JP2682474B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの光源
及び光計測器の光源である長波長半導体レーザに関す
る。
及び光計測器の光源である長波長半導体レーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体レーザの活性層に多重量子
井戸を用いることでレーザ特性の著しい改善がなされた
との報告が数多くある。
井戸を用いることでレーザ特性の著しい改善がなされた
との報告が数多くある。
【０００３】図３は、従来の１．３μｍ多重量子井戸型
半導体レーザの活性層におけるバンド構造を模式的に示
したものである。同図中１はｎ型ＩｎＰ基板上に形成さ
れたｎ−ＩｎＰバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層、３は１．１３μｍ組成ＩｎＧ
ａＡｓＰ障壁層、４は１．４μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸層で総数は７層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、１
１は電子の第一量子準位、１２はホールの第一量子準位
をそれぞれ示す。この場合量子井戸層の厚さは電子とホ
ールの第一量子準位間のエネルギー差が波長として１．
３μｍになるように４２オングストローム程度であり、
障壁層の厚さはキャリアの波動関数が隣接する量子井戸
間で重ならないように１００オングストローム程度であ
る。この例でも分かるように、従来の多重量子井戸レー
ザにおいては各障壁層の組成は同一であり、それぞれの
障壁層は量子井戸層より大きなバンドギャップをもつ均
一な組成の１つの層により構成されているのが一般的で
ある。このような障壁層が単一組成である従来の多重量
子井戸レーザにおいては、量子井戸間でのキャリアの波
動関数の重なりを低減するために障壁層を厚くし、かつ
障壁層上に分布するキャリアの数を減らして量子井戸層
へ注入されるキャリアの数を増やすために障壁層を薄く
するという相反する二つの要素の妥協点として障壁層の
厚さが決定されていた。
半導体レーザの活性層におけるバンド構造を模式的に示
したものである。同図中１はｎ型ＩｎＰ基板上に形成さ
れたｎ−ＩｎＰバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層、３は１．１３μｍ組成ＩｎＧ
ａＡｓＰ障壁層、４は１．４μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸層で総数は７層、５はｐ−ＩｎＰクラッド層、１
１は電子の第一量子準位、１２はホールの第一量子準位
をそれぞれ示す。この場合量子井戸層の厚さは電子とホ
ールの第一量子準位間のエネルギー差が波長として１．
３μｍになるように４２オングストローム程度であり、
障壁層の厚さはキャリアの波動関数が隣接する量子井戸
間で重ならないように１００オングストローム程度であ
る。この例でも分かるように、従来の多重量子井戸レー
ザにおいては各障壁層の組成は同一であり、それぞれの
障壁層は量子井戸層より大きなバンドギャップをもつ均
一な組成の１つの層により構成されているのが一般的で
ある。このような障壁層が単一組成である従来の多重量
子井戸レーザにおいては、量子井戸間でのキャリアの波
動関数の重なりを低減するために障壁層を厚くし、かつ
障壁層上に分布するキャリアの数を減らして量子井戸層
へ注入されるキャリアの数を増やすために障壁層を薄く
するという相反する二つの要素の妥協点として障壁層の
厚さが決定されていた。
【０００４】一方、量子井戸層と障壁層のバンドギャッ
プ差がとれるＧａＡｓ系の短波長帯のレーザでは“特開
昭６２−３５５９１”にあるように障壁層をバンドギャ
ップの異なる２種類以上の半導体層を積層することによ
り構成し、これによってキャリアをトンネリングさせる
部分と、キャリアを量子準位に閉じ込める部分とに分け
ることでキャリアの注入効率と量子効果の両立をはかる
ことなどが提案されている。
プ差がとれるＧａＡｓ系の短波長帯のレーザでは“特開
昭６２−３５５９１”にあるように障壁層をバンドギャ
ップの異なる２種類以上の半導体層を積層することによ
り構成し、これによってキャリアをトンネリングさせる
部分と、キャリアを量子準位に閉じ込める部分とに分け
ることでキャリアの注入効率と量子効果の両立をはかる
ことなどが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この従来の障壁層が単
一組成である多重量子井戸レーザでは量子効果を十分に
発揮させるために隣接する量子井戸間でのキャリアの波
動関数が交わらないように障壁層厚を厚くすることが必
