(57)【要約】【課題】  窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とする自励発振型半導体レーザにおいて、安定して自励発振する半導体レーザ等を提供することを目的としている。【解決手段】  基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を含む導電層からなる自励発振型半導体レーザにおいて、前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、前記可飽和吸収層はAlを含んでいる構成とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザにおいて、
前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、
前記可飽和吸収層は、Alを含んでいることを特徴とする自励発振型半導体レーザ。
【請求項２】
前記可飽和吸収層中に含まれるAl濃度は、前記活性層中よりもAl濃度が高いことを特徴とする請求項１記載の自励発振型半導体レーザ。
【請求項３】
前記クラッド層の少なくとも一層は、Alを含んでおり、
前記Alを含んだクラッド層は、前記可飽和吸収層と基板との間に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の自励発振型半導体レーザ。
【請求項４】
基板上に、
窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、
前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザにおいて、
前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、
前記可飽和吸収層は、窒素組成が前記活性層中の窒素組成よりも大きくなっていることを特徴とする自励発振型半導体レーザ。
【請求項５】
前記半導体レーザから出射する光は、
前記基板と垂直方向に出射していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の自励発振型半導体レーザ。
【請求項６】
同一基板上に、レーザ光源と、反射光強度を測定する面型受光素子とを、モノリシック集積して構成した光センサシステムにおいて、
前記レーザ光源として、請求項５記載の自励発振型半導体レーザを用いたことを特徴とする光センサシステム。
【請求項７】
測定対象に照射される光源部と、
前記光源部を駆動する駆動部と、
前記測定対象物で反射された光を受光する受光部とを備えた光センサ装置において、
前記光源部は、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の自励発振型半導体レーザを光源としていることを特徴とする光センサ装置。
【請求項８】
光送信部と光受信部を有する光伝送システムにおいて、
前記光送信部は、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の自励発振型半導体レーザを光源として備えたことを特徴とする光伝送システム。
【請求項９】
ビームスプリッタ、追随鏡、光検出器及び光源を有する光ディスク記録再生装置において、
前記光源部は、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の自励発振型半導体レーザを光源として備えたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
【請求項１０】
基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、
前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザの製造方法において、
Alを含むクラッド層を基板上に積層する工程と、
前記工程の後に、前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、Alを含み窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を積層する工程と、
前記可飽和吸収層を積層する工程の後に前記活性層を積層する工程とを設けたことを特徴とする自励発振型半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記基板上の積層を
有機金属気相成長法でエピタキシャル成長したことを特徴とする請求項１０記載の自励発振型半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の自励発振型半導体レーザの製造方法において、
前記可飽和吸収層を積層するときは、
前記可飽和吸収層に添加するAl濃度を制御することにより、
前記可飽和吸収中の酸素を制御していることを特徴とする自励発振型半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自励発振型半導体レーザ、自励発振型半導体レーザの製造方法、光センサ装置、光伝送システム及び記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスや有機化合物は赤外域で固有の吸収スペクトルを有するため、赤外吸収によるガスセンサ等の光センシングが行われている。その赤外光源として、小型の半導体レーザが用いられるようになってきている。
【０００３】
赤外吸収を用いた光センサシステムにおいては、出力した赤外光の反射又は透過光強度を測定することで吸収量を測定する。従って、正確な吸収量を測定するためには、光源の光出力強度が安定している必要がある。
【０００４】
現在用いられている赤外半導体レーザは、InP基板上に形成したGaInAsP系材料で構成されているが、GaInAsP系半導体レーザは温度特性が低いという問題がある。
【０００５】
また、通常用いられているファブリ=ペロ型半導体レーザにおいては、光ファイバの近端反射や遠端反射、あるいは光学系からの戻り光により、光信号に雑音が乗ることが知られている。この戻り光雑音は、微量の吸収を測定する場合には問題となる。光アイソレータや高周波重畳回路等の特別な部品を設けることなく、戻り光雑音を低減する方法として、自励発振型半導体レーザを用いることが有効である。自励発振型半導体レーザは、DCバイアス状態でも素子が数GHzの周波数でパルス発振し、縦モードが多モード化することで雑音レベルが低減される。
【０００６】
この自励発振型の半導体レーザに関し、特許文献１は、AlGaInP系半導体レーザにおいて、可飽和吸収層に導電型不純物と酸素をドーピングしたことを特徴としたものが開示されている。これにより、可飽和吸収層の少数キャリア寿命が低下し、低閾値の自励発振型半導体レーザを形成している。
【０００７】
また、特許文献２には、AlGaInP系半導体レーザにおいて、可飽和吸収層に窒素を含む混晶半導体を用いたものが開示されている。これにより、可飽和吸収層のバンドギャップとキャリア寿命を制御して、自励発振を安定化させている。
【０００８】
