JP2647018B2 - 多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多重量子井戸分布帰還
型半導体レ−ザに関し、特に光通信システムの光源、光
計測器の光源、光情報処理用光源などに好適な多重量子
井戸分布帰還型半導体レ−ザに関する。
型半導体レ−ザに関し、特に光通信システムの光源、光
計測器の光源、光情報処理用光源などに好適な多重量子
井戸分布帰還型半導体レ−ザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レ−ザの活性層に多重量子
井戸を用いることによりレ−ザ特性の著しい改善がなさ
れた、との報告が数多く存在する。
井戸を用いることによりレ−ザ特性の著しい改善がなさ
れた、との報告が数多く存在する。
【０００３】このような活性層が多重量子井戸からなる
多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザの従来例につい
て、図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は、
従来の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ
チップを模式的に示した図であり、図９は、その活性層
部のバンドダイアグラムを示すバンド構造図である。
多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザの従来例につい
て、図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は、
従来の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ
チップを模式的に示した図であり、図９は、その活性層
部のバンドダイアグラムを示すバンド構造図である。
【０００４】図８及び図９中の１は、ｎ-InP基板(ｎ型I
nP基板)であり、このｎ-InP基板１上に一次の回折格子
が形成されている。２は多重量子井戸活性層、３はｐ-I
nPクラッド層、４はｐ-InPブロック層、５はｎ-InPブロ
ック層、６はｐ-InP埋め込み層、７はｐ+-InGaAsPキャ
ップ層、 ８は電極である。また、図９中の11は、1.13
μｍ組成のInGaAsP光導波路層、14は、1.13μｍ組成のI
nGaAsP障壁層、12は、1.4μｍ組成のInGaAsP量子井戸
層、16は、ｐ側のInGaAsP光導波路層をそれぞれ示す。
nP基板)であり、このｎ-InP基板１上に一次の回折格子
が形成されている。２は多重量子井戸活性層、３はｐ-I
nPクラッド層、４はｐ-InPブロック層、５はｎ-InPブロ
ック層、６はｐ-InP埋め込み層、７はｐ+-InGaAsPキャ
ップ層、 ８は電極である。また、図９中の11は、1.13
μｍ組成のInGaAsP光導波路層、14は、1.13μｍ組成のI
nGaAsP障壁層、12は、1.4μｍ組成のInGaAsP量子井戸
層、16は、ｐ側のInGaAsP光導波路層をそれぞれ示す。
【０００５】図８に示す半導体レ−ザチップは、その層
数は７層から構成されており、1.3μｍ帯の一次の回折
格子の周期は2000オングストロ−ム程度で、干渉露光法
又はＥＢ露光法等とウエットエッチもしくはドライエッ
チで形成される。また、多重量子井戸構造は、有機金属
気相成長法や分子線エピタキシャル成長法等で形成され
る。
数は７層から構成されており、1.3μｍ帯の一次の回折
格子の周期は2000オングストロ−ム程度で、干渉露光法
又はＥＢ露光法等とウエットエッチもしくはドライエッ
チで形成される。また、多重量子井戸構造は、有機金属
気相成長法や分子線エピタキシャル成長法等で形成され
る。
【０００６】この従来例から明らかなように、従来の多
重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザでは、量子井戸組
成、バリア組成及び量子井戸層厚は一定であり、利得ピ
−クはひとつである。ブラッグ波長から利得ピ−クを引
いた量(ディチュ−ニング量)は室温で一致するか、ある
いは、微分利得を考慮して−10ｎｍ程度のディチュ−ニ
ングにしてあるのが一般的である。
重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザでは、量子井戸組
成、バリア組成及び量子井戸層厚は一定であり、利得ピ
−クはひとつである。ブラッグ波長から利得ピ−クを引
いた量(ディチュ−ニング量)は室温で一致するか、ある
いは、微分利得を考慮して−10ｎｍ程度のディチュ−ニ
ングにしてあるのが一般的である。
【０００７】一方、特開昭64−77983号公報によれば、
光導波路層に多重量子井戸構造を有し、その量子井戸層
