JPH07111367A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
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- JPH07111367A JPH07111367A JP25671893A JP25671893A JPH07111367A JP H07111367 A JPH07111367 A JP H07111367A JP 25671893 A JP25671893 A JP 25671893A JP 25671893 A JP25671893 A JP 25671893A JP H07111367 A JPH07111367 A JP H07111367A
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- well layer
- layer
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Abstract
(57)【要約】
【構成】引張又は圧縮歪を導入した歪単一あるいは歪多
重量子井戸構造活性層を有した半導体レ−ザにおいて、
歪量子井戸構造を低閾値動作に向けて最適化するととも
に、導入する格子歪の符号や歪量さらに量子井戸幅に応
じて、素子の共振器長や端面反射率を設定して偏波強度
を大きくする。 【効果】歪多重量子井戸構造レ−ザでは、室温における
相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）は共振器長
が短くなるにつれて相対偏波強度が強くなり、共振器長
２００μｍの素子で相対強度比は０.９〜０.９５の高い
値が得られた。
重量子井戸構造活性層を有した半導体レ−ザにおいて、
歪量子井戸構造を低閾値動作に向けて最適化するととも
に、導入する格子歪の符号や歪量さらに量子井戸幅に応
じて、素子の共振器長や端面反射率を設定して偏波強度
を大きくする。 【効果】歪多重量子井戸構造レ−ザでは、室温における
相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）は共振器長
が短くなるにつれて相対偏波強度が強くなり、共振器長
２００μｍの素子で相対強度比は０.９〜０.９５の高い
値が得られた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野や光情報端
末或いは光応用計測用の光源に適する半導体レーザ素子
やその他変調器等の光デバイスに関する。
末或いは光応用計測用の光源に適する半導体レーザ素子
やその他変調器等の光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばＡｌＧａＩｎＰ半導体レー
ザに対して圧縮及び引張歪を導入することについては、
公知例１）エレクトロニクス レタース １９９２年
２８巻第１４４〜１４５頁（Electron. Lett. 28(199
2) pp144〜145），公知例２）エレクトロニクス レタ
ース 1992年 28巻(1992）第1950〜1952頁(Electron.
Lett. 28(1992)pp1950〜1952）において述べられてい
る。
ザに対して圧縮及び引張歪を導入することについては、
公知例１）エレクトロニクス レタース １９９２年
２８巻第１４４〜１４５頁（Electron. Lett. 28(199
2) pp144〜145），公知例２）エレクトロニクス レタ
ース 1992年 28巻(1992）第1950〜1952頁(Electron.
Lett. 28(1992)pp1950〜1952）において述べられてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、格
子歪を導入することにより低閾値化を図ることについて
は述べられているが、歪量子井戸構造において、偏波強
度を大きくする設計を行うことによって低閾値動作を得
ることについては言及していない。あるいは、偏波強度
を共振器長や端面反射率によって制御することについて
の内容に言及していない。
子歪を導入することにより低閾値化を図ることについて
は述べられているが、歪量子井戸構造において、偏波強
度を大きくする設計を行うことによって低閾値動作を得
ることについては言及していない。あるいは、偏波強度
を共振器長や端面反射率によって制御することについて
の内容に言及していない。
【０００４】本発明の目的は、引張又は圧縮歪を導入し
