JP2631716B2 - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JP2631716B2 JP2631716B2 JP63235751A JP23575188A JP2631716B2 JP 2631716 B2 JP2631716 B2 JP 2631716B2 JP 63235751 A JP63235751 A JP 63235751A JP 23575188 A JP23575188 A JP 23575188A JP 2631716 B2 JP2631716 B2 JP 2631716B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- oscillation
- carrier density
- emitting device
- modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 大容量長距離光通信用半導体レーザに関し、 高速変調時の多モード化あるいは、チャーピングの問
題を解決することを目的とし、 分布帰還型または分布反射型半導体レーザにおいて、
電気的に分離され、活性層にキャリアを注入する変調部
と増幅部とを有し、該活性層における該変調部の長さ
は、該増幅部の1/2以下の長さに構成する。
題を解決することを目的とし、 分布帰還型または分布反射型半導体レーザにおいて、
電気的に分離され、活性層にキャリアを注入する変調部
と増幅部とを有し、該活性層における該変調部の長さ
は、該増幅部の1/2以下の長さに構成する。
本発明は大容量長距離光通信用半導体レーザを指向す
る半導体発光装置に関する。
る半導体発光装置に関する。
大容量長距離光通信用半導体レーザとして、光ファイ
バの分散による伝送特性劣化を避けるため、単一軸モー
ド発振が要求されている。単一軸モード発振半導体レー
ザとして、従来より分布帰還型（DFB）あるいは、分布
反射型（DBR）レーザが提供されている。
バの分散による伝送特性劣化を避けるため、単一軸モー
ド発振が要求されている。単一軸モード発振半導体レー
ザとして、従来より分布帰還型（DFB）あるいは、分布
反射型（DBR）レーザが提供されている。
第３図Ａは従来の半導体レーザの要部の模式的断面構
造図を示す。第３図Ａにおいて、100はＮ電極、101はＰ
電極、112はＰクラッド層、113は活性層、114は光ガイ
ド層、115はコルゲーション、116は基板、117はバイア
ス電源、118はパルス発振器である。
造図を示す。第３図Ａにおいて、100はＮ電極、101はＰ
電極、112はＰクラッド層、113は活性層、114は光ガイ
ド層、115はコルゲーション、116は基板、117はバイア
ス電源、118はパルス発振器である。
単一軸モード半導体レーザにおいても、高速変調時発
振波長の多モード化、更には、単一軸発振を行ってもチ
ャーピングと呼ばれる軸モード幅の増大という問題点が
ある。
振波長の多モード化、更には、単一軸発振を行ってもチ
ャーピングと呼ばれる軸モード幅の増大という問題点が
ある。
第３図Ｂは、従来の半導体レーザの入出力特性を示
し、光出力、キャリア密度、駆動電流をそれぞれ時間軸
に対して示している。
し、光出力、キャリア密度、駆動電流をそれぞれ時間軸
に対して示している。
第３図Ｂにおいて、半導体レーザのしきい値電流Ib付
近にバイアスしておいて、矩形波の駆動電流Ipを半導体
レーザに印加した場合、原理的には矩形波の光出力が出
るはずであるが、実際上は、第３図Ｂ中に示す活性層の
キャリア密度は、定常値Npよりオーバーシュートし、緩
和振動が生じる。このため、第３図Ｂの光出力にもキャ
リア密度の変動にともない緩和振動が生じる。
近にバイアスしておいて、矩形波の駆動電流Ipを半導体
レーザに印加した場合、原理的には矩形波の光出力が出
るはずであるが、実際上は、第３図Ｂ中に示す活性層の
キャリア密度は、定常値Npよりオーバーシュートし、緩
和振動が生じる。このため、第３図Ｂの光出力にもキャ
リア密度の変動にともない緩和振動が生じる。
このような現象が起きるのは、注入される電流と、発
光との間に時間遅れδｔが存在するためであり、駆動電
流Ipが印加された時、定常光出力Ppが得られるキャリア
密度の定常値Npよりも多くのキャリアが流れ込み、第３
図Ｂ中に示す如くキャリア密度がオーバーシュートし、
光は定常光出力Ppよりも多く出力する。次にこの光出力
