JPH0449690A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0449690A JPH0449690A JP16010990A JP16010990A JPH0449690A JP H0449690 A JPH0449690 A JP H0449690A JP 16010990 A JP16010990 A JP 16010990A JP 16010990 A JP16010990 A JP 16010990A JP H0449690 A JPH0449690 A JP H0449690A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/30—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
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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）
本発明は光通信に用いられる半導体レーザに関する。
（従来の技術）
光通信の高速化のため光源となる半導体レーザの高性能
化が求められている。特に高速変調時の発振波長変動（
チャーピング）はファイバを伝播させるとファイバの屈
折率の波長分散によってパルスの時間波形が崩れ、伝送
後の誤りの原因となるため、チャーピングの小さな半導
体レーザが必要とされている。
化が求められている。特に高速変調時の発振波長変動（
チャーピング）はファイバを伝播させるとファイバの屈
折率の波長分散によってパルスの時間波形が崩れ、伝送
後の誤りの原因となるため、チャーピングの小さな半導
体レーザが必要とされている。
チャーピングは高速変調時のキャリア密度変化による屈
折率変化で生じるためこれを小さくするにはキャリア密
度変化に対する屈折率変化と利得の変化の比（αパラメ
ータ）を小さくすれば良い。量子井戸レーザはバンド間
遷移に起因するキャリア密度変化に対する屈折率変化と
利得の変化の比が１／２程度になることが荒用等により
アブライドフイジソクスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌第４５巻９５０〜９
５２頁（１９８４年）に於て示され、有望視されている
。さらに、量子井戸を構成する井戸層と障壁層の半導体
薄膜の格子定数が異なる歪入り量子井戸を活性層に用い
るとαパラメータがより減少することが大成等によって
、フオトニクステクノロジーレターズ（Ｐｈｏｔｏｎｉ
ｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌第１
巻１１７〜１１９頁（１９８９年）において予測されて
いる。
折率変化で生じるためこれを小さくするにはキャリア密
度変化に対する屈折率変化と利得の変化の比（αパラメ
ータ）を小さくすれば良い。量子井戸レーザはバンド間
遷移に起因するキャリア密度変化に対する屈折率変化と
利得の変化の比が１／２程度になることが荒用等により
アブライドフイジソクスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐ
ｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌第４５巻９５０〜９
５２頁（１９８４年）に於て示され、有望視されている
。さらに、量子井戸を構成する井戸層と障壁層の半導体
薄膜の格子定数が異なる歪入り量子井戸を活性層に用い
るとαパラメータがより減少することが大成等によって
、フオトニクステクノロジーレターズ（Ｐｈｏｔｏｎｉ
ｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ）誌第１
巻１１７〜１１９頁（１９８９年）において予測されて
いる。
（発明が解決しようとする課題）
ところが、以上に述べたような方法ではバンド間遷移に
起因するαパラメータは減少するが、自由キャリア振動
による屈折率変化は小さくならない。この自由キャリア
振動によるαパラメータは特に光通信で用いられる長波
長域では重要になりバンド間遷移に起因するものよりも
大きくなる。このため、量子井戸レーザによってバンド
間遷移に起因するαパラメータが減少しても全体のαパ
ラメータはあまり小さくならずチャーピングの減少には
限界がある。本発明の目的は自由キャリア振動による屈
折率変化を抑えることにより。パラメータが小さくチャ
ーピングの少ない半導体レーザを提供することである。
起因するαパラメータは減少するが、自由キャリア振動
による屈折率変化は小さくならない。この自由キャリア
振動によるαパラメータは特に光通信で用いられる長波
長域では重要になりバンド間遷移に起因するものよりも
大きくなる。このため、量子井戸レーザによってバンド
間遷移に起因するαパラメータが減少しても全体のαパ
ラメータはあまり小さくならずチャーピングの減少には
限界がある。本発明の目的は自由キャリア振動による屈
折率変化を抑えることにより。パラメータが小さくチャ
ーピングの少ない半導体レーザを提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザは、量子井戸を活性層として井戸
