(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、該基板上に形成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、を備え、
前記両クラッド層の少なくともどちらか一方の層中に、両面をアンドープの不純物拡散防止層で挟んだ、自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項２】
第１導電型のＧａＡｓ基板と、該基板上に形成された第１導電型の（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦１）クラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型の（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｙ≦１）クラッド層と、を備え、
前記両クラッド層の少なくともどちらか一方の層中に、両面をアンドープの不純物拡散防止層で挟んだ、自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項３】
第１導電型の半導体基板と、該基板上に形成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成されたアンドープの第１の不純物拡散防止層と、該第１の不純物拡散防止層上に形成された自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる第２導電型の可飽和光吸収層と、該可飽和光吸収層上に形成されたアンドープの第２の不純物拡散防止層と、該第２の不純物拡散防止層上に形成されたストライプ状リッジ形状からなる第２導電型のクラッド層と、を備えたことを特徴とする自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第２の不純物拡散防止層は、エッチング停止層であることを特徴とする請求項３記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第１導電型のクラッド層中に、両面を不純物拡散防止層で挟んだ第１導電型の可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記活性層は、その両面をアンドープ層で挟まれたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記可飽和光吸収層は、（ＡｌtＧａ1-t）uＩｎ1-uＰ（０≦ｔ＜１）層であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記可飽和光吸収層は、発振光と略等しいエネルギーのバンドギャップを有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記不純物拡散防止層は、発振光を吸収しないことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記不純物拡散防止層と隣接する前記クラッド層との間には、エネルギー障壁が構成されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【請求項１１】
前記不純物拡散防止層は、前記可飽和光吸収層のうち少なくとも実質的な光閉じ込め領域にある部分の両面に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載の自励発振型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力レーザ光の戻り光に起因する戻り光雑音を低減した自励発振型半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体レーザ素子は、出力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射する場合、この戻り光に起因した雑音（以下、戻り光雑音という）が出力レーザ光内に発生するといった問題があった。斯る戻り光雑音は、例えば半導体レーザ素子を光ディスク装置の光源として使用する場合に、ディスク面等からの反射による出力レーザ光の戻り光が半導体レーザ素子へ再入射することにより発生する。
【０００３】
この半導体レーザ素子の戻り光雑音を低減する為に、自励発振現象を利用する方法が知られており、例えば特開昭６３−２０２０８３号（Ｈ０１Ｓ  ３／１８）公報に開示されている。
【０００４】
斯る半導体レーザ素子では、ＡｌＧａＡｓ活性層を挟むクラッド層のうち、一方のクラッド層に発振光のエネルギー（発振波長エネルギー：ｈν）よりかなり大きなバンドギャップエネルギーを持つ屈折率層もしくは該発振光のエネルギーよりかなり小さなバンドギャップエネルギーを持つ光吸収層を用いることにより、自励発振させることが記載されている。
【０００５】
しかしながら、本願出願人の実験結果によると、上記発振光のエネルギーよりかなり大きなバンドギャップエネルギーをもつ屈折率層の場合は、非点隔差が大きくなり、他方発振光のエネルギーよりかなり小さなバンドギャップエネルギーを持つ光吸収層の場合は、動作電流値が大きくなるといったことが判った。
【０００６】
