JP2022015036A - Semiconductor laser - Google Patents

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亮 中尾
Akira Nakao
具就 佐藤
Tomonari Sato
慎治 松尾
Shinji Matsuo
孝明 硴塚
Takaaki Kakizuka
清人 高畑
Kiyoto Takahata
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Abstract

To obtain a single mode with a smaller element size by a waveguide type laser in which an active layer is composed of a GaAs-based compound semiconductor.SOLUTION: A semiconductor laser includes: a lower clad layer 102 formed on a substrate 101; an active layer 103 formed on the lower clad layer 102 on the substrate 101; and a diffraction grating 121 formed on the active layer 103. Moreover, the semiconductor laser includes a p-type semiconductor layer 105 and an n-type semiconductor layer 106 which are arranged across the active layer 103 and formed in contact with the active layer 103 on the substrate 101.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、光送信器用光源などに利用される半導体レーザに関する。 The present invention relates to a semiconductor laser used as a light source for an optical transmitter or the like.

インターネットの普及に伴うネットワークトラフィック量の爆発的な増大が続いている。情報通信量に伴いその消費電力は増大し、データセンタの消費電力は総電力の2%に達すると推計されている。中でもデータセンタトラフィックの7割以上が、データセンタ内の通信により消費されていることから、短距離通信の大容量化および低消費電力化は、必須の課題である。 The amount of network traffic continues to increase explosively with the spread of the Internet. It is estimated that the power consumption of the data center increases with the amount of information communication, and the power consumption of the data center reaches 2% of the total power consumption. Above all, since more than 70% of data center traffic is consumed by communication in the data center, increasing the capacity and reducing the power consumption of short-distance communication are indispensable issues.

以上の背景により、短距離データ通信を光で行う光インタコネクション技術が注目を浴びている。現在、データセンタ間の光ファイバ接続に加え、既にラック間やボード間のデータ通信に面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)を用いた光インタコネクションが導入されている。近年の代表的な短距離光インタコネクションは、VCSELを用いたマルチモード光伝送である。VCSELは、活性層の上下に反射ミラーを形成した小型レーザである。 Due to the above background, optical interconnection technology that performs short-distance data communication by light is drawing attention. Currently, in addition to optical fiber connection between data centers, optical interconnection using a Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) has already been introduced for data communication between racks and boards. A typical short-range optical interconnection in recent years is multimode optical transmission using a VCSEL. The VCSEL is a small laser in which reflection mirrors are formed above and below the active layer.

例えば、GaAs基板の上に、InGaAsやInGaAlPなどの化合物半導体による量子井戸構造の活性層が形成され、波長635~1100nmで動作する。GaAs基板は、InP基板と比較して大口径な基板を用いて素子が作製できるため、1つの基板により多くの素子が作製可能であり、低コストで大量生産できる特徴がある。一方で、VCSELは、光取り出しの口径と横モードの単一モード性がトレードオフの関係にあるため、高出力で安定した単一モード発振の両立は困難であり、波長多重化への対応が課題である。 For example, an active layer having a quantum well structure made of a compound semiconductor such as InGaAs or InGaAlP is formed on a GaAs substrate and operates at a wavelength of 635 to 1100 nm. Since the GaAs substrate can be manufactured using a substrate having a larger diameter than the InP substrate, many elements can be manufactured on one substrate, and it has a feature that it can be mass-produced at low cost. On the other hand, in VCSEL, it is difficult to achieve both high output and stable single-mode oscillation because there is a trade-off between the aperture of light extraction and the single-mode property of the transverse mode, and it is possible to support wavelength multiplexing. It is an issue.

現在、電気配線の通信容量に限界が見えていることから、光インタコネクションの適用範囲は拡大すると予想され、将来的にはチップ間、チップ内データ通信への光配線への適用が期待される。これらの短距離データ通信の実現には、高密度な大規模集積技術が求められる。これまでテレコム領域の光ファイバ通信用光デバイスにおいて、石英を用いた平面光波回路(PLC:Planer Lightwave Circuit)やInP基板を用いた集積光源、変調器集積光源が実用化されてきた。InP基板においては、分布反射型(DFB)レーザや分布ブラッグ反射型(DBR)レーザなど、導波路構想の活性層と分布ブラッグ反射鏡とからなる導波路型単一モードレーザが商用化されている。 Currently, the range of application of optical interconnection is expected to expand because the communication capacity of electrical wiring is limited, and it is expected that it will be applied to optical wiring for inter-chip and in-chip data communication in the future. .. Realization of these short-distance data communications requires high-density large-scale integration technology. In optical devices for optical fiber communication in the telecom region, a planar lightwave circuit (PLC) using quartz, an integrated light source using an InP substrate, and a modulator integrated light source have been put into practical use. In the InP substrate, a waveguide type single-mode laser including an active layer of the waveguide concept and a distributed Bragg reflector, such as a distributed reflection type (DFB) laser and a distributed Bragg reflection type (DBR) laser, has been commercialized. ..

近年は、大規模低コスト生産を目的とし、シリコン基板の上に光部品を集積したシリコンフォトニクスが注目されており、InP光源とのハイブリッド集積が進んでいる。今後の大容量化に対応するためには、波長多重技術の適用が期待され、大口径の基板を用いることができるGaAsやシリコンなど基板の上への、単一モード光源をはじめとするアクティブ光デバイスの高密度集積技術が重要となる。 In recent years, silicon photonics in which optical components are integrated on a silicon substrate has been attracting attention for the purpose of large-scale low-cost production, and hybrid integration with an InP light source is progressing. In order to cope with the future increase in capacity, the application of wavelength division multiplexing technology is expected, and active light such as a single-mode light source is placed on a substrate such as GaAs or silicon that can use a large-diameter substrate. High-density integration technology for devices is important.

