JP2500617B2 - 屈折率制御光半導体構造 - Google Patents
屈折率制御光半導体構造Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06203—Transistor-type lasers
- H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements with at least one potential jump barrier, e.g. PN, PIN junction
- G02F1/017—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells
- G02F1/01708—Structures with periodic or quasi periodic potential variation, e.g. superlattices, quantum wells in an optical wavequide structure
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】波長可変半導体レーザ、屈折率制
御型半導体光変調器など、電流／電圧により屈折率を変
化させて光を制御する半導体デバイスは、光通信分野で
重要なものとなってきた。本発明は、このようなデバイ
スのための、小さい電流注入量で屈折率を大きく変化さ
せることのできる光半導体構造に関する。
御型半導体光変調器など、電流／電圧により屈折率を変
化させて光を制御する半導体デバイスは、光通信分野で
重要なものとなってきた。本発明は、このようなデバイ
スのための、小さい電流注入量で屈折率を大きく変化さ
せることのできる光半導体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】以下の説明に於いては、波長可変レーザ
における波長チューニング層を例にとって従来技術及び
本発明の屈折率制御光半導体構造を説明する。図５は、
波長可変半導体レーザの断面構造を示し、図６は従来技
術の波長チューニング層の層構造を示す（例えば、阪田
他、１９９３年電子情報通信学会春季大会予稿集４−２
０２ページ、１９９３年）。図５に於いて、波長可変レ
ーザは、ｐ型ＩｎＰ基板１４上に積層されたｐ型ＩｎＰ
バッファ層１５と、メサ状に形成された波長チューニン
グ層１６、ｎ型ＩｎＰ層１７、バンドギャップ波長１．
５５μｍの多重量子井戸活性層１８、ｐ型ＩｎＰ層１９
からなる多層構造と、多層構造を埋め込むｎ型ＩｎＰ層
２０と、ｐ型ＩｎＰ層１９上に形成されたｐ型ＩｎＰ層
２１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層２２と、絶縁体層２３、ｐ電
極２４、２５、ｎ電極２６とから成っている。ｐ型Ｉｎ
Ｐバッファ層１５の波長チューニング層１６に接する界
面には、レーザ共振器方向に回折格子２７が形成されて
いる。ｐ電極２４とｎ電極２６を用いて活性層１８に電
流を注入し、活性層の電流とは独立に、ｐ電極２５とｎ
電極２６を用いて波長チューニング層１６に電流を流し
てキャリアを注入する。波長チューニング層１６は電流
注入により屈折率が変化し、活性層１８、ｎ型ＩｎＰ層
１７、波長チューニング層１６とから成る光導波路の等
価屈折率が変化する。この結果、回折格子２７の光学的
なピッチが変化し、レーザ発振波長が変化する。図６に
おいて、波長チューニング層１６は、層厚２０ｎｍ／バ
ンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧａＡｓＰガイド
層２８と、層厚１０ｎｍ／バンドギャップ波長１．４５
μｍのＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層２９及び層厚２０ｎｍ
／バンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧａＡｓＰバ
リア層３０とからなる３周期の多重量子井戸層と、層厚
２００ｎｍ／バンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層３１とからなる。全ての半導体層はｐ
