JP6206190B2 - 半導体レーザ装置および電界吸収型光変調器 - Google Patents
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Description
を備える。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる半導体レーザ装置20の断面図である。半導体レーザ装置20は、SCH構造(分離閉じ込めヘテロ構造:Separate Confinement Heterostructure)を備えている。半導体レーザ装置20は、具体的にはp型InP基板1の上に、p型InPクラッド層2、p型光閉込め層3、多重量子井戸層(MQW層)4、n型光閉込め層5、n型InPクラッド層6、n型コンタクト層10、および絶縁膜12が、この順に積層されたものである。
実施の形態2にかかる半導体レーザ装置は、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置20において、バンド不連続緩和層9をアンドープとしたものである。AlGaInAsで形成したアンドープのバンド不連続緩和層9では、そのフェルミ準位が禁制帯内に存在する。この場合、バンド不連続緩和層9が他の半導体とヘテロ接合したときには、実施の形態1に比べてバンド不連続緩和層9のバンドが荷電子帯側に落ち込むようになる。しかし、ドーピングした場合と比べてバンド構造に差はほとんどみられないため、レーザ特性に差は生じない。よって、バンド不連続緩和層9のキャリア濃度はアンドープであってもよく、ドーピング可能な範囲で高ドープであっても構わない。
実施の形態3にかかる半導体レーザ装置は、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置20においてバンド不連続緩和層9の膜厚を5nm以上としたものである。レーザ特性が悪化する原因は、InAs変性層7周辺の半導体層の間におけるバンド不連続である。図5は、本発明の実施の形態3にかかる半導体レーザ装置の電流光出力特性を示すグラフである。バンド不連続緩和層9の組成比はバンドギャップ波長が1050nmとなるようにし、導電型はp型である。バンド不連続緩和層9の膜厚を、3nmから30nmまで変化させた場合の電流光出力特性が示されている。
実施の形態4にかかる半導体レーザ装置は、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置20において、バンド不連続緩和層9の組成比を、バンドギャップ波長が900nm以上1500nm以下の範囲内となるように決定したものである。図6は、本発明の実施の形態4にかかる半導体レーザ装置の電流光出力特性を示すグラフである。バンド不連続緩和層9のAlGaInAs組成比を、バンドギャップ波長が900nm〜1500nmとなる範囲内で変化させている。バンドギャップ波長が長波長側となるようにバンド不連続緩和層9の組成を変えていくほど、電流光出力特性が悪化する。これは、バンド不連続緩和層9のバンドギャップ波長が長波長側であると、価電子帯側バンドに井戸構造が形成され、この井戸にホールがパイルアップされることにより活性層19へのキャリア不均一注入が生じるからである。
実施の形態5にかかる半導体レーザ装置は、実施の形態1にかかる半導体レーザ装置20において、p型光閉込め層3をバンドギャップ波長が834nmより高く1000nm以下のAlGaInAsで形成したものである。バンドギャップ波長834nmのAlGaInAsは、Ga組成比=0であり、すなわちAlInAsである。p型光閉込め層3の材料はAlInAs層が好ましいが、上記の条件を満たすAlGaInAsでもよい。
Claims (14)
- p型InP基板と、
前記p型InP基板の上に設けられたp型InPクラッド層と、
前記p型InPクラッド層の上に設けられたInAs層と、
前記InAs層の上に設けられ、AlGaInAsで形成されたバンド不連続緩和層と、
前記バンド不連続緩和層の上に設けられ、AlInAsまたはAlGaInAsで形成したp型光閉込め層と、
前記p型光閉込め層の上に設けられた多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上に設けられたn型光閉込め層と、
前記n型光閉込め層の上に設けられたn型InPクラッド層と、
を備える半導体レーザ装置。 - 前記InAs層は、1層〜10層の原子層が積層された層である請求項1に記載の半導体レーザ装置。
- 前記バンド不連続緩和層の導電型がp型である請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。
- 前記バンド不連続緩和層がアンドープである請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。
- 前記バンド不連続緩和層の厚さが5nm以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。
- 前記バンド不連続緩和層のバンドギャップ波長が900nm以上1500nm以内である請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。
- 前記p型光閉込め層は、AlInAs層または、バンドギャップ波長が837nm以上1000nm以下の範囲のAlGaInAs層である請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。
- p型InP基板と、
前記p型InP基板の上に設けられたp型InPクラッド層と、
前記p型InPクラッド層の上に設けられたInAs層と、
前記InAs層の上に設けられ、AlGaInAsで形成されたバンド不連続緩和層と、
前記バンド不連続緩和層の上に設けられ、AlInAsまたはAlGaInAsで形成したp型光閉込め層と、
前記p型光閉込め層の上に設けられた多重量子井戸層と、
前記多重量子井戸層の上に設けられたn型光閉込め層と、
前記n型光閉込め層の上に設けられたn型InPクラッド層と、
を備える電界吸収型光変調器。 - 前記InAs層は、1層〜10層の原子層が積層された層である請求項8に記載の電界吸収型光変調器。
- 前記バンド不連続緩和層の導電型がp型である請求項8または9に記載の電界吸収型光変調器。
- 前記バンド不連続緩和層がアンドープである請求項8または9に記載の電界吸収型光変調器。
- 前記バンド不連続緩和層の厚さが5nm以上である請求項8〜11のいずれか1項に記載の電界吸収型光変調器。
- 前記バンド不連続緩和層のバンドギャップ波長が900nm以上1500nm以内である請求項8〜12のいずれか1項に記載の電界吸収型光変調器。
- 前記p型光閉込め層は、AlInAs層または、バンドギャップ波長が837nm以上1000nm以下の範囲のAlGaInAs層である請求項8〜13のいずれか1項に記載の電界吸収型光変調器。
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