JP3139774B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP3139774B2 JP3139774B2 JP03048555A JP4855591A JP3139774B2 JP 3139774 B2 JP3139774 B2 JP 3139774B2 JP 03048555 A JP03048555 A JP 03048555A JP 4855591 A JP4855591 A JP 4855591A JP 3139774 B2 JP3139774 B2 JP 3139774B2
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Description
【発明の詳細な説明】［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に係わ
り、特に超高速変調が可能な半導体レーザ装置に関す
る。
り、特に超高速変調が可能な半導体レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、長距離大容量の光通信システムの
研究が盛んとなっている。なかでも超高速光通信システ
ムは半導体レーザの直接変調という簡単な方法により情
報伝送量を増すことができるため有望視されている。こ
のシステムに使用する優れたデバイスとして歪量子井戸
構造を用いる半導体レーザが知られている。例えばＩｎ
Ｐ基板上に形成したＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ井戸層とＩｎＧ
ａＡｓＰの障壁層からなる量子井戸構造において、Ｘの
値を０．５３より大きく設定して井戸層に圧縮歪を加え
ると低閾値特性や狭いスペクトル線幅が得られるという
報告がある。しかしながらこの構造に於ける超高速応答
の限界性能を探るという観点で素子のパラメータを詳細
に検討した例はなかった。そこで我々は歪量子井戸構造
を用いて限界性能を伸ばす、すなわち限界帯域を向上す
る実験を行ってきた。半導体レーザの限界帯域ｆはＫフ
ァクターと呼ばれる量を用いて、 ｆ＝２π２1/2 ／Ｋ と表わされることが知られている。Ｋファクターはレー
ザの共振を妨げようとする力と、この力に打ち勝とうと
する力との比を表しておりこの値が小さいほど限界帯域
は高くなる。一般の歪量子井戸構造を有しない半導体レ
ーザ装置においてＫファクターは微分利得に依存し、ほ
ぼ反比例するといわれていた。そこで、歪量子井戸構造
を導入することにより、従来の約２倍の微分利得が得ら
れることからＫファクターは従来の約半分の０．０７５
ｎｓまで減少でき、限界帯域ｆは大幅に上昇すると考え
られていた。しかし、通常の半導体レーザ構造に歪量子
井戸を導入しただけでは従来の同程度の限界帯域しか得
られなかった。
研究が盛んとなっている。なかでも超高速光通信システ
ムは半導体レーザの直接変調という簡単な方法により情
報伝送量を増すことができるため有望視されている。こ
のシステムに使用する優れたデバイスとして歪量子井戸
構造を用いる半導体レーザが知られている。例えばＩｎ
Ｐ基板上に形成したＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ井戸層とＩｎＧ
ａＡｓＰの障壁層からなる量子井戸構造において、Ｘの
値を０．５３より大きく設定して井戸層に圧縮歪を加え
ると低閾値特性や狭いスペクトル線幅が得られるという
報告がある。しかしながらこの構造に於ける超高速応答
の限界性能を探るという観点で素子のパラメータを詳細
に検討した例はなかった。そこで我々は歪量子井戸構造
を用いて限界性能を伸ばす、すなわち限界帯域を向上す
る実験を行ってきた。半導体レーザの限界帯域ｆはＫフ
ァクターと呼ばれる量を用いて、 ｆ＝２π２1/2 ／Ｋ と表わされることが知られている。Ｋファクターはレー
ザの共振を妨げようとする力と、この力に打ち勝とうと
する力との比を表しておりこの値が小さいほど限界帯域
は高くなる。一般の歪量子井戸構造を有しない半導体レ
ーザ装置においてＫファクターは微分利得に依存し、ほ
ぼ反比例するといわれていた。そこで、歪量子井戸構造
を導入することにより、従来の約２倍の微分利得が得ら
れることからＫファクターは従来の約半分の０．０７５
ｎｓまで減少でき、限界帯域ｆは大幅に上昇すると考え
られていた。しかし、通常の半導体レーザ構造に歪量子
井戸を導入しただけでは従来の同程度の限界帯域しか得
られなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、一般の半
導体レーザ装置に単に歪量子井戸構造を導入した従来の
レーザ装置は限界帯域が顕著に向上しないという問題が
生じていた。本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは限界帯域の向上を図った半
