JPH05275800A - 歪量子井戸半導体レーザ - Google Patents
歪量子井戸半導体レーザInfo
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- JPH05275800A JPH05275800A JP4070598A JP7059892A JPH05275800A JP H05275800 A JPH05275800 A JP H05275800A JP 4070598 A JP4070598 A JP 4070598A JP 7059892 A JP7059892 A JP 7059892A JP H05275800 A JPH05275800 A JP H05275800A
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- Japan
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- layer
- quantum well
- semiconductor laser
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光通信システムにおける希土類添加光ファイバ
増幅器の励起用光源として、高出力、高信頼性を有し、
光ファイバと高効率で光結合する０．９８μｍ帯半導体
レーザを実現することを目的とする。 【構成】ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層
と、ＩｎＧａＰクラッド層、及び組成ｙが０．０８以上
０．５５以下且厚みが０．１５μｍ以下であるＩｎ1-x
ＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層により構成される。また
は、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層と、
組成ｔが０．１以下のＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド
層、及び組成ｙが０．０８またはクラッド層組成ｔ以上
０．５５以下且厚み０．１５μｍ以下であるＩｎ1-xＧ
ａxＡｓyＰ1-y光ガイド層により構成される。 【効果】本発明により、量子井戸層への光閉じ込め係数
を減少させることなく遠視野像半値全幅を小さくするこ
とができる。
増幅器の励起用光源として、高出力、高信頼性を有し、
光ファイバと高効率で光結合する０．９８μｍ帯半導体
レーザを実現することを目的とする。 【構成】ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層
と、ＩｎＧａＰクラッド層、及び組成ｙが０．０８以上
０．５５以下且厚みが０．１５μｍ以下であるＩｎ1-x
ＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層により構成される。また
は、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層と、
組成ｔが０．１以下のＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド
層、及び組成ｙが０．０８またはクラッド層組成ｔ以上
０．５５以下且厚み０．１５μｍ以下であるＩｎ1-xＧ
ａxＡｓyＰ1-y光ガイド層により構成される。 【効果】本発明により、量子井戸層への光閉じ込め係数
を減少させることなく遠視野像半値全幅を小さくするこ
とができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は歪量子井戸半導体レーザ
の構造に係り、とくに、光通信システムにおける希土類
添加光ファイバ増幅器の励起光源に関する。
の構造に係り、とくに、光通信システムにおける希土類
添加光ファイバ増幅器の励起光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、希土類添加光ファイバ増幅器励起
用光源としてＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層からなる活性層
を有する０．９８μｍ帯半導体レーザが盛んに研究され
ている。この波長帯の半導体レーザのクラッド層の材料
としてＡｌを含まないＩｎＧａＰが信頼性の観点から有
望である。この材料系の半導体レーザは、ＩＥＤＭ９１
（国際電子素子会議）ｐ６１５でＡＴ＆Ｔ Ｂｅｌｌ
Ｌａｂ．のＣｈｅｎらにより、また、１２ｔｈ Ｌａｓ
ｅｒ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （１９９０年第１２回半
導体レーザ素子会議）ｐ４４でＦｕｒｕｋａｗａのＩｊ
ｉｃｈｉらにより報告されている。
用光源としてＩｎＧａＡｓ歪量子井戸層からなる活性層
を有する０．９８μｍ帯半導体レーザが盛んに研究され
ている。この波長帯の半導体レーザのクラッド層の材料
としてＡｌを含まないＩｎＧａＰが信頼性の観点から有
望である。この材料系の半導体レーザは、ＩＥＤＭ９１
（国際電子素子会議）ｐ６１５でＡＴ＆Ｔ Ｂｅｌｌ
Ｌａｂ．のＣｈｅｎらにより、また、１２ｔｈ Ｌａｓ
ｅｒ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （１９９０年第１２回半
導体レーザ素子会議）ｐ４４でＦｕｒｕｋａｗａのＩｊ
ｉｃｈｉらにより報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】希土類添加光ファイバ
増幅器用光源として高信頼性を有し、且つ光ファイバと
高効率で結合する半導体レーザが要求される。高信頼性
はしきい値電流密度の低減により、また光ファイバとの
高効率な結合は遠視野像の半値全幅を狭くすることによ
り実現される。ところが、上述の報告例では、活性層垂
直方向の遠視野像の半値全幅は５５〜６０°と広いた
め、光ファイバとの結合効率が小さい。一般に、遠視野
