JP3293968B2 - 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、半導体レーザ装置に係
り、特に発振波長を可変できる半導体レーザ装置に関す
る。
り、特に発振波長を可変できる半導体レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より光通信技術の研究や開発が盛ん
に行なわれている。これは光信号伝送が電気信号伝送よ
り伝送速度や信号間の干渉等の点で優れているからであ
る。このような状況の中、近年、光周波数分割多重化シ
ステム（光ＦＤＭ）が注目されている。これは光ＦＤＭ
が大容量光通信システム、光インターコネクション、光
交換、光演算など様々な分野に応用できるからである。
に行なわれている。これは光信号伝送が電気信号伝送よ
り伝送速度や信号間の干渉等の点で優れているからであ
る。このような状況の中、近年、光周波数分割多重化シ
ステム（光ＦＤＭ）が注目されている。これは光ＦＤＭ
が大容量光通信システム、光インターコネクション、光
交換、光演算など様々な分野に応用できるからである。
【０００３】ところで、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光
源として、コンパクトで信頼性があり、電気的に波長可
変可能な半導体レーザ装置の開発が進められている。大
容量の光ＦＤＭを実現するためには、波長可変範囲の広
い半導体レーザ装置の開発が必要である。
源として、コンパクトで信頼性があり、電気的に波長可
変可能な半導体レーザ装置の開発が進められている。大
容量の光ＦＤＭを実現するためには、波長可変範囲の広
い半導体レーザ装置の開発が必要である。
【０００４】また、所定の波長範囲の中で高密度に多数
の周波数チャンネルを多重化するためには、各チャンネ
ルの占有する周波数範囲を狭くすること、すなわち、発
振波長スペクトル幅を狭くすることが必要である。特
に、光ＦＤＭで有望なコヒーレント光伝送方式において
は、信号光と局部発振光との干渉により受信信号を得る
ために、極狭線幅の光源が必要になる。
の周波数チャンネルを多重化するためには、各チャンネ
ルの占有する周波数範囲を狭くすること、すなわち、発
振波長スペクトル幅を狭くすることが必要である。特
に、光ＦＤＭで有望なコヒーレント光伝送方式において
は、信号光と局部発振光との干渉により受信信号を得る
ために、極狭線幅の光源が必要になる。
【０００５】現在研究されている波長可変半導体レーザ
装置は、 （１）多電極分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体レー
ザ装置 （２）ツインガイド型半導体レーザ装置 （３）超周期構造型ないしモード干渉型半導体レーザ装
置 （４）温度制御型半導体レーザ装置 （５）多電極分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ装置 の５つに分類される。
装置は、 （１）多電極分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体レー
ザ装置 （２）ツインガイド型半導体レーザ装置 （３）超周期構造型ないしモード干渉型半導体レーザ装
置 （４）温度制御型半導体レーザ装置 （５）多電極分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ装置 の５つに分類される。
【０００６】（１）の多電極ＤＢＲ半導体レーザ装置
は、ブラッグ反射領域にキャリアを注入してブラッグ波
長を大きく変えるものである。しかし、波長可変範囲は
広いが、パッシブなブラッグ導波路にキャリアを注入す
るため、内部のキャリア密度揺らぎに起因して発振線幅
は１０ＭＨｚ以上に増大してしまい、コヒーレント光伝
送への適用は困難である。また、波長も多数のモードを
ジャンプしながら変化するため、連続的に可変できる波
長範囲も小さい。更にまた、複数のモードを利用してい
るため、任意の波長に切り替えるには、単純なフィード
バックループの基準値制御ではなく、各電極に流す電流
をあらかじめメモリーに記憶されている設定値に合わせ
る等の手法を取る必要があった。したがって、その処理
速度により波長切り替え速度が制限される。その上、発
振波長と記憶している設定値との関係が少しでもずれる
と動作不能となるため、従来と比べて厳しい電流対波長
の安定性および信頼性が要求される。
は、ブラッグ反射領域にキャリアを注入してブラッグ波
長を大きく変えるものである。しかし、波長可変範囲は
広いが、パッシブなブラッグ導波路にキャリアを注入す
るため、内部のキャリア密度揺らぎに起因して発振線幅
は１０ＭＨｚ以上に増大してしまい、コヒーレント光伝
送への適用は困難である。また、波長も多数のモードを
ジャンプしながら変化するため、連続的に可変できる波
長範囲も小さい。更にまた、複数のモードを利用してい
るため、任意の波長に切り替えるには、単純なフィード
バックループの基準値制御ではなく、各電極に流す電流
をあらかじめメモリーに記憶されている設定値に合わせ
る等の手法を取る必要があった。したがって、その処理
速度により波長切り替え速度が制限される。その上、発
振波長と記憶している設定値との関係が少しでもずれる
と動作不能となるため、従来と比べて厳しい電流対波長
の安定性および信頼性が要求される。
【０００７】（２）のツインガイド型半導体レーザ装置
は、近接して積層されている活性層と光導波層とに流す
電流を独立に制御するものである。多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置で領域を軸方向に分割する代わりに層方向に
分割したものと考えることができ、多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置と類似の動作モードとなる。しかし、この場
合も、発振スペクトル線幅の制限からツインガイド型レ
ーザ装置をコヒーレント光伝送に適用するのは困難であ
る。
は、近接して積層されている活性層と光導波層とに流す
電流を独立に制御するものである。多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置で領域を軸方向に分割する代わりに層方向に
分割したものと考えることができ、多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置と類似の動作モードとなる。しかし、この場
合も、発振スペクトル線幅の制限からツインガイド型レ
ーザ装置をコヒーレント光伝送に適用するのは困難であ
る。
【０００８】（３）の超周期構造型ないしモード干渉型
半導体レーザ装置としては、例えば、sampled grating
型、super structure garting （ＳＳＧ）型、vertical
coupled grating （ＶＣＦ）型などがあるが、この種
の半導体レーザ装置も波長同調動作時の発振スペクトル
線幅の制限からコヒーレント光伝送に適用するのは困難
である。
半導体レーザ装置としては、例えば、sampled grating
型、super structure garting （ＳＳＧ）型、vertical
coupled grating （ＶＣＦ）型などがあるが、この種
の半導体レーザ装置も波長同調動作時の発振スペクトル
線幅の制限からコヒーレント光伝送に適用するのは困難
である。
【０００９】（４）の温度制御型半導体レーザ装置は、
活性領域近傍に加熱手段を設けて活性層の温度を上げら
れるようにしたものである。一般に、活性層の温度を上
昇させることにより、発振波長を長い方にシフト（レッ