この問題を解決するものとしては、特開昭６１−８４８９１号（Ｈ０１Ｓ  ３／１８）公報には、活性層と組成が略同じであるレーザ光（発振光）に対して可飽和吸収特性を有する層（可飽和光吸収層）を備え、活性層と可飽和光吸収層が結合光導波路として働く程度に近接した半導体レーザ素子が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願出願人の実験から、可飽和光吸収層を備えたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の場合、動作直後には自励発振するが、僅かな動作時間後には単一モードの発振となるといった問題があることが判った。
【０００８】
このＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子は、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシ成長法（ＭＢＥ法）等のエピタキシャル成長法で形成される。斯る方法における通常の成長条件では、（Ａｌz1Ｇａ1-z1）z2Ｉｎ1-z2Ｐ結晶（０≦ｚ１≦１：以下ＡｌＧａＩｎＰ系結晶という）が自然超格子構造又は自然超格子構造と無秩序化構造の間をとることが知られている。
【０００９】
本願出願人は、僅かな動作時間後に単一モードの発振となる原因を見出した。
【００１０】
即ち、この素子に電流が印加された直後は、可飽和光吸収層のバンドギャップと発振光のエネルギーは略等しく設定されているので、自励発振する。しかし、可飽和光吸収層は発振しきい値電流を小さくするために、層厚が小さく設定されているので、電流が印加され続けることにより、近接した層から可飽和光吸収層へ不純物が拡散して可飽和光吸収層がより無秩序化構造に変化する。
【００１１】
上記無秩序化構造はより完全な無秩序化となる程、バンドギャップが大きくなるので、斯る可飽和光吸収層は発振光を透過するようになり、この結果、単一モード発振になるのである。
【００１２】
また、このように自励発振が起こらなくなってしまうといった問題は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体以外の自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を備えた半導体レーザ素子においてもあった。
【００１３】
本発明は斯る問題点を鑑みて成されたものであり、安定に自励発振する自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を備えた自励発振型半導体レーザ素子を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の自励発振型半導体レーザ素子は、第１導電型の半導体基板と、該基板上に形成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、を備え、
前記両クラッド層の少なくともどちらか一方の層中に、両面をアンドープの不純物拡散防止層で挟んだ、自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の自励発振型半導体レーザ素子は、第１導電型のＧａＡｓ基板と、該基板上に形成された第１導電型の（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｘ≦１）クラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型の（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０＜ｙ≦１）クラッド層と、を備え、
前記両クラッド層の少なくともどちらか一方の層中に、両面をアンドープの不純物拡散防止層で挟んだ、自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の自励発振型半導体レーザ素子は、第１導電型の半導体基板と、該基板上に形成された第１導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、該クラッド層上に形成されたアンドープの第１の不純物拡散防止層と、該第１の不純物拡散防止層上に形成された自然超格子構造を取り得る半導体材料からなる第２導電型の可飽和光吸収層と、該可飽和光吸収層上に形成されたアンドープの第２の不純物拡散防止層と、該第２の不純物拡散防止層上に形成されたストライプ状リッジ形状からなる第２導電型のクラッド層と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
特に、前記第２の不純物拡散防止層は、エッチング停止層であることを特徴とする。
【００１８】
特に、前記第１導電型のクラッド層中に、両面を不純物拡散防止層で挟んだ第１導電型の可飽和光吸収層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
特に、前記可飽和光吸収層は、（ＡｌtＧａ1-t）uＩｎ1-uＰ（０≦ｔ＜１）層であることを特徴とする。
【００２２】
特に、前記可飽和光吸収層は、発振光と略等しいエネルギーのバンドギャップを有することを特徴とする。
【００２３】
特に、前記不純物拡散防止層は、アンドープ層であることを特徴とする。
【００２４】
特に、前記不純物拡散防止層は、発振光を吸収しないことを特徴とする。
【００２５】