導体レーザ装置を提供することにある。 ［発明の構成］
導体レーザ装置に単に歪量子井戸構造を導入した従来の
レーザ装置は限界帯域が顕著に向上しないという問題が
生じていた。本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは限界帯域の向上を図った半
導体レーザ装置を提供することにある。 ［発明の構成］
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、第１の発明は化合物半導体層を積層した歪量子井戸
構造の活性領域を含む光導波路と、前記活性領域に電流
を注入することにより光を発生させ該光の強度を変調す
る手段と、前記化合物半導体層の一対の端面で形成され
前記光を帰還してレーザ発振させる共振器と、前記レー
ザ発振の際の全光損失を大きくする手段とを具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ装置を提供するものであ
る。
に、第１の発明は化合物半導体層を積層した歪量子井戸
構造の活性領域を含む光導波路と、前記活性領域に電流
を注入することにより光を発生させ該光の強度を変調す
る手段と、前記化合物半導体層の一対の端面で形成され
前記光を帰還してレーザ発振させる共振器と、前記レー
ザ発振の際の全光損失を大きくする手段とを具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ装置を提供するものであ
る。
【０００５】また第２の発明はＩｎＰ基板上に形成され
たＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ井戸層（Ｘ＞０．５３）とＩｎＧ
ａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰのうちいずれかの
障壁層からなる歪量子井戸構造の活性領域を含む光導波
路と、前記活性領域に電流を注入することにより光を発
生させ該光の強度を変調する手段と、前記井戸層の一対
の端面で形成され光を帰還してレーザ発振させる共振器
と、前記レーザ発振の際の全光損失を大きくする手段と
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置を提供す
るものである。ここでの全光損失とはレーザ発振時の損
失の総和のことである。
たＩｎx Ｇａ1-x Ａｓ井戸層（Ｘ＞０．５３）とＩｎＧ
ａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｌＡｓ，ＩｎＰのうちいずれかの
障壁層からなる歪量子井戸構造の活性領域を含む光導波
路と、前記活性領域に電流を注入することにより光を発
生させ該光の強度を変調する手段と、前記井戸層の一対
の端面で形成され光を帰還してレーザ発振させる共振器
と、前記レーザ発振の際の全光損失を大きくする手段と
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置を提供す
るものである。ここでの全光損失とはレーザ発振時の損
失の総和のことである。
【０００６】また、この全光損失を大きくする手段は、
この手段を持たないレーザ装置を想定し、この装置にこ
の手段を付加する事によって全光損失を大きくできるも
のをいう。具体的には本発明は歪量子井戸構造を有する
ことにより、小さくなった全光損失αを、歪量子井戸構
造を有しない従来のものと同程度以上の値に設定すると
いうことである。このことは特性向上のためにできるだ
け損失を少なくするという従来の考え方と相反してい
る。そのためにＩｎＰ基板上に形成したＩｎx Ｇａ1-x
Ａｓ井戸層（Ｘ＞０．５３）とＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧ
ａＡｌＡｓ，ＩｎＰのうちいずれかの障壁層からなる歪
量子井戸構造を有する半導体レーザ装置に於いては、ま
ず、光導波損失を大きくするために、光導波路を構成す
る井戸層、障壁層、光導波層、クラッド層のうち少なく
とも一層に、ｐ型不純物を濃度で２．０×１０18cm-3以
上になるように添加したものである。また、共振器損失
を大きくするためにファブリー・ペロー共振器における
反射率Ｒと、共振器長Ｌを、 Ｌ-1×ｌｎ（Ｒ-1）≧８８cm-1 となるように設定し、分布帰還型共振器における結合係
数κと共振器長Ｌを、 κ×Ｌ≦１：２ となるように設定したものである。
この手段を持たないレーザ装置を想定し、この装置にこ
の手段を付加する事によって全光損失を大きくできるも
のをいう。具体的には本発明は歪量子井戸構造を有する
ことにより、小さくなった全光損失αを、歪量子井戸構
造を有しない従来のものと同程度以上の値に設定すると