た歪単一あるいは歪多重量子井戸構造活性層を有した半
導体レーザにおいて、歪量子井戸構造を低閾値動作に向
けて最適化するとともに、導入する格子歪の符号や歪量
さらに量子井戸幅に応じて、素子の共振器長や端面反射
率を設定して偏波強度を大きくすることによってさらに
低閾値化を図ることにある。
た歪単一あるいは歪多重量子井戸構造活性層を有した半
導体レーザにおいて、歪量子井戸構造を低閾値動作に向
けて最適化するとともに、導入する格子歪の符号や歪量
さらに量子井戸幅に応じて、素子の共振器長や端面反射
率を設定して偏波強度を大きくすることによってさらに
低閾値化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、重い正孔帯
と軽い正孔帯の分離を大きくするように、格子歪量や量
子井戸幅を最適範囲に設定するとともに、さらに導入す
る格子歪の符号に対応して素子の共振器長と端面反射率
を決定することによって達成される。
と軽い正孔帯の分離を大きくするように、格子歪量や量
子井戸幅を最適範囲に設定するとともに、さらに導入す
る格子歪の符号に対応して素子の共振器長と端面反射率
を決定することによって達成される。
【０００６】
【作用】量子井戸層に圧縮又は引張歪を導入したとき、
価電子帯における正孔のエネルギ準位の縮退が解ける。
圧縮及び引張歪を量子井戸層に導入したときの伝導帯と
価電子帯における量子準位についてエネルギバンド概略
図を図１，図２に示す。圧縮歪の場合はＴＥ波の利得に
寄与する電子と重い正孔間の遷移が電子と軽い正孔間の
遷移に比べ増大することにより、ＴＥ波の発光が優位と
なる。一方、引張歪の場合はＴＭ波の利得に寄与する電
子と軽い正孔間の遷移が電子と重い正孔間の遷移に比べ
増大することにより、ＴＭ波の発光が優位となる。この
とき量子井戸層に導入する歪量を大きくし、圧縮歪の場
合は量子井戸幅を狭く、引張歪の場合は量子井戸幅を広
くすることによりそれぞれＴＥ，ＴＭ波の偏波強度を増
大できる。
価電子帯における正孔のエネルギ準位の縮退が解ける。
圧縮及び引張歪を量子井戸層に導入したときの伝導帯と
価電子帯における量子準位についてエネルギバンド概略
図を図１，図２に示す。圧縮歪の場合はＴＥ波の利得に
寄与する電子と重い正孔間の遷移が電子と軽い正孔間の
遷移に比べ増大することにより、ＴＥ波の発光が優位と
なる。一方、引張歪の場合はＴＭ波の利得に寄与する電
子と軽い正孔間の遷移が電子と重い正孔間の遷移に比べ
増大することにより、ＴＭ波の発光が優位となる。この
とき量子井戸層に導入する歪量を大きくし、圧縮歪の場
合は量子井戸幅を狭く、引張歪の場合は量子井戸幅を広
くすることによりそれぞれＴＥ，ＴＭ波の偏波強度を増
大できる。
【０００７】量子井戸構造の最適化を考慮した上、さら
に圧縮歪を導入したときは素子共振器長Ｌを長くし、Ｒ
f・Ｒrを大きくすることにより、閾電流密度を下げ、且
つ、ＴＥ偏波強度を増大できる。このとき共振器長Ｌと
端面反射率の積Ｒf・Ｒrが、２cm-1≦ｌｎ〔１／（Ｒf
Ｒr）〕／（２Ｌ）≦１５cm-1の関係を満たすことによ
り閾電流密度を下げ、且つ、ＴＥ偏波強度を大きくでき
る。他方、引張歪を導入したとにきは素子共振器長Ｌを
短くするか、あるいは端面反射率の積Ｒf・Ｒrを小さく
することにより閾電流を下げ且つＴＭ偏波強度を増大で
きる。このとき、共振器長Ｌと端面反射率の積Ｒf・Ｒr
が、１０cm-1≦ｌｎ〔１／（ＲfＲr）〕／（２Ｌ）≦４
０cm-1の関係を満たすことにより閾電流を下げ、且つ、
ＴＭ偏波強度を大きくできる。
に圧縮歪を導入したときは素子共振器長Ｌを長くし、Ｒ
f・Ｒrを大きくすることにより、閾電流密度を下げ、且
つ、ＴＥ偏波強度を増大できる。このとき共振器長Ｌと
端面反射率の積Ｒf・Ｒrが、２cm-1≦ｌｎ〔１／（Ｒf
Ｒr）〕／（２Ｌ）≦１５cm-1の関係を満たすことによ
り閾電流密度を下げ、且つ、ＴＥ偏波強度を大きくでき
る。他方、引張歪を導入したとにきは素子共振器長Ｌを
短くするか、あるいは端面反射率の積Ｒf・Ｒrを小さく
することにより閾電流を下げ且つＴＭ偏波強度を増大で
きる。このとき、共振器長Ｌと端面反射率の積Ｒf・Ｒr
が、１０cm-1≦ｌｎ〔１／（ＲfＲr）〕／（２Ｌ）≦４
０cm-1の関係を満たすことにより閾電流を下げ、且つ、
ＴＭ偏波強度を大きくできる。
【０００８】以上より量子井戸構造の最適化を行った上
で、導入する歪の符号に対応して素子共振器長，端面反
射率を設定することにより、低閾値化を図るとともに偏
波強度を増大できる。
で、導入する歪の符号に対応して素子共振器長，端面反