特に、前記不純物拡散防止層と隣接する前記クラッド層との間には、エネルギー障壁が構成されたことを特徴とする。
【００２６】
更に、前記不純物拡散防止層は、前記可飽和光吸収層のうち少なくとも実質的な光閉じ込め領域にある部分の両面に設けられていることを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、可飽和光吸収層の両面（両側）をアンドープ層等の不純物拡散防止層で挟んでいるので、可飽和光吸収層への不純物拡散が防止される。この結果、可飽和光吸収層はより一層の無秩序化等によりバンドギャップの大きさが変動するということはなく常に一定であるので、長時間安定に自励発振する。また、不純物拡散防止層が可飽和光吸収層のうち少なくとも実質的な光閉じ込め領域にある部分の両面にあれば、同様の効果がある。
【００２８】
特に、可飽和光吸収層が発振光と略等しいエネルギーのバンドギャップを有する場合、より長時間安定に自励発振できると共に、非点隔差及び動作電流値が小さくできる。
【００２９】
更に、活性層がその両面にアンドープ層を備えた場合、発振光の波長がより安定するので、更により長時間安定に自励発振できる。
【００３０】
更に、第１の不純物拡散防止層と、該第１の不純物拡散防止層上に形成された可飽和光吸収層と、該可飽和光吸収層上に形成された第２の不純物拡散防止層と、該第２の不純物拡散防止層上の一部に形成されたストライプ状リッジ形状からなる第２導電型のクラッド層と、を備えた場合、前記可飽和光吸収層は、クラッド層とは、大きく異なる材料成分を有するので、前記ストライプ状リッジ形状からなるクラッド層を形成する際のエッチング停止層となる。特に、前記第２の不純物拡散防止層がエッチング停止層である場合には、可飽和光吸収層がエッチングされて、素子毎の該層の可飽和光吸収特性が変わる恐れがない。
【００３１】
更に、不純物拡散防止層が発振光を吸収する場合には、該層に不純物が拡散されることにより、その光吸収量が変化して、自励発振状態に変化を及ぼす恐れがあるので、不純物拡散防止層は常に発振光を吸収しないことが望ましい。
【００３２】
更に、不純物拡散防止層と隣接するクラッド層との間にエネルギー障壁が構成される場合には、不純物拡散防止層と隣接するクラッド層を構成する材料又は組成が異なるので、このエネルギー障壁で不純物が拡散するのが防止される。従って、不純物が可飽和光吸収層により拡散しにくくなる。この結果、不純物拡散防止層の層厚を小さくできるので、この層がアンドープ層である場合、素子の抵抗が小さくできる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施例の自励発振型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を示す断面図、図２はこの半導体レーザ素子の活性層近傍のバンド構造図である。
【００３４】
図１中、１はｎ型ＧａＡｓ半導体基板で、その一主面は（１００）面から［０１１］結晶軸方向に５°傾斜した面である。前記傾斜した面上には、層厚０．３μｍのｎ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐバッファ層２及び層厚０．６μｍのｎ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層３がこの順序で形成されている。
【００３５】
このｎ型第１クラッド層３上には、層厚２００Åのアンドープの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層４が形成されている。
【００３６】
図２に示すように、この不純物拡散防止層４上には、層厚１００Åのｎ型Ｇａ0.58Ｉｎ0.42Ｐ引張り歪み井戸層（歪量：−０．５％，全３層）５ａと層厚４０Åのｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全２層）５ｂとが交互に積層されてなる引張り歪み多重量子井戸構造層（引張り歪みＭＱＷ層）からなり、発振光のエネルギーに略等しいバンドギャップを有する可飽和光吸収層５が形成されている。
【００３７】
この可飽和光吸収層５上には、層厚２００Åのアンドープの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層６が形成されている。
【００３８】
この不純物拡散防止層６上には、層厚０．２５μｍのｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層７及び層厚５００Åのアンドープの（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層８がこの順序で形成されている。
【００３９】
この光ガイド層８上には、層厚７５ÅのＧａ0.58Ｉｎ0.42Ｐ引張り歪み井戸層（歪量：−０．５％，全６層）９ａと層厚４０Åの（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全５層）９ｂとが交互に積層されてなる引張り歪み多重量子井戸構造層（引張り歪みＭＱＷ層）からなるアンドープの活性層９が形成されている。
【００４０】
この活性層９には、層厚５００Åのアンドープの（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層１０が形成されている。