要である。その結果として障壁層上にキャリアが分布し
てしまい量子井戸へのキャリアの注入効率が悪いという
欠点を有している。また、光通信に使用する長波長帯の
レーザでは“特開昭６２−３５５９１”にあるようなキ
ャリアの第二量子準位を使ってキャリアをトンネリング
させる方法は量子井戸層と障壁層とのバンドギャップ差
が大きくとれないため第二量子準位が存在できず適用す
ることが出来ない。
一組成である多重量子井戸レーザでは量子効果を十分に
発揮させるために隣接する量子井戸間でのキャリアの波
動関数が交わらないように障壁層厚を厚くすることが必
要である。その結果として障壁層上にキャリアが分布し
てしまい量子井戸へのキャリアの注入効率が悪いという
欠点を有している。また、光通信に使用する長波長帯の
レーザでは“特開昭６２−３５５９１”にあるようなキ
ャリアの第二量子準位を使ってキャリアをトンネリング
させる方法は量子井戸層と障壁層とのバンドギャップ差
が大きくとれないため第二量子準位が存在できず適用す
ることが出来ない。
【０００６】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、障壁層を厚く形成し量子効果を保持し且
つ量子井戸に効果的にキャリアを注入し半導体レーザの
閾値、スロープ効率等の特性を向上させることを目的と
する。
されたもので、障壁層を厚く形成し量子効果を保持し且
つ量子井戸に効果的にキャリアを注入し半導体レーザの
閾値、スロープ効率等の特性を向上させることを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の長波長多重量子
井戸半導体レーザは、量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしく
はＩｎＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広
いバンドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰを用いた長波
長多重量子井戸型半導体レーザにおいて、前記障壁層は
異なるバンドギャップをもつ複数のＩｎＧａＡｓＰ層の
積層構造からなり、前記複数のＩｎＧａＡｓＰ層は各々
厚さが４ｎｍ以下であり、かつ、前記障壁層は各量子井
戸層間でキャリアの波動関数が重ならない厚みを有する
ことを特徴とする。また、他の本発明の長波長多重量子
井戸半導体レーザは量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしくは
ＩｎＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広い
バンドギャップを有し、不純物がドープされていないＩ
ｎＧａＡｓＰを用いた長波長多重量子井戸型半導体レー
ザにおいて、前記障壁層は組成が連続的に変化するＩｎ
ＧａＡｓＰ層であり、かつ、前記障壁層は各量子井戸層
間でキャリアの波動関数が重ならない厚みを有すること
を特徴とする。
井戸半導体レーザは、量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしく
はＩｎＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広
いバンドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰを用いた長波
長多重量子井戸型半導体レーザにおいて、前記障壁層は
異なるバンドギャップをもつ複数のＩｎＧａＡｓＰ層の
積層構造からなり、前記複数のＩｎＧａＡｓＰ層は各々
厚さが４ｎｍ以下であり、かつ、前記障壁層は各量子井
戸層間でキャリアの波動関数が重ならない厚みを有する
ことを特徴とする。また、他の本発明の長波長多重量子
井戸半導体レーザは量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしくは
ＩｎＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広い
バンドギャップを有し、不純物がドープされていないＩ
ｎＧａＡｓＰを用いた長波長多重量子井戸型半導体レー
ザにおいて、前記障壁層は組成が連続的に変化するＩｎ
ＧａＡｓＰ層であり、かつ、前記障壁層は各量子井戸層
間でキャリアの波動関数が重ならない厚みを有すること
を特徴とする。
【０００８】
【作用】電極から多重量子井戸からなる活性部に注入さ
れたキャリアはある割合で量子井戸層に注入されるが残
りのキャリアは障壁層や光導波路層に分布する。量子効
果を十分に発揮するために障壁層を厚くすれば障壁層に
分布するキャリアの割合が増加し量子井戸層に注入され
