JPH0582885A - 双安定半導体レーザ - Google Patents
双安定半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0582885A JPH0582885A JP23832391A JP23832391A JPH0582885A JP H0582885 A JPH0582885 A JP H0582885A JP 23832391 A JP23832391 A JP 23832391A JP 23832391 A JP23832391 A JP 23832391A JP H0582885 A JPH0582885 A JP H0582885A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】光通信や光ネットワークにおける光信号処理デ
バイスの一つである光双安定半導体レーザに関し、閾値
の増大を抑えて可飽和吸収領域における寿命を小さくす
ることを目的とする。 【構成】キャリアが注入される利得領域Ａ，Ｂと、該利
得領域Ａ，Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有する双安
定半導体レーザにおいて、前記可飽和吸収領域Ｃにある
活性層４は、前記利得領域Ａ，Ｂにある活性層４よりも
ドーパント濃度の高い高濃度ドーパント領域４ａとなっ
ていることを含み構成する。
バイスの一つである光双安定半導体レーザに関し、閾値
の増大を抑えて可飽和吸収領域における寿命を小さくす
ることを目的とする。 【構成】キャリアが注入される利得領域Ａ，Ｂと、該利
得領域Ａ，Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有する双安
定半導体レーザにおいて、前記可飽和吸収領域Ｃにある
活性層４は、前記利得領域Ａ，Ｂにある活性層４よりも
ドーパント濃度の高い高濃度ドーパント領域４ａとなっ
ていることを含み構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、双安定半導体レーザに
関し、より詳しくは、光通信や光ネットワークにおける
光信号処理デバイスの一つである光双安定半導体レーザ
に関する。
関し、より詳しくは、光通信や光ネットワークにおける
光信号処理デバイスの一つである光双安定半導体レーザ
に関する。
【０００２】近年の光通信の高速化にともにない、従来
のような光を一旦電気信号に変換した後、信号処理する
方式に変えて光を光のまま処理することが求められてい
る。この実現のためには光ＡＮＤ，ＯＲ動作や、光フリ
ップ・フロップ動作が可能な光双安定デバイスが必要で
ある。中でも、双安定半導体レーザは大きな光増幅機能
を有し、かつ消光比が大きいため有用である。
のような光を一旦電気信号に変換した後、信号処理する
方式に変えて光を光のまま処理することが求められてい
る。この実現のためには光ＡＮＤ，ＯＲ動作や、光フリ
ップ・フロップ動作が可能な光双安定デバイスが必要で
ある。中でも、双安定半導体レーザは大きな光増幅機能
を有し、かつ消光比が大きいため有用である。
【０００３】
【従来の技術】双安定半導体レーザは、例えば図３、４
に示すような断面及び外形を有している。
に示すような断面及び外形を有している。
【０００４】即ち、下面にAuGe／Auよりなるｎ側電極４
０が形成されたｎ型InP 基板４１の頂面には帯状の凸部
を有するｎ型InP クラッド層４２が形成され、その上に
は帯状のInGaAsP 活性層４３、ｐ型InP クラッド層４
４、ｐ+ 型InGaAsP コンタクト層４５が積層されてい
る。また、帯状の各層の両側には半絶縁膜性InP 層４６
が埋め込まれている。
０が形成されたｎ型InP 基板４１の頂面には帯状の凸部
を有するｎ型InP クラッド層４２が形成され、その上に
は帯状のInGaAsP 活性層４３、ｐ型InP クラッド層４
４、ｐ+ 型InGaAsP コンタクト層４５が積層されてい
る。また、帯状の各層の両側には半絶縁膜性InP 層４６
が埋め込まれている。
【０００５】さらに、それらの上には、コンタクト層４
５に沿って開口部４７を設けたSiO2膜４８が形成され、
この開口部４７を通してTi／Pt／Auよりなるｐ側電極４
９ａ，ｂが形成され、それらの共振器方向の一部には溝
５０が形成され、そのｐ型電極４９とコンタクト層４５