ドシフト）させ、狭線幅を保ったまま発振波長を大きく
変化させることができる。しかし、発振波長を大きく変
化させると、発振波長が安定するまでの時間が数ミリ秒
と長くなるため、光ＬＡＮなど光ＦＤＭのチャンネルを
高速で切り替える用途に使用するのは困難である。
活性領域近傍に加熱手段を設けて活性層の温度を上げら
れるようにしたものである。一般に、活性層の温度を上
昇させることにより、発振波長を長い方にシフト（レッ
ドシフト）させ、狭線幅を保ったまま発振波長を大きく
変化させることができる。しかし、発振波長を大きく変
化させると、発振波長が安定するまでの時間が数ミリ秒
と長くなるため、光ＬＡＮなど光ＦＤＭのチャンネルを
高速で切り替える用途に使用するのは困難である。
【００１０】（５）の多電極ＤＦＢ半導体レーザ装置
は、ＤＦＢ半導体レーザ装置を共振器方向に複数の領域
に分割して、キャリア密度分布と温度分布とを変え、発
振波長を変化させるものである。
は、ＤＦＢ半導体レーザ装置を共振器方向に複数の領域
に分割して、キャリア密度分布と温度分布とを変え、発
振波長を変化させるものである。
【００１１】図６に、多電極ＤＦＢ半導体レーザ装置の
一例として、３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成
を示す。図中、５１はｎ型ＩｎＰ基板を示しており、こ
のｎ型ＩｎＰ基板５１上にはｎ型ＩｎＰクラッド層５３
が形成されている。このｎ型ＩｎＰクラッド層５３の細
くなった部分の上には幅が約１μｍのストライプ状の歪
量子井戸活性／光導波層５４が形成されている。また、
ｎ型ＩｎＰクラッド層５３の細くなった部分は、ｐ型Ｉ
ｎＰ層５７とｎ型ＩｎＰ層５８とによって埋め込まれて
いる。
一例として、３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成
を示す。図中、５１はｎ型ＩｎＰ基板を示しており、こ
のｎ型ＩｎＰ基板５１上にはｎ型ＩｎＰクラッド層５３
が形成されている。このｎ型ＩｎＰクラッド層５３の細
くなった部分の上には幅が約１μｍのストライプ状の歪
量子井戸活性／光導波層５４が形成されている。また、
ｎ型ＩｎＰクラッド層５３の細くなった部分は、ｐ型Ｉ
ｎＰ層５７とｎ型ＩｎＰ層５８とによって埋め込まれて
いる。
【００１２】歪量子井戸活性／光導波層５４上にはｐ型
ＩｎＰクラッド層５５，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミック
コンタクト層５６が順次形成されている。ｐ型ＩｎＰク
ラッド層５６にはｐ側オーミック電極５９が設けられ、
ｎ型ＩｎＰ基板５１にはｎ側オーミック電極６０が設け
られている。
ＩｎＰクラッド層５５，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミック
コンタクト層５６が順次形成されている。ｐ型ＩｎＰク
ラッド層５６にはｐ側オーミック電極５９が設けられ、
ｎ型ＩｎＰ基板５１にはｎ側オーミック電極６０が設け
られている。
【００１３】また、図示されていないが、ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰオーミックコンタクト層５６とｐ側オーミック電
極５９とは、中央部と両端部との３つの領域に分離され
ており、それぞれの領域に独立に電流を流せるようにな
っている。更に、歪量子井戸活性／光導波層５４の上に
形成された一次の回折格子（不図示）により単一モード
のＤＦＢ発振が実現されるようになっている。
ＡｓＰオーミックコンタクト層５６とｐ側オーミック電
極５９とは、中央部と両端部との３つの領域に分離され
ており、それぞれの領域に独立に電流を流せるようにな
っている。更に、歪量子井戸活性／光導波層５４の上に
形成された一次の回折格子（不図示）により単一モード
のＤＦＢ発振が実現されるようになっている。
【００１４】このように構成された３電極ＤＦＢ半導体
レーザ装置によれば、上記３つの領域に流す電流を単一
モード発振状態を保つようにバランスさせながら電流を
増加させれば、電流が増加するにつれて歪量子井戸活性
／光導波層５４の近傍の温度が上昇するため、数ｎｍの
レッドシフトを生じさせることができる。しかも、全体
がアクティブな領域なので、電流注入時のキャリア密度
の揺らぎが小さく、狭線幅を実現できる。
レーザ装置によれば、上記３つの領域に流す電流を単一
モード発振状態を保つようにバランスさせながら電流を
増加させれば、電流が増加するにつれて歪量子井戸活性
／光導波層５４の近傍の温度が上昇するため、数ｎｍの
レッドシフトを生じさせることができる。しかも、全体
がアクティブな領域なので、電流注入時のキャリア密度
の揺らぎが小さく、狭線幅を実現できる。
【００１５】しかしながら、このままでは、熱効果の応
答速度が遅いため、多数の波長チャンネルを高速に切り
替えて使う光ＦＤＭシステムにこの半導体レーザ装置を
使うと、波長切り替えに伴う時間が長いため、非常に効
率の悪いシステムになってしまうという問題がある。
答速度が遅いため、多数の波長チャンネルを高速に切り
替えて使う光ＦＤＭシステムにこの半導体レーザ装置を
使うと、波長切り替えに伴う時間が長いため、非常に効
率の悪いシステムになってしまうという問題がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来より
種々の波長可変可能な半導体レーザ装置が考えられ、そ
れなりの性能も認められているが、その欠点も顕著にな
り、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光源として本命視され
るものはまだ無い。
種々の波長可変可能な半導体レーザ装置が考えられ、そ
れなりの性能も認められているが、その欠点も顕著にな
り、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光源として本命視され
るものはまだ無い。
【００１７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その解決する課題は、発振波長を高速、且つ大き
く変化させることができ、光ＦＤＭ向けのコヒーレント
光源として使用可能な半導体レーザ装置を提供すること
にある。
ので、その解決する課題は、発振波長を高速、且つ大き
く変化させることができ、光ＦＤＭ向けのコヒーレント
光源として使用可能な半導体レーザ装置を提供すること
にある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体レーザ装置（請求項１）は、基板
上に設けられ、この基板よりも熱伝導率が小さく、凸形
状の第１のクラッド層と、この第１のクラッド層の凸部
上に設けられ、発光層および光導波層として働く活性層
と、この活性層上に設けられ、前記第１のクラッド層と
ともに前記活性層を挾持する第２のクラッド層と、前記
活性層で発生したレーザ光の導波路に設けられ、分布帰
還共振器として働く回折格子とを備えたことを特徴とす
る。
めに、本発明の半導体レーザ装置（請求項１）は、基板
上に設けられ、この基板よりも熱伝導率が小さく、凸形
状の第１のクラッド層と、この第１のクラッド層の凸部
上に設けられ、発光層および光導波層として働く活性層
と、この活性層上に設けられ、前記第１のクラッド層と
ともに前記活性層を挾持する第２のクラッド層と、前記
活性層で発生したレーザ光の導波路に設けられ、分布帰
還共振器として働く回折格子とを備えたことを特徴とす
る。
【００１９】ここで、上記基板の熱伝導率をΚs ［ｗ／
（ｍ・Ｋ）］、上記第１のクラッド層の熱伝導率をΚ1
［ｗ／（ｍ・Ｋ）］，その厚さをｄ1 ［ｍ］、上記第２