数を周期的に変化させたコルゲ−ションを設けること
で、コルゲ−ションの周期に従って利得を変化させ、単
一軸モ−ド発振を安定させる方法が提案されている。
光導波路層に多重量子井戸構造を有し、その量子井戸層
数を周期的に変化させたコルゲ−ションを設けること
で、コルゲ−ションの周期に従って利得を変化させ、単
一軸モ−ド発振を安定させる方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の利得ピ−クが単一である多重量子井戸分布帰還型半
導体レ−ザでは、ブラッグ波長及び利得ピ−クの温度依
存性は、例えばInP系物質からなる場合、それぞれ0.1nm
／deg及び約0.4nm／degと異なるため、広い雰囲気温度
範囲でディチュ−ニング量を所定の値以下に制御しきれ
ないという問題がある。
来の利得ピ−クが単一である多重量子井戸分布帰還型半
導体レ−ザでは、ブラッグ波長及び利得ピ−クの温度依
存性は、例えばInP系物質からなる場合、それぞれ0.1nm
／deg及び約0.4nm／degと異なるため、広い雰囲気温度
範囲でディチュ−ニング量を所定の値以下に制御しきれ
ないという問題がある。
【０００９】例えば25℃でディチュ−ニング量が0nmの
場合、−40℃及び85℃の時ディチュ−ニング量はそれぞ
れ＋19.5nm及び−18nmになる。特に低温側では、利得ピ
−ク自体も狭くなるため、ブラッグ波長で利得が更に小
さくなり、閾値が増大することになる。また、均一回折
格子と無反射膜、高反射膜を組み合わせた分布帰還型半
導体レ−ザの場合、ディチュ−ニング量が15nm程度に大
きくなると無反射膜の残留反射と高反射膜の間でファブ
リペロ−モ−ドが発振してしまい、符号誤り率の十分小
さな光伝送ができなくなる懸念がある。
場合、−40℃及び85℃の時ディチュ−ニング量はそれぞ
れ＋19.5nm及び−18nmになる。特に低温側では、利得ピ
−ク自体も狭くなるため、ブラッグ波長で利得が更に小
さくなり、閾値が増大することになる。また、均一回折
格子と無反射膜、高反射膜を組み合わせた分布帰還型半
導体レ−ザの場合、ディチュ−ニング量が15nm程度に大
きくなると無反射膜の残留反射と高反射膜の間でファブ
リペロ−モ−ドが発振してしまい、符号誤り率の十分小
さな光伝送ができなくなる懸念がある。
【００１０】一方、前記した特開昭64−77983号公報に
開示されているような利得変化型の分布帰還型半導体レ
−ザにおいても、利得ピ−クとブラッグ波長の温度依存
性の違いは解消されず、依然として前述した問題は残る
ものである。
開示されているような利得変化型の分布帰還型半導体レ
−ザにおいても、利得ピ−クとブラッグ波長の温度依存
性の違いは解消されず、依然として前述した問題は残る
ものである。
【００１１】本発明は、前記諸問題点に鑑み成されたも
のであって、その目的は、前記諸問題を解決する多重量
子井戸分布帰還型半導体レ−ザを提供することにあり、
詳細には、ディチュ−ニング量が増大することを回避
し、温度特性の向上や広い温度範囲での伝送を可能にす
る多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザを提供すること
にある。
のであって、その目的は、前記諸問題を解決する多重量
子井戸分布帰還型半導体レ−ザを提供することにあり、
詳細には、ディチュ−ニング量が増大することを回避
し、温度特性の向上や広い温度範囲での伝送を可能にす
る多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザを提供すること
にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記諸問題を
解決するため、少なくとも２つ以上の利得ピ−クを有す
る多重量子井戸活性層を用い、広い温度範囲にわたりブ
ラッグ波長近傍に少なくとも１つの利得ピ−クを備える
ことを特徴とし、これによって前記した目的とする“デ
ィチュ−ニング量が増大することを回避し、温度特性の
向上や広い温度範囲での伝送を可能にする多重量子井戸
分布帰還型半導体レ−ザ”を提供するものである。
解決するため、少なくとも２つ以上の利得ピ−クを有す
る多重量子井戸活性層を用い、広い温度範囲にわたりブ
ラッグ波長近傍に少なくとも１つの利得ピ−クを備える
ことを特徴とし、これによって前記した目的とする“デ
ィチュ−ニング量が増大することを回避し、温度特性の
向上や広い温度範囲での伝送を可能にする多重量子井戸
分布帰還型半導体レ−ザ”を提供するものである。
【００１３】即ち、本発明は、「導波路層に回折格子を
有し、活性層が多重量子井戸からなる多重量子井戸分布
帰還型半導体レ−ザにおいて、前記多重量子井戸が少な
くとも２つ以上の異なる利得ピ−クを有し、かつ、前記