また、特許文献３には、窒化ガリウム系半導体レーザにおいて、可飽和吸収層に、As、 P、 Sbのうち少なくとも１種の元素を含むものが開示されている。これにより、可飽和吸収層の価電子帯状態密度が小さくなり、低出力で自励発振が可能となっている。
【特許文献１】特開平9−331098号公報
【特許文献２】特開2000−114661号公報
【特許文献３】特開2002−151786号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の自励発振型半導体レーザは、光ディスク記録装置の光読み出し用光源として用いられてきた。そのため、AlGaAs系、AlGaInP系、窒化ガリウム系等の短波長帯半導体レーザについて研究されており、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とする長波長帯半導体レーザにおける自励発振については詳細に検討がなされていない。そのため、これまで自励発振の安定動作については報告されていなかった。
【００１０】
そこで本発明は、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とする半導体レーザにおいて、安定して自励発振する自励発振型半導体レーザ、この自励発振型半導体レーザの製造方法、又は、この自励発振型半導体レーザを用いた光センサ装置、光伝送システム若しくは記録再生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する半導体レーザにおいて、前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、前記可飽和吸収層はAlを含んでいる構成とすることができる。
【００１２】
これにより、本発明の自励発振型半導体レーザは、安定して自励発振することができる。
また、可飽和吸収層のキャリア寿命が短くなり、自励発振を容易に発生させることができる。
【００１３】
また、ここで述べている「ほぼバンドギャップが等しい」とは活性層で発振したレーザ光が可飽和吸収層でバンド間吸収され、かつレーザ光で可飽和吸収層が利得を発生できる範囲となる。
【００１４】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、さらに、可飽和吸収層中に含まれるAl濃度が、活性層中よりもAl濃度が高くなるように構成することができる。
これにより、可飽和吸収層のキャリア寿命を活性層よりも短くして、自励発振動作を容易に得ることができる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、さらに、前記クラッド層の少なくとも一層はAlを含んだ材料で構成されており、前記Alを含んだクラッド層は、前記可飽和吸収層と基板との間に設けられように構成することができる。
【００１６】
この自励発振型半導体レーザでは、Alを含むクラッド層を結晶成長する過程において、反応室内にはAl原料や、Al反応物が残留する。そして、さらに、基板側の導電層中に設けられた可飽和吸収層を成長するときに、反応室内に残留したAl原料やAl反応物からAlが膜中に取り込まれることにより、可飽和吸収層のキャリア寿命を短くして、自励発振動作を容易に得ることができる。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザにおいて、前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、前記可飽和吸収層の窒素組成は活性層中の窒素組成よりも大きくなるように構成することができる。
【００１８】
これにより、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。
【００１９】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、さらに、前記半導体レーザから出射する光は、前記基板と垂直方向に出射している構成とすることができる。
【００２０】
これにより、高出力の近赤外レーザ光源を形成できる。
【００２１】
また、同一基板上に、面型レーザ光源と、反射光強度を測定する面型受光素子とをモノリシック集積することができ、光源と受光部が一体化した小型光センサシステムを構築することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザは、さらに、測定対象に照射される光源部と、前記光源部を駆動する駆動部と、前記測定対象物で反射された光を受光する受光部とを備えた光センサ装置において、本発明の自励発振型半導体レーザを光源として備えた構成とすることができる。
【００２３】
これにより光学系や測定対象からの戻り光による雑音を低減でき、安定した光強度が得られため高感度の光センサ装置を形成できる。
【００２４】
さらには、高感度の光反射、あるいは透過、あるいは吸収測定が可能な光センサシステムを低コストで構築することができる。
【００２５】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザを光源として備えた光送信部と光受信部を有する光伝送システムを提供することができる。
【００２６】
これにより、自励発振型半導体レーザを用いた安価で安定な発振動作が実現可能な光伝送システムを提供することができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザを光源として備えた光源、ビームスプリッタ、追随鏡及び光検出器を有する光ディスク記録装置を提供することができる。
【００２７】
これにより自励発振型半導体レーザを用いた安価で安定な発振動作が実現可能な光ディスク記録装置を提供することができる。
【００２８】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザの製造方法は、基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザの製造方法において、Alを含むクラッド層を基板上に積層する工程と、前記第１の工程の後に前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、Alを含み窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を積層する工程と、前記可飽和吸収層を積層する工程の後に前記活性層を積層する工程とを有しており、これにより、前記可飽和吸収層のキャリア寿命を活性層よりも短くして、自励発振動作を容易に得ることができる。
【００２９】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザの製造方法は、さらに、前記基板上の積層を有機金属気相成長法でエピタキシャル成長しており、これにより容易に酸素をドーピングすることができるため前記可飽和吸収層のキャリア寿命が短くなり、自励発振を容易に発生させることができる。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、本発明の自励発振型半導体レーザの製造方法は、さらに、前記可飽和吸収層を積層する時は前記可飽和吸収層に添加するAl濃度を制御することにより、前記可飽和吸収中の酸素濃度を制御しており、これにより、酸素やドナー元素、アクセプタ元素を、それ自体原料として特別に供給することはしないで済み、自励発振半導体レーザを容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の半導体レーザによれば、可飽和吸収層のキャリア寿命が短くなり、自励発振を容易に発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３３】