のクラッド層の幅をＷ［ｍ］、第１のクラッド層から上
の部分の高さをｈ［ｍ］とするとき、 １．５×１０11・ｈ＜Κ1 ／ｄ1 ＜Κs ／（２Ｗ）…（Ｉ） を満たすことが好ましい。
（ｍ・Ｋ）］、上記第１のクラッド層の熱伝導率をΚ1
［ｗ／（ｍ・Ｋ）］，その厚さをｄ1 ［ｍ］、上記第２
のクラッド層の幅をＷ［ｍ］、第１のクラッド層から上
の部分の高さをｈ［ｍ］とするとき、 １．５×１０11・ｈ＜Κ1 ／ｄ1 ＜Κs ／（２Ｗ）…（Ｉ） を満たすことが好ましい。
【００２０】また、上記の目的を達成するために、次の
ような他の発明の半導体レーザ装置を用いても良い。す
なわち、基板上に設けられ、この基板よりも熱伝導率が
小さい熱流遅延層と、この熱流遅延層上に設けられ、前
記熱流遅延層よりも熱伝導率が大きく、前記熱流遅延層
よりも幅の小さい第１のクラッド層と、この第１のクラ
ッド層上に設けられ、発光層および光導波層として働く
活性層と、この活性層上に設けられ、前記第１のクラッ
ド層とともに前記活性層を挾持する第２のクラッド層
と、前記活性層で発生したレーザ光の導波路に設けら
れ、分布帰還共振器として働く回折格子とを備えた半導
体レーザ装置を用いても良い。
ような他の発明の半導体レーザ装置を用いても良い。す
なわち、基板上に設けられ、この基板よりも熱伝導率が
小さい熱流遅延層と、この熱流遅延層上に設けられ、前
記熱流遅延層よりも熱伝導率が大きく、前記熱流遅延層
よりも幅の小さい第１のクラッド層と、この第１のクラ
ッド層上に設けられ、発光層および光導波層として働く
活性層と、この活性層上に設けられ、前記第１のクラッ
ド層とともに前記活性層を挾持する第２のクラッド層
と、前記活性層で発生したレーザ光の導波路に設けら
れ、分布帰還共振器として働く回折格子とを備えた半導
体レーザ装置を用いても良い。
【００２１】ここで、上記基板の熱伝導率をΚs ［ｗ／
（ｍ・Ｋ）］、熱流遅延層の熱伝導率をΚ0 ［ｗ／（ｍ
・Ｋ）］，その厚さをｄ0 ［ｍ］，第１のクラッド層の
幅をＷ［ｍ］，熱流遅延層から上の部分の高さをｈ
［ｍ］とするとき、 １．５×１０11・ｈ＜Κ0 ／ｄ0 ＜Κs ／（２Ｗ）…（II） を満たすことが好ましい。
（ｍ・Ｋ）］、熱流遅延層の熱伝導率をΚ0 ［ｗ／（ｍ
・Ｋ）］，その厚さをｄ0 ［ｍ］，第１のクラッド層の
幅をＷ［ｍ］，熱流遅延層から上の部分の高さをｈ
［ｍ］とするとき、 １．５×１０11・ｈ＜Κ0 ／ｄ0 ＜Κs ／（２Ｗ）…（II） を満たすことが好ましい。
【００２２】
【作用】本発明（請求項１）によれば、第１のクラッド
層の熱伝導率が基板のそれよりも小さいので、活性層に
電流が注入され、活性層が発熱すると、活性層から基板
への熱の流れは、第１のクラッド層により妨げれる。こ
のため、第１のクラッド層とその上部に溜まった熱によ
って、活性層の温度は上昇する。しかも、活性層と第２
のクラッド層は幅が狭いので、その熱容量は小さい。し
たがって、短い時間で活性層の温度を大きく変えられ、
短い時間で発振波長を大きく変化させることができる。
層の熱伝導率が基板のそれよりも小さいので、活性層に
電流が注入され、活性層が発熱すると、活性層から基板
への熱の流れは、第１のクラッド層により妨げれる。こ
のため、第１のクラッド層とその上部に溜まった熱によ
って、活性層の温度は上昇する。しかも、活性層と第２
のクラッド層は幅が狭いので、その熱容量は小さい。し
たがって、短い時間で活性層の温度を大きく変えられ、
短い時間で発振波長を大きく変化させることができる。
【００２３】また、他の本発明によれば、熱流遅延層の
熱伝導率が基板および第１のクラッド層のそれよりも小
さいので、活性層に電流が注入され、活性層が発熱する
と、活性層から基板への熱の流れは、熱流遅延層により
妨げれる。このため、熱流遅延層に溜まった熱によっ
て、活性層の温度は上昇する。しかも、第１のクラッド
層より上部の幅は基板のそれよりも小さいので、その熱
容量は小さいものとなる。したがって、短い時間で活性
層の温度を大きく変えられ、短い時間で発振波長を大き
く変化させることができる。
熱伝導率が基板および第１のクラッド層のそれよりも小
さいので、活性層に電流が注入され、活性層が発熱する
と、活性層から基板への熱の流れは、熱流遅延層により
妨げれる。このため、熱流遅延層に溜まった熱によっ
て、活性層の温度は上昇する。しかも、第１のクラッド
層より上部の幅は基板のそれよりも小さいので、その熱
容量は小さいものとなる。したがって、短い時間で活性
層の温度を大きく変えられ、短い時間で発振波長を大き
く変化させることができる。
【００２４】なお、式（Ｉ），（II）の左の不等号は、
時定数が十分小さくなる（＜＜１０μｓ）条件を、右の
不等号は、熱伝導率の小さい第１のクラッド層ないし熱
流遅延層の温度差が基板の温度差と比べて十分大きくな
る条件をおおまかに表している。
時定数が十分小さくなる（＜＜１０μｓ）条件を、右の
不等号は、熱伝導率の小さい第１のクラッド層ないし熱
流遅延層の温度差が基板の温度差と比べて十分大きくな
る条件をおおまかに表している。
【００２５】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１，図２は、本発明の第１の実施例に係る３電極
ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図であ
り、図１は、活性層のストライプ方向に垂直な断面図を
示し、図２は、活性層のストライプ方向に平行な断面図
を示している。
る。図１，図２は、本発明の第１の実施例に係る３電極
ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図であ
り、図１は、活性層のストライプ方向に垂直な断面図を
示し、図２は、活性層のストライプ方向に平行な断面図
を示している。
【００２６】図中、１はｎ型ＩｎＰ基板を示しており、
このｎ型ＩｎＰ基板１上には、図１に示すように、ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２，ｐ型ＩｎＰ層７，ｎ型Ｉ
ｎＰ層８，ｐ型ＩｎＰクラッド層５およびｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰオーミックコンタクト層６からなり、幅が約７μ
ｍのメサ部１２が形成されている。
このｎ型ＩｎＰ基板１上には、図１に示すように、ｎ型
ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２，ｐ型ＩｎＰ層７，ｎ型Ｉ
ｎＰ層８，ｐ型ＩｎＰクラッド層５およびｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰオーミックコンタクト層６からなり、幅が約７μ
ｍのメサ部１２が形成されている。
【００２７】ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２は、その
上部が細く加工されている。具体的には、厚さは３．５
μｍであり、そのうち上部の０．５μｍが活性層４と同
じ１μｍの幅に加工されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ
の組成比は、禁制帯幅が波長１．０５μｍに相当するも
のになっている。
上部が細く加工されている。具体的には、厚さは３．５
μｍであり、そのうち上部の０．５μｍが活性層４と同
じ１μｍの幅に加工されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ
の組成比は、禁制帯幅が波長１．０５μｍに相当するも
のになっている。
【００２８】ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２の細くな