型ＩｎＰ基板１４に格子整合している。キャリア注入に
よる波長チューニング層１６の屈折率変化は、量子井戸
層２９のバンド充填による異常分散変化と、波長チュー
ニング層１６全域のキャリアのプラズマ分散変化によっ
て起こるが、この波長チューニング層の場合は２つの分
散の寄与は同じ程度である。このような波長チューニン
グ層を用いた結果、波長チューニング電流０−５０ｍＡ
で波長変化３ｎｍ程度が得られている。
における波長チューニング層を例にとって従来技術及び
本発明の屈折率制御光半導体構造を説明する。図５は、
波長可変半導体レーザの断面構造を示し、図６は従来技
術の波長チューニング層の層構造を示す（例えば、阪田
他、１９９３年電子情報通信学会春季大会予稿集４−２
０２ページ、１９９３年）。図５に於いて、波長可変レ
ーザは、ｐ型ＩｎＰ基板１４上に積層されたｐ型ＩｎＰ
バッファ層１５と、メサ状に形成された波長チューニン
グ層１６、ｎ型ＩｎＰ層１７、バンドギャップ波長１．
５５μｍの多重量子井戸活性層１８、ｐ型ＩｎＰ層１９
からなる多層構造と、多層構造を埋め込むｎ型ＩｎＰ層
２０と、ｐ型ＩｎＰ層１９上に形成されたｐ型ＩｎＰ層
２１、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層２２と、絶縁体層２３、ｐ電
極２４、２５、ｎ電極２６とから成っている。ｐ型Ｉｎ
Ｐバッファ層１５の波長チューニング層１６に接する界
面には、レーザ共振器方向に回折格子２７が形成されて
いる。ｐ電極２４とｎ電極２６を用いて活性層１８に電
流を注入し、活性層の電流とは独立に、ｐ電極２５とｎ
電極２６を用いて波長チューニング層１６に電流を流し
てキャリアを注入する。波長チューニング層１６は電流
注入により屈折率が変化し、活性層１８、ｎ型ＩｎＰ層
１７、波長チューニング層１６とから成る光導波路の等
価屈折率が変化する。この結果、回折格子２７の光学的
なピッチが変化し、レーザ発振波長が変化する。図６に
おいて、波長チューニング層１６は、層厚２０ｎｍ／バ
ンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧａＡｓＰガイド
層２８と、層厚１０ｎｍ／バンドギャップ波長１．４５
μｍのＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層２９及び層厚２０ｎｍ
／バンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧａＡｓＰバ
リア層３０とからなる３周期の多重量子井戸層と、層厚
２００ｎｍ／バンドギャップ波長１．２９μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層３１とからなる。全ての半導体層はｐ
型ＩｎＰ基板１４に格子整合している。キャリア注入に
よる波長チューニング層１６の屈折率変化は、量子井戸
層２９のバンド充填による異常分散変化と、波長チュー
ニング層１６全域のキャリアのプラズマ分散変化によっ
て起こるが、この波長チューニング層の場合は２つの分
散の寄与は同じ程度である。このような波長チューニン
グ層を用いた結果、波長チューニング電流０−５０ｍＡ
で波長変化３ｎｍ程度が得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術で波長チュー
ニング量を制限する主な原因は、波長チューニング電流
による素子の発熱と、波長チューニング層に於ける価電
子帯間吸収によるレーザ光損失である。前者は、波長チ
ューニング電流の増加と共に増大し、後者は波長チュー
ニング層のキャリア密度と共に増大する。この結果、レ
ーザ出力はチューニング電流の増加と共に減少する。ま
た、波長チューニング層の屈折率変化は、波長チューニ
ング層のキャリア密度に依存するが、電流密度（Ｊ）と
キャリア密度（Ｎ）の関係は、Ｊ＝ｅＮ／τで表され、
キャリアライフタイムτに大きく依存する。ここで、ｅ
は電子素電荷を表す。キャリアライフタイムは、キャリ
ア密度が大きくなると減少するため、単位キャリア密度
を増加させるために必要な電流がキャリア密度と共に大
きくなっていく。これらの結果、実用的なレーザ出力１
ｍＷが得られる波長チューニング電流の最大量は５０ｍ
Ａ程度になっている。
ニング量を制限する主な原因は、波長チューニング電流