いうことである。このことは特性向上のためにできるだ
け損失を少なくするという従来の考え方と相反してい
る。そのためにＩｎＰ基板上に形成したＩｎx Ｇａ1-x
Ａｓ井戸層（Ｘ＞０．５３）とＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧ
ａＡｌＡｓ，ＩｎＰのうちいずれかの障壁層からなる歪
量子井戸構造を有する半導体レーザ装置に於いては、ま
ず、光導波損失を大きくするために、光導波路を構成す
る井戸層、障壁層、光導波層、クラッド層のうち少なく
とも一層に、ｐ型不純物を濃度で２．０×１０18cm-3以
上になるように添加したものである。また、共振器損失
を大きくするためにファブリー・ペロー共振器における
反射率Ｒと、共振器長Ｌを、 Ｌ-1×ｌｎ（Ｒ-1）≧８８cm-1 となるように設定し、分布帰還型共振器における結合係
数κと共振器長Ｌを、 κ×Ｌ≦１：２ となるように設定したものである。
【０００７】
【作用】限界帯域ｆは、Ｋファクターに依存している
が、鋭意研究によりこの限界帯域ｆ及びＫファクターは
微分利得だけでなく、全光損失αにも依存しているとい
うことが新たにわかった。この関係を図４に示す。
が、鋭意研究によりこの限界帯域ｆ及びＫファクターは
微分利得だけでなく、全光損失αにも依存しているとい
うことが新たにわかった。この関係を図４に示す。
【０００８】これは、ｎ型ＩｎＰ基板上に、１．１５μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ光導波層（厚さ３０ｎｍ）を形成
し、さらにこの上に１．１６％の圧縮歪を加えた４層の
Ｉｗ0.7 Ｇａ0.3 井戸層（厚さ４ｎｍ）と１．３μｍの
ＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎｍ）から成る歪量子
井戸構造を形成し、この上に１．１５μm のＩｎＧａＡ
ｓＰ障壁層ｐ型ＩｎＰクラッド層及びＩｎＧａＡｃコン
タクト層を順次形成した。この半導体レーザ装置におい
て、後述する第１の実施例の様にαを変化させて周波数
応答特性を調べ、これから求められるｆとαとの関係を
プロットしたものである。
ｍのＩｎＧａＡｓＰ光導波層（厚さ３０ｎｍ）を形成
し、さらにこの上に１．１６％の圧縮歪を加えた４層の
Ｉｗ0.7 Ｇａ0.3 井戸層（厚さ４ｎｍ）と１．３μｍの
ＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎｍ）から成る歪量子
井戸構造を形成し、この上に１．１５μm のＩｎＧａＡ
ｓＰ障壁層ｐ型ＩｎＰクラッド層及びＩｎＧａＡｃコン
タクト層を順次形成した。この半導体レーザ装置におい
て、後述する第１の実施例の様にαを変化させて周波数
応答特性を調べ、これから求められるｆとαとの関係を
プロットしたものである。
【０００９】この図から、全光損失αを大きく設定する
につれて限界帯域は増加しやがて飽和する事が判る。す
なわち歪量子井戸構造の導入により微分利得が増大する
一方、損失は約３０cm-1から約５cm-1まで低減している
ため損失をこの範囲に設定する限りＫファクターとして
は大きな減少は得られなかったことになる。
につれて限界帯域は増加しやがて飽和する事が判る。す
なわち歪量子井戸構造の導入により微分利得が増大する
一方、損失は約３０cm-1から約５cm-1まで低減している
ため損失をこの範囲に設定する限りＫファクターとして
は大きな減少は得られなかったことになる。
【００１０】本発明によれば、微分ゲインを増大させた
まま、損失も例えば限界帯域が飽和する値の９０％程度
まで増大させることにより、Ｋファクターを支配する２
つの要因を、両方ともＫファクターを小さくする方向に
シフトさせることができる。これによりＫファクターが
小さくなり高限界帯域を得ることができる。
まま、損失も例えば限界帯域が飽和する値の９０％程度
まで増大させることにより、Ｋファクターを支配する２
つの要因を、両方ともＫファクターを小さくする方向に
シフトさせることができる。これによりＫファクターが
小さくなり高限界帯域を得ることができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図１は本発明の第１の実施例に係わる超高速
レーザ装置である。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は
側面図である。
説明する。図１は本発明の第１の実施例に係わる超高速
レーザ装置である。図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は
側面図である。
【００１２】図中１１はｎ型ＩｎＰ基板であり、この上
に１．１５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導波層１２（厚