射率を設定することにより、低閾値化を図るとともに偏
波強度を増大できる。
【０００９】
（実施例１）本発明の一実施例を図３，図４により説明
する。
する。
【００１０】まず図３において、（１００）面から〔０
１１〕〔０−１−１〕方向に１０°傾いた面を有するｎ
型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18cm-3）、ｎ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３（ｄ＝２.０μｍ，ＮD＝９
×１０17cm-3）、膜厚３５nmのアンドープＧａ1-γＩｎ
γＰ(γ＝０.４，格子不整−１.１％)量子井戸層１層
と、量子井戸層両側に膜厚１０ｎｍのアンドープ（Ａｌ
y1Ｇａ1-y1）βＩｎ1-βＰ層光分離閉じ込め層(Ａｌ組
成ｙ3＝０.５、βはＧａＡｓ基板と格子整合する値０.
５）から構成される(量子井戸層周辺の伝導帯バンド構
造概略は図４のようになる)単一量子井戸活性層４，ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層５（ｄ＝１.８μｍ，ＮA＝７
〜８×１０17cm-3)、ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層６(ｄ＝
０.０５μｍ，ＮA＝２×1018cm-3）を成長温度７６０℃
において有機金属気相成長(ＭＯＣＶＤ)法によりエピタ
キシャル成長した。
１１〕〔０−１−１〕方向に１０°傾いた面を有するｎ
型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18cm-3）、ｎ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３（ｄ＝２.０μｍ，ＮD＝９
×１０17cm-3）、膜厚３５nmのアンドープＧａ1-γＩｎ
γＰ(γ＝０.４，格子不整−１.１％)量子井戸層１層
と、量子井戸層両側に膜厚１０ｎｍのアンドープ（Ａｌ
y1Ｇａ1-y1）βＩｎ1-βＰ層光分離閉じ込め層(Ａｌ組
成ｙ3＝０.５、βはＧａＡｓ基板と格子整合する値０.
５）から構成される(量子井戸層周辺の伝導帯バンド構
造概略は図４のようになる)単一量子井戸活性層４，ｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層５（ｄ＝１.８μｍ，ＮA＝７
〜８×１０17cm-3)、ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層６(ｄ＝
０.０５μｍ，ＮA＝２×1018cm-3）を成長温度７６０℃
において有機金属気相成長(ＭＯＣＶＤ)法によりエピタ
キシャル成長した。
【００１１】この後、ホトリソグラフィによりＳｉＯ2
マスク(膜厚ｄ＝０.２μｍ，ストライプ幅４〜５μｍ）
を形成し、ケミカルエッチングにより層５，６を０.１
〜0.2μｍ残すところまでエッチング除去してリッジス
トライプを形成する。次に、ＳｉＯ2 マスクを残したま
ま、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄兼光吸収層７（ｄ＝１.３μ
ｍ，ＮD＝２×１０18cm-3)を選択成長する。この後、Ｓ
ｉＯ2 マスクを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８
(ｄ＝２〜３μｍ，ＮA＝５×１０18〜１×１０19cm-3）
を埋め込み成長した後、ｐ電極９及びｎ電極１０を蒸着
する。さらに、劈開スクライブして素子の形に切り出
し、図３の断面を有する素子を得る。
マスク(膜厚ｄ＝０.２μｍ，ストライプ幅４〜５μｍ）
を形成し、ケミカルエッチングにより層５，６を０.１
〜0.2μｍ残すところまでエッチング除去してリッジス
トライプを形成する。次に、ＳｉＯ2 マスクを残したま
ま、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄兼光吸収層７（ｄ＝１.３μ
ｍ，ＮD＝２×１０18cm-3)を選択成長する。この後、Ｓ
ｉＯ2 マスクを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８
(ｄ＝２〜３μｍ，ＮA＝５×１０18〜１×１０19cm-3）
を埋め込み成長した後、ｐ電極９及びｎ電極１０を蒸着
する。さらに、劈開スクライブして素子の形に切り出
し、図３の断面を有する素子を得る。
【００１２】本実施例では、発振波長６２５〜６３５ｎ