にともなうキャリアの再結合効果によって、キャリア密
度は定常値Npよりも減少する。これに従って、光出力も
減少する。このようにして、キャリア密度と、光出力に
は緩和振動が生じる。
光との間に時間遅れδｔが存在するためであり、駆動電
流Ipが印加された時、定常光出力Ppが得られるキャリア
密度の定常値Npよりも多くのキャリアが流れ込み、第３
図Ｂ中に示す如くキャリア密度がオーバーシュートし、
光は定常光出力Ppよりも多く出力する。次にこの光出力
にともなうキャリアの再結合効果によって、キャリア密
度は定常値Npよりも減少する。これに従って、光出力も
減少する。このようにして、キャリア密度と、光出力に
は緩和振動が生じる。
この緩和振動による半導体レーザ特性への影響を第３
図Ｃを用いて説明する。即ち、第３図Ｃは従来の半導体
レーザの（ａ）しきい値利得と（ｂ）発振スペクトル図
を示す。実際には、分布帰還型（DFB）レーザにも第３
図Ｃ中に示すようにメインモードの他にメインモードよ
りもしきい値が高いいくつかのモードが存在する。その
ため、緩和振動のピークが大きい場合には、メインモー
ド以外の副次モードの発光が生じることになり、第３図
Ｃ中に示すように、発光スペクトルにメインモードＢ以
外の副次モードＡが出現する。
図Ｃを用いて説明する。即ち、第３図Ｃは従来の半導体
レーザの（ａ）しきい値利得と（ｂ）発振スペクトル図
を示す。実際には、分布帰還型（DFB）レーザにも第３
図Ｃ中に示すようにメインモードの他にメインモードよ
りもしきい値が高いいくつかのモードが存在する。その
ため、緩和振動のピークが大きい場合には、メインモー
ド以外の副次モードの発光が生じることになり、第３図
Ｃ中に示すように、発光スペクトルにメインモードＢ以
外の副次モードＡが出現する。
更に、緩和振動のもう一つの影響は、第３図Ｃ中にΔ
λｓで示されるようなスペクトル幅の広がりが出現する
ことである。
λｓで示されるようなスペクトル幅の広がりが出現する
ことである。
キャリア密度の変動ΔＮによって、屈折率の変動Δｎ
が発生する。キャリア密度が高くなると、屈折率が小さ
くなる。このため、半導体レーザの発光スペクトルは短
波長側に寄り、波長の短い側に発光スペクトルの膨らみ
（スペクトル幅の広がりΔλｓ）が発生する。キャリア
密度の変動が大きいと発光スペクトルの膨らみも大きく
なる。
が発生する。キャリア密度が高くなると、屈折率が小さ
くなる。このため、半導体レーザの発光スペクトルは短
波長側に寄り、波長の短い側に発光スペクトルの膨らみ
（スペクトル幅の広がりΔλｓ）が発生する。キャリア
密度の変動が大きいと発光スペクトルの膨らみも大きく
なる。
以上のように、従来の半導体レーザの構造では、キャ
リア密度のオーバーシュートのために、分布帰還型（DF
B）メインモードしきい値利得よりも大きな他の副次モ
ードのしきい値利得以上に全体の利得が増大し、多モー
ド発振するという欠点が存在する。更に、このキャリア
密度のオーバーシュートによって過剰になったキャリア
のために活性領域における屈折率が減少し、分布帰還型
（DFB）メインモード自身が短波長側にずれる。このた
め、スペクトル幅Δλｓだけ増大するという問題点があ
った。
リア密度のオーバーシュートのために、分布帰還型（DF
B）メインモードしきい値利得よりも大きな他の副次モ
ードのしきい値利得以上に全体の利得が増大し、多モー
ド発振するという欠点が存在する。更に、このキャリア
密度のオーバーシュートによって過剰になったキャリア
のために活性領域における屈折率が減少し、分布帰還型
（DFB）メインモード自身が短波長側にずれる。このた
め、スペクトル幅Δλｓだけ増大するという問題点があ
った。
従来の分布帰還型（DFB）レーザ或いは分布反射型（D
BR）レーザにおける高速変調時の多モード化或いはチャ
ーピングの原因は、前述のように、高速変調における活
性領域のキャリア密度の時間的，空間的不均一による。
従って、これらの現象を防止し、高速変調時にも安定な
単一軸モード発振を実現するには、活性領域のキャリア
密度変動をできるだけ小さくする必要がある。
BR）レーザにおける高速変調時の多モード化或いはチャ
ーピングの原因は、前述のように、高速変調における活
性領域のキャリア密度の時間的，空間的不均一による。
従って、これらの現象を防止し、高速変調時にも安定な
単一軸モード発振を実現するには、活性領域のキャリア
密度変動をできるだけ小さくする必要がある。