しかし、GaAs基板の上に作製する単一モードレーザ実現には、共振器を構成するための回折格子の形成に関する課題がある。従来、導波路型の半導体レーザとしてリッジ型の半導体レーザが開発されている。この半導体レーザ(リッジ構造レーザ)は、n型GaAs基板の上に、n型AlGaAsクラッド層と活性層がスラブ状に形成され、p型AlGaAs上部クラッド層とp型GaAsコンタクト層によりリッジ導波路が形成される。活性層の上下にはn型電極とp型電極が形成される。この半導体レーザは、基板の側から見て、活性層を上下に挟んで電極が配置され、活性層に対して、上下方向に電流が注入される。 However, in realizing a single-mode laser manufactured on a GaAs substrate, there is a problem in forming a diffraction grating for forming a resonator. Conventionally, a ridge type semiconductor laser has been developed as a waveguide type semiconductor laser. In this semiconductor laser (ridge structure laser), an n-type AlGaAs clad layer and an active layer are formed in a slab shape on an n-type GaAs substrate, and a ridge waveguide is formed by the p-type AlGaAs upper clad layer and the p-type GaAs contact layer. It is formed. An n-type electrode and a p-type electrode are formed above and below the active layer. In this semiconductor laser, when viewed from the substrate side, electrodes are arranged so as to sandwich the active layer in the vertical direction, and a current is injected into the active layer in the vertical direction.

この構造は、電流注入時にリッジ下部から活性層の両側(基板平面方向)に電流が広がるため素子サイズが大きくなる。また、活性層の上に形成されるGaAs回折格子を、AlGaAsのクラッド層で埋め込むことは難しい。このため、活性層を量子ドットから構成し、上部クラッド材料としてInGaPを用いたDFBレーザを作製した報告例がある(非特許文献1)。この技術では、50cm-1の結合係数が得られているが、VCSEL級の低消費電力駆動を実現するためには反射率が不十分である。 In this structure, the element size becomes large because the current spreads from the lower part of the ridge to both sides of the active layer (in the plane direction of the substrate) when the current is injected. Further, it is difficult to embed the GaAs diffraction grating formed on the active layer with the clad layer of AlGaAs. Therefore, there is a report example in which the active layer is composed of quantum dots and a DFB laser using InGaP as the upper clad material is produced (Non-Patent Document 1). With this technique, a coupling coefficient of 50 cm -1 is obtained, but the reflectance is insufficient to realize a VCSEL-class low power consumption drive.

また、GaAs基板上に形成されるレーザは、材料的な制限から、1.3μm帯や1.55μm帯への適用が難しい。1.3μm動作を実現するためには、活性層を、GaInNAs量子井戸構造やInAs量子ドット構造とすることになる。特に、InAs量子ドット構造は、活性層のエネルギーの量子化に伴う3次元的なキャリアの閉じ込めにより、高い発光効率と優れた温度特性を有する特徴がある。 Further, the laser formed on the GaAs substrate is difficult to apply to the 1.3 μm band or the 1.55 μm band due to material limitations. In order to realize the 1.3 μm operation, the active layer has a GaInNAs quantum well structure or an InAs quantum dot structure. In particular, the InAs quantum dot structure is characterized by having high luminous efficiency and excellent temperature characteristics due to the confinement of three-dimensional carriers accompanying the quantization of the energy of the active layer.

加えて、各量子ドット構造の各々のドットにおいては、独立して発光および誘導放出が生じるために、結晶成長時に生じる欠陥の影響を受けにくい。このため、InAs量子ドット構造は、GaAs基板のみならず、シリコン基板上にGaAsを成長し、この上に作製した量子ドットレーザの検討も進められている。 In addition, since each dot of each quantum dot structure emits light and stimulated emission independently, it is not easily affected by defects generated during crystal growth. For this reason, in the InAs quantum dot structure, GaAs is grown not only on a GaAs substrate but also on a silicon substrate, and a quantum dot laser manufactured on the GaAs is being studied.

K. Takada et al., "Temperature-stable 10.3-Gb/s Operation of 1.3-μm Quantum-dot DFB Lasers with GaInP/GaAs Gratings", Conference on Optical Fiber Communication incudes post deadline papers, JWA28, 2009.K. Takada et al., "Temperature-stable 10.3-Gb / s Operation of 1.3-μm Quantum-dot DFB Lasers with GaInP / GaAs Gratings", Conference on Optical Fiber Communication incudes post deadline papers, JWA28, 2009.

しかし、InAsドットが高い格子歪みを有することから、上述した構造のレーザに適用する場合、活性層の多層化が困難である。また、上述した構造のレーザでは、活性層への十分な光閉じ込めが得られない。 However, since the InAs dots have a high lattice strain, it is difficult to make the active layer multi-layered when applied to a laser having the above-mentioned structure. Further, the laser having the above-mentioned structure cannot sufficiently confine light to the active layer.

以上のように、活性層をGaAs系の化合物半導体から構成する導波路型のレーザは、単一モード化が難しく、VCSELと比較して素子サイズが大きくなり、また、消費電力が高くなるという問題があった。 As described above, a waveguide type laser in which the active layer is composed of a GaAs-based compound semiconductor has problems that it is difficult to make a single mode, the element size is larger than that of a VCSEL, and the power consumption is high. was there.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、活性層をGaAs系の化合物半導体から構成する導波路型のレーザで、より小さな素子サイズで、単一モードが得られるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a waveguide type laser in which the active layer is composed of a GaAs-based compound semiconductor, and a single mode can be obtained with a smaller element size. The purpose is to be able to.

本発明に係る半導体レーザは、基板の上に形成されたGaAsを含んで構成された活性層と、基板の側の活性層の下に形成され、GaAsより低い屈折率の下部クラッド層と、活性層の上に形成された回折格子と、基板の上で、活性層を挟んで配置されて活性層に接して形成され、Gaを含む化合物半導体から構成されたp型半導体層およびn型半導体層と、n型半導体層に接続するn型電極と、p型半導体層に接続するp型電極とを備える。 The semiconductor laser according to the present invention has an active layer formed on a substrate including GaAs, a lower clad layer formed under the active layer on the side of the substrate, and a lower clad layer having a refractive index lower than that of GaAs, and an active layer. A p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer formed by contacting a diffraction lattice formed on a layer and an active layer on a substrate so as to sandwich the active layer and containing a Ga-containing compound semiconductor. And an n-type electrode connected to the n-type semiconductor layer and a p-type electrode connected to the p-type semiconductor layer.

以上説明したように、本発明によれば、GaAsより低い屈折率の下部クラッド層の上に活性層を配置し、基板の上で活性層を挟んでp型半導体層およびn型半導体層を配置したので、活性層をGaAs系の化合物半導体から構成する導波路型のレーザで、より小さな素子サイズで、単一モードが得られるようになる。 As described above, according to the present invention, the active layer is arranged on the lower clad layer having a refractive index lower than that of GaAs, and the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are arranged on the substrate with the active layer interposed therebetween. Therefore, a waveguide type laser in which the active layer is composed of a GaAs-based compound semiconductor can obtain a single mode with a smaller element size.

