JPH06334258A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH06334258A JPH06334258A JP12372893A JP12372893A JPH06334258A JP H06334258 A JPH06334258 A JP H06334258A JP 12372893 A JP12372893 A JP 12372893A JP 12372893 A JP12372893 A JP 12372893A JP H06334258 A JPH06334258 A JP H06334258A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 多重量子井戸構造を有する半導体レーザ装置
に於いて、単位キャリア密度の変化に対する利得増加の
割合を大きくして、しきい値電流や温度特性等の直流特
性の他に、高周波変調電流に対する応答特性も改善す
る。 【構成】 １１はＰ型ＩｎＰクラッド層、１２は井戸層
と障壁層からなる多重量子井戸構造、１３はＮ型ＩｎＰ
クラッド層、１４はＰ型不純物を添加した１％の圧縮歪
を導入したIn(x)Ga(1ーx)As(x=0.7)結晶組成からなる井
戸層、１５は不純物を意図的には添加しないInGaAsP(λ
g=1.2μm)障壁層、１６は伝導帯エネルギー、１７は価
電子帯エネルギー，１８はＰ型不純物添加によるアクセ
プタである。ここで井戸層１４にＰ型不純物がドープさ
れ、さらに歪を導入されているので、障壁層での不用な
発光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収機
構による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層での
光学利得の増加を図ることができる。
に於いて、単位キャリア密度の変化に対する利得増加の
割合を大きくして、しきい値電流や温度特性等の直流特
性の他に、高周波変調電流に対する応答特性も改善す
る。 【構成】 １１はＰ型ＩｎＰクラッド層、１２は井戸層
と障壁層からなる多重量子井戸構造、１３はＮ型ＩｎＰ
クラッド層、１４はＰ型不純物を添加した１％の圧縮歪
を導入したIn(x)Ga(1ーx)As(x=0.7)結晶組成からなる井
戸層、１５は不純物を意図的には添加しないInGaAsP(λ
g=1.2μm)障壁層、１６は伝導帯エネルギー、１７は価
電子帯エネルギー，１８はＰ型不純物添加によるアクセ
プタである。ここで井戸層１４にＰ型不純物がドープさ
れ、さらに歪を導入されているので、障壁層での不用な
発光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収機
構による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層での
光学利得の増加を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発振波長が１〜１．６
μｍの範囲で、光ファイバを伝送路とする光通信用の光
源等に用いられる種類の、多重量子井戸構造を有する半
導体レーザ装置に関するものである。
μｍの範囲で、光ファイバを伝送路とする光通信用の光
源等に用いられる種類の、多重量子井戸構造を有する半
導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記した種類の半導体レーザ装置
に於いては、変調ドーピングと呼ばれる多重量子井戸構
造のバリア層へのＰ型不純物の添加による特性改善の試
みや、多重量子井戸構造のウエル層への歪の導入による
特性改善の試みが行われている。
に於いては、変調ドーピングと呼ばれる多重量子井戸構
造のバリア層へのＰ型不純物の添加による特性改善の試
みや、多重量子井戸構造のウエル層への歪の導入による
特性改善の試みが行われている。
【０００３】変調ドーピングの場合には、質量の重い正
孔を予めバリア層に添加することにより、正孔がバリア
層からウエル層に注入されて、ウエル層での電子と正孔
との発光再結合の際に、単位キャリア密度の変化に対し
て実効的な利得を大きくすることが期待されている。
孔を予めバリア層に添加することにより、正孔がバリア
層からウエル層に注入されて、ウエル層での電子と正孔
との発光再結合の際に、単位キャリア密度の変化に対し
て実効的な利得を大きくすることが期待されている。
【０００４】また、ウエル層への歪の導入による効果と
しては、歪によって半導体層のバンド構造（特に価電子
帯）が変形し、ガンマ点での第一量子準位の正孔の質量
が小さくなることにより単位キャリア密度の変化に対す
る利得増加の割合を大きくすることが期待されている。
しては、歪によって半導体層のバンド構造（特に価電子
帯）が変形し、ガンマ点での第一量子準位の正孔の質量
が小さくなることにより単位キャリア密度の変化に対す
る利得増加の割合を大きくすることが期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、発振波長が