本実施の形態は、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層に用いることで、光センシングに適した波長1.2〜2μm、又はそれよりも長波長帯の近赤外レーザ光を得ることができる。
【００３４】
また、ここで1.2〜2μm が光センシングに適した波長であるのは、OH、CH、NH等の基を持つ分子の吸収帯が1.2〜2μm の近赤外域に存在しており、この波長が環境ガスや有機ガスのセンシングに用いることができるためである。
【００３５】
また、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体は、窒素添加により伝導帯バンド端位置が低下するため、活性層とクラッド層（又は障壁層）との伝導帯バンド不連続を増加することができるという特徴がある。そのため、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とする半導体レーザは、従来のGaInAsP系半導体レーザに比べて温度特性を向上させることができる。
【００３６】
その理由は、従来の1.3μm帯GaInAsP系レーザでは、例えばGa0.7In0.3As0.6P0.4井戸層とGa0.9In0.1As0.8P0.2障壁層の伝導帯バンド不連続が100meV程度であるのに対して、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とする半導体レーザ、例えば1.3μm帯GaInNAs系レーザでは、Ga0.7In0.3N0.01As0.99井戸層とGaAs障壁層との伝導帯バンド不連続が350meVと大きくなっている。よって、1.3μm帯GaInNAs系レーザでは、温度が高くなっても井戸層から障壁層にオーバーフローする電子の量が少なくなるため、高温でも閾電流の増加が抑制される。そのため、温度特性を向上させることが可能となる。
【００３７】
従って、電子冷却素子を用いない安価な構成で、環境温度変動に対して安定な光出力を得ることができる。
【００３８】
半導体レーザの自励発振動作は、クラッド層あるいは光導波層中に設けられた可飽和吸収層の吸収量を制御することにより得られる。
【００３９】
本実施の形態の半導体レーザにおいては、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層にAlを含むことを特徴としている。Alを添加することで、結晶成長装置の成長室内に残留した微量な酸素がAlと共に取り込まれて、可飽和吸収層中の酸素濃度が増加する。
【００４０】
その結果、可飽和吸収層の非発光再結合準位が増加して、キャリア寿命が短くなる。
【００４１】
ところで、可飽和吸収層のキャリヤ寿命が長い場合は、可飽和吸収層内のキャリヤ密度変化の応答性が低下してしまう。一方、可飽和吸収層ではキャリヤ密度の変化によって吸収量が変化するため、キャリヤ密度変化の応答性が低いと光吸収の変化量が小さくなってしまう。したがって、本実施の形態のように、キャリヤ寿命が短くなると、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。
【００４２】
また、半導体レーザ積層構造の結晶成長を有機金属気相成長法(MOCVD)で行う場合には、窒素原料としてジメチルヒドラジン等の有機窒素原料が用いられる。ジメチルヒドラジン等の有機窒素原料中には、精製過程で除去しきれない水分が微量に含まれている。従って、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を成長する時にAlを添加すると、活性なAlと有機窒素原料中に含まれた水分が結合するため、可飽和吸収層中に酸素を効率良く添加することができる。
【００４３】
本実施の形態の一つである「基板上に、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層と、前記活性層の上下に設けられたクラッド層を有する自励発振型半導体レーザであって、前記活性層とほぼバンドギャップエネルギーが等しく、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された可飽和吸収層を備え、前記可飽和吸収層は、Alを含んだ自励発振型半導体レーザ」は、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減されるので、容易に自励発振を起こすことができ、かつ、窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層とするので、環境温度変動に対して安定な光出力を安定して自励発振する半導体レーザである。
【００４４】
図１は、MOCVDで成長した窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体であるGaInNAs層中のAl濃度と酸素濃度の関係を示した図である。なお、測定は、２次イオン質量分析法を用いて行った。
【００４５】
図１に示すように、Al濃度と酸素濃度はほぼ線形の関係を示しており、Al濃度により、GaInNAs層中の酸素濃度を制御することができる。
【００４６】
また、化学的に活性なAlや酸素は、有機金属原料中に含まれる微量不純物や成長室内に残留した不純物とも結合しやすいため、不純物を同時に取り込むことが可能である。例えば、SiやC（炭素）といったドナー又はアクセプタとなる不純物を可飽和吸収層中に添加することができる。これにより、可飽和吸収層の吸収量が増加して、自励発振を容易に生じさせることができる。
【００４７】
本発明では、酸素やドナー元素、アクセプタ元素を、それ自体原料として特別に供給することは行っていない。半導体レーザ構成元素の原料中に含まれる不純物や、成長室内に残留した不純物を用いている。そして、可飽和吸収層に添加するAl濃度を制御することで、酸素やドナー元素、アクセプタ元素の濃度を制御することができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体で構成された活性層において、Alを含む場合がある。この形態では、可飽和吸収層中に含まれるAl濃度を、活性層中に含まれるAl濃度よりも高くすることができる。可飽和吸収層中に含まれるAl濃度を、活性層中に含まれるAl濃度よりも高くすることで、可飽和吸収層中の酸素濃度、ドナー濃度又はアクセプタ濃度を活性層よりも高くする。
【００４９】
これにより、可飽和吸収層のキャリア寿命を活性層よりも短くして、自励発振動作を容易に得ることが可能である。
【００５０】
可飽和吸収層と活性層は、キャリヤ寿命が等しく、活性層のキャリヤ寿命が短い場合は、活性層の利得が低下するためレーザの閾値電流が上昇する。したがって、可飽和吸収層のキャリヤ寿命を短くすることで良好な自励発振動作を容易に得ることが可能である。
