JP3508365B2

JP3508365B2 - 半導体レーザ

Info

Publication number: JP3508365B2
Application number: JP02227596A
Authority: JP
Inventors: 勲木戸口; 秀人足立; 康仁熊渕
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2016-02-08
Also published as: JPH09219558A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクシステ
ムの光源などに用いられる低雑音自励発振型半導体レー
ザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年光通信、レーザプリンタ、光ディス
クなどの分野で半導体レーザの需要が高まり、ＧａＡｓ
系、およびＩｎＰ系を中心として活発に研究開発が進め
られてきた。光情報処理分野においては、特に波長が７
８０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの光による情報
の記録・再生を行う方式が実用化され、コンパクトディ
スク等で広く普及するに至っている。

【０００３】しかし最近になってこれらの光ディスク装
置に益々記憶容量の増加が求められるようになり、それ
に伴い短波長のレーザの要望が強まってきている。Ａｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザは波長が６３０〜６９０ｎｍ
での赤色領域で発振が可能であり、現在実用レベルにあ
る半導体レーザの中で最も短波長の光が得られるもので
ある。したがって、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ
に代わる次世代の大容量光情報記録用光源として有望で
ある。ところで、半導体レーザは光ディスクの再生時
に、ディスク面からの反射光の帰還や温度の変化により
強度雑音を発生し、信号の読取エラーを誘発する。した
がって光ディスクの光源用には強度雑音の少ないレーザ
が不可欠となる。

【０００４】従来、再生専用・低出力のＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザでは雑音を低減するためにリッジストライ
プの両側に意図的に可飽和吸収体が形成されるような構
造を採用することによって低雑音化を図ってきた。これ
によって縦モードをマルチ化することができる。レーザ
が縦単一モードで発振しているときに光の帰還や温度変
化等の外乱が入ると利得ピークの微少な変化によって近
接する縦モードが発振を開始し、元の発振モードとの間
で競合を起こす。これが雑音の原因となっており、縦モ
ードをマルチ化すると各モードの強度変化が平均化さ
れ、しかも外乱によって変化しないので安定な低雑音特
性を得ることができる。

【０００５】特開平６−２６０７１６号公報では活性層
のバンドギャップと吸収層のバンドギャップをほぼ等し
くすることによって特性を改善したと報告がなされてい
る。ここでは赤色半導体レーザについて実施例が述べら
れている。図１３は特開平６−２６０７１６号公報に開
示されている従来の自励発振型の半導体レーザを示す模
式断面図である。

【０００６】１６０１はｎ型のＧａＡｓからなる基板で
あり、この基板１６０１上にｎ型のＧａＩｎＰからなる
バッファ層１６０２、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなるク
ラッド層１６０３、ＧａＩｎＰからなる歪量子井戸活性
層１６０４が順次形成される。ここでクラッド層１６０
３中には歪量子井戸可飽和吸収層１６０５が形成され、
その上部にはリッジ状のクラッド層１６０６とｐ型のＧ
ａＩｎＰからなるコンタクト層１６０７が形成されてい
る。このリッジ状のクラッド層１６０６およびコンタク
ト層１６０７の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流の
ブロック層１６０８によって埋め込まれている。さらに
コンタクト層１６０７とブロック層１６０８上にはｐ型
のＧａＡｓからなるキャップ層１６０９が形成されてお
り、キャップ層１６０９上にはｐ型電極１６１０、基板
１６０１側にはｎ電極１６１１がそれぞれ形成されてい
る。