さ３０ｎｍ）を形成した後、１．１６％の圧縮歪を加え
た４層のＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）１
３と１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎ
ｍ）１４からなる歪量子井戸構造であり、これを有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により形成する。さらに連
続してＺｎを２．２×１０18cm-3ドーピングした１．１
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導波層１５、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層１６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を成長
する。このウェーハを用いて埋め込み型のレーザを作製
し最後に例えばＡｕからなる電極ストライプ１８及び例
えばコンタクト層１７との接触面がＳｉＯ2 であり、そ
の他の部分がＡｕから成る電極パッド１９を形成する。
この電極パッドは容量を低減するため面積を３０μｍ×
３０μｍとする。
に１．１５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導波層１２（厚
さ３０ｎｍ）を形成した後、１．１６％の圧縮歪を加え
た４層のＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）１
３と１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎ
ｍ）１４からなる歪量子井戸構造であり、これを有機金
属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により形成する。さらに連
続してＺｎを２．２×１０18cm-3ドーピングした１．１
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導波層１５、ｐ型ＩｎＰ
クラッド層１６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を成長
する。このウェーハを用いて埋め込み型のレーザを作製
し最後に例えばＡｕからなる電極ストライプ１８及び例
えばコンタクト層１７との接触面がＳｉＯ2 であり、そ
の他の部分がＡｕから成る電極パッド１９を形成する。
この電極パッドは容量を低減するため面積を３０μｍ×
３０μｍとする。
【００１３】こうして作成した半導体レーザを切り出
し、光導波損失の大きさを測定した。これに対し図５に
従来の光導波層にドーピングしない歪量子井戸レーザの
構造を示した。このレーザは、図１のレーザと同様の構
造であるが、光導波層にノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層
を用いた構造としたものである。
し、光導波損失の大きさを測定した。これに対し図５に
従来の光導波層にドーピングしない歪量子井戸レーザの
構造を示した。このレーザは、図１のレーザと同様の構
造であるが、光導波層にノンドープのＩｎＧａＡｓＰ層
を用いた構造としたものである。
【００１４】この従来のレーザの光導波損失は５cm-1で
あった。これに対し本発明によるレーザでは光導波損失
が５０cm-1と１０倍ほど大きくなっていた。特にＺｎを
２．０×１０18cm-3以上ドーピングした場合にこのよう
に損失は急激に増える。共振器損失を４０cm-1に設定し
てあるので全光損失は９０cm-1である。このレーザの周
波数応答特性を調べ、Ｋファクターを調べたところＫ＝
０．１２ｎｓでありこの値から見積もられる限界帯域は
７３ＧＨz であった。図５に示したレーザの限界帯域が
４４ＧＨz 程度であったことから、本発明により大幅な
限界帯域の向上が図れる。Ｚｎのドーピング量を増やし
て全損失をさらに増加させることも可能であるがこの場
合、しきい値が急激に増加するので全損失は２００cm-1
以下に抑えた方がよい。また電極パッド部分での容量Ｃ
と素子抵抗Ｒとの積を十分小さくしておくことも必要で
ある。これは限界帯域ｆが ｆ＝２π２1/2 ／Ｋ だけでなく ｆ＝１／２πＣＲ でも与えられ、得られるｆの値が低い方に支配されるた
めで例えば Ｃ・Ｒ≦１ｐｓ にすればよい。尚、本実施例においてドーパントとして
Ｚｎを用いたが、Ｃｄ・Ｍｇ等他のｐ型不純物となるも
のでもよい。
あった。これに対し本発明によるレーザでは光導波損失
が５０cm-1と１０倍ほど大きくなっていた。特にＺｎを
２．０×１０18cm-3以上ドーピングした場合にこのよう
に損失は急激に増える。共振器損失を４０cm-1に設定し