１〜１．６μｍの多重量子井戸構造を有する半導体レー
ザ装置、特にインジウム燐基板上に結晶成長したインジ
ウムーガリウムーヒ素ー燐を主成分とする４元系の半導
体結晶で作製された半導体レーザ装置に於いては、期待
された程の特性改善が行われていない（例えば、Y.Zou
他,IEEE Photonics Technology Letters, Vol.4,No.12,
1992）。
１〜１．６μｍの多重量子井戸構造を有する半導体レー
ザ装置、特にインジウム燐基板上に結晶成長したインジ
ウムーガリウムーヒ素ー燐を主成分とする４元系の半導
体結晶で作製された半導体レーザ装置に於いては、期待
された程の特性改善が行われていない（例えば、Y.Zou
他,IEEE Photonics Technology Letters, Vol.4,No.12,
1992）。
【０００６】我々は、この原因について変調ドーピング
の場合には、(1)バリア層に於いて電子と正孔のレーザ
発振には寄与しない高エネルギーの発光再結合が起こり
不用の電流成分を生じさせること、(2)バリア層に添加
されたＰ型不純物による価電子帯間吸収機構が生じてバ
リア層での光学的な損失が増加して、結果的にウエル層
での光学利得の増加を打ち消してしまうことを見いだし
た。
の場合には、(1)バリア層に於いて電子と正孔のレーザ
発振には寄与しない高エネルギーの発光再結合が起こり
不用の電流成分を生じさせること、(2)バリア層に添加
されたＰ型不純物による価電子帯間吸収機構が生じてバ
リア層での光学的な損失が増加して、結果的にウエル層
での光学利得の増加を打ち消してしまうことを見いだし
た。
【０００７】以下に、図３を用いて、この従来の課題に
ついて説明する。図３は１．５μｍに発振波長を有する
従来例の半導体レーザ装置の量子井戸部分の、伝導帯、
価電子帯、スプリットオフ価電子帯のエネルギーを示
す。図３に於いて、３１はＩｎＰ半導体基板に格子整合
したIn(x)Ga(1ーx)As(x=0.53)結晶組成からなる井戸層、
３２はＰ型不純物を添加したＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝
１．２μｍ）障壁層、３３は電子、３４は正孔、３５は
アクセプタ、３６は伝導帯エネルギー、３７は価電子帯
エネルギー、３８はスプリットオフ価電子帯エネルギ
ー、３９は井戸層での発光再結合、４０は障壁層での発
光再結合、４１は井戸層での価電子帯間吸収遷移、４２
は障壁層での価電子帯間吸収遷移を示す。
ついて説明する。図３は１．５μｍに発振波長を有する
従来例の半導体レーザ装置の量子井戸部分の、伝導帯、
価電子帯、スプリットオフ価電子帯のエネルギーを示
す。図３に於いて、３１はＩｎＰ半導体基板に格子整合
したIn(x)Ga(1ーx)As(x=0.53)結晶組成からなる井戸層、
３２はＰ型不純物を添加したＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝
１．２μｍ）障壁層、３３は電子、３４は正孔、３５は
アクセプタ、３６は伝導帯エネルギー、３７は価電子帯
エネルギー、３８はスプリットオフ価電子帯エネルギ
ー、３９は井戸層での発光再結合、４０は障壁層での発
光再結合、４１は井戸層での価電子帯間吸収遷移、４２
は障壁層での価電子帯間吸収遷移を示す。
【０００８】ＩｎＰ系の材料では、異種材料間での伝導
帯と価電子帯のバンド不連続の割合がそれぞれほぼ４０
％、６０％となることが知られており、伝導帯のウエル
の深さ（エネルギー）は価電子帯のウエルの深さ（エネ
ルギー）よりも小さい。このためレーザ発振を開始する
程度のキャリア密度に於いては、伝導帯の電子はウエル
層から溢れて障壁層にも多数存在する。このため障壁層
に於いて発光再結合４０が起こる。ところがこの発光再
結合は、レーザ発振に寄与する本来の発光再結合３９と
は波長が異なり、この再結合によってＰＮ接合を流れる
電流は無効成分で半導体レーザ装置の発振電流しきい値
を上昇させる原因の一つである。
帯と価電子帯のバンド不連続の割合がそれぞれほぼ４０
％、６０％となることが知られており、伝導帯のウエル
の深さ（エネルギー）は価電子帯のウエルの深さ（エネ
ルギー）よりも小さい。このためレーザ発振を開始する
程度のキャリア密度に於いては、伝導帯の電子はウエル
層から溢れて障壁層にも多数存在する。このため障壁層
に於いて発光再結合４０が起こる。ところがこの発光再
結合は、レーザ発振に寄与する本来の発光再結合３９と
は波長が異なり、この再結合によってＰＮ接合を流れる
電流は無効成分で半導体レーザ装置の発振電流しきい値
を上昇させる原因の一つである。
【０００９】また、ＩｎＰ系の材料では、価電子帯３７
の正孔質量がスプリットオフ価電子帯３８の正孔質量よ
りも重いことと、価電子帯３７とスプリットオフ価電子
帯３８の間のエネルギーが比較的小さいために、価電子
帯間でレーザ光が吸収されて価電子帯間吸収遷移４１、
４２が起こる。（価電子帯間吸収については、例えばC.