った部分の上には、幅が１μｍのストライプ状の歪量子
井戸活性／光導波層４が形成されている。また、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰクラッド層２の細くなった部分は、ｐ型Ｉ
ｎＰ層７とｎ型ＩｎＰ層８とによって埋め込まれてい
る。
った部分の上には、幅が１μｍのストライプ状の歪量子
井戸活性／光導波層４が形成されている。また、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰクラッド層２の細くなった部分は、ｐ型Ｉ
ｎＰ層７とｎ型ＩｎＰ層８とによって埋め込まれてい
る。
【００２９】ここで、活性層に歪み量子井戸構造を導入
したのは、これにより、発振しきい値を低くし、温度特
性を改善することで、通常動作時の活性層温度の上昇に
よる悪影響を減らすためである。なお、歪み量子井戸構
造の代わりに、単なる量子井戸構造を用いても良い。
したのは、これにより、発振しきい値を低くし、温度特
性を改善することで、通常動作時の活性層温度の上昇に
よる悪影響を減らすためである。なお、歪み量子井戸構
造の代わりに、単なる量子井戸構造を用いても良い。
【００３０】歪量子井戸活性／光導波層４上には厚さ１
μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層５，厚さ０．５μｍのｐ型
ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層６が順次形成さ
れている。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層
６にはｐ側オーミック電極９が設けられ、ｎ型ＩｎＰ基
板１にはｎ側オーミック電極１０が設けられている。な
お、図には示されていないが、メサ部１２の両脇には溝
を隔てて台地が形成されており、この台地の上部に絶縁
膜を介して形成されたボンディングパッドとｐ側オーミ
ック電極９はブリッジ配線で結ばれている。ここで、メ
サ部１２の高さは５．２μｍである。
μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層５，厚さ０．５μｍのｐ型
ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層６が順次形成さ
れている。ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層
６にはｐ側オーミック電極９が設けられ、ｎ型ＩｎＰ基
板１にはｎ側オーミック電極１０が設けられている。な
お、図には示されていないが、メサ部１２の両脇には溝
を隔てて台地が形成されており、この台地の上部に絶縁
膜を介して形成されたボンディングパッドとｐ側オーミ
ック電極９はブリッジ配線で結ばれている。ここで、メ
サ部１２の高さは５．２μｍである。
【００３１】また、図２に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰオーミックコンタクト層６とｐ側オーミック電極９
は、半絶縁性ＩｎＰ層１６により、中央部の第１の電流
注入領域１７と両端部の第２の電流注入領域１８および
第３の電流注入領域１９との３つの領域に分離されてい
る。
ｓＰオーミックコンタクト層６とｐ側オーミック電極９
は、半絶縁性ＩｎＰ層１６により、中央部の第１の電流
注入領域１７と両端部の第２の電流注入領域１８および
第３の電流注入領域１９との３つの領域に分離されてい
る。
【００３２】歪み量子井戸活性／光導波層４の上には、
一次の回折格子１３が形成されている。この回折格子１
３のブラッグ波長は、レーザの利得ピーク波長付近に設
定されている。また、回折格子１３の共振器の中央部に
は、位相（四分の一波長）シフト領域１４が形成されて
いる。
一次の回折格子１３が形成されている。この回折格子１
３のブラッグ波長は、レーザの利得ピーク波長付近に設
定されている。また、回折格子１３の共振器の中央部に
は、位相（四分の一波長）シフト領域１４が形成されて
いる。
【００３３】また、劈開により形成された両端面には、
ＳｉＮx からなる反射率１％以下の低反射膜１５がコー
ティングされている。このため、ファブリ・ペロ・モー
ドの発振は抑圧され、広い電流設定範囲でスペクトル線
幅２ＭＨｚ以下の安定な単一モード発振が実現される。
この半導体レーザ・チップの寸法は、長さ約１ｍｍ、幅
３００μｍ、厚さ８０μｍである。中央部の電流注入領
域１７の長さは約４００μｍ、両端部の電流注入領域１
７，１８の長さはともに約３００μｍである。
ＳｉＮx からなる反射率１％以下の低反射膜１５がコー
ティングされている。このため、ファブリ・ペロ・モー
ドの発振は抑圧され、広い電流設定範囲でスペクトル線
幅２ＭＨｚ以下の安定な単一モード発振が実現される。
この半導体レーザ・チップの寸法は、長さ約１ｍｍ、幅
３００μｍ、厚さ８０μｍである。中央部の電流注入領
域１７の長さは約４００μｍ、両端部の電流注入領域１
７，１８の長さはともに約３００μｍである。
【００３４】半導体レーザ・チップはＡｕＳｎはんだに
より接地電極となる金属ヒートシンク１１の上に固定さ
れている。この金属ヒートシンク１１は、例えば、温度
センサとペルチエ素子とからなる温度制御手段によっ
て、一定温度に保たれるように制御されている。また、
各電極パッドは、セラミック基板上に形成された給電線
とボンディングにより接続されており、中央部と両端部
の電流を独立に制御できるようになっている。これら
は、レンズ系、光アイソレータ、ビームスプリッタ、周
波数弁別用エタロン、モニタ・フォトダイオード、駆動
制御用ＩＣ、ピグテールなどとともにモジュール内に実
装されている。
より接地電極となる金属ヒートシンク１１の上に固定さ
れている。この金属ヒートシンク１１は、例えば、温度
センサとペルチエ素子とからなる温度制御手段によっ
て、一定温度に保たれるように制御されている。また、
各電極パッドは、セラミック基板上に形成された給電線
とボンディングにより接続されており、中央部と両端部
の電流を独立に制御できるようになっている。これら
は、レンズ系、光アイソレータ、ビームスプリッタ、周
波数弁別用エタロン、モニタ・フォトダイオード、駆動
制御用ＩＣ、ピグテールなどとともにモジュール内に実
装されている。
【００３５】図３は、 III-V族半導体混晶の熱伝導率を
示す図である。一般に、三元以上の半導体混晶は二元の
それと比べて熱伝導率が大きく低下する。例えば、Ｉｎ
Ｐの熱伝導率は室温にて約７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるの
に対して、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓでは約４Ｗ／（ｍ・
Ｋ）と一桁以上小さい。一方、これらの半導体の比熱の
組成の違いによる差異は小さく、いずれも約１．５×１
０6 Ｊ／（ｍ3 ・Ｋ）である。
示す図である。一般に、三元以上の半導体混晶は二元の
それと比べて熱伝導率が大きく低下する。例えば、Ｉｎ
Ｐの熱伝導率は室温にて約７０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるの
に対して、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓでは約４Ｗ／（ｍ・
Ｋ）と一桁以上小さい。一方、これらの半導体の比熱の
組成の違いによる差異は小さく、いずれも約１．５×１
０6 Ｊ／（ｍ3 ・Ｋ）である。