像の半値全幅と量子井戸層への光閉じ込め係数とはトレ
ードオフの関係がある。したがって、従来の方法におい
て遠視野像の半値全幅を小さくしようとすると図２で示
したように、量子井戸層への光閉じ込め係数が小さくな
る。ところで、この材料系では、図３に示すように、量
子井戸層への光閉じ込め係数が０．０３以下になるとし
きい値電流密度が急激に上昇する。以上のことから、従
来技術において遠視野像の半値全幅を低減するとしきい
値電流密度上昇するため信頼性が低下する。従って、信
頼性を維持し、且つファイバとの結合効率を向上させる
ためには、量子井戸層への光閉じ込め係数を減少させる
ことなく遠視野像半値全幅を小さくしなければならな
い。
増幅器用光源として高信頼性を有し、且つ光ファイバと
高効率で結合する半導体レーザが要求される。高信頼性
はしきい値電流密度の低減により、また光ファイバとの
高効率な結合は遠視野像の半値全幅を狭くすることによ
り実現される。ところが、上述の報告例では、活性層垂
直方向の遠視野像の半値全幅は５５〜６０°と広いた
め、光ファイバとの結合効率が小さい。一般に、遠視野
像の半値全幅と量子井戸層への光閉じ込め係数とはトレ
ードオフの関係がある。したがって、従来の方法におい
て遠視野像の半値全幅を小さくしようとすると図２で示
したように、量子井戸層への光閉じ込め係数が小さくな
る。ところで、この材料系では、図３に示すように、量
子井戸層への光閉じ込め係数が０．０３以下になるとし
きい値電流密度が急激に上昇する。以上のことから、従
来技術において遠視野像の半値全幅を低減するとしきい
値電流密度上昇するため信頼性が低下する。従って、信
頼性を維持し、且つファイバとの結合効率を向上させる
ためには、量子井戸層への光閉じ込め係数を減少させる
ことなく遠視野像半値全幅を小さくしなければならな
い。
【０００４】本発明は、高信頼性を有し、光ファイバと
の結合効率の高い高出力歪量子井戸半導体レーザを提供
することを目的とする。
の結合効率の高い高出力歪量子井戸半導体レーザを提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ＩｎＧａＰ
クラッド層を有する半導体レーザにおいて、Ｉｎ1-xＧ
ａxＡｓyＰ1-y光ガイド層の組成ｙを０．０８以上０．
５５以下且厚みを０．１５μｍ以下とすることにより達
成される。また、Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層を
有する半導体レーザにおいて、クラッド層組成ｔを０．
１以下且つ光ガイド層組成ｙを０．０８または上記クラ
ッド層組成ｔ以上０．５５以下且厚みを０．１５μｍ以
下とすることによってもまた達成される。又、上記目的
はＩｎＧａＰクラッド層またはＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-t
クラッド層とＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層を有す
る半導体レーザにおいて、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層への
光の閉じ込め係数が０．０３以上、活性層垂直方向の遠
視野像の半値全幅が２０°以上４０°以下になるように
設計することによっても達成される。また、特に、上記
目的は、活性層の障壁層がＧａＡｓにより構成され、Ｉ
ｎＧａＡｓ量子井戸層が２層のときに達成される。さら
に、ＩｎzＧａ1-zＡｓ量子井戸層の組成ｚが０．１以上
０．３以下、層厚が５ｎｍ以上１０ｎｍ以下のときに本
目的は達成される。
クラッド層を有する半導体レーザにおいて、Ｉｎ1-xＧ
ａxＡｓyＰ1-y光ガイド層の組成ｙを０．０８以上０．
５５以下且厚みを０．１５μｍ以下とすることにより達
成される。また、Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層を
有する半導体レーザにおいて、クラッド層組成ｔを０．
１以下且つ光ガイド層組成ｙを０．０８または上記クラ
ッド層組成ｔ以上０．５５以下且厚みを０．１５μｍ以
下とすることによってもまた達成される。又、上記目的
はＩｎＧａＰクラッド層またはＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-t
クラッド層とＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層を有す
る半導体レーザにおいて、ＩｎＧａＡｓ量子井戸層への
光の閉じ込め係数が０．０３以上、活性層垂直方向の遠
視野像の半値全幅が２０°以上４０°以下になるように
設計することによっても達成される。また、特に、上記
目的は、活性層の障壁層がＧａＡｓにより構成され、Ｉ
ｎＧａＡｓ量子井戸層が２層のときに達成される。さら
に、ＩｎzＧａ1-zＡｓ量子井戸層の組成ｚが０．１以上
０．３以下、層厚が５ｎｍ以上１０ｎｍ以下のときに本
目的は達成される。
【０００６】
【作用】以下、本発明の作用について、図４を用いて説
明する。図４は、遠視野像の半値全幅と量子井戸層への
光の閉じ込め係数との関係を示した計算図である。ここ
では一例としてＩｎＧａＰクラッド層とＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層の場合についてについて示した。光
ガイド層の層厚ｄｇと組成ｙがパラメータとなってい
る。光ガイド層組成ｙが０．０５の場合はガイド層の屈
折率が小さいため、光閉じ込めが弱く、光閉じ込め係数
は０．０３以上にはならない。光ガイド層組成ｙが０．
２、０．４の場合はそれぞれ０．１２μｍ、０．０７μ
ｍ以下であれば光閉じ込め係数が０．０３以上且つ遠視
野像の半値全幅が４０°以下になる。この様にして決め
られた光ガイド層組成ｙ及び膜厚ｄｇを用いることによ
り、しきい電流密度を上昇させることなく、ファイバと
の結合効率の高い半導体レーザを得ることができる。同
様にＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層の場合もそれぞ
