JPH0646666B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPH0646666B2
JPH0646666B2 JP60000423A JP42385A JPH0646666B2 JP H0646666 B2 JPH0646666 B2 JP H0646666B2 JP 60000423 A JP60000423 A JP 60000423A JP 42385 A JP42385 A JP 42385A JP H0646666 B2 JPH0646666 B2 JP H0646666B2
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誠一 宮沢
英章 野尻
利民 原
明 清水
芳信 関口
勲 袴田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体レーザ装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、半導体レーザ光の制御は、半導体レーザ装置への
注入電流を直接制御することにより行なわれている。
第4図は半導体レーザ装置の従来例の断面および駆動を
示す図である。この半導体レーザ装置はガリウム砒素
(以下、GaAsと称す)の半導体レーザ基板1の上に、半
導体レーザ光を閉じ込める効果を有するアルミニウム・
ガリウム・砒素(以下、AlGaAsと称す)のクラツド層2
を積層し、次にその上に半導体レーザ光を発するGaAs活
性層3を積層し、さらにその上に前記クラツド層2と同
様の効果を有するクラツド層4を積層し、また更に電流
狭窄を行なう酸化シリコン、窒化シリコン等の絶縁層5
を形成し、最後に両端の電極6および7を形成して構成
されている。また、GaAs層1とAlGaAs層2、AlGaAs層4
と絶縁層5との間にGaAs層が形成される場合もある。
このように形成された半導体レーザ装置の駆動は、外部
の電流源8により制御される。このように非常に単純な
電気回路により可干渉性が良く、かつ変調しやすい電気
−光信号変換装置は少なく、非常に重要視されてきてい
る。第5図は、第4図の半導体レーザ装置を駆動した場
合の電流Iとレーザ光出力Lとの関係を示す図である。
この図からわかるように半導体レーザ装置は電流Iを増
加させていってもある一定の電流 Ithまでは発振を行わ
ず、それ以上になって始めて発振を生ずる。半導体レー
ザ装置は通常、光のオン/オフを利用して変調をされて
おり、第5図に示した領域ΔI 内の電流Iを制御するこ
とにより光通信、記録等に利用されており、また近年、
高密度通信、高速記録等により高速変調の必要が出てき
ている。しかしながら、第4図に示したような外部から
の電流制御では、遅延を生ずる、電圧降下が大きいなど
の問題を生じていた。
このため、第6図に示すような、電界効果トランジスタ
(以下、FETと称す)を駆動体として、このFETを
半導体レーザ装置と集積した回路が試作されている。こ
の回路は高抵抗GaAsの基盤21、半導体レーザ22、FET
のソース23、変調信号を加えるゲート24、ドレイン25、
およびレーザの片方の電極26より構成されている。この
回路ではゲート24に変調信号を入れて、ドレイン25から
電極26に流れるレーザ注入電流を制御することによりレ
ーザの変調が可能となり、また、ゲート24に加える変調
信号がレーザに流れる注入電流よりも小さいので、信号
の遅延が大きい、電圧降下が大きい等の前述の問題が改
善できる。
しかしながら、第6図に示した半導体レーザ装置は、基
板21のエツチング工程、レーザ構造22を形成した後にF
ETのソース23、ゲート24、ドレイン25の作成などの工
程が必要であり、また、レーザとFETとの接続方法
等、工程上の問題が多い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、工程が容易で外部からの電流制御機能
が改善された半導体レーザ装置を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、バイアスをかけて空乏層を形成し、該空乏層
により第1および第2の端子の間を流れる注入電流を制
御する第3の端子を備えたことを特徴とする。
〔実施例〕
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明による半導体レーザ装置の第1の実施例
の断面図である。本実施例は半絶縁性GaAs基板31、半絶
縁性GaAsのレーザ光閉じ込め層32、n型GaAs層のレーザ
発光層33、ノンドープのGaAs層の光閉じ込め層34、電流
狭窄を行なう酸化シリコンまたは窒化シリコン層35、レ
ーザのP側電極用拡散層36、レーザのn側電極用イオン
注入層38、電極39、40、41、および電極39から電極40へ
流れる電流の制御を行なう電流制御用拡散層37から構成
されている。また、紙面方向にレーザ発振を生ずる2つ
の端面を有す。
レーザ光閉じ込め層32、34並びにレーザ発光層33は、液
相成長法、分子線成長法、液相成長法等により形成でき
る。また、拡散層36、37は、光閉じ込め層34の形成後、
亜鉛等の拡散により形成でき、イオン注入層38はイオン
注入法を用いて形成できる。また、各層の厚さは、トン
ドープのAlGaAsの光閉じ込め層32は2μm、シリコンを
ドープしたn型GaAsのレーザ発光層33は 0.1〜20μm、
ノンドープのAlGaAsの光閉じ込め層34は2μmまでの程
度である。また、電極39と40の距離は電流の低閾値化を
考慮すれば良いわけで、 100μm以下が望ましい。
本実施例においては、電極39と電極40の間に電流を流
し、拡散層36の近傍の活性層33で発光が行われる。この
とき、光閉じ込め層32、34のAlGaAs層が高抵抗層になっ
