光源として用いる場 合には、 一般に高い光出力が要求される。 例えば、 半導体レーザを書き込み型光 ディスクに対する光源として用いる場合には、 一般に約 3 OmW以上の光出力が 必要となる。 In this semiconductor laser 900, a difference in effective refractive index is provided in a direction parallel to the surface of the active layer 903, and the refractive index of the waveguide region is higher than the refractive index outside the waveguide region. This constitutes a wave-shaped stripe laser. As a result, the confinement of light inside the waveguide region is enhanced, the differential quantum efficiency is high, and oscillation occurs in a single transverse mode. In general, semiconductor lasers that emit light in the visible light region, particularly in the red region in the wavelength range of about 630 nm to about 700 nm, use A] GaInP-based materials. A] Ga I n p type semiconductor laser having an oscillation wavelength in such a visible light region, has application as a light source for devices such as an optical disc, recently been增its importance. When a semiconductor laser is used as a light source for a device such as an optical disk, a high light output is generally required. For example, when a semiconductor laser is used as a light source for a writable optical disk, an optical output of about 3 OmW or more is generally required.
し力、し、 A 1 Ga I np系半導体レーザは、 その構成材料の性質に起因して、 の光山力が C OD (Catastrophic Optical Daiiiagじ : 瞬 0夺光学損傷) によって 制限される。 CODによって発生される光出力のレベルを 「CODレベル」 とい う力、'、 上記の A 1 G a I n P系材料の CODレベルは、 約 1 MW cm2〜約 2 MW/ c m 2という比較的小さし、値である。 And power, and, A 1 Ga I n p type semiconductor laser, due to the nature of its constituent materials, Gwangsan force of C OD: limited by (Catastrophic Optical Daiiiag Ji Shun 0夺光Science injury). Force will the level of the optical output had been "COD level" produced by COD, ', COD levels of the above A 1 G a I n P-based material, comparison of about 1 MW cm 2 ~ about 2 MW / cm 2 Value and value.
—般に、 CODは、 半導体レーザの共振ミラ一近傍における発熱により引き起 こされる。 従来技術の半導体レーザの構成では、 安定して高い出力を得ようとす ると、 CODが発生し易くなる。 CODが発生すると、 半導体レーザの共振器端 面が破壊されて、 半導体レーザの所望の動作が実現されなくなる。 このように、 従来技術の半導体レーザでは、 CODの発生のために、 高出力化の達成が困難で ある。 発明の開示  Generally, COD is caused by heat generation near the resonant mirror of a semiconductor laser. In the configuration of the conventional semiconductor laser, COD is likely to be generated if a stable high output is to be obtained. When COD occurs, the cavity facet of the semiconductor laser is destroyed, and the desired operation of the semiconductor laser cannot be realized. Thus, it is difficult for conventional semiconductor lasers to achieve high output due to COD generation. Disclosure of the invention
本発明のある局面による半導体レーザは、 A 1 Ga I nP系材料で構成されて いる活性層と、 該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッ ド層と、 を備え、 該活性層に対するキヤリア注入領域を共振器方向に対してス卜ライプ状 にするためのストライプ構造がさらに設けられていて、 該ストライプ構造の幅は、 共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W2とが Wlく W2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該値 W2から 該値 W1へと減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 μιη以上である。 ある実施形態では、 前記活性層が A 1 G a A s系材料で構成されている。 A semiconductor laser according to an aspect of the present invention includes: an active layer made of an A 1 GaInP-based material; and a pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer. A stripe structure is further provided to make the carrier injection region for the layer stripe-shaped in the direction of the resonator, and the width of the stripe structure is determined by the value W1 at the emission-side end surface of the resonator and the emission-side end surface. At the end face opposite to W2 satisfies the relationship of Wl and W2, and is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 μιη or more. In one embodiment, the active layer is made of an A1GaAs-based material.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 jum〜約 5 の範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 jum to about 5.
ある実施形態では、 ストライプ状の溝が形成されている電流ブロック層をさら に備えていて、 該溝が前記ス卜ライプ状構造として機能する。  In one embodiment, the semiconductor device further includes a current block layer in which a stripe-shaped groove is formed, and the groove functions as the stripe-shaped structure.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. ◦ 03〜約0. 02の範囲にある。  Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in the range of about 0.03 to about 0.02.
好ましくは、 前記値 W1が約 2 m或いはそれ以下である。  Preferably, said value W1 is about 2 m or less.
本発明の他の局面による半導体レーザは、 活性層と、 該活性層を挟み込むよう に設けられている 1対のクラッ ド層と、 該活性層にストライプ状にキヤリアを注 入するためのストライプ構造を有する電流ブロック層と、 を備えていて、 該電流 ブロック層は誘電体から構成されていて、 該ストライプ構造の幅は、 共振器の出 射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W2とが W 1く W2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該値 W 2から該値 W1へ と減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 m以上である。  According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser including an active layer, a pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer, and a stripe structure for injecting a carrier into the active layer in a stripe shape. Wherein the current blocking layer is made of a dielectric material, and the width of the stripe structure is opposite to the value W1 at the emission-side end face of the resonator and the width of the emission-side end face. The value W2 at the side end face satisfies the relationship of W1 and W2, and is set so as to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction. 2 m or more.
前記誘電体は、 A〗 NO或いは S i ONであり得る。  The dielectric may be A〗 NO or SION.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 ^m〜約 5 の範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 ^ m to about 5.
ある実施形態では、 前記電流ブロック層にはストライプ状の溝が形成されてい て、 該溝が前記ストライプ状構造として機能する。  In one embodiment, a stripe-shaped groove is formed in the current block layer, and the groove functions as the stripe-shaped structure.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 0 03〜約0. 02の範囲にある。  Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
好ましくは、 前記値 W 1が約 2 m或 、はそれ以下である。  Preferably, said value W1 is about 2 m or less.
本発明のさらの他の局面による半導体レーザは、 基板と、 該基板の上に形成さ れた、 I na G a】 — aN ( 0 < a < 1 ) を含む活性層と、 該活性層の上下に形成 された上部及び下部 A 1 bG aい bNクラッ ド層 (0 < b < 1 ) と、 該上部クラ ッ ド層の上に形成された、 開口部を有する電流ブロック層と、 該開口部を埋める ように形成された第 3のクラッ ド層と、 を備えていて、 該電流ブロック層の屈折 率は、 該上部クラッ ド層の屈折率より小さく、 且つ該第 3のクラッ ド層の屈折率 よりも小さく、 該開口部の幅は、 共振器の出射側端面における値 W 1と該出射側 端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1く W 2なる関係を満たし、 且つ該 共振器方向に対して該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 以上である。 The semiconductor laser according to another aspect of the further of the present invention includes a substrate, formed on the substrate,] I n a G a - a N and an active layer comprising a (0 <a <1), the active Upper and lower A 1 b G a b N cladding layers (0 <b <1) formed above and below A current blocking layer having an opening formed on the pad layer, and a third cladding layer formed so as to fill the opening, wherein the refractive index of the current blocking layer is The width of the opening is smaller than the refractive index of the upper cladding layer and smaller than the refractive index of the third cladding layer. Is set so that the value W2 at the opposite end face satisfies the relationship of W1 and W2, and decreases from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction. The value W2 is about 2 or more.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 m〜約 5 の範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 m to about 5.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜約0 . 0 2の範囲にある。  Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
好ましくは、 前記値 W 1力く約 2 m或 、はそれ以下である。  Preferably, said value W1 is about 2 m or less.
前記基板は、 S i C基板或いはサファイア基板であり得る。  The substrate may be a SiC substrate or a sapphire substrate.
さらに、 本発明によれば、 光源と、 該光源から放射されたレーザ光を記録媒体 に集光する集光光学系と、 該記録媒体によつて反射されたレーザ光を検出する光 検出器と、 を備え、 該光源が、 上記で説明したような構成を有する半導体レーザ であるような光ディスク装置が、 提供される。  Further, according to the present invention, a light source, a condensing optical system for condensing laser light emitted from the light source on a recording medium, and a photodetector for detecting laser light reflected by the recording medium An optical disc device is provided, wherein the light source is a semiconductor laser having the configuration as described above.
上記の光ディスク装置のある実施形態では、 前記半導体レーザは、 情報を^記 記録媒体に記録するときには単一モードで発振し、 該記錄媒体に記録されている 情報を冉生するときには自励発振モードで動作する。  In one embodiment of the optical disk device, the semiconductor laser oscillates in a single mode when recording information on a recording medium, and a self-excited oscillation mode when reproducing information recorded on the recording medium. Works with
前記光検出器がは、 記半導体レーザの近傍に配置され得る。  The photodetector may be arranged near the semiconductor laser.
本発明の半導体レーザの製造方法は、 基板上に、 第 1のクラッ ド層、 活性層、 第 2のクラッ ド層、 及び所定の半導体層を少なくとも含む積層構造を形成するェ 程と、 該第 2のクラッ ド層と該所定の半導体層とをストライプ形状に加工するェ 程と、 ストライプ形状に加工された該第 2のクラッ ド層及び該所定の半導体層の 上に、 絶緣膜を形成する工程と、 該所定の半導体層とその上の該絶縁膜とを除去 する工程と、 を包含する。 前記ス卜ライプ形状への加工工程は、 該ス卜ライプ形状の幅が、 共振器の出射 側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1 < W 2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が 該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 μ τη 以上であるように、 前記第 2のクラッ ド層及び前記所定の半導体層を加工するェ 程を含み得る。 The method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention includes a step of forming a stacked structure including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a predetermined semiconductor layer on a substrate; Forming the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer into a stripe shape, and forming an insulating film on the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer processed into the stripe shape. And removing the predetermined semiconductor layer and the insulating film thereon. In the processing step for forming the stripe shape, the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission-side end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission-side end face are W 1 < W2 is satisfied, and the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is set to about 2 μτη. As described above, a step of processing the second clad layer and the predetermined semiconductor layer may be included.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 m ~約 5 mの範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 m to about 5 m.
好ましくは、 前記値 W 1が約 2 或いはそれ以下である。  Preferably, said value W1 is about 2 or less.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3 ~約0 . 0 2の範囲にある。  Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
本発明の他の局面による半導体レーザの製造方法は、 基板上に、 第 1のクラッ ド層、 活性層、 第 2のクラッ ド層、 及び第 1の絶縁膜を少なくとも含む積層構造 を形成する工程と、 該第 2のクラッ ド層と該第 1の絶縁膜とをストライプ形状に 加工する工程と、 ストライプ形状に加工された該第 2のクラッ ド層及び該第 1の 絶縁膜の上に、 第 2の絶縁膜を形成する工程と、 該第 1の絶縁膜とその上の該第 2の絶縁膜とを除去する工程と、 を包含する。  A method of manufacturing a semiconductor laser according to another aspect of the present invention includes a step of forming a laminated structure including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a first insulating film on a substrate. Processing the second cladding layer and the first insulating film into a stripe shape; and forming a stripe-shaped second cladding layer and the first insulating film on the second cladding layer and the first insulating film. Forming a second insulating film; and removing the first insulating film and the second insulating film thereon.
前記ストライプ形状への加工工程は、 該ストライプ形状の幅が、 共振器の出射 側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W 1 < W 2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の該幅が 該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 m 以上であるように、 前記第 2のクラッ ド層及び前記第 1の絶縁膜を加工する工程 を含み得る。  In the processing step for forming the stripe shape, the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission-side end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission-side end face are W 1 <W 2. And the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 m or more. Processing the second cladding layer and the first insulating film.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 m to about 5 m.
好ましくは、 前記値 W 1が約 2 μ m或レ、はそれ以下である。  Preferably, said value W 1 is about 2 μm or less.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is about 0.0.
0 3〜約 0 . 0 2の範囲にある。 本発明のさらに他の局面による半導体レーザの製造方法は、 第 1のクラッ ド層、 活性層、 及び第 2のクラッ ド層を少なくとも含む積層構造を基板上に形成するェ 程と、 該第 2のクラッ ド層の上に、 誘電体からなる電流ブロック層を形成するェ 程と、 該電流ブロック層に、 該活性層にストライプ状にキャリアを注入するため のストライプ構造を形成する工程と、 を包含しており、 該ストライプ構造の形成 工程は、 該ストライプ構造の幅が、 共振器の出射側端面における値 W1と該出射 側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、 且つ 該共振器方向に対して該ストライプ構造の該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少 するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 m以上であるように、 該電流ブロ ック層を加工する工程を含む。 Range from 0.3 to about 0.02. According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: forming a laminated structure including at least a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer on a substrate; Forming a current blocking layer made of a dielectric on the cladding layer, and forming a stripe structure in the current blocking layer for injecting carriers into the active layer in a stripe shape. In the step of forming the stripe structure, the width of the stripe structure is such that the value W1 at the emission end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission end face are W1 and W2. The width of the stripe structure is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 m or more. Then, a process for processing the current block layer Including the.
好ましくは、 前記値 W 2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある。  Preferably, said value W2 is in the range from about 2 m to about 5 m.
好ましくは、 前記値 W1が約 2 μιη或いはそれ以下である。  Preferably, said value W1 is about 2 μιη or less.
好ましくは、 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 0 03〜約 0. 02の範囲にある。  Preferably, the effective refractive index difference in a direction parallel to the surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
前記誘電体は、 A 1 NO或いは S i ONであり得る。  The dielectric may be A 1 NO or SION.