【００５１】
さらに、本発明の実施の形態の半導体レーザにおいて、クラッド層はAlを含む材料で構成することができる。Alを含むクラッド層としては、例えばAlGaAs、AlInP、AlGaInP、AlInAsP、AlGaInAsP等を用いることができる。Alを含むクラッド層を結晶成長することにより、反応室内にはAl原料や、Al反応物が残留する。そして、基板側の導電層中に設けられた可飽和吸収層を成長するときに、反応室内に残留したAl原料やAl反応物からAlが膜中に取り込まれる。この残留Alの取り込み効率は、特に結晶成長法としてMOCVD法を用いることによって増加させることができる。可飽和吸収層にAlが取り込まれるときに、同時に酸素やドナー又はアクセプタ不純物も添加される。これにより、可飽和吸収層のキャリア寿命を短くして、自励発振動作を容易に得ることができる。
【００５２】
また、可飽和吸収層へのAl添加量は、Alを含むクラッド層成長時のAl原料供給量、成長速度、可飽和吸収層の窒素量等によって制御することができる。
【００５３】
さらに、本発明の実施の形態に半導体レーザにおいて、基板上の積層構造を有機金属気相成長法(MOCVD)でエピタキシャル成長を用いることができる。MOCVD法で用いられるジメチルヒドラジン等の有機窒素原料中には、精製過程で除去しきれない水分が微量に含まれている。この水分を、可飽和吸収層の酸素ドーピング原料として用いることで、容易に酸素をドーピングすることができる。
【００５４】
また、MOCVD法においては、Ga原料としてトリメチルガリウム(TMG)、トリエチルガリウム(TEG)、Al原料としてトリメチルアルミニウム(TMA)、インジウム原料としてトリメチルインジウム(TMI)等が用いられる。これらの有機金属原料中には、Si、 O（酸素）といった不純物が微量に含まれている。従って、半導体レーザ製造過程においてこれらの微量不純物や有機金属のC（炭素）をドーパントとして、可飽和吸収層に添加することが可能である。
【００５５】
これは、有機金属気相成長法（MOCVD法）では、有機金属を原料に使用しているため、有機金属分子中に含まれる炭素Cや、有機金属の精製過程で除去しきれずに含まれているSiや酸素Oといった不純物が、結晶成長中に主要元素(Ga、In、Al、N)と共に自然に取り込まれてしまうためである。また、取り込まれる不純物の量は結晶成長条件によって制御することが可能である。従って容易に添加することが可能となる。
【００５６】
また、窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体としては、例えばGaNAs、GaNAsP、GaInNAs、GaInNSb、GaInNAsP、GaInNAsSb、GaInNAsPSb等を用いることができる。これらの混晶半導体では、バンドギャップ波長を一定に保ったままでN組成を変化させることができる。例えば、バンドギャップ波長が約1.3μmの材料としては、Ga0.65In0.35N0.015As0.985やGaN0.03As0.97が上げられる。この場合、窒素組成は1.5%から3%まで変化させることができる。
【００５７】
従って、可飽和吸収層のバンドギャップを活性層とほぼ等しく保ったままで、可飽和吸収層の窒素組成を活性層の窒素組成よりも増加させることができる。
【００５８】
このバンドギャップは等しいのに窒素組成が等しくなくなる理由としては、バンドギャップは窒素組成のみで決まるのではなく、他にも要因が関与するためである。実際Ｎの電気陰性度が他のV族元素(リンＰ、Ａｓ及びＳｂ等)に比べて著しく大きい為に、V族のAs、リンPに対して、窒素Nを微量置換した場合にのみ、格子定数が小さくなって、バンドギャップが小さくなるという特性となる。またこれとは反対に、例えばGaとInの比が大きくなるとバンドギャップは大きくなる。またリン（P）とAsの比が大きくなるとバンドギャップは大きくなります。他にも量子井戸構造では井戸層の厚さが薄くなるとバンドギャップが大きくなる。
【００５９】
従って、過飽和吸収層と活性層の窒素組成が異なっていても、他の組成や膜厚を変えることで同じバンドギャップにすることが可能である。
【００６０】
窒素と他のV族元素との混晶半導体において窒素組成を増加させた場合、発光効率の低下が見られ、キャリア寿命が短くなる。これにより、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。
【００６１】
なお、可飽和吸収層の窒素組成を活性層よりも増加させる手段と、可飽和吸収層にAlを添加する手段とは、同時に用いることが可能である。
【００６２】
さらに、本発明の実施の形態の半導体レーザにおいて、光を出射する方向を基板面と垂直方向とする構造を用いることができる。基板面と垂直方向に光を出射する面発光半導体レーザの構造としては、端面型レーザの出射光を反射鏡で折り曲げて基板と垂直方向に出力する構造や、１対の多層膜反射鏡にはさまれた垂直共振器により基板と垂直方向に出力する構造を用いることができる。
【００６３】
また、面発光型半導体レーザでは、半導体レーザを２次元アレイに並べることが可能である。従って、微量な吸収測定等に必要とされる高出力の近赤外レーザ光源を実現することができる。
【００６４】
また、同一基板上に、面型レーザ光源と、反射光強度を測定する面型受光素子とを、容易にモノリシック集積することができる。従って、光源と受光部が一体化した集積光素子を用いて光センサシステムを小型化することができる。
【００６５】
さらに、光センサ装置で、本発明の形態の半導体レーザを光源として備えることができる。なお、ここで、光センサ装置とは、測定対象に対してレーザ光を照射し、その反射光強度又は透過光強度を測定することにより、対象の有する物理量を計測する装置である。例えば、固有の波長の吸収量を測定することにより、ガスや有機化合物等の有無、濃度、組成を計測することができる。
【００６６】
また、上記光センサ装置の光源として自励発振半導体レーザを用いることにより、光ファイバの近端反射や遠端反射、あるいは光学系からの戻り光、測定対象に照射した光の反射戻り光等によって生じる雑音を低減することができる。
【００６７】
従って、光アイソレータや高周波重畳回路等の特別な部品を設けることなく安価な構成で光出力変動を抑制し、安定した光強度が得られる。また、光出力変動を抑制することで、微量の吸収変化量を測定することが可能となり、高感度の光センサ装置を実現することができる。
【００６８】
光センサ装置の光源として、上述した本発明の実施の形態の半導体レーザを備えた構成とすることができる。窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体を活性層に用いることで、光センシングに適した波長1.2〜2μm、又はそれよりも長波長帯の近赤外半導体レーザを形成できる。
【００６９】
さらに、従来のGaInAsP系半導体レーザに比べて温度特性を向上させることができるため、電子冷却素子を用いない安価な構成で、環境温度変動に対して安定な光出力を得ることができる。
【００７０】
また、本発明の形態の半導体レーザは、これまで記載したように、可飽和吸収層の不純物濃度や窒素組成を制御することにより、安定した自励発振動作を得ることができる。これにより、戻り光雑音を低減して安定した光強度が得ることができる。