H.Henry他によってJournal of Quantum Electronics, V
ol.QE-19, No.6, 1983 に述べられている。）この光学的
な吸収は、レーザ発振を起こりにくくするし、発振電流
しきい値の温度特性を悪くする等好ましくないものであ
る。
の正孔質量がスプリットオフ価電子帯３８の正孔質量よ
りも重いことと、価電子帯３７とスプリットオフ価電子
帯３８の間のエネルギーが比較的小さいために、価電子
帯間でレーザ光が吸収されて価電子帯間吸収遷移４１、
４２が起こる。（価電子帯間吸収については、例えばC.
H.Henry他によってJournal of Quantum Electronics, V
ol.QE-19, No.6, 1983 に述べられている。）この光学的
な吸収は、レーザ発振を起こりにくくするし、発振電流
しきい値の温度特性を悪くする等好ましくないものであ
る。
【００１０】また、半導体レーザ装置への電流注入によ
る正孔の各量子井戸構造への注入がウエル毎に不均一で
あり、直流特性のみならず高周波特性にも悪影響を与え
ていることが、N.Tessler等によって(Applied Physics
Letters Vol.62,No.1,1983）に報告されている。
る正孔の各量子井戸構造への注入がウエル毎に不均一で
あり、直流特性のみならず高周波特性にも悪影響を与え
ていることが、N.Tessler等によって(Applied Physics
Letters Vol.62,No.1,1983）に報告されている。
【００１１】そこで本発明は、単位キャリア密度の変化
に対する利得増加の割合を大きくした半導体レーザ装置
を提供することを目的とする。
に対する利得増加の割合を大きくした半導体レーザ装置
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の半導体レーザ装置は、第一には、多重量
子井戸構造を有する半導体レーザ素子に於いて、井戸層
に圧縮歪が導入されており、かつ障壁層には意図的な不
純物添加が施されず、前記井戸層のみにＰ型の不純物を
意図的に添加する手段を用い、第二には、多重量子井戸
構造を有する半導体レーザ装置に於いて、障壁層のバン
ドギャップエネルギーが、Ｐ型の導電型を有するクラッ
ド層の側からＮ型の導電型を有するクラッド層の側に向
けて、序々に小さくなるように設定する手段を用い、第
三には、前記の半導体レーザ装置に於いて、各々の量子
井戸構造に於ける電子の第一量子準位と正孔の第一量子
準位間のエネルギー差が等しくなるように、前記量子井
戸構造を形成する井戸層の膜厚、もしくは結晶組成を設
定する手段を用いる。
めに、本発明の半導体レーザ装置は、第一には、多重量
子井戸構造を有する半導体レーザ素子に於いて、井戸層
に圧縮歪が導入されており、かつ障壁層には意図的な不
純物添加が施されず、前記井戸層のみにＰ型の不純物を
意図的に添加する手段を用い、第二には、多重量子井戸
構造を有する半導体レーザ装置に於いて、障壁層のバン
ドギャップエネルギーが、Ｐ型の導電型を有するクラッ
ド層の側からＮ型の導電型を有するクラッド層の側に向
けて、序々に小さくなるように設定する手段を用い、第
三には、前記の半導体レーザ装置に於いて、各々の量子
井戸構造に於ける電子の第一量子準位と正孔の第一量子
準位間のエネルギー差が等しくなるように、前記量子井
戸構造を形成する井戸層の膜厚、もしくは結晶組成を設
定する手段を用いる。
【００１３】
【作用】本発明の第一の作用は、圧縮歪を井戸層に導入
してＰ型不純物を添加することにより、障壁層での不用
な発光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収
機構による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層で
の光学利得の増加を図ることができる。井戸層での価電
子帯間吸収は、歪の効果による小さい正孔質量のために
大幅に抑制される。このため、単位キャリア密度の変化
に対する利得増加の割合を大きくすることができ、半導
体レーザ装置の特性を改善することができる。
してＰ型不純物を添加することにより、障壁層での不用
な発光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収
機構による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層で
の光学利得の増加を図ることができる。井戸層での価電