量子井戸層のうち最も長波長の利得ピ−クと回折格子の
格子周期と導波路層実効屈折率差で決定されるブラッグ
波長との差が−40℃の動作温度で±５ｎｍ以内にあり、
更に、前記量子井戸層のうち最も短波長の利得ピ−クと
前記ブラッグ波長との差が85℃の動作温度で±５ｎｍ以
内にあることを特徴とする多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザ。」を要旨とする。
有し、活性層が多重量子井戸からなる多重量子井戸分布
帰還型半導体レ−ザにおいて、前記多重量子井戸が少な
くとも２つ以上の異なる利得ピ−クを有し、かつ、前記
量子井戸層のうち最も長波長の利得ピ−クと回折格子の
格子周期と導波路層実効屈折率差で決定されるブラッグ
波長との差が−40℃の動作温度で±５ｎｍ以内にあり、
更に、前記量子井戸層のうち最も短波長の利得ピ−クと
前記ブラッグ波長との差が85℃の動作温度で±５ｎｍ以
内にあることを特徴とする多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザ。」を要旨とする。
【００１４】以下、本発明の多重量子井戸分布帰還型半
導体レ−ザについて、その作用と共に説明する。分布帰
還型半導体レ−ザの動作温度を変えると、半導体のバン
ドギャップエネルギ−の温度依存性から利得ピ−クが変
動し、半導体の屈折率の温度依存性からブラッグ波長が
変動する。
導体レ−ザについて、その作用と共に説明する。分布帰
還型半導体レ−ザの動作温度を変えると、半導体のバン
ドギャップエネルギ−の温度依存性から利得ピ−クが変
動し、半導体の屈折率の温度依存性からブラッグ波長が
変動する。
【００１５】このブラッグ波長は、導波路層の平均的な
屈折率と回折格子のピッチから一義的に決定されるが、
本発明において、利得ピ−クは、(1) 多重量子井戸の量
子井戸層厚を複数にすること(２つ以上の量子井戸層厚
とすること)、(2) ２種類以上の量子井戸層組成とする
こと、(3) ２種類以上のバリア層組成とすること、によ
り複数にすることができ、２つ以上の異なる利得ピ−ク
を有するようにすることができる。
屈折率と回折格子のピッチから一義的に決定されるが、
本発明において、利得ピ−クは、(1) 多重量子井戸の量
子井戸層厚を複数にすること(２つ以上の量子井戸層厚
とすること)、(2) ２種類以上の量子井戸層組成とする
こと、(3) ２種類以上のバリア層組成とすること、によ
り複数にすることができ、２つ以上の異なる利得ピ−ク
を有するようにすることができる。
【００１６】従って、本発明のように動作温度範囲とブ
ラッグ波長の温度依存性を把握し、利得ピ−クの温度依
存性を考慮して複数の利得ピ−クを準備しておけば、い
ずれの動作温度でもブラッグ波長の近傍に１つの利得ピ
−クがあるようにすることができる。そのため、本発明
の“多重量子井戸が少なくとも２つ以上の異なる利得ピ
−クを有する”多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザで
は、ディチュ−ニング量の増大から生じる諸問題を回避
できる作用効果が生じる。
ラッグ波長の温度依存性を把握し、利得ピ−クの温度依
存性を考慮して複数の利得ピ−クを準備しておけば、い
ずれの動作温度でもブラッグ波長の近傍に１つの利得ピ
−クがあるようにすることができる。そのため、本発明
の“多重量子井戸が少なくとも２つ以上の異なる利得ピ
−クを有する”多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザで
は、ディチュ−ニング量の増大から生じる諸問題を回避
できる作用効果が生じる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例を図１〜図７に基づい
て詳細に説明する。なお、図１及び図２は本発明の第１
の実施例(実施例１)を、図３及び図４は本発明の第２の
実施例(実施例２)を、図５〜図７は本発明の第３の実施
例(実施例３)をそれぞれ説明するための図である。
て詳細に説明する。なお、図１及び図２は本発明の第１
の実施例(実施例１)を、図３及び図４は本発明の第２の
実施例(実施例２)を、図５〜図７は本発明の第３の実施
例(実施例３)をそれぞれ説明するための図である。
【００１８】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例(実施例１)の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。
例(実施例１)の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。
【００１９】図１中１はｎ-InP基板であり、11は、1.13
μｍ組成InGaAsP光導波路層である。回折格子は、ｎ-In
