JPH01217989A - 光双安定半導体レーザ - Google Patents

光双安定半導体レーザ

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JPH01217989A
JPH01217989A JP4222888A JP4222888A JPH01217989A JP H01217989 A JPH01217989 A JP H01217989A JP 4222888 A JP4222888 A JP 4222888A JP 4222888 A JP4222888 A JP 4222888A JP H01217989 A JPH01217989 A JP H01217989A
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JP
Japan
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layer
electrode
optical
semiconductor laser
active layer
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Pending
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JP4222888A
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English (en)
Inventor
Tatsuyuki Sanada
真田 達行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F3/00Optical logic elements; Optical bistable devices
    • G02F3/02Optical bistable devices
    • G02F3/026Optical bistable devices based on laser effects

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 光双安定半導体レーザに関し、 入射光が出射光中に混在するのをなくすことを目的とし
、 光双安定半導体レーザにおいて、上下両電極の少なくと
もひとつにストライプ状の活性層上方にて複数個の透孔
を設け、これら透孔より入射光を前記活性層に当てるこ
とのできることを特徴とする光双安定半導体レーザに構
成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザ、より詳しくは光双安定レーザ
に関する。
〔従来の技術〕
光双安定半導体レーザは将来の光交換、光情報処理(例
えば、光コンピュータ)などにおけるキーデバイスのひ
とつとして研究開発が進んでいる。
この光双安定半導体レーザは光機能素子として光スイツ
チ素子、高速光メモリ素子、光の増幅素子などの応用、
用途が考えられている。
光双安定半導体レーザの基本的構造は、第3図に示すよ
うに、活性層51をクラッド層52.53ではさみ、下
側電極54および上側電極55が形成されて、利得領域
Aおよび可飽和吸収領域Bを有するものである。動作原
理は通常の半導体レーザと同様、利得領域での利得と吸
収領域でのロスがつり合った所でレーザ発振が起き、ロ
スが利得を上まわった所で発振が止まる。異なる点はこ
の光出力の立上り、立下りにヒステリシスが存在するこ
とである。第4図に光双安定半導体レーザの典型的な入
出力特性を示す。第5図は、第7図での印加電流工と光
出力しOとの関係で表わした印加電流−光出力特性図で
あり、作動に際してはヒステリシスの中にバイアス電流
■8に設定しておく。
そこに工。、−18以上の大きさの電流パルス(セット
電流パルス)を印加することによってレーザ発振(ON
)状態Qになる。そして、L   I。、。
以上の負方向の電流パルス(リセット電流パルス)を印
加することによってレーザ発振しない(OFF)状態P
になる。第6図は、第7図での光入力Liと光出力しO
との関係で表わした光入力−光出力特性図であり、作動
に際してはヒステリシスの中に光バイアスL!lに設定
しておく。そこにり。w−L8以上の大きさの光パルス
(セット光パルス)を印加することによって、レーザ発
信(ON)状態Qになる。そして、光バイアスL、の大
きさをLOFF以下にパルス的に下げることによってレ
ーザ発信しない(OFF)状態Pになる。将来の光交換
、光情報処理においてはON状態を得るのにセット光パ
ルスを用い、OFF状態を得るのにリセット電流パルス
又は光パルスを用いる。
このような光双安定性半導体レーザとして、例えば、第
7図に示すような埋込み型半導体レーザ構造のものが提
案されている。この場合に、n+−InP基板1上にn
−1nPクラッド層2、InGaAsP活性層3、n−
1nPクラッド層4、P” −1nGaAsPコンタク