は２つの領域Ａ，Ｂに分割されている。そして、その間
の領域が可飽和吸収領域Ｃとなる。
５に沿って開口部４７を設けたSiO2膜４８が形成され、
この開口部４７を通してTi／Pt／Auよりなるｐ側電極４
９ａ，ｂが形成され、それらの共振器方向の一部には溝
５０が形成され、そのｐ型電極４９とコンタクト層４５
は２つの領域Ａ，Ｂに分割されている。そして、その間
の領域が可飽和吸収領域Ｃとなる。
【０００６】なお、これらの領域Ａ〜Ｃの活性層４３
は、結晶成長時に同時に形成されるものでドーピング濃
度は均一である。ここで、光入力側の第１の領域Ａの電
極４９ａに注入される電流を固定したときの第２の領域
Ｂの電極４９ｂに注入される電流と光出力の関係は、図
４(b) に示すようになり、このような光ヒステリシス特
性によってＡＮＤ／ＯＲ動作やフリップ・フロップ動作
が可能になる。
は、結晶成長時に同時に形成されるものでドーピング濃
度は均一である。ここで、光入力側の第１の領域Ａの電
極４９ａに注入される電流を固定したときの第２の領域
Ｂの電極４９ｂに注入される電流と光出力の関係は、図
４(b) に示すようになり、このような光ヒステリシス特
性によってＡＮＤ／ＯＲ動作やフリップ・フロップ動作
が可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造によれば、可飽和吸収領域Ｃには積極的にキャリアが
注入されないため、動作時においてはｐ型電極４９ａ，
ｂの下の利得領域Ａ、Ｂに比べてキャリア濃度が低く、
利得領域Ａ、Ｂに比較してキャリアの寿命が数倍にも長
くなり、これがデバイスとしての動作速度を制限すると
いう問題がある。この場合の活性層４３のキャリア寿命
は、発光再結合による寿命と非発光再結合寿命によって
決まる。
造によれば、可飽和吸収領域Ｃには積極的にキャリアが
注入されないため、動作時においてはｐ型電極４９ａ，
ｂの下の利得領域Ａ、Ｂに比べてキャリア濃度が低く、
利得領域Ａ、Ｂに比較してキャリアの寿命が数倍にも長
くなり、これがデバイスとしての動作速度を制限すると
いう問題がある。この場合の活性層４３のキャリア寿命
は、発光再結合による寿命と非発光再結合寿命によって
決まる。
【０００８】ところで、発光再結合によるキャリア寿命
は、熱平衡状態におけるキャリア濃度に反比例するため
活性層４３全体のドーピング濃度を高めることがキャリ
ア寿命を短縮するのには有効であり、また、非発光再結
合寿命は、格子欠陥が多いほど短くなるので有効である
が、活性層４３全体のキャリア寿命を減少させること
は、閾値電流の大幅な増大につながるといった不都合が
ある。
は、熱平衡状態におけるキャリア濃度に反比例するため
活性層４３全体のドーピング濃度を高めることがキャリ
ア寿命を短縮するのには有効であり、また、非発光再結
合寿命は、格子欠陥が多いほど短くなるので有効である
が、活性層４３全体のキャリア寿命を減少させること
は、閾値電流の大幅な増大につながるといった不都合が
ある。
【０００９】しかも、双安定レーザは可飽和吸収領域Ｃ
という損失領域を有しているため、その閾値電流は通常
の半導体レーザに比べて高く、さらに大幅な閾値の増大
があると、信頼性に問題が生じ易くなる。
という損失領域を有しているため、その閾値電流は通常
の半導体レーザに比べて高く、さらに大幅な閾値の増大
があると、信頼性に問題が生じ易くなる。
【００１０】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、閾値の増大を抑えて可飽和吸収領域にお
ける寿命を小さくすることができる双安定半導体レーザ
を提供することを目的とする。
ものであって、閾値の増大を抑えて可飽和吸収領域にお
ける寿命を小さくすることができる双安定半導体レーザ
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、キャリアが注入される利得領域Ａ，Ｂ
と、該利得領域Ａ，Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有
する双安定半導体レーザにおいて、前記可飽和吸収領域
Ｃにある活性層４は、前記利得領域Ａ，Ｂにある活性層
４よりもドーパント濃度の高い高濃度ドーパント領域４
ａとなっていることを特徴とする双安定半導体レーザに
よって達成する。
例示するように、キャリアが注入される利得領域Ａ，Ｂ