【０００７】また、図１０は歪量子井戸可飽和吸収層１
６０５のエネルギバンド図を示しており（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるバリア層１７０１とＧａxＩ
ｎ1-xＰ（膜厚１００Å、歪+0.5〜1.0％）からなる井戸
層１７０２とを交互に積層してあり、本従来例では井戸
層１７０２が３層形成されている。ここで、歪量子井戸
活性層１６０４のバンドギャップと歪量子井戸可飽和吸
収層１６０５のそれがほぼ等しくなっている。この構成
によって良好な自励発振特性を得ようとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザは、ＡｌＧａＡｓ系に比べ、材料の利得特性が
大きく異なるため、自励発振特性を得ることが困難であ
ることが明らかとなった。それを図１２に示す。図１２
には、ＧａＡｓとＧａＩｎＰの利得特性を示す。ここで
ＧａＡｓおよびＧａＩｎＰは、それぞれＡｌＧａＡｓ系
半導体レーザおよびＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの活
性層に主に用いられる材料である。

【０００９】自励発振特性を得るためにはキャリア密度
に対する利得特性の傾きが大きいことが要求される。と
ころが、ＧａＩｎＰの場合ＧａＡｓに比べ傾きが小さい
ため相対的に自励発振特性を得ることが困難であること
が判明した。

【００１０】本願発明者らの実験結果によると、赤色半
導体レーザの場合、上記の利得特性の違いにより、従来
例のように、活性層と可飽和吸収層とのバンドギャップ
を等しくしただけでは、安定した自励発振特性を得るこ
とは困難であることがわかった。つまり、自励発振現象
は、可飽和吸収層のキャリア寿命が小さいほど生じやす
く、活性層近傍の通常のドーピングレベルではキャリア
寿命が大きく自励発振が生じにくいのである。その理由
は、キャリア寿命が大きいと、可飽和吸収層のキャリア
密度の時間変化率に与える自然放出光の寄与が小さくな
り、キャリアの振動が生じにくくなるためである。

【００１１】通常のドーピングレベルで自励発振を生ず
るためには、別のパラメータとして可飽和吸収層の体積
を十分に小さくし、キャリアの密度を相対的に増加させ
る方法が考えられる。しかし、可飽和吸収層を用いた構
造で体積を小さくするには厚さを薄くする必要があり、
それにともない可飽和吸収層への光の閉じ込めが減少し
てしまう。そのために、光の吸収効率が低下し、結果と
して所望の自励発振特性を有するような半導体レーザを
得ることが困難となる。

【００１２】そこで本発明は、特に半導体レーザを構成
する可飽和吸収層、およびそれに隣接する層の不純物濃
度の程度を最適に設定することにより、安定な自励発振
特性を有する半導体レーザを提供することを目的とす
る。

【００１３】上記課題を解決するため、本発明の半導体
レーザは、ＧａＩｎＰからなる活性層と、ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるスペーサ層と、ＧａＩｎＰからなる可飽和吸
収層と、ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層とを順に備
え、可飽和吸収層の不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上であり、スペーサ層のうち可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）より大きく、かつ可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きいか、またはクラッド層のうち可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０ ¹⁷ （ｃ
ｍ ^-3 ）より大きく、かつ可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きいことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の半導体レーザは、単一もし
くは多重量子井戸層からなる活性層を有する構成、可飽
和吸収層が量子井戸層である構成、その他、光ガイド層
を備えた量子井戸層である構成としている。

【００１５】以上の構成により、本発明の半導体レーザ
では、可飽和吸収層の不純物濃度を５×１０¹7（ｃ
ｍ^-3）以上とし、可飽和吸収層の不純物濃度をそれより
大きくすることによって、可飽和吸収層への多数キャリ
アの数を大きくし、キャリアの寿命時間を低減してい
る。その結果、キャリアの時間変化率に対する自然放出
の寄与が増大し、自励発振を容易に生じることができ、
相対雑音を下げることができる。

【００１６】また、本発明の半導体レーザでは、可飽和
吸収層を量子井戸とした場合に、光閉じ込め係数が低下
するのを補うため、量子井戸可飽和吸収層に光ガイド層
を設け、光吸収の効果を十分生じさせる。その結果とし
て、安定な自励発振特性を得ることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。

【００１８】まず図１に、ｐ型にドープされた可飽和吸
収層の不純物濃度に対する電子の寿命時間の変化を示
す。これよりその不純物濃度によって寿命時間が大きく
影響されていることがわかる。