ｍの範囲において低閾値動作を達成できた。これととも
に、強いＴＭモ−ド偏波の素子を得た。共振器長２０
０，３００，４００，５００，６００μｍの素子におけ
る室温での相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）
を図５に示す。図５からわかるように、共振器長が短く
なるにつれて相対偏波強度が強くなり、共振器長２００
μｍの素子では相対強度比は０.８〜０.９の高い値が得
られた。共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流
値が１５〜２５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子
では４０〜５０ｍＡであった。非対称コーティングを施
すことにより共振器長２００μｍの素子では６０℃にお
いて５ｍＷ定出力で２０００時間以上の安定動作が得ら
れ、共振器長６００μｍの素子では６０℃において５ｍ
Ｗ定出力動作３０００時間の安定動作を得られた。
ｍの範囲において低閾値動作を達成できた。これととも
に、強いＴＭモ−ド偏波の素子を得た。共振器長２０
０，３００，４００，５００，６００μｍの素子におけ
る室温での相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）
を図５に示す。図５からわかるように、共振器長が短く
なるにつれて相対偏波強度が強くなり、共振器長２００
μｍの素子では相対強度比は０.８〜０.９の高い値が得
られた。共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流
値が１５〜２５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子
では４０〜５０ｍＡであった。非対称コーティングを施
すことにより共振器長２００μｍの素子では６０℃にお
いて５ｍＷ定出力で２０００時間以上の安定動作が得ら
れ、共振器長６００μｍの素子では６０℃において５ｍ
Ｗ定出力動作３０００時間の安定動作を得られた。
【００１３】（実施例２）本発明の他実施例を図６，図
７により説明する。まず図６において、(１００)面から
〔０１１〕〔０−１−１〕方向に１０°傾いた面を有す
るｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓ
バッファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18c
m-3)，ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３(ｄ＝２.０μｍ，
ＮD＝９×１０17cm-3)，膜厚１５ｎｍのアンドープＧａ
1-γＩｎγＰ量子井戸層（γ＝０.４２，格子歪量−１.
３％）２層と、膜厚５ｎｍのアンドープ(Aly2Ga1-y2)β
In1-βP量子障壁層(Ａｌ組成ｙ2＝０.５とし、βはＧａ
Ａｓ基板と格子整合する値０.５）１層、量子井戸層両
側にアンドープ(Ａｌy2Ｇａ1-y2)βＩｎ1-βＰ層光分離
閉じ込め層(Ａｌ組成ｙ2＝０.５とし、βはＧａＡｓ基
板と格子整合する値０.５）から構成される(量子井戸層
周辺の伝導帯バンド構造概略は図７のようになる)多重
量子井戸活性層１１，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層５
（ｄ＝１.８μｍ，ＮA＝７〜８×１０17cm-3)，ｐ型Ｇ
ａＩｎＰバッファ層６(ｄ＝０.０５μｍ，ＮA＝２×１
０18cm-3）を成長温度７６０℃において有機金属気相成
長(ＭＯＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長した。この
後は、実施例１と全く同様に素子を作製し、図６の断面
を有する素子を得る。
７により説明する。まず図６において、(１００)面から
〔０１１〕〔０−１−１〕方向に１０°傾いた面を有す
るｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓ
バッファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18c
m-3)，ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３(ｄ＝２.０μｍ，
ＮD＝９×１０17cm-3)，膜厚１５ｎｍのアンドープＧａ
1-γＩｎγＰ量子井戸層（γ＝０.４２，格子歪量−１.