子帯間吸収は、歪の効果による小さい正孔質量のために
大幅に抑制される。このため、単位キャリア密度の変化
に対する利得増加の割合を大きくすることができ、半導
体レーザ装置の特性を改善することができる。
【００１４】また、本発明の第二の作用は、障壁層のバ
ンドギャップエネルギーを、Ｐ型の導電型を有するクラ
ッド層の側からＮ型の導電型を有するクラッド層の側に
向けて、序々に小さくなるように設定することにより、
Ｐ型の導電型のクラッドから電気的に注入される正孔の
注入が各多重量子井戸層に対してより均一に起こる。こ
のため、単位キャリア密度の変化に対する利得増加の割
合を大きくすることができる。
ンドギャップエネルギーを、Ｐ型の導電型を有するクラ
ッド層の側からＮ型の導電型を有するクラッド層の側に
向けて、序々に小さくなるように設定することにより、
Ｐ型の導電型のクラッドから電気的に注入される正孔の
注入が各多重量子井戸層に対してより均一に起こる。こ
のため、単位キャリア密度の変化に対する利得増加の割
合を大きくすることができる。
【００１５】また、前記多重量子井戸構造を形成する各
々の量子井戸構造に於いて、電子の第一量子準位と正孔
の第一量子準位間のエネルギー差が等しくなるように、
前記量子井戸構造を形成する井戸層の膜厚、もしくは結
晶組成を設定することにより正孔の注入が均一に起こる
と同時に、利得波長が全ての量子井戸構造に於いて等し
くなるようにしている。
々の量子井戸構造に於いて、電子の第一量子準位と正孔
の第一量子準位間のエネルギー差が等しくなるように、
前記量子井戸構造を形成する井戸層の膜厚、もしくは結
晶組成を設定することにより正孔の注入が均一に起こる
と同時に、利得波長が全ての量子井戸構造に於いて等し
くなるようにしている。
【００１６】このようにして、本発明では単位キャリア
密度の変化に対する利得増加の割合を大きくすることが
できるために、半導体レーザ装置のしきい値電流は小さ
くなり、温度特性も改善される。さらに、高周波変調電
流に対する応答も改善される。
密度の変化に対する利得増加の割合を大きくすることが
できるために、半導体レーザ装置のしきい値電流は小さ
くなり、温度特性も改善される。さらに、高周波変調電
流に対する応答も改善される。
【００１７】
【実施例】（実施例１）以下、図面を用いて本発明の第
一の実施例について説明する。図１は第一の実施例に於
ける発振波長が１．５μｍ付近の半導体レーザ装置の伝
導帯と価電子帯のエネルギーを示す図である。
一の実施例について説明する。図１は第一の実施例に於
ける発振波長が１．５μｍ付近の半導体レーザ装置の伝
導帯と価電子帯のエネルギーを示す図である。
【００１８】図１に於いて、１１はＰ型不純物（Ｚｎ）
を１ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加したＩｎＰクラッド
層、１２は４対の井戸層と障壁層からなる多重量子井戸
構造、１３はＮ型不純物（Ｓｅ）を２ｘ１０18／ｃｍ3
の割合で添加したＩｎＰクラッド層、１４はＰ型不純物
（Ｚｎ）を２ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加した１％の
圧縮歪を導入した厚さ３０ÅのＩｎ（ｘ）Ｇａ（１ー
ｘ）Ａｓ（ｘ＝０．７）結晶組成からなる井戸層、１５
は不純物を意図的には添加しない厚さ１００ÅのＩｎＧ
ａＡｓＰ（λｇ＝１．２８μｍ）障壁層、１６は伝導帯
エネルギー、１７は価電子帯エネルギー、１８はＰ型不
純物添加によるアクセプタである。
を１ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加したＩｎＰクラッド
層、１２は４対の井戸層と障壁層からなる多重量子井戸
構造、１３はＮ型不純物（Ｓｅ）を２ｘ１０18／ｃｍ3
の割合で添加したＩｎＰクラッド層、１４はＰ型不純物
（Ｚｎ）を２ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加した１％の
圧縮歪を導入した厚さ３０ÅのＩｎ（ｘ）Ｇａ（１ー
ｘ）Ａｓ（ｘ＝０．７）結晶組成からなる井戸層、１５
は不純物を意図的には添加しない厚さ１００ÅのＩｎＧ
ａＡｓＰ（λｇ＝１．２８μｍ）障壁層、１６は伝導帯
エネルギー、１７は価電子帯エネルギー、１８はＰ型不
純物添加によるアクセプタである。
【００１９】この実施例に於いて埋め込み型の半導体レ
ーザ装置を作製したところ電流しきい値が従来例の１５
ｍＡから８ｍＡに改善され温度特性も改善された。さら