【００１９】自励発振現象は、可飽和吸収層の寿命時間
が短いほど生じ易い。これは寿命時間が短いほど、自励
発振現象を生じさせるために必要な可飽和吸収層のキャ
リアの時間変化が大きくなるからである。発明者らの実
験によれば、その寿命時間は、約６ナノ秒以下が望まし
いことがわかった。寿命時間と不純物濃度との関係は、
不純物濃度が低い場合、寿命時間が長くなり、たとえば
１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下で６ナノ秒を越えている。さ
らに、ドーピングレベルをあげて２×１０¹⁸（ｃｍ^-3）
程度と高くすることによって３ナノ秒程度まで減少させ
ることが可能となる。

【００２０】しかしながら、可飽和吸収層の不純物濃度
を大きくしすぎると、可飽和吸収層の結晶性の劣化が考
えられ、それにより、可飽和吸収層での光の飽和吸収特
性が悪くなり、レーザの自励発振特性に悪影響を及ぼす
ことが明らかとなった。

【００２１】そこで、可飽和吸収層の不純物濃度を、結
晶性の劣化がほとんどない、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下
にし、かつ、可飽和吸収層に隣接する部分の不純物濃度
を可飽和吸収層の不純物濃度よりも大きくすることで、
安定した自励発振特性をもつ半導体レーザを実現する。

【００２２】この効果を利用すべく、可飽和吸収層に隣
接する層の不純物濃度を増加した構造の半導体レーザを
作製した。第１の実施例の断面構造図を図２に示す。

【００２３】（実施の形態１）２０１はｎ型のＧａＡｓ
基板であり、この基板２０１上にｎ型のＧａＩｎＰバッ
ファ層２０２、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層
２０３、ＧａＩｎＰからなる活性層２０４、ｐ型のＡｌ
ＧａＩｎＰからなるスペーサ層２０５、ｐ型のＧａＩｎ
Ｐからなる可飽和吸収層２０６、ＡｌＧａＩｎＰからな
る第１のｐ型クラッド層２０７、ｐ型のＧａＩｎＰから
なるエッチング停止層２０８が順次形成される。

【００２４】その上部にはＡｌＧａＩｎＰからなるリッ
ジ状の第２のｐ型クラッド層２０９とｐ型のＧａＩｎＰ
からなるコンタクト層２１０が形成される。このリッジ
状の第２のｐ型クラッド層２０９およびコンタクト層２
１０の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流ブロック層
２１１が形成されている。

【００２５】さらにコンタクト層２１０と電流ブロック
層２１１上にはｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層２１
２が形成されており、キャップ層２１２上にはｐ電極２
１３、基板２０１側にはｎ電極２１４がそれぞれ形成さ
れている。不純物濃度および膜厚は以下の表の通りであ
る。

【００２６】

【表１】

【００２７】図３（ａ）に半導体レーザの活性層付近の
（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5ＰのＡｌ組成ｘの分布を示
す。ｎ型クラッド層３０１、スペーサ層３０２、第１の
ｐ型クラッド層３０３、第２のｐ型クラッド層３０４は
Ａｌ組成を0.7としている。ここでは可飽和吸収層の膜
厚は150Åとしている。この層の膜厚が厚いと、可飽和
吸収層の体積が大きくなりすぎるため、キャリア密度が
小さくなり寿命が短くならず、自励発振が生じにくくな
るからである。また可飽和吸収層３０６はスペーサ層と
第１のｐ型クラッド層３０３との間に設けている。

【００２８】ここでスペーサ層３０２の厚さは９００Å
としており、またそのバンドギャップは、活性層および
可飽和吸収層よりも大きく、活性層からあふれでた少数
キャリアが可飽和吸収層に入り難いようにしている。可
飽和吸収層の閉じ込め係数は約4.5％となっている。可
飽和吸収層への閉じ込め係数は３％以上の場合、自励発
振特性が得られている。