図1Aは、本発明の実施の形態1における半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の実施の形態1における半導体レーザの構成を示す斜視図である。FIG. 1B is a perspective view showing the configuration of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の実施の形態1における他の半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view showing the configuration of another semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図2Aは、本発明の実施の形態1における半導体レーザの一部構成を示す断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view showing a partial configuration of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図2Bは、本発明の実施の形態1における他の半導体レーザの一部構成を示す断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view showing a partial configuration of another semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. 図3は、AlxGa1-xAsとInGaPの伝導帯の底と価電子帯頂点のエネルギーを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the energies of the bottom of the conduction band and the apex of the valence band of Al x Ga 1-x As and InGaP. 図4は、InGaPとAlGaAsとの間に障壁を説明するためのバンド図である。FIG. 4 is a band diagram for explaining the barrier between InGaP and AlGaAs. 図5Aは、本発明の実施の形態2における半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. 図5Bは、本発明の実施の形態2における他の半導体レーザの構成を示す断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view showing the configuration of another semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. 図6Aは、活性層の光閉じ込め係数の導波路幅依存性を示す特性図である。FIG. 6A is a characteristic diagram showing the waveguide width dependence of the optical confinement coefficient of the active layer. 図6Bは、回折格子の、溝凹部の深さと結合係数との関係について示す特性図である。FIG. 6B is a characteristic diagram showing the relationship between the depth of the groove recess and the coupling coefficient of the diffraction grating.

以下、本発明の実施の形態に係る半導体レーザについて説明する。 Hereinafter, the semiconductor laser according to the embodiment of the present invention will be described.

[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1に係る半導体レーザについて、図1A、図1Bを参照して説明する。図1Aは、導波方向に垂直な断面を示している。
[Embodiment 1]
First, the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A shows a cross section perpendicular to the waveguide direction.

この半導体レーザは、基板101の上に形成された下部クラッド層102と、基板101の上の下部クラッド層102の上に形成された活性層103と、活性層103の上に形成された回折格子121とを備える。また、この半導体レーザは、基板101の上で、活性層103を挟んで配置されて活性層103に接して形成されたp型半導体層105およびn型半導体層106を備える。活性層103は、基板101から見て上下の方向に、下部ガイド層104a,上部ガイド層104bに挾まれている。また、下部ガイド層104a,活性層103,上部ガイド層104bの積層構造が、p型半導体層105およびn型半導体層106に挾まれている(埋め込まれている)。 This semiconductor laser has a lower clad layer 102 formed on the substrate 101, an active layer 103 formed on the lower clad layer 102 on the substrate 101, and a diffraction grating formed on the active layer 103. It is equipped with 121. Further, this semiconductor laser includes a p-type semiconductor layer 105 and an n-type semiconductor layer 106 which are arranged on the substrate 101 with the active layer 103 interposed therebetween and formed in contact with the active layer 103. The active layer 103 is sandwiched between the lower guide layer 104a and the upper guide layer 104b in the vertical direction when viewed from the substrate 101. Further, the laminated structure of the lower guide layer 104a, the active layer 103, and the upper guide layer 104b is sandwiched (embedded) in the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106.

また、p型半導体層105には、p型電極109が電気的に接続し、n型半導体層106には、n型電極110が電気的に接続している。実施の形態1において、p型電極109は、p型半導体層105に、コンタクト層107を介して接続し、n型電極110は、n型半導体層106にコンタクト層108を介して接続している。この構成により、活性層103には、基板101の平面に平行な方向で電流が注入される。 Further, the p-type electrode 109 is electrically connected to the p-type semiconductor layer 105, and the n-type electrode 110 is electrically connected to the n-type semiconductor layer 106. In the first embodiment, the p-type electrode 109 is connected to the p-type semiconductor layer 105 via the contact layer 107, and the n-type electrode 110 is connected to the n-type semiconductor layer 106 via the contact layer 108. .. With this configuration, a current is injected into the active layer 103 in a direction parallel to the plane of the substrate 101.

また、活性層103は、光出射方向に所定の長さで延在し、この延在方向の共振器領域122において、活性層103の上に、ブラッグ波長1.3μmの回折格子121が形成されている。なお、ここでは、上部ガイド層104bの上面に回折格子121を形成している。共振器領域122の両端のレーザ出力端面には、図示していないが、無反射膜、もしくは無反射膜/高反射膜が形成され、分布帰還型レーザが構成されている。なお、図示していないが、素子の表面にはSiO2からなる保護膜が形成されている。例えば、回折格子121が形成されている上部ガイド層104bの上には、SiO2の層が接して形成されている。 Further, the active layer 103 extends in the light emission direction with a predetermined length, and in the resonator region 122 in the extending direction, a diffraction grating 121 having a Bragg wavelength of 1.3 μm is formed on the active layer 103. ing. Here, the diffraction grating 121 is formed on the upper surface of the upper guide layer 104b. Although not shown, a non-reflective film or a non-reflective film / high-reflective film is formed on the laser output end faces at both ends of the resonator region 122 to form a distributed feedback type laser. Although not shown, a protective film made of SiO 2 is formed on the surface of the device. For example, a layer of SiO 2 is formed in contact with the upper guide layer 104b on which the diffraction grating 121 is formed.

基板101は、半絶縁性のGaAsから構成されている。下部クラッド層102は、GaAsより低い屈折率の材料から構成されている。下部クラッド層102は、例えば、AlGaAsから構成し、厚さ1.5μm程度とすることができる。また、下部クラッド層102は、AlAsから構成することもできる。また、下部クラッド層102は、Al23から構成することができる。下部クラッド層102は、基板101への光の染み出しを抑制できる厚さであることが重要であり、1μm以上とすることができる。 The substrate 101 is made of semi-insulating GaAs. The lower clad layer 102 is made of a material having a refractive index lower than that of GaAs. The lower clad layer 102 is made of, for example, AlGaAs, and can have a thickness of about 1.5 μm. Further, the lower clad layer 102 can also be composed of AlAs. Further, the lower clad layer 102 can be made of Al 2 O 3 . It is important that the lower clad layer 102 has a thickness that can suppress the exudation of light to the substrate 101, and can be 1 μm or more.