による素子の発熱と、波長チューニング層に於ける価電
子帯間吸収によるレーザ光損失である。前者は、波長チ
ューニング電流の増加と共に増大し、後者は波長チュー
ニング層のキャリア密度と共に増大する。この結果、レ
ーザ出力はチューニング電流の増加と共に減少する。ま
た、波長チューニング層の屈折率変化は、波長チューニ
ング層のキャリア密度に依存するが、電流密度（Ｊ）と
キャリア密度（Ｎ）の関係は、Ｊ＝ｅＮ／τで表され、
キャリアライフタイムτに大きく依存する。ここで、ｅ
は電子素電荷を表す。キャリアライフタイムは、キャリ
ア密度が大きくなると減少するため、単位キャリア密度
を増加させるために必要な電流がキャリア密度と共に大
きくなっていく。これらの結果、実用的なレーザ出力１
ｍＷが得られる波長チューニング電流の最大量は５０ｍ
Ａ程度になっている。
【０００４】本発明の目的は、小さい電流で大きい屈折
率変化の得られる波長チューニング層を提供することに
ある。このような波長チューニング層を用いれば、波長
チューニング量を大きくし、かつ波長チューニングによ
るレーザ出力の減少を抑制できる。
率変化の得られる波長チューニング層を提供することに
ある。このような波長チューニング層を用いれば、波長
チューニング量を大きくし、かつ波長チューニングによ
るレーザ出力の減少を抑制できる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の波長チューニン
グ層は、半導体量子井戸層と該半導体量子井戸層よりバ
ンドギャップの大きいバリア層とが交互に複数周期積層
した多重量子井戸構造を含み、かつ前記半導体量子井戸
層が、波長チューニング層が積層される半導体基板より
も小さい格子定数を持ち、かつ前記半導体量子井戸層の
層厚が、量子井戸層の最低次ヘビーホールサブバンドと
最低次ライトホールサブバンドが波数空間のΓ点におい
てほぼ同じエネルギーを持つように設定されたことを特
徴とする。
グ層は、半導体量子井戸層と該半導体量子井戸層よりバ
ンドギャップの大きいバリア層とが交互に複数周期積層
した多重量子井戸構造を含み、かつ前記半導体量子井戸
層が、波長チューニング層が積層される半導体基板より
も小さい格子定数を持ち、かつ前記半導体量子井戸層の
層厚が、量子井戸層の最低次ヘビーホールサブバンドと
最低次ライトホールサブバンドが波数空間のΓ点におい
てほぼ同じエネルギーを持つように設定されたことを特
徴とする。
【０００６】
【作用】量子井戸層に引っ張り歪をかけ、かつ量子井戸
層の最低次ヘビーホールサブバンドと最低次ライトホー
ルサブバンドが波数空間のΓ点においてほぼ同じエネル
ギーを持つように量子井戸層の層厚を設定すると、量子
井戸層の最低次ホールサブバンドの波数空間での構造
は、Γ点で鞍部を持ったものになる。このようなバンド
構造をもつ量子井戸の光学的状態密度は、最低光学遷移
エネルギー付近でピーク状に大きくなる。このような量
子井戸にキャリアを注入すると、バンド充填による吸収
飽和の結果、屈折率変化の内の異常分散成分がきわめて
大きくなる。また、キャリア注入において、電子とホー
ルが波数空間で異なった位置に分布するため、電子とホ
ールの再結合確率が小さく、キャリアライフタイムを長
くすることができる。従って、少ない電流で大きいキャ
リア密度変化を起こすことができる。これらの結果、少
ない電流で大きな屈折率変化を起こすことができる。
層の最低次ヘビーホールサブバンドと最低次ライトホー
ルサブバンドが波数空間のΓ点においてほぼ同じエネル
ギーを持つように量子井戸層の層厚を設定すると、量子
井戸層の最低次ホールサブバンドの波数空間での構造
は、Γ点で鞍部を持ったものになる。このようなバンド
構造をもつ量子井戸の光学的状態密度は、最低光学遷移
エネルギー付近でピーク状に大きくなる。このような量
子井戸にキャリアを注入すると、バンド充填による吸収
飽和の結果、屈折率変化の内の異常分散成分がきわめて
大きくなる。また、キャリア注入において、電子とホー
ルが波数空間で異なった位置に分布するため、電子とホ
ールの再結合確率が小さく、キャリアライフタイムを長
くすることができる。従って、少ない電流で大きいキャ
リア密度変化を起こすことができる。これらの結果、少