層を構成する半導体層の格子定数が障壁層を構成する半
導体層の格子定数よりも小さく、軽い正孔と電子との間
の光遷移のエネルギーが重い正孔と電子との間の光遷移
のエネルギーよりも低く、ＴＭ光を発振することを特徴
とする。
層を構成する半導体層の格子定数が障壁層を構成する半
導体層の格子定数よりも小さく、軽い正孔と電子との間
の光遷移のエネルギーが重い正孔と電子との間の光遷移
のエネルギーよりも低く、ＴＭ光を発振することを特徴
とする。
（作用）
自由キャリア振動による屈折率は電場によってキャリア
が振動して分極することによって生じる。このためこれ
を抑えるにはキャリアの振動を抑制すれば良い。ところ
が従来の量子井戸レーザでは発振光の偏光が積層面内に
あす（ＴＥ偏光）、この方向の電場に対してはキャリア
は自由に振動するためキャリアの分極がおき屈折率変化
が生じた。
が振動して分極することによって生じる。このためこれ
を抑えるにはキャリアの振動を抑制すれば良い。ところ
が従来の量子井戸レーザでは発振光の偏光が積層面内に
あす（ＴＥ偏光）、この方向の電場に対してはキャリア
は自由に振動するためキャリアの分極がおき屈折率変化
が生じた。
従来の量子井戸レーザでは最も低いエネルギーの正孔準
位が重い正孔のものであるため注入された正孔はほとん
どこの重い正孔準位にたまる。重い正孔と電子とのあい
だの光遷移では積層方向の光（ＴＭ偏光）に対して禁止
されているため発振光はＴＥ偏光になる。本発明では、
量子井戸を構成する井戸層と障壁層の半導体薄膜の格子
定数を異なるものとして歪を導入する。井戸層の半導体
の格子定数を障壁層よりも十分／」八さくすると、軽い
正孔のエネルギーが低下して最低エネルギーの正孔が軽
い正孔となる。歪を太きくしてＴＭ偏光に対する利得が
ＴＥ偏光に対するものよりも大きくなるとレーザはＴＭ
偏光で発振する。このとき量子井戸構造では積層方向に
対しての運動が量子化されるため自由キャリア振動によ
る分極は小さくなる。このため、自由キャリア振動によ
る屈折率変化を抑えることによりαパラメータが小さく
チャーピングの少ない半導体レーザを得ることができる
。
位が重い正孔のものであるため注入された正孔はほとん
どこの重い正孔準位にたまる。重い正孔と電子とのあい
だの光遷移では積層方向の光（ＴＭ偏光）に対して禁止
されているため発振光はＴＥ偏光になる。本発明では、
量子井戸を構成する井戸層と障壁層の半導体薄膜の格子
定数を異なるものとして歪を導入する。井戸層の半導体
の格子定数を障壁層よりも十分／」八さくすると、軽い
正孔のエネルギーが低下して最低エネルギーの正孔が軽
い正孔となる。歪を太きくしてＴＭ偏光に対する利得が
ＴＥ偏光に対するものよりも大きくなるとレーザはＴＭ
偏光で発振する。このとき量子井戸構造では積層方向に
対しての運動が量子化されるため自由キャリア振動によ
る分極は小さくなる。このため、自由キャリア振動によ
る屈折率変化を抑えることによりαパラメータが小さく
チャーピングの少ない半導体レーザを得ることができる
。
（実施例）
第１図は本発明の一実施例の構造図である。ｎ型ＩｎＰ
の基板１１上にｎ型ＩｎＰのクラッド層１２、バンドギ
ャップ波長１．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶の光閉
じ込め層１３、バンドギャップ波長１．１Ａ１ｍのアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ混晶からなる厚さ１０ｎｍの障壁
層１４１とアンドープ■ｎｏ、３Ｇａｏ７ＡＳ混晶から
なる厚さ７．５ｎｍの井戸層１４２を４層交互に積層し
た量子井戸の活性層１４、バンドギャップ波長１．１□
ｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶の光閉じ込め層１５、ｐ型
ＩｎＰのクラッド層１６、バンドギャップ波長１．１μ
ｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶のコンタクト層１７を順次
積層した後、メサエッチングしてＦｅドープＩｎＰの電
流ブロック層１８を埋め込む。最後に電極１９．２０を
形成する。井戸層１４２の格子定数が障壁層１４１のそ
れより小さくなるよう井戸層の組成を決定している。こ
れで本発明の半導体レーザが完成する。
の基板１１上にｎ型ＩｎＰのクラッド層１２、バンドギ
ャップ波長１．１μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶の光閉
じ込め層１３、バンドギャップ波長１．１Ａ１ｍのアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ混晶からなる厚さ１０ｎｍの障壁
層１４１とアンドープ■ｎｏ、３Ｇａｏ７ＡＳ混晶から
なる厚さ７．５ｎｍの井戸層１４２を４層交互に積層し
た量子井戸の活性層１４、バンドギャップ波長１．１□
ｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶の光閉じ込め層１５、ｐ型
ＩｎＰのクラッド層１６、バンドギャップ波長１．１μ
ｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰ混晶のコンタクト層１７を順次
積層した後、メサエッチングしてＦｅドープＩｎＰの電
流ブロック層１８を埋め込む。最後に電極１９．２０を
形成する。井戸層１４２の格子定数が障壁層１４１のそ
れより小さくなるよう井戸層の組成を決定している。こ
れで本発明の半導体レーザが完成する。
第２図は本実施例の半導体のエネルギーバンドダイアグ
ラムである。活性層１４では歪のため重い正孔よりも軽
い正孔のバンドの方が低エネルギー側にある。このため
、最低エネルギーの光遷移は電子と軽い正孔の間におき
る。この光遷移はＴＭ光だけが許容されるためレーザは
ＴＭ光で発振する。
ラムである。活性層１４では歪のため重い正孔よりも軽
い正孔のバンドの方が低エネルギー側にある。このため
、最低エネルギーの光遷移は電子と軽い正孔の間におき
る。この光遷移はＴＭ光だけが許容されるためレーザは
ＴＭ光で発振する。
ＴＭ光に対しては自由キャリアの振動が抑制されるため
キャリア密度の変動に対する屈折率の変化は小さい。こ
のため、αパラメータは小さくチャーピングの少ない変
調が実現できる。
キャリア密度の変動に対する屈折率の変化は小さい。こ
のため、αパラメータは小さくチャーピングの少ない変
調が実現できる。
本発明は他の構造の半導体レーザや、他の材料系、Ａｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ等にも適用できる。
ＧａＡｓ／ＧａＡｓ等にも適用できる。
（発明の効果）
本発明によれば自由キャリアの振動による屈折率変化を
抑制することができ、。パラメータが小さくなるため半
導体レーザの高速動作時にチャーピングの少ない変調が
実現できる。
抑制することができ、。パラメータが小さくなるため半
導体レーザの高速動作時にチャーピングの少ない変調が
実現できる。
第１図は本発明の一実施例を示す構造図である。
図中、１１は基板、１２はクラッド層、１３は光閉じ込
め層、１６はクラッド層、１７はコンタクト層、１８は
電流ブロック層、１９．２０は電極である。また、１４
１は障壁層、１４２は井戸層である。 第２図は本発明の一実施例の半導体のエネルギーバンド
ダイアグラムである。
め層、１６はクラッド層、１７はコンタクト層、１８は
電流ブロック層、１９．２０は電極である。また、１４
１は障壁層、１４２は井戸層である。 第２図は本発明の一実施例の半導体のエネルギーバンド
ダイアグラムである。
Claims (1)
- 量子井戸活性層の井戸層を構成する半導体層の格子定数
が障壁層を構成する半導体層の格子定数よりも小さく、
軽い正孔と電子との間の光遷移のエネルギーが重い正孔
と電子との間の光遷移のエネルギーよりも低く、ＴＭ光
を発振することを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16010990A JPH0449690A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16010990A JPH0449690A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0449690A true JPH0449690A (ja) | 1992-02-19 |
Family
ID=15708050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16010990A Pending JPH0449690A (ja) | 1990-06-19 | 1990-06-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0449690A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08213698A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-08-20 | Xerox Corp | レーザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01257386A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-13 | Nec Corp | 光増幅器 |
-
1990
- 1990-06-19 JP JP16010990A patent/JPH0449690A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01257386A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-13 | Nec Corp | 光増幅器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08213698A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-08-20 | Xerox Corp | レーザ |
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