る割合が減少する。従来の均一組成の障壁層から、複数
の組成からなる複数の薄い層で構成する障壁層か、組成
が連続的に変化するような障壁層にすれば障壁層上のキ
ャリアはよりエネルギーの低い状態に容易に緩和するこ
とができるため障壁層上には分布せず量子井戸層へのキ
ャリアの注入効率は向上する。また、障壁層全体の厚み
は量子井戸層にトラップされたキャリアの波動関数が隣
接する量子井戸のキャリアの波動関数と重ならない厚み
であるため量子効果を十分に発揮できる。
れたキャリアはある割合で量子井戸層に注入されるが残
りのキャリアは障壁層や光導波路層に分布する。量子効
果を十分に発揮するために障壁層を厚くすれば障壁層に
分布するキャリアの割合が増加し量子井戸層に注入され
る割合が減少する。従来の均一組成の障壁層から、複数
の組成からなる複数の薄い層で構成する障壁層か、組成
が連続的に変化するような障壁層にすれば障壁層上のキ
ャリアはよりエネルギーの低い状態に容易に緩和するこ
とができるため障壁層上には分布せず量子井戸層へのキ
ャリアの注入効率は向上する。また、障壁層全体の厚み
は量子井戸層にトラップされたキャリアの波動関数が隣
接する量子井戸のキャリアの波動関数と重ならない厚み
であるため量子効果を十分に発揮できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例の１．５５
μｍ帯多重量子井戸型半導体レーザの活性層におけるバ
ンド構造を模式的に示したものである。同図中１はｎ−
ＩｎＰバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ光導波路層、３は１．２μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層、６は１．１３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障壁層、４
は１．６５μｍ組成歪ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層、５は
ｐ−ＩｎＰクラッド層である。それぞれの層の厚さはｎ
−ＩｎＰバッファ層が０．４μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層がｐ側、ｎ側それぞれ６０ｎｍ、１．２μｍ組成
ＩｎＧａＡｓＰ障壁層は１．１３μｍＩｎＧａＡｓＰ障
壁層の両わきでそれぞれ３ｎｍ、１．１３μｍＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層は４ｎｍ、量子井戸層が４ｎｍ、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層が０．７μｍである。量子井戸の数は５層
である。１１は電子の第一量子準位、１２はホールの第
一量子準位をそれぞれ示す。尚、この様に極めて薄い半
導体層を形成する方法として有機金属気相成長法もしく
は分子線成長法を用いる。この後、例えばホトリソグラ
フ法とＬＰＥ成長法をもちいてＤＣ−ＰＢＨ構造等の埋
め込み構造に埋め込み半導体レーザにする。この実施例
では障壁層全体の厚さは１０ｎｍとなり隣接する量子井
戸間のキャリアの波動関数の重なりを防止でき量子効果
を十分に発揮する事ができる。また、障壁層のそれぞれ
の組成の層厚は４ｎｍ以下であるため障壁層上のキャリ
アは容易によりエネルギーの低い状態に緩和するため量
子井戸層への注入効率も向上している。
に説明する。図１は、本発明の第１の実施例の１．５５
μｍ帯多重量子井戸型半導体レーザの活性層におけるバ
ンド構造を模式的に示したものである。同図中１はｎ−
ＩｎＰバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ光導波路層、３は１．２μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障
壁層、６は１．１３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障壁層、４
は１．６５μｍ組成歪ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層、５は
ｐ−ＩｎＰクラッド層である。それぞれの層の厚さはｎ
−ＩｎＰバッファ層が０．４μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ光導
波路層がｐ側、ｎ側それぞれ６０ｎｍ、１．２μｍ組成
ＩｎＧａＡｓＰ障壁層は１．１３μｍＩｎＧａＡｓＰ障
壁層の両わきでそれぞれ３ｎｍ、１．１３μｍＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層は４ｎｍ、量子井戸層が４ｎｍ、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層が０．７μｍである。量子井戸の数は５層