【００２９】図３（ｂ）に、可飽和吸収層３０６、スペ
−サ層３０２、第１のｐ型クラッド層３０３の不純物濃
度を示す。この図からわかるように、可飽和吸収層は、
５×１０¹7（ｃｍ^-3）の濃度、そして、スペーサ層３０
２およびｐ型クラッド層３０３はともに、５×１０¹7
（ｃｍ^-3）の不純物濃度であるが、可飽和吸収層側にだ
け、１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）変調ドープされて不純物濃度
を高くしている。これは、可飽和吸収層の不純物濃度を
大きくし過ぎると結晶性が劣化し、自励発振特性を得る
ために重要な、光の吸収飽和特性が悪くなってしまうか
らである。可飽和吸収層の不純物濃度を大きくしない
分、可飽和吸収層に隣接する層、ここでは、スペーサ層
３０２、または、第１のｐ型クラッド層３０３の少なく
とも１つの層を可飽和吸収層よりも高い不純物濃度にし
て、可飽和吸収層中の多数キャリアの数をかせぎ、あた
かも可飽和吸収層に高い不純物濃度をドーピングしたの
と同じ効果を得ている。そうすれば、図１に示したのと
同じようにキャリアの寿命を短くでき、自励発振特性を
発揮できる。

【００３０】可飽和吸収層に隣接するスペーサ層と第１
のｐ型クラッド層を、可飽和吸収層よりも高濃度に変調
ドーピングするのであるが、図３（ｂ）に示したよう
に、多少、高濃度領域が可飽和吸収層へ拡散していても
かまわない。

【００３１】可飽和吸収層に隣接する層の不純物濃度を
大きくすればよいが、それだけで、可飽和吸収層の多数
キャリアをかせぐことは十分ではなく、可飽和吸収層の
不純物濃度は、少なくとも５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上が
よく、結晶性の観点からは、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下
が好ましい。

【００３２】可飽和吸収層に隣接する層、ここでは、ス
ペーサ層、第１のｐ型クラッド層における、記可飽和吸
収層側の不純物濃度は、可飽和吸収層の不純物濃度より
も大きくしなくてはならない。それにより、ここでは、
スペーサ層および第１のｐ型クラッド層における、可飽
和吸収層側の高い不純物濃度領域から可飽和吸収層へホ
ールが移動し、可飽和吸収層中のホールの量を補償し、
光の吸収飽和特性をよいものとすることができる。可飽
和吸収層の不純物濃度との差は、２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）
以上であることが望ましい。

【００３３】次にこの半導体レーザの電流−光出力特性
を図４に示す。閾値電流は、50ｍＡとなっている。通常
の半導体レーザの特性と異なるのは、閾値電流近傍で急
激な立ち上がりが見られる点である。これは可飽和吸収
層が存在するために、ある程度のキャリアの注入量に達
するまでは光出力が外部へ放出されないことによる。あ
る値を越えるとレーザ発振が生じ、注入電流に比例して
光出力増加しはじめる。図中Ｐ１における時間に対する
光出力波形のシミュレーション結果を図５に示す。図５
では光出力の振動現象が継続していることが分かる。図
６に実際に作製した自励発振型半導体レーザの出力波形
を示す。時間に対して光出力が大きく振動しており、自
励発振していることが確認できた。

【００３４】さらに図７に相対強度雑音（ＲＩＮ）特性
を示す。（Ａ）が可飽和吸収層がない半導体レーザの特
性、（Ｂ）が本発明の半導体レーザの特性である。この
ように広い温度範囲で安定した低雑音特性を示してい
る。特に−１４０ｄＢの値が得られているので実用的に
も適してしることがわかる。