ト層5および半絶縁性InP埋込み層6が形成されてお
り、基板1の下にn電極7が設けられ、かつ上側に第1
P電極8および第2P電極9がSiO□絶縁層10を介
して設けられている。第1P電極8と第2P電極9との
間の電気抵抗を高めるために、クラフト層4が表出する
凹所11が形成されており、この凹所に相当する部分が
可飽和吸収領域12となっている。そして、光パルスの
注入をへき開面と垂直な方向で活性層4に当る入射光(
活性層4の禁制帯幅Egよりも大きなエネルギーの光、
波長λA)Aによって行なって、出射光(波長λn1λ
8〉λA)Bが得られる。
また、第8図に示すような利得(gain)領域と可飽
和吸収領域とが活性層長手方向に交互に形成されている
光双安定半導体レーザも知られている。
この場合には、n−1nP基板21上にn−1nPクラ
ッド層22、InGaASP活性層23、p−1nPク
ラッド層24およびn−1nGaAsPコンタクト層2
5が形成されており、利得領域に相当する部分にInG
aAsP :lンタク七層25からp−1nPクラッド
層24に達するZn拡散領域26(第5図上、電極の表
面に破線で対応するZn拡散領域を示す)が形成されて
いる。基板21の下にAu −Ge −Ni のn電極
27が設けられ、InGaAsP コンタクト層25上
にAu/Znのn電極28が設けられている。Zn拡散
領域26のない箇所が可飽和吸収領域となっている。こ
のレーザにおいても、上下両側に電極があって、入射光
Aはへき開面と垂直な方向で活性層23に当て、書出射
光Bが得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
得られた出射光Bには入射光Aが混っている。
すなわち、第9A図に示す入射光が第9B図に示す出射
光となっている。このような出射光を光通信に用いた場
合には、質の高い通信の妨げとなる。
例えば、光ファイバーを用いて光信号を長距離伝送した
場合に、波長によって伝送速度が異なるので(同時に出
た波長λ、が波長λ8よりも先に届くので)、信号のエ
ラーを招くことがある。波長λ8の光からみると波長λ
、光はノイズのようなものである。
このような入射光の出射光中に混在することをなくすこ
とが本発明の課題である。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題が、光双安定半導体レーザにふいて、上下両
電極の少なくともひとつにストライブ状の活性層上方に
て複数個の透孔を設け、これら透孔より入射光を活性層
に当てることのできることを特徴とする光双安定半導体
レーザによって解決される。
〔作 用〕
本発明に係る光双安定半導体レーザにおいては、該レー
ザの上側および下側に設けられる電極に透孔(窓)があ
って、電極に対して垂直な方向から入射光を透孔内の活
性層に当てるので、入射光が出射光に混じることはほと
んどない。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の実施態様例によって
本発明をより詳しく説明する。
第1図は本発明に係る光双安定半導体レーザの斜視図で
あり、第2A図〜第2D図は該レーザの製造工程を説明
するため光双安定半導体レーザの断面図である。
本発明に係る光双安定半導体レーザは、第1図に示すよ
うに、埋込み型半導体レーザ構造を採用しており、n−
InP基板31上にn−1nPクラッド層32 、In
GaAsP活性層33、p−InPクラッド暦34、p
−1nGaAsPコンタクト層35および高抵抗の半絶
縁性InP埋込み層36が形成されている。このような
半導体層構造は先に説明した従来の埋込み型半導体レー
ザ構造の場合と同じである。基板31の下にn電極37
およびボンディング用の金属層38が設けられ、埋込み
層36の上にSin、絶縁層39が形成され、その上お
よび表出している埋込み層36とコンタクト層35との
上にn電極40そしてボンディング用の金属層41が設
けられている。本発明によると、金属層41およびn電
極40に複数の透孔(窓)42があって、これら透孔4
2を通ってn電極40とは垂直な方向の入射光Cが活性
層33に当るようになっている。この入射光Cの照射(
注入)によって出射光りが活性層33から発振される。
第1図の光双安定半導体レーザが、例えば、次のように
して製造される。
第2A図に示すように、n−1nP基板31上に連続液
相エピタキシャル成長法によってn −1nPクラッド
層(不純物濃度: 2 XIO”cm−3、厚さ:2、
OJMa)32、InGaAsP活性層(771”−7
’、0.2趨、波長λが1.37−の組成)33、p 
−1nPクラフト層(5XIO17am−’、1.5m
)34右よび1) −1nGaAsP :]ンタクト層
(I XIO”cm−’、0.3角)35を形成する。
次に、コンタクト層35上全面に化学的気相成長法(C
VD法)によってSiO2層(厚さ:0.3J−)を形
成し、リングラフィ技術によってSiO,層を選択エツ
チングしてストライプ状のSiO2層45 (幅:4.
