JPH01272176A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

Info

Publication number
JPH01272176A
JPH01272176A JP62149141A JP14914187A JPH01272176A JP H01272176 A JPH01272176 A JP H01272176A JP 62149141 A JP62149141 A JP 62149141A JP 14914187 A JP14914187 A JP 14914187A JP H01272176 A JPH01272176 A JP H01272176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superlattice
active layer
voltage
refractive index
changed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62149141A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0732292B2 (ja
Inventor
Mitsuhiro Yano
矢野　光博
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP62149141A priority Critical patent/JPH0732292B2/ja
Priority to US07/203,199 priority patent/US4817105A/en
Priority to DE88401506T priority patent/DE3887013D1/de
Priority to EP88401506A priority patent/EP0296066B1/en
Publication of JPH01272176A publication Critical patent/JPH01272176A/ja
Publication of JPH0732292B2 publication Critical patent/JPH0732292B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3434—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer comprising at least both As and P as V-compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06203—Transistor-type lasers
    • H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34306—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (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〕 本発明は、半導体発光装置に於いて、活゛性層を超格子
と回折格子で挟み、該超格子に電圧を印加してその屈折
率を変化させることに依炉、発振波長を大幅に変化させ
ることを可能にした。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、発振周波数、即ち、発振波長を制御すること
が可能な半導体発光装置に関する。
〔従来の技術〕
近年、コヒーレント光を用いて光通信を行う技術に関す
る研究及び開発が進んでいる。これは、従来の光通信に
於ける情報伝達が光のオン・オフ変調に依存していたの
に対し、光を電磁波として取り扱い、その位相、振幅、
周波数などに関し、電磁波と同様、ＦＭ、ＰＭＳＦＳＫ
ＳＰＳＫなどの変調をかけて情報伝達を行うものであり
、これに依り、信号伝送距離を延伸したり、多量の情報
を伝達できるようにするものである。
この場合、コヒーレント光の光源としては、矢張り半導
体レーザを用いることになるが、そのような目的を達成
する半導体レーザの一つとして、成る場合には一定の発
振波長で固定的に発振を持続し、また、成る場合には発
振波長が可変であるもの、即ち、波長チューニングを行
うことができる半導体レーザが必要になる。
半導体レーザの発振波長を可変にするには、レーザ共振
器の長さを変える、媒質を変える、屈折率を変える、動
作温度を変えるなど種々の手段がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記したように、半導体レーザの発振波長を可変にする
には種々の手段が存在するものの、従来技術に依るもの
では、波長の可変幅が不充分であり、しかも、それに随
伴して闇値電流が高くなったり、或いは、発光効率が低
下するなど半導体レーザの基本的特性が劣化してくるな
どの欠点があった。また、波長を可変とする為、半導体
のバルク効果であるバンド端効果或いはプラズマ効果を
利用したものに於いては、何れも順方向バイアスで使用
するので、リーク電流や発熱の面で問題があった。
本発明は、レーザ共振器内の屈折率を外部から変化させ
、その結果、発振波長の安定なチューニングを可能とし
た半導体発光装置を提供しようとする。
Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明に依る半導体発光装置に於いては、活性層（例え
ばＩｎＧａＡｓＰ活性１ｉ５）の一方の面側に配設され
且つ光学的に結合された超格子（例えば超格子７）と、
同じく活性層の他方の面側に配設され且つ光学的に結合
された回折格子（例えば回折格子２）と、前記超格子に
電圧を印加してその屈折率を変化させる制御電極（例え
ば制御電極１１）とが形成されている。
〔作用〕
前記構成を採ることに依り、制御電極に印加する電圧で
発振波長を安定に且つ大幅に変化させることができ、そ
して、そのようにしても発振の闇値電流が窩（成ったり
、発光効率の低下、リーク電流の増加、発熱などの問題
も発生しないので、コヒーレント光に依る光通信に用い
て好適である。
〔実施例〕
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図、第２図は第
１図に見られる線Ａ−Ａで切断した要部正面図をそれぞ
れ表している。
図に於いて、１はｎ型１ｎＰ基板、２は回折格子、３は