と、該利得領域Ａ，Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有
する双安定半導体レーザにおいて、前記可飽和吸収領域
Ｃにある活性層４は、前記利得領域Ａ，Ｂにある活性層
４よりもドーパント濃度の高い高濃度ドーパント領域４
ａとなっていることを特徴とする双安定半導体レーザに
よって達成する。
【００１２】または、図２に例示するように、キャリア
が注入される２つの利得領域Ａ，Ｂと、該利得領域Ａ，
Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有する双安定半導体レ
ーザにおいて、前記可飽和吸収領域Ｃにある活性層４
は、イオン打ち込みにより高濃度ドーパント領域４ｂと
なっていることを特徴とする双安定半導体レーザにより
達成する。
が注入される２つの利得領域Ａ，Ｂと、該利得領域Ａ，
Ｂに挟まれた可飽和吸収領域Ｃを有する双安定半導体レ
ーザにおいて、前記可飽和吸収領域Ｃにある活性層４
は、イオン打ち込みにより高濃度ドーパント領域４ｂと
なっていることを特徴とする双安定半導体レーザにより
達成する。
【００１３】
【作 用】本発明によれば、双安定半導体レーザの可飽
和吸収領域Ｃにある活性層４のドーパント濃度を利得領
域Ａ，Ｂよりも高くしたので、その可飽和吸収領域Ｃの
活性層４においても発光再結合によるキャリア寿命が短
くなって、動作速度は速まる。
和吸収領域Ｃにある活性層４のドーパント濃度を利得領
域Ａ，Ｂよりも高くしたので、その可飽和吸収領域Ｃの
活性層４においても発光再結合によるキャリア寿命が短
くなって、動作速度は速まる。
【００１４】また、イオン打ち込みによって形成された
活性層４の高濃度ドーパント領域は結晶欠陥が生じてい
るために、非発光再結合寿命が短くなることもあり、こ
れによって動作速度は一層速まることになる。
活性層４の高濃度ドーパント領域は結晶欠陥が生じてい
るために、非発光再結合寿命が短くなることもあり、こ
れによって動作速度は一層速まることになる。
【００１５】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の一実施例装置の共振器長方向の断面図
である。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の一実施例装置の共振器長方向の断面図
である。
【００１６】図１において符号１は、下面にAuGe／Auよ
りなるｎ側電極２が形成されたｎ型InP 基板で、このIn
P 基板１には、帯状の凸部を上部に有するｎ型InP クラ
ッド層３が形成され、さらにその上には帯状に形成され
たInGaAsP 活性層４、ｐ型InP クラッド層５、ｐ+ 型In
GaAsP コンタクト層６が順に積層されている。また、帯
状の各層の両側には半絶縁性InP 層７が埋め込まれてい
る。
りなるｎ側電極２が形成されたｎ型InP 基板で、このIn
P 基板１には、帯状の凸部を上部に有するｎ型InP クラ
ッド層３が形成され、さらにその上には帯状に形成され
たInGaAsP 活性層４、ｐ型InP クラッド層５、ｐ+ 型In
GaAsP コンタクト層６が順に積層されている。また、帯
状の各層の両側には半絶縁性InP 層７が埋め込まれてい
る。
【００１７】さらにその上には、コンタクト層６に沿っ
て開口部８を設けたSiO2膜９が形成され、その開口部８
を通してTi／Pt／Auよりなるｐ側電極１０ａ，ｂが形成
されている。このｐ側電極１０ａ，ｂとその下のSiO2膜
９には、それらを長手方向（共振器方向）に二分割する
溝１１が形成されており、その一方は光入力側の第一の
利得領域Ａ、他方は光出力側の第二の利得領域Ｂとなっ
ている。
て開口部８を設けたSiO2膜９が形成され、その開口部８
を通してTi／Pt／Auよりなるｐ側電極１０ａ，ｂが形成
されている。このｐ側電極１０ａ，ｂとその下のSiO2膜
９には、それらを長手方向（共振器方向）に二分割する
溝１１が形成されており、その一方は光入力側の第一の
利得領域Ａ、他方は光出力側の第二の利得領域Ｂとなっ
ている。
【００１８】そして、それらの領域Ａ，Ｂに挟まれてい
る溝１１の領域が可飽和吸収領域Ｃとなり、これらの領
域Ａ〜Ｃの活性層４は結晶成長時に同時に形成されたも
のであるが、可飽和吸収領域Ｃのドーパント濃度は不純
物の導入により最も高くなっており、高濃度ドーパント
領域４ａとなっている。