【００３５】なお、本実施例では可飽和吸収層３０６は
スペーサ層と第１のｐ型クラッド層３０３との間に設け
ているが、活性層とｎ型クラッド層３０１との間に設け
てもよい。この場合の構成は、活性層側から、活性層、
スペーサ層、可飽和吸収層、ｎ型クラッド層という順に
なり、不純物濃度も、可飽和吸収層が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上、３×１０¹⁸（ｃｍ^-3）以下が好ましく、可
飽和吸収層に隣接するスペーサ層またはｎ型クラッド層
における、可飽和吸収層側の不純物濃度が、５可飽和吸
収層よりも高いことが好ましい。さらにその不純物濃度
の差は、２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上であることが適して
いる。

【００３６】このように可飽和吸収層の設ける位置をｎ
型クラッド側にしてやれば、ｐ型クラッド層側に設けた
場合と同様、キャリアの寿命を短くでき、自励発振を起
こさせることができる。

【００３７】（実施の形態２）本発明の第２の実施例に
ついて説明する。この実施例の半導体レーザは、活性層
に量子井戸構造を用いているため高効率となり、より高
い光出力を得ることができる。

【００３８】断面構造図を図８に示す。１２０１はｎ型
のＧａＡｓからなる基板であり、この基板１２０１上に
バッファ層１２０２、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラ
ッド層１２０３、多重量子井戸活性層１２０４、ｐ型の
ＡｌＧａＩｎＰからなるスペーサ層１２０５、ｐ型のＧ
ａＩｎＰからなる量子井戸可飽和吸収層１２０６、光ガ
イド層１２０７、ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｐ型ク
ラッド層１２０８、ｐ型のＧａＩｎＰからなるエッチン
グ停止層１２０９が順次形成される。

【００３９】その上部にはＡｌＧａＩｎＰからなるリッ
ジ状の第２のｐ型クラッド層１２１０とｐ型のＧａＩｎ
Ｐからなるコンタクト層１２１１が形成される。このリ
ッジ状の第２のｐ型クラッド層１２１０およびコンタク
ト層１２１１の両側はｎ型のＧａＡｓ層からなる電流ブ
ロック層１２１２によって埋め込まれている。

【００４０】さらにコンタクト層１２１１と電流ブロッ
ク層１２１２上にはｐ型のＧａＡｓからなるキャップ層
１２１３が形成されており、キャップ層１２１３上には
ｐ電極１２１４、基板１２０１側にはｎ電極１２１５が
それぞれ形成されている。

【００４１】半導体レーザの層構造の組成図を図９に示
す。ここで特徴的なことは可飽和吸収層には量子井戸可
飽和吸収層１３０１、活性層には多重量子井戸活性層１
３０２を採用し、可飽和吸収層に不純物をドープする事
はもちろんのこと、可飽和吸収層に隣接して光ガイド層
１３０３を設けたことである。

【００４２】可飽和吸収層の不純物濃度は、５×１０¹⁷
（ｃｍ^-3）であり、可飽和吸収層１３０１に隣接するス
ペーサ層１３０５、および光ガイド層の可飽和吸収層側
には、変調ドープされており、その濃度は、ともに１×
１０¹⁸（ｃｍ^-3）である。

【００４３】ここで、光ガイド層を設けたのは以下の理
由のためである。可飽和吸収層を量子井戸層とした場
合、膜厚が薄くなるため光の閉じ込め係数が極端に減少
する。その結果、このままでは自励発振を生じることは
できない。そこで光ガイド層１３０３を用いて閉じ込め
係数を増加させるのである。この構造を用いて可飽和吸
収層への閉じ込め係数を、少なくとも1.5％程度以上に
すると自励発振を生じることが可能となる。

【００４４】可飽和吸収層を量子井戸にした場合、その
膜厚が薄いため、光ガイド層１３０３を設けず、単独で
は閉じこめ係数を自励発振に必要な大きさに設定するこ
とはできない。また、閉じこめ係数を増加させるため
に、可飽和吸収層の層数を増加すると、逆に可飽和吸収
層の体積が増加してキャリア密度が小さくなり、自励発
振は生じなくなる。したがって可飽和吸収層に光ガイド
層を設けることによって新たに自励発振を実現すること
ができた。