れの光ガイド層組成ｙに対して適当なガイド層厚が存在
する。
明する。図４は、遠視野像の半値全幅と量子井戸層への
光の閉じ込め係数との関係を示した計算図である。ここ
では一例としてＩｎＧａＰクラッド層とＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層の場合についてについて示した。光
ガイド層の層厚ｄｇと組成ｙがパラメータとなってい
る。光ガイド層組成ｙが０．０５の場合はガイド層の屈
折率が小さいため、光閉じ込めが弱く、光閉じ込め係数
は０．０３以上にはならない。光ガイド層組成ｙが０．
２、０．４の場合はそれぞれ０．１２μｍ、０．０７μ
ｍ以下であれば光閉じ込め係数が０．０３以上且つ遠視
野像の半値全幅が４０°以下になる。この様にして決め
られた光ガイド層組成ｙ及び膜厚ｄｇを用いることによ
り、しきい電流密度を上昇させることなく、ファイバと
の結合効率の高い半導体レーザを得ることができる。同
様にＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層の場合もそれぞ
れの光ガイド層組成ｙに対して適当なガイド層厚が存在
する。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図１、図５、図６、図７、
図８を用いて詳細に説明する。
図８を用いて詳細に説明する。
【０００８】〈実施例１〉本発明の第１の実施例を図１
を用いて説明する。図１は素子の断面構造を示してい
る。ｎ型ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ基板に格子整合し
たｎ型ＩｎＧａＰクラッド層２、ＧａＡｓ基板に格子整
合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層３（ｘ＝０．
５６、ｙ＝０．１、膜厚０．１μｍ）、２層のＩｎzＧ
ａ1-zＡｓ歪量子井戸層１１（ｚ＝０．２、井戸層厚７
ｎｍ）とＧａＡｓ障壁層１２より構成される歪量子井戸
活性層４、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層５（ｘ＝０．５６、ｙ＝０．１、膜
厚０．１μｍ）、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ型Ｉｎ
ＧａＰクラッド層６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトエッチング工程により、リッジを形成する。こ
の時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオ
ンミリング等、方法をとわない。また、リッジ幅は１〜
１５μｍとする。その後酸化膜８を形成し、ホトエッチ
ング工程により図１に示してあるようにリッジ上部のみ
を除去する。その後、ｐ側電極９、ｎ側電極１０を形成
した後、劈開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素
子を得た。この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）
の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、素子の後面にＳｉ
Ｏ2とα−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形成し
た。試作した素子はストライプ幅３μｍの素子でしきい
値電流約１０ｍＡで室温連続発振し、その発振波長は約
９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単
一モ−ドで基本モ−ド発振した。また、活性層垂直方向
の遠視野像の半値全幅は３５°であった。また、この素
子を環境温度６０℃の条件下で１００ｍＷ定光出力連続
駆動させたところ、１００００時間経過後も安定した動
作特性が得られた。また、結合損失１ｄＢ以下でファイ
バと結合させることができた。
を用いて説明する。図１は素子の断面構造を示してい
る。ｎ型ＧａＡｓ基板１上にＧａＡｓ基板に格子整合し
たｎ型ＩｎＧａＰクラッド層２、ＧａＡｓ基板に格子整
合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層３（ｘ＝０．
５６、ｙ＝０．１、膜厚０．１μｍ）、２層のＩｎzＧ
ａ1-zＡｓ歪量子井戸層１１（ｚ＝０．２、井戸層厚７
ｎｍ）とＧａＡｓ障壁層１２より構成される歪量子井戸
活性層４、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層５（ｘ＝０．５６、ｙ＝０．１、膜
厚０．１μｍ）、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ型Ｉｎ
ＧａＰクラッド層６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトエッチング工程により、リッジを形成する。こ
の時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢＥ、イオ
ンミリング等、方法をとわない。また、リッジ幅は１〜
１５μｍとする。その後酸化膜８を形成し、ホトエッチ
ング工程により図１に示してあるようにリッジ上部のみ
を除去する。その後、ｐ側電極９、ｎ側電極１０を形成
した後、劈開法により共振器長約４５０μｍのレーザ素
子を得た。この後素子の前面にλ／４（λ：発振波長）
の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、素子の後面にＳｉ
Ｏ2とα−Ｓｉからなる４層膜による高反射膜を形成し
た。試作した素子はストライプ幅３μｍの素子でしきい
値電流約１０ｍＡで室温連続発振し、その発振波長は約
９８０ｎｍであった。素子は４００ｍＷまで安定に横単
一モ−ドで基本モ−ド発振した。また、活性層垂直方向
