Brevet FR2613548A1 — publié le 19881007

LASER A SEMICONDUCTEUR La présente invention concerne un laser à semicon- ducteur et elle porte plus particulièrement sur un tel laser qu'on peut utiliser par exemple dans un système à disque op- tique. Dans un laser à semiconducteur qui est utilisé par exemple dans un système à disque optique, il apparait un problème lié au bruit créé par la lumière de retour qui re- tourne vers la surface d'extrémité d'émission de lumière du laser, à partir de la matière d'enregistrement. Pour obtenir un rapport S/B (rapport signal à bruit) stable, il a donc été proposé de définir la réflectivité de la surface d'ex- trémité avant d'un laser à semiconducteur, de façon qu'elle ait une valeur comprise dans une plage de 21 + 3%. La figure 4 montre une caractéristique typique du rapport S/B en fonc- tion du taux de lumière de retour dans un cas dans lequel la réflectivité de la surface d'extrémité est de 20%. La figure 5 montre une caractéristique représentant la réflectivité de la surface d'extrémité en fonction de l'épaisseur de la pellicule, dans un cas dans lequel on uti- lise une seule couche de A1203 pour la pellicule de protec- tion de la surface d'extrémité, comme on le fait généralement. On voit sur la figure 5 qu'il est nécessaire de définir l'épaisseur de la pellicule de façon qu'elle soit approxima- tivement égale à une valeur prédéterminée (a) pour que la réflectivité de la surface d'extrémité ait une valeur prédé- terminée comprise dans la plage de 21 + 3%. Dans le laser à semiconducteur de l'art antérieur ayant une pellicule de protection de surface d'extrémité qui a une telle structure, l'obtention de la réflectivité de surface d'extrémité de 21 + 3% n'est possible que par la défi- nition de l'épaisseur de la couche unique de Al203. Cependant, du fait que la réflectivité de la surface d'extrémité varie fortement en fonction de l'épaisseur de la pellicule, comme le montre la figure 5, on ne peut pas obtenir la réflectivité de surface d'extrémité de 21 + 3%, à cause de la variation de l'épaisseur de la pellicule au moment de sa fabrication. L'invention a pcur but de procurer un laser à semi- conducteur ayant une pellicule de protection de surface d'ex- trémité capable de donner aisément et de façon stable une ré- flectivité de surface d'extrémité de 21 + 3%. Dans un laser à semiconducteur conforme à l'inven- tion, une pellicule de protection de surface d'extrémité est constituée par une pellicule de A1203 ayant une épaisseur optique de A /4 et par une pellicule de SiO2 ayant une épais- seur optique de A/4, formée sur la pellicule de A1203, et la réflectivité de surface d'extrémité a une valeur comprise dans la plage de 21 + 3%. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la descrip- tion se réfère aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'un laser à semiconducteur qui constitue un mode de réalisation de l'in- vention; La figure 2 est une coupe du laser à semiconducteur de la figure 1; La figure 3 est un graphique montrant la caracté- ristique de la réflectivité de surface d'extrémité en fonc- tion de l'épaisseur de la pellicule, pour la pellicule de protection de surface d'extrémité du laser de la figure 1; La figure 4 est un graphique montrant la caracté- ristique de rapport S/B en fonction du taux de lumière de re- tour pour un laser à semiconducteur; et La figure 5 est un graphique montrant la caracté- ristique de réflectivité de surface d'extrémité en fonction de l'épaisseur de la pellicule pour un laser de l'art anté- rieur. La figure 1 montre la structure d'un laser à semi- conducteur qui constitue un mode de réalisation de l'inven- tion, et la figure 2 montre une coupe de cette structure se- lon les lignes II-II. Sur les figures 1 et 2, la référence 8 désigne un substrat semiconducteur. Une couche de blocage de courant 7 est formée sur le substrat semiconducteur 8. Une seconde couche de gaine 6 est formée sur la couche de blocage de courant 7. Une couche active 5 est formée sur la seconde couche de gaine 6, et une première couche de gaine 4 est formée sur la couche active 5. Une couche de contact 3 est formée sur la première couche de gaine 4. Une pellicule 1 en A1203, ayant une épaisseur optique de 2/4, est formée sur la surface d'extrémité avant parmi les surfaces d'extré- mité de résonateur, formées par exemple par clivage, et une pellicule 2 en SiO2, ayant une épaisseur optique A/4, est formée sur la pellicule de A1203 1. Ces deux pellicules 1 et 2 forment une pellicule de protection de surface d'extrémité 10. Une pellicule de protection de surface d'extrémité 11 est formée sur la surface d'extrémité arrière parmi les sur- faces d'extrémité du résonateur. On forme cette pellicule de protection de surface arrière 11 de façon qu'elle ait une