【００７１】
また本発明の形態の半導体レーザによれば、高感度の光反射、透過、又は吸収測定が可能な光センサシステムを低コストで構築することができる。
【実施例１】
【００７２】
図２は、本発明の実施例１の半導体レーザの断面構造を示している。図２を参照すると、n型GaAs基板201上に、n型GaInPクラッド層202、GaAs下部光導波層203、GaInNAs/GaAs MQW活性層204、GaAs上部光導波層205、p型GaInP第１クラッド層206、GaInNAs可飽和吸収層 207、p型GaInP第２クラッド層208、p型GaAsコンタクト層209が順に積層されている。
【００７３】
そしてこの実施例1で各積層された層の値として、GaAs下部光導波層203の厚さは0.1μｍ、GaInNAs/GaAs MQW活性層204はGa0.7In0.3N0.01As0.99  で厚さは6ｎｍ、GaN0.015As0.985で厚さは15ｎｍ、GaInNAs中のAl濃度は1×1019ｃｍ‐3となっている。またGaAs上部光導波層205の厚さは0.1μｍ、p型GaInP第１クラッド層206はGa0.5In0.5Pで厚さ0.1μｍ、p型GaInP第２クラッド層208はGa0.5In0.5P で厚さ2μｍ、p型GaAsコンタクト層209は厚さ0.2μｍで積層されている。
【００７４】
また、ここでＭＱＷとはMQW構造（Multiple Quantum Well構造）のことであり、半導体の層を、それよりバンドギャップの大きい層で両側からはさんだ量子井戸構造をいう。  
また、GaAsコンタクト層209上にはp側電極210が形成されており、n型GaAs基板201裏面にはn側電極211が形成されている。
【００７５】
n型GaAs基板201上に形成された半導体積層構造は、減圧MOCVD法を用いてエピタキシャル成長を行った。減圧MOCVD法の原料としては、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、アルシン、ホスフィン、ジメチルヒドラジンを用いた。また、n型ドーパントとしてはセレン化水素、p型ドーパントとしてはジメチルジンクを用いた。
【００７６】
本実施例では、GaInNAs可飽和吸収層207をp型クラッド層中に設けている。そのため、GaInNAs可飽和吸収層207にはジメチルジンクをドーピングして、正孔濃度1×1018cm-3のp型層としている。
【００７７】
また、GaInNAs可飽和吸収層207のバンドギャップは、GaInNAs/GaAs MQW活性層204のバンドギャップとほぼ同じ1.43μmになるように形成されている。これにより、GaInNAs/GaAs MQW活性層204で発生した光をGaInNAs可飽和吸収層207で吸収できるようにしている。
【００７８】
また、GaInNAs可飽和吸収層207は、微量なAl原料を供給して成長を行った。Al原料としては、トリメチルアルミニウムを用いた。Alは化学的に活性であるため、成長室内に残留した微量な酸素がAlと共に結合してGaInNAs中に取り込まれる。さらに、GaInNAs成長の窒素原料としてジメチルヒドラジンを用いているが、ジメチルヒドラジン中には、精製過程で除去しきれない水分が微量に含まれている。この水分が活性なAlと結合することで、GaInNAs可飽和吸収層207中に酸素を効率良く添加することができる。これにより、GaInNAs可飽和吸収層207に2×1018cm-3の酸素をドーピングすることができた。これにより、GaInNAs可飽和吸収層207の非発光再結合準位が増加して、キャリア寿命が短くなる。従って、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。よって、安定して自励発振する長波長帯半導体レーザを形成することができる。
【００７９】
なお、本実施例では、GaInNAs可飽和吸収層207に酸素をドーピングするために、成長室内に酸素ガスや水蒸気等を意図的に供給するといった手段は用いていない。成長室内に残留した不純物や、原料中に含まれる不純物をドーパントとして用いている。そのため、他の半導体層中の酸素濃度が増加して結晶品質が低下することを抑制することができる。
【実施例２】
【００８０】
図３は、本発明の実施例２の半導体レーザの断面構造を示している。図３を参照すると、n型GaAs基板301上に、n型Al0.4Ga0.6Asクラッド層302、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303、n型GaInPクラッド層304、GaAs下部光導波層305、GaInNAs/GaAs MQW活性層306、GaAs上部光導波層307、p型AlGaAsクラッド層308、p型GaAsコンタクト層309が順に積層されている。GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303のバンドギャップは、GaInNAs/GaAs MQW活性層306のバンドギャップとほぼ同じにしている。
【００８１】
そしてこの実施例２で各積層された層の値として、n型AlGaAsクラッド層302はn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層302で厚さを2μｍ、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303はGa0.71In0.3N0.01As0.99で厚さを6ｎｍ、GaN0.015As0.985で厚さを15ｎｍ、GaInNAs中のAL濃度を1×1019ｃｍ‐3となっている。またGaInPクラッド層304はGa0.5In0.5Pで厚さは0.1μｍ、GaAs下部光導波層305は厚さを0.1μｍ、GaInNAs/GaAs MQW活性層306はGa0.7In0.3N0.01As0.99で厚さは8ｎｍ、GaAsの厚さは15ｎｍ、GaInNAs中のAl濃度2×1017ｃｍ‐3以下となっている。またGaAs上部光導波層307の厚さは0.1μｍであり、p型AlGaAsクラッド層308はp型Al0.4Ga0.6Asクラッド層308で厚さ2μｍ、p型GaAsコンタクト層309は厚さ0.2μｍで積層されている。
【００８２】
また、GaAsコンタクト層309上には実施例１と同様、p側電極310が形成されており、n型GaAs基板301裏面にはn側電極311が形成されている。
【００８３】
n型GaAs基板301上に形成された半導体積層構造は、減圧MOCVD法を用いてエピタキシャル成長を行った。減圧MOCVD法の原料としては、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム、アルシン、ジメチルヒドラジンを用いた。また、n型ドーパントとしては実施例１と同様セレン化水素、p型ドーパントとしてはジメチルジンクを用いた。
【００８４】
MOCVD成長により、AlGaAsのようなAlを含む材料上にGaInNAsを連続して成長すると、GaInNAs中にAlが取り込まれることが見出された。これは、Alを含む層を結晶成長することにより、反応室内にAl原料やAl反応物が残留し、このAlが窒素原料であるジメチルヒドラジンやジメチルヒドラジン中の微量な水分と結合することで、GaInNAs中にAlが添加される。