57−)とする(第2B図)。このSin、層4゛5を
マスクとして形成した半導体層35.34.33.32
を選択エツチングし、n−1nPクラッド層32を表出
させる。このエツチング時に、サイドエツチング(横方
向へのエツチング)も同時に進行するので、活性層33
0幅は約2−となり、ストライプ状となる。有機金属(
MO)CVD法によって半絶縁性InP(Fe ドープ
)を選択成長させて、エツチング除去した部分を埋める
ようにInP埋込み層36(第2B図)を形成する。
SlO□層45をエツチング除去した後に、新たにSi
O□絶縁層39(厚さ:0.34)をCVD法によって
全面に形成し、コンタクト層35が表出するようにリン
グラフィ技術で幅7Jaのストライプ状部分を選択エツ
チング除去する(第2C図)。全面にPt/Tiのn電
極40をスパッタリング法(又は電子ビーム)で形成し
、430℃、30分の熱処理を行なって、p−1nGa
AsPコンタクト層35とn電極40とのオーミック性
抵触が得られる。次に、n電極40の上で活性層33上
方位置に複数のホトレジスト部分(5,−X5−の正方
形サイズ、図示せず)を設けておき、ボンディング用の
金属層41としてAuメツキ層(厚さ:2虜)を選択的
に形成する。ホトレジスト部分を除去すると、穴があく
。このAu層41をマスクとして、リアクティブイオン
エツチング(RIE)法によって、P電極40のPt/
Ti層を選択エツチングしてn電極40に透孔42をあ
け、さらにその下のp−1nGaAsPコンタクト層3
5をも選択エツチングしてp−1nPクラッド層34を
、第2D図に示すように、表出させる。
n−1nP基板31を約100−W−さと研摩によって
薄くした後に、Au /AuGeのn電極37を真空蒸
着法で形成し、380℃、1分の熱処理を行なってオー
ミック性抵触とする(第2D図)。n電極37上にAu
メツキ層38をボンディング用金属層として全面に形成
する。そして、所定寸法にへき関されて第1図に示す光
双安定半導体レーザが得られる。第2D図は第1図での
線IID−nDでの断面図である。
上述の実施態様例では、活性層はInGaAsP単一層
であるが、これをInGaAsP /InPの多重量子
井戸(MQW)構造とすることができる。また、n電極
に入射光用透孔を設けであるが、n電極に入射光用透孔
を設けることもでき、さらに両方に透孔があってもよい
〔発明の効果〕
本発明によると、入射光の注入方向が従来の活性層へそ
の長平方向と平行とは違って垂直となっているために、
入射光が活性層からの出射光に混在することはない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る光双安定半導体レーザの斜視図で
あり、 第2A図〜第2D図は第1図の光双安定半導体レーザの
製造工程を説明する該レーザの概略断面図であり、 第3図は、従来の基本的な光双安定半導体レーザの断面
図であり、 第4図は、光双安定半導体レーザの典型的な人出力特性
を示すグラフであり、 第5図は印加電流−光出力特性を示すグラフであり、 第6図は光入力−光出力特性を示すグラフであり、 第7図は従来の光双安定半導体レーザの斜視図であり、 第8図は別な従来の光双安定半導体レーザの斜視図であ
り、 第9A図は入射光の波長λ、と光強さを示すグラフであ
り、および 第9B図は出射光の波長と光強さを示すグラフである。 31 ・n−1nP基板、33 ・・−1nGaAsP
活性層、36・・・高抵抗InP埋込み層、 37・・・P電極、   39・・・n電極、42・・
・透孔、    C・・・入射光、D・・・出射光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、光双安定半導体レーザにおいて、上下両電極の少な
    くともひとつにストライプ状の活性層上方にて複数個の
    透孔を設け、これら透孔より入射光を前記活性層に当て
    ることのできることを特徴とする光双安定半導体レーザ
JP4222888A 1988-02-26 1988-02-26 光双安定半導体レーザ Pending JPH01217989A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03106094A (ja) * 1989-09-15 1991-05-02 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体レーザ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03106094A (ja) * 1989-09-15 1991-05-02 American Teleph & Telegr Co <Att> 半導体レーザ装置

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