【００４１】
尚、上記光ガイド層８、１０は障壁層９ｂのバンドギャップ値以上（伝導帯下端が障壁層９ｂの伝導帯下端以上のエネルギー位置）且つクラッド層のバンドギャップ値より小さいバンドギャップ（伝導帯下端がクラッド層の伝導帯下端より小さいエネルギー位置）に設定されているので、光及び電子を閉じ込めができ、発振しきい値電流等の低減が図れる。また、この光ガイド層８、１０はアンドープであるので、活性層９に不純物が拡散するのを防止できる。
【００４２】
上記光ガイド層１０上には、層厚２５０Åのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド層１１が形成されている。このｐ型第１クラッド層１１上には層厚１１Åのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層（全１０層）１２ａと層厚１７Åのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全９層）１２ｂが交互に積層されてなる多重量子障壁層（ＭＱＢ層）１２が形成されている。このＭＱＢ層は電子が反射されるように井戸層１２ａ及び障壁層１２ｂの層厚及び周期が設定されているので、活性層９から電子が溢れるのを防止でき、発振しきい値電流等の低減が図れる。
【００４３】
前記ＭＱＢ層１２上には、層厚０．２５μｍのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層１３が形成されている。
【００４４】
この第１クラッド層１３上には、層厚２００Åのアンドープの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層１４が形成されている。
【００４５】
以下、図２に詳細を示すように、この不純物拡散防止層１４上には、層厚１００Åのｐ型Ｇａ0.58Ｉｎ0.42Ｐ引張り歪み井戸層（歪量：−０．５％，全３層）１５ａと層厚４０Åのｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ障壁層（全２層）１５ｂとが交互に積層されてなる引張り歪み多重量子井戸構造層（引張り歪みＭＱＷ層）からなる発振光のエネルギーに略等しいバンドギャップを有する可飽和光吸収層１５が形成されている。
【００４６】
この可飽和光吸収層１５上の略中央には、共振器長方向（紙面垂直方向）に延在するストライプ状の層厚２００Åのアンドープの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層１６が形成されている。
【００４７】
この不純物拡散防止層１６上には、共振器長方向（紙面垂直方向）に延在する高さ０．８μｍ、幅５μｍのストライプ状のリッジ部形状をなすｐ型（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第３クラッド層１７が形成されている。
【００４８】
前記可飽和光吸収層１５上には、前記不純物拡散防止層１６側面及び前記リッジ部側面を覆うように層厚１μｍのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１８が形成されている。
【００４９】
前記第３クラッド層１７のリッジ部上面上には、層厚０．１μｍのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層１９が形成されている。前記電流ブロック層１８及びコンタクト層１９上には、このコンタクト層１９上の層厚が２μｍであるｐ型ＧａＡｓキャップ層２０が形成されている。
【００５０】
前記キャップ層２０上面には、ｐ型側オーミック電極２１が形成され、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１下面には、ｎ型側オーミック電極２２が形成されている。
【００５１】
上述のように可飽和光吸収層５、１５が量子井戸構造からなる場合、発振光のエネルギーと可飽和光吸収層のバンドギャップのエネルギーが略等しくなるとは、可飽和光吸収層の井戸層に構成される伝導帯と価電子帯の量子準位間のエネルギー差が発振光のエネルギーと略等しくなると定義する。
【００５２】
尚、上記ＭＱＢ層１２の井戸層１２ａの層厚が小さく、伝導帯と価電子帯の量子準位間のエネルギー幅が大きいので、発振光が吸収されることはない。また、不純物拡散防止層４、６、８、１０、１４、１６も、発振光を吸収することはない。
【００５３】
次に、斯る半導体レーザ素子の製造方法について簡単に説明する。
【００５４】
最初に、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型バッファ層２、ｎ型第１クラッド層３、アンドープの不純物拡散防止層４、ｎ型可飽和光吸収層５、アンドープの不純物拡散防止層６、ｎ型第２クラッド層７、アンドープの光ガイド層８、アンドープの活性層９、アンドープの光ガイド層１０、ｐ型第１クラッド層１１、ｐ型ＭＱＢ層１２、ｐ型第２クラッド層１３、アンドープの不純物拡散防止層１４、ｐ型可飽和光吸収層１５、アンドープの不純物拡散防止層１６、ｐ型第３クラッド層１７、及びｐ型コンタクト層１９をＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により連続成長する。
【００５５】