【００３６】本実施例の場合、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラ
ッド層２は四元半導体混晶からなり、その熱伝導率はｎ
型ＩｎＰ基板１よりも小さく約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下
という小さい値である。
ッド層２は四元半導体混晶からなり、その熱伝導率はｎ
型ＩｎＰ基板１よりも小さく約１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下
という小さい値である。
【００３７】このため、歪み量子井戸活性／光導波層４
に電流が注入され、歪み量子井戸活性／光導波層４が発
熱すると、歪み量子井戸活性／光導波層４からｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１への熱の流れは、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド
層２により妨げれる。この結果、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰク
ラッド層２とその上部のメサ部１２に溜まった熱によっ
て、歪み量子井戸活性／光導波層４を含むメサ部１２の
温度は上昇する。しかも、メサ部１２の幅は約７μｍと
狭く、高さは５．２μｍと低いので、その熱容量は小さ
い。すなわち、Κs ＝７０，Κ1 ＝１０，ｄ1 ＝３．５
×１０-6，Ｗ＝７×１０-6，ｈ＝５．２×１０-6であ
り、式（Ｉ）を満たしている。
に電流が注入され、歪み量子井戸活性／光導波層４が発
熱すると、歪み量子井戸活性／光導波層４からｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１への熱の流れは、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド
層２により妨げれる。この結果、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰク
ラッド層２とその上部のメサ部１２に溜まった熱によっ
て、歪み量子井戸活性／光導波層４を含むメサ部１２の
温度は上昇する。しかも、メサ部１２の幅は約７μｍと
狭く、高さは５．２μｍと低いので、その熱容量は小さ
い。すなわち、Κs ＝７０，Κ1 ＝１０，ｄ1 ＝３．５
×１０-6，Ｗ＝７×１０-6，ｈ＝５．２×１０-6であ
り、式（Ｉ）を満たしている。
【００３８】したがって、短い時間で歪み量子井戸活性
／光導波層４の温度を大きく変えられ、短い時間で発振
波長を大きく変化させることができる。以下、本実施例
の３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置について、図６の従来
のそれの動作と比較しながらより詳細に説明する。
／光導波層４の温度を大きく変えられ、短い時間で発振
波長を大きく変化させることができる。以下、本実施例
の３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置について、図６の従来
のそれの動作と比較しながらより詳細に説明する。
【００３９】図４は、歪み量子井戸活性／光導波層（以
下、単に活性層という）４，５４に流す電流を階段状に
増やした場合の、活性層の温度の時間変化の様子を示す
図である。
下、単に活性層という）４，５４に流す電流を階段状に
増やした場合の、活性層の温度の時間変化の様子を示す
図である。
【００４０】レーザはメサ状に加工されているので、寄
生ＣＲ制限による電流立上がり時間は１ナノ秒程度であ
る。電流の増加は、光導波領域の温度上昇による屈折率
増大を介して波長のレッドシフトを引き起こす。ここで
は主な発熱源は活性層４，５４であると仮定する。温度
上昇による屈折率変化は、温度の変化の速度と比べて瞬
間的とみなすことができる。光導波領域の温度上昇によ
る波長変化の割合は、０．１ｎｍ／℃程度である。
生ＣＲ制限による電流立上がり時間は１ナノ秒程度であ
る。電流の増加は、光導波領域の温度上昇による屈折率
増大を介して波長のレッドシフトを引き起こす。ここで
は主な発熱源は活性層４，５４であると仮定する。温度
上昇による屈折率変化は、温度の変化の速度と比べて瞬
間的とみなすことができる。光導波領域の温度上昇によ
る波長変化の割合は、０．１ｎｍ／℃程度である。
【００４１】図中、特性曲線ａは図６の従来の３電極Ｄ
ＦＢ半導体レーザ装置を示しており、温度が一定になる
までに２００μ秒を要し、温度が９０％変化するまでの
時間も２０μ秒と長いことが分かる。このため、自動周
波数制御（ＡＦＣ）をかけても、数十μ秒オーダーの制
御しかできず、数十μ秒ごとに異なる周波数チャンネル
にアクセスする光ＦＤＭシステムにおいては、半分程度
が波長同調に要するデッドタイムとなってしまう。
ＦＢ半導体レーザ装置を示しており、温度が一定になる
までに２００μ秒を要し、温度が９０％変化するまでの
時間も２０μ秒と長いことが分かる。このため、自動周
波数制御（ＡＦＣ）をかけても、数十μ秒オーダーの制
御しかできず、数十μ秒ごとに異なる周波数チャンネル
にアクセスする光ＦＤＭシステムにおいては、半分程度
が波長同調に要するデッドタイムとなってしまう。
【００４２】また、特性曲線ｂは本実施例の３電極ＤＦ
Ｂ半導体レーザ装置を示しており、温度が一定値になる
までの時間は従来例と変わらないが、１００ｎ秒から１
０μ秒の範囲で温度が大きく変化していることが分か
る。
Ｂ半導体レーザ装置を示しており、温度が一定値になる
までの時間は従来例と変わらないが、１００ｎ秒から１
０μ秒の範囲で温度が大きく変化していることが分か
る。
【００４３】すなわち、基板全体の温度分布が変化する
時間（数１００μ秒）はあまり変わらないが、熱容量が
小さく、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２によりｎ型Ｉ
ｎＰ基板１と熱的に隔てられたメサ部１２のみの温度分
布がほぼ平衡に達するのには十μ秒程度しかかからな
い。また、温度が９０％変化するまでの時間も８μ秒と
短く、数μ秒オーダーのＡＦＣが可能となる。しかも、
所定の波長変化を得るための電流変化も小さく、電流注
入により逆方向の波長変化を引き起こすキャリア密度変
化を小さく抑えることができる。
時間（数１００μ秒）はあまり変わらないが、熱容量が
小さく、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２によりｎ型Ｉ
ｎＰ基板１と熱的に隔てられたメサ部１２のみの温度分
布がほぼ平衡に達するのには十μ秒程度しかかからな
い。また、温度が９０％変化するまでの時間も８μ秒と
短く、数μ秒オーダーのＡＦＣが可能となる。しかも、
所定の波長変化を得るための電流変化も小さく、電流注
入により逆方向の波長変化を引き起こすキャリア密度変
化を小さく抑えることができる。
【００４４】したがって、本実施例によれば、数十μ秒
ごとに異なる周波数チャンネルにアクセスする光ＦＤＭ
システムにおいて、デッドタイムを１／１０以下にする
ことができる。
ごとに異なる周波数チャンネルにアクセスする光ＦＤＭ
システムにおいて、デッドタイムを１／１０以下にする
ことができる。
【００４５】また、特性曲線ｃは、本実施例と同じ形
状、寸法の半導体レーザ装置で、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰク
ラッド層２の代わりに、ｎ型ＩｎＰクラッド層を用いた
場合を示している。この場合、数μ秒オーダーの温度変
化が現れるが、その大きさは本実施例と比べて遥かに小
さく、効果が期待できないことが分かる。この場合、Κ