活性層103は、GaAsを含んで構成されている。活性層103は、例えば、量子ドット層から構成することができる。下部ガイド層104a,上部ガイド層104bは、GaAsから構成されている。 The active layer 103 is configured to include GaAs. The active layer 103 can be composed of, for example, a quantum dot layer. The lower guide layer 104a and the upper guide layer 104b are made of GaAs.

ここで、活性層103を量子ドット層から構成する場合、図2Aに示すように、GaAsからなるバッファ層131と、バッファ層131の上に形成された濡れ層132と、濡れ層132の上に形成された複数の量子ドット133と、複数の量子ドット133を覆って形成された歪制御層134とを1組のドット層とし、ドット層を3層積層している。最上層は、バッファ層131で終端している。活性層103の全体の形状は、断面視で、幅0.5μm、厚さ375nmとすることができる。 Here, when the active layer 103 is composed of a quantum dot layer, as shown in FIG. 2A, on the buffer layer 131 made of GaAs, the wet layer 132 formed on the buffer layer 131, and the wet layer 132. The formed plurality of quantum dots 133 and the strain control layer 134 formed by covering the plurality of quantum dots 133 are used as one set of dot layers, and the dot layers are laminated in three layers. The uppermost layer is terminated by the buffer layer 131. The overall shape of the active layer 103 can be 0.5 μm wide and 375 nm thick in cross-sectional view.

バッファ層131は、GaAsから構成されて厚さ50nmとされている。濡れ層132は、InAsから構成されている。歪制御層134は、InGaAsから構成され、厚さ8nmとされている。量子ドット133は、InAsから構成されている。また、量子ドット133は、半球状に形成され、直径30nm、高さ4nmとされている。また、図2Bに示すように、上下に隣り合うドット層の間に、InAsから構成された濡れ層135を形成することもできる。 The buffer layer 131 is made of GaAs and has a thickness of 50 nm. The wet layer 132 is composed of InAs. The strain control layer 134 is made of InGaAs and has a thickness of 8 nm. The quantum dot 133 is composed of InAs. Further, the quantum dots 133 are formed in a hemispherical shape, and have a diameter of 30 nm and a height of 4 nm. Further, as shown in FIG. 2B, a wet layer 135 composed of InAs can be formed between vertically adjacent dot layers.

p型半導体層105およびn型半導体層106は、活性層103より低い屈折率の化合物半導体から構成することができる。このようにすることで、活性層103に対する十分な光閉じ込めが実現できる。p型半導体層105は、例えば、ドーピング濃度1×1018cm-3のZnがドープされてp型とされたInGaPから構成することができる。また、n型半導体層106は、例えば、ドーピング濃度1×1018cm-3のSiがドープされてn型とされたInGaPから構成することができる。 The p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106 can be composed of a compound semiconductor having a refractive index lower than that of the active layer 103. By doing so, sufficient light confinement to the active layer 103 can be realized. The p-type semiconductor layer 105 can be composed of, for example, InGaP which is doped with Zn having a doping concentration of 1 × 10 18 cm -3 to form a p-type. Further, the n-type semiconductor layer 106 can be composed of, for example, InGaP which is doped with Si having a doping concentration of 1 × 10 18 cm -3 to form an n-type.

コンタクト層107は、例えば、ドーピング濃度1×1019cm-3のZnがドープされてp型とされたGaAsから構成することができる。また、コンタクト層108は、ドーピング濃度1×1019cm-3のSiがドープされてn型とされたGaAsから構成することができる。 The contact layer 107 can be made of, for example, a p-type GaAs doped with Zn having a doping concentration of 1 × 10 19 cm -3 . Further, the contact layer 108 can be made of GaAs which is doped with Si having a doping concentration of 1 × 10 19 cm -3 to form an n-type.

ここで、上述した半導体レーザの作製について、簡単に説明する。まず、各半導体の層は、有機金属気相成長法(MOVPE)や分子線エピタキシー法(MBE)などの結晶成長技術により形成することができる。また、導波路の構造や回折格子121の形成は、公知のリソグラフィー技術、およびウェットエッチングまたはドライエッチングなどの一般的な半導体レーザの作製方法を用いることができる。 Here, the fabrication of the above-mentioned semiconductor laser will be briefly described. First, each semiconductor layer can be formed by a crystal growth technique such as a metalorganic vapor phase growth method (MOVPE) or a molecular beam epitaxy method (MBE). Further, for the structure of the waveguide and the formation of the diffraction grating 121, a known lithography technique and a general method for manufacturing a semiconductor laser such as wet etching or dry etching can be used.

また、量子ドット133は、よく知られているように、GaAsの層の上へのInAsのヘテロエピタキシャル成長においては、2次元平面構造(濡れ層132)が形成された後,3次元的な島状構造が自己形成される。このヘテロエピタキシャル成長では、格子不整合により、成長している層に歪が蓄積される。この歪が緩和される過程で島が形成される。この島の寸法は,数10nmであり,量子ドットの性質を示す。 Further, as is well known, in the heteroepitaxial growth of InAs on the GaAs layer, the quantum dot 133 has a three-dimensional island shape after the two-dimensional planar structure (wet layer 132) is formed. The structure is self-forming. In this heteroepitaxial growth, lattice mismatch causes strain to accumulate in the growing layer. An island is formed in the process of alleviating this distortion. The size of this island is several tens of nm, which indicates the properties of quantum dots.

p型半導体層105およびn型半導体層106は、n型ドーピングのInGaPおよびp型ドーピングのInGaPを、各々埋め込み再成長することによって形成できる。また、活性層103を形成した後に、真性InGaPを埋め込み再成長し、この後で、イオン注入または熱拡散などにより、不純物が導入され、各々の導電型とされた状態とすることもできる。 The p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106 can be formed by embedding and re-growing the n-type doping InGaP and the p-type doping InGaP, respectively. Further, after the active layer 103 is formed, the intrinsic InGaP can be embedded and re-grown, and then impurities are introduced by ion implantation or thermal diffusion to bring each of them into a conductive type.