てあるので全光損失は９０cm-1である。このレーザの周
波数応答特性を調べ、Ｋファクターを調べたところＫ＝
０．１２ｎｓでありこの値から見積もられる限界帯域は
７３ＧＨz であった。図５に示したレーザの限界帯域が
４４ＧＨz 程度であったことから、本発明により大幅な
限界帯域の向上が図れる。Ｚｎのドーピング量を増やし
て全損失をさらに増加させることも可能であるがこの場
合、しきい値が急激に増加するので全損失は２００cm-1
以下に抑えた方がよい。また電極パッド部分での容量Ｃ
と素子抵抗Ｒとの積を十分小さくしておくことも必要で
ある。これは限界帯域ｆが ｆ＝２π２1/2 ／Ｋ だけでなく ｆ＝１／２πＣＲ でも与えられ、得られるｆの値が低い方に支配されるた
めで例えば Ｃ・Ｒ≦１ｐｓ にすればよい。尚、本実施例においてドーパントとして
Ｚｎを用いたが、Ｃｄ・Ｍｇ等他のｐ型不純物となるも
のでもよい。
【００１５】図２は本発明の第２の実施例に係わる超高
速半導体レーザ装置の概略構造を示す断面図である。こ
の第２の実施例がさきに説明した第１の実施例と異なる
点は、損失を大きくする手段として端面の反射率を低く
し、共振器長を短くしたことである。導波路損失が５cm
-1程度と共振器損失と比較して非常に小さいことが実験
的に得られていることから、全損失を大きく例えば８８
cm-1以上にするには共振器損失を大きくするよう設定す
るのが簡単である。
速半導体レーザ装置の概略構造を示す断面図である。こ
の第２の実施例がさきに説明した第１の実施例と異なる
点は、損失を大きくする手段として端面の反射率を低く
し、共振器長を短くしたことである。導波路損失が５cm
-1程度と共振器損失と比較して非常に小さいことが実験
的に得られていることから、全損失を大きく例えば８８
cm-1以上にするには共振器損失を大きくするよう設定す
るのが簡単である。
【００１６】製造行程は第１の発明とほぼ同様である
が、レーザチップを切り出す際に共振器長を２００μｍ
と短くし、さらに端面に厚さ２００〜３００ｎｍのＳｉ
Ｎ膜２１をつけることにより反射率を１０％に設定し
た。この場合の共振器損失は１１５cm-1となるので導波
路損失５cm-1とあわせて全光損失は１２０cm-1であっ
た。この半導体レーザの周波数応答特性からＫファクタ
ーを求めたところ０．１１ｎｓで、限界帯域は約８０Ｇ
Ｈz となった。尚、本実施例において共振器長Ｌを２０
０μｍ、反射率Ｒを１０％としたが、例えば Ｌ-1×ｌｎ（Ｒ-1) ≧８８cm-1 を満たせばよい。また、端面にＳｉＮ膜をつけ反射率を
低くしたがＳｉＮ膜の代わりにアモルファスＳｉ，Ｓｉ
Ｏ2 等の材料でもよい。また、光導波路のうち１層にｐ
型不純物を、例えば２０×１０18cm-3以上ドープしても
よい。また本発明は第１，第２の実施例に記したファブ
リ・ペロー型半導体レーザのみならず分布帰還型半導体
レーザにも適用できる。図３は本発明の第３の実施例に
係わる超高速半導体レーザ装置を示す断面図である。
が、レーザチップを切り出す際に共振器長を２００μｍ
と短くし、さらに端面に厚さ２００〜３００ｎｍのＳｉ
Ｎ膜２１をつけることにより反射率を１０％に設定し
た。この場合の共振器損失は１１５cm-1となるので導波
路損失５cm-1とあわせて全光損失は１２０cm-1であっ
た。この半導体レーザの周波数応答特性からＫファクタ
ーを求めたところ０．１１ｎｓで、限界帯域は約８０Ｇ
Ｈz となった。尚、本実施例において共振器長Ｌを２０
０μｍ、反射率Ｒを１０％としたが、例えば Ｌ-1×ｌｎ（Ｒ-1) ≧８８cm-1 を満たせばよい。また、端面にＳｉＮ膜をつけ反射率を
低くしたがＳｉＮ膜の代わりにアモルファスＳｉ，Ｓｉ
Ｏ2 等の材料でもよい。また、光導波路のうち１層にｐ
型不純物を、例えば２０×１０18cm-3以上ドープしても
よい。また本発明は第１，第２の実施例に記したファブ
リ・ペロー型半導体レーザのみならず分布帰還型半導体
レーザにも適用できる。図３は本発明の第３の実施例に
係わる超高速半導体レーザ装置を示す断面図である。
【００１７】図中１１はｎ型ＩｎＰ基板であり、この上
に１．１６％の圧縮歪を加えた４層のＩｎ0.7 Ｇａ0.3
Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）１３と１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎｍ）１４からなる歪量子井戸
構造を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により形成す
る。さらに連続して１５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導
波層１５、及びｐ型ＩｎＰクラッド層１６を形成する。
この光導波層１５とクラッド層１６の間には、２光束干
