JPH03194987A - 歪量子井戸型半導体レーザ - Google Patents
歪量子井戸型半導体レーザInfo
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- JPH03194987A JPH03194987A JP33351889A JP33351889A JPH03194987A JP H03194987 A JPH03194987 A JP H03194987A JP 33351889 A JP33351889 A JP 33351889A JP 33351889 A JP33351889 A JP 33351889A JP H03194987 A JPH03194987 A JP H03194987A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
Ｅｒ＋ドープファイバーアンプ及びＮｄ：ＹＡＧ固体レ
ーザ等の励起光源として最適な半導体レーザに関するも
のである。
ーザ等の励起光源として最適な半導体レーザに関するも
のである。
Ｅｒ＋ドープファイバーアンプは、光信号−電気信号の
変換を必要とせずに長距離の伝送が可能となるため、近
年、光通信システムの分野で注目を集めている。Ｅｒ＋
ドープファイバーアンプ用の光源としては０．６７μｍ
帯、０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯等の波長域が考え
られるが、中でも０．９８μｍ帯は他の波長帯に比べて
増幅効率が高いために最も有望視されている。
変換を必要とせずに長距離の伝送が可能となるため、近
年、光通信システムの分野で注目を集めている。Ｅｒ＋
ドープファイバーアンプ用の光源としては０．６７μｍ
帯、０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯等の波長域が考え
られるが、中でも０．９８μｍ帯は他の波長帯に比べて
増幅効率が高いために最も有望視されている。
０．９８μｍ帯で発振する半導体レーザとしては、例え
ば、図４に示すようなＩ ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子
井戸型半導体レーザが報告されている（アイオーオーシ
イ １９８９ ボストゲ４ジ ラドライン、 １００Ｃ１９８９Ｐｏ５ｔ ｄｅａｄｌ
ｉｎｅ ２０ＰＤＢ−１１）。この構造では、活性層１
５を構成するＩｎＧａＡｓ量子井戸層はｎ−ＧａＡｓ基
板１と格子整合はとれていないが、井戸幅が１１０人と
薄いためへテロ界面からミスフィツト転位が発生するこ
とはなく、０．９８μｍの良好な発振特性が得られる。
ば、図４に示すようなＩ ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪量子
井戸型半導体レーザが報告されている（アイオーオーシ
イ １９８９ ボストゲ４ジ ラドライン、 １００Ｃ１９８９Ｐｏ５ｔ ｄｅａｄｌ
ｉｎｅ ２０ＰＤＢ−１１）。この構造では、活性層１
５を構成するＩｎＧａＡｓ量子井戸層はｎ−ＧａＡｓ基
板１と格子整合はとれていないが、井戸幅が１１０人と
薄いためへテロ界面からミスフィツト転位が発生するこ
とはなく、０．９８μｍの良好な発振特性が得られる。
水平横モードは、発光領域以外のｐ−ＡＩ。６Ｇａ（、
，４Ａｓクラッド層１６と活性層直上までエツチングで
除去したリッジ導波構造により制御される。ｐ−クラッ
ド層１６の屈折率は空気よりも高いため、実効的に発光
領域の屈折率が高くなり、横モード制御が達成される。
，４Ａｓクラッド層１６と活性層直上までエツチングで
除去したリッジ導波構造により制御される。ｐ−クラッ
ド層１６の屈折率は空気よりも高いため、実効的に発光
領域の屈折率が高くなり、横モード制御が達成される。
この構造において発振しきい値１５ｍＡ、最大出力８５
ｍＷと高出力発振特性が得られている。
ｍＷと高出力発振特性が得られている。
しかしながら従来の技術ではリッジ導波構造であるため
ｐサイドアップでヒートシンクに融着しなければならな
い、このため熱放射が低下し、高出力動作が熱飽和によ
って制限されてしまう、また発光領域の活性層にηずみ
が導入されやすい楕解決することが本発明の課題である