P基板１上に形成されており、InGaAsP光導波路層11で埋
め込まれている。この回折格子の高さ及びピッチは、そ
れぞれ27nm及び202.7nmである。12は、第１の1.4μｍ組
成InGaAsP量子井戸層、14は、1.13μｍ組成InGaAsP障壁
層、13は、第２の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層、16
は、ｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層、３はｐ-In
Pクラッド層である。
μｍ組成InGaAsP光導波路層である。回折格子は、ｎ-In
P基板１上に形成されており、InGaAsP光導波路層11で埋
め込まれている。この回折格子の高さ及びピッチは、そ
れぞれ27nm及び202.7nmである。12は、第１の1.4μｍ組
成InGaAsP量子井戸層、14は、1.13μｍ組成InGaAsP障壁
層、13は、第２の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層、16
は、ｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層、３はｐ-In
Pクラッド層である。
【００２０】上記各層の厚さは、InGaAsP光導波路層に
ついては、ｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層16及
びｎ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層11がいずれも6
0nmである。また、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14は10n
m、第１の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層12は4.5nm、第
２の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層13は7.4nm、ｐ-InP
クラッド層３は0.7μｍである。本実施例１における量
子井戸の数は、図１に示すように７層である。
ついては、ｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層16及
びｎ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層11がいずれも6
0nmである。また、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14は10n
m、第１の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層12は4.5nm、第
２の1.4μｍ組成InGaAsP量子井戸層13は7.4nm、ｐ-InP
クラッド層３は0.7μｍである。本実施例１における量
子井戸の数は、図１に示すように７層である。
【００２１】本実施例１における回折格子の形成には、
干渉露光法とウエットエッチを用いる。また、量子井戸
層や障壁層のように極めて薄い半導体層を形成する方法
としては、有機金属気相成長法あるいは分子線成長法を
用い、その後、例えばホトリソグラフ法とＬＰＥ成長法
を用いて前記図８に示したようなＤＣ-ＰＢＨ構造等の
埋め込み構造に埋め込み、半導体レ−ザを作製する。
干渉露光法とウエットエッチを用いる。また、量子井戸
層や障壁層のように極めて薄い半導体層を形成する方法
としては、有機金属気相成長法あるいは分子線成長法を
用い、その後、例えばホトリソグラフ法とＬＰＥ成長法
を用いて前記図８に示したようなＤＣ-ＰＢＨ構造等の
埋め込み構造に埋め込み、半導体レ−ザを作製する。
【００２２】この実施例１では、図２(実施例１のブラ
ッグ波長と利得ピ−クの温度依存性を示す図)に示すよ
うに、25℃でのブラッグ波長31は約1.31μｍであり、第
１のInGaAsP量子井戸層12に対応する利得ピ−ク(第１の
利得ピ−ク32)は約1.296μｍ、第２のInGaAsP量子井戸
層13に対応する利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)は約1.
336μｍである(図２のＢ“動作温度：25℃”参照)。
ッグ波長と利得ピ−クの温度依存性を示す図)に示すよ
うに、25℃でのブラッグ波長31は約1.31μｍであり、第
１のInGaAsP量子井戸層12に対応する利得ピ−ク(第１の
利得ピ−ク32)は約1.296μｍ、第２のInGaAsP量子井戸
層13に対応する利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)は約1.