【００８５】
本実施例では、この作用を用いており、減圧MOCVD法でn型Al0.4Ga0.6Asクラッド層302を成長した後に、連続してGaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303を成長している。これにより、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303のGaInNAs中にAlが添加される。そして、Alと共に酸素もGaInNAs中に取り込まれることで、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303のキャリア寿命が短くなる。
【００８６】
また、本実施例ではGaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303はｎ型クラッド層中に設けられている。従って、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303にはセレン化水素をドーピングして電子濃度1×1018cm-3のn型層としている。
【００８７】
一方、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303のGaInNAs中には有機金属原料からC（炭素）が5×1017cm-3程度取り込まれている。C（炭素）はp型ドーパントであり、GaInNAs中にはn型ドーパントであるSeが1×1018cm-3ドーピングされ、同時にp型ドーパントであるC（炭素）が5×1017cm-3ドーピングされている。そのため、GaInNAs中にドナー=アクセプタ準位が形成され、より一層キャリア寿命が短くなる。これにより、自励発振動作を容易に得ることが可能である。
【００８８】
また、本発明では、GaInNAs/GaAs MQW活性層306も、n型Al0.4Ga0.6Asクラッド層302上に形成されている。しかし、n型Al0.4Ga0.6Asクラッド層302によって反応室内に残留したAl原料やAl反応物は、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303の成長時にジメチルヒドラジンと反応して取り込まれることで濃度が低減される。
【００８９】
さらに、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303とGaInNAs/GaAs MQW活性層306の間にはAlを含む材料を積層していない。そのため、反応室内に残留したAl原料やAl反応物が増加することを抑制している。これにより、GaInNAs/GaAs MQW活性層306のGaInNAsに取り込まれるAl及び酸素濃度を低減している。従って、GaInNAs/GaAs MQW活性層306の発光効率低下が抑制され、閾電流密度が上昇することがない。
【００９０】
また、本実施例における閾電流密度は0.6ｋA/ｃｍ2である。
【００９１】
また、反応室内に残留したAl原料やAl反応物を除去する工程を、GaInNAs/GaNAs MQW可飽和吸収層303成長後からGaInNAs/GaAs MQW活性層306成長前までの間に設けることで、さらにGaInNAs/GaAs MQW活性層306のGaInNAsに取り込まれるAl及び酸素濃度を低減することができる。
【００９２】
なお、実施例1及び実施例2において各層の厚さ、組成、閾値電流等を具体的な数値を用いて示しているが、この数値に各層は限定されることはない。
【実施例３】
【００９３】
図４は、本発明の実施例３の半導体レーザの断面構造を示している。図４を参照すると、n型GaAs基板401上に、n型GaInP第１クラッド層402、n型GaInNAsP可飽和吸収層403、n型GaInP第２クラッド層404、GaAs下部光導波層405、GaInNAs/GaAs MQW活性層406、GaAs上部光導波層407、p型GaInP第１クラッド層408、p型GaInNAsP可飽和吸収層409、p型GaInP第２クラッド層410、p型GaAsコンタクト層411が順に積層されている。
【００９４】
また、GaAsコンタクト層411上には、実施例１同様に、p側電極412が形成されており、n型GaAs基板401裏面にはn側電極413が形成されている。
【００９５】
n型GaAs基板401上に形成された半導体積層構造は、実施例1と同様に、減圧MOCVD法を用いてエピタキシャル成長を行った。
【００９６】
本実施例では、可飽和吸収層はn型クラッド層とp型クラッド層の両方に設けられている。n型GaInNAsP可飽和吸収層403とp型GaInNAsP可飽和吸収層 409のバンドギャップは、GaInNAs/GaAs MQW活性層406のバンドギャップとほぼ同じになるようにしている。これにより、GaInNAs/GaAs MQW活性層406で発生した光を吸収して、可飽和吸収層として機能する。
【００９７】
そして、n型GaInNAsP可飽和吸収層403とp型GaInNAsP可飽和吸収層 409の窒素組成は、GaInNAs/GaAs MQW活性層406のGaInNAs井戸層の窒素組成よりも大きくなっている。GaInNAsやGaInNAsP等の窒素と窒素以外のV族元素との混晶半導体においては、窒素組成を増加させるほど発光効率の低下が見られ、キャリア寿命が短くなる。従って、n型GaInNAsP可飽和吸収層403とp型GaInNAsP可飽和吸収層 409のキャリア寿命を、GaInNAs/GaAs MQW活性層406のGaInNAs井戸層のキャリア寿命よりも短くすることができ、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。
【実施例４】
【００９８】
図５は、実施例４の半導体レーザの断面構造を示している。図５を参照すると、n型InP基板501上に、n型AlInAsクラッド層502、n型GaInNAs可飽和吸収層503、n型InPクラッド層504、GaInAsP下部光導波層505、GaInNAs/GaInAsP MQW活性層506、GaInAsP上部光導波層507、p型InPクラッド層508、p型GaInNAs可飽和吸収層 509、p型AlInAsクラッド層510、p型GaInAsコンタクト層511が順に積層されている。
【００９９】
また、GaInAsコンタクト層511上にはp側電極512が形成されており、n型InP基板501裏面にはn側電極513が形成されている。
【０１００】
n型InP基板501上に形成された半導体積層構造は、減圧MOCVD法を用いてエピタキシャル成長を行った。減圧MOCVD法の原料としては、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム、アルシン、ホスフィン、ジメチルヒドラジンを用いた。
【０１０１】
実施例４の半導体レーザにおいては、量子井戸活性層として、InP基板にエピタキシャル成長可能な窒素と窒素以外のV族元素を含む混晶半導体であるGaInNAsを用いている。これにより、波長2μm帯のレーザを実現することができる。従って、波長1.94μmに吸収帯域を有する水分や、2.02μmに吸収を有するCO2のガスセンサ用光源として用いることができる。
