JP2685441B2 - 波長可変半導体レーザ - Google Patents
波長可変半導体レーザInfo
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- JP2685441B2 JP2685441B2 JP62016070A JP1607087A JP2685441B2 JP 2685441 B2 JP2685441 B2 JP 2685441B2 JP 62016070 A JP62016070 A JP 62016070A JP 1607087 A JP1607087 A JP 1607087A JP 2685441 B2 JP2685441 B2 JP 2685441B2
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- semiconductor layer
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- electrode
- laser
- semiconductor
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体発光素子に係り、特に２波長を選択発
振可能なレーザ素子に関する。 〔従来の技術〕 従来半導体レーザはｐ形およびｎ形クラツド層の間に
活性層を有する半導体層状構造の表裏面に電極を設け、
膜に垂直な方向に電流を流しレーザ発振をさせていた。
しかしこの構造のレーザは１波長しか発振できない。こ
れに対しジユー・カンタム・エレクトロニクス，第QE11
巻（1975年）第427頁（J.Quantum Electron.,QE11,427
（1975））に示されている深いｐ形拡散層を有するレー
ザ（TJSレーザ）構造はアプライド フイジツクス レ
ター 第36巻（1980年）第441頁（Appl.Phys.Lett.,36
（６）,441（1980））に示されるごとく多波長同時発振
が可能であり、本発明はこのタイプのレーザをさらに発
展させ、２波長のうちの１波長を選択的に発振させ得
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は多波長を同時発振させるもので波長選
択の機能を有せず、光多重伝送，光デイスクなどの応用
を目的とすれば何ら利点を発揮するものではないことは
明らかである。本発明は電流の経路をゲート電極から印
加した電圧によつて制御し波長選択を可能にすることを
目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的はｐ−ｎ接合に逆バイアスを印加したときに
発生する空乏層の広がりを利用することにより、つまり
この空乏層領域を制御することによつて電流のオン，オ
フが可能となり、達成される。 第１図は本発明の基本構造を表わしたものであり、Ga
As−AlGaAs半導体を例としている。同図において電極1
8,19の下部に設けた点線領域はZnを不純物として拡散し
たｐ形領域である。電極19にプラス電位、また電極17に
マイナス電位を印加しｐ−ｎ接合に順電流を流すとｐ形
領域20から正孔が、また14のn+−AlGaAsから電子が15の
n-−GaAs層に注入され、電子と正孔の再結合によつてGa
Asのバンドギヤツプに相当した発光が生じ、図面に平行
な方向の共振器によりついにはレーザ発振する（波長〜
830nm）。さらに電極19と17間の電位差を増加すると同
様に13のｎ−AlGaAsを活性層としたレーザ発振が生じ、
上記15のn-−GaAs層を活性層としたレーザ発振に加え
て、より短波長の光波が得られる。ここで初めにn-−Ga
As層に電流が流れるのはｎ−AlGaAs（13）に比べバンド
ギヤツプが小さいためであり低電圧ではn-−GaAsに流れ
る。したがつて第１図の構成での要点は活性層15,活性
層13の順でバンドギヤツプが大きくなり、かつクラツド
層である12,14,16はこれらより大きなバンドギヤツプの
材料が必要なことである。 ここで電極18にマイナス電位を加えていくとｐ−ｎ接
合に逆バイアスが印加されることになり、n-−GaAs層内
に空乏層が形成されマイナス電位とともに空乏層幅が増
大し、ついにはn-−GaAs層全体に拡がるためn-−GaAs活
性層からの発振が停止する。すなわち電極18はゲートの
役割りを果す。このように電極17,18,19の電位を調節す
ることにより、n-−GaAs（15）とｎ−AlGaAs（13）それ
ぞれを活性層とするレーザ光を選択的に取出すことがで
きる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。 Siドープ（キヤリア濃度２×1018／cm3）GaAs基板１
の上にMOCVD（Metalorganic Chemical Vapour Depositi
on）でn+−Al0.4Ga0.6As（Seドープ、キヤリア濃度〜10
19／cm3）12を約１μｍ、ついでｎ−Al0.2G0.8As（キヤ
リア濃度２×1016／cm3）13を0.5μｍ、n+−Al0.4Ga0.6
As14を約１μｍ、n-−GaAs15を0.5μｍ、n+−Al0.4Ga
0.6As16を約１μｍにて形成した。さらに第１図の点線
領域にZnを拡散してｐ形領域を形成した後オーミツク電
極を付けてレーザを作製した。ｐ形領域の形成は第１図
のごとく異なる拡散深さを有する三種類の領域をそれぞ
れ拡散時間を変えて形成した。 このレーザにCuのヒートシンクにマウントし電極19と