である。１１は電子の第一量子準位、１２はホールの第
一量子準位をそれぞれ示す。尚、この様に極めて薄い半
導体層を形成する方法として有機金属気相成長法もしく
は分子線成長法を用いる。この後、例えばホトリソグラ
フ法とＬＰＥ成長法をもちいてＤＣ−ＰＢＨ構造等の埋
め込み構造に埋め込み半導体レーザにする。この実施例
では障壁層全体の厚さは１０ｎｍとなり隣接する量子井
戸間のキャリアの波動関数の重なりを防止でき量子効果
を十分に発揮する事ができる。また、障壁層のそれぞれ
の組成の層厚は４ｎｍ以下であるため障壁層上のキャリ
アは容易によりエネルギーの低い状態に緩和するため量
子井戸層への注入効率も向上している。
【００１０】この実施例では共振器長３００μｍで前
方、後方端面にそれぞれ１．０％，９０％のコーティン
グを施し光出力特性を測定したところ室温で閾値が２０
ｍＡ、スロープ効率０．５Ｗ／Ａの値が得られた。この
値は従来の多重量子井戸レーザにくらべて閾値で約５ｍ
Ａ低く、スロープ効率で約１割程大きかった。
方、後方端面にそれぞれ１．０％，９０％のコーティン
グを施し光出力特性を測定したところ室温で閾値が２０
ｍＡ、スロープ効率０．５Ｗ／Ａの値が得られた。この
値は従来の多重量子井戸レーザにくらべて閾値で約５ｍ
Ａ低く、スロープ効率で約１割程大きかった。
【００１１】図２は本発明の第２の実施例の１．３μｍ
帯多重量子井戸型半導体レーザの活性層におけるバンド
構造を模式的に示したものである。同図中１はｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層、３はＩｎＧａＡｓＰ障壁層、４は１．４４
μｍ組成歪ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層、５はｐ−ＩｎＰ
クラッド層である。この第２の実施例ではＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層が量子井戸層との界面では１．２μｍ組成であ
り、障壁層の中心では１．１３μｍ組成そして次の量子
井戸層との界面では１．２μｍ組成になるようにＩｎＰ
との格子整合を保ったまま連続的に組成を変えられてい
ることに特徴がある。このような障壁層を作成するには
例えば有機金属気相成長法を用いＩｎＰに格子整合する
条件で原料流量を変化させればよい。この障壁層の全体
の厚みは１０ｎｍであり量子井戸間のキャリアの波動関
数の重なりを防止するのに十分である。また、障壁層上
ではポテンシャル傾斜しているためキャリアは障壁層上
に安定に存在できないため量子井戸層へのキャリアの注
入効率も極めて高い。この第２の実施例は、極めて低い
閾値を実現するために量子井戸総数が１０層以上と多い
ときにヘテロ界面の数を減らしヘテロ界面での散乱ロス
を低減できる点で有用である。半導体レーザ化について
は実施例１と全く同じである。
帯多重量子井戸型半導体レーザの活性層におけるバンド
構造を模式的に示したものである。同図中１はｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、２は１．１３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層、３はＩｎＧａＡｓＰ障壁層、４は１．４４
μｍ組成歪ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層、５はｐ−ＩｎＰ
クラッド層である。この第２の実施例ではＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層が量子井戸層との界面では１．２μｍ組成であ
り、障壁層の中心では１．１３μｍ組成そして次の量子
井戸層との界面では１．２μｍ組成になるようにＩｎＰ
との格子整合を保ったまま連続的に組成を変えられてい
ることに特徴がある。このような障壁層を作成するには
例えば有機金属気相成長法を用いＩｎＰに格子整合する
条件で原料流量を変化させればよい。この障壁層の全体
の厚みは１０ｎｍであり量子井戸間のキャリアの波動関
数の重なりを防止するのに十分である。また、障壁層上
ではポテンシャル傾斜しているためキャリアは障壁層上
に安定に存在できないため量子井戸層へのキャリアの注
入効率も極めて高い。この第２の実施例は、極めて低い
閾値を実現するために量子井戸総数が１０層以上と多い
ときにヘテロ界面の数を減らしヘテロ界面での散乱ロス
を低減できる点で有用である。半導体レーザ化について
は実施例１と全く同じである。
【００１２】第２の実施例では共振器長３００μｍで端
面にそれぞれ３０％，９０％の低反射膜と高反射膜をつ