ある実施形態では、 前記ストライプ構造の形成工程は、 前記電流プロック層に ストライプ状の開口部を設ける工程を含み、 該開口部が該ストライプ構造として 機能する。  In one embodiment, the step of forming the stripe structure includes a step of providing a stripe-shaped opening in the current block layer, and the opening functions as the stripe structure.
これより、 本発明は、 ( 1 ) CODレベルが高く、 高出力である半導体レーザ を提供すること、 及び (2) そのような半導体レーザの製造方法を提供すること、 を目的とする。 図面の簡単な説明  Accordingly, it is an object of the present invention to (1) provide a semiconductor laser having a high COD level and a high output, and (2) to provide a method for manufacturing such a semiconductor laser. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明のある実施形態の半導体レーザにおける、 共振器の出射側端面 の構成を模式的に示す断面図である。  FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.
図 2A、 図 2B、 図 2 C、 及び図 2Dは、 本発明の半導体レーザにおけるスト ライプ構造の幅の様々な変化の様子を、 模式的に示す上面透視図である。 FIG. 2A, FIG. 2B, FIG. 2C, and FIG. FIG. 4 is a top perspective view schematically illustrating various changes in the width of the rip structure.
図 3は、 本発明の半導体レーザにおける、 ストライプ構造の幅の変化による導 波モードの変化を模式的に示す図である。  FIG. 3 is a diagram schematically showing a change in a waveguide mode due to a change in the width of a stripe structure in the semiconductor laser of the present invention.
図 4は、 ス卜ライプ構造の幅としきい値電流密度との関係を示す図である。 図 5は、 本発明の他の実施形態の半導体レーザにおける、 共振器の出射側端面 の構成を模式的に示す断面図である。  FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the width of the stripe structure and the threshold current density. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to another embodiment of the present invention.
図 6 A〜図 6 Cは、 図 5の半導体レーザの製造方法の各工程を模式的に示す、 出射側端面の断面図である。  6A to 6C are cross-sectional views of the emission-side end face, schematically showing each step of the method for manufacturing the semiconductor laser of FIG.
図 7は、 本発明のさらに他の実施形態の半導体レーザにおける、 共振器の出射 側端面の構成を模式的に示す断面図である。  FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention.
図 8 A〜図 8 Eは、 本発明のさらに他の実施形態における半導体レーザの製造 方法の各工程を模式的に示す、 出射側端面の断面図である。  8A to 8E are cross-sectional views of an emission-side end face, schematically illustrating steps of a method for manufacturing a semiconductor laser according to still another embodiment of the present invention.
図 9は、 従来技術による半導体レーザにおける共振器の出射側端面の構成を模 式的に示す断面図である。  FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an emission-side end face of a resonator in a semiconductor laser according to a conventional technique.
図 1 0 A及び図 1 0 Bは、 従来技術における半導体レーザにおけるストライプ 構造の幅の様々な変化の様子を、 模式的に示す斜視透視図である。  FIGS. 10A and 10B are perspective perspective views schematically showing various changes in the width of the stripe structure in a semiconductor laser according to the related art.
図 1 1は、 本発明による光ディスク装置の構成を模式的に示す図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration of an optical disk device according to the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の様々な実施形態を、 添付の図面を参照しながら説明する。  Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第 1の実施形態) (First Embodiment)
図 1は、 本発明の第 1の実施形態における、 横モード制御型の半導体レーザ 1 0 0の構造を模式的に示す断面図である。  FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a lateral mode control type semiconductor laser 100 according to the first embodiment of the present invention.
半導体レーザ 1 0 0では、 図 1に示すように、 n — G a A s基板 1 0 1の上に, n— G a A sバッファ層 1 0 2を介して、 A 1 G a I n Pからなる η型クラッ ド 層 103、 G a I n Pからなる井戸層を含む多重量子井戸活性層 1 04、 A 1 G a I nPからなる p型第 1クラッ ド層 105、 p型 Ga 1 nPからなるエツチン グ停止層 1 06カ\ 順次形成されている。 さらにその上には、 n型 A】 G a I n Pからなる電流ブロック層 107が形成されていて、 当該電流ブロック層 1 0 Ί には、 ストライプ状の開口部 1 07 a (以下では、 「ストライプ構造 107 a」 とも称する) が設けられている。 電流ブロック層 107、 及び電流ブロック層 1 07のストライプ状の開口部 1 07 aを通して露出しているエッチング停止層 1 06の上には、 A 1 G a I n Pからなる p型第 2クラッ ド層 108、 さらに p型 G a A sキャップ層 1 09力、'、 形成されている。 キヤップ層 109の上には C r /P t ZAuからなる p側電極 1 1 1が設けられ、 基板 1 01の裏面には、 Au /G e/N iからなる n側電極 1 10が設けられている。 In the semiconductor laser 100, as shown in FIG. 1, on the n-GaAs substrate 101, an n-GaAs buffer layer 102 is used to form A1GaInP. Η-type cloud consisting of Layer 103, multiple quantum well active layer 104 including a well layer composed of GaInP, p-type first cladding layer 105 composed of A1GaInP, etching stop layer composed of p-type Ga1nP 106 are sequentially formed. Further thereon, a current block layer 107 made of n-type A] G a In P is formed, and the current block layer 10 Ί has a stripe-shaped opening 107 a (hereinafter referred to as “ Stripe structure 107a ”). On the etching stop layer 106 exposed through the current blocking layer 107 and the striped opening 107 a of the current blocking layer 107, a p-type second cladding made of A 1 G a In P is formed. Layer 108, further p-type GaAs cap layer 109, is formed. A p-side electrode 111 made of Cr / PtZAu is provided on the cap layer 109, and an n-side electrode 110 made of Au / Ge / Ni is provided on the back surface of the substrate 101. ing.
上記の各層の組成及び厚さは、 以下の表 1に示す通りである。 なお、 活性層 1 04は、 3層の G a I n P井戸層と 4層の A 1 G a I n P障壁層とからなる多重 量子井戸構造を有している。 The composition and thickness of each of the above layers are as shown in Table 1 below. The active layer 104 has a multiple quantum well structure including three GaInP well layers and four A1GaInP barrier layers.
表 1 名 称 組成 厚さ キヤップ層 109 G a A s 約 3 m p型第 2クラッ ド層 108 (A 10. 6G a0. d) 0. 5 I n0. 5P 約 0.9 m 電流ブロック層 1 07 (A 10 7Ga0 3) 0 s I n0 5P 約 0. Table 1 Name Composition thickness cap layer 109 G a A s to about 3 mp type second clad layer 108 (A 1 0. 6 G a 0. D) 0. 5 I n 0. 5 P about 0.9 m current block Layer 1 07 (A 1 0 7 Ga 0 3 ) 0 s I n 0 5 P About 0.
エッチング停止層 1 06 G a 0 5 I n0 5 P 約 50人Etch stop layer 1 06 G a 0 5 I n 0 5 P About 50
P型第 1クラッ ド層 105 (A 10 6G a 0. 4 ) 0 5 I η0. , P 約 0, 15 //m 多重量子井戸活性層 104 P-type first clad layer 105 (A 10 6 G a 0. 4) 0 5 I η 0., P about 0, 15 // m multi-quantum well active layer 104
井戸層 Ga0 5 I n。. 5P 約 50A 障壁層 (A 1 o. 5G a0. s) 。 s I n。. 5P 約 50A n型クラッ ド層 103 (A】 0. 7G a0. 3) o. 5 I n0 SP 約 l.O m Well layer Ga 0 5 In . . 5 P about 50A barrier layer (A 1 o. 5 G a 0. S). s I n. . 5 P about 50A n-type clad layer 103 (A] 0. 7 G a 0. 3 ) o. 5 I n 0 S P about lO m
図 2 A ~ 2 Dに、 半導体レーザ 1 00の様々な構成の上面透視図を示す。 具体 的には、 図 2 A〜 2 Dのそれぞれでは、 半導体レーザ 100を p側電極 1 1 1の 側から見た場合における電流プロック層 107のス卜ライプ構造 107 aの形状 を、 点線で示している。 2A to 2D show top perspective views of various configurations of the semiconductor laser 100. FIG. Specifically, in each of FIGS. 2A to 2D, the shape of the stripe structure 107a of the current block layer 107 when the semiconductor laser 100 is viewed from the side of the p-side electrode 111 is indicated by a dotted line. ing.
図 2 Aからわかるように、 半導体レーザ 1 00の個々のチップは、 典型的には、 共振器長が約 700 であり、 共振器長に垂直な方向の幅が約 300 であ る。 なお、 この約 700 mx約 300 という全体サイズは、 図 2 B〜 2 Cに示される構成でも同じである。  As can be seen from FIG. 2A, the individual chips of the semiconductor laser 100 typically have a resonator length of about 700 and a width perpendicular to the resonator length of about 300. The overall size of about 700 mx about 300 is the same in the configurations shown in FIGS. 2B to 2C.
図 2 Aの構成では、 ストライプ構造 1 07 aの幅は、 出射側端面 10 ϋ aでは \¥1 ==約1. である力く、 反対側端面 100 bに向かって連続的に広がって おり、 反対側端面 100 bにおけるス卜ライプ構造 107 aの幅 W 2は約 3. 0 mである。 このように、 ストライプ構造 1 0 7 aの出射側端面 1 0 0 aでの幅 W 1を狭くすると、 導波路の内部を伝搬するレーザ光の幅を、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅 (W 1 ) よりも広げることができる。 この結果、 半導体レーザ 1 0 0 の出射側端面 1 0 0 aの近傍でレーザ光が集中せず、 C O Dレベルを高くするこ とができる。 In the configuration shown in Fig. 2A, the width of the stripe structure 107a is as strong as \ ¥ 1 == approximately 1. at the emission end face 10 ϋa, and continuously increases toward the opposite end face 100b. The width W2 of the stripe structure 107a at the opposite end face 100b is about 3.0. m. Thus, when the width W 1 of the stripe structure 107 a at the emission end face 100 a is reduced, the width of the laser light propagating inside the waveguide is reduced by the width of the stripe structure 107 a (W 1) Can be expanded. As a result, laser light is not concentrated near the emission side end face 100a of the semiconductor laser 100, and the COD level can be increased.
さらに、 図 3を参照して、 上記のようなストライプ構造 1 0 7 aの幅の設定に よってレーザ光を広げることができる様子を説明する。  Further, with reference to FIG. 3, the manner in which the laser light can be expanded by setting the width of the stripe structure 107a as described above will be described.
図 3は、 半導体レーザ 1 0 0において、 ス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅の変化に よって導波モードが変化する様子を、 模式的に示している。 具体的には、 図 3の ( I ) は、 半導体レーザ 1 0 0の端面 1 0 0 bに近く、 ストライプ構造;! 0 7 a の幅が広い領域】における導波モードであり、 図 3の (Π ) は、 半導体レーザ 1 0 0の出射側端面 1 0 0 aに近く、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅が狭い領域 Πに おける導波モードである。  FIG. 3 schematically shows how the waveguide mode changes in the semiconductor laser 100 due to a change in the width of the stripe structure 107a. Specifically, (I) in FIG. 3 shows a stripe structure near the end face 100b of the semiconductor laser 100; In the region where the width of 07a is wide), and (Π) in FIG. 3 is close to the emission end face 100a of the semiconductor laser 100, and the width of the stripe structure 107a is narrow. This is the waveguide mode in region Π.
図 3より、 ( I ) では、 活性層の厚さ方向に導波モードが密に詰まった状態で あるが、 (Π ) では、 そのような導波モードが密に詰まった状態ではなく、 各導 波モードはほぼ円形の形状を有している。 これより、 共振器の出射側端面 1 0 0 aに近付いてス卜ライプ構造 1 0 7 aの幅が狭くなるにしたがって、 半導体レー ザ 1 0 0のレーザ光のスポッ 卜サイズが、 図 3における ( I ) から (Π ) のよう に広がっていることがわかる。 このように、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅が狭く なるに従ってレーザ光のスポッ トサイズが広がることにより、 高出力レベルに至 るまで、 半導体レーザ 1 0 0の出射側端面 1 0 0 aが破壊されなくなる。  According to Fig. 3, (I) shows a state in which the guided modes are densely packed in the thickness direction of the active layer, but (Π) shows a state in which such guided modes are not densely packed. The waveguide mode has a substantially circular shape. Thus, as the width of the stripe structure 107a becomes narrower as approaching the emission end face 100a of the resonator, the spot size of the laser beam of the semiconductor laser 100 becomes smaller in FIG. From (I) it can be seen that it spreads out as (Π). As described above, as the spot size of the laser beam increases as the width of the stripe structure 107a decreases, the emission side end face 100a of the semiconductor laser 100 is destroyed until a high output level is reached. Disappears.