の遠視野像の半値全幅は３５°であった。また、この素
子を環境温度６０℃の条件下で１００ｍＷ定光出力連続
駆動させたところ、１００００時間経過後も安定した動
作特性が得られた。また、結合損失１ｄＢ以下でファイ
バと結合させることができた。
【０００９】〈実施例２〉本発明の第２の実施例を図
５、図６を用いて説明する。図５は素子の断面図であり
ストライプ形状を示している。図６は図５におけるＡ−
Ａ’断面図、すなわち光伝搬方向断面図を示している。
ｎ型ＧａＡｓ基板１３上にＧａＡｓ基板に格子整合した
ｎ型ＩｎＧａＰクラッド層１４をＭＯＣＶＤ法、又は、
ガスソースＭＢＥ法により形成する。その後、通常の二
光束干渉法を用いて２次のＤＦＢ回折格子２２を形成す
る。その後、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａx
ＡｓyＰ1-y光ガイド層１５（ｘ＝０．５９、ｙ＝０．１
５、膜厚０．０８μｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸
層（ｚ＝０．２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量
子井戸活性層１６、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ型Ｉ
ｎＧａＰクラッド層１７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１８
をＭＯＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次
形成する。ホトリソエッチング工程により、リッジを形
成する。この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩ
ＢＥ、イオンミリング等、方法をとわない。また、リッ
ジ幅は１〜１５μｍとする。その後酸化膜１９を形成
し、ホトエッチング工程により図５に示してあるように
リッジ上部のみを除去する。その後、ｐ側電極２０、ｎ
側電極２１を形成した後、劈開法により共振器長約４５
０μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＡｌ2Ｏ3による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる多層膜による高
反射膜を形成した。試作した素子はストライプ幅３．５
μｍの素子でしきい値電流約１２ｍＡでＤＦＢモードで
室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであっ
た。素子は４００ｍＷまで安定に横単一モードで基本モ
ード発振した。また、活性層垂直方向の遠視野像の半値
全幅は３５°であった。また、この素子を環境温度７０
℃の条件下で８０ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、
１００００時間経過後も安定した動作特性が得られた。
また、結合損失１ｄＢ以下でファイバと結合させること
ができた。
５、図６を用いて説明する。図５は素子の断面図であり
ストライプ形状を示している。図６は図５におけるＡ−
Ａ’断面図、すなわち光伝搬方向断面図を示している。
ｎ型ＧａＡｓ基板１３上にＧａＡｓ基板に格子整合した
ｎ型ＩｎＧａＰクラッド層１４をＭＯＣＶＤ法、又は、
ガスソースＭＢＥ法により形成する。その後、通常の二
光束干渉法を用いて２次のＤＦＢ回折格子２２を形成す
る。その後、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａx
ＡｓyＰ1-y光ガイド層１５（ｘ＝０．５９、ｙ＝０．１
５、膜厚０．０８μｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸
層（ｚ＝０．２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量
子井戸活性層１６、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ型Ｉ
ｎＧａＰクラッド層１７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１８
をＭＯＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次
形成する。ホトリソエッチング工程により、リッジを形
成する。この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩ
ＢＥ、イオンミリング等、方法をとわない。また、リッ
ジ幅は１〜１５μｍとする。その後酸化膜１９を形成
し、ホトエッチング工程により図５に示してあるように
リッジ上部のみを除去する。その後、ｐ側電極２０、ｎ
側電極２１を形成した後、劈開法により共振器長約４５
０μｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＡｌ2Ｏ3による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とＴｉＯ2からなる多層膜による高
反射膜を形成した。試作した素子はストライプ幅３．５
μｍの素子でしきい値電流約１２ｍＡでＤＦＢモードで
室温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであっ
た。素子は４００ｍＷまで安定に横単一モードで基本モ
ード発振した。また、活性層垂直方向の遠視野像の半値
全幅は３５°であった。また、この素子を環境温度７０
℃の条件下で８０ｍＷ定光出力連続駆動させたところ、
１００００時間経過後も安定した動作特性が得られた。
また、結合損失１ｄＢ以下でファイバと結合させること
ができた。
【００１０】〈実施例３〉本発明の第３の実施例を図
７、図８を用いて説明する。図７は素子の断面図であり
ストライプ形状を示している。図８は図７におけるＢ−
Ｂ’断面図、すなわち光伝搬方向断面図を示している。
ｎ型ＧａＡｓ基板２３上にＧａＡｓ基板に格子整合した
ｎ型Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層２４（ｓ＝０．
５６、ｔ＝０．１）をＭＯＣＶＤ法、又は、ガスソース
ＭＢＥ法により形成する。その後、通常の二光束干渉法
を用いて２次のＤＦＢ回折格子３３を形成する。その
後、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ
1-y光ガイド層２５（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４５、膜
厚０．１μｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝
０．２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子井戸活
性層２６、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層２７（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４
５、膜厚０．１μｍ）、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ
型Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層２８（ｓ＝０．５
６、ｔ＝０．１）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２９をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、リッジを形成す
る。この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢ
Ｅ、イオンミリング等、方法をとわない。また、リッジ
幅は１〜１５μｍとする。その後酸化膜３０を形成し、
ホトエッチング工程により図７に示してあるようにリッ
ジ上部のみを除去する。その後、ｐ側電極３１、ｎ側電
極３２を形成した後、劈開法により共振器長約４５０μ
ｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる多層膜による
高反射膜を形成した。試作した素子はストライプ幅３μ
ｍの素子でしきい値電流約１０ｍＡでＤＦＢモードで室
温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであった。
素子は４００ｍＷまで安定に横単一モードで基本モード
発振した。また、活性層垂直方向の遠視野像の半値全幅
の半値幅は３５°であった。また、この素子を環境温度
５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力連続駆動させたと
ころ、１００００時間経過後も安定した動作特性が得ら
れた。
７、図８を用いて説明する。図７は素子の断面図であり
ストライプ形状を示している。図８は図７におけるＢ−
Ｂ’断面図、すなわち光伝搬方向断面図を示している。
ｎ型ＧａＡｓ基板２３上にＧａＡｓ基板に格子整合した
ｎ型Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層２４（ｓ＝０．
５６、ｔ＝０．１）をＭＯＣＶＤ法、又は、ガスソース
ＭＢＥ法により形成する。その後、通常の二光束干渉法
を用いて２次のＤＦＢ回折格子３３を形成する。その
後、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ
1-y光ガイド層２５（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４５、膜
厚０．１μｍ）、ＩｎzＧａ1-zＡｓ歪量子井戸層（ｚ＝
０．２）とＧａＡｓ障壁層より構成される歪量子井戸活
性層２６、ＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎ1-xＧａxＡ
ｓyＰ1-y光ガイド層２７（ｘ＝０．７３、ｙ＝０．４
５、膜厚０．１μｍ）、ＧａＡｓ基板に格子整合したｐ
型Ｉｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層２８（ｓ＝０．５
６、ｔ＝０．１）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２９をＭＯ
ＣＶＤ法、又は、ガスソースＭＢＥ法により順次形成す
る。ホトリソエッチング工程により、リッジを形成す
る。この時のエッチングはウエット、ＲＩＥ、ＲＩＢ
Ｅ、イオンミリング等、方法をとわない。また、リッジ
幅は１〜１５μｍとする。その後酸化膜３０を形成し、
ホトエッチング工程により図７に示してあるようにリッ
ジ上部のみを除去する。その後、ｐ側電極３１、ｎ側電
極３２を形成した後、劈開法により共振器長約４５０μ
ｍのレーザ素子を得た。この後素子の前面にλ／４
（λ：発振波長）の厚みのＳｉＯ2による低反射膜を、
素子の後面にＳｉＯ2とα−Ｓｉからなる多層膜による
高反射膜を形成した。試作した素子はストライプ幅３μ
ｍの素子でしきい値電流約１０ｍＡでＤＦＢモードで室
温連続発振し、その発振波長は約９８０ｎｍであった。
素子は４００ｍＷまで安定に横単一モードで基本モード
発振した。また、活性層垂直方向の遠視野像の半値全幅
の半値幅は３５°であった。また、この素子を環境温度
５０℃の条件下で１２０ｍＷ定光出力連続駆動させたと
ころ、１００００時間経過後も安定した動作特性が得ら
れた。
【００１１】
【発明の効果】本発明により、量子井戸層への光閉じ込
め係数を減少させることなく遠視野像半値全幅を小さく
することができた。すなわち、しきい値電流密度を上昇
させることなく、ファイバとの結合効率の高い、高信頼
性を有する高出力歪量子井戸半導体レーザを得ることが
できた。
め係数を減少させることなく遠視野像半値全幅を小さく