本発明の目的は、高速変調時のキャリア変動を有効に
抑制して安定な単一軸モード発振を実現でき、またチャ
ーピングによる軸モード広がりも抑制可能な半導体発光
装置を提供することにある。
抑制して安定な単一軸モード発振を実現でき、またチャ
ーピングによる軸モード広がりも抑制可能な半導体発光
装置を提供することにある。
本発明の構成は以下に示す通りである。即ち、本発明
は分布帰還型または分布反射型半導体レーザにおいて、
電気的に分離され、活性層にキャリアを注入する変調部
と増幅部とを有し、該活性層における該変調部の長さ
は、該増幅部の1/2以下の長さとする半導体発光装置と
しての構成を有し、光スイッチ及び増幅器として動作さ
せる際の上記従来の問題点を解決するものである。
は分布帰還型または分布反射型半導体レーザにおいて、
電気的に分離され、活性層にキャリアを注入する変調部
と増幅部とを有し、該活性層における該変調部の長さ
は、該増幅部の1/2以下の長さとする半導体発光装置と
しての構成を有し、光スイッチ及び増幅器として動作さ
せる際の上記従来の問題点を解決するものである。
第１図Ａは本発明の半導体発光装置の原理を説明する
ための模式的断面構造図を示す。第１図中Ａ中、12はＰ
クラッド層、13は活性層、14は光ガイド層、15はコルゲ
ーション、16は基板を示す。Ｎ電極10とＰ電極11によっ
て増幅部電極を構成し、一方20,21によって変調部電極
を構成している。増幅部電極としてのＰ電極11と変調部
電極21とは電気的に分離されている。この電気的分離
は、例えば、第１図Ａ中に図示されたような高抵抗部41
を形成することによって行なわれる。
ための模式的断面構造図を示す。第１図中Ａ中、12はＰ
クラッド層、13は活性層、14は光ガイド層、15はコルゲ
ーション、16は基板を示す。Ｎ電極10とＰ電極11によっ
て増幅部電極を構成し、一方20,21によって変調部電極
を構成している。増幅部電極としてのＰ電極11と変調部
電極21とは電気的に分離されている。この電気的分離
は、例えば、第１図Ａ中に図示されたような高抵抗部41
を形成することによって行なわれる。
17は増幅部バイアス電源、18は変調部バイアス電源、
19はパルス発振器である。
19はパルス発振器である。
第１図Ａの半導体発光装置において、増幅部電極とし
てのＰ電極11、及び変調部電極21に、順方向のバイアス
を印加した時の所要の光出力をP0とする。この時増幅部
電極としてのＰ電極11及び変調部電極21から注入される
電流密度を同一とする。この状態は第３図Ａに示す従来
例としての半導体レーザに順方向バイアスを印加した場
合と同じである。
てのＰ電極11、及び変調部電極21に、順方向のバイアス
を印加した時の所要の光出力をP0とする。この時増幅部
電極としてのＰ電極11及び変調部電極21から注入される
電流密度を同一とする。この状態は第３図Ａに示す従来
例としての半導体レーザに順方向バイアスを印加した場
合と同じである。
次に、変調部電極21の順バイアスを減少させる。P0が
大の場合、順バイアスを零としても分布帰還型（DFB）
レーザは発振し続けている。この時、変調部に逆バイア
スを印加することにより、非発振の状態にすることがで
きる。これは、逆バイアス時フランツ・ケルデイシュ効
果により、変調部の光吸収による損失が増大するためで
ある。この非発振の状態で変調部に順方向バイアスとな
るパルスを印加する。
大の場合、順バイアスを零としても分布帰還型（DFB）
レーザは発振し続けている。この時、変調部に逆バイア
スを印加することにより、非発振の状態にすることがで
きる。これは、逆バイアス時フランツ・ケルデイシュ効
果により、変調部の光吸収による損失が増大するためで
ある。この非発振の状態で変調部に順方向バイアスとな
るパルスを印加する。
直接変調を行う普通の半導体レーザの場合、緩和振動
の影響があって、光出力が定常状態より上昇し、緩和振
動する。本発明の半導体発光装置でも、変調部では同じ
ことが起こるが、全体で見るとキャリアは増幅部に多く
存在するから、全体を平均して見るとキャリアの変動は
小さい。
の影響があって、光出力が定常状態より上昇し、緩和振
動する。本発明の半導体発光装置でも、変調部では同じ
ことが起こるが、全体で見るとキャリアは増幅部に多く
存在するから、全体を平均して見るとキャリアの変動は
小さい。
この様子を第１図Ｂに示す入出力特性を用いて説明す
る。即ち、第１図Ｂは本発明の半導体発光装置の入出力