ない電流で大きな屈折率変化を起こすことができる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明にかかる波長チューニング層
の層構造を示す。層厚２０ｎｍ／バンドギャップ波長
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰガイド層１と、層厚５ｎｍ
のＩｎ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ量子井戸層２及び層厚１０
ｎｍ／バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
バリア層３とを１周期とする７周期の多重量子井戸構造
と、層厚２０ｎｍ／バンドギャップ波長１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰガイド層４とから成っている。１．５５μ
ｍの光に対する波長チューニング層全体の光閉じこめ係
数は０．２５程度で、従来技術の波長チューニング層と
同程度である。本発明にかかる波長チューニング層は、
図５の波長可変半導体レーザの波長チューニング層１６
として用いられる。図５のＩｎＰ基板１４に対して、量
子井戸層２は格子定数が小さく、量子井戸層２には０．
９％の引っ張り歪がかかる。この場合、量子井戸層２に
おけるΓ点のホールバンド端に関して、ライトホールバ
ンド端がヘビーホールバンド端よりもエネルギー的に６
０ｍｅＶ程度高くなる。量子井戸の層厚を適当に選ぶこ
とにより、量子効果によるサブバンドエネルギーは変化
でき、量子井戸層厚５ｎｍ付近に於いて最低次ライトホ
ールサブバンドエネルギーと最低次ヘビーホールサブバ
ンドエネルギーが一致する。このとき、量子井戸層２の
最低次電子、ホールの波数空間でのサブバンド構造は図
２のようになる。電子サブバンド５は放物形状になって
いるが、ホール第一サブバンド６はΓ点において鞍部を
持った形状になる。ホール第２サブバンド７は、Γ点付
近に於いてホール第一サブバンド６と逆の曲率を持った
構造になる。これは、ライトホールとヘビーホールのバ
ンド混合がこの構造ではきわめて強くなるためである。
電子、ホールを注入すると、電子８はΓ点付近に分布
し、ホール９はΓ点から離れた波数のところに分布す
る。
の層構造を示す。層厚２０ｎｍ／バンドギャップ波長
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰガイド層１と、層厚５ｎｍ
のＩｎ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ量子井戸層２及び層厚１０
ｎｍ／バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
バリア層３とを１周期とする７周期の多重量子井戸構造
と、層厚２０ｎｍ／バンドギャップ波長１．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰガイド層４とから成っている。１．５５μ
ｍの光に対する波長チューニング層全体の光閉じこめ係
数は０．２５程度で、従来技術の波長チューニング層と
同程度である。本発明にかかる波長チューニング層は、
図５の波長可変半導体レーザの波長チューニング層１６
として用いられる。図５のＩｎＰ基板１４に対して、量
子井戸層２は格子定数が小さく、量子井戸層２には０．
９％の引っ張り歪がかかる。この場合、量子井戸層２に
おけるΓ点のホールバンド端に関して、ライトホールバ
ンド端がヘビーホールバンド端よりもエネルギー的に６
０ｍｅＶ程度高くなる。量子井戸の層厚を適当に選ぶこ
とにより、量子効果によるサブバンドエネルギーは変化
でき、量子井戸層厚５ｎｍ付近に於いて最低次ライトホ
ールサブバンドエネルギーと最低次ヘビーホールサブバ
ンドエネルギーが一致する。このとき、量子井戸層２の
最低次電子、ホールの波数空間でのサブバンド構造は図
２のようになる。電子サブバンド５は放物形状になって
いるが、ホール第一サブバンド６はΓ点において鞍部を
持った形状になる。ホール第２サブバンド７は、Γ点付
近に於いてホール第一サブバンド６と逆の曲率を持った
構造になる。これは、ライトホールとヘビーホールのバ
ンド混合がこの構造ではきわめて強くなるためである。
