JPH0671115B2 - 量子井戸半導体レ−ザ - Google Patents
量子井戸半導体レ−ザInfo
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- JPH0671115B2 JPH0671115B2 JP60174011A JP17401185A JPH0671115B2 JP H0671115 B2 JPH0671115 B2 JP H0671115B2 JP 60174011 A JP60174011 A JP 60174011A JP 17401185 A JP17401185 A JP 17401185A JP H0671115 B2 JPH0671115 B2 JP H0671115B2
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】 発明の要約 活性領域が量子井戸構造となっているものにおいて、そ
の量子井戸層の厚さ（巾）が場所に応じて変化し、複数
の異なる波長で発振することを特徴とする量子井戸半導
体レーザ。
の量子井戸層の厚さ（巾）が場所に応じて変化し、複数
の異なる波長で発振することを特徴とする量子井戸半導
体レーザ。
［技術分野］ この発明は、半導体レーザに関し、さらに詳しくは活性
領域が量子井戸構造となっている量子井戸半導体レーザ
に関する。
領域が量子井戸構造となっている量子井戸半導体レーザ
に関する。
［従来技術］ 量子井戸半導体レーザは、従来のダブルヘテロ構造の半
導体レーザに比べて、（１）スペクトル単色性が良い、
（２）偏波面の選択性が高い、（３）パルス応答性が良
い、（４）発振波長が制御可能である、（５）低いしき
い値で動作する、（６）高い温度安定性がある等の利点
があり、実用化に向けて広く研究されている。しかし、
現段階までに開発されているこの種の量子井戸レーザ
は、１つの素子で１つの波長の光しか発生させることが
できない、いわゆる単一波長レーザであり、複数の波長
の光を同時に発振する多波長レーザが実現したという報
告はまだない。
導体レーザに比べて、（１）スペクトル単色性が良い、
（２）偏波面の選択性が高い、（３）パルス応答性が良
い、（４）発振波長が制御可能である、（５）低いしき
い値で動作する、（６）高い温度安定性がある等の利点
があり、実用化に向けて広く研究されている。しかし、
現段階までに開発されているこの種の量子井戸レーザ
は、１つの素子で１つの波長の光しか発生させることが
できない、いわゆる単一波長レーザであり、複数の波長
の光を同時に発振する多波長レーザが実現したという報
告はまだない。
多波長レーザは、波長多重光通信用の光源等として非常
に有用でありその出現が待たれている。
に有用でありその出現が待たれている。
現在では、多波長レーザの代用として、波長の異なる複
数個のレーザを相互に近接して実装し使用しているが、
組立が複雑でその形状も大きい、信頼性もよくない、と
いった問題がある。
数個のレーザを相互に近接して実装し使用しているが、
組立が複雑でその形状も大きい、信頼性もよくない、と
いった問題がある。
［発明の目的］ この発明は、１つの素子で複数の異なる波長の光を発生
することのできる量子井戸半導体レーザを提供すること
を目的とする。
することのできる量子井戸半導体レーザを提供すること
を目的とする。
［発明の構成と効果］ この発明は，活性領域が量子井戸構造となっている量子
井戸半導体レーザにおいて，平坦な表面をもつ基板上
に，場所に応じて厚さ（巾L2）が変化している量子井戸
層が形成されていることを特徴とする。
井戸半導体レーザにおいて，平坦な表面をもつ基板上
に，場所に応じて厚さ（巾L2）が変化している量子井戸
層が形成されていることを特徴とする。
この発明による量子井戸半導体レーザは，活性層である
量子井戸層の巾L2によりレーザ発振波長が決定されるこ
とを利用したものである。量子井戸半導体レーザの波長
はほぼL2 2に比例することが知られており、L2を小さく
すれば波長は短かくなり，逆にL2を大きくすれば波長は
長くなる。この発明による量子井戸半導体レーザでは，
表面が平坦な基板上に部分的に厚さの異なる量子井戸活
性層が形成されているから，複数の異なる波長の光を同
時にまたは切換えて発振させることができる。
量子井戸層の巾L2によりレーザ発振波長が決定されるこ
とを利用したものである。量子井戸半導体レーザの波長
はほぼL2 2に比例することが知られており、L2を小さく
すれば波長は短かくなり，逆にL2を大きくすれば波長は
長くなる。この発明による量子井戸半導体レーザでは，
表面が平坦な基板上に部分的に厚さの異なる量子井戸活
性層が形成されているから，複数の異なる波長の光を同
時にまたは切換えて発振させることができる。
表面が平坦な基板上に部分的に厚さの異なる量子井戸層
を形成するやり方としては，たとえば量子井戸層の分子
線エピタキシャル成長中に金属マスクで成長基板を部分
的に覆い，適当な時間間隔で少しずつマスクをずらせる
ことにより，容易かつ再現性よく，部分的に厚さの異な
る量子井戸層を形成することが可能である。
を形成するやり方としては，たとえば量子井戸層の分子
線エピタキシャル成長中に金属マスクで成長基板を部分
的に覆い，適当な時間間隔で少しずつマスクをずらせる
ことにより，容易かつ再現性よく，部分的に厚さの異な
る量子井戸層を形成することが可能である。
［実施例の説明］ 第１図はこの発明による量子井戸半導体レーザの構造の
一例を示すものである。この量子井戸半導体レーザは、
ｎ形GaAs基板１、この基板１上に形成されたｎ形AlGaAs
閉じ込め層２、閉じ込め層２上に形成された厚さL2が部