なお、図1Cに示すように、下部クラッド層102の上に、InGaPからなる厚さ10nm程度の半導体層111を形成しておくこともできる。半導体層111により、p型半導体層105およびn型半導体層106を形成するための埋め込み再成長の際の、下部クラッド層102の酸化を抑制することができる。また、上部ガイド層104bの上に、InGaPからなる厚さ10nm程度の半導体層112を形成しておくこともできる。半導体層112により、コンタクト層107,コンタクト層108を形成するためのエッチング処理の際に、上部ガイド層104bへのダメージが抑制できる。なお、半導体層111,半導体層112を形成した場合においても、電気的にも光学的にも、形成しない場合と同等の特性を得ることができる。 As shown in FIG. 1C, a semiconductor layer 111 made of InGaP and having a thickness of about 10 nm can be formed on the lower clad layer 102. The semiconductor layer 111 can suppress the oxidation of the lower clad layer 102 during embedding regrowth for forming the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106. Further, a semiconductor layer 112 made of InGaP and having a thickness of about 10 nm can be formed on the upper guide layer 104b. The semiconductor layer 112 can suppress damage to the upper guide layer 104b during the etching process for forming the contact layer 107 and the contact layer 108. Even when the semiconductor layer 111 and the semiconductor layer 112 are formed, it is possible to obtain the same characteristics as when the semiconductor layer 111 and the semiconductor layer 112 are not formed, both electrically and optically.

次に、実施の形態1に係る半導体レーザの構成と効果について詳細に説明する。まず、波長1.3μmにおけるGaAsの屈折率は3.45である。また、波長1.3μmにおけるInGaPの屈折率は3.19である。従って、InGaPから構成されたp型半導体層105およびn型半導体層106に挾まれている。GaAsからなる活性層103においては、横方向に光を強く閉じ込めることができる。 Next, the configuration and effect of the semiconductor laser according to the first embodiment will be described in detail. First, the refractive index of GaAs at a wavelength of 1.3 μm is 3.45. The refractive index of InGaP at a wavelength of 1.3 μm is 3.19. Therefore, it is sandwiched between the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106 composed of InGaP. In the active layer 103 made of GaAs, light can be strongly confined in the lateral direction.

また、素子の上部に配置されている保護膜を構成するSiO2の屈折率は1.47である。また、AlGaAsから構成した場合の下部クラッド層102の屈折率はGaAsよりも低く、また、特にAlAsから構成した場合の下部クラッド層102の屈折率は2.93である。従って、この半導体レーザでは、基板101から見て垂直方向にも高い光閉じ込めを実現することができる。下部クラッド層102をAlAsから構成した場合、活性層103と下部クラッド層102との間の屈折率差が最大となり、活性層103への光閉じ込めが最も高いレーザ構造を実現できる。 Further, the refractive index of SiO 2 constituting the protective film arranged on the upper part of the element is 1.47. Further, the refractive index of the lower clad layer 102 when composed of AlGaAs is lower than that of GaAs, and the refractive index of the lower clad layer 102 particularly when composed of AlAs is 2.93. Therefore, in this semiconductor laser, high light confinement can be realized even in the vertical direction when viewed from the substrate 101. When the lower clad layer 102 is composed of AlAs, the difference in refractive index between the active layer 103 and the lower clad layer 102 is maximized, and a laser structure with the highest light confinement in the active layer 103 can be realized.

また、下部クラッド層102を厚さ1μmのAl23から構成することで、さらなるレーザの小型化と低消費電力駆動を実現できる。Al23の波長1.3μmの屈折率は1.75であるため、下部クラッド層102を、AlGaAsから構成する場合に比較して、さらに高い活性層103への光閉じ込めが実現できる。また、Al23が絶縁体であるため、下部クラッド層102を介した電流リークが完全に抑止できる。また、Al23の熱伝導率は32W/m・kと、GaAsの熱伝導率44W/m・Kに対してそん色なく、レーザの高出力動作にも効果がある。 Further, by forming the lower clad layer 102 from Al 2 O 3 having a thickness of 1 μm, further miniaturization of the laser and low power consumption drive can be realized. Since the refractive index of Al 2 O 3 at a wavelength of 1.3 μm is 1.75, it is possible to realize higher light confinement in the active layer 103 as compared with the case where the lower clad layer 102 is made of AlGaAs. Further, since Al 2 O 3 is an insulator, current leakage through the lower clad layer 102 can be completely suppressed. Further, the thermal conductivity of Al 2 O 3 is 32 W / m · k, which is comparable to the thermal conductivity of GaAs at 44 W / m · K, and is effective for high output operation of the laser.

例えば、GaAs基板の上に、AlAsもしくはAl組成が85%以上のAlGaAsを成長し、このAlAsもしくはAlGaAsの層を酸化させることで、Al23からなる下部クラッド層が形成できる。また、このようにして下部クラッド層を形成した後、活性層103を含むレーザ構造を、ウエハ接合などの方法で接合することで、Al23からなる下部クラッド層の上に、上述した各層を形成することができる。 For example, by growing AlGaAs having an AlAs or Al composition of 85% or more on a GaAs substrate and oxidizing the layer of AlAs or AlGaAs, a lower clad layer made of Al 2 O 3 can be formed. Further, after forming the lower clad layer in this way, the laser structure including the active layer 103 is bonded by a method such as wafer bonding, so that each of the above-mentioned layers is placed on the lower clad layer made of Al 2 O 3 . Can be formed.

また、GaAs基板上に、AlAsもしくはAl組成が85%以上のAlGaAsの層を形成し、この上に、GaAsの層を成長した後、AlAsもしくはAlGaAsの層を高温処理などにより酸化させて、Al23からなる下部クラッド層を形成することもできる。この後、GaAsの層上に活性層などの各層の成長を行い、InGaPによる埋め込み成長などを実施することもできる。後者の作製方法を採用することにより、GaAs基板上の結晶成長で素子を作製できる。酸化処理に必要な温度は400~500℃であるため、活性層を構成するドット層の発光強度の劣化および発光波長の短波長化を抑制できる効果も得られる。 Further, an AlGaAs layer having an AlAs or Al composition of 85% or more is formed on the GaAs substrate, a GaAs layer is grown on the layer, and then the AlAs or AlGaAs layer is oxidized by high temperature treatment or the like to form Al. It is also possible to form a lower clad layer consisting of 2 O 3 . After that, each layer such as an active layer can be grown on the GaAs layer, and embedded growth by InGaP can be carried out. By adopting the latter manufacturing method, the device can be manufactured by crystal growth on the GaAs substrate. Since the temperature required for the oxidation treatment is 400 to 500 ° C., it is possible to obtain the effect of suppressing deterioration of the emission intensity of the dot layer constituting the active layer and shortening of the emission wavelength.