特性であって、光出力、平均キャリア密度、キャリア密
度、駆動電流の時間変化を示す図である。第１図Ｂ中に
示すように、矩形波の駆動電流Ipを印加しても変調部で
は、従来の場合と同様にキャリア密度に緩和振動が生じ
るので、光出力にはキャリア密度の変動に応じた緩和振
動が生じる。即ち、矩形波の駆動電流Ipが印加されて
も、発光に時間遅れδｔが存在するので活性層13の中に
キャリアが溜ってしまい、実際の活性層13中のキャリア
密度は第１図Ｂ中に斜線で示すように定常値Npよりも多
くなる。時間遅れδｔ後の発光時にはキャリアの再結合
によりキャリアが定常より小さくなり、キャリア密度の
緩和振動が生じる。
る。即ち、第１図Ｂは本発明の半導体発光装置の入出力
特性であって、光出力、平均キャリア密度、キャリア密
度、駆動電流の時間変化を示す図である。第１図Ｂ中に
示すように、矩形波の駆動電流Ipを印加しても変調部で
は、従来の場合と同様にキャリア密度に緩和振動が生じ
るので、光出力にはキャリア密度の変動に応じた緩和振
動が生じる。即ち、矩形波の駆動電流Ipが印加されて
も、発光に時間遅れδｔが存在するので活性層13の中に
キャリアが溜ってしまい、実際の活性層13中のキャリア
密度は第１図Ｂ中に斜線で示すように定常値Npよりも多
くなる。時間遅れδｔ後の発光時にはキャリアの再結合
によりキャリアが定常より小さくなり、キャリア密度の
緩和振動が生じる。
ところが、本発明の構造においては、変調部と増幅部
とが分離しており、周りの増幅部の電流密度は一定であ
り、キャリア密度も一定になっていることから、半導体
レーザ全体としてみたときの活性層の平均キャリア密度
は、変動のない増幅部と変動のある変調部との平均値と
なり、変調部と増幅部の大きさの割合で平均化されるこ
とになり、第１図Ｂ中に示すように、それだけ平均キャ
リア密度の変動幅が小さくなる。例えば、増幅部2:変調
部１の割合ならば、キャリア密度の変動幅は1/3にな
る。従って、定常光出力Ppの変動幅も第１図Ｂ中に示す
ように小さくなる。
とが分離しており、周りの増幅部の電流密度は一定であ
り、キャリア密度も一定になっていることから、半導体
レーザ全体としてみたときの活性層の平均キャリア密度
は、変動のない増幅部と変動のある変調部との平均値と
なり、変調部と増幅部の大きさの割合で平均化されるこ
とになり、第１図Ｂ中に示すように、それだけ平均キャ
リア密度の変動幅が小さくなる。例えば、増幅部2:変調
部１の割合ならば、キャリア密度の変動幅は1/3にな
る。従って、定常光出力Ppの変動幅も第１図Ｂ中に示す
ように小さくなる。
上述のように、本発明によれば、キャリア密度の緩和
振動のピークが従来より小さくなるので、次の２つの作
用が得られる。
振動のピークが従来より小さくなるので、次の２つの作
用が得られる。
第１図Ｃは本発明の半導体発光装置の（ａ）しきい値
利得と（ｂ）発振スペクトル図を示す。
利得と（ｂ）発振スペクトル図を示す。
第１図Ｃ（ｂ）に示すように、高速変調時の多モード
発振が防止される。
発振が防止される。
本発明では、キャリア密度の緩和振動のピーク値が従
来より低くなるので、第１図Ｃ（ａ）に示すように基本
モードよりも高いしきい値を有する他の副次モードのし
きい値利得に到達することがなく、副次的モードの発振
が生じない。
来より低くなるので、第１図Ｃ（ａ）に示すように基本
モードよりも高いしきい値を有する他の副次モードのし
きい値利得に到達することがなく、副次的モードの発振
が生じない。
第１図Ｃ（ｂ）に示すように、高速変調時の発振スペ
クトルの広がりΔλの増大が従来より軽減される。
クトルの広がりΔλの増大が従来より軽減される。
先に、第３図Ｃ（ｂ）に関して説明したように、キャ
リア密度の変動ΔＮによって、屈折率の変動Δｎが発生
する。キャリア密度が高くなると、屈折率が小さくな
る。このため、半導体レーザの発光スペクトルは短波長
側に寄り、波長の短い側に発光スペクトルの膨らみ（ス
ペクトル幅の広がりΔλｓ）が発生する。キャリア密度
の変動が大きいと膨らみも大きくなる。ところが、本発
明によれば従来より共振器内のキャリア密度の変動が小
さいので、第１図Ｃ（ｂ）の発振スペクトル幅の広がり
Δλが小さくなる。
リア密度の変動ΔＮによって、屈折率の変動Δｎが発生
する。キャリア密度が高くなると、屈折率が小さくな
る。このため、半導体レーザの発光スペクトルは短波長
側に寄り、波長の短い側に発光スペクトルの膨らみ（ス