電子、ホールを注入すると、電子８はΓ点付近に分布
し、ホール９はΓ点から離れた波数のところに分布す
る。
【０００８】
【発明の効果】図３は、本発明にかかる量子井戸層２
と、従来技術の量子井戸層２９の光学的状態密度と光学
遷移エネルギーの関係を計算したものである。本発明に
かかる量子井戸層２では、最低光学遷移エネルギー付近
でピーク状に突出した状態密度１０になり、従来技術の
量子井戸層２９では最低光学遷移波長付近で階段状の状
態密度１１になる。図４は、電流注入量に対して、１．
５５μｍの光に対する波長チューニング層の実効的屈折
率変化量を計算したものであり、本発明にかかる波長チ
ューニング層と従来技術の波長チューニング層を比較し
ている。実効的屈折率変化は、チューニング層屈折率変
化にチューニング層光閉じこめ係数を掛けたものであ
り、電流無注入時の実効的屈折率と所定の電流を注入し
た時の実効的屈折率の差をとっている。計算は、キャリ
ア密度を変化させて屈折率変化を計算し、あるキャリア
密度に対するキャリアライフタイムは構造によらず一定
として電流密度に換算した。キャリアライフタイムのキ
ャリア密度依存性は、１．３μｍバンドギャップ波長の
ＩｎＧａＡｓＰ層に対する実験値を用いた。本発明にか
かる波長チューニング層は、従来技術の波長チューニン
グ層に比較して異常分散成分１２が５倍程度大きく、プ
ラズマ分散成分１３は同程度となり、実効的総屈折率変
化は２．５倍−２倍程度になる。電流注入量が小さいほ
ど、実効的総屈折率変化量の従来技術に対する比は大き
い。５０ｍＡ電流注入時の波長変化量は従来の２倍の６
ｎｍになる。更に、本発明の波長チューニング層では、
以下の理由により図４の電流値は実際にはより小さくな
る。図２に示すように、電子、ホールを注入すると、電
子７はΓ点付近に分布し、ホール９はΓ点から離れた波
数のところ分布する。光学遷移の波数選択則により、異
なる波数を持つ電子とホールの再結合確率は非常に小さ
い。キャリア注入量が増加すると、一部の電子、ホール
は同じ波数の領域に分布するようになるが、同じキャリ
ア密度の場合のキャリアライフタイムは、従来例の波長
チューニング層に比較して大きくなる。これらの結果、
波長チューニング電流が従来に比べて小さくなるため、
素子の発熱の影響が小さくなり、波長チューニング量が
大きくてもレーザ出力の低下が小さい。
と、従来技術の量子井戸層２９の光学的状態密度と光学
遷移エネルギーの関係を計算したものである。本発明に
かかる量子井戸層２では、最低光学遷移エネルギー付近
でピーク状に突出した状態密度１０になり、従来技術の
量子井戸層２９では最低光学遷移波長付近で階段状の状
態密度１１になる。図４は、電流注入量に対して、１．
５５μｍの光に対する波長チューニング層の実効的屈折
率変化量を計算したものであり、本発明にかかる波長チ
ューニング層と従来技術の波長チューニング層を比較し
ている。実効的屈折率変化は、チューニング層屈折率変
化にチューニング層光閉じこめ係数を掛けたものであ
り、電流無注入時の実効的屈折率と所定の電流を注入し
た時の実効的屈折率の差をとっている。計算は、キャリ
ア密度を変化させて屈折率変化を計算し、あるキャリア
密度に対するキャリアライフタイムは構造によらず一定
として電流密度に換算した。キャリアライフタイムのキ
ャリア密度依存性は、１．３μｍバンドギャップ波長の
ＩｎＧａＡｓＰ層に対する実験値を用いた。本発明にか
かる波長チューニング層は、従来技術の波長チューニン
グ層に比較して異常分散成分１２が５倍程度大きく、プ
ラズマ分散成分１３は同程度となり、実効的総屈折率変
化は２．５倍−２倍程度になる。電流注入量が小さいほ
ど、実効的総屈折率変化量の従来技術に対する比は大き
い。５０ｍＡ電流注入時の波長変化量は従来の２倍の６
ｎｍになる。更に、本発明の波長チューニング層では、
以下の理由により図４の電流値は実際にはより小さくな
る。図２に示すように、電子、ホールを注入すると、電
子７はΓ点付近に分布し、ホール９はΓ点から離れた波
数のところ分布する。光学遷移の波数選択則により、異
なる波数を持つ電子とホールの再結合確率は非常に小さ
い。キャリア注入量が増加すると、一部の電子、ホール
は同じ波数の領域に分布するようになるが、同じキャリ
ア密度の場合のキャリアライフタイムは、従来例の波長