に、高周波応答特性も小信号応答による最大緩和振動周
波数が従来例の１０ＧＨｚから１５ＧＨｚに改善され
た。
ーザ装置を作製したところ電流しきい値が従来例の１５
ｍＡから８ｍＡに改善され温度特性も改善された。さら
に、高周波応答特性も小信号応答による最大緩和振動周
波数が従来例の１０ＧＨｚから１５ＧＨｚに改善され
た。
【００２０】以上のように、圧縮歪を井戸層に導入して
Ｐ型不純物を添加することにより、障壁層での不用な発
光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収機構
による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層での光
学利得の増加を図ることができる。井戸層での価電子帯
間吸収は、歪の効果による小さい正孔質量のために大幅
に抑制される。このため、単位キャリア密度の変化に対
する利得増加の割合を大きくすることができ、半導体レ
ーザ装置の特性を改善することができる。
Ｐ型不純物を添加することにより、障壁層での不用な発
光再結合電流の発生や、障壁層での価電子帯間吸収機構
による光学的な損失を被ることなしに、ウエル層での光
学利得の増加を図ることができる。井戸層での価電子帯
間吸収は、歪の効果による小さい正孔質量のために大幅
に抑制される。このため、単位キャリア密度の変化に対
する利得増加の割合を大きくすることができ、半導体レ
ーザ装置の特性を改善することができる。
【００２１】なお、本実施例では、特定の結晶組成、厚
み、不純物等の条件に於ける、井戸層、障壁層、クラッ
ド層について述べたが、他の適当な条件に於いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。また半導体レ
ーザ装置の発振波長として１．５μｍの場合について説
明したが１．０−１．６μｍの波長範囲についても同様
である。
み、不純物等の条件に於ける、井戸層、障壁層、クラッ
ド層について述べたが、他の適当な条件に於いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。また半導体レ
ーザ装置の発振波長として１．５μｍの場合について説
明したが１．０−１．６μｍの波長範囲についても同様
である。
【００２２】また、本実施例では説明を省略した注入電
流とレーザ光の閉じ込め構造については何等制限を与え
るものではなく、従来用いられている埋め込み構造も利
用できる。
流とレーザ光の閉じ込め構造については何等制限を与え
るものではなく、従来用いられている埋め込み構造も利
用できる。
【００２３】（実施例２）以下、図面を用いて本発明の
第二の実施例について説明する。図２は第二の実施例に
於ける発振波長が１．５μｍ付近の半導体レーザ装置の
伝導帯と価電子帯のエネルギーを示す図である。図２に
於いて、２１はＰ型不純物（Ｚｎ）を１ｘ１０18／ｃｍ
3の割合で添加したＩｎＰクラッド層、２２は４対の井
戸層と障壁層からなる多重量子井戸構造、２３はＮ型不
純物（Ｓｅ）を２ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加したＩ
ｎＰクラッド層、２４は圧縮歪を導入しＰ型ＩｎＰクラ
ッド層からＮ型ＩｎＰクラッド層に向けてｘ＝０．７５
からから０．７に徐々に減少するIn(x)Ga(1ーx)As結晶組
成からなる井戸層、２５は不純物を意図的には添加しな
いバンドギャップエネルギーがＰ型ＩｎＰクラッド層か
らＮ型ＩｎＰクラッド層に向けて１ｅＶから０．９５ｅ
Ｖに徐々に減少するＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．２μ
ｍ）障壁層、２６は伝導帯エネルギー、２７は価電子帯
エネルギーである。
第二の実施例について説明する。図２は第二の実施例に
於ける発振波長が１．５μｍ付近の半導体レーザ装置の
伝導帯と価電子帯のエネルギーを示す図である。図２に
於いて、２１はＰ型不純物（Ｚｎ）を１ｘ１０18／ｃｍ
3の割合で添加したＩｎＰクラッド層、２２は４対の井
戸層と障壁層からなる多重量子井戸構造、２３はＮ型不
純物（Ｓｅ）を２ｘ１０18／ｃｍ3の割合で添加したＩ
ｎＰクラッド層、２４は圧縮歪を導入しＰ型ＩｎＰクラ
ッド層からＮ型ＩｎＰクラッド層に向けてｘ＝０．７５
からから０．７に徐々に減少するIn(x)Ga(1ーx)As結晶組
成からなる井戸層、２５は不純物を意図的には添加しな
いバンドギャップエネルギーがＰ型ＩｎＰクラッド層か
らＮ型ＩｎＰクラッド層に向けて１ｅＶから０．９５ｅ