336μｍである(図２のＢ“動作温度：25℃”参照)。
【００２３】ブラッグ波長と利得ピ−クは、それぞれ約
0.1nm／deg、約0.4nm／degの温度依存性を有するため、
動作温度を−40℃に下げた場合、２つの利得ピ−クのう
ち長波長側、即ち量子井戸厚が7.4nmの量子井戸から発
生する利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)がブラッグ波長
31とほぼ同じ波長になる(図２のＣ“動作温度：−40
℃”参照)。一方、動作温度を85℃まで上げた場合、短
波長側、即ち量子井戸厚が4.5nmの量子井戸から発生す
る利得ピ−ク(第１の利得ピ−ク32)がブラッグ波長31と
ほぼ一致している(図２のＡ“動作温度：85℃”参照)。
0.1nm／deg、約0.4nm／degの温度依存性を有するため、
動作温度を−40℃に下げた場合、２つの利得ピ−クのう
ち長波長側、即ち量子井戸厚が7.4nmの量子井戸から発
生する利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)がブラッグ波長
31とほぼ同じ波長になる(図２のＣ“動作温度：−40
℃”参照)。一方、動作温度を85℃まで上げた場合、短
波長側、即ち量子井戸厚が4.5nmの量子井戸から発生す
る利得ピ−ク(第１の利得ピ−ク32)がブラッグ波長31と
ほぼ一致している(図２のＡ“動作温度：85℃”参照)。
【００２４】本実施例１の多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザでは、図２から明らかなように、いずれの動作
温度でもブラッグ波長31の近傍に１つの利得ピ−ク(32
又は33)があるように出来るため、ディチュ−ニング量
が増大して閾値が増大したり、ファブリペロ−モ−ドが
起こって伝送が不可能になることを避けることができる
効果が生じる。そして、本実施例１では、利得ピ−ク31
の寄与で85℃の閾値は25mAと小さく、また、第２の利得
ピ−ク32の寄与で−40℃の低温においても符号誤り率が
10-12以下の良好な光伝送が実現できた。
体レ−ザでは、図２から明らかなように、いずれの動作
温度でもブラッグ波長31の近傍に１つの利得ピ−ク(32
又は33)があるように出来るため、ディチュ−ニング量
が増大して閾値が増大したり、ファブリペロ−モ−ドが
起こって伝送が不可能になることを避けることができる
効果が生じる。そして、本実施例１では、利得ピ−ク31
の寄与で85℃の閾値は25mAと小さく、また、第２の利得
ピ−ク32の寄与で−40℃の低温においても符号誤り率が
10-12以下の良好な光伝送が実現できた。
【００２５】（実施例２）図３は、本発明の第２の実施
例(実施例２)の1.55μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。
例(実施例２)の1.55μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。
【００２６】図３中１はｎ-InP基板であり、11は、1.13
μｍ組成InGaAsP光導波路層である。回折格子は、ｎ-In
P基板１上に形成されており、InGaAsP光導波路層11で埋
め込まれている。この回折格子の高さ及びピッチは、そ
れぞれ25nm及び242.9nmである。22は、圧縮歪1.78μｍ
組成InGaAsP量子井戸層、14は、1.13μｍ組成歪InGaAsP
障壁層、15は、1.29μｍ組成InGaAsP障壁層、16は、ｐ
側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層、３はP-InPクラッ
ド層である。
μｍ組成InGaAsP光導波路層である。回折格子は、ｎ-In
P基板１上に形成されており、InGaAsP光導波路層11で埋
め込まれている。この回折格子の高さ及びピッチは、そ
れぞれ25nm及び242.9nmである。22は、圧縮歪1.78μｍ
組成InGaAsP量子井戸層、14は、1.13μｍ組成歪InGaAsP
障壁層、15は、1.29μｍ組成InGaAsP障壁層、16は、ｐ
側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層、３はP-InPクラッ
ド層である。
【００２７】上記各層の厚さは、InGaAsP光導波路層に
ついては、ｎ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層11及
びｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層16は、いずれ
も60nmである。また、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14は5
nm、1.29μｍ組成InGaAsP障壁層15も5nmであり、歪1.78
μｍ組成InGaAsP量子井戸層22は4.8nm、ｐ-InPクラッド
層３は0.7μｍである。本実施例２における量子井戸の
数は、図３に示すように６層である。
ついては、ｎ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層11及
びｐ側の1.13μｍ組成InGaAsP光導波路層16は、いずれ
も60nmである。また、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14は5