—般に、 半導体レーザの活性層への注入電流量を大きくすると、 それにともな つて光出力が大きくなる。 図 1に示す構成を有する本実施形態の半導体レーザ 1 0 0では、 活性層 1 0 4の表面に平行な方向に実効屈折率差 Δ n -約 0 . 0 0 5 が設けられている。 このため、 活性層 1 0 4のうち、 電流ブロック層 1 0 7に設 けられたス卜ライプ構造 (開口部) 1 0 7 aの下に相当する領域に、 光が閉じ込 められる。 さらに、 半導体レーザ 1 0 0から発せられる光は、 バンドギャップの 差に起因して、 電流ブロック層 1 0 7で吸収され難い波長を有する。 従って、 半 導体レーザ 1 0 0では、 微分量子効率が大きくなり、 高出力化が実現される。 半導体レーザ 1 0 0において、 出射側端面 1 0 0 aとは反対側の端面 1 0 0 b の近傍におけるストライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2は、 好ましくは、 約 2 〜約 5 の範囲に設定される。 この理由を、 図 4を参照して説明する。 図 4は、 半 導体レーザ 1 0 0におけるス卜ライプ構造 1 0 1 aの幅 (すなわち、 「ストライ プ幅」 ) としきい値電流密度との関係を示すグラフである。 In general, when the amount of current injected into the active layer of a semiconductor laser is increased, the optical output increases accordingly. In the semiconductor laser 100 of the present embodiment having the configuration shown in FIG. 1, an effective refractive index difference Δn-about 0.05 is provided in a direction parallel to the surface of the active layer 104. As a result, light is confined in the active layer 104 in a region corresponding to the stripe structure (opening) 107 a provided in the current blocking layer 107. Can be Further, the light emitted from the semiconductor laser 100 has a wavelength that is hardly absorbed by the current blocking layer 107 due to the difference in band gap. Therefore, in the semiconductor laser 100, the differential quantum efficiency is increased, and high output is realized. In the semiconductor laser 100, the width W2 of the stripe structure 107a in the vicinity of the end face 100b opposite to the emission end face 100a is preferably in the range of about 2 to about 5. Is set. The reason will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the width of the stripe structure 101a in the semiconductor laser 100 (that is, the "stripe width") and the threshold current density.
ストライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2を小さくして W 2が約 2 μ m以下になると、 レーザ光が、 活性層 1 0 4のうちでストライプ構造 1 0 7 aの直下の領域の内部 に閉じ込められなくなる。 この結果、 レーザ発振の効率が低下して、 しきい値電 流密度が大きくなる。 図 4に示すように、 このしきい値電流密度の増加は、 スト ライプ幅が約 1 . 5 m以下になると、 特に顕著に発生する。 一方、 ストライプ 幅が約 5 以上になると、 1次モードに加えて高次モードが存在しやすくなつ て、 キンクが発生しやすくなり、 高出力化に適さなくなる。 これより、 半導体レ 一ザ 1 0 0における出射側端面 1 0 0 aとは反対側の端面 1 0 0 bにおけるス卜 ライプ構造 1 0 7 aの幅 W 2は、 約 2 m〜約 5 mの範囲に設定されることが 好ましい。  When the width W2 of the stripe structure 107a is reduced and W2 is reduced to about 2 μm or less, the laser beam is emitted into the region of the active layer 104 immediately below the stripe structure 107a. You will not be trapped. As a result, the efficiency of laser oscillation decreases, and the threshold current density increases. As shown in FIG. 4, this increase in the threshold current density occurs particularly remarkably when the stripe width is about 1.5 m or less. On the other hand, when the stripe width is about 5 or more, kinks are likely to occur due to the presence of higher-order modes in addition to the first-order modes, which is not suitable for high output. Thus, the width W2 of the stripe structure 107a at the end face 100b opposite to the emission end face 100a of the semiconductor laser 100 is about 2 m to about 5 m. Is preferably set in the range.
さらに、 活性層 1 0 4の表面に平行な方向における実効屈折率差△ nは、 約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にあることが望ましい。 ここでの実効屈折率差 Δ nと は、 活性層 1 0 4のうちで、 電流が注入される領域 (具体的には、 電流ブロック 層 1 0 7のストライプ構造 (開口部) 1 0 7 aの直下の領域) での実効屈折率と、 電流ブロック層 1 0 7によって覆われていて電流が注入されない領域での実効屈 折率と、 の間の差であって、 水平方向 (すなわち、 積層されている各層の表面に 平行な方向) における実効屈折率の差を言う。 このような実効屈折率差 Δ nが約 0 . 0 0 3以下であると、 活性層 1 0 4のうちでストライプ構造 1 0 1 aの直下 の領域の内部に光が十分に閉じ込められなくなって、 レーザ発振効率が低下し、 しきい値電流密度が増加する。 一方、 実効屈折率差 Δ ηが約 0 . 0 2以上である と、 上記領域における光の閉じ込めが大きくなりすぎて (すなわち、 光が過剰に 閉じ込められて) 、 本来の目的である C O Dレベルの上昇が困難となる。 Further, the effective refractive index difference in the direction parallel to the surface of the active layer 1 0 4 △ n is about 0. 0 0 3 to about 0. 0 is preferably in the 2 range. Here, the effective refractive index difference Δn refers to a region of the active layer 104 into which a current is injected (specifically, a stripe structure (opening) 107 a of the current blocking layer 107). The difference between the effective refractive index in the horizontal direction (i.e., the stacking), and the effective refractive index in the area covered by the current blocking layer 107 and where no current is injected. In the direction parallel to the surface of each layer). When such an effective refractive index difference Δn is about 0.003 or less, the active layer 104 directly under the stripe structure 101 a is formed. The light cannot be sufficiently confined inside the region, the laser oscillation efficiency decreases, and the threshold current density increases. On the other hand, if the effective refractive index difference Δη is about 0.02 or more, the light confinement in the above region becomes too large (that is, light is excessively confined), and the COD level, which is the original purpose, is reduced. It is difficult to ascend.
以上に説明したような構成を有する半導体レーザ 1 0 0の 側電極1 1 1及び The side electrodes 11 1 and 11 of the semiconductor laser 100 having the configuration described above
I 側電極 1 1 0の間に電圧を印加すると、 発振波長約 6 5 0 n mにて単一横モー ドで発振する。 このときの電流—電圧特性を測定すると、 室温で、 約 1 0 O mW の出力が得られる。 また、 半導体レーザ 1 0 0の周囲温度を室温から約 8 0 °Cに しても、 出力約 6 O mWに至るまで C O Dレベルに達せず、 安定した出力が得ら れる。 When a voltage is applied between the I-side electrodes 110, oscillation occurs in single transverse mode at an oscillation wavelength of about 650 nm. When measuring the current-voltage characteristics at this time, an output of about 10 OmW is obtained at room temperature. Even when the ambient temperature of the semiconductor laser 100 is changed from room temperature to about 80 ° C., the output does not reach the COD level until the output reaches about 6 OmW, and a stable output can be obtained.
以上に説明した図 2 Aの構成では、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅は、 半導体レ —ザ 1 0 0の両端面 1 0 0 a及び 1 0 0 bの間で連銃的に変化している。 或いは、 半導体レーザ 1 0 0は、 図 2 B〜図 2 Dに示すような構成を有していてもよい。 図 2 Bの構成では、 半導体レーザ 1 0 0の両端面 1 0 0 a及び 1 0 0 bから長 さ約 2 0 mの領域で、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅が一定になっている。 この ように、 出射側端面 1 0 0 a及び反対側端面 1 0 0 bの近傍の所定の領域でス卜 ライプ構造 1 0 7 aの幅を一定とすることで、 共振器形成の際に加工精度の許容 範囲が上がるという効果が得られる。  In the configuration of FIG. 2A described above, the width of the stripe structure 107 a changes continuously between both end faces 100 a and 100 b of the semiconductor laser 100. I have. Alternatively, the semiconductor laser 100 may have a configuration as shown in FIGS. 2B to 2D. In the configuration shown in FIG. 2B, the width of the stripe structure 107a is constant in a region having a length of about 20 m from both end faces 100a and 100b of the semiconductor laser 100. In this way, by making the width of the strip structure 107 a constant in a predetermined area near the emission side end face 100 a and the opposite side end face 100 b, processing during resonator formation can be performed. This has the effect of increasing the allowable range of accuracy.
図 2 Cの構成では、 出射側端面 1 0 0 aの側における長さ約 1 0 0 の領域 で、 ストライプ構造 1 0 7 aをテーパ状にして、 その幅を連続的に変化させてい る。 一方、 そのテーパ状領域以外 (反対側端面 1 0 0 bにより近い領域) では、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅を、 約 3 μ πιで一定としている。 このような図 2 C に示す構成では、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅の変化に伴う導波光の散乱損失を 低減できるという効果が得られる。  In the configuration of FIG. 2C, the stripe structure 107a is tapered in the region of about 100 in length on the side of the emission-side end face 100a, and its width is continuously changed. On the other hand, except for the tapered region (region closer to the opposite end face 100b), the width of the stripe structure 107a is constant at about 3 μπι. The configuration shown in FIG. 2C has an effect of reducing the scattering loss of the guided light due to the change in the width of the stripe structure 107a.
さらに、 図 2 Dの構成では、 図 2 Cと同様に、 出射側端面 1 0 0 aの側におけ る長さ約 1 0 0 mの領域で、 ス卜ライプ構造 1 0 7 aをテ一パ状にして、 その 幅を連続的に変化させている。 但し、 図 2 Cの構成とは異なって、 テ一パ形状を 曲線状にしている。 一方、 そのテ一パ状領域以外 (反対側端面 1 0 0 bにより近 い領域) では、 ストライプ構造 1 0 7 aの幅を、 約 3 mで一定としている。 こ のような図 2 Dに示す構成では、 ス卜ライプ構造 1 0 7 aのテ一パ形状を曲線状 とすることで、 レーザ光の導波損失の少ない、 より高出力の半導体レーザを得る ことが可能になる。 Further, in the configuration of FIG. 2D, the strip structure 107 a is formed in a region of about 100 m in length on the side of the emission-side end face 100 a as in FIG. 2C. Make it pat The width is continuously changed. However, unlike the configuration of FIG. 2C, the taper shape is curved. On the other hand, in the area other than the tapered area (area closer to the opposite end face 100b), the width of the stripe structure 107a is constant at about 3 m. In the configuration shown in FIG. 2D, by forming the taper shape of the striped structure 107a into a curved shape, a higher output semiconductor laser with less waveguide loss of laser light is obtained. It becomes possible.
共振器内部での導波構造を形成する目的で機能するス卜ラィプ構造にっ 、て、 その一部領域の幅を水平方向にテーパ状にしている半導体レーザの構成としては、 これまでに、 図 1 O A或いは図 1 0 Bに示すようなものが提案されている。  According to a striped structure which functions for the purpose of forming a waveguide structure inside a resonator, the configuration of a semiconductor laser in which the width of a part of the region is tapered in the horizontal direction is as follows. The one shown in Figure 1OA or Figure 10B has been proposed.
図 1 O Aは、 Appl. Phys. Lett.、 vol . 64、 pp. 539 -541 ( 1994 ) に開示された 半導体レーザ 1 0 1 0の構成を、 模式的に示す斜視図である。 具体的には、 半導 体レーザ 1 0 1 0は、 n型基板 1 0 1 1の上部に p型ド一プ層 1 0 1 2で埋めら れたス卜ライプ構造 1 0 1 3が設けられた、 波長約 1 . 5 5 mで発振する I n G a A s P系半導体レーザであり、 一つのレーザ共振器の内部のス卜ライプ構造 1 0 1 3は、 均一な幅を有する領域 1 0 1 3 bと、 幅が変化している領域 1 0 1 3 aと、 を有している。 領域 1 0 1 3 bにおけるストライプ構造 1 0 1 3の均一 な幅は、 約 2 . 0 mである。 一方、 領域 1 0 1 3 aにおいては、 ストライプ構 造 1 0 1 3の幅が、 約 2 . 0 ;/ mから約 0 . 7 mへと徐々に狭くなつている。 —方、 図 1 0 Bは、 Electron Lett.、 vol. 31、 No. 17、 pp. 1439 · 1440 ( 1995 ) に開示された半導体レーザ 1 0 2 0の構成を、 模式的に示す斜視図である。 具体 的には、 半導体レーザ 1 0 2 0は、 波長約 1 . μ mで発振する I n G a A s P 系レーザであり、 そのス卜ライプ構造 (歪多重量子井戸活性層) 1 0 2 1の一部 の領域 1 0 2 2 、 テーパ形状を有するように形成されている。 テ一パ状の領域 1 0 2 2以外の箇所ではス卜ライプ構造 1 0 2 1の幅は一定であるが、 テ一パ状 の領域 1 0 2 2においては、 ストライプ構适 1 ϋ 2 1の幅が、 約 1 . ◦ " mから 約 0 . 6 μ πιに徐々に狭くなつている。 このように、 従来の半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0においても、 ストライ プ構造がテーパ状の形状を有する領域を含んでいる構成が、 設けられている。 し かし、 これらの従来の半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0は、 いずれもその発振 波長が約 1 m以上のレーザである。 このような長波長帯の半導体レーザでは、 その構成材料の性質から、 積層されている各層の表面に平行な方向 (水平方向) における実効屈折率差は約 0 . 1程度にすぎない。 このため、 半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0において、 本発明のように、 ストライプ構造の出射側端面とは 反対側端面における幅 W 2が約 2 / m以上であるような構成を形成すると、 基本 横モードでのレーザ発振が困難となる。 FIG. 1OA is a perspective view schematically showing a configuration of a semiconductor laser 110 disclosed in Appl. Phys. Lett., Vol. 64, pp. 539-541 (1994). Specifically, the semiconductor laser 10010 is provided with a stripe structure 11013 filled with a p-type doped layer 11012 on the n-type substrate 101. Is an InGaAsP-based semiconductor laser that oscillates at a wavelength of about 1.55 m, and the stripe structure inside one laser resonator is a region with a uniform width. 1013 b and a region 1013 a of which width changes. The uniform width of the stripe structure 101 in the region 103 b is about 2.0 m. On the other hand, in the region 103a, the width of the stripe structure 103 is gradually reduced from about 2.0; / m to about 0.7m. On the other hand, FIG. 10B is a perspective view schematically showing a configuration of a semiconductor laser 120 disclosed in Electron Lett., Vol. 31, No. 17, pp. 1439/1440 (1995). is there. Specifically, the semiconductor laser 102 is an InGaAsP-based laser that oscillates at a wavelength of about 1. μm, and has a stripe structure (strained multiple quantum well active layer). Part of the region 102 is formed to have a tapered shape. The width of the striped structure 1021 is constant outside of the tapered region 1022, but in the tapered region 1022, the stripe structure 1ϋ2 1 Is gradually narrowing from about 1. ◦ "m to about 0.6 μπι. As described above, also in the conventional semiconductor lasers 1010 and 10020, a configuration is provided in which the stripe structure includes a region having a tapered shape. However, each of these conventional semiconductor lasers 11010 and 10020 is a laser having an oscillation wavelength of about 1 m or more. In such a long-wavelength semiconductor laser, due to the properties of the constituent materials, the effective refractive index difference in a direction (horizontal direction) parallel to the surface of each stacked layer is only about 0.1. For this reason, in the semiconductor lasers 1010 and 10020, as in the present invention, a configuration is formed in which the width W2 at the end face opposite to the emission end facet of the stripe structure is about 2 / m or more. Then, laser oscillation in the basic transverse mode becomes difficult.