けた場合の閾値は約５ｍＡで従来の多重量子井戸半導体
レーザにくらべ閾値が５ｍＡ程低かった。
面にそれぞれ３０％，９０％の低反射膜と高反射膜をつ
けた場合の閾値は約５ｍＡで従来の多重量子井戸半導体
レーザにくらべ閾値が５ｍＡ程低かった。
【００１３】次に第３の実施例について述べる。図４に
第３の実施例の横注入型多重量子井戸ＤＦＢレーザの断
面図を示す。半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に回折格子を形
成しその上にＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２で挟んだ多重
量子井戸からなる活性層２２と高抵抗ＩｎＰ層２３を積
層する。次にｎ電極用のチャンネルを形成しｎ−ＩｎＰ
２６で埋め込み、更にｐ側電極用にチャンネルを形成し
たあとｐ−ＩｎＰ２４及びＰ+ −ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層２５を順次形成する。最後にＳｉＯ2 絶縁膜２９で
分離されたｎ２８及びｐ２７型の電極金属を形成する。
多重量子井戸活性部を図５に模式的に示す。量子井戸層
４は１．４４μｍ組成の歪ＩｎＧａＡｓＰである。障壁
層６は量子井戸層との界面では１．１３μｍ組成であり
障壁層の中心では１．０５μｍ組成そして次の量子井戸
層との界面では１．１３μｍ組成になるようにＩｎＰと
の格子整合を保ったまま連続的に組成を変えられたＩｎ
ＧａＡｓＰで厚さは１００オングストロームである。光
導波路２は回折格子が形成された半絶縁性ＩｎＰ基板２
１及び高抵抗ＩｎＰ層２３との界面では１．０μｍ組
成，量子井戸層との界面では１．１３μｍ組成になるよ
うにＩｎＰとの格子整合を保ったまま連続的に組成を変
えられたＩｎＧａＡｓＰである。この実施例の場合は、
電子がｎ−ＩｎＰ２６から、ホールがｐ−ＩｎＰ２２か
ら量子井戸に横方向から注入されることになる。量子井
戸層数は２０層である。障壁層の厚みを変えてフォトル
ミネッセンスベクトルを測定したところ８０オングスト
ローム以下で波動関数の重なりでミニバンドが形成され
たためと思われるＰＬ半値幅の増大が観測されている。
従って、障壁層の厚みは１００オングストロームあれば
波動関数の重なりを十分防止できていると考えられる。
横注入レーザの場合は量子井戸層の位置に関わらず均一
に量子井戸にキャリアが注入されるため量子井戸層数を
多くできる。量子井戸層数が多いということは障壁層の
層数も多いということであり、その結果従来の障壁層組
成が一定の障壁層では障壁層上に分布するキャリアの割
合が増えることになる。この第３の実施例では図５に示
す様に障壁層上ではポテンシャルが傾斜しておりキャリ
アは障壁層上に安定に存在できないため量子井戸層への
キャリアの注入効率が更に改善される。この第３の実施
例は緩和振動周波数を増大させる為に量子井戸層数を極
めて多くできる点で有用である。
第３の実施例の横注入型多重量子井戸ＤＦＢレーザの断
面図を示す。半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に回折格子を形
成しその上にＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２で挟んだ多重
量子井戸からなる活性層２２と高抵抗ＩｎＰ層２３を積
層する。次にｎ電極用のチャンネルを形成しｎ−ＩｎＰ
２６で埋め込み、更にｐ側電極用にチャンネルを形成し
たあとｐ−ＩｎＰ２４及びＰ+ −ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層２５を順次形成する。最後にＳｉＯ2 絶縁膜２９で
分離されたｎ２８及びｐ２７型の電極金属を形成する。
多重量子井戸活性部を図５に模式的に示す。量子井戸層
４は１．４４μｍ組成の歪ＩｎＧａＡｓＰである。障壁
層６は量子井戸層との界面では１．１３μｍ組成であり
障壁層の中心では１．０５μｍ組成そして次の量子井戸
層との界面では１．１３μｍ組成になるようにＩｎＰと
の格子整合を保ったまま連続的に組成を変えられたＩｎ
ＧａＡｓＰで厚さは１００オングストロームである。光
導波路２は回折格子が形成された半絶縁性ＩｎＰ基板２
１及び高抵抗ＩｎＰ層２３との界面では１．０μｍ組
成，量子井戸層との界面では１．１３μｍ組成になるよ
うにＩｎＰとの格子整合を保ったまま連続的に組成を変
えられたＩｎＧａＡｓＰである。この実施例の場合は、
電子がｎ−ＩｎＰ２６から、ホールがｐ−ＩｎＰ２２か
ら量子井戸に横方向から注入されることになる。量子井
戸層数は２０層である。障壁層の厚みを変えてフォトル
ミネッセンスベクトルを測定したところ８０オングスト
ローム以下で波動関数の重なりでミニバンドが形成され