渉露光法により回折格子との相互作用を示す結合係数κ
が４０cm-1となるような回折格子３１が形成されてい
る。次いでこのクラッド層１６上にＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１７を成長する。この様な積層構造で共振器長３
００μｍのレーザチップを切り出し第１の実施例と同様
に素子を形成する。この場合の全光損失は約８８cm-1程
度となり、Ｋファクターは０．１３ｎｓ、限界帯域は６
８ＧＨz となり、ファブリ・ペロー型半導体レーザと同
様の効果が得られた。尚、本実施例において、結合係数
κを４０cm-1、共振器長Ｌを３００μｍとしたが、例え
ば κ×Ｌ≦１．２ となるようにすればよい。また、光導波路のうち１層に
ｐ型不純物を２．０×１０18cm-3以上ドープしてもよ
い。
に１．１６％の圧縮歪を加えた４層のＩｎ0.7 Ｇａ0.3
Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）１３と１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎｍ）１４からなる歪量子井戸
構造を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により形成す
る。さらに連続して１５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光導
波層１５、及びｐ型ＩｎＰクラッド層１６を形成する。
この光導波層１５とクラッド層１６の間には、２光束干
渉露光法により回折格子との相互作用を示す結合係数κ
が４０cm-1となるような回折格子３１が形成されてい
る。次いでこのクラッド層１６上にＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１７を成長する。この様な積層構造で共振器長３
００μｍのレーザチップを切り出し第１の実施例と同様
に素子を形成する。この場合の全光損失は約８８cm-1程
度となり、Ｋファクターは０．１３ｎｓ、限界帯域は６
８ＧＨz となり、ファブリ・ペロー型半導体レーザと同
様の効果が得られた。尚、本実施例において、結合係数
κを４０cm-1、共振器長Ｌを３００μｍとしたが、例え
ば κ×Ｌ≦１．２ となるようにすればよい。また、光導波路のうち１層に
ｐ型不純物を２．０×１０18cm-3以上ドープしてもよ
い。
【００１８】以上の第１乃至第３実施例において用いた
半導体レーザ装置を構成する各層は、本実施例に限定さ
れるものではない。例えば基板はＩｎＰだけでなく他の
化合物半導体基板、例えばＧａＡｓ基板でも良く、光導
波層の組成は、１．３μｍ程度まで任意の値で設定で
き、厚さは２０〜１００ｎｍ程度であればよい。また、
歪量子井戸構造を構成する井戸層は圧縮歪が３％以内と
なるようにすればよく、１〜８層程度が適当であり、障
壁層はＩｎＧａＡｓＰ以外の他の化合物半導体、例えば
ＩｎＡａＡｌＡｓやＩｎＰといったものでもよい。この
ときも光導波層と同様に、組成は１．３μｍ程度まで任
意の値に設定でき光導波層の組成と必ずしも一致する必
要はない。また歪量子井戸構造は層状で一元的に形成し
ているが細線状、箱状といったように二元、三元的に形
成してもよい。さらに、クラッド層は１．５〜２．５μ
ｍ、コンタクト層は０．１〜１μｍ程度の厚さをもつ化
合物半導体から成る層が適当である。
半導体レーザ装置を構成する各層は、本実施例に限定さ
れるものではない。例えば基板はＩｎＰだけでなく他の
化合物半導体基板、例えばＧａＡｓ基板でも良く、光導
波層の組成は、１．３μｍ程度まで任意の値で設定で
き、厚さは２０〜１００ｎｍ程度であればよい。また、
歪量子井戸構造を構成する井戸層は圧縮歪が３％以内と
なるようにすればよく、１〜８層程度が適当であり、障
壁層はＩｎＧａＡｓＰ以外の他の化合物半導体、例えば
ＩｎＡａＡｌＡｓやＩｎＰといったものでもよい。この
ときも光導波層と同様に、組成は１．３μｍ程度まで任
意の値に設定でき光導波層の組成と必ずしも一致する必
要はない。また歪量子井戸構造は層状で一元的に形成し
ているが細線状、箱状といったように二元、三元的に形
成してもよい。さらに、クラッド層は１．５〜２．５μ
ｍ、コンタクト層は０．１〜１μｍ程度の厚さをもつ化
合物半導体から成る層が適当である。
【００１９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、全損失を大きくする方法とし
て前記方法や前記以外の方法を複数組み合わせても良
い。また歪を量子井戸層に与える手段として外部から機
械的に応力を加えても良い。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
るものではない。例えば、全損失を大きくする方法とし