さらに、 これらの半導体レーザ 1 0 1 0及び 1 0 2 0でストライプ構造にテ一 パ状領域を設ける目的は、 レーザ光のスポッ トサイズを広げて、 半導体レーザ] 0 1 0及び 1 0 2 0の出射光をレンズを用いずに光ファイバに結合させることで ある。 いずれの場合も、 本発明のような C O Dレベルの増大を目的としているも のではない。  Further, the purpose of providing a tapered region in the stripe structure with these semiconductor lasers 110 and 102 is to increase the spot size of the laser light and to increase the size of the semiconductor lasers. This is to couple outgoing light to an optical fiber without using a lens. In any case, it is not intended to increase the COD level as in the present invention.
以上に述べたように、 本発明によれば、 共振器の出射側端面におけるストライ プ構造の幅を約 2 m以下と抉く して、 共振器内を導波する光がストライプ構造 よりも横方向へ広がるような構成を得ている。 これによつて、 出射側端面での光 集中がなく、 C O Dレベルが高くなつて、 高信頼性であって且つ高出力な半導体 レーザを得ることができる。  As described above, according to the present invention, the width of the stripe structure at the exit side end face of the resonator is reduced to about 2 m or less, so that light guided in the resonator is more lateral than the stripe structure. It has a configuration that spreads in the direction. As a result, there is no light concentration at the emission-side end face, the COD level is increased, and a highly reliable and high-output semiconductor laser can be obtained.
また、 共振器の出射側端面とは反対側の端面におけるストライプ構造の幅を約 In addition, the width of the stripe structure on the end face opposite to the end face on the emission side of the resonator should be approximately
2 m以上とすることによって、 導波損失の上昇やしきい値電流密度の上昇を招 くことなく、 基本横モードでの発振を可能としている。 By setting the length to 2 m or more, oscillation in the fundamental transverse mode is possible without increasing the waveguide loss or the threshold current density.
(第 2の実施形態) (Second embodiment)
第 1の実施形態における半導体レーザ 1 0 0は A 1 G a I n P系レーザである 、 この実施形態における半導体レーザ 2 0 0は、 A 1 X G a y I n卜 x y N (0 x≤ l且つ 0≤y≤ l ) 系レーザである。 半導体レーザ 200においても、 半導体レーザ 100と同様に、 ストライプ構造は、 図 2 A~図 2Dを参照して説 明したような、 出射側端面で狭く且つ反対側側端面で広くなっている形状を有し ている。 The semiconductor laser 1 0 0 in the first embodiment is A 1 G a I n P-based laser, the semiconductor laser 2 0 0 in this embodiment, A 1 X G a y I n Bok xy N (0x≤l and 0≤y≤l) laser. In the semiconductor laser 200, like the semiconductor laser 100, the stripe structure has a shape that is narrow on the emission side end face and wide on the opposite side end face as described with reference to FIGS. 2A to 2D. Yes.
図 5は、 半導体レーザ 200の出射側端面における構成を模式的に示す断面図 である。  FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of the emission-side end face of the semiconductor laser 200.
半導体レーザ 200では、 (0001 ) 方向から [ 1 1—20] 方向に約 3. 5度傾斜した π型 S i C基板 202の上に、 n型 A】 Nバッファ層 203 (厚さ 約 1 00 nm) 、 n型 A】 XG aい XNクラッ ド層 204 (厚さ約 1 m〉 、 及 び I n ZG a ZN活性層 205 (厚さ約 50 n m) が形成されている。 In the semiconductor laser 200, an n-type A] N buffer layer 203 (having a thickness of about 100 μm) is formed on a π-type nm), n type A] X G a have X n clad layer 204 (thickness: about 1 m>,及beauty I n Z G a Z n active layer 205 (thickness: about 50 nm) is formed.
n型クラッ ド層 204を構成する A 1 XG a卜 XNでは、 A 1 Nの組成比 xが 大きくなるほど、 A I G a Nのエネルギーギャップが大きくなり、 一方、 屈折率 は小さくなる。 組成比 X及び zの決定にあたっては、 まず所望の発振波長が決ま ると、 それに応じて活性層 205の I n Nの組成比 zが決まり、 それに対して、 n型クラッ ド層 204の A 1 Nの組成比 xの値を決定する。 例えば、 発振波長を 約 410 nm (紫色) にすると、 z =約 0. 1 5となり、 xは約 0. 1〜約 0. 2の範囲の値を用いる。 In A 1 X Ga to X N constituting the n-type cladding layer 204, the energy gap of AIG a N increases and the refractive index decreases as the composition ratio x of A 1 N increases. In determining the composition ratios X and z, first, when a desired oscillation wavelength is determined, the composition ratio z of InN of the active layer 205 is determined accordingly, and the A 1 of the n-type cladding layer 204 is determined accordingly. The value of the composition ratio x of N is determined. For example, when the oscillation wavelength is about 410 nm (purple), z = about 0.15, and x uses a value in the range of about 0.1 to about 0.2.
活性層 205は、 単一の層によって構成されている代わりに、 多重量子井戸構 造を有していてもよい。 その場合には、 例えば、 5層の I n。. 。sG a。. 95N井 戸層と 6層の I n0. 2G a0. 8N障壁層を用いる。 この場合には、 障壁層と井戸 層との間で I nの組成を変化させるだけで多重量子井戸構造を成長させることが できて、 成長温度を変化させる必要はない。 従って、 多重量子井戸構造の成長が 簡単にできて、 しかも、 I n組成の制御を厳密に行うことができる。 The active layer 205 may have a multiple quantum well structure instead of being constituted by a single layer. In that case, for example, five layers of In. . s G a. . 95 N well Toso and six layers I n 0. 2 G a 0 . Using 8 N barrier layer. In this case, a multiple quantum well structure can be grown only by changing the composition of In between the barrier layer and the well layer, and there is no need to change the growth temperature. Therefore, the growth of the multiple quantum well structure can be easily performed, and the In composition can be strictly controlled.
活性層 205の上には、 p型 A 1 yG a卜 yN第 1クラッ ド層 206 (厚さ約 0. 2 m) 、 n型 G a Nエッチング停止層 212、 及び n型 A 1 u G a卜 UN 電流ブロック層 (抉窄層) 207が形成されている。 電流ブロック層 207には、 約 1 111〜約1 0 mの幅で G a Nエッチング停止層 2 1 2に達するス卜ライプ 状の開口部 (ストライプ構造) 2 0 7 aが形成されている。 n型電流ブロック層 2 0 7の厚さは、 例えば約 0 . 7 mである。 電流は、 この n型電流ブロック層 2 0 7に阻まれて開口部 2 0 7 aのみを流れ、 活性層 2 0 5のうちで開口部 2 0 7 aの直下の領域のみに注入される。 Above the active layer 205, p-type A 1 y G a Bok y N first clad layer 206 (thickness of about 0. 2 m), the n-type G a N etch stop layer 212, and n-type A 1 u G a U U A current blocking layer (gouge layer) 207 is formed. In the current block layer 207, Stripe-shaped openings (stripe structures) 207a reaching the GaN etching stopper layer 212 with a width of about 111 to about 10 m are formed. The thickness of the n-type current block layer 207 is, for example, about 0.7 m. The current is blocked by the n-type current blocking layer 207 and flows only through the opening 207 a, and is injected into only the region of the active layer 205 directly below the opening 207 a.
開口部 2 0 7 aの内部及び n型鼋流ブ口ック層 2 0 7の上には、 p型 A 1 v G a い V N第 2クラッ ド層 2 0 8が形成されている。 p型第 2クラッ ド層 2 0 8は、 電流ブロック層 2 0 7の上における厚さ力 ^ 約 0 . 5 mである。 ここで、 u 〉 y且つ u > vになるように関連する各層の組成比を設定することにより、 電流ブ ロック層 2 0 7の屈折率が、 p型第 1クラッ ド層 2 0 6及び p型第 2クラッ ド層 2 0 8の屈折率より小さくなる。 この結果、 活性層 2 0 5の表面に平行な方向に 光が閉じ込められて、 活性層 2 0 5の実効屈折率差による光導波が実現され、 収 差のないレーザ光が得られる。 Over the opening 2 0 7 a of the inner and n-type鼋流Bed-locking layer 2 0 7, p-type A 1 v G a have V N second clad layer 2 0 8 are formed. The p-type second cladding layer 208 has a thickness force of about 0.5 m on the current blocking layer 207. Here, by setting the composition ratio of each related layer so that u> y and u> v, the refractive index of the current block layer 207 becomes the p-type first cladding layer 206 and p It becomes smaller than the refractive index of the mold second cladding layer 208. As a result, light is confined in a direction parallel to the surface of the active layer 205, optical waveguide is realized by the effective refractive index difference of the active layer 205, and laser light without any difference is obtained.
活性層 2 0 5の実効屈折率差は、 活性層 2 0 5のうちで開口部 2 0 7 aの直下 の領域と電流ブロック層 2 0 7で笾われている領域との間における、 屈折率差を さす。 設定すべき実効屈折率差は、 開口部 2 0 7 aの幅も考慮して決定する。 例 えば、 本実施形態の半導体レーザ 2 0 0のように開口部 2 0 7 aの幅が約 1 m 〜約 8 mである場合には、 活性層 2 0 5の実効屈折率差は、 約 0 . 0 0 3〜約 0 . 0 2の範囲にあることが好ましい。 それは、 活性層 2 0 5の実効屈折率差が 大きすぎると高次のモードが立つようになり、 一方、 実効屈折率差が小さすぎる と伝搬する光が広がるからである。  The effective refractive index difference of the active layer 205 is the refractive index between the area of the active layer 205 immediately below the opening 207a and the area covered by the current blocking layer 207. Make a difference. The effective refractive index difference to be set is determined in consideration of the width of the opening 207a. For example, when the width of the opening 207a is about 1 m to about 8 m as in the semiconductor laser 200 of the present embodiment, the effective refractive index difference of the active layer 205 is about Preferably, it is in the range of 0.003 to about 0.02. The reason is that if the effective refractive index difference of the active layer 205 is too large, a higher-order mode will be established, while if the effective refractive index difference is too small, the propagating light will spread.
P型第 2クラッ ド層 2 0 8の上には、 p型 G a Nキャップ層 2 0 9 (厚さ約 0 . 5 m ) 、 及び約 1 X 1 0 1 8ノ c m 3以上の不純物濃度を有する p型 G a Nコン タク ト層 2 1 0 (厚さ約 0 . 5 ^ τη ) が形成され、 さらに、 ρ型コンタク ト層 2 1 0の上面及び基板 2 0 2の裏面には、 それぞれ ρ側電極 2 1 1及び η側電極 2 0 1が形成されている。 η側電極 2 0 1の電極材料は、 典型的には T i及び A u であり、 p側電極 21 1の電極材料は、 典型的には N i及び Anである。 On the p-type second cladding layer 208, a p-type GaN cap layer 209 (about 0.5 m thick) and an impurity concentration of about 1 × 10 18 cm 3 or more are provided. A p- type GaN contact layer 210 (having a thickness of about 0.5 ^ τη) having the following structure is formed.The upper surface of the ρ-type contact layer 210 and the back surface of the substrate 202 are A ρ-side electrode 211 and an η-side electrode 201 are formed, respectively. The electrode material of the η-side electrode 201 is typically T i and A u The electrode material of the p-side electrode 211 is typically Ni and An.
n型導電型を有する各層にドープされている不純物は、 典型的には S iであり、 P型導電型を有する各層にドープされている不純物は、 典型的には Mgである。 開口部 207 aの幅、 ならびに p型クラッ ド層 206及び 208と電流ブロッ ク層 207との間の屈折率差が、 活性層 205に閉じ込められる光の強度分布を 決定する。 従って、 これらのパラメータは、 それぞれ適当な値に設定する必要が ある。 本実施形態の半導体レーザ 200では、 開口部 207 aの幅は、 典型的に は約 2 mである。 また、 p型クラッ ド層 206及び 208と電流プロック層 2 07との間の屈折率差を決定する各層の組成比に関しては、 電流プロック層 20 7の A 1 N組成比 uは、 典型的には u = 0. 25であり、 p型クラッ ド層 206 及び 208の A〗 N組成比 y及び Vは、 典型的には、 n型クラッ ド層 204の A I N組成比 Xと同じく 0. 1 5である。  The impurity doped in each layer having the n-type conductivity is typically Si, and the impurity doped in each layer having the p-type conductivity is typically Mg. The width of the opening 207a and the refractive index difference between the p-type cladding layers 206 and 208 and the current blocking layer 207 determine the intensity distribution of the light confined in the active layer 205. Therefore, these parameters must be set to appropriate values. In the semiconductor laser 200 of the present embodiment, the width of the opening 207a is typically about 2 m. Regarding the composition ratio of each layer that determines the refractive index difference between the p-type cladding layers 206 and 208 and the current block layer 207, the A 1 N composition ratio u of the current block layer 207 is typically Is u = 0.25, and the A〗 N composition ratios y and V of the p-type cladding layers 206 and 208 are typically 0.15 like the AIN composition ratio X of the n-type cladding layer 204. It is.