ｎ型！ｎＰクラッド層、４はｉ型１ｎＰ高抵抗層、５は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、６はｐ型ｒｎＰクラッド層、７
は超格子、７Ａは超格子７の構成要素であるＩｎＰ障壁
層、７Ｂは超格子７の構成要素であるＩｎＧａＡｓＰ井
戸層、８はｎ型１ｎＰ電流阻止層、９はｐ型ＩｎＰ電流
路層、ｌＯはｐ側電極、１１は制御電極、１２はｎ側電
極をそれぞれ示している。
本実施例に於ける各部分の主要データを例示すると次の
通りである。
（ａ）　　回折格子２について ピッチ二０．２〜０．２２（μｍ〕 （ｂ）　　クランド層３について 厚さ：　１２００〜２２００　　（人〕不純物濃度二５
　Ｘ　１０１？　　（ｃｓａ−３）（Ｃ）　　高抵抗層
４について 厚さ：２〜３　〔μｍ〕 （ｄ）　　活性層５について 厚さ７０．１２〜０．１７（μｍ〕 幅：０．８〜１．３〔μｍ〕 対応波長λ：１．５Ｃμｍ〕 （ｅ）　　クラフト層６について 厚さ：０．２〜０．５　〔μｍ〕 不純物濃度：　１〜２Ｘ　１０”　（ａａ−”）ｉｆ）
　　超格子７について 障壁層７Ａ及び井戸層７Ｂの層数＝５〜１２層（ｇｌ　
　障壁層７Ａ 厚さ：ａｏ−１２０（人〕 （ｈ）　　井戸層７Ｂ 厚さ：２０〜３０［人〕 対応波長λ：１．３（μｍ〕 （１）　　電流阻止層８について 厚さ＝１〜１．５　〔μｍ〕 不純物濃度：５Ｘ１０１？（ロー３〕 （」）電流路層９について 厚さ：１〜１．５　〔μｍ〕 不純物濃度：ｌＸ１０皿Ｂ　（Ｃ１１−３）（ｋ）　　
ｐ側電極１０について 材料：ＴｉＰｔＡｕ （１）　　制御電極１１について 材料：　Ｔ　ｔ　Ｐ　ｔ　Ａ　ｕ （ロ）　ｎ側電極１２について 材料：　Ａ　ｕ　Ｇ　ｅ　Ｎ　ｉ 本実施例に於いて、レーザ発振電流はｐ側電極１０から
供給され、ｐ型１ｎＰ電流路層９−ｐ型ＩｎＰクラッド
層６−１ｎＧａＡｓＰ活性層５→ｎ型ＩｎＰクラッド層
３−ｏ　ｎ型１ｎＰ基板１−ｏ　ｎ側電極１２の順に流
れ、そして、その発振波長は制御電極１１に印加される
電圧、即ち、超格子７に印加される逆バイアス電圧で制
御される。また、そのようにして発振波長がチューニン
グされたレーザ光は、回折格子２の作用に依って、発振
スペクトル幅が狭小化されることは云うまでもない。
このように、制御電極１１に印加される電圧で発振波長
が変化する理由は、該電圧で超格子７に於ける光屈折率
が変わり、延いては導波路全体の光屈折率が変化するこ
とに依る。斯かる動作をさせるには、活性層５と超格子
７との光学的結合が重要であり、従って、それ等は近接
して配設することが必要であって、その為にはｐ側のク
ラッド層６に於ける厚さは前記の範囲に維持することが
肝要である。
このように超格子７に電圧を印加して光屈折率が変化す
るのは、量子閉じ込めスターク（Ｓ　ｔ　ａｒｋ）効果
によるものである。
本実施例に依ると、発振波長の可変幅は約４００〜５０
０　〔人〕程度に広くなった。因みに、従来技術に依っ
た場合のそれは高々５０〔人〕程度である。
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体発光装置に於いては、活性層を超格
子と回折格子で挟み、該超格子に制御電圧を印加してそ
の屈折率を変化させるようにしている。
この構成を採ることに依り、制御電極に印加する電圧で
発振波長を安定に且つ大幅に変化させることができ、そ
して、そのようにしても発振の閾値電流が高く成ったり
、発光効率の低下、リーク電流の増加、発熱などの問題
も発生しないので、コヒーレント光に依る光通信に用い
て好適である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明一実施例の要部切断側面図、第２図は第
１図に見られる線Ａ−Ａで切断した要部正面図をそれぞ
れ表している。 図に於いて、１はｎ型ＩｎＰ基板、２は回折格子、３は
ｎ型１ｎＰクラッド層、４はｉ型１ｎＰ高抵抗層、５は
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、６はｐ型ＩｎＰクラッド層、７
は超格子、７Ａは超格子７の構成要素であるＩｎＰ障壁
層、７Ｂは超格子７の構成要素であるＩｎＧａＡｓＰ井
戸層、８はｎ型１ｎＰ電流阻止層、９はｐ型１ｎＰ電流
路層、１０はｐ側電極、１１は制御電極、１２はｎ側電
極をそれぞれ示している。 特許出願人　　　富士通株式会社 代理人弁理士　　相　谷　昭　司 代理人弁理士　　渡　邊　弘　− 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 活性層の一方の面側に配設され且つ光学的に結合された
    超格子と、 同じく活性層の他方の面側に配設され且つ光学的に結合
    された回折格子と、 前記超格子に電圧を印加してその屈折率を変化させる制
    御電極と が形成されてなることを特徴とする半導体発光装置。
JP62149141A 1987-06-17 1987-06-17 半導体発光装置 Expired - Lifetime JPH0732292B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62149141A JPH0732292B2 (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体発光装置
US07/203,199 US4817105A (en) 1987-06-17 1988-06-07 Integrated laser device with refractive index modulator
DE88401506T DE3887013D1 (de) 1987-06-17 1988-06-16 Integrierte Laservorrichtung mit Brechungsindex-Modulator.
EP88401506A EP0296066B1 (en) 1987-06-17 1988-06-16 An integrated laser device with refractive index modulator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62149141A JPH0732292B2 (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01272176A true JPH01272176A (ja) 1989-10-31
JPH0732292B2 JPH0732292B2 (ja) 1995-04-10