1 ＝７０であり、式（Ｉ）の右の不等号を満していな
い。
状、寸法の半導体レーザ装置で、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰク
ラッド層２の代わりに、ｎ型ＩｎＰクラッド層を用いた
場合を示している。この場合、数μ秒オーダーの温度変
化が現れるが、その大きさは本実施例と比べて遥かに小
さく、効果が期待できないことが分かる。この場合、Κ
1 ＝７０であり、式（Ｉ）の右の不等号を満していな
い。
【００４６】また、特性曲線ｄは、図６の従来例の３電
極ＤＦＢ半導体レーザ装置のｎ型ＩｎＰクラッド層５３
の代わりに、本実施例と同じｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層を用いた場合を示している。この場合、熱抵抗の増
加に起因して全体の温度上昇は大きくなるが、熱容量の
小さなメサ部が無いため、数μ秒オーダーの時定数を持
つ温度変化成分が現れてないことが分かる。
極ＤＦＢ半導体レーザ装置のｎ型ＩｎＰクラッド層５３
の代わりに、本実施例と同じｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層を用いた場合を示している。この場合、熱抵抗の増
加に起因して全体の温度上昇は大きくなるが、熱容量の
小さなメサ部が無いため、数μ秒オーダーの時定数を持
つ温度変化成分が現れてないことが分かる。
【００４７】また、特性曲線ｅは、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
クラッド層２の厚さを３．５μｍから１．５μｍに減ら
した場合（ｄ＝１．５×１０-6）を示している。この場
合、数μ秒オーダーの時定数成分はあるが、それほど大
きな効果は得られないことが分かる。すなわち、効果を
得るためには、歪み量子井戸活性／光導波層４からｎ型
ＩｎＰ基板１に流れる熱流を遅延させる働きも有するｎ
型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２を式（Ｉ）を満す程度に
厚くすることが必要である。
クラッド層２の厚さを３．５μｍから１．５μｍに減ら
した場合（ｄ＝１．５×１０-6）を示している。この場
合、数μ秒オーダーの時定数成分はあるが、それほど大
きな効果は得られないことが分かる。すなわち、効果を
得るためには、歪み量子井戸活性／光導波層４からｎ型
ＩｎＰ基板１に流れる熱流を遅延させる働きも有するｎ
型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層２を式（Ｉ）を満す程度に
厚くすることが必要である。
【００４８】また、特性曲線ｆは、本実施例においてメ
サ部１２の幅を４μｍまで狭くした場合を示している。
この場合、メサ部１２の熱容量が減るため、本発明の効
果はさらにエンハンスされ、活性層の温度が９０％変化
するまでの時間は６μ秒となっている。このように、メ
サ部１２の幅を狭くすれば、式（Ｉ）に従ってｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰクラッド層２の厚さをより薄くすることがで
きる。しかし、メサ部１２を高くすると、メサ部１２の
温度変化に要する時間が長くなる。
サ部１２の幅を４μｍまで狭くした場合を示している。
この場合、メサ部１２の熱容量が減るため、本発明の効
果はさらにエンハンスされ、活性層の温度が９０％変化
するまでの時間は６μ秒となっている。このように、メ
サ部１２の幅を狭くすれば、式（Ｉ）に従ってｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰクラッド層２の厚さをより薄くすることがで
きる。しかし、メサ部１２を高くすると、メサ部１２の
温度変化に要する時間が長くなる。
【００４９】図５は、本発明の第２の実施例に係る３電
極ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図であ
る。これは図１に対応したもので、活性層のストライプ
方向に垂直な断面図を示している。なお、３電極ＤＦＢ
半導体レーザ装置図１と対応する部分には図１と同一符
号を付してあり、詳細な説明は省略する。
極ＤＦＢ半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図であ
る。これは図１に対応したもので、活性層のストライプ
方向に垂直な断面図を示している。なお、３電極ＤＦＢ
半導体レーザ装置図１と対応する部分には図１と同一符
号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【００５０】第１の実施例では、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰク
ラッド層２は、クラッド層と熱流遅延層との両方の役割
を持っていたが、本実施例では、これらの役割をそれぞ
れ別個の半導体層に持たせてある。
ラッド層２は、クラッド層と熱流遅延層との両方の役割
を持っていたが、本実施例では、これらの役割をそれぞ
れ別個の半導体層に持たせてある。
【００５１】すなわち、本実施例では、ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰクラッド層２に対応するものが、厚さ１．５μｍの
ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａ（熱流遅延層）と、
厚さ１．５μｍのｎ型ＩｎＰクラッド層３ｂとで構成さ
れている。また、ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａは
メサ部１２内には無く、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に形成
されている。勿論、ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａ
をメサ部１２内に設けても同様の効果が得られる。メサ
部１２の幅は４μｍ、高さは３．２μｍである。
ｓＰクラッド層２に対応するものが、厚さ１．５μｍの
ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａ（熱流遅延層）と、
厚さ１．５μｍのｎ型ＩｎＰクラッド層３ｂとで構成さ
れている。また、ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａは
メサ部１２内には無く、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に形成
されている。勿論、ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａ
をメサ部１２内に設けても同様の効果が得られる。メサ
部１２の幅は４μｍ、高さは３．２μｍである。
【００５２】本実施例の３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置
によれば、ｎ型ＩｎＰ基板１およびｎ型Ｉｎクラッド層
３ｂよりも熱伝導率が小さいｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導
体層３ａが、ｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型ＩｎＰクラッド層
３ｂとの間に設けられているので、歪み量子井戸活性／
光導波層４に電流が注入され、歪み量子井戸活性／光導
波層４が発熱すると、歪み量子井戸活性／光導波層４か