以上により、 p型第 1及び第 2クラッ ド層 206及び 208 (どちらも A 10 15G a 0. 8SN層) と電流ブロック層 207 (A 10. 25G a0. 7SN層) との間 の屈折率差により、 活性層 205の表面に平行な方向のレーザ光が活性層 205 の内部に閉じ込められ、 シングルモードで発振するようになる。 この結果、 しき t、値電流密度が低く且つ収差のないレーザ光を提供する G a N系半導体レーザが、 実現される。 By the above, p-type first and second clad layers 206 and 208 (both A 1 0 15 G a 0. 8S N layer) and the current blocking layer 207 (A 1 0. 25 G a 0. 7S N layer) Due to the difference in refractive index between the two, laser light in a direction parallel to the surface of the active layer 205 is confined inside the active layer 205, and oscillates in a single mode. As a result, a GaN-based semiconductor laser that provides a laser beam having a low threshold value, a low current density, and no aberration is realized.
以上に説明した本実施形態の半導体レーザ 200では、 基板 202として、 (0001) 方向から [1 1一 20] 方向に約 3. 5度傾いている S i C傾斜基 板を用いている。 これは、 S i C基板の上に半導体堆積層を形成する場合 (特に A 1 G a N混晶層を堆積する場合) に、 堆積層の表面の良好な平坦性を確保する ためである (0001 ) ジャスト基板を用いる場合に比べて傾斜基板を用いる 方が、 堆積層の結晶表面の平坦性が良くなる。 特に、 傾斜角度が約 3度〜約 1 2 度までの範囲に設定されているときに、 格段に良い堆積層の結晶表面の平坦性が 得られる。 し力、し、 本発明の適用は傾斜基板を使用している半導体レーザに限られるわけ ではなく、 (0 0 0 1 ) ジャスト基板などのジャス ト基板を用いる構成に対して も、 適用可能である。 In the semiconductor laser 200 of the present embodiment described above, the substrate 202 is formed of the S i C inclined substrate inclined about 3.5 degrees from the (0001) direction to the [111-120] direction. This is to ensure good flatness of the surface of the deposited layer when a semiconductor deposited layer is formed on the SiC substrate (particularly when depositing an A1GaN mixed crystal layer). [0001] The flatness of the crystal surface of the deposited layer is better when an inclined substrate is used than when a just substrate is used. In particular, when the angle of inclination is set in the range of about 3 degrees to about 12 degrees, extremely good flatness of the crystal surface of the deposited layer can be obtained. The application of the present invention is not limited to a semiconductor laser using an inclined substrate, but is also applicable to a configuration using a just substrate such as a (001) just substrate. is there.
図 6 Λ〜図 6 Cは、 以上に説明した本実施形態の半導体レーザ 2 0 0の製造方 法の各工程を模式的に示す断面図である。 なお、 図 6 A〜図 6じで、 図 5に示し たものと同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、 その詳細な説明を、 ここ では省略することがある。  6A to 6C are cross-sectional views schematically showing each step of the method of manufacturing the semiconductor laser 200 of the present embodiment described above. 6A to 6, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof may be omitted here.
具体的には、 図 6 Aに示すように、 n型 S i C基板 2 0 2の上に、 n型 A 1 N パ'ッファ層 2 0 3から n型電流ブロック層 2 0 7までの各層を、 M O V P E法を 用いて結晶成長させる。 その後に、 n型電流ブロック層 2 0 7の上に、 フォ トマ スク (不図示) を形成する。 フォ 卜マスクは、 形成されるべき半導体レーザの出 射側端面に相当する箇所の幅がその反対側端面に相当する箇所の幅よりも狭くな つている、 ストライプ状開口部を有している。 そして、 そのフォ 卜マスクを使用 して、 電流ブロック層 2 0 7を、 図 6 Bに示すようにエッチング停止層 2 1 2が 露出するまでエッチングで除去して、 電流ブロック層 2 0 7にストライプ状の開 口部 (ストライプ構造) 2 0 7 aを形成する。  More specifically, as shown in FIG. 6A, each layer from an n-type A 1 N buffer layer 203 to an n-type current block layer 207 is formed on an n-type SiC substrate 202. Is grown using the MOVPE method. After that, a photomask (not shown) is formed on the n-type current block layer 207. The photomask has a stripe-shaped opening in which the width of a portion corresponding to the emission-side end surface of the semiconductor laser to be formed is smaller than the width of a portion corresponding to the opposite end surface. Then, using the photomask, the current blocking layer 207 is removed by etching until the etching stop layer 221 is exposed as shown in FIG. 6B, and the current blocking layer 207 is striped on the current blocking layer 207. Opening (stripe structure) 207a is formed.
次に、 再び M O V P E法により、 図 6 Cに示すように、 p型第 2クラッ ド層 2 0 8から p型コンタク ト層 2 1 0までの各層を順に成長する。  Next, the layers from the p-type second cladding layer 208 to the p-type contact layer 210 are sequentially grown again by the MOVPPE method, as shown in FIG. 6C.
最後に、 ρ型コンタク ト層 2 1 0の上に p側電極 2 1 1を形成し、 一方、 n型 S ί C基板 2 0 2の裏面に η側電極 2 0 1を形成して、 半導体レーザ 2 0 0が完 成する。  Finally, a p-side electrode 211 is formed on the ρ-type contact layer 210, and an η-side electrode 201 is formed on the back surface of the n-type SίC substrate 202, thereby forming a semiconductor. Laser 200 is completed.
(第 3の実施形態) (Third embodiment)
次に、 本発明の第 3の実施形態における半導体レーザ 3 0 0を、 図 7を参照し て説明する。  Next, a semiconductor laser 300 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
半導体レーザ 3 0 0では、 基板 3 0 2として A 1 2 0 3 (サファイア) 基板を 用いて、 基板 3 0 2の上に形成されるバッファ層 3 0 3としては、 G a N層 (厚 さ約 1 0 0 n m ) を用いている。 バッファ層 3 0 3の上には、 第 2の実施形態に おける半導体レーザ 2 0 0と同様の積層構造、 すなわち、 n型クラッ ド層 3 0 4、 活性層 3 0 5、 p型第 1クラッ ド層 3 0 6、 ストライプ状開口部 (ス トライプ構 造) 3 0 7 aを有する電流ブロック層 3 0 7、 p型第 2クラッ ド層 3 0 8、 p型 キャップ層 3 0 9、 及び p型コンタク ト層 3 1 0カ^ 順に形成されている。 これ らの積層構造においては、 先に説明した半導体レーザ 2 0 0に含まれる各層に対 応する層には類似した参照番号を付しており、 その詳細な説明はここでは省略す る。 In the semiconductor laser 3 0 0, the A 1 2 0 3 (sapphire) substrate as the substrate 3 0 2 A GaN layer (about 100 nm thick) is used as the buffer layer 303 formed on the substrate 302. On the buffer layer 303, the same laminated structure as the semiconductor laser 200 in the second embodiment, that is, the n-type cladding layer 304, the active layer 305, and the p-type first cladding Layer 306, current blocking layer 307 having stripe-shaped openings (stripe structure) 307a, p-type second cladding layer 308, p-type cap layer 309, and p The mold contact layers are formed in the order of 310 layers. In these stacked structures, the layers corresponding to the respective layers included in the semiconductor laser 200 described above are denoted by similar reference numerals, and detailed description thereof will be omitted here.
半導体レーザ 3 0 0が半導体レーザ 2 0 0から異なっている点は、 その n側電 極 3 0 1の形成箇所である。 具体的には、 半導体レーザ 3 0 0では、 n型クラッ ド層 3 0 4の厚さを約 2 mと厚く した上で、 電流プロック層 3 0 7に開口部 (ストライプ構造) 3 0 7 aが存在していない領域に相当する半導体積層構造を、 n型クラッ ド層 3 0 4の厚さが約 1 // mになるまでエッチングして除去する。 こ のエッチングによって露出された n型クラッ ド層 3 0 4の表面に、 n側電極 3 0 1を形成する。 なお、 P側電極 3 1 1は、 半導体レーザ 2 0 0と同様に p型コン タク ト層 3 1 0の上面に形成する。  The semiconductor laser 300 is different from the semiconductor laser 200 in that the n-side electrode 301 is formed. Specifically, in the semiconductor laser 300, the thickness of the n-type cladding layer 304 is increased to about 2 m, and an opening (striped structure) 307a is formed in the current block layer 307. The semiconductor layered structure corresponding to the region where is not present is removed by etching until the thickness of the n-type cladding layer 304 becomes about 1 // m. An n-side electrode 301 is formed on the surface of the n-type cladding layer 304 exposed by this etching. Note that the P-side electrode 311 is formed on the upper surface of the p-type contact layer 310 as in the case of the semiconductor laser 200.
半導体レーザ 3 0 0においても、 活性層 3 0 5の表面に平行な方向の実効屈折 率差は、 これまでの実施形態においてと同様の理由により、 約 0 . 0 0 3〜約0 . 0 2の範囲に設定することが好ましい。 また、 電流ブロック層 3 0 7のストライ プ状開口部 (ストライプ構造) 3 0 7 aは、 図 2 A〜図 2 Dを参照して先に説明 したように、 出射側端面における幅が狭く、 反対側端面における幅が広い形状に なっている。'  In the semiconductor laser 300 as well, the effective refractive index difference in the direction parallel to the surface of the active layer 300 is about 0.003 to about 0.02 for the same reason as in the previous embodiments. Is preferably set in the range. Further, as described above with reference to FIGS. 2A to 2D, the stripe-shaped opening (stripe structure) 307 a of the current blocking layer 307 has a narrow width at the emission-side end face. The width at the opposite end face is wide. '
以上の様な構成を有する半導体レーザ 3 0 0は、 低しきい電流密度を有すると ともに、 約 2 O mW以上のレベルに至る広い光出力範囲で、 駆動電流に対して直 線性の良い光出力特性が得られる。 以上に説明した第 1〜第 3の実施形態の半導体レーザ 1 0 0〜3 0 0において、 活性層は、 上記で説明した構造の代わりに他の構造を有していてもよい。 例えば、 量子井戸構造を有する活性層ではなく、 厚さ約 5 0 n mの単一の I n G a N層か らなる活性層を設けることもできる。 或いは、 厚さ約 1 0 n mの I n G a N層を 厚さ約 5 0 n mの一対の A 1 G a N層で挟んだ単一量子井戸構造の活性層を用い れば、 しきし、値電流密度をさらに下げることができる。 The semiconductor laser 300 having the above configuration has a low threshold current density and an optical output with a good linearity with respect to the driving current in a wide optical output range up to a level of about 2 OmW or more. Characteristics are obtained. In the semiconductor lasers 100 to 300 of the first to third embodiments described above, the active layer may have another structure instead of the structure described above. For example, instead of an active layer having a quantum well structure, an active layer consisting of a single InGaN layer having a thickness of about 50 nm can be provided. Alternatively, using an active layer having a single quantum well structure in which an InGaN layer having a thickness of about 10 nm is sandwiched between a pair of A1Gan layers having a thickness of about 50 nm, Value current density can be further reduced.
また、 活性層が多重量子井戸構造を有する場合に、 2層以上の I n G a N層の それぞれの間に厚さ約 1 0 n mの A I G a N層を設けた多重量子井戸構造として も良い。  When the active layer has a multiple quantum well structure, a multiple quantum well structure in which an AIG aN layer having a thickness of about 10 nm is provided between each of two or more InGaN layers may be used. .
さらに、 p側電極と接する p型 G a Nコンタク ト餍は、 低抵抗のォ一ミックコ ンタク 卜を形成するために、 その p型不純物濃度を典型的には 1 X 1 0 1 8 c m 3以上としている。 或いは、 G a Nよりもエネルギーギヤップの小さい I n G a Nをコンタク ト層の構成材料として使用すれば、 コンタク 卜抵抗をさらに低減 することができる。 但し、 この場合にも、 低いコンタク ト抵抗を実現するために は、 p型不純物濃度を約 1 X 1 0 1 8 Z C m 3以上とすることが好ましい。 Furthermore, the p-type GaN contact, which is in contact with the p-side electrode, has a p-type impurity concentration of typically 1 × 10 18 cm 3 or more in order to form a low-resistance homogenous contact. And Alternatively, the G a small energy formic Yap than N I n G a N be used as a constituent material of the contactor coat layer, it is possible to further reduce the contactor Bok resistance. However, also in this case, in order to realize a low contact resistance, it is preferable to set the p-type impurity concentration to about 1 × 10 18 Z C m 3 or more.