nm、1.29μｍ組成InGaAsP障壁層15も5nmであり、歪1.78
μｍ組成InGaAsP量子井戸層22は4.8nm、ｐ-InPクラッド
層３は0.7μｍである。本実施例２における量子井戸の
数は、図３に示すように６層である。
【００２８】本実施例２における回折格子の形成及び多
重量子井戸構造の形成については、前記実施例１と同じ
方法を用い、前記した図８に示したような半導体レ−ザ
を作製する。
重量子井戸構造の形成については、前記実施例１と同じ
方法を用い、前記した図８に示したような半導体レ−ザ
を作製する。
【００２９】この実施例２では、量子井戸層厚は一定で
あるが、障壁層組成が異なっているため(InGaAsP障壁層
14、15参照)、利得ピ−クは２つできる。この実施例２
の場合、図４(実施例２のブラッグ波長と利得ピ−クの
温度依存性を示す図)に示すように、25℃でのブラッグ
波長31は1550nmであり、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14
と歪InGaAsP量子井戸層22とで構成される量子井戸の利
得ピ−ク(第１の利得ピ−ク32)は約1526nm、1.29μｍ組
成InGaAsP障壁層15と歪InGaAsP量子井戸層22とで構成さ
れる量子井戸の利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)は約15
76nmである(図４のＢ“動作温度：25℃”参照)。
あるが、障壁層組成が異なっているため(InGaAsP障壁層
14、15参照)、利得ピ−クは２つできる。この実施例２
の場合、図４(実施例２のブラッグ波長と利得ピ−クの
温度依存性を示す図)に示すように、25℃でのブラッグ
波長31は1550nmであり、1.13μｍ組成InGaAsP障壁層14
と歪InGaAsP量子井戸層22とで構成される量子井戸の利
得ピ−ク(第１の利得ピ−ク32)は約1526nm、1.29μｍ組
成InGaAsP障壁層15と歪InGaAsP量子井戸層22とで構成さ
れる量子井戸の利得ピ−ク(第２の利得ピ−ク33)は約15
76nmである(図４のＢ“動作温度：25℃”参照)。
【００３０】この実施例２の場合も、図４のＡ及びＣか
ら明らかなように、前記実施例１と同様、85℃及び−40
℃でブラッグ波長31の近傍に少なくとも１つの利得ピ−
ク(32又は33)が存在している。従って、この実施例２に
おいても、前記実施例１と同様の効果が生じ、同じく良
好な光伝送が実現できることを確認した。
ら明らかなように、前記実施例１と同様、85℃及び−40
℃でブラッグ波長31の近傍に少なくとも１つの利得ピ−
ク(32又は33)が存在している。従って、この実施例２に
おいても、前記実施例１と同様の効果が生じ、同じく良
好な光伝送が実現できることを確認した。
【００３１】（実施例３）図５は、本発明の第３の実施
例(実施例３)の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。図５中、各部の組成、層厚、回折格子及び多
重量子井戸構造の形成手段については、前記した実施例
１と全く同じであるが、本実施例３では、図５に示すよ
うに、多重量子井戸の全層数は10層であり、このうちｎ
側の６層が層厚：4.5nmの第１のInGaAsP量子井戸層12、
ｐ側の４層が層厚：7.4nmの第２のInGaAsP量子井戸層13
である。
例(実施例３)の1.3μｍ帯多重量子井戸分布帰還型半導
体レ−ザの活性層におけるバンド構造を模式的に示した
図である。図５中、各部の組成、層厚、回折格子及び多
重量子井戸構造の形成手段については、前記した実施例
１と全く同じであるが、本実施例３では、図５に示すよ
うに、多重量子井戸の全層数は10層であり、このうちｎ
側の６層が層厚：4.5nmの第１のInGaAsP量子井戸層12、
ｐ側の４層が層厚：7.4nmの第２のInGaAsP量子井戸層13
である。
【００３２】この実施例３においても、図６(実施例３
のブラッグ波長と利得ピ−クの温度依存性を示す図)に
示すように、85℃及び−40℃でブラッグ波長近傍に少な
くとも１つの利得ピ−クが存在する。
のブラッグ波長と利得ピ−クの温度依存性を示す図)に
示すように、85℃及び−40℃でブラッグ波長近傍に少な
くとも１つの利得ピ−クが存在する。
【００３３】このうち−40℃では、注入されるホ−ルが
不均一にｐ側に多く分布する現象が顕著となり、ｐ側の
量子井戸層、即ち第２の量子井戸層13の利得ピ−ク値が
大きくなり、ｎ側の量子井戸層、即ち第１の量子井戸層
12の利得は小さくなる。一方、85℃では、ホ−ルの注入
は比較的均一となり、量子井戸層数の多い第１の量子井
戸層12の利得ピ−ク値が第２の量子井戸層13の利得ピ−
ク値よりも大きくなる。
不均一にｐ側に多く分布する現象が顕著となり、ｐ側の
量子井戸層、即ち第２の量子井戸層13の利得ピ−ク値が
大きくなり、ｎ側の量子井戸層、即ち第１の量子井戸層
12の利得は小さくなる。一方、85℃では、ホ−ルの注入
は比較的均一となり、量子井戸層数の多い第１の量子井
戸層12の利得ピ−ク値が第２の量子井戸層13の利得ピ−
ク値よりも大きくなる。
【００３４】このように本実施例３では、ｐ側の量子井
戸層13からなる利得ピ−クをｎ側の量子井戸層12からな
る利得ピ−クよりも長波長に設定することにより、各温
度でブラッグ波長近傍の利得ピ−クを他方よりも大きく