３％）２層と、膜厚５ｎｍのアンドープ(Aly2Ga1-y2)β
In1-βP量子障壁層(Ａｌ組成ｙ2＝０.５とし、βはＧａ
Ａｓ基板と格子整合する値０.５）１層、量子井戸層両
側にアンドープ(Ａｌy2Ｇａ1-y2)βＩｎ1-βＰ層光分離
閉じ込め層(Ａｌ組成ｙ2＝０.５とし、βはＧａＡｓ基
板と格子整合する値０.５）から構成される(量子井戸層
周辺の伝導帯バンド構造概略は図７のようになる)多重
量子井戸活性層１１，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層５
（ｄ＝１.８μｍ，ＮA＝７〜８×１０17cm-3)，ｐ型Ｇ
ａＩｎＰバッファ層６(ｄ＝０.０５μｍ，ＮA＝２×１
０18cm-3）を成長温度７６０℃において有機金属気相成
長(ＭＯＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長した。この
後は、実施例１と全く同様に素子を作製し、図６の断面
を有する素子を得る。
【００１４】本実施例では発振波長６２５〜６３５ｎｍ
の範囲で低閾値動作を達成するとともに実施例１より強
いＴＭモ−ド偏波の素子を得た。共振器長２００，３０
０，４００，５００，６００μｍの素子において、室温
での相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）を共振
器長に対して８図に示す。共振器長が短くなるにつれて
相対偏波強度が強くなり、共振器長２００μｍの素子で
は相対強度比は０.９〜０.９５ の高い値が得られた。
共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は５〜
１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３０〜
４０ｍＡであった。非対称コーティングを施すことによ
り共振器長２００μｍの素子では６０℃において１０ｍ
Ｗ定出力動作２０００時間以上の安定動作が得られ、共
振器長６００μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定
出力動作３０００時間の安定動作を得られた。
の範囲で低閾値動作を達成するとともに実施例１より強
いＴＭモ−ド偏波の素子を得た。共振器長２００，３０
０，４００，５００，６００μｍの素子において、室温
での相対偏波強度比（ＩTM−ＩTE／ＩTM＋ＩTE）を共振
器長に対して８図に示す。共振器長が短くなるにつれて
相対偏波強度が強くなり、共振器長２００μｍの素子で
は相対強度比は０.９〜０.９５ の高い値が得られた。
共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は５〜
１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３０〜
４０ｍＡであった。非対称コーティングを施すことによ
り共振器長２００μｍの素子では６０℃において１０ｍ
Ｗ定出力動作２０００時間以上の安定動作が得られ、共
振器長６００μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定
出力動作３０００時間の安定動作を得られた。
【００１５】（実施例３）本発明の他実施例を図９，図
１０により説明する。まず図９において、(100)面から
〔０１１〕〔０−１−１〕方向に５°傾いた面を有する
ｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18cm-3)，
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３(ｄ＝２.０μｍ，ＮD＝
９×１０17cm-3)，膜厚５ｎｍのアンドープＧａ1-γＩ
ｎγＰ量子井戸層（γ＝０.６６，格子歪量＋１.０％）
３層と、膜厚５ｎｍのアンドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-β
P量子障壁層（Ａｌ組成ｙ3＝０.５とし、βはＧａＡｓ
基板と格子整合する値０.５)２層，量子井戸層両側に膜
厚１０ｎｍのアンドープ(Ａｌy3Ｇａ1-y3)βＩｎ1-βＰ
層光分離閉じ込め層（Ａｌ組成ｙ3＝０.５とし、βはＧ
ａＡｓ基板と格子整合する値０.５）から構成される(量
子井戸層周辺の伝導帯バンド構造概略は図１０のように
なる)多重量子井戸活性層１２，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層５(ｄ＝1.8μｍ，ＮA＝７〜８×１０17cm-3），
ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層６（ｄ＝０.０５μｍ，ＮA＝
２×１０18cm-3）を成長温度６７０℃において有機金属
気相成長 (ＭＯＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長し
た。この後は、実施例１と全く同様に素子を作製し，図
９の断面を有する素子を得る。
１０により説明する。まず図９において、(100)面から
〔０１１〕〔０−１−１〕方向に５°傾いた面を有する
ｎ型ＧａＡｓ基板１を用いて、その上にｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２（ｄ＝０.１μｍ，ＮD＝１×１０18cm-3)，
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層３(ｄ＝２.０μｍ，ＮD＝
９×１０17cm-3)，膜厚５ｎｍのアンドープＧａ1-γＩ
ｎγＰ量子井戸層（γ＝０.６６，格子歪量＋１.０％）
３層と、膜厚５ｎｍのアンドープ(Aly3Ga1-y3)βIn1-β