次に、前記ｐ型コンタクト層１９上にストライプ状のＳｉＯ2等からなるマス クを形成し、該マスクを介して前記ｐ型コンタクト層１９及びｐ型第３クラッド層１７、不純物拡散防止層１６を化学エッチングしてストライプ状のリッジ部形状にした後、ｎ型電流ブロック層１８をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５６】
続いて、前記マスクを除去して前記コンタクト層１９を露出させた後、ｎ型電流ブロック層１８上及びコンタクト層１９上にｐ型キャップ層２０をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５７】
次に、前記キャップ層２０上面にはｐ型側オーミック電極２１を、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１下面にはｎ型側オーミック電極２２を蒸着法により形成した後、熱処理して作成する。
【００５８】
尚、クラッド層は従来周知の如く発振光を閉じ込める必要があるので、発振光のエネルギーより大きなエネルギーのバンドギャップを有する。従って、可飽和光吸収層はクラッド層に比べてバンドギャップが小さい材料を含有するので、例えば上述のようにＡｌを含む半導体材料の場合には、可飽和光吸収層はクラッド層に比べてＡｌ組成比が小さくなるので、クラッド層１７及び該クラッド層と同組成の不純物拡散層１６を可飽和光吸収層１５に比べて選択的にエッチングできる。即ち、エッチングによりリッジ部を形成する際、可飽和光吸収層１５がエッチング停止層となる。
【００５９】
斯る半導体レーザ素子の動作実験を行った結果、安定して長時間自励発振することが確認できた。
【００６０】
このように安定して長時間自励発振する理由を以下に示す。
【００６１】
本実施例の素子は、可飽和光吸収層の両面にアンドープの不純物拡散防止層が設けられているので、動作時等に拡散移動する不純物は、このアンドープの不純物拡散防止層に取り込まれて可飽和光吸収層に不純物が達しない。従って、可飽和光吸収層がより無秩序化することがなく、可飽和光吸収層のバンドギャップの大きさが変動しないためである。
【００６２】
尚、第３クラッド層１６下のみ不純物拡散防止層１６が設けられているのは、第３クラッド層１６下にない可飽和光吸収層１５の部分は、実質的な光閉じ込め領域ではないためである。
【００６３】
また、本実施例では、発振光のエネルギーと可飽和光吸収層のバンドギャップのエネルギーが略等しく設定されているので、非点隔差及び動作電流値も小さかった。
【００６４】
上記アンドープの不純物拡散層は、クラッド層と同じ組成（同じバンドギャップの大きさ）であるが、発振光を吸収しないならば、異なる組成を選択してもよい。以下にその例を示す。
【００６５】
次に、第２実施例について図面を用いて説明する。尚、図３は本実施例の自励発振型半導体レーザ素子の断面構造図、図４は活性層近傍のバンド構造図であり、第１実施例と同一部分及び対応する部分には、同一符号を付してその説明を割愛する。
【００６６】
本実施例が第１実施例と異なる点は、不純物拡散防止層と隣接するクラッド層のバンドギャップが異なり、該層間の界面にはエネルギー障壁が形成された点と、可飽和光吸収層１５全面に不純物拡散防止層を設けられている点である。
【００６７】
図３中、２４、２６、３４は、層厚１００Åのアンドープの（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層である。
【００６８】
３６は、可飽和光吸収層１５上全面に設けられた層厚１００Åのアンドープの（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐ不純物拡散防止層である。
【００６９】
図４に示すように、 可飽和光吸収層と隣接するクラッド層の界面にエネルギ ー障壁が形成される場合には、この障壁が不純物拡散を防止する効果があるので、第１実施例に比べて不純物拡散防止層の層厚を小さくしてもよく、この場合、アンドープ層の厚みが小さくなるので、素子抵抗を小さくできる。
【００７０】
また、不純物拡散防止層３６は、第３クラッド層１７とＡｌ組成比が大きく異なるので、リッジ部を化学エッチングにより形成する際のエッチング停止層としても働く。但し、本実施例のように不純物拡散防止層３６が薄い場合には、第１実施例と同じくエッチングされる場合もある。
【００７１】
また、不純物拡散防止層２４、２６、３４、３６として、引張り歪を導入することにより、クラッド層よりバンドギャップが大きくした、例えばアンドープの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.58Ｉｎ0.42Ｐ不純物拡散防止層としても同様の効果が得られる。
【００７２】
上述では、活性層として、引張り歪量子井戸構造からなる活性層を用いたが、本発明に係る活性層は、圧縮歪量子井戸構造からなる活性層でもよく、無歪の量子井戸構造の活性層でもよく、又バルクの活性層でもよい。尚、活性層も不純物が拡散して無秩序化して波長が変化する恐れがあるので、上述のように活性層の両面にアンドープの光ガイド層等の不純物を拡散防止するためのアンドープ層を設けるのが望ましい。
【００７３】
また、本発明に係る可飽和光吸収層は、発振光に応じて、引張り歪量子井戸構造、圧縮歪量子井戸構造、無歪の量子井戸構造、又バルクからなる可飽和光吸収層が適宜選択される。
【００７４】