réflectivité désirée, appropriée à son utilisation. La réfé- rence 9 désigne une région d'émission de lumière qui est formée dans la partie centrale de la couche active 5. Bien que ceci ne soit pas représenté sur les dessins, une électro- de du côté p et une électrode du côté n sont respectivement formées sur la couche de contact 3 et sur le substrat 8. On fait fonctionner le dispositif de la manière 2613S48 suivante. - Lorsqu'on applique une tension entre les électrodes du côté p et du côté n, un courant circule dans la couche active 5, et la couche de blocage de courant 7 confine ce courant de façon à lui donner une configuration en ruban. Dans ces conditions, des recombinaisons d'électrons et de trous avec émission de lumière se produisent dans la partie centrale de la couche active 5, et la lumière qui est produi- te accomplit un mouvement de va et vient dans le résonateur laser, ce qui provoque une oscillation laser. La lumière la- ser est émise à la fois par les surfaces d'extrémité avant et arrière, à travers les pellicules de protection de surfa- ce respectives 10 et 11, et la lumière qui est émise par la surface d'extrémité avant est utilisée en tant que lumière de sortie, tandis que la lumière émise par la surface d'ex- trémité arrière est utilisée en tant que lumière de contrôle. Dans ce laser à semiconducteur, la pellicule de protection de surface d'extrémité 10 qui est formée sur la surface d'extrémité avant du laser est constituée par une pellicule de A1203 1 et par une pellicule de SiO2 2. On fixe les épaisseurs des pellicules 1 et 2 en Al203 et en SiO2, de façon que la longueur optique 1 = n.d soit égale à A/4 (n représente l'indice de réfraction et d représente l'épaisseur de la pellicule). La figure 3 montre la relation entre la réflectivi- té de la surface d'extrémité et l'épaisseur de la pellicule pour la pellicule de SiO2 2 qui fait partie de la pellicule de protection de surface d'extrémité 10. Sur cette figure, la courbe A correspond à un cas dans lequel l'épaisseur opti- que de la pellicule de A1203 1 a une valeur inférieure d'en- viron 10% à A/4, la courbe B correspond à un cas dans lequel l'épaisseur optique de la pellicule de A1203 1 a une valeur égale à A/4, et la courbe C correspond à un cas dans lequel l'épaisseur optique de la pellicule de A1203 a une valeur supérieure d'environ 10% à /4. Dans les conditions envisagées ici, l'indice de ré- fraction n1 de la pellicule de Al203 est fixé à 1,63, l'indi- ce n2 de la pellicule de SiO2 2 est fixé à 1,45 et l'indice no de la couche active 5 est fixé à 3,50. Comme le montre la figure 3, les courbes de réflec- tivité A, B et C présentent des maximums avec de faibles pen- tes dans la plage de 21% + 3%, et même lorsque l'épaisseur de la pellicule de A1203 1 qui fait partie de la pellicule de protection de surface d'extrémité 10 varie dans une plage d'environ + 10% par rapport à A/4, la plage d'épaisseur de la pellicule de SiO2 2 qui permet d'obtenir la réflectivité de surface d'extrémité de 21 + 3%, est une plage étendue, supérieure à + 20% par rapport à 1- x t/4. Par conséquent, lorsqu'on fixe l'épaisseur de la pellicule de SiO2 2 à une valeur comprise dans une plage de + 20% par rapport à 1 45x À /4, comme l'indique la lettre X, la réflectivité de 1,45x la surface d'extrémité tombe de façon sûre dans la plage de 21% + 3%, même en présence d'une variation dans une plage d'environ + 10% pour l'épaisseur de la pellicule de A1203 1, et on obtient aisément une réflectivité de surface d'extré- mité de 21% + 3%. Le laser à semiconducteur de l'invention présente donc des caractéristiques de rapport S/B stables. Comme il ressort de façon évidente de la descrip- tion précédente, et conformément à l'invention, on forme sur une surface d'extrémité d'émission.de lumière d'un laser, une pellicule de protection de surface qui consiste en une pel- licule de Al203 d'une épaisseur optique de /4 et en une pellicule de SiO2 d'une épaisseur optique de A/4, ce qui donne à la réflectivité de la surface d'extrémité une valeur comprise dans la plage de 21 + 3%. On peut donc obtenir aisé- ment et de façon stable la valeur optimale de la réflectivité de la surface d'extrémité, c'est-à-dire 21 + 3%. On obtient donc un laser à semiconducteur qui présente une oscillation laser stable. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. - REVENDICATION Laser à semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend une pellicule de protection de surface d'extrémité (10) qui consiste en une pellicule de A1203 (1) ayant une épaisseur optique de A/4, et une pellicule de SiO2 (2) ayant une épaisseur optique de A/4, qui est formée sur la pellicu- le de A1203; et en ce que la réflectivité de la surface d'ex- trémité a une valeur comprise dans la plage de 21 + 3%.