Ｖに徐々に減少するＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．２μ
ｍ）障壁層、２６は伝導帯エネルギー、２７は価電子帯
エネルギーである。
【００２４】この実施例に於いて埋め込み型の半導体レ
ーザ装置を作製したところ電流しきい値が従来例の１５
ｍＡから１０ｍＡに改善され温度特性も改善された。さ
らに、高周波応答特性も小信号応答による最大緩和振動
周波数が従来例の１０ＧＨｚから１７ＧＨｚに改善され
た。
ーザ装置を作製したところ電流しきい値が従来例の１５
ｍＡから１０ｍＡに改善され温度特性も改善された。さ
らに、高周波応答特性も小信号応答による最大緩和振動
周波数が従来例の１０ＧＨｚから１７ＧＨｚに改善され
た。
【００２５】以上のように、障壁層のバンドギャップエ
ネルギーを、Ｐ型の導電型を有するクラッド層の側から
Ｎ型の導電型を有するクラッド層の側に向けて、序々に
小さくなるように設定することにより、Ｐ型の導電型の
クラッドから電気的に注入される正孔の注入が各多重量
子井戸層に対してより均一に起こる。このため、単位キ
ャリア密度の変化に対する利得増加の割合を大きくする
ことができる。
ネルギーを、Ｐ型の導電型を有するクラッド層の側から
Ｎ型の導電型を有するクラッド層の側に向けて、序々に
小さくなるように設定することにより、Ｐ型の導電型の
クラッドから電気的に注入される正孔の注入が各多重量
子井戸層に対してより均一に起こる。このため、単位キ
ャリア密度の変化に対する利得増加の割合を大きくする
ことができる。
【００２６】（実施例３）また、実施例２で示した多重
量子井戸構造を形成する各々の量子井戸構造に於いて、
電子の第一量子準位と正孔の第一量子準位間のエネルギ
ー差が等しくなるように、前記量子井戸構造を形成する
井戸層の膜厚、もしくは結晶組成を設定することにより
正孔の注入が均一に起こると同時に、利得波長が全ての
量子井戸構造に於いて等しくなるようにする。
量子井戸構造を形成する各々の量子井戸構造に於いて、
電子の第一量子準位と正孔の第一量子準位間のエネルギ
ー差が等しくなるように、前記量子井戸構造を形成する
井戸層の膜厚、もしくは結晶組成を設定することにより
正孔の注入が均一に起こると同時に、利得波長が全ての
量子井戸構造に於いて等しくなるようにする。
【００２７】このようにして、本発明では単位キャリア
密度の変化に対する利得増加の割合を大きくすることが
できるために、半導体レーザ装置のしきい値電流は小さ
くなり、温度特性も改善される。さらに、高周波変調電
流に対する応答も改善される。
密度の変化に対する利得増加の割合を大きくすることが
できるために、半導体レーザ装置のしきい値電流は小さ
くなり、温度特性も改善される。さらに、高周波変調電
流に対する応答も改善される。
【００２８】以上の実施例では、本発明の請求項の構成
についてそれぞれの例を示したが、同時に複数の発明を
用いてもよい。
についてそれぞれの例を示したが、同時に複数の発明を
用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発振波長が１〜１．６μｍの範囲で、光ファイバを伝送
路とする光通信用の光源等に用いられる種類の、多重量
子井戸構造を有する半導体レーザ装置に於いて、単位キ
ャリア密度の変化に対する利得増加の割合を大きくする
ことができるために、しきい値電流や温度特性等の直流
特性の他に、高周波変調電流に対する応答特性も改善す
る効果があり、光通信等の分野に於いて産業上大きな意
義を有する。
発振波長が１〜１．６μｍの範囲で、光ファイバを伝送
路とする光通信用の光源等に用いられる種類の、多重量
子井戸構造を有する半導体レーザ装置に於いて、単位キ
ャリア密度の変化に対する利得増加の割合を大きくする
ことができるために、しきい値電流や温度特性等の直流
特性の他に、高周波変調電流に対する応答特性も改善す
る効果があり、光通信等の分野に於いて産業上大きな意
義を有する。
【図１】第一の実施例に於ける半導体レーザ装置の伝導
帯と価電子帯のエネルギーを示す図
帯と価電子帯のエネルギーを示す図
【図２】第二の実施例に於ける半導体レーザ装置の伝導
帯と価電子帯のエネルギーを示す図
帯と価電子帯のエネルギーを示す図
【図３】従来例に於ける半導体レーザ装置に於ける量子
井戸構造部分の伝導帯と価電子帯のエネルギーを示す図
井戸構造部分の伝導帯と価電子帯のエネルギーを示す図