ペクトル幅の広がりΔλｓ）が発生する。キャリア密度
の変動が大きいと膨らみも大きくなる。ところが、本発
明によれば従来より共振器内のキャリア密度の変動が小
さいので、第１図Ｃ（ｂ）の発振スペクトル幅の広がり
Δλが小さくなる。
次に、本発明において、変調部は増幅部の1/2以下の
長さに限定されることを説明する。
長さに限定されることを説明する。
増幅部と変調部との割合は、第一に発振の安定性から
考えなければならない。変調部は増幅部の1/2程度ない
しそれ以下であることが、高速変調時に安定な発振を得
るために必要である。
考えなければならない。変調部は増幅部の1/2程度ない
しそれ以下であることが、高速変調時に安定な発振を得
るために必要である。
これを試算してみる。
分布帰還型（DFB）レーザにおいて、安定な単一モー
ド発振を維持する条件は、 κＬ＝0.5〜1.0 …（１） であることが知られている。ここで、κは結合係数、Ｌ
はキャビティ長である。
ド発振を維持する条件は、 κＬ＝0.5〜1.0 …（１） であることが知られている。ここで、κは結合係数、Ｌ
はキャビティ長である。
変調時に安定な単一モード動作を行うためには、半導
体レーザがON及びOFFの両状態とも、（１）式の安定条
件を満足しなければならない。
体レーザがON及びOFFの両状態とも、（１）式の安定条
件を満足しなければならない。
〔試算１〕 ON状態κLON＝1.0の上限とした場合、増幅部の長さを
２、変調部の長さを１を割合としたとき、OFF状態で
は、 κLOFF＝κ×〔2/（２＋１）〕LON ＝κ×〔2/3〕LON＝0.66 となり、分離層の長さを考慮して、 κLOFF≒0.5 となる。
２、変調部の長さを１を割合としたとき、OFF状態で
は、 κLOFF＝κ×〔2/（２＋１）〕LON ＝κ×〔2/3〕LON＝0.66 となり、分離層の長さを考慮して、 κLOFF≒0.5 となる。
即ち上記（１）式の範囲内であり、安定な単一モード
動作が行われることを示している。
動作が行われることを示している。
次にもっと変調部が小さい場合の試算をする。
〔試算２〕 ON状態κLON＝1.0の上限とした場合、増幅部の長さが
３、変調部の長さが１の場合、 κLOFF＝κ×〔3/（３＋１）〕LON ＝κ×〔3/4〕LON＝0.75 となり、分離層の長さを考慮しても、 0.75＞κLOFF＞0.5 とでき、やはり（１）式の安定条件を満たしている。
３、変調部の長さが１の場合、 κLOFF＝κ×〔3/（３＋１）〕LON ＝κ×〔3/4〕LON＝0.75 となり、分離層の長さを考慮しても、 0.75＞κLOFF＞0.5 とでき、やはり（１）式の安定条件を満たしている。
この試算から明らかなように、増幅部は変調部の２倍
以上（即ち、変調部は増幅部の1/2以下）であれば、
（１）式の安定な単一モード発振条件を満たすことにな
る。
以上（即ち、変調部は増幅部の1/2以下）であれば、
（１）式の安定な単一モード発振条件を満たすことにな
る。
一方、変調部は次の２つの理由により小さい方が良
い。
い。
変調部の寸法を小さくすると、容量が小さくなり、高
速動作上有利となる。
速動作上有利となる。
変調部が小さければそれだけ平均キャリア密度の変動
量が小さくなる。
量が小さくなる。
以上から、変調部は小さい程よいが、あまり小さ
くすると、発振を有効にON、OFFできなくなる。従っ
て、レーザ発振をOFFするのに必要な損失と電極形成可
能なサイズにより限界がある。
くすると、発振を有効にON、OFFできなくなる。従っ
て、レーザ発振をOFFするのに必要な損失と電極形成可
能なサイズにより限界がある。
第２図はInGaAsP系分布帰還型（DFB）半導体レーザに
本発明の半導体発光装置を適用した実施例を示す。
（ａ）は平面図、（ｂ）は共振器方向断面図、（ｃ）は
共振器に垂直な断面図である。
本発明の半導体発光装置を適用した実施例を示す。
（ａ）は平面図、（ｂ）は共振器方向断面図、（ｃ）は
共振器に垂直な断面図である。
第２図（ａ）〜（ｃ）において、11は増幅部電極とし
てのＰ電極、21は変調部電極である。23はＮ−InP基板3
2に至る溝であり、レーザの容量低減と共に増幅部電極
としてのＰ型電極11と変調部電極21とを分離するもので
ある。
てのＰ電極、21は変調部電極である。23はＮ−InP基板3
2に至る溝であり、レーザの容量低減と共に増幅部電極
としてのＰ型電極11と変調部電極21とを分離するもので
ある。