Family

ID=15468657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62149141A Expired - Lifetime JPH0732292B2 (ja) 1987-06-17 1987-06-17 半導体発光装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4817105A (ja)
EP (1) EP0296066B1 (ja)
JP (1) JPH0732292B2 (ja)
DE (1) DE3887013D1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04105386A (ja) * 1990-08-24 1992-04-07 Nec Corp 波長可変半導体レーザ
JPH09162499A (ja) * 1995-12-08 1997-06-20 Canon Inc 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE58906978D1 (de) * 1988-09-22 1994-03-24 Siemens Ag Abstimmbarer DFB-Laser.
US4987576A (en) * 1988-11-30 1991-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Electrically tunable semiconductor laser with ridge waveguide
EP0383958B1 (de) * 1989-02-15 1993-06-02 Siemens Aktiengesellschaft Abstimmbarer Halbleiterlaser
EP0404551A3 (en) * 1989-06-20 1992-08-26 Optical Measurement Technology Development Co. Ltd. Optical semiconductor device
US5023878A (en) * 1989-09-15 1991-06-11 At&T Bell Laboratories Apparatus comprising a quantum well device and method of operating the apparatus
US5056889A (en) * 1989-12-29 1991-10-15 At&T Bell Laboratories Optical device including a grating
US5334854A (en) * 1990-07-11 1994-08-02 Canon Kabushiki Kaisha Optical semiconductor device with wavelength selectivity and method for amplifying or emitting the light using the same
US5222087A (en) * 1991-07-26 1993-06-22 Siemens Aktiengesellschaft Ttg-dfb laser diode
JP2814786B2 (ja) * 1991-10-08 1998-10-27 日本電気株式会社 半導体レーザ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3702875A (en) * 1970-03-02 1972-11-14 Petro Tex Chem Corp Modification of oxidative dehydrogenation catalysts
US3702975A (en) * 1970-12-09 1972-11-14 Bell Telephone Labor Inc Low threshold stripe geometry injection laser
US4349906A (en) * 1979-09-18 1982-09-14 Xerox Corporation Optically controlled integrated current diode lasers
GB2111743B (en) * 1981-08-25 1985-11-27 Handotai Kenkyu Shinkokai Semiconductor laser
US4475200A (en) * 1981-12-03 1984-10-02 Rockwell International Corporation Semiconductor laser beam scanner
US4492434A (en) * 1982-01-07 1985-01-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multi-color tunable semiconductor device
JPS58216486A (ja) * 1982-06-10 1983-12-16 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 半導体レ−ザおよびその製造方法
US4525687A (en) * 1983-02-28 1985-06-25 At&T Bell Laboratories High speed light modulator using multiple quantum well structures
US4633476A (en) * 1984-11-16 1986-12-30 Spectra Diode Laboratories, Inc. Semiconductor laser with internal reflectors and vertical output

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04105386A (ja) * 1990-08-24 1992-04-07 Nec Corp 波長可変半導体レーザ
JPH09162499A (ja) * 1995-12-08 1997-06-20 Canon Inc 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0732292B2 (ja) 1995-04-10
DE3887013D1 (de) 1994-02-24
US4817105A (en) 1989-03-28
EP0296066B1 (en) 1994-01-12
EP0296066A3 (en) 1991-05-02
EP0296066A2 (en) 1988-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5787106A (en) Optical semiconductor device for changing a beam diameter
JPH0770791B2 (ja) 半導体レーザ及びその製造方法
JPH01272176A (ja) 半導体発光装置
US5345459A (en) Method of reducing the thermally-induced shift in the emission wavelength of laser diodes
JPH0194689A (ja) 光半導体素子
JP2018060974A (ja) 半導体光集積素子
JPS61168980A (ja) 半導体発光素子
JPS6322637B2 (ja)
JPH04783A (ja) 半導体光素子
JPH01126621A (ja) 可変波長フィルタ
EP0444607B1 (en) Waveguide optical element and its driving method
US5084897A (en) Optical filter device
US5224114A (en) Semiconductor laser devices with a plurality of light emitting layers having different bands gaps and methods for driving the same
US6707836B2 (en) Semiconductor laser device
US5920419A (en) Quantum well electro-optical modulator
EP1304779B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser
JPS6373585A (ja) 周波数可変分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ
JPS63313885A (ja) 半導体発光装置
JPH03235915A (ja) 光機能素子
JPH06177481A (ja) 半導体レーザ装置
JPH0722702A (ja) 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式
JP2776381B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP4985368B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPH03192788A (ja) 集積型光変調器
JPH07131104A (ja) 半導体レーザ装置