また、本発明に係る可飽和光吸収層は、ｎ型、ｐ型クラッド層の少なくともどちらか一方にあればよい。
【００７５】
更に、本発明の自励発振型半導体レーザ素子は、上記リッジ部を有する構造以外の種々の構造でも勿論よい。
【００７６】
尚、本発明でいうクラッド層中に可飽和光吸収層を有するとは、クラッド層と隣接して設けた場合も含む。
【００７７】
また、本発明に係るクラッド層中には、上述したようにＭＱＢ層等の他の層が入ってもよく、またＭＱＢ層はなくともよい。更には、クラッド層はその層中で組成が異なってもよい。
【００７８】
また、本発明は、ＧａＩｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰからなる可飽和光吸収層を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子に限らず、他の自然超格子構造を取り得る可飽和光吸収層を備えた半導体レーザ素子に勿論適応できる。即ち、可飽和光吸収層を備えた自励発振型半導体レーザ素子において、前記可飽和光吸収層の両面に不純物拡散防止層を設ければよい。
【００７９】
更に、前記ＧａＡｓ半導体基板の結晶成長面としては、（１００）面から［０１１］結晶軸方向に傾斜した面と等価な面である｛１００｝面から＜０１１＞結晶軸方向に傾斜した面であってその傾斜角度が１７°以下のもの、又は｛１００｝面を使用してもよい。
【００８０】
また、可飽和光吸収層が発振光と略等しいエネルギーのバンドギャップを有しない場合でも、可飽和光吸収層が発振光に対して透明になったり、光吸収量が変わって自励状態が変化する恐れがあるので、可飽和光吸収層の両面に不純物拡散防止層を設けるのが望ましい。しかし、このように略等しいエネルギーのバンドギャップを有しない場合には、上述したように非点隔格差及び動作電流値が大きくなる。
【００８１】
また、上述したように、不純物拡散防止層が可飽和光吸収層のうち少なくとも実質的な光閉じ込め領域にある部分、即ち可飽和光吸収層が実質的に働く部分の両面にあれば効果がある。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、可飽和光吸収層の両面をブロッキング層又はアンドープ層等の不純物拡散防止層で挟んでいるので、可飽和光吸収層への不純物拡散が防止される。この結果、可飽和光吸収層は無秩序化等によりバンドギャップの大きさが変動することなく常に一定であるので、長時間安定に自励発振する。また、不純物拡散防止層が可飽和光吸収層のうち少なくとも実質的な光閉じ込め領域にある部分の両面にあれば、同様の効果がある。
【００８３】
特に、可飽和光吸収層が発振光と略等しいエネルギーのバンドギャップを有する場合、より長時間安定に自励発振できると共に、非点隔差及び動作電流値が小さくできる。
【００８４】
更に、活性層がその両面にアンドープ層を備えた場合、発振光の波長がより安定するので、更により長時間安定に自励発振できる。
【００８５】
更に、第１の不純物拡散防止層と、該第１の不純物拡散防止層上に形成された可飽和光吸収層と、該可飽和光吸収層上に形成された第２の不純物拡散防止層と、該第２の不純物拡散防止層上の一部に形成されたストライプ状リッジ形状からなる第２導電型のクラッド層と、を備えた場合、前記可飽和光吸収層は、クラッド層とは、大きく異なる材料成分を有するので、前記ストライプ状リッジ形状からなるクラッド層を形成する際のエッチング停止層となる。特に、前記第２の不純物拡散防止層がエッチング停止層である場合には、可飽和光吸収層がエッチングされて、素子毎の該層の可飽和光吸収特性が変わる恐れがない。
【００８６】
更に、不純物拡散防止層が発振光を吸収しない場合には、自励発振状態に変化を及ぼす恐れがない。
【００８７】
更に、不純物拡散防止層と隣接するクラッド層との間にエネルギー障壁が構成される場合には、不純物拡散防止層と隣接するクラッド層を構成する材料又は組成が異なるので、このエネルギー障壁で不純物が拡散するのが防止される。従って、不純物が可飽和光吸収層により拡散しにくくなる。この結果、不純物拡散防止層の層厚を小さくできるので、この層がアンドープ層である場合、素子の抵抗が小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る半導体レーザ素子の模式断面構造図である。
【図２】上記実施例の活性層近傍の模式バンド構造図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る半導体レーザ素子の模式断面構造図である。
【図４】上記実施例の活性層近傍の模式バンド構造図である。
【符号の説明】
１      ｎ型ＧａＡｓ基板（半導体基板）
３      ｎ型第１クラッド層
４      不純物拡散防止層
５      ｎ型可飽和光吸収層
６      不純物拡散防止層
７      ｎ型第２クラッド層
８      光ガイド層
９      活性層
１０    光ガイド層
１１    ｐ型第１クラッド層
１３    ｐ型第２クラッド層
１４    不純物拡散防止層
１５    ｐ型可飽和光吸収層
１６    不純物拡散防止層
１７    ｐ型第２クラッド層
１８    ｎ型電流ブロック層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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