１１，２１ Ｐ型ＩｎＰクラッド層 １２，２２ 多重量子井戸構造 １３，２３ Ｎ型ＩｎＰクラッド層 １４ Ｐ型不純物を添加したＩｎＧａＡｓ井戸層 １５ 意図的には不純物を添加しないＩｎＧａＡｓＰ障
壁層 １６，２６ 伝導帯エネルギー １７，２７ 価電子帯エネルギー １８ アクセプタ ２４ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ２５ バンドギャップが徐々に変化するＩｎＧａＡｓＰ
障壁層 ３８ 井戸層の発光再結合 ３９ 障壁層の発光再結合 ４０ 井戸層での価電子帯間吸収遷移 ４１ 障壁層での価電子帯間吸収遷移
壁層 １６，２６ 伝導帯エネルギー １７，２７ 価電子帯エネルギー １８ アクセプタ ２４ ＩｎＧａＡｓ井戸層 ２５ バンドギャップが徐々に変化するＩｎＧａＡｓＰ
障壁層 ３８ 井戸層の発光再結合 ３９ 障壁層の発光再結合 ４０ 井戸層での価電子帯間吸収遷移 ４１ 障壁層での価電子帯間吸収遷移
Claims (3)
- 【請求項１】井戸層と障壁層を有する多重量子井戸構造
をもつ半導体レーザ素子に於いて、前記井戸層に圧縮歪
が導入されており、かつ前記障壁層には不純物添加が施
されず、前記井戸層のみにＰ型の不純物を添加すること
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】井戸層と障壁層を有する多重量子井戸構造
をもつ半導体レーザ装置に於いて、前記障壁層のバンド
ギャップエネルギーが、Ｐ型の導電型を有するクラッド
層の側からＮ型の導電型を有するクラッド層の側に向け
て、序々に小さくなるように設定されることを特徴とす
る半導体レーザ装置。 - 【請求項３】各々の量子井戸構造に於ける電子の第一量
子準位と正孔の第一量子準位間のエネルギー差が等しく
なるように、前記量子井戸構造を形成する井戸層の膜
厚、もしくは結晶組成を設定することを特徴とする請求
項２に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12372893A JPH06334258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12372893A JPH06334258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334258A true JPH06334258A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14867891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12372893A Pending JPH06334258A (ja) | 1993-05-26 | 1993-05-26 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6744799B2 (en) | 2002-05-17 | 2004-06-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser with multiple quantum well active layer including modulation-doped barrier layers |
| US6774389B2 (en) | 2002-01-17 | 2004-08-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device |
-
1993
- 1993-05-26 JP JP12372893A patent/JPH06334258A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6774389B2 (en) | 2002-01-17 | 2004-08-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device |
| US6744799B2 (en) | 2002-05-17 | 2004-06-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser with multiple quantum well active layer including modulation-doped barrier layers |
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