17間に順方向電流を流したところ、n-−GaAs層を活性層
とした波長0.85μｍの発振が電流100mAから始まつた。
この状態で電極18にマイナス電位を印加していつたとこ
ろ電極19と18間の電流が増加し始めるところでこのレー
ザ発振が停止するとともに広い波長幅の弱い発光が始ま
つた。ついで電極19,17間の電圧を増加させたところ波
長0.78μｍのレーザ光が得られた。このことから広い波
長幅の弱い発光はｎ−Al0.2Ga0.8Asを活性層とするLED
発光であることが分かつた。 以上の初期動作で得られた駆動電圧を今度は、一度に
印加し0.85μｍのレーザ発振をさせながら、電極18への
マイナス電位を与えるとともに電極19と17間の順電圧増
加を同時に行なつたところ、0.85μｍの発光が停止し、
より短波の0.78μｍのレーザ光が得られ、同様にして再
び0.85μｍの発光に戻すこと、すなわちレーザ光の選択
発振をすることができた。 以上GaAs系材料による実験例を実施例として示したが
本発明はこの材料に限らずより短波長の発光が可能なGa
InP系等他の材料を用いたレーザにも適用できることは
明らかである。
振可能なレーザ素子に関する。 〔従来の技術〕 従来半導体レーザはｐ形およびｎ形クラツド層の間に
活性層を有する半導体層状構造の表裏面に電極を設け、
膜に垂直な方向に電流を流しレーザ発振をさせていた。
しかしこの構造のレーザは１波長しか発振できない。こ
れに対しジユー・カンタム・エレクトロニクス，第QE11
巻（1975年）第427頁（J.Quantum Electron.,QE11,427
（1975））に示されている深いｐ形拡散層を有するレー
ザ（TJSレーザ）構造はアプライド フイジツクス レ
ター 第36巻（1980年）第441頁（Appl.Phys.Lett.,36
（６）,441（1980））に示されるごとく多波長同時発振
が可能であり、本発明はこのタイプのレーザをさらに発
展させ、２波長のうちの１波長を選択的に発振させ得
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は多波長を同時発振させるもので波長選
択の機能を有せず、光多重伝送，光デイスクなどの応用
を目的とすれば何ら利点を発揮するものではないことは
明らかである。本発明は電流の経路をゲート電極から印
加した電圧によつて制御し波長選択を可能にすることを
目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的はｐ−ｎ接合に逆バイアスを印加したときに
発生する空乏層の広がりを利用することにより、つまり
この空乏層領域を制御することによつて電流のオン，オ
フが可能となり、達成される。 第１図は本発明の基本構造を表わしたものであり、Ga
As−AlGaAs半導体を例としている。同図において電極1
8,19の下部に設けた点線領域はZnを不純物として拡散し
たｐ形領域である。電極19にプラス電位、また電極17に
マイナス電位を印加しｐ−ｎ接合に順電流を流すとｐ形
領域20から正孔が、また14のn+−AlGaAsから電子が15の
n-−GaAs層に注入され、電子と正孔の再結合によつてGa
Asのバンドギヤツプに相当した発光が生じ、図面に平行
な方向の共振器によりついにはレーザ発振する（波長〜
830nm）。さらに電極19と17間の電位差を増加すると同
様に13のｎ−AlGaAsを活性層としたレーザ発振が生じ、
上記15のn-−GaAs層を活性層としたレーザ発振に加え
て、より短波長の光波が得られる。ここで初めにn-−Ga
As層に電流が流れるのはｎ−AlGaAs（13）に比べバンド
ギヤツプが小さいためであり低電圧ではn-−GaAsに流れ
る。したがつて第１図の構成での要点は活性層15,活性
層13の順でバンドギヤツプが大きくなり、かつクラツド
層である12,14,16はこれらより大きなバンドギヤツプの
材料が必要なことである。 ここで電極18にマイナス電位を加えていくとｐ−ｎ接
合に逆バイアスが印加されることになり、n-−GaAs層内
に空乏層が形成されマイナス電位とともに空乏層幅が増
大し、ついにはn-−GaAs層全体に拡がるためn-−GaAs活
性層からの発振が停止する。すなわち電極18はゲートの
役割りを果す。このように電極17,18,19の電位を調節す
ることにより、n-−GaAs（15）とｎ−AlGaAs（13）それ
ぞれを活性層とするレーザ光を選択的に取出すことがで
きる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図を用いて説明する。 Siドープ（キヤリア濃度２×1018／cm3）GaAs基板１
の上にMOCVD（Metalorganic Chemical Vapour Depositi
on）でn+−Al0.4Ga0.6As（Seドープ、キヤリア濃度〜10
19／cm3）12を約１μｍ、ついでｎ−Al0.2G0.8As（キヤ
リア濃度２×1016／cm3）13を0.5μｍ、n+−Al0.4Ga0.6
As14を約１μｍ、n-−GaAs15を0.5μｍ、n+−Al0.4Ga
0.6As16を約１μｍにて形成した。さらに第１図の点線
領域にZnを拡散してｐ形領域を形成した後オーミツク電
極を付けてレーザを作製した。ｐ形領域の形成は第１図
のごとく異なる拡散深さを有する三種類の領域をそれぞ
れ拡散時間を変えて形成した。 このレーザにCuのヒートシンクにマウントし電極19と
17間に順方向電流を流したところ、n-−GaAs層を活性層
とした波長0.85μｍの発振が電流100mAから始まつた。