P量子障壁層（Ａｌ組成ｙ3＝０.５とし、βはＧａＡｓ
基板と格子整合する値０.５)２層，量子井戸層両側に膜
厚１０ｎｍのアンドープ(Ａｌy3Ｇａ1-y3)βＩｎ1-βＰ
層光分離閉じ込め層（Ａｌ組成ｙ3＝０.５とし、βはＧ
ａＡｓ基板と格子整合する値０.５）から構成される(量
子井戸層周辺の伝導帯バンド構造概略は図１０のように
なる)多重量子井戸活性層１２，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光
導波層５(ｄ＝1.8μｍ，ＮA＝７〜８×１０17cm-3），
ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層６（ｄ＝０.０５μｍ，ＮA＝
２×１０18cm-3）を成長温度６７０℃において有機金属
気相成長 (ＭＯＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長し
た。この後は、実施例１と全く同様に素子を作製し，図
９の断面を有する素子を得る。
【００１６】本実施例では発振波長６７５〜６８５ｎｍ
の範囲において低閾値動作を達成するとともに高出力特
性を得ることが可能となった。共振器長２００，３０
０，４００，５００，６００μｍの素子において、室温
での相対偏波強度比（ＩTE−ＩTM／ＩTE＋ＩTM）を共振
器長に対して図１１に示す。共振器長が長くなるにつれ
て相対偏波強度が強くなり、共振器長６００μｍの素子
では相対強度比は0.85〜０.９５ の高い値が得られた。
共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は５〜
１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３０〜
４０ｍＡであった。また非対称コーティングを施すこと
により共振器長６００μｍの素子では７０℃において６
０ｍＷ定出力で３０００時間以上の安定動作が得られ、
共振器長６００μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ
定出力で３０００時間の安定動作が得られた。また最大
光出力は１２０ｍＷ以上であった。
の範囲において低閾値動作を達成するとともに高出力特
性を得ることが可能となった。共振器長２００，３０
０，４００，５００，６００μｍの素子において、室温
での相対偏波強度比（ＩTE−ＩTM／ＩTE＋ＩTM）を共振
器長に対して図１１に示す。共振器長が長くなるにつれ
て相対偏波強度が強くなり、共振器長６００μｍの素子
では相対強度比は0.85〜０.９５ の高い値が得られた。
共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は５〜
１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３０〜
４０ｍＡであった。また非対称コーティングを施すこと
により共振器長６００μｍの素子では７０℃において６
０ｍＷ定出力で３０００時間以上の安定動作が得られ、
共振器長６００μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ
定出力で３０００時間の安定動作が得られた。また最大
光出力は１２０ｍＷ以上であった。
【００１７】
【発明の効果】本発明により、相対偏波強度を最も大き
くする格子歪量の範囲を決めることができ、格子歪の符
号の違いに対応して引張歪の場合は共振器長を短く端面
反射率小さく設定し、圧縮歪の場合は共振器長を長く端
面反射率大きく設定することにより偏波強度を大きくす
ることができた。この偏波強度を大きくする設計によ
り、従来に比べ３０〜４０％の低閾値化を図ることが可
能になった。
くする格子歪量の範囲を決めることができ、格子歪の符
号の違いに対応して引張歪の場合は共振器長を短く端面
反射率小さく設定し、圧縮歪の場合は共振器長を長く端
面反射率大きく設定することにより偏波強度を大きくす
ることができた。この偏波強度を大きくする設計によ
り、従来に比べ３０〜４０％の低閾値化を図ることが可
能になった。
【００１８】具体的には、６３０ｎｍ帯の短波長域にお
いて共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は
５〜１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３
０〜４０ｍＡであった。信頼性に関しては、共振器長２
００μｍの素子では６０℃において１０ｍＷ定出力動作
２０００時間以上の安定動作が得られ、共振器長600μ
ｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定出力動作３００
０時間の安定動作を得ている。又、６７０ｎｍ帯の波長
域では共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値
は５〜１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では
３０〜４０ｍＡであった。信頼性に関しては、共振器長
６００μｍの素子では７０℃において６０ｍＷ定出力で
３０００時間以上の安定動作が得られ、共振器長６００
μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定出力で３００
０時間の安定動作が得られた。
いて共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値は
５〜１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では３