ているため、電流は活性層33に集中し、 P拡散層37に
逆バイアスの負電圧を加えることにより電流の広がりを
防げ活性層33に電流を集中でき電流の効率化が図れる。
また拡散層37の P濃度が高いため空乏層の形成が容易
であり、 P濃度を 1×1018cm-3程度とすると、活性層
33、光閉じ込め層34には数 1,000Å程度の空乏層が形成
されレーザ光出力の制御が可能となる。
第2図は、本発明による半導体レーザ装置の第2の実施
例の断面図である。本実施例は、第1図に示した第1の
実施例にさらに Pゲート層61とこれを取り出し層とす
る電極51を下部に加えたことを特徴としている。これに
より空乏層の形成がさらに容易となり、制御もより容易
となる。
この半導体レーザ装置の形成は、 PGaAs基板52の上に
半絶縁性AlGaAs53を成長そせ、このとき P層61をイオ
ン注入法により形成し、以後は第1の実施例と同様の方
法により行われる。その他の構成は第1の実施例と全く
同様であり、基板52、光閉じ込め層53、54、電極用拡散
層55、56、62、酸化シリコンまたは窒化シリコン層57、
電極58、59、60により構成される。
第3図は、本発明による半導体レーザ装置の第3の実施
例を示す断面図である。本実施例では図から分るように
活性層73の領域と活性層74の領域の厚さが異なる。活性
層74は活性層領域82において狭くなり活性層73へ連続し
ている。
活性層74の部分を拡大することにより活性層領域の直列
抵抗が減少し、本発明により活性層領域82の近傍で発光
するレーザ光の変調制御が容易である上に低電圧、低電
力での発振が可能となる。本実施例の構成は、GaAs基板
71をエツチングして半絶縁性AlGaAs層72を2μm成長さ
せ、その上にシリコンをドープしたGaAsの活性層73を形
成する。この厚さは、活性層74の部分は厚く拡散層76に
達する手前で活性層73の領域が狭くなるように成長させ
た後に、活性層上部面83が平行になるようにエツチング
で形成し、この後は、第1の実施例と同様に各層を積層
することにより行われる。したがって、その他の構成も
第1の実施例と全く同様であり、光閉じ込め層84、酸化
シリコン又は窒化シリコン層75、電極用拡散層76、77、
78、電極79、80、81を有している。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は第1および第2端子以外
の第3の端子を設け、この第3の端子を介して空乏層に
より注入電流を抑制することによりレーザ本体とは別に
スイツチング用としていたFETを形成することなく、
同様な機能の半導体レーザ装置が従来より容易な工程に
より形成でき、かつ外部からの電流制御によるような遅
延、電圧降下などの問題のない高速変調を行うことが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体レーザ装置の第1の実施例
の断面図、第2図、第3図は本発明による半導体レーザ
装置の第2、第3の実施例の断面図、第4図は半導体レ
ーザ装置の従来例およびその駆動方法を示す図、第5図
はその電流−レーザ光の特性図、第6図は従来の集積化
半導体レーザ装置の断面図である。 31、52、71……基板、 32、34、53、54、72、84……光閉じ込め層、 33、73……活性層、 36、55、76…… P型拡散層、 38、56、78…… n型領域、 37、62、77…… P型領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 明 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 関口 芳信 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 袴田 勲 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−35590(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、該基板上に形成された第1の導電
    型を有する半導体から成るレーザ活性層と、前記基板と
    レーザ活性層との間およびレーザ活性層上にそれぞれ形
    成された、レーザ活性層よりも高抵抗な半導体から成る
    第1および第2の半導体層と、前記第2の半導体層の一
    部にレーザ活性層に接合するように形成された第1の導
    電型を有する第1の半導体領域と、前記第1の半導体領
    域から離隔した位置の第2の半導体層の一部にレーザ活
    性層に接合するように形成された第2の導電型を有する
    第2の半導体領域と、前記第1及び第2の半導体領域間
    にレーザ活性層を通して電流を流して発光させるため、
    第1及び第2の半導体領域に各々接合された第1及び第
    2の電極と、前記第1及び第2の半導体領域の間の第2
    の半導体層の一部に形成された第2の導電型を有する第
    3の半導体領域と、該第3の半導体領域に接合され、第
    1の電極との間に逆バイアスの電圧を印加することによ
    って、レーザ活性層中に空乏層を発生させてレーザ活性
    層中を流れる電流を制御するための第3の電極とから成
    る半導体レーザ装置。
JP60000423A 1985-01-08 1985-01-08 半導体レ−ザ装置 Expired - Lifetime JPH0646666B2 (ja)

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JPS61159784A JPS61159784A (ja) 1986-07-19
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