らｎ型ＩｎＰ基板１への熱の流れは、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
混晶半導体層３ａにより妨げれる。
によれば、ｎ型ＩｎＰ基板１およびｎ型Ｉｎクラッド層
３ｂよりも熱伝導率が小さいｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導
体層３ａが、ｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型ＩｎＰクラッド層
３ｂとの間に設けられているので、歪み量子井戸活性／
光導波層４に電流が注入され、歪み量子井戸活性／光導
波層４が発熱すると、歪み量子井戸活性／光導波層４か
らｎ型ＩｎＰ基板１への熱の流れは、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
混晶半導体層３ａにより妨げれる。
【００５３】このため、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶半導体
層３ａとその上部のメサ部１２に溜まった熱によって、
歪み量子井戸活性／光導波層４を含むメサ部１２の温度
は上昇する。しかも、メサ部１２はｎ型ＩｎＰ基板１よ
りも幅が狭く小型なので、メサ部１２の熱容量は小さい
ものとなる。したがって、短い時間で歪み量子井戸活性
／光導波層４の温度を大きく変えられ、短い時間で発振
波長を大きく変化させることができる。
層３ａとその上部のメサ部１２に溜まった熱によって、
歪み量子井戸活性／光導波層４を含むメサ部１２の温度
は上昇する。しかも、メサ部１２はｎ型ＩｎＰ基板１よ
りも幅が狭く小型なので、メサ部１２の熱容量は小さい
ものとなる。したがって、短い時間で歪み量子井戸活性
／光導波層４の温度を大きく変えられ、短い時間で発振
波長を大きく変化させることができる。
【００５４】本実施例の３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置
の温度応答を図４の特性曲線ｇに示す。ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ混晶半導体層３ａの熱伝導率は約４Ｗ／（ｍ・Ｋ）と
低いため、厚さ１．５μｍでも、特性曲線ｆの場合（メ
サ部１２の幅を狭くしたもの）と類似の温度応答が得ら
れる。本実施例は式（II）を満している。
の温度応答を図４の特性曲線ｇに示す。ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ混晶半導体層３ａの熱伝導率は約４Ｗ／（ｍ・Ｋ）と
低いため、厚さ１．５μｍでも、特性曲線ｆの場合（メ
サ部１２の幅を狭くしたもの）と類似の温度応答が得ら
れる。本実施例は式（II）を満している。
【００５５】本実施例では、熱流遅延層として、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａを用いたが、金属など他の
材料からなるものを用いても良い。熱流遅延層として金
属層を用いる場合には、例えば、エピタキシャルリフト
オフを利用する。
ｎＧａＡｓ混晶半導体層３ａを用いたが、金属など他の
材料からなるものを用いても良い。熱流遅延層として金
属層を用いる場合には、例えば、エピタキシャルリフト
オフを利用する。
【００５６】すなわち、最終的にレーザを保持する基板
とは別の半導体基板上にメサ部をエピタキシャル成長さ
せ、これをリフトオフにより剥がし、表面に熱伝導率の
低い金属層が形成された熱伝導率の高い基板（例えば、
Ｓｉ、ダイヤモンド，ＡｌＮ，ＢＮ，Ｃｕなど）上に接
着、一体化して、本発明の特徴構造を形成する。もちろ
ん、熱流遅延層を半導体混晶層でメサ内に形成して、こ
れらをエピタキシャルリフトオフにより、熱伝導率の高
い金属基板上ないし金属層をコートした基板上に接着、
一体化しても良い。基板そのものをヒートシンクとする
ことで、時定数の大きい温度変化を抑制できる。
とは別の半導体基板上にメサ部をエピタキシャル成長さ
せ、これをリフトオフにより剥がし、表面に熱伝導率の
低い金属層が形成された熱伝導率の高い基板（例えば、
Ｓｉ、ダイヤモンド，ＡｌＮ，ＢＮ，Ｃｕなど）上に接
着、一体化して、本発明の特徴構造を形成する。もちろ
ん、熱流遅延層を半導体混晶層でメサ内に形成して、こ
れらをエピタキシャルリフトオフにより、熱伝導率の高
い金属基板上ないし金属層をコートした基板上に接着、
一体化しても良い。基板そのものをヒートシンクとする
ことで、時定数の大きい温度変化を抑制できる。
【００５７】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、上記実施例では、多重電極Ｄ
ＦＢ半導体レーザ装置として、３電極ＤＦＢ半導体レー
ザ装置の場合について説明したが、本発明は２電極また
は４電極以上の多重電極ＤＦＢ半導体レーザ装置或いは
通常のＤＦＢ半導体レーザ装置にも適用できる。
るものではない。例えば、上記実施例では、多重電極Ｄ
ＦＢ半導体レーザ装置として、３電極ＤＦＢ半導体レー
ザ装置の場合について説明したが、本発明は２電極また
は４電極以上の多重電極ＤＦＢ半導体レーザ装置或いは
通常のＤＦＢ半導体レーザ装置にも適用できる。
【００５８】また、上記実施例のようにメサ部をレーザ
全体に形成する代わりに、主として利得領域として働く
部分は熱特性の良いプレーナ構造にしておき、主として
波長可変領域として働く部分のみにメサ部を形成しても
良い。
全体に形成する代わりに、主として利得領域として働く
部分は熱特性の良いプレーナ構造にしておき、主として
波長可変領域として働く部分のみにメサ部を形成しても
良い。
【００５９】更に、共振器方向に位相制御など他の機能
を持った領域を有する構造、共振器に対して非対称な構
造、領域ごとに活性層、回折格子、断面構造などを変え
た構造、位相シフト構造がない構造、位相シフト領域を
分散させた構造、端面に活性層のない窓領域を設けた構
造、出射面を活性層ストライプと垂直でなくした傾斜端
面構造など、様々なバリエーションに対しても、同様の
効果が得られる。
を持った領域を有する構造、共振器に対して非対称な構
造、領域ごとに活性層、回折格子、断面構造などを変え
た構造、位相シフト構造がない構造、位相シフト領域を
分散させた構造、端面に活性層のない窓領域を設けた構
造、出射面を活性層ストライプと垂直でなくした傾斜端
面構造など、様々なバリエーションに対しても、同様の
効果が得られる。
【００６０】更にまた、埋込み構造も上記構造に限定さ
れるものではないし、また、他の素子と集積化されたい
わゆるフォトニックＩＣや、レーザアレイにも応用でき
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施できる。
れるものではないし、また、他の素子と集積化されたい
わゆるフォトニックＩＣや、レーザアレイにも応用でき
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施できる。
【００６１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、活
性層から半導体基板に逃げる熱を活性層の加熱に利用で
き、短い時間で活性層の温度を大きく変えられ、短い時
間で発振波長を大きく変化させることができる。
性層から半導体基板に逃げる熱を活性層の加熱に利用で
き、短い時間で活性層の温度を大きく変えられ、短い時
間で発振波長を大きく変化させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る３電極ＤＦＢ半導
体レーザ装置のストライプ方向に垂直な断面図。
体レーザ装置のストライプ方向に垂直な断面図。