０〜４０ｍＡであった。信頼性に関しては、共振器長２
００μｍの素子では６０℃において１０ｍＷ定出力動作
２０００時間以上の安定動作が得られ、共振器長600μ
ｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定出力動作３００
０時間の安定動作を得ている。又、６７０ｎｍ帯の波長
域では共振器長２００μｍの素子では室温での閾電流値
は５〜１５ｍＡであり、共振器長６００μｍの素子では
３０〜４０ｍＡであった。信頼性に関しては、共振器長
６００μｍの素子では７０℃において６０ｍＷ定出力で
３０００時間以上の安定動作が得られ、共振器長６００
μｍの素子では６０℃において４０ｍＷ定出力で３００
０時間の安定動作が得られた。
【図１】量子井戸層に圧縮歪を導入したときのエネルギ
バンドの説明図。
バンドの説明図。
【図２】量子井戸層に引張歪を導入したときのエネルギ
バンドの説明図。
バンドの説明図。
【図３】本発明の一実施例を示す素子の断面図。
【図４】量子井戸層内における歪層の領域及び伝導帯バ
ンドの説明図。
ンドの説明図。
【図５】量子井戸層に引張歪を導入したときの偏波相対
強度と共振器長との特性図。
強度と共振器長との特性図。
【図６】本発明の他実施例を示す素子構造の断面図。
【図７】量子井戸層内に導入する歪層の領域及び伝導帯
バンド構造の説明図。
バンド構造の説明図。
【図８】量子井戸層に引張歪を導入したときの偏波相対
強度と共振器長との特性図。
強度と共振器長との特性図。
【図９】本発明の他実施例を示す素子構造の断面図。
【図１０】量子井戸層内に導入する歪層の領域及び伝導
帯バンド構造の説明図。
帯バンド構造の説明図。
【図１１】量子井戸層に圧縮歪を導入したときの偏波相
対強度と共振器長との特性図。
対強度と共振器長との特性図。
１…(１００)面から〔０１１〕〔０−１−１〕方向にオ
フしたｎ型ＧａＡｓ傾角基板、２…ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層、３…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、４…ＧａγＩ
ｎ1-γＰ／(Ａｌy1Ｇａ1-y1)βＩｎ1-βＰ歪単一量子井
戸構造活性層、５…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、６…
ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層、７…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
兼光吸収層、８…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、９…ｐ電
極、１０…ｎ電極。
フしたｎ型ＧａＡｓ傾角基板、２…ｎ型ＧａＡｓバッフ
ァ層、３…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、４…ＧａγＩ
ｎ1-γＰ／(Ａｌy1Ｇａ1-y1)βＩｎ1-βＰ歪単一量子井
戸構造活性層、５…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、６…
ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層、７…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄
兼光吸収層、８…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、９…ｐ電
極、１０…ｎ電極。
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板上に設けた禁制帯幅の大きい光
導波層と前記光導波層によって挾まれた禁制帯幅の小さ
い活性層を有する異種接合構造半導体のレーザ素子にお
いて、前記活性層を構成する結晶格子に対して引張ある
いは圧縮歪を導入した歪量子井戸構造を設定し、前記レ
ーザ素子における共振器端面の前面と後面の反射率をそ
れぞれＲf，Ｒrとして共振器長をＬとしたときに、前記
量子井戸層に引張歪を導入したときには素子の共振器長
を同じ発振波長を有する無歪量子井戸層の素子より短く
して１０cm-1≦ｌｎ〔１／（ＲfＲr）〕／（２Ｌ）≦４
０cm-1の範囲にある関係を有し、あるいは量子井戸層に
圧縮歪を導入したときには素子の共振器長を同じ発振波
長を有する無歪量子井戸層の素子より長くして２cm-1≦
ｌｎ〔１／（ＲfＲr）〕／（２Ｌ）≦１５cm-1の範囲に
ある関係を有することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】請求項１において、前記量子井戸層に引張
歪を導入したときには素子の共振器長を１００〜６００
μｍの範囲とし、あるいは前記量子井戸層に圧縮歪を導
入したときには素子の共振器長を６００〜１２００μｍ
の範囲とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記量子井戸
層に引張歪を導入したときには前面後面の反射率の積Ｒ
f・Ｒrを０.０８〜０.２５の範囲とし、あるいは前記量
子井戸層に圧縮歪を導入したときには前面後面の反射率
の積Ｒf・Ｒrを０.２〜0.65の範囲である半導体レーザ
素子。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、前記量子
井戸層に引張歪を導入したときには−１.５％〜−０.５
％の範囲の歪量を導入し、前記量子井戸層に圧縮歪を導
入したときには＋０.５％〜＋１.５％の範囲の歪量を導