て前記方法や前記以外の方法を複数組み合わせても良
い。また歪を量子井戸層に与える手段として外部から機
械的に応力を加えても良い。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、従
来より高速応答が可能な半導体レーザ装置を簡便な方法
で実現できる。
来より高速応答が可能な半導体レーザ装置を簡便な方法
で実現できる。
【図１】 本発明の第１の実施例による半導体レーザの
概略構造を示す図。
概略構造を示す図。
【図２】 本発明の第２の実施例による半導体レーザの
概略構造を示す断面図。
概略構造を示す断面図。
【図３】 本発明の第３の実施例による半導体レーザの
概略構造を示す断面図。
概略構造を示す断面図。
【図４】 本発明を説明する図。
【図５】 従来の半導体レーザの断面図。
１１…ｎ型ＩｎＰ基板、１２…１．１５μｍ組成ＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波層、１３…１．１６％の圧縮歪を加えた
Ｉｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）、１４…
１．１３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎ
ｍ）、１５…Ｚｎを２．２×１０18cm-3ドーピングした
１．１５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、１６…ｐ型
ＩｎＰクラッド層、１７…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１８…電極ストライプ、１９…電極パッド、２１…
ＳｉＮ低反射膜、３１…回折格子。
ａＡｓＰ光導波層、１３…１．１６％の圧縮歪を加えた
Ｉｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）、１４…
１．１３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ障壁層（厚さ１０ｎ
ｍ）、１５…Ｚｎを２．２×１０18cm-3ドーピングした
１．１５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、１６…ｐ型
ＩｎＰクラッド層、１７…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１８…電極ストライプ、１９…電極パッド、２１…
ＳｉＮ低反射膜、３１…回折格子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (1)
- 【請求項１】 化合物半導体層を積層した歪量子井戸
構造の活性領域を含む光導波路と、前記活性領域に電流
を注入することにより光を発生させ前記化合物半導体層
の一対の端面で形成され前記光を帰還してレーザを発振
させる共振器と、前記レーザ発振の際の前記全光損失を
大きくする手段とを具備し、 前記全光損失を大きくする手段は、前記共振器を結合係
数κと前記端面間の共振器長L との関係が、 κ×L ≦１．２ となるように設定した分布帰還型共振器にしたことを 特
徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03048555A JP3139774B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03048555A JP3139774B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04284683A JPH04284683A (ja) | 1992-10-09 |
| JP3139774B2 true JP3139774B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=12806627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03048555A Expired - Fee Related JP3139774B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139774B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP03048555A patent/JP3139774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04284683A (ja) | 1992-10-09 |
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