たためと思われるＰＬ半値幅の増大が観測されている。
従って、障壁層の厚みは１００オングストロームあれば
波動関数の重なりを十分防止できていると考えられる。
横注入レーザの場合は量子井戸層の位置に関わらず均一
に量子井戸にキャリアが注入されるため量子井戸層数を
多くできる。量子井戸層数が多いということは障壁層の
層数も多いということであり、その結果従来の障壁層組
成が一定の障壁層では障壁層上に分布するキャリアの割
合が増えることになる。この第３の実施例では図５に示
す様に障壁層上ではポテンシャルが傾斜しておりキャリ
アは障壁層上に安定に存在できないため量子井戸層への
キャリアの注入効率が更に改善される。この第３の実施
例は緩和振動周波数を増大させる為に量子井戸層数を極
めて多くできる点で有用である。
【００１４】第３の実施例では閾値の約２倍の駆動電流
での緩和振動周波数は１２ＧＨｚと従来の横注型レーザ
にくらべ約１．５倍高速になっていた。
での緩和振動周波数は１２ＧＨｚと従来の横注型レーザ
にくらべ約１．５倍高速になっていた。
【００１５】なお、上記実施例では埋め込み型の半導体
レーザの例をあげたが、多重量子井戸層を活性層とする
あらゆる構造のレーザに適用できる。
レーザの例をあげたが、多重量子井戸層を活性層とする
あらゆる構造のレーザに適用できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による多重
量子井戸半導体レーザでは量子効果を十分に引き出すた
め各量子井戸間のキャリアの波動関数の重なりを抑制す
るのに十分な厚さの障壁層を持ちながらも、キャリアの
障壁層上への分布の割合を低減できるため量子井戸層へ
のキャリアの注入効率が向上しており、閾値、スロープ
効率等のレーザ特性が向上するという効果を奏する。
量子井戸半導体レーザでは量子効果を十分に引き出すた
め各量子井戸間のキャリアの波動関数の重なりを抑制す
るのに十分な厚さの障壁層を持ちながらも、キャリアの
障壁層上への分布の割合を低減できるため量子井戸層へ
のキャリアの注入効率が向上しており、閾値、スロープ
効率等のレーザ特性が向上するという効果を奏する。
【００１７】第一の実施例では共振器長３００μｍで前
方、後方端面にそれぞれ１．０％，９０％のコーティン
グを施し光出力特性を測定したところ室温で閾値が２０
ｍＡ、スロープ効率０．５Ｗ／Ａの値が得られた。この
値は従来の多重量子井戸レーザにくらべて閾値で約５ｍ
Ａ低く、スロープ効率で約一割程大きかった。
方、後方端面にそれぞれ１．０％，９０％のコーティン
グを施し光出力特性を測定したところ室温で閾値が２０
ｍＡ、スロープ効率０．５Ｗ／Ａの値が得られた。この
値は従来の多重量子井戸レーザにくらべて閾値で約５ｍ
Ａ低く、スロープ効率で約一割程大きかった。
【００１８】また、第二の実施例では共振器長３００μ
ｍで端面にそれぞれ３０％，９０％の低反射膜と高反射
膜をつけた場合の閾値は約５ｍＡで従来の多重量子井戸
半導体レーザにくらべ閾値が５ｍＡ程低かった。
ｍで端面にそれぞれ３０％，９０％の低反射膜と高反射
膜をつけた場合の閾値は約５ｍＡで従来の多重量子井戸
半導体レーザにくらべ閾値が５ｍＡ程低かった。
【００１９】更に、第三の実施例では閾値の約２倍の駆
動電流での緩和振動周波数は１２ＧＨｚと従来の横注型
レーザにくらべ約１．５倍高速になっていた。
動電流での緩和振動周波数は１２ＧＨｚと従来の横注型
レーザにくらべ約１．５倍高速になっていた。
【図１】本発明の第１の実施例のバンド構造を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第２の実施例のバンド構造を示す図で
ある。
ある。
【図３】従来の多重量子井戸半導体レーザのバンド構造
を示す図である。
を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例の活性部を模式的に描い
た図である。
た図である。
１ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ２ ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 ３ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ４ （歪）ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層 ５ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ６ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 １１ 電子の第一量子順位 １２ ホールの第一量子順位 ２１ 半絶縁性（ＳＩ）−ＩｎＰ基板 ２２ 多重量子井戸活性層 ２３ 高抵抗（ＨＲ）−ＩｎＰ ２４ ｐ−ＩｎＰ ２５ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２６ ｎ−ＩｎＰ ２７，２８ 電極金属 ２９ ＳｉＯ2 絶縁膜
Claims (2)
- 【請求項１】 量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしくはＩｎ
ＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広いバン
ドギャップを有するＩｎＧａＡｓＰを用いた長波長多重
量子井戸型半導体レーザにおいて、前記障壁層は異なる
バンドギャップをもつ複数のＩｎＧａＡｓＰ層の積層構
造からなり、前記複数のＩｎＧａＡｓＰ層は各々厚さが
４ｎｍ以下であり、かつ、前記障壁層は各量子井戸層間
でキャリアの波動関数が重ならない厚みを有することを
特徴とする長波長多重量子井戸型半導体レーザ。 - 【請求項２】 量子井戸層にＩｎＧａＡｓもしくはＩｎ
ＧａＡｓＰを用い、障壁層に量子井戸層よりも広いバン
ドギャップを有し、不純物がドープされていないＩｎＧ
ａＡｓＰを用いた長波長多重量子井戸型半導体レーザに
おいて、前記障壁層は組成が連続的に変化するＩｎＧａ
ＡｓＰ層であり、かつ、前記障壁層は各量子井戸層間で
キャリアの波動関数が重ならない厚みを有することを特
徴とする長波長多重量子井戸型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6280397A JP2682474B2 (ja) | 1993-11-26 | 1994-11-15 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29649993 | 1993-11-26 | ||
| JP5-296499 | 1993-11-26 | ||
| JP6280397A JP2682474B2 (ja) | 1993-11-26 | 1994-11-15 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202328A JPH07202328A (ja) | 1995-08-04 |
| JP2682474B2 true JP2682474B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=26553760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6280397A Expired - Fee Related JP2682474B2 (ja) | 1993-11-26 | 1994-11-15 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2682474B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015220323A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
| CN114640024A (zh) * | 2015-06-05 | 2022-06-17 | 奥斯坦多科技公司 | 具有到多个有源层中的选择性载流子注入的发光结构 |
| US10396240B2 (en) * | 2015-10-08 | 2019-08-27 | Ostendo Technologies, Inc. | III-nitride semiconductor light emitting device having amber-to-red light emission (>600 nm) and a method for making same |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04350988A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-04 | Nec Kansai Ltd | 量子井戸構造発光素子 |
| JPH07122812A (ja) * | 1993-10-27 | 1995-05-12 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP6280397A patent/JP2682474B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07202328A (ja) | 1995-08-04 |
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