【００４５】また、可飽和吸収層は、スペーサ層１３０
５と光ガイド層１３０３との間に設けているが、それに
限らず、光ガイド層中でもよいし、光ガイド層と第１の
ｐ型クラッド層中でもよいし、光ガイド層と第１のｐ型
クラッド層との間であってもよい。可飽和吸収層への光
閉じ込め量を勘案して、その位置を設定すればよい。

【００４６】多重量子井戸活性層１３０２は、膜厚５０
Åの量子井戸数は３ウエルからなる。量子井戸可飽和吸
収層１３０１の光ガイド層１３０３は、組成ｘ＝０.５
で膜厚１５００Åとした。この厚さは２００Å以上で有
効となることが分かっている。

【００４７】また量子井戸可飽和吸収層１３０１の構造
は、図１０のようになっており、少数キャリアの注入が
ない範囲で多重量子井戸活性層１３０２近傍に設けても
かまわない。この可飽和吸収層１３０１を活性層１３０
２にちかづけすぎると、活性層からあふれでた少数キャ
リアが可飽和吸収層に注入されてしまうので適当でな
い。したがって、可飽和吸収層は、活性層の近傍で、か
つできるだけ少数キャリアが注入されない位置に設ける
のが適当である。

【００４８】本実施例では、多重量子井戸活性層１３０
２に量子井戸構造を導入することによって最高光出力が
２割程度増加できた。また、低しきい値電流化、高温動
作、高出力化が可能となった。本実施の形態の半導体レ
ーザは、自励発振現象が確認できており、−１３０ｄＢ
／Ｈｚ以下の相対雑音強度（ＲＩＮ）も得られている。

【００４９】以上説明したように、本実施例の半導体レ
ーザの特性は、量子井戸活性層、低濃度スペーサ層、可
飽和位吸収層、および光ガイド層という構造を採用し、
良好な自励発振特性を実現することができるものであ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体レーザは、
可飽和吸収層の不純物濃度と、可飽和吸収層に隣接する
層の可飽和吸収層側に、可飽和吸収層よりも高濃度の不
純物を変調ドープすることにより、可飽和吸収層の結晶
性の劣化がなく、レーザ光の吸収飽和特性を悪くするこ
ともなく、キャリアの寿命時間を制御し、安定した自励
発振特性を実現する。

【００５１】また、本発明の半導体レーザは、活性層に
量子井戸を適用し、さらに光ガイド層を備た量子井戸可
飽和吸収層を用いることによって、より高出力の自励発
振特性を実現するこができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に於ける可飽和吸収
層のドーピング濃度とキャリアの寿命時間の相関図