。
ｐサイドアップでヒートシンクに融着しなければならな
い、このため熱放射が低下し、高出力動作が熱飽和によ
って制限されてしまう、また発光領域の活性層にηずみ
が導入されやすい楕解決することが本発明の課題である
。
本発明の歪量子井戸型半導体レーザは２つあり、その１
つは、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１
導電型のＡ ｆｌ Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層、ＧａＡ
ｓ光ガイド層でＩ ｎ Ｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ Ｓ量
子井戸層を挟んで成るＳＣＨ構造の活性層、メサ部を有
する第２導電型のＡＩ２ｙＧａｌ−ｙＡｓクラッド層の
積層構造を有し、メサ部両脇の前記第２導電型のクラッ
ド層上に、第１導電型のＩ ｎｏ、５ Ｇａｏ、５ Ｐ
を積層した構造を有し、かつ、ｙ＜０．３８とすること
で水平横モードが制御されることを特徴とする構成にな
っている。
つは、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１
導電型のＡ ｆｌ Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層、ＧａＡ
ｓ光ガイド層でＩ ｎ Ｘ Ｇ ａ １−ｘ Ａ Ｓ量
子井戸層を挟んで成るＳＣＨ構造の活性層、メサ部を有
する第２導電型のＡＩ２ｙＧａｌ−ｙＡｓクラッド層の
積層構造を有し、メサ部両脇の前記第２導電型のクラッ
ド層上に、第１導電型のＩ ｎｏ、５ Ｇａｏ、５ Ｐ
を積層した構造を有し、かつ、ｙ＜０．３８とすること
で水平横モードが制御されることを特徴とする構成にな
っている。
２つ目は、第１導電型のＧ ａ Ａ ｓ基板上に、少な
くとも第１導電型のＡＪ２ＧａＡｓクラッド層、ＧａＡ
ｓ光ガイド層で井戸幅Ｌ１のＩｎ。
くとも第１導電型のＡＪ２ＧａＡｓクラッド層、ＧａＡ
ｓ光ガイド層で井戸幅Ｌ１のＩｎ。
Ｇａ１−ｇＡｓ量子井戸層を挟んで成るＳＣＨ構造の活
性層、メサ部を有する第２導電型のＡｉｙＧａｌ−ｙＡ
ｓクラッド層の積層構造を有し、メサ部両脇の前記第２
導電型のクラッド層上に井戸幅Ｌ２のＩ ｎ、Ｇａｐ−
ｚＡｓ井戸層とＧａＡｓ障壁層から成る第１導電型の歪
超格子埋め込み層を有し、かつ、Ｌｌ＜Ｌ２又はｘ＜ｚ
とすることで水平横モードが制御されることを特徴とす
る構成になっている。
性層、メサ部を有する第２導電型のＡｉｙＧａｌ−ｙＡ
ｓクラッド層の積層構造を有し、メサ部両脇の前記第２
導電型のクラッド層上に井戸幅Ｌ２のＩ ｎ、Ｇａｐ−
ｚＡｓ井戸層とＧａＡｓ障壁層から成る第１導電型の歪
超格子埋め込み層を有し、かつ、Ｌｌ＜Ｌ２又はｘ＜ｚ
とすることで水平横モードが制御されることを特徴とす
る構成になっている。
図１に示した本発明の第１の構造では、メサ部のｐ
Ａ １６．３０ ａｏ、７ Ａ Ｓクラッド層４の屈折
率がメサ側部のｎ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇａｇ、５ Ａｓ
の埋め込み層６の値より大ききため、水平方向に等価的
な導波構造が形成され、水平横モードが安定に制御され
る０図２に示した本発明の第２の構造では、メサ側部の
ｎ−Ｉ ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層９の
量子井戸層が発光部のＩ ｎ０．２Ｇ ａ□、ｇ Ａ
Ｓ量子井戸層１２に比べてバンドギャップが小さいか又
は井戸幅が大きいため、埋め込み層９は発振光に対して
吸収損失をもつ。従ってメサ側部の等価的な屈折率が低
下し、水平方向に導波構造が形成され、水平横モードが
安定に制御される。また、図１２図２いずれの構造にお
いてもｐ電極側は平坦になっているためｐサイドダウン
でヒートシンクに融着することが可能であり高出力時に
熱飽和することがない。さらにメサ側部が半導体層で埋
め込まれているため発光部にひずみが加わることもなく
良好な信頼性を確保することができる。
Ａ １６．３０ ａｏ、７ Ａ Ｓクラッド層４の屈折
率がメサ側部のｎ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇａｇ、５ Ａｓ