【０１０２】
また、GaInAsに窒素を添加することにより、伝導帯バンド端位置が低下する。そのため、GaInNAs井戸層とGaInAsP障壁層との伝導帯バンド不連続を増加させることができ、従来の長波長帯半導体レーザに比べて温度特性を向上させることができる。従って、電子冷却素子を用いない安価な構成で、環境温度変動に対して安定な光出力を得ることができる。
【０１０３】
GaInNAs可飽和吸収層503、509は、微量なAlを供給して成長を行っている。これにより、成長室内に残留した微量な酸素やジメチルヒドラジン原料中に含まれる水分等が、Alと共に結合してGaInNAs中に取り込まれ、GaInNAs可飽和吸収層503、509に酸素をドーピングしている。また、GaInNAs可飽和吸収層503、509の窒素組成を、GaInNAs/GaInAsP MQW活性層506のGaInNAs井戸層の窒素組成よりも増加させている。これにより、GaInNAs可飽和吸収層503、509のキャリア寿命が短くなり、自励発振に必要な可飽和吸収量が低減され、容易に自励発振を起こすことができる。よって、安定して自励発振する長波長帯半導体レーザを形成することができる。
【０１０４】
なお、実施例４の半導体レーザにおいては、GaInNAs可飽和吸収層503とGaInNAs/ GaInAsP MQW活性層506の間にはAlを含む材料を積層していない。これにより、反応室内にAl原料やAl反応物が残留することを抑制している。従って、GaInNAs/GaInAsP MQW活性層506のGaInNAs井戸層に対するAl及び酸素の取り込まれが抑制され、GaInNAs/GaInAsP MQW活性層506の発光効率低下を防止することができる。
【０１０５】
以上の実施例においては、半導体レーザの積層構造についてのみ示しているが、横方向の電流狭窄構造については、リッジストライプ構造、埋め込み構造、埋め込みリッジストライプ構造、自己整合ストライプ構造等の電流狭窄構造を用いることが可能である。
また、素子の劈開端面には、誘電体によるコーティングを設けることも可能である。
【０１０６】
なお、また上記実施例において、半導体レーザは、MOCVD法だけに限らず、分子線エピタキシー法(MBE）等を用いて作製することもできる。
【実施例５】
【０１０７】
図６は、本発明の実施例５の半導体光集積素子を示している。図６は上面図であり、図７は、図６におけるA−B部の断面図となっている。図６を参照すると、n型GaAs基板608上に、半導体レーザ601が形成されている。半導体レーザの一方の端面には、45°反射鏡602が形成されており、レーザ光を基板と垂直上方に取り出す面発光型となっている。また、半導体レーザにおける45°反射鏡602と反対側の端面の先には、モニタPD 603がモノリシック集積されている。また、604はn型GaAs基板608上にモノリシック集積された面型受光素子となっている。605は半導体レーザのp側電極に接続された電極パッドであり、606はモニタPD 603のp側電極に接続された電極パッドであり、607は面型受光素子604のp側電極に接続された電極パッドとなっている。共通電極は図示されていないが、n型GaAs基板608の裏面に形成されている。
【０１０８】
図７は、図６の半導体レーザ601部A−Bの断面構造を示した図である。図７において、積層構造は図２に示した半導体レーザと同一となっている。異なっている点は、右側の端面にドライエッチングで斜めエッチングして形成した45°反射鏡713が形成されている点である。これにより、レーザ光は基板と垂直上方に取り出される構造となっている。なお、光出射部に相当するp型GaAsコンタクト層709上ではp側電極710が除去されている。
【０１０９】
図７の半導体レーザは、図２に示した半導体レーザと同様に、微量にAlを添加したGaInNAs可飽和吸収層707を設けている。これにより、GaInNAs可飽和吸収層707中に酸素が取り込まれてキャリア寿命が短くなり、容易に自励発振を起こすことができる。よって、安定して自励発振する長波長帯半導体レーザを形成することができる。そのため、戻り光雑音を抑制した安定した光源を形成することができる。
【０１１０】
また、図６の半導体レーザ601の左側の端面は基板と垂直にドライエッチングされて反射鏡が形成されている。エッチング深さは図７のn型GaAs基板701に達するまで形成されている。そして、エッチング端面には、誘電体多層膜からなる高反射コーティング712が形成されている。
【０１１１】
図６の半導体レーザ601の左側端面から出射された光は、モニタPD 603に入力される。半導体レーザ601から出射されたレーザ光はモニタＰＤ603のGaInNAs/GaAs MQW層に吸収されて、電子−正孔対を発生させる。発生した電子と正孔は、上部電極と下部電極間でレーザ光強度に対応した光起電力を発生させる。光起電力の値は、吸収されたレーザ光強度に対応しているため、光起電力によってレーザ光強度をモニタすることができる。したがってこれによりモニタ603では光起電力によってレーザ光強度をモニタしている。
【０１１２】
この電気信号を用いて、モニタＰＤ603を負荷抵抗を含む外部回路に接続すると、光起電力に比例した電流が負荷抵抗に流れる。この電流値が一定となるように、半導体レーザ601の注入電流量をフィードバック制御することにより、半導体レーザ601の光出力を一定に制御することができる。
【０１１３】
また、半導体レーザ601から基板と垂直上方に出射された光は、外部光学系を通して測定対象に照射される。測定対象から反射されたレーザ光が面型受光素子604に入力されると、面型受光素子604のGaInNAs/GaAs MQW層に吸収されて電子−正孔対を発生させる。発生した電子と正孔は、上部電極と下部電極間で光起電力を発生させる。光起電力の値は、吸収されたレーザ光強度に対応しているため、光起電力によって測定対象から反射されたレーザ光強度を測定することができる。したがってこれにより面型受光素子604は光起電力によって測定対象から反射されたレーザ光強度を測定することができる。
本実施例では、面発光型半導体レーザ光源601と、反射光強度を測定する面型受光素子604とが同一基板上にモノリシック集積されており、小型の光センサシステムを構築することができる。
【実施例６】
【０１１４】
図８は、実施例６の光センサ装置の構成図を示している。実施例６では、光センサの１例として、対象の水分を測定する水分センサ装置を示している。図８を参照すると、801は近赤外レーザ光を出射する光源部であり、802は光源部の半導体レーザを駆動する駆動回路となっている。光源部801では、波長1.2μmの半導体レーザと波長1.43μmの半導体レーザの２種類が設けられている。各半導体レーザの光出力は自動出力制御回路により、一定光出力が出力されるように駆動回路802で制御されている。
【０１１５】
光源部801から出力された光は測定対象803に照射され、測定対象803で反射された光が受光部804に入力される。受光部804では、波長1.2μmの光と波長1.43μmの光を別々にモニタする受光素子を備えている。805は、受光部804で発生した信号を、電気的に増幅、波形再生する受信回路である。
【０１１６】