【図２】本発明の第１の実施の形態に於けるＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの素子断面図

【図３】本発明の第１の実施の形態に於ける活性層近傍
の組成構造図

【図４】本発明の第１の実施の形態に於ける電流光出力
特性を示す図

【図５】本発明の第１の実施の形態に於ける光出力とキ
ャリア密度の時間波形の図

【図６】本発明の第１の実施の形態に於ける光出力とキ
ャリア密度の実測時間波形の図

【図７】本発明の第１の実施の形態と従来例との雑音特
性の比較図

【図８】本発明の第２の実施の形態に於けるＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの素子断面図

【図９】本発明の第２の実施の形態に於ける活性層近傍
の組成構造図

【図１０】従来の可飽和吸収層の組成構造図

【図１１】本発明の第１の実施の形態に於けるエネルギ
バンド図と電子密度の分布図

【図１２】ＧａＡｓとＧａＩｎＰのキャリア密度に対す
る利得特性を示す図

【図１３】従来の実施例に於ける素子断面図

【符号の説明】

２０１基板２０２バッファ層２０３ｎ型クラッド層２０４活性層２０５スペーサ層２０６可飽和吸収層２０７第１のｐ型クラッド層２０８エッチング停止層２０９第２のｐ型クラッド層２１０コンタクト層２１１電流ブロック層２１２キャップ層２１３ｐ電極２１４ｎ電極３０１ｎ型クラッド層３０２スペーサ層３０３第１のｐ型クラッド層３０４第２のｐ型クラッド層３０５バルク活性層３０６可飽和吸収層３０７エッチング停止層８０１可飽和吸収層８０２活性層８０３スペーサ層８０４可飽和吸収層での電子密度９０４可飽和吸収層での電子密度１２０１基板１２０２バッファ層１２０３ｎ型クラッド層１２０４多重量子井戸活性層１２０５スペーサ層１２０６量子井戸可飽和吸収層１２０７光ガイド層１２０８第１のｐ型クラッド層１２０９エッチング停止層１２１０第２のｐ型クラッド層１２１１コンタクト層１２１２電流ブロック層１２１３キャップ層１２１４ｐ電極１２１５ｎ電極１３０１量子井戸可飽和吸収層１３０２多重量子井戸活性層１３０３光ガイド層１３０４ｎ型クラッド層１３０５スペーサ層１３０６第１のｐ型クラッド層１３０７エッチング停止層１３０８第２のｐ型クラッド層

フロントページの続き (56)参考文献特開平６−196810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧａＩｎＰからなる活性層と、ＡｌＧａＩｎＰからなるスペーサ層と、ＧａＩｎＰからなる可飽和吸収層と、ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層とを順に備え、前記可飽和吸収層の不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃ
ｍ^-3）以上であり、前記スペーサ層のうち前記可飽和吸収層に隣接する部分
における不純物濃度が、５×１０¹⁷（ｃｍ^-3）より大き
く、かつ前記可飽和吸収層の不純物濃度よりも大きい
か、または前記クラッド層のうち前記可飽和吸収層に隣
接する部分における不純物濃度が、５×１０ ¹⁷ （ｃ
ｍ ^-3 ）より大きく、かつ前記可飽和吸収層の不純物濃度
よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】前記可飽和吸収層がｐ型である請求項１
に記載の半導体レーザ。
【請求項３】前記スペーサ層の厚さが２００Å以上で
ある請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】前記スペーサ層のうち前記可飽和吸収層
に隣接する部分における不純物濃度が、１×１０¹⁸（ｃ
ｍ^-3）より大きく、５×１０¹⁸（ｃｍ^-3）より小さい請
求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項５】光ガイド層をさらに備え、前記可飽和吸収層は、前記スペーサ層と前記光ガイド層
との間に設けられているか、前記光ガイド層中に設けら
れているか、または前記光ガイド層と前記クラッド層と
の間に設けられている、請求項１に記載の半導体レー
ザ。
【請求項６】前記活性層が量子井戸構造であり、前記
可飽和吸収層が量子井戸層である請求項５に記載の半導
体レーザ。
【請求項７】前記可飽和吸収層がｐ型であり、前記ク
ラッド層はｐ型であり、前記可飽和吸収層は前記ｐ型ク
ラッド層中に配置されている請求項５に記載の半導体レ
ーザ。
【請求項８】前記スペーサ層の厚さが２００Å以上で
ある請求項５に記載の半導体レーザ。
【請求項９】前記スペーサ層の可飽和吸収層側の不純
物濃度が、１×１０¹⁸（ｃｍ^-3）より大きく、５×１０
¹⁸（ｃｍ^-3）より小さい請求項５に記載の半導体レー
ザ。
【請求項１０】前記可飽和吸収層でのキャリアの寿命
が、６ナノ秒以下であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体レーザ。
【請求項１１】前記スペーサ層のうち前記可飽和吸収
層に隣接する部分における不純物濃度と前記可飽和吸収
層の不純物濃度との間の差が２×１０¹⁷（ｃｍ^-3）以上
であるか、または前記クラッド層のうち前記可飽和吸収
層に隣接する部分における不純物濃度と前記可飽和吸収
層の不純物濃度との間の差が２×１０ ¹⁷ （ｃｍ ^-3 ）以上
である、請求項１に記載の半導体レーザ。