することができた。すなわち、しきい値電流密度を上昇
させることなく、ファイバとの結合効率の高い、高信頼
性を有する高出力歪量子井戸半導体レーザを得ることが
できた。
【図１】本発明による第１の実施例の断面を示した図。
【図２】遠視野像の半値全幅と量子井戸層への光閉じ込
め係数との関係を示した図。
め係数との関係を示した図。
【図３】量子井戸層への光閉じ込め係数としきい値電流
密度との関係を示した図。
密度との関係を示した図。
【図４】遠視野像の半値全幅と量子井戸層への光閉じ込
め係数との関係をＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層の
層厚ｄｇ及び組成ｙをパラメータとして示した図。
め係数との関係をＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光ガイド層の
層厚ｄｇ及び組成ｙをパラメータとして示した図。
【図５】本発明による第２の実施例の断面を示した図。
【図６】図５におけるＡ−Ａ’断面図。
【図７】本発明による第３の実施例の断面を示した図。
【図８】図７におけるＢ−Ｂ’断面図。
１…ｎ−ＧａＡｓ基板、２…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド
層、３…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、４…歪量子井戸活
性層、５…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、６…ｐ−ＩｎＧ
ａＰクラッド層、７…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８…酸
化膜、９…ｐ側電極、１０…ｎ側電極、１１…ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸層、１２…ＧａＡｓ障壁層、１３…ｎ−
ＧａＡｓ基板、１４…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド層、１５
…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、１６…歪量子井戸活性
層、１７…ｐ−ＩｎＧａＰクラッド層、１８…ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層、１９…酸化膜、２０…ｐ側電極、２１
…ｎ側電極、２２…回折格子、２３…ｎ−ＧａＡｓ基
板、２４…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰクラッド層、２５…Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光ガイド層、２６…歪量子井戸活性層、２７
…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、２８…ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐクラッド層、２９…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、３０…
酸化膜、３１…ｐ側電極、３２…ｎ側電極、３３…回折
格子。
層、３…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、４…歪量子井戸活
性層、５…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、６…ｐ−ＩｎＧ
ａＰクラッド層、７…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、８…酸
化膜、９…ｐ側電極、１０…ｎ側電極、１１…ＩｎＧａ
Ａｓ歪量子井戸層、１２…ＧａＡｓ障壁層、１３…ｎ−
ＧａＡｓ基板、１４…ｎ−ＩｎＧａＰクラッド層、１５
…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、１６…歪量子井戸活性
層、１７…ｐ−ＩｎＧａＰクラッド層、１８…ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層、１９…酸化膜、２０…ｐ側電極、２１
…ｎ側電極、２２…回折格子、２３…ｎ−ＧａＡｓ基
板、２４…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰクラッド層、２５…Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光ガイド層、２６…歪量子井戸活性層、２７
…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、２８…ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐクラッド層、２９…ｐ−ＧａＡｓキャップ層、３０…
酸化膜、３１…ｐ側電極、３２…ｎ側電極、３３…回折
格子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平本 清久 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 辻 伸二 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (9)
- 【請求項１】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込め
るＩｎＧａＰクラッド層及びＩｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-y光
ガイド層を有する波長０．９〜１．１μｍ帯半導体レー
ザ装置において、上記光ガイド層組成ｙが０．０８以上
０．５５以下且厚みが０．１５μｍ以下であることを特
徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項２】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込め
るＩｎ1-sＧａsＡｓtＰ1-tクラッド層及びＩｎ1-xＧａx
ＡｓyＰ1-y光ガイド層を有する０．９〜１．１μｍ帯半
導体レーザ装置において、上記クラッド層組成ｔが０．
１以下且つ上記光ガイド層組成ｙが０．０８または上記
クラッド層組成ｔ以上０．５５以下且厚み０．１５μｍ
以下であることを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項３】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込め
るＩｎＧａＰクラッド層及びＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
を有する０．９〜１．１μｍ帯半導体レーザ装置におい
て、上記ＩｎＧａＡｓ量子井戸層への光閉じ込め係数が
０．０３以上、活性層垂直方向の遠視野像の半値全幅が
２０度以上４０度以下であることを特徴とする歪量子井
戸半導体レーザ。 - 【請求項４】ＧａＡｓ基板上に少なくとも光を発生する
ＩｎＧａＡｓ量子井戸層を有する活性層と光を閉じ込め
るＩｎＧａＡｓＰクラッド層及びＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層を有する０．９〜１．１μｍ帯半導体レーザ装置に
おいて、上記ＩｎＧａＡｓ量子井戸層への光閉じ込め係
数が０．０３以上、活性層垂直方向の遠視野像の半値全
幅が２０度以上４０度以下であることを特徴とする歪量
子井戸半導体レーザ。 - 【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の歪量子
井戸半導体レーザにおいて、上記活性層に沿って伝搬す
る光の電界の及ぶ範囲内に回折格子が形成されているこ
とを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項６】請求項５に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において、上記光ガイド層と上記クラッド層との界面部
に上記回折格子が設けられていることを特徴とする歪量
子井戸半導体レーザ。 - 【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載の歪量子
井戸半導体レーザにおいて、上記ＩｎＧａＡｓ量子井戸
活性層の障壁層がＧａＡｓであることを特徴とする歪量
子井戸半導体レーザ。 - 【請求項８】請求項７に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において、上記ＩｎＧａＡｓ量子井戸層が２層であるこ
とを特徴をする歪量子井戸半導体レーザ。 - 【請求項９】請求項８に記載の歪量子井戸半導体レーザ
において、上記ＩｎzＧａ1-zＡｓ量子井戸層の組成ｚが
０．１以上０．３以下であり、且層厚が５ｎｍ以上１０
ｎｍ以下であることを特徴とする歪量子井戸半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070598A JPH05275800A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4070598A JPH05275800A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275800A true JPH05275800A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13436166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4070598A Pending JPH05275800A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 歪量子井戸半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275800A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008166571A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US8023545B2 (en) | 2007-12-12 | 2011-09-20 | Fujifilm Corporation | Semiconductor light emitting device |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP4070598A patent/JPH05275800A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274407A (ja) * | 1994-11-24 | 1996-10-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2008166571A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| US8023545B2 (en) | 2007-12-12 | 2011-09-20 | Fujifilm Corporation | Semiconductor light emitting device |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050208 |
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Effective date: 20071204 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |