JPH0330484A - 量子井戸半導体レーザ素子 - Google Patents
量子井戸半導体レーザ素子Info
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- JPH0330484A JPH0330484A JP16560989A JP16560989A JPH0330484A JP H0330484 A JPH0330484 A JP H0330484A JP 16560989 A JP16560989 A JP 16560989A JP 16560989 A JP16560989 A JP 16560989A JP H0330484 A JPH0330484 A JP H0330484A
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- Japan
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- quantum well
- semiconductor laser
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- Pending
Links
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 7
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- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
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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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
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）
本発明は、改良された量子井戸半導体レーザ素子の構造
に関する。
に関する。
（従来技術）
量子井戸半導体レーザ素子は、バルクの活性層を有する
半導体レーザ素子に比較して、しきい値電流密度が低く
、しきい値電流密度が周囲温度の変化に対して安定性を
有する（特性温度が高い）という特徴がある。
半導体レーザ素子に比較して、しきい値電流密度が低く
、しきい値電流密度が周囲温度の変化に対して安定性を
有する（特性温度が高い）という特徴がある。
従来の長波長帯量子井戸半導体レーザ素子は、例えば第
４図（ａ）、（ハ）に示すような構造を有している。す
なわち、ｎ−１ｎＰ基板（１）上にｎ−１ｎＰクラッド
層Ｃ）、量子井戸活性層（３）、ｐ−１ｎＰクラッド層
（４）およびｐ−Ｇａ１ｎＡｓＰキャップ層（５）が順
次積層された後に、ｎ側電極（６）およびＰ側電極（７
）が形成された構造となっている。第４図（ａ）におい
ては、共１１Ｈ面はへき開面（８）で構成されており、
第４図（ロ）においては、高効率、高出力を目的として
、片側のへき開面上に低反射膜（９）（反射率Ｒ１）、
他の側のへき開面上に高反射ＭＯＩ（反射率Ｒ１）が形
成されている。通常、積ＲＩ ＸＲ１はへき開面を共振
器とした場合の０．３ Ｘｏ、３と同程度の値になって
いる。
４図（ａ）、（ハ）に示すような構造を有している。す
なわち、ｎ−１ｎＰ基板（１）上にｎ−１ｎＰクラッド
層Ｃ）、量子井戸活性層（３）、ｐ−１ｎＰクラッド層
（４）およびｐ−Ｇａ１ｎＡｓＰキャップ層（５）が順
次積層された後に、ｎ側電極（６）およびＰ側電極（７
）が形成された構造となっている。第４図（ａ）におい
ては、共１１Ｈ面はへき開面（８）で構成されており、
第４図（ロ）においては、高効率、高出力を目的として
、片側のへき開面上に低反射膜（９）（反射率Ｒ１）、
他の側のへき開面上に高反射ＭＯＩ（反射率Ｒ１）が形
成されている。通常、積ＲＩ ＸＲ１はへき開面を共振
器とした場合の０．３ Ｘｏ、３と同程度の値になって
いる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、ＭＯＣＶＤ％ＭＢＥあるいはＣＢＨなど
の方法によって製作された従来のＧａ１ｎ／ＩＰ／Ｉｎ
Ｐ系量子井戸半導体レーザ素子は、しきい値電流密度が
通常のバルク活性層を有する半導体レーザ素子と比較し
てほとんど差がなく、特性温度も５０〜６０に程度と低
く、期待される特性を発揮していないという問題があっ
た。
の方法によって製作された従来のＧａ１ｎ／ＩＰ／Ｉｎ
Ｐ系量子井戸半導体レーザ素子は、しきい値電流密度が
通常のバルク活性層を有する半導体レーザ素子と比較し
てほとんど差がなく、特性温度も５０〜６０に程度と低
く、期待される特性を発揮していないという問題があっ
た。
（ｉｉ題を解決するための手段と作用）本発明は上記問
題点を解決した量子井戸半導体レーザ素子を徒供するも
ので、活性層が量子井戸構造からなり、ダブルヘテロ構
造を有する量子井戸半導体レーザ素子において、相対す
る２つの共振器面の反射率Ｒ，，Ｒ，は積Ｒ１ｘＲ，≧
０．３の関係を満足することを特徴とするものである。
題点を解決した量子井戸半導体レーザ素子を徒供するも
ので、活性層が量子井戸構造からなり、ダブルヘテロ構
造を有する量子井戸半導体レーザ素子において、相対す
る２つの共振器面の反射率Ｒ，，Ｒ，は積Ｒ１ｘＲ，≧
０．３の関係を満足することを特徴とするものである。
半導体レーザ素子においては、相対する２つの共振器面
の反射率をＲ，，１１，として、その積Ｒ１ＸＲ，が増
大すると、共振器損失が小さ（なり、しきい値電流密度
が低減するという事実が知られている。一方、しきい値
電流密度、すなわち、しきい値キャリア密度が低下する
と、オージェ効果による非発光過程が抑制され、特性温
度が増大するという効果がある。そこで、上述のように
、量子井戸半導体レーザ素子の相対する共振器面の反射
率Ｒ１，Ｒ，の積Ｒ，，Ｒ，を大きくすることにより、
しきい値電流密度を低下させることができるととも、特
性温度を増大させることができる。
の反射率をＲ，，１１，として、その積Ｒ１ＸＲ，が増
大すると、共振器損失が小さ（なり、しきい値電流密度
が低減するという事実が知られている。一方、しきい値
電流密度、すなわち、しきい値キャリア密度が低下する
と、オージェ効果による非発光過程が抑制され、特性温
度が増大するという効果がある。そこで、上述のように
、量子井戸半導体レーザ素子の相対する共振器面の反射
率Ｒ１，Ｒ，の積Ｒ，，Ｒ，を大きくすることにより、
しきい値電流密度を低下させることができるととも、特
性温度を増大させることができる。
なお、Ｒ，ＸＲ，≧０．３とすると、片面の反射率を０
．９以上としても、もう一方の面の反射率をへき開面の
反射率（０，３）よりも高（なることになり、光取り出
し効率がよくなる。
．９以上としても、もう一方の面の反射率をへき開面の
反射率（０，３）よりも高（なることになり、光取り出
し効率がよくなる。
【実施例］
以下、図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する
。
。
第１図は本発明にかかるファプリー・ベロー型共振器構
造をもつ量子井戸半導体レーザ素子の一実施例の断面図
であり、ｎ−［ｎＰ基ＪＪｉ、（１１）上に、例えばＭ
ＯＣＶＤ法により、ｎ−１ｎＰクラッド層（１２）、中
２ｎの量子井戸活性ＩＩ（１３）、ｐ−ＩｎＰクラフト
層（１４）およびｐ−Ｃ；ａｌｎＡｓＰキャップ層（１
５）が順次積層された後、ｎ側電極（１６）およびＰ側
電極（１７）が形成された構造となっている。
造をもつ量子井戸半導体レーザ素子の一実施例の断面図
であり、ｎ−［ｎＰ基ＪＪｉ、（１１）上に、例えばＭ
ＯＣＶＤ法により、ｎ−１ｎＰクラッド層（１２）、中
２ｎの量子井戸活性ＩＩ（１３）、ｐ−ＩｎＰクラフト
層（１４）およびｐ−Ｃ；ａｌｎＡｓＰキャップ層（１
５）が順次積層された後、ｎ側電極（１６）およびＰ側
電極（１７）が形成された構造となっている。
量子井戸活性層（１３）は、４層の波長１．３−組成で
ある厚さ１５０人のＧａＸｎＡｉＰからなる量子井戸層
、３層の波長１．１−の組成である厚さ１５０人のＧａ
１ｎＡｓＰからなる障壁層、および２層の波長１．ｈａ
組成である厚さ１２００人のＧａ１ｎＡｓＰからなる閉
じ込め層からなっており、ＳＣＨ−ＭＱＷ構造をしてい
る。共ａｍ長は３００−であり、共振器面上には、例え
ば５ｌｏｔとａ−３ｌの誘電体多層膜からなる高反射ｌ
１ｌ（２０Ω）、 （２０ｂ）が形成されている。それ
ぞれの共振器面の反射率は、誘電体多層膜の層数を変え
ることにより制御できる。
ある厚さ１５０人のＧａＸｎＡｉＰからなる量子井戸層
、３層の波長１．１−の組成である厚さ１５０人のＧａ
１ｎＡｓＰからなる障壁層、および２層の波長１．ｈａ
組成である厚さ１２００人のＧａ１ｎＡｓＰからなる閉
じ込め層からなっており、ＳＣＨ−ＭＱＷ構造をしてい
る。共ａｍ長は３００−であり、共振器面上には、例え
ば５ｌｏｔとａ−３ｌの誘電体多層膜からなる高反射ｌ
１ｌ（２０Ω）、 （２０ｂ）が形成されている。それ
ぞれの共振器面の反射率は、誘電体多層膜の層数を変え
ることにより制御できる。
本実施例において、しきい値電流ｉｔｂと特性温度Ｔ、
が共振器面の反射率Ｒｉ、Ｒｓにどのように依存するか
を測定した。その結果を積Ｒ，ｘＲ。
が共振器面の反射率Ｒｉ、Ｒｓにどのように依存するか
を測定した。その結果を積Ｒ，ｘＲ。
との関係として第３図に示した。第３図より、積Ｒ＋
ｘＲｌが大きくなると、しきい値電流１ｔｈは減少し、
特性温度Ｔ、は上昇することがわかる。
ｘＲｌが大きくなると、しきい値電流１ｔｈは減少し、
特性温度Ｔ、は上昇することがわかる。
すなわち、両端面へき開のＲｉ”Ｒ寓−０，３（Ｒ。
ＸＲＩ−０，０９）の場合には、ｉｔｈ鴫２０ｍＡ、
Ｔ、 −５０に程度であるが、Ｒｉ−０，５５、Ｒｘ
＝ ０．９ （Ｒ４ＸＲｓ ”’ ０．５）の場合には
口りは９．５−＾に減少し、Ｔ、は１１３Ｋに上昇する
。
Ｔ、 −５０に程度であるが、Ｒｉ−０，５５、Ｒｘ
＝ ０．９ （Ｒ４ＸＲｓ ”’ ０．５）の場合には
口りは９．５−＾に減少し、Ｔ、は１１３Ｋに上昇する
。
第２図は本発明にかかる他の実施例であり、量子井戸活
性Ｎ（１３）上に導波路層（１Ｂ）が形成され、高反射
膜のかわりに導波路層（１８）の両端にブラック反射ｌ
（１９）がそれぞれ形成されている以外は前記実施例
と同様の構造となっている。
性Ｎ（１３）上に導波路層（１Ｂ）が形成され、高反射
膜のかわりに導波路層（１８）の両端にブラック反射ｌ
（１９）がそれぞれ形成されている以外は前記実施例
と同様の構造となっている。
このように構成された量子井戸半導体レーザ素子は、ブ
ラック反射器（１９）の周期的凹凸構造の深さと長さを
適当に選ぶことにより、反射率を高くすることができる
ため、前記の実施例と同様の効果が得られる０例えば、
深さ４００人、長さ５００μ程度にすることにより、０
．９程度の反射率が得られる。
ラック反射器（１９）の周期的凹凸構造の深さと長さを
適当に選ぶことにより、反射率を高くすることができる
ため、前記の実施例と同様の効果が得られる０例えば、
深さ４００人、長さ５００μ程度にすることにより、０
．９程度の反射率が得られる。
なお、上述の実施例ではｌｎＰ系の材料で説明したが、
本発明はこの材料系にのみとられれるものではない０例
えばＡＪ！ＧａＡｓやＡｊ！Ｇａ１ｎＰを材料とする可
視光領域の量子井戸半導体レーザ素子においても、閉じ
込め障壁をのりこえてキャリアがリークするために特性
温度Ｔ、が大きくなりにくい、このような場合にも共振
器面を高反射率とすることによって、しきい値電流Ｎｈ
を低減させ、同時に特性温度Ｔ、゛を増大させることが
できる。
本発明はこの材料系にのみとられれるものではない０例
えばＡＪ！ＧａＡｓやＡｊ！Ｇａ１ｎＰを材料とする可
視光領域の量子井戸半導体レーザ素子においても、閉じ
込め障壁をのりこえてキャリアがリークするために特性
温度Ｔ、が大きくなりにくい、このような場合にも共振
器面を高反射率とすることによって、しきい値電流Ｎｈ
を低減させ、同時に特性温度Ｔ、゛を増大させることが
できる。
以上説明したように本発明によれば、相対する２つの共
振器面の反射率Ｒｉ、Ｒｓは積Ｒ＋ ＸＲ。
振器面の反射率Ｒｉ、Ｒｓは積Ｒ＋ ＸＲ。
≧０．３の関係を満足するため、量子井戸半導体レーザ
素子のしきい値電流密度は低減し、特性温度は高くなる
という優れた効果がある。
素子のしきい値電流密度は低減し、特性温度は高くなる
という優れた効果がある。
第１図は本発明にかかる量子井戸半導体レーザ素子の一
実施例の断面図、第２図は他の実施例の断面図、第３図
は第１の実施例におけるしきい値電流および特性温度と
反射率Ｒ＋、Ｒ＊のｍ ｎ １ＸＲ１との関係を示す図
、第４図（ａ）、（ハ）は従来例の断面図である。 １、１１−ｎ −１ｎ Ｐ基板、 ２．１２−ｎ−１ｎ
Ｐクラッド層、 ３．１３・・・量子井戸活性層、４゜
ｘ４−・・ｐ−１ｎＰクラッド層、 ５．１５・・・ｐ
−ＧａＩｎＡｓＰキ＋ｙプ層、 ６．１６・”ｎ側電
極、７゜１７−Ｐ側電極、 ８−へき開面、 Ｊ １Ｇ
、２０ａ。 ２０ｂ・・・反射膜、 １８・・・導波路層、 １９・
・・ブラック反射器。
実施例の断面図、第２図は他の実施例の断面図、第３図
は第１の実施例におけるしきい値電流および特性温度と
反射率Ｒ＋、Ｒ＊のｍ ｎ １ＸＲ１との関係を示す図
、第４図（ａ）、（ハ）は従来例の断面図である。 １、１１−ｎ −１ｎ Ｐ基板、 ２．１２−ｎ−１ｎ
Ｐクラッド層、 ３．１３・・・量子井戸活性層、４゜
ｘ４−・・ｐ−１ｎＰクラッド層、 ５．１５・・・ｐ
−ＧａＩｎＡｓＰキ＋ｙプ層、 ６．１６・”ｎ側電
極、７゜１７−Ｐ側電極、 ８−へき開面、 Ｊ １Ｇ
、２０ａ。 ２０ｂ・・・反射膜、 １８・・・導波路層、 １９・
・・ブラック反射器。
Claims (1)
- 活性層が量子井戸構造からなり、ダブルヘテロ構造を有
する量子井戸半導体レーザ素子において、相対する２つ
の共振器面の反射率Ｒ＿１、Ｒ＿２は積Ｒ＿１×Ｒ＿２
≧０．３の関係を満足することを特徴とする量子井戸半
導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16560989A JPH0330484A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 量子井戸半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16560989A JPH0330484A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 量子井戸半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0330484A true JPH0330484A (ja) | 1991-02-08 |
Family
ID=15815614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16560989A Pending JPH0330484A (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 量子井戸半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0330484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0549123A2 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-30 | AT&T Corp. | Semiconductor laser having reduced temperature dependence |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP16560989A patent/JPH0330484A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0549123A2 (en) * | 1991-12-20 | 1993-06-30 | AT&T Corp. | Semiconductor laser having reduced temperature dependence |
| EP0549123B1 (en) * | 1991-12-20 | 1997-02-12 | AT&T Corp. | Semiconductor laser having reduced temperature dependence |
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