さらに、 p側電極それ自身も、 コンタク ト抵抗を小さくするためには、 仕事関 数の大きな材料で構成されることが好ましい。 具体的には、 P tを用いて p側電 極を形成しても良い。  Further, the p-side electrode itself is preferably made of a material having a large work function in order to reduce the contact resistance. Specifically, the p-side electrode may be formed using Pt.
以上のように、 本発明の半導体レーザでは、 ストライプ状開口部 (ストライプ 構造) を有する電流ブロック層の使用によって、 注入された電流をストライプ状 に狭窄して活性層に供給する。 これによつて、 レーザ発振の効率が向上して、 低 しきい値電流が得られる。 また、 同時に、 活性層の表面に平行な方向の実効屈折 率分布を利用して、 レーザ光を上記の方向に閉じ込めることによって、 収差のな いレーザ光が得られる。 この結果、 以上に説明した本発明の半導体レーザは、 高 密度光ディスク用の光源として使用され得る。 (第 4の実施形態) As described above, in the semiconductor laser of the present invention, the injected current is narrowed in a stripe shape and supplied to the active layer by using the current block layer having the stripe-shaped opening (striped structure). Thereby, the efficiency of laser oscillation is improved and a low threshold current can be obtained. At the same time, by using the effective refractive index distribution in the direction parallel to the surface of the active layer to confine the laser beam in the above-mentioned direction, laser beam without aberration can be obtained. As a result, the semiconductor laser of the present invention described above can be used as a light source for a high-density optical disk. (Fourth embodiment)
これまでに説明した第 1〜第 3の実施形態は、 電流ブロック層にス卜ライプ状 の開 Π部 (すなわち、 溝状のストライプ構造) が形成されている、 いわゆる 「内 部ストライプ型」 の構造を有している。 それに対して、 以下に説明する本実施形 態の半導体レーザ 400は、 リッジ状のストライプ構造 (単に 「リ ッジ」 とも称 する) を有するいわゆる 「リッジストライプ型」 の半導体レーザである。 このよ うなリッジストライプ型構造において、 リッジは、 先に図 2 A〜図 2Dを参照し て説明したように、 出射側端面で幅が狭く且つ反対側端面で幅が広い形伏を有し ている。  The first to third embodiments described so far are of a so-called “inner stripe type” in which a strip-shaped opening (that is, a groove-shaped stripe structure) is formed in the current blocking layer. It has a structure. On the other hand, the semiconductor laser 400 of the present embodiment described below is a so-called “ridge stripe type” semiconductor laser having a ridge-shaped stripe structure (also simply referred to as “ridge”). In such a ridge stripe type structure, the ridge has a shape that is narrow at the emission end surface and wide at the opposite end surface, as described above with reference to FIGS. 2A to 2D. I have.
本実施形態の半導体レーザ 400の製造方法を、 図 8 A〜図 8 Eを参照して以 下に説明する。 図 8 A〜図 8 Eは、 本実施形態の半導体レーザ 400の製造方法 の各工程を模式的に示す断面図である。  A method for manufacturing the semiconductor laser 400 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 8A to 8E. 8A to 8E are cross-sectional views schematically showing each step of the method for manufacturing the semiconductor laser 400 of the present embodiment.
まず、 図 8 Aに示すように、 n型 G a A s基板 401の上に、 MOVP E法に より、 n型 G a A sノくッファ層 402、 n型 (A l 0 7 G a 0. 3) 0. 5 I n 0 5 Pクラッ ド層 403、 活性層 404、 p型 (A 10. 7G a 0. 3) 0. 5 I n0. 5 P クラッ ド層 405、 p型 G a0. 5 I n0 5P層 406、 p型 Ga A sコンタク ト 層 407、 及び A】 A s層 408を、 順に積層する。 First, as shown in FIG. 8 A, on the n-type G a A s the substrate 401, and more MOVP E method, n-type G a A s carbonochloridate Ffa layer 402, n-type (A l 0 7 G a 0 . 3) 0. 5 I n 0 5 P clad layer 403, the active layer 404, p-type (A 1 0. 7 G a 0. 3) 0. 5 I n 0. 5 P clad layer 405, p-type the G a 0. 5 I n 0 5 P layer 406, p-type Ga a s contactor coat layer 407 and a] a s layer 408, are laminated in this order.
活性層 404は、 例えば多重量子井戸構造を有する。 この場合には、 具体的に は、 厚さ約 50 Aの G a0. s I n0. 5P井戸層と厚さ約 50人の (A 10. 5G a 0 5 ) 0. 5 I π0. 5Ρ障壁層とを組み合わせて多重量子井戸構造を形成し、 また、 η型クラッ ド層 403及び ρ型クラッ ド層 405はともに、 先に述べたように (A 10 7G a 0 3 ) 0. 5 I n0 5 P層とする。 The active layer 404 has, for example, a multiple quantum well structure. In this case, specifically, G a thickness of about 50 A 0. S I n 0 . 5 P well layer and the thickness of about 50 people (A 1 0. 5 G a 0 5) 0. 5 I π 0. 5 ρ by combining the barrier layer to form a multi-quantum well structure, also, eta type clad layer 403 and the ρ-type clad layer 405 together, as previously described (a 1 0 7 G and a 0 3) 0. 5 I n 0 5 P layer.
次に、 テ パ状の S i 02マスク層 409を、 A l A s層 408の上に形成す る。 この S i 02マスク層 409は、 形成される半導体レーザの出射側端面に相 当する箇所における幅が約 2 であり、 反対側端面に相当する箇所における幅 が約 4 μπιである。 そして、 このマスク層 409を利用してドライエッチング処 理を行って、 マスク層 4 0 9でカバ一されていない領域における A 1 A s層 4 0 8、 p型 G a A sコンタク ト層 4 0 7、 及び p型 G a 0 ε I n 0 S P層 4 0 6、 さらには P型 A 1 G a I n Pクラッ ド層 4 0 5の一部を除去して、 図 8 Bに示す ようにリッジ 4 0 7 aを形成する。 Next, the Te Pa like S i 0 2 mask layer 409, you formed on the A l A s layer 408. This SiO 2 mask layer 409 has a width of approximately 2 at a position corresponding to the emission-side end surface of the semiconductor laser to be formed, and has a width of approximately 4 μπι at a position corresponding to the opposite-side end surface. Then, dry etching is performed using this mask layer 409. The A 1 A s layer 408, the p-type GaAs contact layer 407, and the p-type G a 0 ε I n 0 in the area not covered by the mask layer 409 The SP layer 406 and the P-type AlGaInP cladding layer 405 are partially removed to form a ridge 407a as shown in FIG. 8B.
次に、 図 8 Cに示すように、 E C Rスパッタ法により、 p型 A】 G a I n Pク ラッ ド層 4 0 5及び S i〇2マスク層 4 0 9の上に、 A 1 N層 4 1 0を堆積する。 続いて、 図 8 Dに示すように、 リフトオフ法により、 リッジ 4 0 7 aに含まれ ている A 1 N層 4 1 0、 S i 〇2マスク層 4 0 9、 及び A 1 A s層 4 0 8を除去 して、 リッジ 4 0 7 aの最上面に p型コンタク ト層 4 0 7を露出させる。 Next, as shown in FIG. 8 C, by ECR sputtering, on the p-type A] G a I n P click rats de layer 4 0 5 and S I_〇 2 mask layer 4 0 9, A 1 N layer Deposit 4 10. Subsequently, as shown in FIG. 8 D, by a lift-off method, the ridge 4 0 7 A 1 N layer 4 1 0 contained in a, S i 〇 2 mask layer 4 0 9, and A 1 A s layer 4 08 is removed to expose the p-type contact layer 407 on the top surface of the ridge 407a.
その後に、 リッジ 4 0 7 aに含まれる p型 G a A sコンタク 卜層4 0 7、 及び リッジ 4 0 7 aの両側に位置する A 1 N層 4 1 0の上に、 p側電極 4 1 2を形成 する。 また、 n型 G a Λ s基板 4 0 1の裏面には、 n側電極 4 1 1を形成する。 これによつて、 図 8 Eに示すように、 半導体レーザ 4 0 0が完成する。  Thereafter, the p-side electrode 4 is placed on the p-type GaAs contact layer 407 included in the ridge 407a and the A1N layer 410 located on both sides of the ridge 407a. Form 1 2 An n-side electrode 411 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 401. As a result, as shown in FIG. 8E, the semiconductor laser 400 is completed.
以上の構成を有する半導体レーザ 4 0 0において、 A 1 N層 4 1 0は絶縁層で あるので、 電流ブロック層として機能する。 さらに、 A 1 N層 4 1 0は、 n型ク ラッ ド層 4 0 3及び p型クラッ ド層 4 0 5よりも低い屈折率を有しているので、 活性層 4 0 4の表面に平行な方向に、 実効屈折率差をもたらしている。 さらに、 A 1 N層 4 1 0はバンドギヤップが大きく、 活性層 4 0 4で発光するレーザ光を ほとんど吸収しない。 従って、 微分量了-効率を大きくできて、 高レベルの光出力 を実現できる。 加えて、 A 1 Nは放熱性に優れる材料であるので、 高温でのレー ザ発振を可能とする。  In the semiconductor laser 400 having the above configuration, since the A 1 N layer 410 is an insulating layer, it functions as a current blocking layer. Further, since the A 1 N layer 410 has a lower refractive index than the n-type cladding layer 400 and the p-type cladding layer 405, it is parallel to the surface of the active layer 404. The effective refractive index difference in different directions. Further, the A 1 N layer 410 has a large band gap and hardly absorbs the laser light emitted from the active layer 404. Therefore, the differentiation efficiency can be increased and a high level of light output can be realized. In addition, since A1N is a material with excellent heat dissipation, it enables laser oscillation at high temperatures.
以上に説明した半導体レーザ 4 0 0でも、 リッジ 4 0 7 aを、 出射側端面での 幅が狭い形状にしているので、 図 3を参照して先に説明したように、 発振するレ —ザ光のスポッ 卜サイズが出射側端面で広がって、 C O Dレベルの增加を達成す ることができる。 (第 5の実施形態) Even in the semiconductor laser 400 described above, the ridge 407a is formed to have a narrow width at the end face on the emission side, and therefore, as described above with reference to FIG. The spot size of the light spreads at the end face on the emission side, and an increase in the COD level can be achieved. (Fifth embodiment)
次に、 本発明の第 5の実施形態として、 本発明に従って形成される半導体レー ザを使用して構成される光ディスク装置 5 0 0を、 図 1 1を参照して説明する。 具体的には、 本実施形態の光ディスク装笸 5 0 0では、 これまでの各実施形態 で説明した半導体レーザを光源 5 0 1として使用する。 光源 5 0 1からは、 波長 約 6 5 0 n mのレーザ光 5 0 2が出射される。 このレーザ光 5 0 2は、 コリメ一 タレンズ 5 0 3で平行光にされた後に、 回折格子 5 0 4で 3ビームに分割される (但し、 図 1 1では、 簡略化のために単一のビームとして示している) 。 その後 に、 光ビームは、 レーザ光のうちの特定成分のみを選択的に透過或いは反射する ハーフプリズム 5 0 5を通り、 集光レンズ 5 0 6で集光されて、 光ディスク (記 録媒体) 5 0 7の上に直径約 1 mのスポッ 卜を結ぶ。 この光ディスク 5 0 7と しては、 読み出し専用タイプのディスクの他に、 書き換え可能なタイプのデイス クも使用可能である。  Next, as a fifth embodiment of the present invention, an optical disk device 500 configured using a semiconductor laser formed according to the present invention will be described with reference to FIG. Specifically, in the optical disc device 500 of the present embodiment, the semiconductor laser described in each of the above embodiments is used as the light source 501. The light source 501 emits a laser beam 502 having a wavelength of about 650 nm. This laser beam 502 is collimated by a collimator lens 503 and then split into three beams by a diffraction grating 504 (however, in FIG. 11, a single beam is used for simplicity). Shown as a beam). Thereafter, the light beam passes through a half prism 505 that selectively transmits or reflects only a specific component of the laser light, and is condensed by a condenser lens 506, and the optical disk (recording medium) 5 Connect a spot about 1 m in diameter on 07. As the optical disk 507, a rewritable disk can be used in addition to a read-only disk.
光ディスク 5 0 7からの反射光は、 再び集光レンズ 5 0 6を通り、 ハーフプリ ズム 5 0 5で反射されて、 受光レンズ 5 0 8に向かう。 そして、 受光レンズ 5 0 8、 さらにシリンドリ力ノレレンズ 5 0 9を通過して、 受光素子 5 1 0に入射され る。 この受光素子 5 1 0は、 複数に分割されたフ才 トダイォ一ドを有しており、 検知した光信号を電気信号に変換して、 情報再生信号、 トラッキング信号、 及び フォーカスエラー信号を生成する。  The reflected light from the optical disk 507 passes through the condenser lens 506 again, is reflected by the half prism 505, and travels to the light receiving lens 508. Then, the light passes through the light receiving lens 508 and the cylindrical force sensor 509 and enters the light receiving element 510. The light receiving element 5100 has a plurality of divided photodiodes, and converts a detected optical signal into an electric signal to generate an information reproduction signal, a tracking signal, and a focus error signal. .