この状態で電極18にマイナス電位を印加していつたとこ
ろ電極19と18間の電流が増加し始めるところでこのレー
ザ発振が停止するとともに広い波長幅の弱い発光が始ま
つた。ついで電極19,17間の電圧を増加させたところ波
長0.78μｍのレーザ光が得られた。このことから広い波
長幅の弱い発光はｎ−Al0.2Ga0.8Asを活性層とするLED
発光であることが分かつた。 以上の初期動作で得られた駆動電圧を今度は、一度に
印加し0.85μｍのレーザ発振をさせながら、電極18への
マイナス電位を与えるとともに電極19と17間の順電圧増
加を同時に行なつたところ、0.85μｍの発光が停止し、
より短波の0.78μｍのレーザ光が得られ、同様にして再
び0.85μｍの発光に戻すこと、すなわちレーザ光の選択
発振をすることができた。 以上GaAs系材料による実験例を実施例として示したが
本発明はこの材料に限らずより短波長の発光が可能なGa
InP系等他の材料を用いたレーザにも適用できることは
明らかである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の二波長選択発振レーザの構造および実
施例を示した図である。 17,18,19…オーミツク電極、20…Zn拡散ｐ形領域。
施例を示した図である。 17,18,19…オーミツク電極、20…Zn拡散ｐ形領域。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭60−115282（ＪＰ，Ａ)
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．25
［12］（1986）ｐ．1957−1958
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体基板と、 該半導体基板上に第１半導体層、該第１半導体層よりバ
ンドギャップの小さい第２半導体層、該第２半導体層よ
りバンドギャップの大きい第３半導体層、該第２半導体
層よりバンドギャップの小さい第４半導体層、並びに該
第２半導体層よりバンドギャップの大きい第５半導体層
をこの順に積層してなる第１導電型の積層領域と、 該第５半導体層の上面に離間して形成された第１及び第
２の電極と、 該半導体基板の下面に形成された第３の電極を有し、 上記積層領域は上記第５半導体層の上記第１の電極が形
成された面から上記第１半導体層の内部に至る第１部分
と上記第５半導体層の上記第２の電極が形成された面か
ら上記第４半導体層の内部に至る第２部分に第２導電型
の不純物が拡散され、且つ該第１部分と該第２部分は相
互に離間していることを特徴とする波長可変半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016070A JP2685441B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 波長可変半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016070A JP2685441B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 波長可変半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185086A JPS63185086A (ja) | 1988-07-30 |
| JP2685441B2 true JP2685441B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=11906307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62016070A Expired - Lifetime JP2685441B2 (ja) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | 波長可変半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685441B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0360011B1 (de) * | 1988-09-22 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Abstimmbarer DFB-Laser |
| CN115207775B (zh) * | 2022-09-15 | 2023-10-13 | 日照市艾锐光电科技有限公司 | 一种基于沟道波导衬底的半导体激光器及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60115282A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
-
1987
- 1987-01-28 JP JP62016070A patent/JP2685441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２５［１２］（１９８６）ｐ．１９５７−１９５８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63185086A (ja) | 1988-07-30 |
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