このように、実施の形態に係る半導体レーザは、従来のリッジ構造レーザと比較して、活性層103への高い光閉じ込めが実現され、レーザの小型化と低電流駆動が実現できる。また、量子ドット133は、強い圧縮歪を有することから、従来は、ドット層を多層に形成することが困難であった。しかし、上述したように、活性層103への高い光閉じ込めが実現されているので、少ないドット層の層数で十分な光閉じ込めが実現できる。 As described above, the semiconductor laser according to the embodiment can realize high light confinement in the active layer 103 as compared with the conventional ridge structure laser, and can realize miniaturization of the laser and low current drive. Further, since the quantum dots 133 have strong compressive strain, it has been difficult to form the dot layers in multiple layers in the past. However, as described above, since high light confinement to the active layer 103 is realized, sufficient light confinement can be realized with a small number of dot layers.

次に電気的特性について説明する。図3は、AlGaAsとInGaPの価電子帯頂点と、伝導帯(Γ点、X点)底のエネルギーの、Al組成依存性を示している。活性層103を構成するGaAsと、下部クラッド層102を構成するAlGaAsと、p型半導体層105およびn型半導体層106を構成するInGaPとを比較した場合、AlGaAsとInGaP共に、GaAsよりも伝導帯の底が高く、かつ価電子帯頂点が高い。従って、活性層103への十分なキャリア閉じ込めが実現できる。 Next, the electrical characteristics will be described. FIG. 3 shows the Al composition dependence of the valence band vertices of AlGaAs and InGaP and the energy at the bottom of the conduction band (Γ point, X point). When comparing GaAs constituting the active layer 103, AlGaAs constituting the lower clad layer 102, and InGaP constituting the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106, both AlGaAs and InGaP are conduction bands rather than GaAs. The bottom is high and the peak of the valence band is high. Therefore, sufficient carrier confinement in the active layer 103 can be realized.

一方で、InGaPとAlGaAsを比較すると、Al組成を0.6よりも高くすることにより、InGaPに対して、AlGaAsの伝導帯の底が高く、かつ価電子帯頂点よりも高くなる。このとき、図4に示すように、InGaP側からAlGaAs側に対して障壁ができるため、p型半導体層105からn型半導体層106へ、活性層103の下側を回り込む下部クラッド層102への電流リークが抑制される。従って、下部クラッド層102を構成するAlGaAsのAl組成は、0.6以上とすることが光閉じ込めと電流リークの抑止に効果がある。 On the other hand, when InGaP and AlGaAs are compared, by making the Al composition higher than 0.6, the bottom of the conduction band of AlGaAs is higher than that of InGaP, and the bottom of the conduction band is higher than the apex of the valence band. At this time, as shown in FIG. 4, since a barrier is formed from the InGaP side to the AlGaAs side, the p-type semiconductor layer 105 to the n-type semiconductor layer 106 and the lower clad layer 102 wrapping around the lower side of the active layer 103. Current leakage is suppressed. Therefore, setting the Al composition of AlGaAs constituting the lower clad layer 102 to 0.6 or more is effective in suppressing light confinement and current leakage.

また、実施の形態に係る半導体レーザは、作製面においても利点が大きい。上述したように、上部ガイド層104bに回折格子121を形成した後、回折格子121を半導体による埋め込む工程が不要であり、回折格子121の形成が容易となる。また、回折格子121は、上部ガイド層104bと、SiO2からなる保護膜もしくは空気層との高い屈折率差によって、高い反射率を有するブラッグ反射鏡とすることができる。このため、小型の共振器とすることができる。加えて、光閉じ込めの効果が高いために、活性層103の厚さを1μm以下と薄くできるため、p型半導体層105およびn型半導体層106の形成のための埋め込み成長が、容易になるという効果もある。 Further, the semiconductor laser according to the embodiment has a great advantage in terms of fabrication. As described above, after forming the diffraction grating 121 on the upper guide layer 104b, the step of embedding the diffraction grating 121 with a semiconductor is unnecessary, and the formation of the diffraction grating 121 becomes easy. Further, the diffraction grating 121 can be a Bragg reflector having a high reflectance due to the high refractive index difference between the upper guide layer 104b and the protective film made of SiO 2 or the air layer. Therefore, it is possible to make a small resonator. In addition, since the effect of light confinement is high, the thickness of the active layer 103 can be reduced to 1 μm or less, so that embedded growth for forming the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106 becomes easy. There is also an effect.

以上のように、実施の形態1によれば、波長1.3μmで動作する低電力駆動の単一モードの半導体レーザを、大口径のGaAs基板の上に形成することができる。 As described above, according to the first embodiment, a low power drive single mode semiconductor laser operating at a wavelength of 1.3 μm can be formed on a large-diameter GaAs substrate.

[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2に係る半導体レーザについて、図5Aを参照して説明する。この半導体レーザは、Siから構成された基板201の上に、AlGaAsやGaAsやGaPからなるバッファ層202を介して、下部クラッド層102、活性層103、p型半導体層105、およびn型半導体層106を備える。
[Embodiment 2]
Next, the semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5A. This semiconductor laser has a lower clad layer 102, an active layer 103, a p-type semiconductor layer 105, and an n-type semiconductor layer on a substrate 201 made of Si via a buffer layer 202 made of AlGaAs, GaAs, or GaP. 106 is provided.

また、活性層103は、基板201から見て上下の方向に、下部ガイド層104a,上部ガイド層104bに挾まれている。また、下部ガイド層104a,活性層103,上部ガイド層104bの積層構造が、p型半導体層105およびn型半導体層106に挾まれている(埋め込まれている)。また、上部ガイド層104bの上面に、回折格子121が形成されている。 Further, the active layer 103 is sandwiched between the lower guide layer 104a and the upper guide layer 104b in the vertical direction when viewed from the substrate 201. Further, the laminated structure of the lower guide layer 104a, the active layer 103, and the upper guide layer 104b is sandwiched (embedded) in the p-type semiconductor layer 105 and the n-type semiconductor layer 106. Further, a diffraction grating 121 is formed on the upper surface of the upper guide layer 104b.