トラッキング信号及びフォーカスエラ一信号の生成に関してさらに述べると、 受光素子 (フォ 卜ダイォード) 5 1 0における光検知の際に、 分割された 3ビー ムを用いて、 光ディスク 5 0 7の上の光ビームスポッ 卜のディスク半径方向のず れ (トラッキングエラ一) を検出する。 また、 シリンドリカルレンズ 5 0 9によ り、 光ビームスポッ 卜の焦点の光ディスク 5 0 7の表面に垂直な方向における位 置ずれ (フォーカシングエラー) を検出する。 検出されたこれらのずれ (トラッ キングエラー及びフォーカシングエラ一) に基づいて、 トラッキング信号及びフ オーカスエラ一信号が生成される。 そして、 光ディスク 5 0 7の上における光ビ 一ムスポッ 卜の位置が、 生成されたトラッキング信号及びフォーカスエラー信号 に基づいて駆動系 5 1 1 によって微動調整され、 ずれが修正される。 具体的には、 例えば駆動系 5 1 1で集光レンズ 5 0 6の位置を微調整することによって、 上記 の位置の修正が行われる。 To further describe the generation of the tracking signal and the focus error signal, the light beam spot on the optical disk 507 can be obtained by using the divided three beams at the time of the light detection in the light receiving element (photodiode) 501. Detects deviation (tracking error) of the disk in the disk radial direction. In addition, the cylindrical lens 509 detects a displacement (focusing error) of the focal point of the light beam spot in a direction perpendicular to the surface of the optical disk 507. Based on these detected deviations (tracking error and focusing error), the tracking signal and focusing error are detected. An occasella signal is generated. Then, the position of the optical beam spot on the optical disk 507 is finely adjusted by the drive system 511 based on the generated tracking signal and focus error signal, and the deviation is corrected. Specifically, for example, the position is corrected by finely adjusting the position of the condenser lens 506 with the drive system 511.
このように、 図 1 1の光ディスク装置 5 0 0は、 光源として機能する半導体レ —ザ 5 0 1と、 半導体レーザ 5 0 1からのレーザ光 5 0 2を光ディスク 5 0 7に 導く集光光学系と、 光ディスク 5 0 7から反射した光を検出する光検出器 5 1 0 を備えていて、 光ディスク 5 0 7に記録されている情報信号の読み出し (再生) を行う。 また、 半導体レーザ 5 0 1からの光出力を大きくすることで、 光デイス ク 5 0 7への書き込み (記録) も行うことができる。 すなわち、 1台の半導体レ 一ザ 5 0 1を光源として使用しながら読み出し及び書き込みの両機能を実施でき る、 簡単な構成で優れた特性を有する光ディスク装置 5 0 0を実現することがで さる。  As described above, the optical disk device 503 shown in FIG. 11 includes a semiconductor laser 501 functioning as a light source and a condensing optic for guiding the laser beam 502 from the semiconductor laser 501 to the optical disk 507. And an optical detector 510 for detecting light reflected from the optical disk 507, and reads (reproduces) information signals recorded on the optical disk 507. In addition, writing (recording) to the optical disk 507 can be performed by increasing the optical output from the semiconductor laser 501. That is, it is possible to realize an optical disk device 500 having a simple configuration and excellent characteristics, which can perform both reading and writing functions while using one semiconductor laser 501 as a light source. .
特に、 光源である半導体レーザ 5 0 1として、 これまでの各実施形態で説明し た本発明の半導体レーザを使用すれば、 発振波長が約 6 5 0 n mであって且つ約 5 O mWという高出力のレーザ光を利用できる。 従って、 光ディスク 5 0 7に対 して、 安定して情報を書き込むことができる。  In particular, when the semiconductor laser of the present invention described in each of the above embodiments is used as the semiconductor laser 501 as a light source, the oscillation wavelength is about 650 nm and about 5 OmW. Output laser light can be used. Therefore, information can be stably written on the optical disk 507.
一方、 光ディスク 5 0 7に記録されている情報の再生にあたっては、 半導体レ 一ザ 5 0 1を高出力で動作させる必要がない。 具体的には、 半導体レーザ 5 0 1 を、 約 5 mW程度の低出力で動作するように調整する。 さらに、 半導体レーザ 5 0 1を、 例えば高周波重畳法を利用して、 自励発振モ一ドで駆動することによつ て、 光ディスク 5 0 7からの戻り光が存在する状態でも、 雑音が小さく且つ低い 歪みの再生処理が実現できる。  On the other hand, in reproducing information recorded on the optical disk 507, it is not necessary to operate the semiconductor laser 501 at high output. Specifically, the semiconductor laser 501 is adjusted to operate at a low output of about 5 mW. Further, by driving the semiconductor laser 501 in a self-sustained pulsation mode using, for example, a high frequency superposition method, noise is reduced even in a state where return light from the optical disk 507 exists. In addition, reproduction processing with low distortion can be realized.
以上のように、 本発明の半導体レーザを光ディスク装置の光源として使用する ことによって、 1台の半導体レーザ (光源) 5 0 1を用いて、 波長約 6 5 0 n m で高密度な情報の記録及び再生が実現される。 これによつて、 簡単な構成で高性 能な光ディスク装置 5 0 0が実現される。 As described above, by using the semiconductor laser of the present invention as a light source of an optical disc device, a wavelength of about 65 nm can be obtained by using one semiconductor laser (light source) 501. Thus, high-density information recording and reproduction can be realized. This realizes a high-performance optical disk device 500 with a simple configuration.
また、 半導体レーザ (光源) 5 0 1 と受光素子 5 1 0とがお互いに近くに配置 されている構成においては、 半導体レーザ (光源) 5 0 1 と受光素子 5 1 0とを —体化することが可能になり、 光ディスク装置 5 0 0のさらなる小型化が可能と なる。 産業上の利用の可能性  In a configuration in which the semiconductor laser (light source) 501 and the light receiving element 501 are arranged close to each other, the semiconductor laser (light source) 501 and the light receiving element 501 are integrated. This makes it possible to further reduce the size of the optical disk device 500. Industrial applicability
以上に説明したように、 本発明の半導体レーザによれば、 共振器の出射側端面 におけるス卜ライプ構造の幅を約 2 以下と狭く しているので、 共振器を導波 する光がストライプ構造から横方向へ広がる。 これによつて、 出射側端面での光 集中がなくなって C O Dレベルが高くなり、 高い出力を得ることが可能になる。 また、 出射側端面とは反対側の共振器端面において、 ストライプ構造の幅を約 2 πι以上、 好ましくは約 2 πι〜約 5 mの範囲に設定することによって、 導波 損失の上昇及びしきい値電流密度の上昇が抑制され、 且つ基本横モードでの発振 が可能となる。 これによつて、 信頼性の高い半導体レーザを得ることができる。 また、 ス卜ライプ構造の内部の領域における屈折率がストライプ構造の外部の 領域における屈折率よりも高くなるように、 活性層の表面に平行な方向に実効屈 折率差を設けるとともに、 導波光の電流プロック層による吸収がほとんどないよ うに、 関連する各層の構成材料の組成比を適切に設定している。 この結果、 微分 量子効率が高く、 且つ単一横モードでも発振が可能になる。  As described above, according to the semiconductor laser of the present invention, the width of the strip structure at the emission end face of the resonator is reduced to about 2 or less, so that light guided through the resonator has a stripe structure. Spreads sideways from. As a result, the light concentration at the emission-side end face disappears, the COD level increases, and a high output can be obtained. Also, by setting the width of the stripe structure at about 2 πι or more, preferably at about 2 πι to about 5 m at the resonator end face opposite to the emission end facet, the waveguide loss and the threshold are increased. The increase in the current density is suppressed, and oscillation in the fundamental transverse mode is enabled. Thus, a highly reliable semiconductor laser can be obtained. In addition, an effective refractive index difference is provided in a direction parallel to the surface of the active layer so that the refractive index in the region inside the stripe structure is higher than the refractive index in the region outside the stripe structure. The composition ratio of the constituent materials of the related layers is set appropriately so that the current block layer hardly absorbs. As a result, the differential quantum efficiency is high, and oscillation is possible even in a single transverse mode.
ここで、 単一横モードを規定するのは、 共振器の出射側端面とは反対側の端面 におけるストライプ構造の幅 (広い方の幅) W 2の値である。 具体的には、 幅 W 2を約 2 〜約 5 mにすることで、 動作時にキンクの生じない半導体レーザ を得ることができる。  Here, what defines the single transverse mode is the value of the width (wider width) W2 of the stripe structure at the end face of the resonator opposite to the output end face. Specifically, by setting the width W2 to about 2 to about 5 m, a semiconductor laser free of kink during operation can be obtained.
以上のように、 本発明の半導体レーザでは、 C O Dの発生が抑制されて、 高い 光出力を得ることができる。 As described above, in the semiconductor laser of the present invention, the generation of COD is suppressed, Light output can be obtained.
さらに、 本発明の光ディスク装置では、 光源である半導体レーザとして本発明 の半導体レーザを使用することによって、 波長約 6 5 0 ri mであって且つ約 5 0 mWという高出力のレ一ザ光を利用できる。 従って、 光ディスクに対して、 安定 して情報を書き込むことができる。 一方、 光ディスクに記録されている情報の再 生にあたっては、 半導体レーザを高出力で動作させる必要がない。 具体的には、 半導体レーザを、 約 5 mW程度の低出力で動作するように調整する。 さらに、 半 導体レーザを、 例えば高周波重畳法を利用して、 自励発振モードで駆動すること によって、 光ディスクからの戻り光が存在する状態でも、 雑音が小さく且つ低い 歪みの再生処理が実現できる。  Furthermore, in the optical disk device of the present invention, by using the semiconductor laser of the present invention as a semiconductor laser as a light source, a laser beam having a wavelength of about 650 rim and a high output of about 50 mW can be produced. Available. Therefore, information can be stably written on the optical disc. On the other hand, in reproducing information recorded on an optical disk, it is not necessary to operate a semiconductor laser at a high output. Specifically, the semiconductor laser is adjusted to operate at a low output of about 5 mW. Further, by driving the semiconductor laser in a self-excited oscillation mode using, for example, a high-frequency superposition method, it is possible to realize a reproduction process with low noise and low distortion even in the presence of return light from the optical disk.
また、 本発明の半導体レーザを光ディスク装 Sの光源として使用することによ つて、 1台の半導体レーザ (光源) を用いて、 波長約 6 5 0 n mで高密度な情報 の記録及び再生が実現される。 これによつて、 簡単な構成で高性能な光ディスク 装置が実現される。  In addition, by using the semiconductor laser of the present invention as the light source of the optical disk drive S, it is possible to record and reproduce high-density information at a wavelength of about 600 nm using one semiconductor laser (light source). Is done. This realizes a high-performance optical disk device with a simple configuration.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1. A 1 G a I n P系材料で構成されている活性層と、 1. an active layer made of A 1 G a In P material;
該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッ ド層と、  A pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer,
を備えていて、 With
該活性層に対するキヤリア注入領域を共振器方向に対してストライプ状にする ためのストライプ構造がさらに設けられていて、  A stripe structure for forming a carrier injection region for the active layer in a stripe shape with respect to a resonator direction is further provided;
該ストライプ構造の幅は、 共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面 とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、 且つ該共振 器方向に対して該値 W 2から該値 W1へと減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 / m以上である、 半導体レーザ。  The width of the stripe structure is such that the value W1 at the emission-side end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission-side end face satisfy a relationship of W1 and W2, and the width with respect to the resonator direction. A semiconductor laser configured to decrease from the value W2 to the value W1, wherein the value W2 is about 2 / m or more.
2. 前記活性層が A 1 G a A s系材料で構成されている、 請求項]に記載の半 導体レーザ。 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the active layer is made of an A1GaAs-based material.
3. 前記値 W 2が約 2 〜約 5 mの範囲にある、 請求項 1に記載の半導体 レーザ。 3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said value W2 is in a range from about 2 to about 5 m.
4. ス卜ライプ状の溝が形成されている電流プロック層をさらに備えていて、 該溝が前記ストライプ状構造として機能する、 請求項 1に記載の半導体レーザ。 4. The semiconductor laser according to claim 1, further comprising a current block layer in which a stripe-shaped groove is formed, wherein the groove functions as the stripe-shaped structure.
5. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜約 0. 02の範囲にある、 請求項 1に記載の半導体レーザ。 5. The semiconductor laser according to claim 1, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
6. 前記値 W1が約 2 或いはそれ以下である、 請求項 1に記載の半導体レ 一ザ。 6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the value W1 is about 2 or less.
7. 活性層と、 7. an active layer;
該活性層を挟み込むように設けられている 1対のクラッ ド層と、  A pair of cladding layers provided so as to sandwich the active layer,
該活性層にス卜ライプ状にキヤリァを注入するためのストライプ構造を有する 電流プロック層と、  A current block layer having a stripe structure for injecting a carrier into the active layer in a strip shape;
を備えていて、 With
該電流プロック層は誘電体から構成されていて、  The current block layer is composed of a dielectric,
該ストライプ構造の幅は、 共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面 とは反対側の端面における値 W 2とが W1く W2なる関係を満たし、 且つ該共振 器方向に対して該値 W 2から該値 W1へと減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 m以上である、 半導体レーザ。  The width of the stripe structure is such that the value W1 at the emission-side end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission-side end face satisfy a relationship of W1 and W2, and the width with respect to the resonator direction. A semiconductor laser configured to decrease from the value W2 to the value W1, wherein the value W2 is about 2 m or more.