分的に異なる量子井戸層３、この量子井戸層３上にある
ｐ形AlGaAs閉じ込め層４、ｐ形AlGaAs閉じ込め層４上に
ストライプ状に形成されたｐ側電極５（51〜55）、およ
び基板１裏面に形成されたｎ側電極６とからなる。ｐ側
電極５をストライプ状に形成するためには、ストライプ
部分以外をSiO2等の酸化膜で予め覆っておく酸化膜スト
ライプ法や、ストライプ部分のみにＺｎを拡散させるた
めプレーナ・ストライプ法等が用いられる。また通常は
電極抵抗を下げるためにｐ形閉じ込め層４上にｐ形GaAs
電極層が形成される。
一例を示すものである。この量子井戸半導体レーザは、
ｎ形GaAs基板１、この基板１上に形成されたｎ形AlGaAs
閉じ込め層２、閉じ込め層２上に形成された厚さL2が部
分的に異なる量子井戸層３、この量子井戸層３上にある
ｐ形AlGaAs閉じ込め層４、ｐ形AlGaAs閉じ込め層４上に
ストライプ状に形成されたｐ側電極５（51〜55）、およ
び基板１裏面に形成されたｎ側電極６とからなる。ｐ側
電極５をストライプ状に形成するためには、ストライプ
部分以外をSiO2等の酸化膜で予め覆っておく酸化膜スト
ライプ法や、ストライプ部分のみにＺｎを拡散させるた
めプレーナ・ストライプ法等が用いられる。また通常は
電極抵抗を下げるためにｐ形閉じ込め層４上にｐ形GaAs
電極層が形成される。
次に、第３図および第４図を参照してこのような構造の
量子井戸半導体レーザの製造方法について説明する。
量子井戸半導体レーザの製造方法について説明する。
第３図は、部分的に厚さの異なる量子井戸層を形成する
際の分子線エピタキシャル成長機構を示す。まずｎ形Ga
As基板１上にｎ形AlGaAs閉じ込め層２を全面に成長させ
る。このｎ形AlGaAs閉じ込め層は、Al混晶比が0.3で、S
iをドープしキャリヤ濃度が〜1018Cm-3のｎ形となって
おり、厚さは２〜３μｍである。このｎ形AlGaAs閉じ込
め層２上に場所によって厚さ（巾）の異なる量子井戸層
３を成長させるためには、巾l2のストライプ状の窓12を
もつ金属マスク11で基板１の層２を覆い、Ga、Asの原料
分子ビームをあてながら適当な時間間隔で、マスク11
を、そのストライプ窓12の巾方向にずらしてGaAsの結晶
成長を行なう。
際の分子線エピタキシャル成長機構を示す。まずｎ形Ga
As基板１上にｎ形AlGaAs閉じ込め層２を全面に成長させ
る。このｎ形AlGaAs閉じ込め層は、Al混晶比が0.3で、S
iをドープしキャリヤ濃度が〜1018Cm-3のｎ形となって
おり、厚さは２〜３μｍである。このｎ形AlGaAs閉じ込
め層２上に場所によって厚さ（巾）の異なる量子井戸層
３を成長させるためには、巾l2のストライプ状の窓12を
もつ金属マスク11で基板１の層２を覆い、Ga、Asの原料
分子ビームをあてながら適当な時間間隔で、マスク11
を、そのストライプ窓12の巾方向にずらしてGaAsの結晶
成長を行なう。
この結晶成長過程が第４図に詳しく示されている。この
例では金属マスク11のストライプ窓12の巾l2とこれらの
間隔l1と等しく設定されている。
例では金属マスク11のストライプ窓12の巾l2とこれらの
間隔l1と等しく設定されている。
まず、最も短波長の発振波長λ１に相当する厚さd1の量
子井戸を成長させる（第４図ａ）。
子井戸を成長させる（第４図ａ）。
次に、金属マスク11をl1/5だけ右方向にずらして、この
層（d1）上にさらに結晶を成長させ、２番目に短い波長
λ２に相当する厚さd1＋d2とする（第４図ｂ）。
層（d1）上にさらに結晶を成長させ、２番目に短い波長
λ２に相当する厚さd1＋d2とする（第４図ｂ）。
同様にマスク11を順次ずらしながら結晶成長させていく
と、l1/5のマスク・シフトごとに、d1＋d2＋d3、d1＋d2
＋d3＋d4、d1＋d2＋d3＋d4＋d5と厚さの異なるGaAs量子
井戸層が形成される。
と、l1/5のマスク・シフトごとに、d1＋d2＋d3、d1＋d2
＋d3＋d4、d1＋d2＋d3＋d4＋d5と厚さの異なるGaAs量子
井戸層が形成される。
この工程はマスク蒸着法として確立された方法であり、
再現性は非常によい。このようにして形成したGaAs量子
井戸層３上にｐ形クラッド層４を全面に形成し、ストラ
イプ電極５および電極６を設け、基板を適当な箇所で分
割すれば多波長井戸半導体レーザが完成する。
再現性は非常によい。このようにして形成したGaAs量子
井戸層３上にｐ形クラッド層４を全面に形成し、ストラ
イプ電極５および電極６を設け、基板を適当な箇所で分
割すれば多波長井戸半導体レーザが完成する。
この実施例の量子井戸レーザ素子は、５つの異なる波長
のレーザをモノリシックに集積化したもので、電極51に
電流を流せば波長λ１のレーザ光が出射し、電極52に電
流を流せば波長λ２のレーザ光が出射する。同様に
λ３、λ４、λ５と５つの異なる波長のレーザ光を別個
に、または数個もしくは全部同時に出射させることが可
能である。以下に各パラメータの一例を示す。
のレーザをモノリシックに集積化したもので、電極51に
電流を流せば波長λ１のレーザ光が出射し、電極52に電
流を流せば波長λ２のレーザ光が出射する。同様に
λ３、λ４、λ５と５つの異なる波長のレーザ光を別個
に、または数個もしくは全部同時に出射させることが可
能である。以下に各パラメータの一例を示す。
AlｘGa１−ｘAs閉じ込み層２、４の混晶比 ｘ＝0.3、 発振波長（nm） λ１＝810 λ２＝820 λ３＝830 λ４＝840 λ５＝850 量子井戸層成長時のパラメータ（Å） d1＝68 d2＝10 d3＝10 d4＝12 d5＝31 第２図に示すように、量子井戸層３の厚さを連続的に変