することができる。その結果、本実施例３では、図７
(実施例３の発振スペクトルの温度依存性を示す図)に示
すように、広い温度範囲で大きなファブリペロ−モ−ド
抑圧比を有する単一軸モ−ド発振を可能とし、符号誤り
率の十分小さな光伝送を行うことができる。
戸層13からなる利得ピ−クをｎ側の量子井戸層12からな
る利得ピ−クよりも長波長に設定することにより、各温
度でブラッグ波長近傍の利得ピ−クを他方よりも大きく
することができる。その結果、本実施例３では、図７
(実施例３の発振スペクトルの温度依存性を示す図)に示
すように、広い温度範囲で大きなファブリペロ−モ−ド
抑圧比を有する単一軸モ−ド発振を可能とし、符号誤り
率の十分小さな光伝送を行うことができる。
【００３５】なお、以上の実施例１〜３では、量子井戸
厚及び障壁層組成を変えることで利得ピ−クを２つにし
た例を示したが、同様の方法で利得ピ−クを３つ以上に
し、どんな温度でもブラック波長の±5nm以内に少なく
とも１つの利得ピ−クを備えることができ、また、量子
井戸層の組成を変えることで利得ピ−クを２つ以上にす
ることができ、これらは、いずれも本発明に包含される
ものである。従って、本発明は、前記した実施例１〜３
にのみ限定されるものでないことは明らかである。
厚及び障壁層組成を変えることで利得ピ−クを２つにし
た例を示したが、同様の方法で利得ピ−クを３つ以上に
し、どんな温度でもブラック波長の±5nm以内に少なく
とも１つの利得ピ−クを備えることができ、また、量子
井戸層の組成を変えることで利得ピ−クを２つ以上にす
ることができ、これらは、いずれも本発明に包含される
ものである。従って、本発明は、前記した実施例１〜３
にのみ限定されるものでないことは明らかである。
【００３６】また、本発明の前記実施例１〜３としてIn
GaAsP系の均一回折格子分布帰還型半導体レ−ザを挙げ
たが、本発明は、GaAs系の単一軸モ−ドレ−ザ、λ／４
シフトDFBレ−ザやDBRレ−ザなどの単一軸モ−ドレ−ザ
にも適用でき、これらも本発明に包含されるものであ
る。
GaAsP系の均一回折格子分布帰還型半導体レ−ザを挙げ
たが、本発明は、GaAs系の単一軸モ−ドレ−ザ、λ／４
シフトDFBレ−ザやDBRレ−ザなどの単一軸モ−ドレ−ザ
にも適用でき、これらも本発明に包含されるものであ
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による多重
量子井戸分布帰還型半導体レ−ザでは、いずれの動作温
度でもブラッグ波長の近傍に１つの利得ピ−クがあるよ
うに出来るため、ディチュ−ニング量が増大して閾値が
増大したり、ファブリペロ−モ−ドが発振して符号誤り
率の十分小さな光伝送が不可能になることを避けること
ができる効果が生じる。
量子井戸分布帰還型半導体レ−ザでは、いずれの動作温
度でもブラッグ波長の近傍に１つの利得ピ−クがあるよ
うに出来るため、ディチュ−ニング量が増大して閾値が
増大したり、ファブリペロ−モ−ドが発振して符号誤り
率の十分小さな光伝送が不可能になることを避けること
ができる効果が生じる。
【００３８】例えば前記実施例１の場合、利得ピ−ク31
の寄与で85℃の閾値は25mAと小さく、利得ピ−ク32の寄
与で−40℃の低温においても符号誤り率が10-12以下の
良好な光伝送が実現できた(図２参照)。また、前記実施
例２及び実施例３においても同様の効果が確認された。
以上のように本発明によれば、良好な光伝送を実現する
ことができ、特に光通信システムの光源や光計測器の光
源、光情報処理用光源などに有効に適用することができ
る。
の寄与で85℃の閾値は25mAと小さく、利得ピ−ク32の寄
与で−40℃の低温においても符号誤り率が10-12以下の
良好な光伝送が実現できた(図２参照)。また、前記実施
例２及び実施例３においても同様の効果が確認された。
以上のように本発明によれば、良好な光伝送を実現する
ことができ、特に光通信システムの光源や光計測器の光
源、光情報処理用光源などに有効に適用することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例のバンド構造を模式的に
示した図。
示した図。
【図２】本発明の第１の実施例のブラッグ波長と利得ピ
−クの温度依存性を示す図。
−クの温度依存性を示す図。
【図３】本発明の第２の実施例のバンド構造を模式的に
示した図。
示した図。
【図４】本発明の第２の実施例のブラッグ波長と利得ピ
−クの温度依存性を示す図。
−クの温度依存性を示す図。
【図５】本発明の第３の実施例のバンド構造を模式的に
示した図。
示した図。
【図６】本発明の第３の実施例のブラッグ波長と利得ピ
−クの温度依存性を示す図。
−クの温度依存性を示す図。
【図７】本発明の第３の実施例の発振スペクトルの温度
依存性を示す図。
依存性を示す図。
【図８】従来例である多重量子井戸分布帰還型半導体レ
−ザチップの模式図。
−ザチップの模式図。
【図９】従来例のバンド構造を模式的に示した図。
１ ｎ-InP基板 ２ 多重量子井戸活性路層 ３ ｐ-InPクラッド層 ４ ｐ-InPブロック層 ５ ｎ-InPブロック層 ６ ｐ-InP埋め込み層 ７ ｐ+-InGaAsPキャップ層 ８ 電極 １１ InGaAsP光導波路層 １２ 第１のInGaAsP量子井戸層 １３ 第２のInGaAsP量子井戸層 １４ InGaAsP障壁層 １５ InGaAsP障壁層 １６ InGaAsP光導波路層 ２２ 歪InGaAsP量子井戸層 ３１ ブラッグ波長 ３２ 第１の利得ピ−ク ３３ 第２の利得ピ−ク