入する半導体レーザ素子。 - 【請求項５】請求項１，２，３または４において、歪量
子井戸構造の量子井戸層数は１〜７の範囲である半導体
レーザ素子。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
前記量子井戸層の幅を３〜４０ｎｍの範囲とし、前記量
子井戸層に引張歪を導入したときには１０〜４０ｎｍの
範囲とし、前記量子井戸層に圧縮歪を導入したときには
３〜１５ｎｍの範囲とする半導体レーザ素子。 - 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て（１００）面から〔０１１〕〔０−１−１〕あるいは
〔０−１１〕〔０１−１〕（〔 〕内においてマイナス
記号は負の方向を示す）方向へ２°〜２６°傾けた、望
ましくは５°〜１６°傾けた傾角基板上に引張あるいは
圧縮歪を導入した量子井戸構造を有する活性層を作製す
る半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25671893A JPH07111367A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25671893A JPH07111367A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111367A true JPH07111367A (ja) | 1995-04-25 |
Family
ID=17296496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25671893A Pending JPH07111367A (ja) | 1993-10-14 | 1993-10-14 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07111367A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09107152A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-04-22 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体レーザダイオード |
| JP2001111163A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| US7974323B2 (en) | 2008-11-12 | 2011-07-05 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser |
| US8446927B2 (en) | 2011-01-27 | 2013-05-21 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US8599895B2 (en) | 2011-01-27 | 2013-12-03 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
-
1993
- 1993-10-14 JP JP25671893A patent/JPH07111367A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09107152A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-04-22 | Lg Semicon Co Ltd | 半導体レーザダイオード |
| JP2001111163A (ja) * | 1999-10-06 | 2001-04-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP4488559B2 (ja) * | 1999-10-06 | 2010-06-23 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| US7974323B2 (en) | 2008-11-12 | 2011-07-05 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser |
| US8446927B2 (en) | 2011-01-27 | 2013-05-21 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US8599895B2 (en) | 2011-01-27 | 2013-12-03 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US8611386B2 (en) | 2011-01-27 | 2013-12-17 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US8923355B2 (en) | 2011-01-27 | 2014-12-30 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US9197035B2 (en) | 2011-01-27 | 2015-11-24 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
| US9564738B2 (en) | 2011-01-27 | 2017-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof |
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