【図２】本発明の第１の実施例に係る３電極ＤＦＢ半導
体レーザ装置のストライプ方向に平行な断面図。
体レーザ装置のストライプ方向に平行な断面図。
【図３】III-V族半導体混晶の熱伝導率を示す図。
【図４】発熱による活性層の温度変化を説明するための
図。
図。
【図５】本発明の第２の実施例に係る３電極ＤＦＢ半導
体レーザ装置のストライプ方向に垂直な断面図。
体レーザ装置のストライプ方向に垂直な断面図。
【図６】従来の３電極ＤＦＢ半導体レーザ装置のストラ
イプ方向に垂直な断面図。
イプ方向に垂直な断面図。
１…ｎ型ＩｎＰ基板 ２…ｎ型ＩｎＧａＡｓＰクラッド層（第１のクラッド
層） ３ａ…ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層（熱流遅延層） ３ｂ…ｎ型ＩｎＰクラッド層（第１のクラッド層） ４…歪み量子井戸活性／光導波層（活性層） ５…ｐ型ＩｎＰクラッド層（第２のクラッド層） ６…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層 ７…ｐ型ＩｎＰ層 ８…ｎ型ＩｎＰ層 ９…ｐ側電極 １０…ｎ側電極 １１…ヒートシンク １２…メサ部 １３…回折格子 １４…位相シフト領域 １５…低反射膜 １６…半絶縁性ＩｎＰ層 １７…第１の電流注入領域 １８…第２の電流注入領域 １９…第３の電流注入領域
層） ３ａ…ｎ型ＩｎＧａＡｓ混晶半導体層（熱流遅延層） ３ｂ…ｎ型ＩｎＰクラッド層（第１のクラッド層） ４…歪み量子井戸活性／光導波層（活性層） ５…ｐ型ＩｎＰクラッド層（第２のクラッド層） ６…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰオーミックコンタクト層 ７…ｐ型ＩｎＰ層 ８…ｎ型ＩｎＰ層 ９…ｐ側電極 １０…ｎ側電極 １１…ヒートシンク １２…メサ部 １３…回折格子 １４…位相シフト領域 １５…低反射膜 １６…半絶縁性ＩｎＰ層 １７…第１の電流注入領域 １８…第２の電流注入領域 １９…第３の電流注入領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−188981（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−266489（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291617（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−283689（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】基板と、 この基板上に設けられ、該基板よりも熱伝導率が小さ
く、凸形状の第１のクラッド層と、 この第１のクラッド層の凸部上に設けられ、発光層およ
び光導波層として働く活性層と、 この活性層に電流を注入する手段と、 前記活性層上に設けられ、前記第１のクラッド層ととも
に前記活性層を挟持する第２のクラッド層と、 前記活性層で発生したレーザ光の導波路に設けられ、分
布帰還共振器として働く回折格子とを具備してなり、 前記基板の熱伝導率をＫs ［ｗ／（ｍ・Ｋ）］、前記第
１のクラッド層の熱伝導率をＫ1 ［ｗ／（ｍ・Ｋ）］、
その厚さをｄ1 ［ｍ］、前記第２のクラッド層の幅をＷ
［ｍ］、前記第１のクラッド層から上の部分の高さをｈ
［ｍ］とした場合、１．５×１０11・ｈ＜Ｋ1 ／ｄ1 ＜
Ｋs ／（２Ｗ）の不等式を満足することを特徴とする半
導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記基板は２元の半導体混晶からなり、前
記第１のクラッド層は３元以上の半導体混晶からなり、
前記第２のクラッド層は２元の半導体混晶からなること
を特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】基板と、 この基板よりも熱伝導率が小さい熱流遅延層と、 この熱流遅延層上に設けられ、前記熱流遅延層よりも熱
伝導率が大きく、前記熱流遅延層よりも幅の小さい第１
のクラッド層と、 この第１のクラッド層上に設けられ、発光層および光導
波層として働く活性層と、 前記第１のクラッド層上に設けられ、前記第１のクラッ
ド層とともに前記活性層を挟持する第２のクラッド層
と、 前記活性層で発生したレーザ光の導波路に設けられ、分
布帰還共振器として働く回折格子とを具備してなること
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項４】前記基板と前記第１のクラッド層は２元の
半導体混晶からなり、前記熱流遅延層は３元以上の半導
体混晶からなることを特徴とする請求項３に記載の半導
体レーザ装置。 - 【請求項５】前記基板の熱伝導率をＫs ［ｗ／（ｍ・
Ｋ）］、前記第１のクラッド層の熱伝導率をＫ1 ［ｗ／
（ｍ・Ｋ）］、その厚さをｄ1 ［ｍ］、前記第２のクラ
ッド層の幅をＷ［ｍ］、前記第１のクラッド層から上の
部分の高さをｈ［ｍ］とした場合、１．５×１０11・ｈ
＜Ｋ1 ／ｄ1 ＜Ｋs ／（２Ｗ）の不等式を満足すること
を特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
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|---|---|---|---|
| JP20958993A JP3293968B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 半導体レーザ装置 |
| US08/208,704 US5642371A (en) | 1993-03-12 | 1994-03-11 | Optical transmission apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20958993A JP3293968B2 (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=16575337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20958993A Expired - Fee Related JP3293968B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-08-24 | 半導体レーザ装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3293968B2 (ja) |
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| JP2007273644A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置、レーザチップおよびレーザモジュール |
| JP2007294914A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
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-
1993
- 1993-08-24 JP JP20958993A patent/JP3293968B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766487A (ja) | 1995-03-10 |
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