Claims (5)
- 【請求項１】 導波路層に回折格子を有し、活性層が多
重量子井戸からなる多重量子井戸分布帰還型半導体レ−
ザにおいて、前記多重量子井戸が少なくとも２つ以上の
異なる利得ピ−クを有し、かつ、前記量子井戸層のうち
最も長波長の利得ピ−クと回折格子の格子周期と導波路
層実効屈折率で決定されるブラッグ波長との差が−40℃
の動作温度で±５ｎｍ以内にあり、更に、前記量子井戸
層のうち最も短波長の利得ピ−クと前記ブラッグ波長と
の差が85℃の動作温度で±５ｎｍ以内にあることを特徴
とする多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ。 - 【請求項２】 少なくとも２つ以上の量子井戸層厚を有
することで、少なくとも２つ以上の異なる利得ピ−クを
有することを特徴とする請求項１記載の多重量子井戸分
布帰還型半導体レ−ザ。 - 【請求項３】 少なくとも２種類以上の量子井戸層組成
を有することで、少なくとも２つ以上の異なる利得ピ−
クを有することを特徴とする請求項１記載の多重量子井
戸分布帰還型半導体レ−ザ。 - 【請求項４】 少なくとも２種類以上のバリア層組成を
有することで、少なくとも２つ以上の異なる利得ピ−ク
を有することを特徴とする請求項１記載の多重量子井戸
分布帰還型半導体レ−ザ。 - 【請求項５】 ｐ側の量子井戸層からなる利得ピ−クほ
どｎ側の量子井戸層からなる利得ピ−クよりも長波長側
に位置することを特徴とする請求項１、２、３又は４に
記載の多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6230726A JP2647018B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-08-31 | 多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-348824 | 1993-12-27 | ||
| JP34882493 | 1993-12-27 | ||
| JP6230726A JP2647018B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-08-31 | 多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07235734A JPH07235734A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2647018B2 true JP2647018B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=26529496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6230726A Expired - Fee Related JP2647018B2 (ja) | 1993-12-27 | 1994-08-31 | 多重量子井戸分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2647018B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017200061A1 (de) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Halbleiterlaserelement mit verteilter Rückkopplung |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006203100A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザおよび光送信器モジュール |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01230279A (ja) * | 1988-03-10 | 1989-09-13 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP6230726A patent/JP2647018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017200061A1 (de) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | Hamamatsu Photonics K.K. | Halbleiterlaserelement mit verteilter Rückkopplung |
| US9859683B2 (en) | 2016-01-08 | 2018-01-02 | Hamamatsu Photonics K.K. | Distributed feedback semiconductor laser element |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07235734A (ja) | 1995-09-05 |
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