下部クラッド層102、活性層103、p型半導体層105、n型半導体層106、下部ガイド層104a,上部ガイド層104b、回折格子121など、基板201およびバッファ層202以外は、前述した実施の形態1と同様である。 Other than the substrate 201 and the buffer layer 202, such as the lower clad layer 102, the active layer 103, the p-type semiconductor layer 105, the n-type semiconductor layer 106, the lower guide layer 104a, the upper guide layer 104b, and the diffraction grating 121, the above-described embodiment It is the same as 1.

バッファ層202と下部クラッド層102の間には、GaAs/InGaAsやGaAs/InAlAs超格子構造からなる転位フィルタ層を挿入し、活性層103への転位伝搬を抑制することも可能である。 It is also possible to insert a dislocation filter layer having a GaAs / InGaAs or GaAs / InAlAs superlattice structure between the buffer layer 202 and the lower clad layer 102 to suppress dislocation propagation to the active layer 103.

実施の形態2では、シリコンからなる基板201の上に、バッファ層202と、前述した実施の形態1と同様のレーザ構造が形成されていることに特徴がある。実施の形態2では、GaAs系の化合物半導体に対して異種材料となるSiからなる基板201を用い、バッファ層202より成長に伴う転位を制御することで、下部クラッド層102,活性層103などの各GaAs系半導体の層を一括して成長できる。なお、実施の形態1と同様に、下部クラッド層102は、AlGaAs、AlAs、およびAl23などから構成することができる。 The second embodiment is characterized in that the buffer layer 202 and the same laser structure as in the first embodiment described above are formed on the substrate 201 made of silicon. In the second embodiment, a substrate 201 made of Si, which is a dissimilar material for a GaAs-based compound semiconductor, is used, and dislocations accompanying growth are controlled from the buffer layer 202 to form a lower clad layer 102, an active layer 103, and the like. The layers of each GaAs semiconductor can be grown together. As in the first embodiment, the lower clad layer 102 can be made of AlGaAs, AlAs, Al 2 O 3 , and the like.

また、図5Bに示すように、下部クラッド層102の上に、InGaPからなる厚さ10nm程度の半導体層111を形成しておくこともできる。また、上部ガイド層104bの上に、InGaPからなる厚さ10nm程度の半導体層112を形成しておくこともできる。これらの構成も、実施の形態1と同様である。 Further, as shown in FIG. 5B, a semiconductor layer 111 made of InGaP and having a thickness of about 10 nm can be formed on the lower clad layer 102. Further, a semiconductor layer 112 made of InGaP and having a thickness of about 10 nm can be formed on the upper guide layer 104b. These configurations are also the same as those in the first embodiment.

次に、上述した半導体レーザの活性層103の特性制御について説明する。GaAs基板を用いて作製された一般的な半導体レーザでは、光閉じ込めのためにクラッド層として活性層の上下にAlGaAs層を形成する必要がある。この従来構造においては、AlGaAsの成長温度が高いため、活性層を形成した後のAlGaAsの形成時に、活性層の特性が変化する課題があった。特に、InAs自己形成量子ドットから構成した活性層においては、活性層を形成した後に高温にさらされると、量子ドットの構造と塑性が変化し、発光波長が短波長化することが知られている。例えば、MOVPEのAlGaAsの成長温度は650℃以上であり、活性層を形成した後のAlGaAs層の成長で、波長が短波長化し、1.3μm波長のレーザを実現することが困難であった。 Next, the characteristic control of the active layer 103 of the semiconductor laser described above will be described. In a general semiconductor laser manufactured by using a GaAs substrate, it is necessary to form an AlGaAs layer above and below the active layer as a clad layer for light confinement. In this conventional structure, since the growth temperature of AlGaAs is high, there is a problem that the characteristics of the active layer change when AlGaAs is formed after the active layer is formed. In particular, it is known that in an active layer composed of InAs self-formed quantum dots, when exposed to a high temperature after forming the active layer, the structure and plasticity of the quantum dots change and the emission wavelength becomes shorter. .. For example, the growth temperature of AlGaAs of MOVPE is 650 ° C. or higher, and the growth of the AlGaAs layer after forming the active layer shortens the wavelength, making it difficult to realize a laser having a wavelength of 1.3 μm.

しかし、本発明の構造は、活性層の形成後に、厚膜のAlGaAs成長が不要であり、成長温度が約550℃のInGaP再成長のみである。このため、活性層の特性の変化を抑制することができる。また、クラッドをInGaPから構成するリッジ構造レーザと比較しても、リッジ構造レーザのInGaPクラッドの厚さが1.5μm以上であるのに対して、実施の形態では、p型半導体層105およびn型半導体層106の厚さが、上述した厚さの1/3以下であるため、熱の影響を抑制することができる。 However, the structure of the present invention does not require AlGaAs growth of the thick film after the formation of the active layer, and only InGaP regrowth at a growth temperature of about 550 ° C. Therefore, it is possible to suppress changes in the characteristics of the active layer. Further, even when compared with the ridge structure laser in which the clad is composed of InGaP, the thickness of the InGaP clad of the ridge structure laser is 1.5 μm or more, whereas in the embodiment, the p-type semiconductor layer 105 and n Since the thickness of the type semiconductor layer 106 is 1/3 or less of the above-mentioned thickness, the influence of heat can be suppressed.

次に、上述した実施の形態に係る半導体レーザの効果について図6A、図6Bを参照して説明する。図6Aは、活性層の光閉じ込め係数の導波路幅依存性を示している。図6Aに示すように、従来と比較して、下部クラッド層をAlAsやAl23から構成した実施の形態によれば、大幅な光閉じ込め係数の改善が得られる。このことにより、半導体レーザの閾値利得が低減し、低電流駆動が実現できる。 Next, the effect of the semiconductor laser according to the above-described embodiment will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. FIG. 6A shows the waveguide width dependence of the optical confinement coefficient of the active layer. As shown in FIG. 6A, according to the embodiment in which the lower clad layer is composed of AlAs or Al 2 O 3 , a significant improvement in the light confinement coefficient can be obtained as compared with the conventional case. As a result, the threshold gain of the semiconductor laser is reduced, and low current drive can be realized.