8. 前記誘電体が A 1 NO或いは S i ONである、 請求項 7に記載の半導体レ —ザ。 8. The semiconductor laser according to claim 7, wherein the dielectric is A 1 NO or SION.
9. 前記値 W2が約 2 m〜約 5 mの範囲にある、 請求項 7に記載の半導体 レーザ。 9. The semiconductor laser according to claim 7, wherein said value W2 is in a range from about 2 m to about 5 m.
10. 前記電流ブロック層にはストライプ状の溝が形成されていて、 該溝が前 記ストライプ状構造として機能する、 請求項 7に記載の半導体レーザ。 10. The semiconductor laser according to claim 7, wherein a stripe-shaped groove is formed in the current block layer, and the groove functions as the stripe-shaped structure.
1 1. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜 約 0. 02の範囲にある、 諝求項 7に記載の半導体レーザ。 1 1. The semiconductor laser according to claim 7, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range of about 0.003 to about 0.02.
12. 前記値 W1が約 2 m或いはそれ以下である、 請求項 7に記載の半導体 レーザ。 12. The semiconductor laser according to claim 7, wherein the value W1 is about 2 m or less.
13. 基板と、 13. With the substrate
該基板の上に形成された、 I naGa i aN (0 < a < 1 ) を含む活性層と、 該活性層の上下に形成された上部及び下部 A 1 b G a L bNクラッ ド層 (0 < b < 1 ) と、 Formed on the substrate, I n a G aia N ( 0 <a <1) active layer and an upper formed above and below the active layer and the lower A 1 b G a L bN clad layer comprising (0 <b <1)
該上部クラッ ド層の上に形成された、 開口部を有する電流ブロック層と、 該開口部を埋めるように形成された第 3のクラッ ド層と、  A current blocking layer formed on the upper cladding layer and having an opening; and a third cladding layer formed to fill the opening.
を備えていて、 With
該電流ブロック層の屈折率は、 該上部クラッ ド層の屈折率より小さく、 且つ該 第 3のクラッ ド層の屈折率よりも小さく、  A refractive index of the current blocking layer is smaller than a refractive index of the upper cladding layer and smaller than a refractive index of the third cladding layer;
該開口部の幅は、 共振器の出射側端面における値 W1と該出射側端面とは反対 側の端面における値 W 2とが Wl <W2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に 対して該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定されており、 該値 W 2が約 2 m以上である、 半導体レーザ。  The width of the opening is such that the value W1 at the emission-side end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission-side end face satisfy the relationship of Wl <W2, and the width in the direction of the resonator. A semiconductor laser configured to decrease from the value W2 to the value W1, wherein the value W2 is about 2 m or more.
14. 前記値 W2が約 2 m〜約 5 inの範囲にある、 請求項 13に記載の半 導体レーザ。 14. The semiconductor laser of claim 13, wherein said value W2 is in a range from about 2 m to about 5 in.
15. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003~ 約 0. 02の範囲にある、 請求項 13に記載の半導体レーザ。 15. The semiconductor laser according to claim 13, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range from about 0.003 to about 0.02.
16. 前記値 W 1が約 2 μ m或し、はそれ以下である、 請求項 13に記載の半導 体レーザ。 16. The semiconductor laser according to claim 13, wherein said value W1 is about 2 μm or less.
1 7. 前記基板が S i C基板或いはサファイア基板である、 請求項 1 3に記載 の半導体レーザ。 17. The semiconductor laser according to claim 13, wherein the substrate is a SiC substrate or a sapphire substrate.
1 8 . 光源と、 1 8. Light source and
該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、 該記錄媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、  A focusing optical system that focuses the laser light emitted from the light source on a recording medium; a photodetector that detects the laser light reflected by the recording medium;
を備え、 With
該光源が、 請求項 1に記載された半導体レーザである、 光ディスク装 -。  An optical disc device, wherein the light source is the semiconductor laser according to claim 1.
1 9 . 前記半導体レーザは、 情報を前記記録媒体に記録するときには単一モー ドで発振し、 該記録媒体に記録されている情報を再生するときには自励発振モ一 ドで動作する、 請求項 1 8に記載の光ディスク装置。 19. The semiconductor laser oscillates in a single mode when information is recorded on the recording medium, and operates in a self-excited oscillation mode when reproducing information recorded on the recording medium. 18. The optical disk device according to item 8.
2 0 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、 請求項 1 8 に記載の光ディスク装置。 20. The optical disc device according to claim 18, wherein the photodetector is arranged near the semiconductor laser.
2 1 . 光源と、 2 1. Light source and
該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、 該記録媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、  A focusing optical system that focuses laser light emitted from the light source on a recording medium, a photodetector that detects the laser light reflected by the recording medium,
を備え、 With
該光源が、 請求項 7に記載された半導体レーザである、 光ディスク装置。  An optical disc device, wherein the light source is the semiconductor laser according to claim 7.
2 2 . 前記半導体レーザは、 情報を前記記録媒体に記録するときには単一モー ドで発振し、 該記録媒体に記録されている情報を再生するときには自励発振モー ドで動作する、 請求項 2 1に記載の光ディスク装置。 22. The semiconductor laser oscillates in a single mode when information is recorded on the recording medium, and operates in a self-excited oscillation mode when reproducing information recorded on the recording medium. 2. The optical disc device according to 1.
2 3 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、 請求項 2 1 に記載の光ディスク装置。 23. The optical disc device according to claim 21, wherein the photodetector is arranged near the semiconductor laser.
2 4 . 光源と、 2 4. Light source and
該光源から放射されたレーザ光を記録媒体に集光する集光光学系と、  A condensing optical system for condensing laser light emitted from the light source on a recording medium,
該記録媒体によって反射されたレーザ光を検出する光検出器と、  A photodetector for detecting a laser beam reflected by the recording medium,
を備え、 With
該光源が、 請求項 1 3に記載された半導体レーザである、 光ディスク装置。  An optical disk device, wherein the light source is the semiconductor laser according to claim 13.
2 5 . 前記半導体レーザは、 情報を前記記録媒体に記録するときには単一モー ドで発振し、 該記録媒体に記録されている情報を再生するときには S励発振モ一 ドで動作する、 請求項 2 4に記載の光ディスク装置。 25. The semiconductor laser oscillates in a single mode when information is recorded on the recording medium, and operates in an S excitation mode when reproducing information recorded on the recording medium. 24. The optical disk device according to item 4.
2 6 . 前記半導体レーザの近傍に前記光検出器が配置されている、 請求項 2 4 に記載の光ディスク装置。 26. The optical disk device according to claim 24, wherein the photodetector is arranged near the semiconductor laser.
2 7 . 基板上に、 第 1のクラッ ド層、 活性層、 第 2のクラッ ド層、 及び所定の 半導体層を少なくとも含む積層構造を形成する工程と、 27. A step of forming a stacked structure including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a predetermined semiconductor layer on the substrate;
該第 2のクラッ ド層と該所定の半導体層とをストライプ形状に加工する工程と、 ス卜ライプ形状に加工された該第 2のクラッ ド層及び該所定の半導体層の上に、 絶縁膜を形成する工程と、  Processing the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer into a stripe shape; and forming an insulating film on the second cladding layer and the predetermined semiconductor layer processed into the stripe shape. Forming a;
該所定の半導体層とその上の該絶縁膜とを除去する工程と、  Removing the predetermined semiconductor layer and the insulating film thereon;
を包含する、 半導体レーザの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising:
2 8 . 前記ストライプ形状への加工工程は、 該ス卜ライプ形状の幅が、 共振器 の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2と が W 1く W 2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の 該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 m以上であるように、 前記第 2のクラッ ド層及び前記所定の半導体層を加工 する工程を含む、 請求項 2 7に記載の半導体レーザの製造方法。 28. In the processing step for forming the stripe shape, the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission end face are W 1 And the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is set to about 2 m. As described above, the second clad layer and the predetermined semiconductor layer are processed. 28. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 27, further comprising the step of:
2 9 . 前記値 W 2が約 2 μ π〜約 5 mの範囲にある、 請求項 2 8に記載の半 導体レーザの製造方法。 29. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 28, wherein the value W2 is in a range of about 2 μπ to about 5 m.
3 0 . 前記値 W 1が約 2 /^ m或いはそれ以下である、 請求 ¾ 2 8に記載の半導 体レーザの製造方法。 30. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 28, wherein the value W1 is about 2 / ^ m or less.
3 1 . 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜 約 0 . 0 2の範囲にある、 請求項 2 7に記載の半導体レーザの製造方法。 31. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 27, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range of about 0.003 to about 0.02.
3 2 . 基板上に、 第 1のクラッ ド層、 活性層、 第 2のクラッ ド層、 及び第 1の 絶縁膜を少なくとも含む積層構造を形成する工程と、 32. a step of forming a laminated structure including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer, and a first insulating film on the substrate;
該第 2のクラッ ド層と該第 1の絶縁膜とをストライプ形状に加工する工程と、 ストライプ形状に加工された該第 2のクラッ ド層及び該第 1の絶縁膜の上に、 第 2の絶縁膜を形成する工程と、  Processing the second cladding layer and the first insulating film into a stripe shape; and forming a second Forming an insulating film of
該第 1の絶緣膜とその上の該第 2の絶縁膜とを除去する工程と、  Removing the first insulating film and the second insulating film thereon;
を包含する、 半導体レーザの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor laser, comprising:
3 3 . 前記ストライプ形状への加工工程は、 該ス卜ライプ形状の幅が、 共振器 の出射側端面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2と が W 1く W 2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該ストライプ形状の 該幅が該値 W 2から該値 W 1へと減少するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 μ m以上であるように、 ^記第 2のクラッ ド層及び前記第 1の絶縁膜を加工す る工程を含む、 請求項 3 2に記載の半導体レーザの製造方法。 33. In the processing step for forming the stripe shape, the width of the stripe shape is such that the value W 1 at the emission end face of the resonator and the value W 2 at the end face opposite to the emission end face are W 1 W2, and the width of the stripe shape is set to decrease from the value W2 to the value W1 with respect to the resonator direction, and the value W2 is set to about 2 μm. 33. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 32, comprising a step of processing the second cladding layer and the first insulating film so that the length is at least m.
3 4 . 前記値 W 2が約 2 m〜約 5 の範囲にある、 請求項 3 3に記載の半 導体レーザの製造方法。 34. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 33, wherein the value W2 is in a range of about 2 m to about 5.
3 5 . 前記値 W 1が約 2 m或いはそれ以下である、 請求項 3 3に記載の半導 体レーザの製造方法。 35. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 33, wherein the value W1 is about 2 m or less.
3 6 . 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0 . 0 0 3〜 約 0 . 0 2の範囲にある、 請求項 3 2に記載の半導体レーザの製造方法。 36. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 32, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range of about 0.003 to about 0.02.
3 7 . 第 1のクラッ ド層、 活性層、 及び第 2のクラッ ド層を少なくとも含む積 層構造を基板上に形成する工程と、 37. Forming a laminated structure including at least a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer on a substrate;
該第 2のクラッ ド層の上に、 誘電体からなる電流プロック層を形成する工程と、 該電流プロック層に、 該活性層にストライプ状にキヤリァを注入するためのス トライプ構造を形成する工程と、  Forming a current block layer made of a dielectric on the second cladding layer; and forming a stripe structure in the current block layer for injecting a carrier into the active layer in a stripe shape. When,
を包含しており、 And
該ストライプ構造の形成工程は、 該ストライプ構造の幅が、 共振器の出射側端 面における値 W 1と該出射側端面とは反対側の端面における値 W 2とが W l < W 2なる関係を満たし、 且つ該共振器方向に対して該ス卜ライプ構造の該幅が該値 W 2から該値 W】へと減少するように設定され、 さらに該値 W 2が約 2 m以上 であるように、 該電流ブロック層を加工する工程を含む、 半導体レーザの製造方 法。  In the step of forming the stripe structure, the width of the stripe structure is such that the value W1 at the emission end face of the resonator and the value W2 at the end face opposite to the emission end face are Wl <W2. Is satisfied, and the width of the stripe structure is reduced from the value W2 to the value W] with respect to the resonator direction, and the value W2 is about 2 m or more. Thus, a method for manufacturing a semiconductor laser including a step of processing the current block layer.
3 8 . 前記値 W 2が約 2 〜約 5 の範囲にある、 請求項 3 7に記載の半 導体レーザの製造方法。 38. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 37, wherein the value W2 is in a range of about 2 to about 5.
39. 前記値 Wlが約 2 或いはそれ以下である、 請求項 37に記載の半導 体レーザの製造方法。 39. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 37, wherein the value Wl is about 2 or less.
40. 前記活性層の表面に平行な方向における実効屈折率差が約 0. 003〜 約 0. 02の範囲にある、 請求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。 40. The method according to claim 37, wherein an effective refractive index difference in a direction parallel to a surface of the active layer is in a range of about 0.003 to about 0.02.
4 1. 前記誘電体が A 1 NO或いは S i ONである、 請求項 37に記載の半導 体レーザの製造方法。 4 1. The method for manufacturing a semiconductor laser according to claim 37, wherein the dielectric is A 1 NO or SION.
42. 前記ストライプ構造の形成工程は、 前記電流ブロック層にストライプ状 の開口部を設ける工程を含み、 該開口部が該ストライプ構造として機能する、 請 求項 37に記載の半導体レーザの製造方法。 42. The method according to claim 37, wherein the step of forming the stripe structure includes a step of providing a stripe-shaped opening in the current block layer, and the opening functions as the stripe structure.
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