の埋め込み層６の値より大ききため、水平方向に等価的
な導波構造が形成され、水平横モードが安定に制御され
る０図２に示した本発明の第２の構造では、メサ側部の
ｎ−Ｉ ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層９の
量子井戸層が発光部のＩ ｎ０．２Ｇ ａ□、ｇ Ａ
Ｓ量子井戸層１２に比べてバンドギャップが小さいか又
は井戸幅が大きいため、埋め込み層９は発振光に対して
吸収損失をもつ。従ってメサ側部の等価的な屈折率が低
下し、水平方向に導波構造が形成され、水平横モードが
安定に制御される。また、図１２図２いずれの構造にお
いてもｐ電極側は平坦になっているためｐサイドダウン
でヒートシンクに融着することが可能であり高出力時に
熱飽和することがない。さらにメサ側部が半導体層で埋
め込まれているため発光部にひずみが加わることもなく
良好な信頼性を確保することができる。
以下図面を用いて本発明に係る実施例を詳しく述べる０
図１に本発明の第１の実施例を示す、まずＭＯＶＰＥ気
相成長法を用いてｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡＪ（、
，３Ｇａ、）、７ Ａｓクラッド層２、ＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ−５ＣＨ構造の活性層３．ｐＡｊｉｏ、３ Ｇ
ａ ｇ、 ７ Ａ ！３クラ’ｙド層４゜ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層５を順次積層する。ＩｎＧ ａ Ａ ｓ
／ Ｇ ａ Ａ ｓ −Ｓ ＣＨ構造３は、図３に示す
ように、井戸幅１１０人の２層のＩｎ（、，２Ｇａ（、
、ｇＡｓｊｉ子井戸層１２と、層厚５０人のＧａＡｓ障
壁層１１、及び層厚５００人のＧａＡｓガイド層１３か
ら形成される。次に、Ｓｉｏ２をマスクとしてリン酸系
のウェットエツチングを用いてｐ−クラッド層４中に幅
５μｍのメサを形成する。メサ側部のｐ−クラッド層厚
は０．３μｍとした。次にＭＯＶＰＥ気相成長法又はハ
イドライドＶＰＥ法を用いてｎ−Ｉｎ（、，５Ｇａ（、
，５Ｐ埋め込み層６をメサ側部に選択的に形成する。Ｉ
ｎｏ、Ｇａ、）、５ Ｐは５ｉ０２マスクを用いて良
好な選択成長を得ることができる。さらに、ｎ−電極７
．Ｐ−電極８を形成して図１に示す本発明に係る一実施
例の構造が形成される。
図１に本発明の第１の実施例を示す、まずＭＯＶＰＥ気
相成長法を用いてｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＡＪ（、
，３Ｇａ、）、７ Ａｓクラッド層２、ＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ−５ＣＨ構造の活性層３．ｐＡｊｉｏ、３ Ｇ
ａ ｇ、 ７ Ａ ！３クラ’ｙド層４゜ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層５を順次積層する。ＩｎＧ ａ Ａ ｓ
／ Ｇ ａ Ａ ｓ −Ｓ ＣＨ構造３は、図３に示す
ように、井戸幅１１０人の２層のＩｎ（、，２Ｇａ（、
、ｇＡｓｊｉ子井戸層１２と、層厚５０人のＧａＡｓ障
壁層１１、及び層厚５００人のＧａＡｓガイド層１３か
ら形成される。次に、Ｓｉｏ２をマスクとしてリン酸系
のウェットエツチングを用いてｐ−クラッド層４中に幅
５μｍのメサを形成する。メサ側部のｐ−クラッド層厚
は０．３μｍとした。次にＭＯＶＰＥ気相成長法又はハ
イドライドＶＰＥ法を用いてｎ−Ｉｎ（、，５Ｇａ（、
，５Ｐ埋め込み層６をメサ側部に選択的に形成する。Ｉ
ｎｏ、Ｇａ、）、５ Ｐは５ｉ０２マスクを用いて良
好な選択成長を得ることができる。さらに、ｎ−電極７
．Ｐ−電極８を形成して図１に示す本発明に係る一実施
例の構造が形成される。
図２は本発明の別の実施例を示すレーザ構造図である。
ＭＯＶＰＥ気相成長法を用いて図１と同様な積層構造と
メサを形成した後、再びＭＯＶＰＥ気相成長法を用いて
ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層９とｎ
−ＧａＡｓ埋め込み層１０を順次形成する。歪超格子埋
め込み層９は、層厚７０人のＩ ｎｏ、３ Ｇａ（、，
７Ａｓ層と層厚５０人のＧａＡｓ層の２０ベアからなる
。７０人のＩ ｎｏ、３ Ｇ ａ□、７ Ａ ８層はミ
スフィツト転位が発生する臨界層厚に比べて十分薄いた
め、転位のない良好な埋め込み層を形成することができ
る。
メサを形成した後、再びＭＯＶＰＥ気相成長法を用いて
ｎ−ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層９とｎ
−ＧａＡｓ埋め込み層１０を順次形成する。歪超格子埋
め込み層９は、層厚７０人のＩ ｎｏ、３ Ｇａ（、，
７Ａｓ層と層厚５０人のＧａＡｓ層の２０ベアからなる
。７０人のＩ ｎｏ、３ Ｇ ａ□、７ Ａ ８層はミ
スフィツト転位が発生する臨界層厚に比べて十分薄いた
め、転位のない良好な埋め込み層を形成することができ
る。
さらに歪超格子埋め込み層のＩ ｎＧａＡｓのＩｎ含有
量は活性層３に比べ１０％多いため歪超格子埋め込み層
９は発振光に対して吸収損失を持つ。
量は活性層３に比べ１０％多いため歪超格子埋め込み層
９は発振光に対して吸収損失を持つ。
最後にｎ−電極７．Ｐ−電極８を形成して本発明に係る
別の実施例の構造が形成される。
別の実施例の構造が形成される。
以上、本発明の構造によれば通常の気相成長技術を用い
て高出力で高信頼な０．９８μｍ帯歪量子井戸半導体レ
ーザを形成することができる。
て高出力で高信頼な０．９８μｍ帯歪量子井戸半導体レ
ーザを形成することができる。
また本発明の実施例では、ｎ型基板を用いた場合を示し
たがｐ型基板を用いても全く同様の構造を形成すること
ができる。
たがｐ型基板を用いても全く同様の構造を形成すること
ができる。
図１２図２は本発明の実施例を示す構造断面図、図３は
本発明の半導体レーザの活性層近傍におけるエネルギー
バンド構造を示す図、図４は従来技術の構造断面図をそ
れぞれ示す。 図において、１・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・ｎＡ
１０．３ Ｇ ａｏ、フＡ ｓクラッド層、３−Ｉ
ｎ Ｇ ａＡ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ −Ｓ ＣＨ構
造活性層、４−ｆ） −Ａｉ０．３Ｇａｏ、７ Ａｓク
ラッド層、５ ＝−ｐ −Ｇ ａＡｓキャ’７１層、６
・−ｎ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇａｏ、５ Ｐ埋め込み層、
７・・・ｎ−電極、８・・・ｐ−電極、９・・・ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層、１０−−
− ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ埋め込み層、１１・・・Ｇａ
Ａｓ障壁層、１２−Ｉ ｎｏ、２ Ｇ ａｏ、８ Ａ
ｓ量子井戸層、１３− Ｇ ａ Ａ ｓガイド層、１５
−・Ｉ ｎ Ｇ ａＡｓ／ＧａＡｓ−ＧＲＩＮ−３ＣＨ
構造活性層、１６−・−ｐ ＡＪｉ’ｏ、６Ｇａｏ、
４ Ａｓクラッド層をそれぞれ示す。 図 １
本発明の半導体レーザの活性層近傍におけるエネルギー
バンド構造を示す図、図４は従来技術の構造断面図をそ
れぞれ示す。 図において、１・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・ｎＡ
１０．３ Ｇ ａｏ、フＡ ｓクラッド層、３−Ｉ
ｎ Ｇ ａＡ ｓ ／ Ｇ ａ Ａ ｓ −Ｓ ＣＨ構
造活性層、４−ｆ） −Ａｉ０．３Ｇａｏ、７ Ａｓク
ラッド層、５ ＝−ｐ −Ｇ ａＡｓキャ’７１層、６
・−ｎ −Ｉ ｎｏ、５ Ｇａｏ、５ Ｐ埋め込み層、
７・・・ｎ−電極、８・・・ｐ−電極、９・・・ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ歪超格子埋め込み層、１０−−
− ｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ埋め込み層、１１・・・Ｇａ
Ａｓ障壁層、１２−Ｉ ｎｏ、２ Ｇ ａｏ、８ Ａ
ｓ量子井戸層、１３− Ｇ ａ Ａ ｓガイド層、１５
−・Ｉ ｎ Ｇ ａＡｓ／ＧａＡｓ−ＧＲＩＮ−３ＣＨ