化させるようにしてもよい。この場合に、電極５として
図示のように全面に設けてもよいし、第１図のようにス
トライプ状にしてもよい。
化させるようにしてもよい。この場合に、電極５として
図示のように全面に設けてもよいし、第１図のようにス
トライプ状にしてもよい。
この発明は多重量子井戸構造（multiquantumwell,MQW）
のレーザに適用可能である。
のレーザに適用可能である。
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図はこの
発明の他の実施例を示す斜視図、第３図は分子線エピタ
キシャル成長法を示す図、第４図は部分的に厚さの異な
る量子井戸層を成長させる様子を詳細に示す工程図であ
る。 １……GaAs基板、２……ｎ形AlGaAs閉じ込め層、３……
GaAs量子井戸層、４……ｐ形AlGaAs閉じ込め層。
発明の他の実施例を示す斜視図、第３図は分子線エピタ
キシャル成長法を示す図、第４図は部分的に厚さの異な
る量子井戸層を成長させる様子を詳細に示す工程図であ
る。 １……GaAs基板、２……ｎ形AlGaAs閉じ込め層、３……
GaAs量子井戸層、４……ｐ形AlGaAs閉じ込め層。
Claims (1)
- 【請求項１】活性領域が量子井戸構造となっている量子
井戸半導体レーザにおいて，平坦な表面をもつ基板上
に，場所に応じて厚さが変化している量子井戸層が形成
されていることを特徴とする量子井戸半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174011A JPH0671115B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 量子井戸半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174011A JPH0671115B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 量子井戸半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235592A JPS6235592A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0671115B2 true JPH0671115B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=15971080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174011A Expired - Lifetime JPH0671115B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 量子井戸半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0671115B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010105865A2 (de) | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches halbleiterbauteil |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH069280B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1994-02-02 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JP2006339237A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 多波長の同期パルス光源 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0638538B2 (ja) * | 1985-02-13 | 1994-05-18 | 松下電器産業株式会社 | 多波長半導体レーザ装置 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60174011A patent/JPH0671115B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010105865A2 (de) | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches halbleiterbauteil |
| WO2010105865A3 (de) * | 2009-03-19 | 2011-01-13 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches halbleiterbauteil |
| CN102356522A (zh) * | 2009-03-19 | 2012-02-15 | 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 | 光电子半导体部件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235592A (ja) | 1987-02-16 |
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