22はInGaAsP活性層35に至らない溝であり、光路を遮
断することなく増幅部電極としてのＰ電極11と、変調部
電極21とを分離する。また、電気的分離を確実にするた
めにプロトン照射により高抵抗部41を形成している。
断することなく増幅部電極としてのＰ電極11と、変調部
電極21とを分離する。また、電気的分離を確実にするた
めにプロトン照射により高抵抗部41を形成している。
31はＮ電極、33はコルゲーション、34はＮ−GaInAsP
光ガイド層、36はＰ−InPクラッド層、37はＰ−InGaAsP
コンタクト層である。
光ガイド層、36はＰ−InPクラッド層、37はＰ−InGaAsP
コンタクト層である。
ここで、共振器長Lcは400μｍ、増幅電極部としての
Ｐ電極の長さl11は60μｍ、変調部電極長さl21は60μ
ｍ、分離部幅l22は20μｍである。
Ｐ電極の長さl11は60μｍ、変調部電極長さl21は60μ
ｍ、分離部幅l22は20μｍである。
本実施例で共振器部を中央に設けたのは、各増幅部で
の順方向バイアス時、分布帰還型（DFB）発光を抑制す
るためである。
の順方向バイアス時、分布帰還型（DFB）発光を抑制す
るためである。
本実施例では、全領域に電流を均一に流した時のしき
い値Ithは、30mA、光出力5mWとするためには、50mAの駆
動電流を要した。この状態で、変調部に2Vの逆バイアス
を印加することにより、非発光状態にすることができ
る。順方向に3.3Vのパルス電圧を印加することにより、
パルス発振（ピーク光出力5mW）を得ることができる。5
Gb/s変調時単一軸モード発振が得られ、チャーピングに
よる軸モード広がりも20dBダウン幅で、従来0.8nmであ
ったものを0.4nmまで狭くすることができた。
い値Ithは、30mA、光出力5mWとするためには、50mAの駆
動電流を要した。この状態で、変調部に2Vの逆バイアス
を印加することにより、非発光状態にすることができ
る。順方向に3.3Vのパルス電圧を印加することにより、
パルス発振（ピーク光出力5mW）を得ることができる。5
Gb/s変調時単一軸モード発振が得られ、チャーピングに
よる軸モード広がりも20dBダウン幅で、従来0.8nmであ
ったものを0.4nmまで狭くすることができた。
以上説明したように、本発明の半導体発光装置によれ
ば、高速変調時のキャリア変動を有効に抑制でき、安定
な単一軸発振が可能となる。また、チャーピングによる
軸モード広がりも抑制することができる。
ば、高速変調時のキャリア変動を有効に抑制でき、安定
な単一軸発振が可能となる。また、チャーピングによる
軸モード広がりも抑制することができる。
第１図Ａは、本発明の半導体発光装置の原理を説明する
ための模式的断面構造図、 第１図Ｂは、本発明の半導体発光装置の入出力特性であ
って、光出力、平均キャリア密度、キャリア密度、駆動
電流の時間変化を示す図、 第１図Ｃは、本発明の半導体発光装置の（ａ）しきい値
利得と（ｂ）発振スペクトル図、 第２図は本発明の一実施例としての半導体発光装置の模
式的構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は共振器
方向断面図、（ｃ）は共振器に垂直な断面図、 第３図Ａは、従来の半導体レーザの要部の模式的断面構
造図、 第３図Ｂは、従来の半導体レーザの入出力特性であっ
て、光出力、キャリア密度、駆動電流の時間変化を示す
図、 第３図Ｃは、従来の半導体レーザの（ａ）しきい値利得
と（ｂ）発振スペクトル図である。 10,31,100……Ｎ電極 11,101……Ｐ電極 12,112……Ｐクラッド層 13,113……活性層 14,114……光ガイド層 15,33,115……コルゲーション 16,116……基板 17……増幅部バイアス電源 18……変調部バイアス電源 19,118……パルス発振器 20,21……変調部電極 22,23……溝 32……Ｎ−InP基板 34……Ｎ−GaInAsP光ガイド層 35……InGaAsP活性層 36……Ｐ−InPクラッド層 37……Ｐ−InGaAsPコンタクト層 41……高抵抗部 117……バイアス電源
ための模式的断面構造図、 第１図Ｂは、本発明の半導体発光装置の入出力特性であ
って、光出力、平均キャリア密度、キャリア密度、駆動
電流の時間変化を示す図、 第１図Ｃは、本発明の半導体発光装置の（ａ）しきい値
利得と（ｂ）発振スペクトル図、 第２図は本発明の一実施例としての半導体発光装置の模