る溝１１の領域が可飽和吸収領域Ｃとなり、これらの領
域Ａ〜Ｃの活性層４は結晶成長時に同時に形成されたも
のであるが、可飽和吸収領域Ｃのドーパント濃度は不純
物の導入により最も高くなっており、高濃度ドーパント
領域４ａとなっている。
【００１９】そのドーパント濃度の調整は、活性層４の
形成後であってｐ+ 型InGaAsP コンタクト層６の積層後
で、ｐ側電極１０ａ，ｂ形成前に、マスクを用いた不純
物拡散法により行う。その濃度の一例を示すと、例えば
利得領域Ａ，Ｂでは１×1017個／cm3 、可飽和吸収領域
Ｃでは１×１０18個／cm3 となっている。
形成後であってｐ+ 型InGaAsP コンタクト層６の積層後
で、ｐ側電極１０ａ，ｂ形成前に、マスクを用いた不純
物拡散法により行う。その濃度の一例を示すと、例えば
利得領域Ａ，Ｂでは１×1017個／cm3 、可飽和吸収領域
Ｃでは１×１０18個／cm3 となっている。
【００２０】次に、上記した実施例の作用について説明
する。上述した実施例において、第一の利得領域Ａにあ
るｐ側電極１０ａの電流の大きさをある値に固定し、第
二の利得領域Ｂのｐ電極１０ｂに電流を注入していく
と、利得領域Ａ，Ｂの注入キャリア濃度が高くなり、キ
ャリア寿命が短くなっていく。
する。上述した実施例において、第一の利得領域Ａにあ
るｐ側電極１０ａの電流の大きさをある値に固定し、第
二の利得領域Ｂのｐ電極１０ｂに電流を注入していく
と、利得領域Ａ，Ｂの注入キャリア濃度が高くなり、キ
ャリア寿命が短くなっていく。
【００２１】一方、可飽和吸収領域Ｃでは活性層４が高
濃度ドーパント領域４ａとなっているために、その領域
Ｃの活性層４においても発光再結合によってキャリア寿
命が短くなり、繰り返し動作速度が従来に比べて約２倍
の１０Gb/sまで速まる。
濃度ドーパント領域４ａとなっているために、その領域
Ｃの活性層４においても発光再結合によってキャリア寿
命が短くなり、繰り返し動作速度が従来に比べて約２倍
の１０Gb/sまで速まる。
【００２２】この場合の閾値は、図１(b) の実線で示す
ように、破線で示す従来と比較して２５ｍＡから３０ｍ
Ａと数十パーセント以下に抑えられ、閾値上昇による信
頼性は殆ど損なわれない。
ように、破線で示す従来と比較して２５ｍＡから３０ｍ
Ａと数十パーセント以下に抑えられ、閾値上昇による信
頼性は殆ど損なわれない。
【００２３】なお、本実施例では利得領域を２つ設ける
場合について説明したが、数はこれに限るものではな
く、可飽和吸収領域を有する他の半導体レーザについて
適用できる。
場合について説明したが、数はこれに限るものではな
く、可飽和吸収領域を有する他の半導体レーザについて
適用できる。
【００２４】（ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した第１実施例では可飽和吸収領域Ｃの活性領域４
の高濃度化をｐ側電極１０ａ，ｂ形成前に行ったが、ｐ
側電極１０ａ，ｂを形成した後に行うこともできる。
の高濃度化をｐ側電極１０ａ，ｂ形成前に行ったが、ｐ
側電極１０ａ，ｂを形成した後に行うこともできる。
【００２５】この場合には、ｐ側電極１０ａ，ｂをマス
クにし、その間の溝１１を通してZn等のイオンを打ち込
むか、拡散させる。これにより可飽和吸収領域Ｃの活性
層４のドーパント濃度を高めて図２に示すような高濃度
領域４ｂを形成することになる。
クにし、その間の溝１１を通してZn等のイオンを打ち込
むか、拡散させる。これにより可飽和吸収領域Ｃの活性
層４のドーパント濃度を高めて図２に示すような高濃度
領域４ｂを形成することになる。
【００２６】これによれば、高濃度ドーパントによって
光再結合寿命が短くなるばかりでなく、イオン打ち込み
により生じる高濃度領域４ｂの結晶欠陥によって非発光
再結合寿命が短くなり、動作速度はさらに速くなる。
光再結合寿命が短くなるばかりでなく、イオン打ち込み
により生じる高濃度領域４ｂの結晶欠陥によって非発光
再結合寿命が短くなり、動作速度はさらに速くなる。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、双安
定半導体レーザの可飽和吸収領域にある活性層のドーパ
ント濃度を利得領域よりも高くしたので、その可飽和吸
収領域の活性層においても発光再結合によるキャリア寿
命を短くさせ、動作速度を速めることができる。
定半導体レーザの可飽和吸収領域にある活性層のドーパ