構造活性層、１６−・−ｐ ＡＪｉ’ｏ、６Ｇａｏ、
４ Ａｓクラッド層をそれぞれ示す。 図 １
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導
電型のＡｌＧａＡｓクラッド層、ＧａＡｓ光ガイド層で
Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ量子井戸層を挟んだＳＣ
Ｈ構造の活性層、メサ部を有する第２導電型のＡｌ＿ｙ
Ｇａ＿１＿−＿ｙＡｓクラッド層の積層構造を有し、前
記メサ部両側の前記第２導電型のクラッド層上に、第１
導電型のＩｎ＿０＿．＿５Ｇａ＿０＿．＿５Ｐを積層し
た構造を有し、かつ、ｙ＜０．３８としたことを特徴と
する歪量子井戸型半導体レーザ。 ２、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも第１導
電型のＡｌＧａＡｓクラッド層、ＧａＡｓ光ガイド層で
井戸幅Ｌ＿１のＩｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ量子井戸
層を挟んだＳＣＨ構造の活性層、メサ部を有する第２導
電型のＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓクラッド層の積層
構造を有し、前記メサ部両側の前記第２導電型のクラッ
ド層上に井戸幅Ｌ＿２のＩｎ＿２Ｇａ＿１＿−＿ｚＡｓ
井戸層とＧａＡｓ障壁層から成る第１導電型の歪超格子
埋め込み層を少くとも有し、かつ、Ｌ＿１＜Ｌ＿２又は
ｘ＜ｚとしたことを特徴とする歪量子井戸型半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333518A JP2861166B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 歪量子井戸型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1333518A JP2861166B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 歪量子井戸型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03194987A true JPH03194987A (ja) | 1991-08-26 |
| JP2861166B2 JP2861166B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=18266941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1333518A Expired - Lifetime JP2861166B2 (ja) | 1989-12-22 | 1989-12-22 | 歪量子井戸型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2861166B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5832018A (en) * | 1996-02-08 | 1998-11-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
-
1989
- 1989-12-22 JP JP1333518A patent/JP2861166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07226566A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Nec Corp | 量子井戸半導体レーザおよびその製造方法 |
| US5832018A (en) * | 1996-02-08 | 1998-11-03 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2861166B2 (ja) | 1999-02-24 |
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