式的構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は共振器
方向断面図、（ｃ）は共振器に垂直な断面図、 第３図Ａは、従来の半導体レーザの要部の模式的断面構
造図、 第３図Ｂは、従来の半導体レーザの入出力特性であっ
て、光出力、キャリア密度、駆動電流の時間変化を示す
図、 第３図Ｃは、従来の半導体レーザの（ａ）しきい値利得
と（ｂ）発振スペクトル図である。 10,31,100……Ｎ電極 11,101……Ｐ電極 12,112……Ｐクラッド層 13,113……活性層 14,114……光ガイド層 15,33,115……コルゲーション 16,116……基板 17……増幅部バイアス電源 18……変調部バイアス電源 19,118……パルス発振器 20,21……変調部電極 22,23……溝 32……Ｎ−InP基板 34……Ｎ−GaInAsP光ガイド層 35……InGaAsP活性層 36……Ｐ−InPクラッド層 37……Ｐ−InGaAsPコンタクト層 41……高抵抗部 117……バイアス電源
Claims (1)
- 【請求項１】分布帰還型または分布反射型半導体レーザ
において、電気的に分離され、活性層にキャリアを注入
する変調部と増幅部とを有し、該活性層における該変調
部の長さは、該増幅部の1/2以下の長さとしたことを特
徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235751A JP2631716B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235751A JP2631716B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0282681A JPH0282681A (ja) | 1990-03-23 |
| JP2631716B2 true JP2631716B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=16990688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235751A Expired - Lifetime JP2631716B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631716B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2127060A1 (en) * | 1993-06-30 | 1994-12-31 | Hiromitsu Kawamura | Modulator integrated distributed feed-back laser diode module and device using the same |
| KR100429531B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 분포귀환형 반도체 레이저 |
| JP4632833B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2011-02-16 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513976Y2 (ja) * | 1975-01-17 | 1980-03-29 | ||
| JPS5878488A (ja) * | 1981-11-05 | 1983-05-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レーザの駆動方法 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235751A patent/JP2631716B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0282681A (ja) | 1990-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5764670A (en) | Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus | |
| JPH0632332B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| JP2004273993A (ja) | 波長可変分布反射型半導体レーザ装置 | |
| JP2016072608A (ja) | 半導体レーザおよびこれを備える光集積光源 | |
| Matsuda et al. | 1.3-μm-wavelength AlGaInAs multiple-quantum-well semi-insulating buried-heterostructure distributed-reflector laser arrays on semi-insulating InP substrate | |
| WO2019059066A1 (ja) | 半導体光集積素子 | |
| US6195188B1 (en) | Optical wavelength conversion apparatus and method | |
| JP2018060974A (ja) | 半導体光集積素子 | |
| Ishii et al. | A tunable distributed amplification DFB laser diode (TDA-DFB-LD) | |
| Suematsu et al. | Single-mode semiconductor lasers for long-wavelength optical fiber communications and dynamics of semiconductor lasers | |
| JPH0732279B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2631716B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
| US6643309B1 (en) | Semiconductor laser device | |
| Chuang et al. | Very-low-threshold, highly efficient, and low-chirp 1.55-μm complex-coupled DFB lasers with a current-blocking grating | |
| JP2002324948A (ja) | 半導体レーザ及びレーザモジュール | |
| Hong et al. | Enhanced wavelength tuning range in two-section complex-coupled DFB lasers by alternating gain and loss coupling | |
| JPH09129970A (ja) | レーザダイオード素子 | |
| JP2616206B2 (ja) | 集積化光源装置 | |
| JP2020004752A (ja) | 半導体レーザ | |
| Tanbun-Ek et al. | Tunable electroabsorption modulated laser integrated with a bent waveguide distributed-feedback laser | |
| Otsubo et al. | Low-driving-current high-speed direct modulation up to 40 Gb/s using 1.3-μm semi-insulating buried-heterostructure AlGaInAs-MQW distributed reflector (DR) lasers | |
| JP7147611B2 (ja) | 高出力直接変調型レーザ | |
| JP2019057541A (ja) | 半導体光集積素子 | |
| JP3397511B2 (ja) | 偏波変調可能な半導体レーザ | |
| Inaba et al. | High-temperature operation of 1.3-/spl mu/m tapered-active-stripe laser for direct coupling to single-mode fiber |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080425 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425 Year of fee payment: 12 |