波長1.2μmの光は水分によって吸収を受けないが、波長1.43μmの光は水分で吸収される。従って、波長1.2μmの反射光強度と、波長1.43μmの反射光強度を比較することで、測定対象803の水分濃度に対応した光吸収率を計算することができる。806は、光吸収率から水分濃度を求める演算回路となっている。
【０１１７】
本実施例では、波長1.2μmの半導体レーザと、波長1.43μmの半導体レーザ共に、GaInNAs/GaAs系半導体レーザを用いている。GaInNAs量子井戸層とGaAs障壁層との伝導帯バンド不連続を、従来材料系であるGaInAsP/InP材料系に比べて増加できるため、高温でも電子のオーバーフローが抑制されて、閾電流の上昇を抑制することができる。従って、良好な温度特性の1.2μm帯、又は1.43μm帯の半導体レーザを形成することができる。そのため、電子冷却素子を用いることなく環境温度変動に対して安定な光出力が得られ、光源のコストを低減することができる。
【０１１８】
さらに、波長1.2μmの半導体レーザと、波長1.43μmの半導体レーザの積層構造は、実施例１〜３に記載したものと同様な構造となっている。そのため、安定した自励発振動作を実現できた。これにより、光学系からの戻り光による雑音を低減でき、光出力変動を抑制した安定な光源を得ることができる。従って、光アイソレータや高周波重畳回路等を設けることなく低コストで安定した光出力を得ることができ、高精度の吸収測定が可能となった。
【０１１９】
なお、自励発振によって発振波長が多モード化するが、スペクトル包絡線の幅は10nm以下であるため、水の吸収帯域内に十分おさまる。
図８の実施例においては、反射光強度を測定する反射型の光センサ装置となっているが、対象を透過した光を測定する透過型の光センサ装置を構成することも可能である。
【０１２０】
また、測定する対象のガスや有機化合物の吸収波長に適した波長の半導体レーザを用いることにより、水分以外の物質をセンシングすることが可能である。
【実施例７】
【０１２１】
図９は、実施例７の光伝送システムの構成を示している。図９を参照すると、光送信部901において、電気信号が光信号に変換されて光ファイバケーブル904に導入される。光ファイバケーブル904を伝送した光は、光受信部902で再び電気信号に変換されて出力される。
【０１２２】
光送信部901と光受信部902はひとつのパッケージに集積されており、光送受信モジュール903を構成している。光ファイバケーブル904は、送り用と受け用の２本が１対となっており、双方向に通信可能となっている。
【０１２３】
図９の光伝送システムの光送信部には、光源として実施例５記載の半導体レーザを用いている。これにより、上記半導体レーザを用いた安価で安定な発振動作が実現可能な光伝送システムを提供することができる。
【実施例８】
【０１２４】
図１０は、実施例８の光ディスク記録装置の構成図を示している。図１０を参照すると、半導体レーザ1007から出射されたレーザ光は、レンズ1006を通り、追従鏡1003で反射されて、絞り込みレンズ1002で集光されて光ディスク1001の記録面に照射される。追従鏡1003は、レーザ光のスポット位置が情報トラックの所定位置にくるように制御している。また、絞り込みレンズ1002は、光ディスク1001との距離を調整して、焦点を制御している。
【０１２５】
光ディスク1001で反射された光信号は、絞り込みレンズ1002、追従鏡1003を通った後に、ビームスプリッタ1004で反射されて光検出器1005に導かれ、情報が読み取られる。
【０１２６】
図１０の光ディスク記録装置においては、半導体レーザ1007として、実施例５記載の半導体レーザを用いている。これにより、上記半導体レーザを用いた安価で安定な発振動作が実現可能な光伝送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】GaInNAs層におけるAl濃度と酸素濃度の関係を示す図
【図２】本発明の第1の実施例における半導体レーザの断面図
【図３】本発明の第２の実施例における半導体レーザの断面図
【図４】本発明の第３の実施例における半導体レーザの断面図
【図５】本発明の第４の実施例における半導体レーザの断面図
【図６】本発明の第５の実施例における光集積素子の上面図
【図７】図６におけるＡ−Ｂの断面図
【図８】本発明の第６の実施例における光センサ装置の構成図
【図９】本発明の第７の実施例における光伝送システムの構成図
【図１０】本発明の第８の実施例における光ディスク記録装置の構成図
【符号の説明】
【０１２８】
201、301、401、608、701    n型GaAs基板
202、702    n型GaInPクラッド層
203、305、405、703    GaAs下部光導波層
204、306、406、704    GaInNAs/GaAs MQW活性層
205、307、407、705    GaAs上部光導波層
206、408、706    p型GaInP第１クラッド層
207、707    GaInNAs可飽和吸収層
208、410、708    p型GaInP第２クラッド層
209、309、411、709    p型GaAsコンタクト層
210、310、412、512、710    p側電極
211、311、413、513、711    n側電極
302    n型AlGaAsクラッド層
303    GaInNAs/GaAs MQW可飽和吸収層
304    n型GaInPクラッド層
308    p型AlGaAsクラッド層
402    n型GaInP第１クラッド層
403    GaInNAsP下部可飽和吸収層
404    n型GaInP第２クラッド層
409    GaInNAsP上部可飽和吸収層
501    n型InP基板
502    n型AlInAsクラッド層
503    n型GaInNAs可飽和吸収層
504    n型InPクラッド層
505    GaInAsP下部光導波層
506    GaInNAs/GaInAsP MQW活性層
507    GaInAsP上部光導波層
508    p型InPクラッド層
509    p型GaInNAs可飽和吸収層
510    p型AlInAsクラッド層
511    p型GaInAsコンタクト層
601    半導体レーザ
602、713    45°反射鏡
603    モニタPD
604    面型受光素子
605    LD用電極パッド
606    モニタPD用電極パッド
607    受光素子用電極パッド
712    高反射コーティング
801    光源
802    駆動回路
803    測定対象
804    受光部
805    受信回路
806    演算回路
901    光送信部
902    光受信部
903    光送受信モジュール
904    光ファイバケーブル
1000    ディスク
1002    絞り込みレンズ
1003    追従鏡
1004    ビームスプリッタ
1005    光検出器
1006    レンズ
1007    半導体レーザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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