チューニング層に比較して大きくなる。これらの結果、
波長チューニング電流が従来に比べて小さくなるため、
素子の発熱の影響が小さくなり、波長チューニング量が
大きくてもレーザ出力の低下が小さい。
【０００９】以上の効果により、本発明にかかる波長チ
ューニング層を用いれば、小さい電流値で波長チューニ
ング量が大きく、かつ波長チューニングによるレーザ出
力の低下が小さい波長可変半導体レーザを得ることがで
きる。尚、本発明の屈折率制御半導体構造は、波長可変
半導体レーザのチューニング層として用いることができ
るだけでなく、電流注入により屈折率を制御して動作さ
せる屈折率制御型光変調器の活性層としても用いること
ができることは言うまでもない。
ューニング層を用いれば、小さい電流値で波長チューニ
ング量が大きく、かつ波長チューニングによるレーザ出
力の低下が小さい波長可変半導体レーザを得ることがで
きる。尚、本発明の屈折率制御半導体構造は、波長可変
半導体レーザのチューニング層として用いることができ
るだけでなく、電流注入により屈折率を制御して動作さ
せる屈折率制御型光変調器の活性層としても用いること
ができることは言うまでもない。
【図１】本発明にかかる屈折率制御半導体構造の層構
造。
造。
【図２】本発明にかかる屈折率制御半導体構造を構成す
る量子井戸層の波数空間でのバンド構造図。
る量子井戸層の波数空間でのバンド構造図。
【図３】本発明にかかる屈折率制御半導体構造を構成す
る量子井戸層と、従来技術の屈折率制御半導体構造を構
成する量子井戸層の、光学的状態密度と光学遷移エネル
ギーの関係を示す図。
る量子井戸層と、従来技術の屈折率制御半導体構造を構
成する量子井戸層の、光学的状態密度と光学遷移エネル
ギーの関係を示す図。
【図４】１．５５μｍの光に対する屈折率制御半導体構
造の計算上の実効的屈折率変化量を、本発明にかかる屈
折率制御半導体構造と従来技術の屈折率制御半導体構造
について比較した図。
造の計算上の実効的屈折率変化量を、本発明にかかる屈
折率制御半導体構造と従来技術の屈折率制御半導体構造
について比較した図。
【図５】波長可変半導体レーザの断面構造図。
【図６】従来技術の屈折率制御半導体構造の層構造図。
１ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２ 引っ張り歪Ｉｎ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ量子井戸層 ３ ＩｎＧａＡｓＰバリア層 ４ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ５ 電子第１サブバンド ６ ホール第１サブバンド ７ ホール第２サブバンド ８ 電子 ９ ホール １０ 量子井戸層２の光学的状態密度 １１ 量子井戸層２９の光学的状態密度 １２ 屈折率変化の内の異常分散成分 １３ 屈折率変化の内のプラズマ分散成分 １４ ｐ型ＩｎＰ基板 １５ ｐ型ＩｎＰバッファ層 １６ 波長チューニング層 １７ ｎ型ＩｎＰ層 １８ 多重量子井戸活性層 １９ ｐ型ＩｎＰ層 ２０ ｎ型ＩｎＰ層 ２１ ｐ型ＩｎＰ層 ２２ ｐ型ＩｎＧａＡｓ層 ２３ 絶縁体層 ２４、２５ ｐ電極 ２６ ｎ電極 ２７ 回折格子 ２８ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２９ 量子井戸層 ３０ ＩｎＧａＡｓＰバリア層 ３１ ＩｎＧａＡｓＰガイド層
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された屈折率制御半
導体層にキャリアを注入して屈折率変化をおこさせる屈
折率制御光半導体デバイスに於いて、前記屈折率制御半
導体層が、半導体量子井戸層と該半導体量子井戸層より
バンドギャップの大きいバリア層とが交互に複数周期積
層した多重量子井戸構造を含み、かつ前記半導体量子井
戸層が前記半導体基板よりも小さい格子定数を持ち、か
つ前記半導体量子井戸層の層厚が、量子井戸層の最低次
ヘビーホールサブバンドと最低次ライトホールサブバン
ドが波数空間のΓ点においてほぼ同じエネルギーを持つ
ように設定されたことを特徴とする屈折率制御光半導体
構造。
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