図6Bは、回折格子の、溝凹部の深さと結合係数との関係について示している。従来構造では、回折格子の溝凹部の深さを50nmとしても、結合係数は150cm-1に留まり、加えてこれらの回折格子をAlGaAsやInGaPにより埋め込むことは困難である。これに対し、下部クラッド層をAlAsやAl23から構成した実施の形態によれば、溝凹部の深さが50nmで500cm-1を超える結合係数が得られている。また、実施の形態によれば、回折格子の上の埋め込み成長が不要であるために、作製は極めて容易である。このように、本発明により小型の共振器が実現され、小型化、低電力駆動の高い効果が得られる。 FIG. 6B shows the relationship between the depth of the groove recess and the coupling coefficient of the diffraction grating. In the conventional structure, even if the depth of the groove recess of the diffraction grating is 50 nm, the coupling coefficient remains at 150 cm -1 , and in addition, it is difficult to embed these diffraction gratings with AlGaAs or InGaP. On the other hand, according to the embodiment in which the lower clad layer is made of Al As or Al 2 O 3 , a coupling coefficient exceeding 500 cm -1 is obtained when the depth of the groove recess is 50 nm. Further, according to the embodiment, the fabrication is extremely easy because the embedded growth on the diffraction grating is not required. As described above, according to the present invention, a small resonator is realized, and high effects of miniaturization and low power drive can be obtained.

なお、本発明は、上述した実施の形態に示した構成に限るものではなく、活性層を構成する材料としてはInGaAs、GaInNAs、InGaAsP、InAlGaAsなどのGaAs基板に成長可能なあらゆる材料を用いることができる。また、活性層の構造としては、半球状のInAs量子ドットによる層を用いたが、自己形成で作製できるその他のドット形状でも構わない。また、量子井戸活性層構造も適用可能であり、GaAs基板上で単一モード量子井戸レーザを実現できることも従来技術との比較における大きな特徴である。また、上述では、レーザとして説明したが、同様の導波路構造および活性層構造を用いれば、飽和耐性が高く、小型、低電流駆動の半導体光増幅器として動作させることもできる。 The present invention is not limited to the configuration shown in the above-described embodiment, and any material capable of growing on a GaAs substrate such as InGaAs, GaInNAs, InGaAsP, and InAlGaAs can be used as the material constituting the active layer. can. Further, as the structure of the active layer, a layer made of hemispherical InAs quantum dots is used, but other dot shapes that can be produced by self-formation may be used. In addition, a quantum well active layer structure is also applicable, and the ability to realize a single-mode quantum well laser on a GaAs substrate is also a major feature in comparison with the prior art. Further, although described above as a laser, if the same waveguide structure and active layer structure are used, it can be operated as a small-sized, low-current-driven semiconductor optical amplifier having high saturation resistance.

以上に説明したように、本発明によれば、GaAsより低い屈折率の下部クラッド層の上に活性層を配置し、基板の上で活性層を挟んでp型半導体層およびn型半導体層を配置したので、活性層をGaAs系の化合物半導体から構成する導波路型のレーザで、より小さな素子サイズで、単一モードが得られるようになる。 As described above, according to the present invention, the active layer is arranged on the lower clad layer having a refractive index lower than that of GaAs, and the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are formed by sandwiching the active layer on the substrate. Since the arrangement is made, a waveguide type laser in which the active layer is composed of a GaAs-based compound semiconductor can obtain a single mode with a smaller element size.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications and combinations can be carried out by a person having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. That is clear.

101…基板、102…下部クラッド層、103…活性層、104a…下部ガイド層、104b…上部ガイド層、105…p型半導体層、106…n型半導体層、107…コンタクト層、108…コンタクト層、109…p型電極、110…n型電極、121…回折格子、122…共振器領域。 101 ... substrate, 102 ... lower clad layer, 103 ... active layer, 104a ... lower guide layer, 104b ... upper guide layer, 105 ... p-type semiconductor layer, 106 ... n-type semiconductor layer, 107 ... contact layer, 108 ... contact layer , 109 ... p-type electrode, 110 ... n-type electrode, 121 ... diffraction grating, 122 ... resonator region.

Claims (6)

基板の上に形成されたGaAsを含んで構成された活性層と、
前記基板の側の前記活性層の下に形成され、GaAsより低い屈折率の下部クラッド層と、
前記活性層の上に形成された回折格子と、
前記基板の上で、前記活性層を挟んで配置されて前記活性層に接して形成され、Gaを含む化合物半導体から構成されたp型半導体層およびn型半導体層と、
前記n型半導体層に接続するn型電極と、
前記p型半導体層に接続するp型電極と
を備える半導体レーザ。
An active layer composed of GaAs formed on the substrate, and
A lower clad layer formed under the active layer on the side of the substrate and having a refractive index lower than that of GaAs.
The diffraction grating formed on the active layer and
A p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer formed on the substrate with the active layer interposed therebetween and in contact with the active layer and composed of a compound semiconductor containing Ga.
The n-type electrode connected to the n-type semiconductor layer and
A semiconductor laser including a p-type electrode connected to the p-type semiconductor layer.
請求項1記載の半導体レーザにおいて、
前記p型半導体層および前記n型半導体層は、前記活性層より低い屈折率の化合物半導体から構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
In the semiconductor laser according to claim 1,
A semiconductor laser characterized in that the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are composed of a compound semiconductor having a refractive index lower than that of the active layer.
請求項2記載の半導体レーザにおいて、
前記p型半導体層および前記n型半導体層は、InGaPから構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
In the semiconductor laser according to claim 2,
A semiconductor laser characterized in that the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer are composed of InGaP.
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体レーザにおいて、
前記活性層は、量子ドット層から構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 3.
The active layer is a semiconductor laser characterized in that it is composed of a quantum dot layer.
請求項1~4のいずれか1項に記載の半導体レーザにおいて、
前記下部クラッド層は、AlGaAs、AlAs、およびAl23のいずれから構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 4.
A semiconductor laser characterized in that the lower clad layer is composed of any of AlGaAs, AlAs, and Al 2 O 3 .
請求項1~5のいずれか1項に記載の半導体レーザにおいて、
前記基板は、GaAsまたはSiから構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5.
The substrate is a semiconductor laser characterized in that it is composed of GaAs or Si.
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