ント濃度を利得領域よりも高くしたので、その可飽和吸
収領域の活性層においても発光再結合によるキャリア寿
命を短くさせ、動作速度を速めることができる。
【００２８】しかも、イオン打ち込みによって形成され
た活性層の高濃度ドーパント領域は、結晶欠陥が生じる
こともあり、これによって非発光再結合寿命が短くな
り、さらに動作速度を速めることができる。
た活性層の高濃度ドーパント領域は、結晶欠陥が生じる
こともあり、これによって非発光再結合寿命が短くな
り、さらに動作速度を速めることができる。
【図１】本発明の第１実施例装置を示す断面図及びその
特性図である。
特性図である。
【図２】本発明の第２実施例装置を示す断面図である。
【図３】双安定半導体レーザを示す斜視図である。
【図４】従来装置の一例を示す断面図及びその特性図で
ある。
ある。
１ ｎ型InP 基板 ２ ｎ側電極 ３ ｎ型InP クラッド層 ４ InGaAsP 活性層 ４ａ 高濃度ドーパント領域 ５ ｐ型InP クラッド層 ６ ｐ+ 型InGaAsP コンタクト層 10a,b ｐ側電極 11 溝
Claims (2)
- 【請求項１】キャリアが注入される利得領域（Ａ，Ｂ）
と、該利得領域（Ａ，Ｂ）に挟まれた可飽和吸収領域
（Ｃ）を有する双安定半導体レーザにおいて、 前記可飽和吸収領域（Ｃ）にある活性層（４）は、前記
利得領域（Ａ，Ｂ）にある活性層（４）よりもドーパン
ト濃度の高い高濃度ドーパント領域（４ａ）となってい
ることを特徴とする双安定半導体レーザ。 - 【請求項２】キャリアが注入される２つの利得領域
（Ａ，Ｂ）と、該利得領域（Ａ，Ｂ）に挟まれた可飽和
吸収領域（Ｃ）を有する双安定半導体レーザにおいて、 前記可飽和吸収領域（Ｃ）にある活性層（４）は、イオ
ン打ち込みにより高濃度ドーパント領域（４ｂ）となっ
ていることを特徴とする双安定半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23832391A JPH0582885A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 双安定半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23832391A JPH0582885A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 双安定半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582885A true JPH0582885A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17028507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23832391A Withdrawn JPH0582885A (ja) | 1991-09-18 | 1991-09-18 | 双安定半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582885A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023406A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子 |
| CN106329310A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种基于多模干涉结构的锁模半导体激光器 |
-
1991
- 1991-09-18 JP JP23832391A patent/JPH0582885A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023406A (ja) * | 2009-07-13 | 2011-02-03 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子 |
| CN106329310A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种基于多模干涉结构的锁模半导体激光器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |