JPH07335981A - 半導体発光素子,レーザアンプ,及び増幅機能を有する波長可変フィルタ - Google Patents

半導体発光素子,レーザアンプ,及び増幅機能を有する波長可変フィルタ

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JPH07335981A
JPH07335981A JP6124830A JP12483094A JPH07335981A JP H07335981 A JPH07335981 A JP H07335981A JP 6124830 A JP6124830 A JP 6124830A JP 12483094 A JP12483094 A JP 12483094A JP H07335981 A JPH07335981 A JP H07335981A
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Shoichi Kakimoto
昇一 柿本
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発熱を抑えた、ゆらぎの少ない低雑音な増幅
機能を有する半導体発光素子を得ることを目的とする。 【構成】 ダブルヘテロ構造を有するレーザダイオード
のp型InPクラッド層3とアンドープInGaAsP
活性層2との間に、アンドープn型InPクラッド層4
を備え、このアンドープn型InPクラッド層4の厚さ
を、該アンドープn型InPクラッド層4内における正
孔の拡散長より厚くなるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体発光素子,レー
ザアンプ,及び増幅機能を有する波長可変フィルタに関
し、高感度な光通信システム,及び光スイッチシステム
(光変化システム)に利用される低雑音な半導体発光素
子,レーザアンプ,及び増幅機能を有する波長可変フィ
ルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の低雑音なレーザダイオードとし
て、Journal Optical Society of America,B,p.p.1663-
1666(1987)(以下文献1と称す)に図27のようなバン
ド構造を有する半導体レーザダイオードが発表されてい
る。この文献1ではAlGaAs系の材料を用いた発光
ダイオードを例にとって説明しているが、同様の構造を
レーザダイオードにも適用できることが示唆されてお
り、図27は、上記文献1に記載された発光ダイオード
と同様の構造を有するInP系レーザダイオードのバン
ド構造を示す図である。図27において、1はn型In
Pクラッド層のバンドギャップエネルギー,2はInG
aAsP活性層のバンドギャップエネルギー,3はp型
InPクラッド層のバンドギャップエネルギー,4aは
真性半導体InP層のバンドギャップエネルギーを示し
ており、真性半導体層4の厚さLは該真性半導体層4中
における電子の拡散長Lnよりも厚くなるよう形成され
ており、例えばL=2Lnとする。
【0003】次に動作について説明する。真性半導体層
4aは、厚さが電子の拡散長よりも厚くなるように形成
されているため、この真性半導体層4において電子が蓄
積し、この蓄積された電子相互間にクーロン反揆力が働
き、電子はランダムにではなく、規則的に活性層2へ注
入される。
【0004】その結果、レーザ光発生も規則的となり、
光子数のゆらぎの2乗〈Δn2 〉=〈n2 〉−〈n〉2
の値は、電子がランダムに活性層に注入されてコヒーレ
ントな光が発生する場合の値である〈n〉よりも小さく
なる。したがって、ゆらぎを小さくできるから、レーザ
ダイオードの低雑音化が可能となる。なお、〈 〉は平
均を意味し、nは光子数を示している。
【0005】上記文献1によれば真性半導体InP層4
aを流れる電流IL と真性半導体InP層4aに加わる
電圧VL は次式で与えられる。 IL =(9/8)(εμn /L3 )AVL …(1) εは誘電率,μn は真性半導体InP層の電子の易動
度,Aは電流が流れる断面積で、A=w×d(wはスト
ライプ幅,dは共振器長)となる。レーザ光を光ファイ
バなどを通して受光素子に結合させた場合、受光素子の
光電流のゆらぎの2乗を平均の光電流で割った値Fは、
文献1によれば次式で与えられる。 F=1+ηL ・ηC ・ηD (8kT/VL −1)…(2) ηC はレーザ光の光ファイバへの結合効率,ηD は受光
素子の量子効率,kはボルツマン定数,Tは絶対温度,
ηL はレーザダイオードの量子効率で次式によって与え
られる。
【0006】
【数1】
【0007】ηi は内部量子効率であり、αinは内部ロ
ス,Rf は共振器の前面反射率,Rrは共振器の裏面の
反射率である。
【0008】Applied Physical Letter vol.60,p.p.321
7-3219(1992)(以下文献2と称す)によれば、活性層を
歪み量子井戸で形成することにより、InGaAsP系
レーザダイオードでしきい値電流1mAが達成されてお
り、αinは10cm-1である。ηi の値はInGaAs
P系の場合、IEEE Journal of Quantum Electronicsvo
l.QE-24,p.p.29-35(1988) によれば0.8である。Rf
=1%,Rr=90%,ηC =0.65,ηD =0.9
0とすると、ηL ・ηC ・ηD =0.32となり、光出
力5mwでの動作電流は、上記式より11mAとなる。
【0009】InP結晶で、熱平衡時のフェルミエネル
ギーがバンドギャップの中央付近にくる真性半導体を得
るには、例えばバンドギャップエネルギーが1.35e
VのInPに対して、不純物準位が伝導帯から0.65
eVに位置するFeをドープしてやればよい。S.Adach
i,"Properties of Indium Phosphide,INSPEC(1991)
(以下文献3と称す)によれば、FeをドープしたIn
Pの比抵抗ρは2.1〜4.6×107 Ωcmとなる。F
eはアクセプターレベルとなり、上記文献3によれば5
×1016/cm3 のドーピングでLn=0.75μmとな
る。L=2Ln=1.5μm,Wを1.5μm,dを3
00μmとすると、ρ=2.1×107 Ωcmとした場
合に、FeドープInP層4の抵抗RL =7×108
Ωとなり、11mA電流を流したとしたとき、VL =
7.7×106 VでF=0.68となる。この値は上記
文献1で得られている、AlGaAs系の材料を用い、
n型AlGaAsクラッド層とGaAs活性層の間に真
性AlGaAs層を設けた構造の発光ダイオードにおけ
るFの値0.899よりも小さく、より低雑音であるこ
とを意味する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の低雑音なレーザ
ダイオード等の半導体発光素子は以上のように構成され
ていた。しかしながら、真性半導体層は高抵抗であり、
例えば上記のような構造のInP系レーザダイオードで
は真性半導体層であるFeドープInP層で消費される
電力は84.7×103 Wとなり、例えば、熱抵抗を3
0°C/Wと仮定すれば、温度上昇は2,540,000 ℃と、
非常に高温となり、レーザ発振しないばかりか結晶を溶
かしてしまう。
【0011】この発明は上記のような問題点を解決する
ためのものであり、発熱を抑えた、ゆらぎの少ない低雑
音な半導体発光素子を得ることを目的としている。
【0012】また、この発明は発熱を抑えた、ゆらぎの
少ない低雑音なレーザアンプを得ることを目的としてい
る。
【0013】また、この発明は発熱を抑えた、ゆらぎの
少ない低雑音な増幅機能を有する波長可変フィルタを得
ることを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体発
光素子は、活性層が第1導電型クラッド層,及び第2導
電型クラッド層により挟み込まれてなるダブルヘテロ構
造を有し、上記ダブルヘテロ構造は、上記第1導電型ク
ラッド層と活性層との間に、上記第1導電型クラッド層
と同一材料からなるアンドープクラッド層を備えてお
り、このアンドープクラッド層の厚さが、該アンドープ
クラッド層内におけるキャリアの拡散長より厚いもので
ある。
【0015】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はp型クラッド層で、上記第2導
電型クラッド層はn型クラッド層で、上記アンドープク
ラッド層はアンドープn型クラッド層であり、このアン
ドープn型クラッド層の厚さが、該アンドープn型クラ
ッド層内における正孔の拡散長より厚いものである。
【0016】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はp型InPクラッド層で、上記
第2導電型クラッド層はn型InPクラッド層で、上記
活性層は、InGaAsP活性層で、上記アンドープク
ラッド層はアンドープn型InPクラッド層であり、こ
のアンドープn型クラッド層の厚さが、該アンドープn
型クラッド層内における正孔の拡散長より厚いものであ
る。
【0017】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はn型クラッド層で、上記第2導
電型クラッド層はp型クラッド層で、上記アンドープク
ラッド層はアンドープp型クラッド層であり、このアン
ドープp型クラッド層の厚さが、該アンドープp型クラ
ッド層内における電子の拡散長より厚いものである。
【0018】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はn型AlxGa1-x Asクラッ
ド層で、上記第2導電型クラッド層はp型Alx Ga1-
x Asクラッド層で、上記活性層は、Aly Ga1-y A
s(x>y)活性層で、上記アンドープクラッド層はア
ンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層であり、こ
のアンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
は、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
における電子の拡散長より厚いものである。
【0019】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はn型AlxGa1-x Asクラッ
ド層で、上記第2導電型クラッド層はp型Alx Ga1-
x Asクラッド層で、上記活性層は、InGaAs/A
ly Ga1-y As(x>y)歪み量子井戸活性層で、上
記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga1-
x Asクラッド層であり、このアンドープp型Alx G
a1-x Asクラッド層の厚さが、該アンドープp型Al
x Ga1-x Asクラッド層内における電子の拡散長より
厚いものである。
【0020】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はp型クラッド層で、上記第2導
電型クラッド層はn型クラッド層で、上記アンドープク
ラッド層はアンドープp型クラッド層であり、このアン
ドープp型クラッド層の厚さが、該アンドープp型クラ
ッド層内における正孔の拡散長より厚いものである。
【0021】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はp型AlxGa1-x Asクラッ
ド層で、上記第2導電型クラッド層はn型Alx Ga1-
x Asクラッド層で、上記活性層は、Aly Ga1-y A
s(x>y)活性層で、上記アンドープクラッド層はア
ンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層であり、こ
のアンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
が、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
における正孔の拡散長より厚いものである。
【0022】また、上記半導体発光素子において、上記
第1導電型クラッド層はp型AlxGa1-x Asクラッ
ド層で、上記第2導電型クラッド層はn型Alx Ga1-
x Asクラッド層で、上記活性層は、InGaAs/A
ly Ga1-y As(x>y)歪み量子井戸活性層で、上
記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga1-
x Asクラッド層であり、このアンドープp型Alx G
a1-x Asクラッド層の厚さは、該アンドープp型Al
x Ga1-x Asクラッド層内における正孔の拡散長より
厚いものである。
【0023】また、この発明に係る半導体発光素子は、
活性層が第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型
クラッド層により挟み込まれてなるダブルへテロ構造を
有し、このダブルヘテロ構造は、上記第1の第1導電型
クラッド層と活性層との間に、上記第1の第1導電型ク
ラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用が大きい
エネルギー障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層
を有し、上記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1
の第1導電型クラッド層内におけるキャリアの拡散長よ
り長い間隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対して
隔てて配置された、上記第2の第1導電型クラッド層よ
りもキャリアの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記
第1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑
制する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第
1導電型クラッド層を有しているものである。
【0024】また、上記半導体発光素子において、上記
第2の第1導電型クラッド層のバンドギャップエネルギ
ーは、上記第3の第1導電型クラッド層のバンドギャッ
プエネルギーと等しく、かつ上記第2の第1導電型クラ
ッド層の厚さは、上記第3の第1導電型クラッド層の厚
さより厚いものである。
【0025】また、上記半導体発光素子において、上記
第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層の材料はInPであり、上記第2,第3の第1導電型
クラッド層の材料はGax In1-x Pであり、上記活性
層の材料はInGaAsPであるものである。
【0026】また、上記半導体発光素子において、上記
第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層の材料はAly Ga1-y Asであり、上記第2,第3
の第1導電型クラッド層の材料はAlx Ga1-x As
(x>y)であり、上記活性層の材料はAlGaAsで
あるものである。
【0027】また、上記半導体発光素子において、上記
第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層の材料はAly Ga1-y Asであり、上記第2,第3
の第1導電型クラッド層の材料はAlx Ga1-x As
(x>y)であり、上記活性層の材料はInGaAs/
AlGaAs歪み量子井戸活性層であるものである。
【0028】また、上記半導体発光素子において、上記
第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層の材料は(Aly Ga1-y )0.5 In0.5 Pであり、
上記第2,第3の第1導電型クラッド層の材料は(Al
x Ga1-x )0.5 In0.5 P(x>y)であり、上記活
性層の材料はAlGaInPであるものである。
【0029】また、上記半導体発光素子において、上記
第2の第1導電型クラッド層の厚さは、上記第3の第1
導電型クラッド層の厚さと等しく、かつ上記第2の第1
導電型クラッド層のバンドギャップエネルギーは、上記
第3の第1導電型クラッド層のバンドギャップエネルギ
ーより大きいものである。
【0030】また、上記半導体発光素子において、上記
第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層の材料はInPであり、上記第2の第1導電型クラッ
ド層の材料はGax In1-x Pであり、上記第3の第1
導電型クラッド層の材料はGay In1-y P(x>y)
であり、上記活性層の材料はInGaAsPであるもの
である。
【0031】また、この発明に係るレーザアンプは、活
性層が第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層により挟み込まれてなり、その両端面に低反射率コー
ティングが施されており、上記活性層に入射されたレー
ザ光を増幅する機能を有するダブルヘテロ構造を有し、
このダブルヘテロ構造は、上記第1導電型クラッド層と
活性層との間に、上記第1導電型クラッド層と同一材料
からなるアンドープクラッド層を備え、該アンドープク
ラッド層の厚さが、該アンドープクラッド層内における
キャリアの拡散長より厚いものである。
【0032】また、この発明に係るレーザアンプは、活
性層が第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラッド
層により挟み込まれてなり、その両端面に低反射率コー
ティングが施されており、上記活性層に入射されたレー
ザ光を増幅する機能を有するダブルヘテロ構造を有し、
このダブルヘテロ構造は、上記第1の第1導電型クラッ
ド層と活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド
層よりもキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネル
ギー障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有
し、かつ、上記第1の第1導電型クラッド層内に、該第
1の第1導電型クラッド層内におけるキャリアの拡散長
より長い間隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対し
て隔てて配置された、上記第2の第1導電型クラッド層
よりもキャリアの通過を抑制する作用が小さく、かつ上
記第1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を
抑制する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の
第1導電型クラッド層を有するものである。
【0033】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フィルタは、活性層が第1の第1導電型クラッド
層,及び第1の第2導電型クラッド層により挟み込まれ
てなるダブルヘテロ構造と、上記第1の第2導電型クラ
ッド層と活性層との間に設けられた第1の第2導電型ガ
イド層とにより構成され、該第1の第2導電型ガイド層
に入射されるレーザ光を増幅する光増幅部と、この光増
幅部の後段に、上記第1の第2導電型ガイド層と連結し
て設けられた第2の第2導電型ガイド層と、この第2の
第2導電型ガイド層の上記第1の第2導電型クラッド層
側に設けられた第2の第2導電型クラッド層と、上記第
2の第2導電型ガイド層の上記第1の第1導電型クラッ
ド層側に設けられた第2の第1導電型クラッド層とによ
り構成される、上記第2の第2導電型ガイド層に入射さ
れた光から所定の波長の光を選択する波長可変フィルタ
部とを備えており、上記光増幅部は、上記第1の第1導
電型クラッド層と活性層との間に、上記第1の第1導電
型クラッド層と同一材料からなるアンドープクラッド層
を有し、このアンドープクラッド層の厚さは、該アンド
ープクラッド層内におけるキャリアの拡散長より厚いも
のである。
【0034】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フィルタは、活性層が第1の第1導電型クラッド
層,及び第1の第2導電型クラッド層により挟み込まれ
てなるダブルヘテロ構造と、上記第1の第2導電型クラ
ッド層と活性層との間に設けられた第1の第2導電型ガ
イド層とにより構成され、該第1の第2導電型ガイド層
に入射されるレーザ光を増幅する光増幅部と、この光増
幅部の後段に、上記第1の第2導電型ガイド層と連結し
て設けられた第2の第2導電型ガイド層と、この第2の
第2導電型ガイド層の上記第1の第2導電型クラッド層
側に設けられた第2の第2導電型クラッド層と、上記第
2の第2導電型ガイド層の上記第1の第1導電型クラッ
ド層側に設けられた第2の第1導電型クラッド層とによ
り構成される、上記第2の第2導電型ガイド層に入射さ
れた光から所定の波長の光を選択する波長可変フィルタ
部とを備えており、上記光増幅部は、上記第1の第1導
電型クラッド層と活性層との間に、上記第1の第1導電
型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用が大
きいエネルギー障壁を形成する第3の第1導電型クラッ
ド層を有し、上記第1の第1導電型クラッド層内に、該
第1の第1導電型クラッド層内におけるキャリアの拡散
長より長い間隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対
して隔てて配置された、上記第2の第1導電型クラッド
層よりもキャリアの通過を抑制する作用が小さく、かつ
上記第1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過
を抑制する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第4
の第1導電型クラッド層を有しているものである。
【0035】
【作用】この発明に係る半導体発光素子によれば、ダブ
ルヘテロ構造の第1導電型クラッド層と活性層との間
に、上記第1導電型クラッド層と同一材料からなるアン
ドープクラッド層を備え、このアンドープクラッド層の
厚さが、該アンドープクラッド層内におけるキャリアの
拡散長より厚くなるようにしたから、該アンドープクラ
ッド層にキャリアを蓄積させて、キャリア同士のクーロ
ン反発力によりキャリアを規則的に活性層に注入させる
ことができ、発熱が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な半
導体発光素子を得ることができる。
【0036】また、この発明に係る半導体発光素子によ
れば、ダブルヘテロ構造の第1の第1導電型クラッド層
と活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層よ
りもキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー
障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、上
記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の第1導電
型クラッド層内におけるキャリアの拡散長より長い間隔
を上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔てて配置
された、上記第2の第1導電型クラッド層よりもキャリ
アの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第1の第1
導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用
が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1導電型ク
ラッド層を有しているから、上記第2,第3の第1導電
型クラッド層間の第1の第1導電型クラッド層にキャリ
アを蓄積させ、キャリア同士のクーロン反発力によりキ
ャリアを規則的に活性層に注入させることができ、発熱
が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な半導体発光素子を得
ることができる。
【0037】また、この発明に係るレーザアンプによれ
ば、ダブルヘテロ構造の第1導電型クラッド層と活性層
との間に、上記第1導電型クラッド層と同一材料からな
るアンドープクラッド層を備え、このアンドープクラッ
ド層の厚さが、該アンドープクラッド層内におけるキャ
リアの拡散長より厚くなるようにしたから、該アンドー
プクラッド層にキャリアを蓄積させて、キャリア同士の
クーロン力によりキャリアを規則的に活性層に注入させ
ることができ、発熱が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な
レーザアンプを得ることができる。
【0038】また、この発明に係るレーザアンプによれ
ば、ダブルヘテロ構造の第1の第1導電型クラッド層と
活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層より
もキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー障
壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、上記
第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の第1導電型
クラッド層内におけるキャリアの拡散長より長い間隔を
上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔てて配置さ
れた、上記第2の第1導電型クラッド層よりもキャリア
の通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第1の第1導
電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用が
大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1導電型クラ
ッド層を有しているから、上記第2,第3の第1導電型
クラッド層間の第1の第1導電型クラッド層にキャリア
を蓄積させ、キャリア同士のクーロン力によりキャリア
を規則的に活性層に注入させることができ、発熱が少な
く、ゆらぎの少ない低雑音なレーザアンプを得ることが
できる。
【0039】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フィルタによれば、光増幅部のダブルヘテロ構造
の第1の第1導電型クラッド層と活性層との間に、上記
第1の第1導電型クラッド層と同一材料からなるアンド
ープクラッド層を備え、このアンドープクラッド層の厚
さが、該アンドープクラッド層内におけるキャリアの拡
散長より厚くなるようにしたから、該アンドープクラッ
ド層にキャリアを蓄積させて、キャリア同士のクーロン
反発力によりキャリアを規則的に活性層に注入させるこ
とができ、発熱が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な増幅
機能を有する波長可変フイルタを得ることができる。
【0040】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フイルタによれば、光増幅部のダブルヘテロ構造
の第1の第1導電型クラッド層と活性層との間に、上記
第1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑
制する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第
1導電型クラッド層を有し、上記第1の第1導電型クラ
ッド層内に、該第1の第1導電型クラッド層内における
キャリアの拡散長より長い間隔を上記第3の第1導電型
クラッド層に対して隔てて配置された、上記第3の第1
導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用
が小さく、かつ上記第1の第1導電型クラッド層よりも
キャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー障壁
を形成する第4の第1導電型クラッド層を有しているか
ら、上記第3,第4の第1導電型クラッド層間の第1の
第1導電型クラッド層にキャリアを蓄積させ、キャリア
同士のクーロン反発力によりキャリアを規則的に活性層
に注入させることができ、発熱が少なく、ゆらぎの少な
い低雑音な光増幅機能を有する波長可変フイルタを得る
ことができる。
【0041】
【実施例】
実施例1.図1は本発明の第1の実施例によるレーザダ
イオードの構造を示す断面図であり、本実施例1の半導
体レーザダイオードは、n型InPクラッド層−活性層
−p型InPクラッド層からなるダブルヘテロ構造を備
えたInGaAsP系レーザダイオードにおいて、アン
ドープn型InPクラッド層を、p型InPクラッド層
と活性層との間に、上記InPアンドープ層での正孔の
拡散長Lp よりも厚い厚さではさみ込んでなる構造のI
nGaAsP系レーザダイオードである。図において、
5は不純物濃度が3×1018/cm3 で厚さが90μm
であるp型InP基板、3は不純物濃度が1×1018
cm3 で厚さが1.5μmであるp型InPクラッド
層、4はアンドープInP層で、アンドープといって
も、成長プロセスによる残留不純物Siが1016/cm3
含まれており、n型となっている。このアンドープIn
P層4の厚さは、アンドープInP中での正孔での拡散
長Lp よりも厚ければよく、上記文献2によれば、アン
ドープInP中での正孔の拡散長Lp は1.8μmであ
るので、本実施例においてはアンドープInP層4の厚
さL=2Lp =3.6μmとする。2は厚さ0.1μm
のアンドープInGaAsP活性層、1は厚さ1.5μ
mで不純物濃度が1×1018/cm3 であるn型InP
クラッド層で、p型クラッド層3,アンドープ層4,活
性層2,及びn型クラッド層1は幅が1.5μmのメサ
形状となるように形成されている。6は不純物濃度が1
×1018/cm3 であるp型InP埋め込み層,7は不
純物濃度が1×1018/cm3 であるn型InPブロッ
ク層,8は不純物濃度が1×1018/cm-3であるp型
InPブロック層で、p型埋め込み層6,n型ブロック
層7,及びp型ブロック層8は上記メサ形状を埋め込む
ように順次形成されている。9は不純物濃度が3×10
18/cm3 で厚さが0.5μmであるn型InGaAs
Pコンタクト層、10はAuZn系材料からなるp側電
極、11はAuGe系材料からなるn側電極である。
【0042】また、図2は上記図1において示したレー
ザダイオードの製造方法を示す断面図であり、図におい
て図1と同一符号は同一または相当する部分を示してお
り、12はSiO2 膜である。
【0043】また、図3は上記図1に示した半導体レー
ザダイオードの活性層近傍のバンドギャップエネルギー
を示すバンド構造図であり、図において、図1と同一符
号は同一又は相当する部分を示している。
【0044】つぎに製造方法を図2について説明する。
まず、図2(a) に示すように、p型InP基板1上にM
OCVD(metal organic chemical vapor deposition:
有機金属気相成長法)により、p型クラッド層3,アン
ドープ層4,活性層2,及びn型クラッド層1を順次成
長させる。つぎに、n型クラッド層1上にSiO2 膜1
2をCVD(chemical vapor deposition )法で形成し
た後、このSiO2 膜12をストライプ状に加工する。
さらに、このSiO2 膜12をマスクとして、n型クラ
ッド層1からp型InP基板1に達するまでウエットエ
ッチングを行い、メサ形状を形成する(図2(b))。次
に、再びMOCVD法により、上記メサ側面にp型埋め
込み層6,n型ブロック層7,及びp型ブロック層8を
順次埋め込み成長させる。その後、SiO2 膜12を除
去し、n型InGaAsPコンタクト層9をMOCVD
法で成長させた後、メタライズ工程によりp側電極1
0,n側電極11を形成する。
【0045】本実施例1による半導体レーザダイオード
においては、n型アンドープ層4は不純物濃度が小さ
く、その厚さが正孔の拡散長よりも厚いため、このn型
アンドープ層4の領域が空間電荷制限電流領域となり、
この領域において正孔が蓄積し、正孔相互間にクーロン
反発力が働き、正孔がランダムにではなく、規則的に活
性層2に注入されるようになる。その結果レーザ光発生
も規則的となり、光子数のゆらぎも小さくなり、低雑音
なレーザダイオードを得ることが可能となる。アンドー
プInPの比抵抗は0.55Ωcmであり、アンドープI
nP層4の抵抗RL =44Ω,動作電流を11mAとす
れば、アンドープInP層4に加わる電圧VL =0.4
8Vとなり、これらの値を用いて上記従来例において述
べた式(2)より求めると、受光素子の光電流のゆらぎの
2乗を平均の光電流で割った値Fは0.82となる。こ
の値はFeドープの場合のF=0.68よりも大きい
が、上記文献1のF=0.899よりは小さい。したが
って低雑音化を図ることができることを示している。ま
た、レーザダイオード全体に加わる電圧はヘテロ接合に
掛かる電圧1.3Vとp型InPクラッド層3とアンド
ープInP層(n型)4との間に掛かる電圧1.35
V,そしてアンドープInP層4に掛かる電圧0.44
Vの和で、3.1Vであり、電流を11mAとすると消
費される電力は0.034Wであり、レーザダイオード
の熱抵抗を30°C/Wとした場合の温度上昇は1.0
°Cと小さく、これはほとんどレーザ発振に影響しない
ものである。
【0046】このように本実施例によれば、n型InP
クラッド層−活性層−p型InPクラッド層からなるダ
ブルヘテロ構造を備えたInGaAsPレーザダイオー
ドにおいて、n型アンドープInPクラッド層を、p型
InPクラッド層と活性層との間に上記InPアンドー
プ層での正孔の拡散長Lp よりも厚い厚さで挟み込んで
なる構造としたから、発熱が少なく,低雑音なレーザダ
イオードを得ることができる。
【0047】ここで、上記実施例1において、活性層2
とn型InPクラッド層1の間にアンドープn型InP
層を設けるようにした場合においても、発光される光の
ゆらぎを抑えた低雑音な半導体レーザダイオードを得る
ことは可能である。しかし、活性層2とn型InPクラ
ッド層1の間にアンドープInP層を設けた場合、アン
ドープInP層での電子の拡散長は、Lnは上記従来例
において述べた文献1より24〜28μmであり、アン
ドープInP層の厚さLは約50μmとなり,厚さが厚
くなるので実用的ではない。
【0048】実施例2.図4は本発明の第2の実施例に
よるレーザダイオードの構造を説明するためのバンド構
造図であり、本実施例2は上記実施例1において示した
構造のレーザダイオードにおいて、材料系をAlGaA
s系としてn型AlGaAs層−活性層−p型AlGa
Asクラッド層からなるダブルヘテロ構造を有するよう
にし、アンドープAlGaAsクラッド層を、n型Al
GaAsクラッド層と活性層との間に、上記アンドープ
層での電子の拡散長よりも厚い厚さではさみ込んでなる
構造としたAlGaAs系レーザダイオードである。
【0049】図において、21はn型Alx Ga1-x A
sクラッド層,22はAly Ga1-y As活性層(x>
y),23はp型Alx Ga1-x Asクラッド層,24
はアンドープのAlx Ga1-x Asクラッド層であり、
アンドープといっても残留不純物カーボンが1×1017
/cm3 入っておりp型となっている。このときS.Asada"
Properties of Aluminium Gallium Arsenide",INSPEC(1
993)によれば、アンドープAlx Ga1-x As層での電
子の拡散長Ln=2.3μmであり、アンドープAlx
Ga1-x Asクラッド層24の層厚はこの拡散長Lnよ
りも厚いものとし、本実施例においてはL=2Ln =
4.6μmとする。本実施例のレーザダイオードにおい
て、din,Rf ,Rγ,ηC は上記実施例1のInG
aAsP系のレーザダイオードの場合と同じ値とし、η
D =0.72とすると、ηL ・ηC・ηD =0.29と
なる。また、しきい値電流を20mAとすると、5mw
の動作電流は25mAとなる。
【0050】次に、動作について説明する。従来例にお
いて説明した文献1において示唆されている従来のAl
GaAs系レーザダイオードにおいて、n型AlGaA
sクラッド層の活性層側の領域に酸素をドープすれば真
性半導体となり、これにより、光のゆらぎが小さくな
り、低雑音化を図ることは可能であると考えられるが、
実際はこのような装置では、1017/cm3 程度の酸素ド
ーピングで比抵抗は104 Ωcmとなり、発熱は1,000 °
Cとなって発振しないばかりでなく、結晶が溶けてしま
う。
【0051】しかし、本実施例においては、p型アンド
ープ層24は不純物濃度が小さく、その厚さが電子の拡
散長よりも厚いため、このp型アンドープ層24の領域
において電子が蓄積し、電子相互間にクーロン反発力が
働き、電子がランダムにではなく、規則的に活性層22
に注入されるようになる。その結果、レーザ光発生も規
則的となり、光子数のゆらぎも小さくなり、低雑音なレ
ーザダイオードを得ることが可能となる。ここで、アン
ドープAlx Ga1-x As層の比抵抗は0.60Ωcm
で、ストライプ幅w=2.5μm,共振器長d=300
μmとするとRL=37Ωで、VL =0.92Vとな
り、F=0.78となる。これはこのレーザダイオード
が低雑音であることを示している。
【0052】また、ヘテロ接合に掛かる電圧1.85
V,n型Alx Ga1-x Asクラッド層21とアンドー
プAlx Ga1-x Asクラッド層24の間に掛かる電圧
2.0V,アンドープAlx Ga1-x Asクラッド層2
4に掛かる電圧0.92Vの和は4.8Vとなり、消費
電力は0.12Wで、熱抵抗を30°C/Wと仮定する
と、温度上昇は3.6°Cと小さく、これはレーザ発振
に影響をほとんど及ぼさないものである。従って上記実
施例1と同様に発熱の小さい低雑音なレーザダイオード
を得ることができる。
【0053】実施例3.図5は本発明の第3の実施例に
よるレーザダイオードの構造を説明するための、活性層
近傍のバンド構造図であり、図において、図4と同一符
号は同一または相当する部分を示しており、25はアン
ドープAlx Ga1-x Asクラッド層(p型)である。
本実施例のレーザダイオードは、上記第2の実施例にお
いて、n型クラッド層21と活性層22の間にアンドー
プのp型Alx Ga1-x Asクラッド層24を設けるか
わりに、活性層22とp型クラッド層23の間に、アン
ドープp型Alx Ga1-x As層25を、該アンドープ
層25における正孔の拡散長よりも厚い厚さとなるよう
形成するようにしたものである。
【0054】ここで、正孔の拡散長Lp はS.Sze 著"Phy
sics of Semiconductor Derices"1st ed.(Wiley-Inters
cience,New York,(969) のp.38式(39),p.44式(44b) に
よれば、
【0055】
【数2】
【0056】で与えられる。なお、Dp は正孔の拡散
定数,τは正孔の寿命,mh は正孔の有効質量である。
化合物半導体においては一般に、正孔の有効質量は電子
の有効質量よりも約1桁大きい。従って、p型半導体中
での正孔の拡散長Lpはn型の半導体中での電子の拡散
長Lnよりも1桁小さくなると考えられ、アンドープp
型AlGaAs中の正孔の拡散長Lpは数μm以下と推
定される。そこでアンドープAlx Ga1-x As層25
の厚さをこの拡散長Lpよりも厚くすれば、アンドープ
Alx Ga1-x As層25が空間電荷制限電流領域とな
り、正孔はアンドープAlx Ga1-x As層25からラ
ンダムにではなく、規則的に注入されるので、低雑音な
AlGaAs系レーザダイオードが得られる。
【0057】このような本実施例においても上記実施例
2と同様の効果を奏するとともに、上記実施例2のn型
クラッド層と活性層の間にアンドープ層を設けた構造に
対して、アンドープ層の厚さを薄くすることができる。
【0058】実施例4.図6は本発明の第4の実施例に
よるレーザダイオードの構造を説明するためのバンド構
造図であり、図6(a) は本実施例のレーザダイオードの
活性層近傍のバンド構造を示しており、図6(b) は図6
(a) の主要部分を拡大したバンド構造図である。本実施
例4のレーザダイオードは、上記実施例2において示し
たレーザダイオードにおいて、活性層を、InGaAs
ウエル層をAly Ga1-y Asバリア層(x>y)で挟
みこんでなる歪み多重量子井戸活性層として、0.98
μm帯のレーザダイオードとしたものである。図におい
て、図4と同一符号は同一又は相当する部分を示してお
り、22aは複数のInGaAsウエル層22bを複数
のAly Ga1-y Asバリア層22cで挟みこんで形成
された歪み多重量子井戸活性層である。
【0059】このような本実施例4においても、上記第
2の実施例において示したように、アンドープAlx G
a1-x Asクラッド層24は残留不純物の影響でp型で
あり、その厚さはこのアンドープAlx Ga1-x As層
24での電子の拡散長よりも厚くなるように設けられて
いるので、アンドープAlx Ga1-x As層24は空間
電荷制限電流領域層となり、低雑音で、発熱の少ない
0.98μm帯レーザダイオードが得られる。
【0060】実施例5.図7は本発明の第5の実施例に
よるレーザダイオードの構造を説明するためのバンド構
造図であり、図7(a) は本実施例のレーザダイオードの
活性層近傍のバンド構造を示しており、図7(b) は図7
(a) の主要部分を拡大したバンド構造図である。本実施
例5のレーザダイオードは、上記実施例3において示し
たレーザダイオードにおいて、活性層を、InGaAs
ウエル層をAly Ga1-y Asバリア(x>y)層で挟
みこんでなる歪み多重量子井戸活性層として、0.98
μm帯のレーザダイオードとしたものである。図におい
て、図5,及び図6と同一符号は同一又は相当する部分
を示している。
【0061】このような本実施例5においても、上記第
3の実施例において示したように、アンドープAlx G
a1-x Asクラッド層25は残留不純物の影響でp型で
あり、その厚さはこのアンドープAlx Ga1-x As層
24での電子の拡散長よりも厚くなるように設けられて
いるので、アンドープAlx Ga1-x As層25は空間
電荷制限電流領域層となり、低雑音で、発熱の少ない
0.98μm帯レーザダイオードが得られる。
【0062】なお、上記第1〜第5の実施例において
は、InP系,及びAlGaAs系のレーザダイオード
に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は
その他の材料系のレーザダイオード,及びその他の発光
ダイオード,レーザアンプ,光増幅機能を有する波長可
変フィルタ等の半導体発光素子について適用することも
可能なものであり、上記各実施例と同様の効果を奏す
る。
【0063】ここで、特開平3−88382においてA
lGaInP系の半導体レーザにおいて、(Alx Ga
1-x )0.5 In0.5 P(0≦x≦1)活性層とp型(A
lyGa1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層(0≦y≦
1)との間のレーザ出射端面近傍の領域を除いた領域に
アンドープ(Alz Ga1-z )0.5 In0.5 P層(0≦
z≦1)を設け、Znをレーザ出射端面近傍の活性層の
みに拡散させた半導体レーザの構造が記載されている
が、この半導体レーザにおいては、アンドープ(Alz
Ga1-z )0.5 In0.5 P層の厚さは0.1μmであ
り、これはこのアンドープ層における正孔の拡散長より
も短いものであり、本実施例のレーザダイオードのよう
に低雑音化を図れるものではない。
【0064】実施例6.図8はこの発明の第6の実施例
によるレーザダイオードの構造を示す断面図であり、こ
のレーザダイオードは第1のn型クラッド層−活性層−
p型クラッド層からなるダブルヘテロ構造を備えたレー
ザダイオードにおいて、第1のn型クラッド層と活性層
との間に該第1のn型クラッド層よりもバンドギャップ
エネルギーが大きい厚さt1 の第2のn型クラッド層を
設け、さらに上記第1のn型クラッド層内部の、第2の
n型クラッド層に対して、上記第1のn型クラッド層に
おける電子の拡散長よりも長い間隔を隔てた位置に、上
記第2のn型クラッド層と同じ大きさのバンドギャップ
エネルギーを持つ厚さt2 (t2 <t1 )の第3のn型
クラッド層を配置したものである。
【0065】図において、40は厚さが90μmで不純
物濃度が3×1018/cm3 であるp型InP基板,3
3は厚さが1.5μmで不純物濃度が1×1018/cm
3 であるp型InPクラッド層、32は厚さが0.1μ
mであるアンドープInGaAsP活性層、34は厚さ
がt1 =150オングストロームで不純物濃度が1×1
18/cm3 である第2のn型Gax In1-x Asクラ
ッド層、31a,31bはそれぞれの厚さが1.5μm
で不純物濃度が1×1018/cm3 である第1のn型I
nPクラッド層、36は厚さがt2 =100オングスト
ロームで不純物濃度が1×1018/cm3 である第3の
n型Gax In1-x Asクラッド層で、p型InPクラ
ッド層33,アンドープInGaAsP活性層32,第
2のn型Gax In1-x Asクラッド層34,第1のn
型InPクラッド層31a,第3のn型Gax In1-x
Asバリア層36,及び第1のn型InPクラッド層3
1bは幅1.5μmのメサ形状となるよう形成されてい
る。41は不純物濃度が1×1018/cm3 であるp型
InP埋め込み層、42は不純物濃度が1×1018/c
3 であるn型InPブロック層、43は不純物濃度が
1×1018/cm3であるp型InPブロック層で、p
型InP埋め込み層41,n型InPブロック層42,
及びp型InPブロック層43は上記メサ形状を埋め込
むように形成されている。37は厚さが0.5μmで不
純物濃度が3×1018/cm3 であるInGaAsPコ
ンタクト層、39はn側電極、38はp側電極である。
なお、本実施例6のレーザダイオードは上記第1の実施
例と同様の製造方法により製造される。
【0066】図9は本実施例6の活性層32近傍のバン
ド構造を示したものであり、図において、図8と同一符
号は同一または相当する部分を示しており、16は第
2,第3のクラッド層34,36間に電流を流す前に存
在している電子、17は第2,第3のクラッド層34,
36間に電流を流すことにより蓄積され、空間電荷制限
電流領域を構成する電子である。
【0067】つぎに作用について説明する。本実施例の
レーザダイオードにおいてn型InPクラッド層31a
と活性層32の間にはn型InPクラッド層31aより
もバンドギャップエネルギーの大きい厚さt1 の、第2
のn型Gax In1-x Pクラッド層34が形成されてお
り、n型InPクラッド層31aとn型InPクラッド
層31bの間には厚さt2 (t2 <t1 )の、上記第2
のクラッド層34と同一組成の第3のn型Gax In1-
x Pクラッド層36が配置されており、この第2のn型
InPクラッド層34と第3のn型クラッド層36の間
隔は、上記n型クラッド層31aにおける電子の拡散長
よりも長いものとなるように形成されている。また、上
記第2,第3のクラッド層34,36の厚さt1 ,t2
は、電子が該第2,第3のクラッド層34,36をトン
ネル効果により通過可能な厚さとなるよう形成されてい
る。第3のn型クラッド層36のGa組成比x=0.2
とし、厚さt2 を例えば100オングストロームと薄く
すれば、n型InPクラッド層31bの電子は第2のn
型バリア層36をトンネル効果により通り抜けてn型I
nPクラッド層31aに達する。第2のn型クラッド層
34のGa組成比x=0.2とし、厚さt1 をt2 より
厚く、例えば150オングストロームとすると、n型I
nPクラッド層31aに達した電子は第2のn型クラッ
ド層34をトンネル効果により通り抜けて活性層32に
到達する。しかし、第2のn型クラッド層34の厚さt
1 は第3のn型クラッド層36の厚さt2 よりも厚いの
で、電子は第3のn型クラッド層36よりも第2のn型
クラッド層34を通り抜けにくい。従って第3のn型ク
ラッド層36と第2のn型クラッド層34との間に電子
17がほぼ均一に溜まり(図9(b))、電子間にクーロン
反揆力が働き、n型InPクラッド層31aが空間電荷
制限電流領域となる。従って、活性層32へはランダム
ではなく、規則的に電子が注入され、この規則的に注入
された電子によってレーザ光が発生するので、レーザ光
のゆらぎは小さくなる。従って低雑音なInGaAsP
レーザダイオードが得られる。
【0068】このように本実施例によれば、第1のn型
クラッド層と活性層との間に該第1のn型クラッド層よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい厚さt1 の第2
のn型クラッド層を設け、さらに上記第1のn型クラッ
ド層内部の、第2のn型クラッド層に対して、上記第1
のn型クラッド層における電子の拡散長よりも長い間隔
を隔てた位置に、上記第2のn型クラッド層と同じ大き
さのバンドギャップエネルギーを持つ厚さt2 (t2 <
t1 )の第3のn型クラッド層を設けるようにしたか
ら、発熱が少なく、低雑音なレーザダイオードを得るこ
とができる。
【0069】ここで、特開昭61−181185に活性
層とクラッド層との間にクラッド層よりエネルギーギャ
ップが大きい半導体層を挿入した構造の半導体発光素子
が記載されている。この半導体発光素子の一例としてI
nGaAsP系のレーザダイオードのバンド構造を図示
すると図35のようになる。なお、図35において20
1はn型InPクラッド層、202はn型InGaP
層、203はInGaAsP活性層、204はp型In
Pクラッド層、205は電流を流していない状態でn型
InPクラッド層201に存在する電子、206は電流
を流した状態において空間電荷制限電流領域を構成する
電子、207は電流を流した状態において過剰に蓄積さ
れた電子、208はn型InPクラッド層201中にお
ける電子の拡散長を示している。図35(a) のような構
造の半導体発光素子に対して電流を流すと、図35(b)
のように、n型InPクラッド層201とn型InGa
AsP層202との境界の領域に電子206,207が
傾斜状に蓄積される。この蓄積された電子206,20
7のうち、空間電荷制限電流領域を構成する電子206
により、本実施例6と同様に活性層203には電子が規
則的に注入され、レーザダイオードの低雑音化を図るこ
とが可能である。しかし、n型InGaAsP層202
のエネルギー障壁の高さが充分な高さでない場合、空間
電荷制限電流領域206の長さがn型InPクラッド層
201における電子の拡散長208よりも短くなり、電
子の一部がランダムに活性層203に注入されてしま
い、レーザダイオードの低雑音化が困難となる。また、
空間電荷制限電流領域206の長さがn型InPクラッ
ド層201における電子の拡散長208よりも長くなる
ようにn型InGaAsP層202のエネルギー障壁の
高さを調整すると、図35(c) に示すように、過剰に蓄
積された電子207が増大するため、レーザダイオード
に過剰な電流を流す必要が生じ、これにより発熱等が生
じ、性能が劣化してしまう問題がある。
【0070】しかし、本実施例は電子が図9(b) に示す
ように、ほぼ均一に電子17が蓄積するため、過剰な電
子を蓄積させることなく、電子の拡散長よりも長い空間
電荷制限電流領域を形成することができるものであり、
これによってレーザダイオードの設計の自由度を増加さ
せることができるものである。
【0071】実施例7.図10は本発明の第7の実施例
によるレーザダイオードの構造を説明するための図であ
り、図において、図9と同一符号は同一又は相当する部
分を示しており、31はn型InPクラッド層、32は
InGaAsP活性層、33a,33bは第1のp型I
nPクラッド層、45はInGaAsP活性層32と第
1のp型InPクラッド層33aの間に形成された、バ
ンドギャップエネルギーが第1のp型InPクラッド層
33aよりも大きく、厚さt1 の第2のp型のGax I
n1-x Pクラッド層、46は第1のp型クラッド層33
a,33bの間に形成された、バンドギャップエネルギ
ーが第1のp型InPクラッド層33a,33bよりも
大きく、厚さt2 が上記第2のp型クラッド層45より
も薄い(t2 <t1)p型Gax In1-x Pクラッド層
である。この第2,第3のクラッド層45,46の厚さ
t1 ,t2 は、正孔が該第2,第3のクラッド層45,
46をトンネル効果により通過可能な厚さとなるよう形
成されており、該第2,第3のクラッド層45,46の
厚さt1 ,t2 は、正孔のほうが、電子よりも障壁を通
り抜けにくいため、上記実施例6の第2,第3のクラッ
ド層よりも厚さが薄くなるよう設けられている。第2,
第3のクラッド層45,46の間に挟まれている第1の
クラッド層33aの厚さは約1.5μmで、該第1のク
ラッド層33a中における正孔の拡散長よりも厚くなる
ように形成されている。
【0072】上記実施例6においては、活性層32に対
して第1のn型クラッド層31a,31b側に厚さの異
なる第2,第3のクラッド層34,36を挿入するよう
にしたが、本実施例においては、活性層32に対して第
1のp型クラッド層33a,33b側に厚さの異なる第
2,第3のクラッド層45,46を挿入するようにした
ものであり、第3のクラッド層46の厚さt2 を例えば
10オングストロームと薄くすれば、第1のp型クラッ
ド層33bの正孔は第3のクラッド層46のバリアをト
ンネル効果により通り抜けて第1のp型クラッド層33
aに到達する。第2のクラッド層45の厚さt1 を第3
のクラッド層46の厚さt2 よりも厚く、例えば15オ
ングストロームとすると第1のp型クラッド層33aに
達した正孔は第2のクラッド層45をトンネル効果によ
り通り抜けて活性層32に到達する。しかし、第2のク
ラッド層45の厚さt1 は第3のクラッド層46の厚さ
t2 よりも厚いので、正孔は第3のクラッド層46より
も第2のクラッド層45を通り抜けにくい。従って第3
のクラッド層46と第2のクラッド層45の間に正孔が
溜まり、正孔間にクーロン反揆力が働き、第1のクラッ
ド層33aを流れる電流は空間電荷制限電流となる。従
って活性層22へはランダムではなく規則的に正孔が注
入され、これがレーザ光を発生するので、レーザ光のゆ
らぎは小さくなる。従って低雑音なInGaAsP系の
レーザダイオードを得ることができる。
【0073】なお、上記実施例6,7では第2,第3の
クラッド層としてGax In1-x P層を用いたが、これ
らの層は第1のクラッド層であるInP層よりもバンド
ギャップエネルギーが大きければよく、例えばAlx I
n1-x P層等の他のInPよりバンドギャップエネルギ
ーの大きい材料からなる層を用いるようにし、第2,第
3のクラッド層の厚さを、それぞれの材料に合わせて電
子,または正孔が通過可能な所定の厚さに調整すること
により、上記実施例6,7と同様の効果を奏する。
【0074】実施例8.図11はこの発明の第8の実施
例によるレーザダイオードの構造を説明するためのバン
ド構造図であり、このレーザダイオードは、第1のn型
クラッド層−活性層−p型クラッド層からなるダブルヘ
テロ構造を備えたレーザダイオードにおいて、第1のn
型クラッド層と活性層との間に該第1のn型クラッド層
よりもバンドギャップエネルギーが大きい厚さtの第2
のn型クラッド層を設け、さらに上記第1のn型クラッ
ド層内部に該第1のn型クラッド層よりもバンドギャッ
プエネルギーが大きく,かつ上記第2のn型クラッド層
よりもバンドギャップエネルギーが小さい厚さtの第3
のn型クラッド層を配置したものである。この第2のn
型クラッド層と第3のn型クラッド層の間隔は、上記第
1のn型クラッド層における電子の拡散長よりも長いも
のとなるように形成されている。
【0075】図11において、図9と同一符号は同一又
は相当する部分を示しており、47は第1のn型InP
クラッド層31aよりもバンドギャップエネルギーが大
きい、例えば厚さt=100オングストロームの第2の
n型Gax In1-x Pクラッド層,48は第1のn型I
nPクラッド層31a,31bよりもバンドギャップエ
ネルギーが大きく、n型Gax In1-x P層47よりも
バンドギャップエネルギーの小さい、厚さt=100オ
ングストロームの第3のn型Gay In1-y Pクラッド
層(x >y )であり、第2,第3のクラッド層47,4
8の間に挟まれている第1のクラッド層31aの厚さは
1.5μmで、該第1のクラッド層31a中における電
子の拡散長よりも厚くなるように形成されている。ま
た、第2,第3のクラッド層47,48の厚さtは、電
子がこの第2,第3のクラッド層47,48を通り抜け
ることが可能な所定の厚さとなるよう設けられている。
【0076】本実施例においては、例えば、第2,第3
のクラッド層47,48の厚さtを100オングストロ
ームとすれば、第1のクラッド層31bの電子は第3の
クラッド層48をトンネル効果で通り抜けて第1のクラ
ッド層31aに達する。この第1のクラッド層31aに
達した電子は厚さ100オングストロームの第2のクラ
ッド層47をトンネル効果によって通り抜けて活性層3
2に達する。ここで、第3のクラッド層48よりも第2
のクラッド層47の方がバンドギャップエネルギーが大
きいので、電子は第3のクラッド層48を通り抜けるよ
りも第2のクラッド層47を通り抜けにくい。従って第
1のクラッド層31aに電子が溜まり、この電子間にク
ーロン反揆力が働き、第1のクラッド層31aを流れる
電流は空間電荷制限電流となり、上記実施例6と同様に
低雑音なInGaAsP系のレーザダイオードを得るこ
とができる。
【0077】実施例9.図12は本発明の第9の実施例
によるレーザダイオードの構造を説明するためのバンド
構造図であり、図において、図11と同一符号は同一又
は相当する部分を示しており、31はn型InPクラッ
ド層,35a,35bは第1のp型InPクラッド層、
49は第1のp型InPクラッド層35a,35bより
もバンドギャップエネルギーの大きい、例えば厚さt=
10オングストロームの第2のp型Gax In1-x Pク
ラッド層,50は第1のp型InPクラッド層35a,
35bよりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつ
第2のp型Gax In1-xPクラッド層49よりもバン
ドギャップエネルギーの小さい厚さt=10オングスト
ロームの第3のp型Gay In1-y Pクラッド層(x>
y)である。この厚さtは、正孔がこの第2,第3のク
ラッド層49,50を通り抜けることが可能な所定の厚
さとなるよう設けられている。第2,第3のクラッド層
49,50の間に挟まれている第1のクラッド層35a
の厚さは1.5μmで、該第1のクラッド層31a中に
おける正孔の拡散長よりも厚くなるように形成されてい
る。
【0078】本実施例9のレーザダイオードは、上記実
施例8のレーザダイオードにおいて、第1のn型クラッ
ド層側にバンドギャップエネルギーが該第1のn型クラ
ッド層よりも大きく,かつ互いに異なる材料からなる第
2,第3のn型クラッド層を設けるかわりに、第1のp
型クラッド層側に、バンドギャップエネルギーが該第1
のp型クラッド層よりも大きく,かつ互いに異なる材料
からなる第2,第3のp型クラッド層を設けたものであ
り、このような構造のレーザダイオードにおいても、第
3のクラッド層50よりも第2のクラッド層49のほう
がバンドギャップエネルギーが大きいので、正孔は第3
のクラッド層50よりも第2のクラッド層49を通り抜
けにくく、第1のクラッド層35aに正孔が溜まる。こ
れによって、正孔間にクーロン反揆力が働き、第1のク
ラッド層35aを流れる電流は空間電荷制限電流となる
ため、上記実施例8と同様に低雑音なInGaAsP系
レーザダイオードが得られる。
【0079】なお、上記実施例8,9では第2,第3の
クラッド層としてGax In1-x P層,Gay In1-y
P層(x>y)を用いたが、これらの層は第1のクラッ
ド層であるInP層よりもバンドギャップエネルギーが
大きければよいので、例えばAlx In1-x P層とAl
y In1-y P層等の他のInPよりバンドギャップエネ
ルギーの大きい材料からなる層を用いるようにし、第
2,第3のクラッド層の厚さtを、それぞれの材料に合
わせて調整することにより、上記実施例8,9と同様の
効果を奏する。
【0080】実施例10.図13は本発明の第10の実
施例によるレーザダイオードの構造を説明するための、
活性層近傍のバンド構造図であり、図において51a,
51bはn型Aly Ga1-y Asクラッド層、52はn
型Aly Ga1-y Asクラッド層51a,51bよりバ
ンドギャップエネルギーが小さい元素組成よりなるAl
GaAs活性層、53はp型のAly Ga1-y Asクラ
ッド層、54はn型Aly Ga1-yAsクラッド層51
aと活性層32の間に設けられたn型Aly Ga1-y A
sクラッド層54よりもバンドギャップエネルギーの大
きい、例えば厚さt1 =150オングストロームの第2
のn型Alx Ga1-x Asクラッド層34(x >y )、
55はn型Aly Ga1-y Asクラッド層51a,51
bの間に設けられた、例えば厚さt2 =100オングス
トロームである第3のAlx Ga1-x Asクラッド層で
あり、その厚さt2 は第2のn型Alx Ga1-x Asク
ラッド層34よりも厚さが薄くなるよう(t2 <t1 )
形成されている。
【0081】本実施例は、上記第6の実施例において説
明した構造のレーザダイオードにおいて、その材料系を
AlGaAs系とし、第1のクラッド層の材料としてn
型Aly Ga1-y Asを用い、第2,第3のクラッド層
54,55の材料として、n型Alx Ga1-x As(x
>y )を用いるようにしたものであり、このような実施
例においても上記第6の実施例と同様の効果を奏するこ
とができる。
【0082】なお、本実施例と同様に、上記第7〜第9
の実施例において説明したレーザダイオードの材料をI
nP系材料の代わりに、AlGaAs系材料を用いるよ
うにしてもよい。
【0083】即ち、上記実施例7において、レーザダイ
オードをn型AlGaAsクラッド層−活性層−第1の
p型AlGaAsクラッド層からなるヘテロ接合を有す
るレーザダイオードとし、上記第2のp型クラッド層を
第1のp型AlGaAsクラッド層よりも大きいバンド
ギャップエネルギーを持つ厚さt1 のn型AlGaAs
層とし、上記第3のp型クラッド層を上記第2のp型A
lGaAsクラッド層と同一組成の厚さt2 (t2 <t
1 )のp型AlGaAs層とするようにしてもよい。
【0084】また、上記実施例8において、レーザダイ
オードを第1のn型AlGaAsクラッド層−活性層−
p型AlGaAsクラッド層からなるヘテロ接合を有す
るレーザダイオードとし、上記第2のn型クラッド層を
第1のn型AlGaAsクラッド層よりも大きいバンド
ギャップエネルギーを持つ厚さtのn型AlGaAs層
とし、上記第3のn型クラッド層をバンドギャップエネ
ルギーが上記第1のn型AlGaAsクラッド層よりも
大きく、かつ上記第2のAlGaAsクラッド層よりも
小さい、厚さtのn型AlGaAs層とするようにして
もよい。
【0085】また、上記実施例9において、レーザダイ
オードをn型AlGaAsクラッド層−活性層−第1の
p型AlGaAsクラッド層からなるヘテロ接合を有す
るレーザダイオードとし、上記第2のp型クラッド層を
第1のp型AlGaAsクラッド層よりも大きいバンド
ギャップエネルギーを持つ厚さtのp型AlGaAs層
とし、上記第3のn型クラッド層をバンドギャップエネ
ルギーが上記第1のp型AlGaAsクラッド層よりも
大きく、かつ上記第2のAlGaAsクラッド層よりも
小さい、厚さtのn型AlGaAs層とするようにして
もよい。以上のような場合においても上記各実施例と同
様の効果を奏する。
【0086】実施例11.図14は本発明の第11の実
施例によるレーザダイオードの構造を説明するための、
活性層近傍のバンド構造図である。図において、61
a,61bは第1のn型(Aly Ga1-y )0.5 In0.
5 Pクラッド層,62は第1のn型クラッド層61a,
61bよりバンドギャップエネルギーが小さい元素組成
よりなるAlGaInP活性層,63はp型(Aly G
a1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層、64はn型(Al
y Ga1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層41aとAlG
aInP活性層の間に形成された第1のn型(Aly G
a1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層61aよりもバンド
ギャップエネルギーの大きい、例えば厚さt1 =150
オングストロームの第2のn型(Alx Ga1-x )0.5
In0.5 Pクラッド層44(x >y )、65は第1のn
型(Aly Ga1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層61
a,61bの間に形成された厚さt2 =100オングス
トロームの第3の(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pク
ラッド層で、その厚さt2 は第2のクラッド層64より
も厚さが薄くなるよう(t2 <t1 )形成されている。
【0087】本実施例のレーザダイオードは、上記第6
の実施例において説明した構造のレーザダイオードにお
いて、その材料系をAlGaInP系とし、第1のクラ
ッド層の材料としてn型(Aly Ga1-y )0.5 In0.
5 Pを用い、第2,第3のクラッド層54,55の材料
として、n型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P(x>y
)を用いるようにした赤色レーザダイオードであり、
このような実施例においても上記第6の実施例と同様の
効果を奏することができる。
【0088】なお、本実施例と同様に、上記第7〜第9
の実施例において説明したレーザダイオードの材料とし
て、InGaAsP系材料の代わりにAlGaInP系
材料を用いるようにしても、上記各実施例と同様の効果
を奏する。
【0089】実施例12.図15は本発明の第12の実
施例によるレーザダイオードの構造を説明するための活
性層近傍のバンド構造図(図15(a))、及び活性層部分
のバンド構造を拡大して示した図(図15(b))であり、
図において図13と同一符号は同一部分を示しており、
57はInGaAsウエル層57bをAlGaAsバリ
ア層57aで挟みこんでなる歪み量子井戸活性層であ
る。
【0090】本実施例12のレーザダイオードは、上記
実施例10において説明したレーザダイオードにおい
て、活性層を歪み量子井戸活性層57として、0.98
μm帯近傍のレーザダイオードとしたものであり、この
ような実施例においても上記実施例10と同様の効果を
奏する。
【0091】なお、上記第6〜第9,及び第11の実施
例において説明したレーザダイオードにおいて、本実施
例12と同様に活性層として歪み量子井戸活性層を用い
るようにしてもよく、上記各実施例と同様の効果を奏す
る。
【0092】また、上記第6〜第12の実施例において
は、活性層をバルク型,あるいは歪み量子井戸構造とし
たレーザダイオードについて説明したが、本発明は活性
層として、歪み多重量子井戸構造,多重量子井戸構造,
量子井戸構造,量子井戸細線構造,歪み量子井戸細線構
造,量子箱構造,歪み量子箱構造等を用いた場合につい
ても適用でき、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【0093】さらに、上記実施例6〜12においては、
InGaAsP系レーザダイオード,AlGaAs系レ
ーザダイオード,及びAlGaInP系レーザダイオー
ドについて説明したが、本発明はII-VI 族,III-V族,IV-
IV族化合物半導体や他の半導体材料を用いたn型クラッ
ド層−活性層−p型クラッド層からなるダブルヘテロ構
造を備えたレーザダイオードに適用することができ、上
記各実施例と同様の効果を奏する。
【0094】また、上記実施例においてはレーザダイオ
ードについて説明したが、本発明はその他の発光ダイオ
ード,レーザアンプ,光増幅機能を有する波長可変フィ
ルタ等の半導体発光素子についても適用することができ
るものであり、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【0095】なお、上記第6〜第12の実施例において
は、第2のクラッド層と第3のクラッド層の厚さのみ,
あるいはバンドギャップエネルギーのみを互いに異なる
ものとした場合について説明したが、本発明は、厚さ及
びバンドギャップエネルギーの両方を変化させて、その
組合せにより、第3のクラッド層を、第1のクラッド層
に対してキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネル
ギー障壁を有するものとし、さらに第2のクラッド層
を、第3のクラッド層よりもキャリアの通過を抑制する
作用が大きいエネルギー障壁を有するものとして、第2
のクラッド層と第3のクラッド層の間に電子を蓄積させ
るようにしても良く、このような場合においても上記各
実施例と同様の効果を奏する。
【0096】実施例13.図16は本実施例13のレー
ザアンプの構造を示す共振器長方向の断面図であり、図
において、図1と同一符号は同一または相当する部分を
示しており、18は低反射率,例えば1%以下の反射率
のコーティング膜である。本実施例13のレーザアンプ
は、活性層近傍部のバンド構造が上記第1の実施例にお
いて説明したレーザダイオードと同様のバンド構造であ
るレーザダイオードの共振器両端面に低反射コート(無
反射コート)を施したものであり、上記第1の実施例の
レーザダイオードと同様にMOCVDを用いた製造方法
により製造される。
【0097】また、図28は従来のレーザアンプの構造
を示す共振器長方向の断面図であり、図において、図1
6と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【0098】次に動作について説明する。従来のレーザ
アンプにおいては、共振器端面に低反射率膜18がコー
ティングされているため、p側電極7,及びn側電極8
に電流を流しても光の帰還がかからずレーザ発振しな
い。ところが、活性層2は利得を持っているため、共振
器端面の一方から入射されたレーザ光が増幅されて、反
対側の共振器端面から入射光より強い強度のレーザ光が
放出される。しかし、従来構造のレーザアンプでは入射
光の光のゆらぎが小さくても、活性層2へランダムにキ
ャリアが注入されて発光し、これによってレーザ光を増
幅するため、増幅された出射光の光のゆらぎは大きくな
ってしまう問題があった。
【0099】しかし、本実施例13のレーザアンプにお
いては、活性層2とp型InPクラッド層3との間にア
ンドープのInP層4が配置されており、このアンドー
プInP層4の厚さは、該アンドープInP層4内にお
ける正孔の拡散長よりも厚くなるよう形成されている。
従って、上記実施例1に説明したように、アンドープI
nP層4を流れる電流が空間電荷制限電流となり、正孔
はランダムではなく規則的に活性層2へ注入され、活性
層2に注入されたの正孔は電子と再結合してゆらぎの小
さいレーザ光を放出する。これにより、このレーザアン
プに光のゆらぎの小さいレーザ光が入射すると、光のゆ
らぎの小さい増幅されたレーザ光として出射される。ま
た、このとき上記実施例1で説明したように、該レーザ
アンプの発熱は小さいものとなる。
【0100】このように本実施例においては、活性層2
とp型InPクラッド層3との間にn型アンドープIn
P層4を、該アンドープInP層4内における正孔の拡
散長よりも厚い厚さで形成するようにしたから、発熱を
抑えて光のゆらぎを大きくすることなくレーザ光を増幅
することができるレーザアンプを得ることができる。
【0101】なお、本実施例においては、上記実施例1
に示したレーザダイオードの活性層近傍部と同様のバン
ド構造を有するレーザアンプについて説明したが、上記
実施例2ないし12に示したレーザダイオードと同様の
バンド構造を有する活性層近傍部をレーザアンプに適用
することも可能であり、本実施例と同様に光のゆらぎを
大きくすることなくレーザ光を増幅することができるレ
ーザアンプを得ることができる。
【0102】実施例14.図17は本実施例14の光増
幅機能を備えた波長可変フィルタの構造を説明するため
の共振器長方向の断面図であり、図において、70aは
光増幅部、70bは波長可変フィルタ部、71はp型I
nP基板、72はp型InPクラッド層、73はp型I
nGaAsPガイド層、74はInGaAsP活性層、
75aは厚さt1 の第2のn型Gax In1-x Pクラッ
ド層、75bは厚さt2 (t2 <t1 )の第3のn型G
ax In1-x Pクラッド層、76a,76bは第1のn
型InPクラッド層、77はn型InGaAsPコンタ
クト層、78はn型InPクラッド層,79はn型In
GaAsPコンタクト層、80,81はp側電極、82
はn側電極、83は溝であり、本実施例の光増幅機能を
持つ波長可変フィルタは、上記第6の実施例において示
したレーザダイオードの活性層近傍部と同様のバンド構
造を有する活性層近傍部を備えた光増幅部70aと波長
可変フィルタ部70bとを同一チップ上に有するもので
ある。また、IA はp側電極81に流される電流,IP
はp側電極80に流される電流を示している。
【0103】次に本実施例の光増幅機能を備えた波長可
変フィルタの製造方法について説明する。まず、p型I
nP基板71上にMOCVD法により、p型InPクラ
ッド層72,p型InGaAsPガイド層73,InG
aAsP活性層74,厚さt1 の第2のn型Gax In
1-x Pクラッド層75a,第1のn型InPクラッド層
76a,厚さt2 (t2 <t1 )の第3のn型Gax I
n1-x Pクラッド層75b,第1のn型InPクラッド
層76b,n型InGaAsPコンタクト層77を順次
形成する。その後、共振器長方向の中央部となる部分の
近傍から波長可変フィルタの一方の端面となる領域をマ
スク等を利用してp型InGaAsPガイド層73に達
するまでエッチング除去する。次に該エッチング除去し
た領域を埋め込むようにn型InPクラッド層78,n
型InGaAsPコンタクト層79をMOCVD法等に
より形成し、この埋め込み形成したn型InGaAsP
コンタクト層79,及びn型InPクラッド層78上部
の、上記エッチングにより残存した領域と接する部分を
エッチング除去して溝83を形成し、その後、コンタク
ト層77,79上にp側電極80,81を、また基板7
1の下面にn側電極82を蒸着により形成する。
【0104】図29は従来の光増幅機能を持つ波長可変
フィルタの構造を示す共振器長方向の断面図であり、こ
の従来の波長可変フィルタはJournal of Lightwave Tec
hnology,vol.10,p.p.1590-1596(以下文献4と称す)に
記載されている波長可変フィルタに基づくものである。
図において、図17と同一符号は同一又は相当する部分
を示している。
【0105】つぎに動作について説明する。従来の波長
可変フィルタにおいては、文献4によれば、光増幅部7
0aの電極81に電流IA を流すことによって利得を持
たせ、さらに波長可変フィルタ部70bの電極81に流
す電流IP を変化させ、ガイド層73近傍の屈折率を変
化させ、実効的な共振器長を変化させることにより、ガ
イド層73に入射されたレーザ光のうち、電流Ip を変
えることにより変化する所定の波長λn のレーザ光のみ
を増幅して出射させる。しかしながら従来の波長可変フ
ィルタでは、活性層74にランダムにキャリアが注入さ
れるため、光のゆらぎの小さい入射レーザ光が入ってき
ても、光のゆらぎの大きい波長λn のレーザ光として放
出される。
【0106】本実施例の波長可変フィルタにおいては、
電流Ip により従来例と同様に特定の波長λn のレーザ
光を選別するとともに、電流IA によりレーザ光の増幅
を行うものであるが、第3のクラッド層75bは第1の
n型クラッド層76a,76bよりもバンドギャップエ
ネルギーが大きいので、その厚さt2 を薄く、例えば1
00オングストロームとすれば第1のn型クラッド層7
6bの電子はトンネル効果により第3のクラッド層75
bを通り抜けて第1のクラッド層76aに達する。第1
のクラッド層76a達した電子は、第2のクラッド層7
5aの厚さt1(t1 >t2 )を150オングストロー
ムとすれば、トンネル効果により第2のクラッド層75
aを通り抜けて活性層22へ注入される。このとき、t
1 >t2なので電子は第3のクラッド層75bよりも第
2のクラッド層75aを通り抜けにくく、第1のクラッ
ド層76aに電子が溜まり、電子間にクーロン反揆力が
働いて、第1のクラッド層76aを流れる電流は空間電
荷制限電流となり、活性層74へはランダムではなく、
規則的に電子が注入され、これがレーザ光を発生するの
で、波長λn の光のゆらぎの小さいレーザ光が放出され
る。
【0107】このように本実施例の増幅機能を有する波
長可変フィルタは、上記第6の実施例において示したレ
ーザダイオードの活性層近傍部と同様のバンド構造の光
増幅部を備えているから、発熱を抑えて、入射レーザ光
を光のゆらぎを大きくすることなく増幅できる効果があ
る。
【0108】なお、本実施例においては、上記第6の実
施例において示したレーザダイオードの活性層近傍部と
同様のバンド構造の光増幅部を備えた構造としたが、本
発明は、上記第1ないし第5,あるいは第7ないし第1
2のいずれかの実施例において示したレーザダイオード
の活性層近傍部と同様のバンド構造の光増幅部を備えた
構造としてもよく、上記実施例14と同様の効果を得る
ことができる。
【0109】また、本実施例においては、InGaAs
P系材料を用いた波長可変フィルタについて説明した
が、その他の材料として例えばAlGaAs系材料,及
びAlGaInP系材料を用いた場合についても本発明
を適用することができ、上記実施例14と同様の効果を
奏する。
【0110】さらに、本実施例の波長可変フィルタの構
造は、例えばIEEE Journal QuantumElectronics vol.2
8,p.p.1508-1512 に記載されたような光増幅部に回折格
子を有する光増幅機能を持つ波長可変フィルタや、IEEE
Journal Quantum Electronics vol.28,p.p.1513-1519
に記載されたような光増幅部に回折格子を有する光増幅
機能を持つ多電極波長可変フィルタ等,他の光増幅機能
を持つ波長可変フィルタにも適用できるものであり、こ
のような場合においても上記実施例14と同様の効果を
奏する。
【0111】実施例15.図18は、上記実施例1のレ
ーザダイオード,及び上記実施例13のレーザアンプを
用いて構成された,本発明の第15の実施例による光通
信システムの構造を示す概略図であり、図において、9
1はレーザダイオード駆動回路,92は上記実施例1に
よるレーザダイオード,93,94はレンズ,95a,
95bは光ファイバ,96は光ファイバ95a,95b
の間に設けられた上記実施例13によるレーザアンプ、
97はフォトダイオード,98は該フォトダイオード9
7と接続されたアンプである。
【0112】また、図30は従来の光通信システムの構
成を示す概略図であり、図において、図18と同一符号
は同一または相当する部分を示しており、92aは従来
のレーザダイオード,96aは従来のレーザアンプであ
る。
【0113】次に動作を図18について説明する。レー
ザダイオード駆動回路91から出力された信号によりレ
ーザダイオード92が駆動され、このレーザダイオード
92からレーザ光が出射されると、このレーザ光はレン
ズ93,94により集光され、光ファイバ95aに入射
される。この光ファイバ95aに入射されたレーザ光
は、光ファイバ95aを伝送され、レーザアンプ96に
入射される。このレーザ光がレーザアンプ96により増
幅され、さらに光ファイバ95bを伝送される。その
後、光ファイバ95bの端部から出射された上記レーザ
光が、フォトダイオード97に入射されて出力信号に変
換され、この信号がアンプ98により増幅される。
【0114】従来の光通信システムにおいては、レーザ
ダイオード駆動回路91により駆動されたレーザダイオ
ード92aから放出される光のゆらぎは√〈n〉よりも
大きく(〈n〉:光子数平均値)、ゆらぎの大きい光信
号がレンズ93,94を介して光ファイバ95a,95
bへ入射される。光ファイバ95a,95bの途中には
レーザアンプ96aがあり、これがゆらぎの大きい光信
号をさらにゆらぎを大きくして増幅し、ファイバ95b
端から出たゆらぎの大きい光信号はホトダイオード97
で光電流として増幅され、アンプ68で増幅される。光
信号の光のゆらぎが大きければ受信感度すなわちS/N
比は劣化する。
【0115】しかし、本実施例の光通信システムにおい
ては、レーザダイオード92として、上記第1の実施例
において得られるレーザダイオードを採用しているの
で、レーザダイオード92から放出される光信号の光の
ゆらぎは√〈n〉よりも小さい。またファイバ95a,
95bの間で使用されるレーザアンプ96は本発明の第
13の実施例において得られるレーザアンプ95bを使
用しているので、増幅時のゆらぎも小さく抑えられる。
この結果、光ファイバ95b端から出きてた光信号の光
のゆらぎは小さいので、受信感度すなわちS/N比の大
きい、長距離伝送が可能な光通信システムを構成するこ
とができる。
【0116】なお、本実施例においては、光ファイバ9
5a,95bの間にレーザアンプ96を設け、これによ
り光信号を増幅するようにしたが、ファイバ95b出力
端にレーザアンプ96を設け、これによりファイバ95
b出力端から出てきた光信号を増幅して、フォトダイオ
ード97へ送るようにしても良く、上記実施例と同様の
効果を奏する。
【0117】また、本実施例においては上記第1の実施
例において得られたレーザダイオードを用いるようにし
たが、上記実施例2ないし12のレーザダイオードを用
いるようにしてもよく、本実施例15と同様の効果を奏
する。
【0118】実施例16.図19は、上記実施例1のレ
ーザダイオードを用いて構成された,本発明の第16の
実施例による光通信システムの構造を示す概略図であ
り、図において、図18と同一符号は同一又は相当する
部分を示しており、105は上記実施例1による光のゆ
らぎの小さい例えば1.55μm付近(または1.3μ
m付近)のレーザ光を放出するレーザダイオード,10
0は上記実施例1による1.48μmまたは0.98μ
m(または1.02μm)のゆらぎの小さいレーザ光を
放出するファイバアンプ励起用レーザダイオード,10
3は該レーザダイオード100を駆動させるためのレー
ザダイオード駆動回路,101は光ファイバ,102は
エルビウムドープ光ファイバ(ファイバアンプ),99
はファイバカプラ部,104は光ファイバ端部,または
光ファイバ連結部である。なお、ファイバアンプ励起用
のレーザ光がファイバアンプ102通過後に光ファイバ
95bを伝わっていかないようにファイバアンプ102
と光ファイバ95bとの間にフィルタ(図示せず)が挿
入されている。
【0119】図31は従来のレーザダイオードを用いた
光通信システムであり、図において図19と同一符号は
同一または相当する部分を示しており、92aは従来の
レーザダイオード、100aは従来のレーザダイオード
と同様の構造のファイバアンプ励起用レーザダイオード
である。
【0120】次に動作について説明する。従来の光通信
システムにおいては、レーザダイオード92aから放出
された光のゆらぎの大きい光信号はレンズ93,94を
介して光ファイバ65へ入力され、ファイバ65の途中
でファイバカプラ99により、例えばEr (エルビウ
ム)ドープファイバ102へ結合される。ファイバアン
プ励起用のレーザダイオード100aから光のゆらぎの
大きいレーザ光がレンズ93,94を介して光ファイバ
101を通り、Er ドープファイバ102へ入りEr を
ランダムに励起する。励起されたエルビウムはレーザダ
イオード92からの光に刺激されて基底準位に落ちる際
にレーザダイオード92と同一波長の光を放出する。従
ってEr が多く励起されていれば、レーザダイオード9
2からの光信号自体が増幅されることになる。しかし、
この過程ではEr の励起がランダムであるため、増幅さ
れた光信号のゆらぎは大きい。このゆらぎの大きい光信
号が再び光ファイバ95bを通して終端より放出され
て、フォトダイオード97に入射し、光電流が発生す
る。この結果、光のゆらぎ自体が大きいので受信感度、
すなわちS/N比は劣化している。
【0121】しかし、本実施例においては、上記第1の
実施例によるレーザダイオード105から出射されるゆ
らぎの小さい光信号は、光ファイバ95aを通り、ファ
イバカプラ99で光ファイバ102に入射される。また
上記実施例1によるレーザダイオード100は1.48
μmまたは0.98μm(または1.02μm)のゆら
ぎの小さいレーザ光を放出し、レンズ93,94を介し
て光ファイバ101に入射され、Er ドープ(またはP
r :プラセオジムドープ)のファイバアンプ102に入
ってきてEr (またはPr )を励起する。励起光のゆら
ぎが小さいので、Er (またはPr )はランダムではな
く、規則的に励起され、レーザダイオード105側から
入射してきた1.55μm付近(または1.3μm付
近)のレーザの刺激により基底状態に落ちて、1.55
μm付近(または1.3μm付近)のレーザ光を発生す
る。Er (またはPr )の励起電子が多ければ信号光自
体が増幅されることになる。このファイバアンプ102
で増幅されるレーザ光のゆらぎは小さい。このゆらぎの
小さいレーザ光は再び光ファイバ65を通って、終端か
らフォトダイオード97へ入射し、光電流を発生する。
フォトダイオード97へ到達する光信号の光のゆらぎは
小さいので、高感度な、すなわちS/N比の大きい光通
信システムが得られる。
【0122】なお、上記実施例においては、、レーザダ
イオード105,100として上記実施例1と同様の構
造のレーザダイオードを用いるようにしたが、上記実施
例2ないし12のレーザダイオードと同様の構造のレー
ザダイオードを用いるようにしてもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。
【0123】また、上記実施例においては、光ファイバ
101と光ファイバ95bの間にファイバアンプ102
を設け、該ファイバアンプ102により光信号を増幅す
るようにしたが、ファイバ出力端から出てきた光信号を
ファイバアンプで増幅して、光ファイバを介することな
くフォトダイオードへ送るような構成としても良く、上
記実施例と同様の効果を奏する。
【0124】実施例17.本発明の第17の実施例は、
上記実施例1ないし12により得られるレーザダイオー
ドを光源として、該光源から出てくる光を光変調器で変
調してファイバに導き、受信器で検出する光通信システ
ムである。
【0125】図20は本発明の第17の実施例による光
通信システムの構成を示す概略図(図20(a)), 及び該
光通信システムに用いられる光変調器の構造を示す断面
図(図20(b))である。図において、図18と同一符号
は同一又は相当する部分を示しており、106は例えば
上記実施例1による低雑音なInGaAsP系のレーザ
ダイオード、107は光変調器,108はレーザダイオ
ード106を駆動させる駆動回路である。また、111
はn型InPクラッド層,112はアンドープInGa
As/InGaAsP多重量子井戸層,113はp型I
nPクラッド層,115はp型InP基板層,116は
n型InGaAsPコンタクト層,117はp側電極,
118はn側電極である。
【0126】すでに述べたように、本発明の実施例1に
よるレーザダイオードでは空間電荷制限領域が抵抗成分
を持つので、いわゆるRC時定数が大きくなり、動作帯
域が制限される。そこでレーザダイオード106をCW
(continuous wave :定常波) で動作させ、レーザダイ
オード106から出てきた光を光変調器107で変調し
て光信号として、該光信号を光ファイバ95aに載せる
ようにしたものである。
【0127】次に本実施例の動作について説明する。図
20(b) に示すような構造の光変調器107では、Jour
nal of Lightwave Technology vol.6,p.p.743-757(198
8) によれば、アンドープInGaAs/InGaAs
Pのウエル層厚,バリア層厚,バリア層組成を適当に選
べば、光変調器107にバイアスをかけない状態ではレ
ーザダイオード106から出射される光は変調器107
を通過するが、変調器107に適当な逆バイアスを印加
すると、量子閉じ込めシュタルク効果によりレーザダイ
オード106の光は光変調器107を通過することを阻
止される。従って光変調器107でレーザダイオード1
06から出射されるゆらぎの小さいレーザ光を光信号に
変換することができ、光変調器のRC 時定数を小さく抑
えることにより、高帯域な,高感度な光通信システムが
実現できる。
【0128】なお、上記実施例においては、レーザダイ
オード106として上記実施例1と同様の構造のレーザ
ダイオードを用いるようにしたが、上記実施例2ないし
12のレーザダイオードと同様の構造のレーザダイオー
ドを用いるようにしてもよく、上記実施例17と同様の
効果を奏する。
【0129】実施例18.図21は本発明の第18の実
施例による光通信システムの構成を示す概略図である。
本実施例は上記実施例17の光通信システムにおいて、
光ファイバの途中に上記第13の実施例において示した
レーザアンプを設けるようにしたものであり、図におい
て図21,及び18と同一符号は同一又は相当する部分
を示している。
【0130】このような光通信システムによれば、上記
第18の実施例と同様の効果を得られるとともに、レー
ザアンプ106から出射された後、光ファイバ95aを
伝送されてきて減衰した光信号をゆらぎを与えることな
く増幅して、再び光ファイバ95bに伝送させることが
でき、長距離伝送が可能な光通信システムを実現するこ
とができる。
【0131】実施例19.図22は本発明の第19の実
施例による光通信システムの構成を示す概略図であり、
図において、図19及び図20と同一の符号は同一又は
相当する部分を示している。本実施例は上記実施例16
の光通信システムにおいて、レーザダイオード92,レ
ーザダイオード駆動用回路91を用いる代わりに、上記
実施例17において示したレーザダイオード駆動用回路
108,レーザダイオード106,光変調器107を用
いるようにしたものである。
【0132】このような実施例においても、上記実施例
16と同様の効果を奏するとともに、レーザダイオード
106をCW動作させ、そのレーザ光を光変調器107
で光信号とし、これを光ファイバに入射するようにした
から、高感度で高帯域な光通信システムが実現できる。
【0133】なお、本実施例においては、レーザダイオ
ード106と光変調器107を別々の装置として設ける
ようにしたが、これらを一体化した構造のものを用いる
ようにしてもよい。
【0134】また、上記実施例18,19においては、
レーザアンプ96やファイバアンプ102を光ファイバ
95a,95bの途中に挿入するようにしたが、光ファ
イバとフォトダイオードの間にレーザアンプやファイバ
アンプを直接配置するようにしてもよく、上記実施例1
8,19と同様の効果を奏する。
【0135】実施例20.図24は本発明の第20の実
施例による空間分割光スイッチシステムの構造を説明す
るための模式図であり、この空間分割光スイッチシステ
ムは、本発明の第1ないし13の実施例により得られる
レーザダイオードを光源として、空間分割光スイッチを
通過した光信号を、上記第13の実施例で得られるレー
ザアンプで増幅する空間分割光スイッチシステムであ
る。
【0136】図において、120a〜120hは例えば
本実施例1において示したInGaAsP系レーザダイ
オードで、このレーザダイオードの代わりに上記実施例
2ないし12のレーザダイオードを用いるようにしても
よい。122a〜122hは上記実施例13において示
したレーザアンプ,126は空間分割光スイッチ,12
1は光導波路,123は光導波路121より入射された
光を直進させるかクロスさせるかを切り換える光スイッ
チ,124は光導波路121より入射させる光をクロス
させる光スイッチで、各光スイッチ123,124は該
スイッチを作動させるための電気回路等(図示せず)に
接続されている。131a〜131hは入力光信号,1
32a〜132hは出力光信号であり、この空間分割光
スイッチシステムは、レーザダイオード120a〜12
0hから光導波路121に出力された入力光信号131
a〜131hの進路を、光スイッチ123で切り換える
ことにより、出力光信号132a〜132hのいずれか
として出力するものであり、この空間分割光スイッチシ
ステムにおいて、クロスするスイッチ124は、入力光
信号131a〜131hそれぞれに対して空間分割光ス
イッチ123内での損失がいずれの出力光信号132a
〜132hとして出力されても同じになるようにするた
めに導入されている。
【0137】図32はTechnical Digest of ECOC'90,p.
p.545-548 に示された従来の空間分割光スイッチシステ
ムである。図において、図23と同一符号は同一または
相当する部分を示しており、133a〜133hは入力
光信号,134a〜134hは出力光信号,125a〜
125hは従来のレーザダイオードである。
【0138】図32において示した従来の空間分割光ス
イッチシステムにおいては、各レーザダイオード125
a〜125hから出力される入力光信号133a〜hは
ゆらぎが大きく、また入力光信号134a〜hはそれぞ
れ強度が約1/10に減少して出力されていた。しか
し、本実施例の空間分割光スイッチにおいては、各レー
ザダイオード120a〜hから出力される入力光信号1
31a〜hのゆらぎは小さく、また、これらの光入力信
号131a〜hは空間分割光スイッチ126で交換され
た後、本実施例13において得られたレーザアンプ12
2a〜bに入り、光のゆらぎを小さくしたまま増幅され
て出力光信号132a〜hとして出力される。従って光
のゆらぎの小さいまま出力光信号を増幅できる空間分割
光スイッチシステムが得られる。
【0139】実施例21.図23は本発明の第21の実
施例による空間分割光スイッチシステムの構造を説明す
るための図であり、図において、図19及び図23と同
一符号は同一または相当する部分を示している。
【0140】本実施例の空間分割光スイッチシステム
は、上記第20の実施例による空間分割光スイッチシス
テムにおいて、レーザアンプを用いるかわりに、上記第
16の実施例によるファイバアンプ102,ファイバカ
プラ99,ファイバアンプ励起用レーザダイオード10
0等により構成される増幅手段を用いるようにしたもの
であり、このような実施例においても上記実施例20と
同様の効果を奏する。
【0141】実施例22.図25は本発明の第22の実
施例による波長分割光スイッチの構造を説明するための
構成図であり、図において、153a〜153c,LD
1 ,LD2 ,及びLD3 は上記実施例1において用いら
れたレーザダイオードで、このレーザダイオードの代わ
りに上記実施例2ないし12のレーザダイオードを用い
るようにしてもよい。152はカプラ,154は光導波
管,141はコリメートレンズ,142a〜142cは
発振器、143はマルチカプラ,144は電気音響交換
器,145は音響光学効果を持つ、例えば石英,PbM
oO4 ,TeO2 ,LiNbO3 ,Ge 等の媒体,14
6は音響光学偏光器,147は集光レンズ,148はフ
ォトダイオードPD1 ,PD2 ,PD3 より構成される
PD(フォトダイオード)アレイ,149a〜149c
はアンプ,150はレーザダイオードLD1 ,LD2 ,
LD3 により構成されるLD(レーザダイオード)アレ
イ,151はカプラである。
【0142】また、図33はJournal of Lightwave Tec
hnology vol.LT-5,p.p.1742-1747(1987)に基づく、従来
の波長分割光スイッチシステムの構成を示す図であり、
図において、図25と同一符号は同一又は相当する部分
を示しており、155a〜155cは従来のレーザダイ
オード,156は従来のレーザダイオードLD1b,LD
2b,LD3bにより構成されるLD(レーザダイオード)
アレイである。
【0143】次に波長分割光スイッチシステムの動作
を、図25について説明する。入力光信号として異なる
波長λ1 ,λ2 ,λ3 の光信号が入射されると、コリメ
ートレンズ141で広がったビームにされ、音響光学偏
光器146でそれぞれの波長の光は互いに異なる角度に
偏光され、集光レンズ147により、例えばλ1 の光信
号はPD3 に,λ2 の光信号はPD2 に,またλ3 の光
信号はPD1 に集光され、それぞれのフォトダイオード
PD1 ,PD2 ,PD3 が光電流を発生する。これらの
光電流はそれぞれアンプ149a〜149cで増幅さ
れ、レーザダイオードLD1 で波長λ3 の光信号に,レ
ーザダイオードLD2 で波長λ2 の光信号に,また、レ
ーザダイオードLD3 で波長λ1 の光信号にそれぞれ変
換されて放出され、カプラ141で束ねられて光ファイ
バないしは光導波路(図示せず)に放出される。すなわ
ち、この波長分割光スイッチはλ1 ,λ2 ,λ3 に載っ
た信号をλ3 ,λ2 ,λ1 に載せかえるものである。
【0144】図33において示した従来の波長分割光ス
イッチシステムでは、従来のレーザダイオード155a
〜155cから出力された光のゆらぎの大きい光信号λ
1 ,λ2 ,λ3 が従来のレーザダイオードLD3b,LD
2b,LD1bで光のゆらぎが大きくなるよう増幅されて、
波長λ3 ,λ2 ,λ1 の光のゆらぎの大きい光信号とし
て出ていく。
【0145】しかし、本実施例の波長分割光スイッチシ
ステムにおいては、波長λ1 ,λ2,λ3 の光入力信号
は上記第1(あるいは第2〜第12)の実施例によるレ
ーザダイオードの構造を用いたレーザダイオード153
a〜153cを光源として得られる光信号であり、その
光のゆらぎは小さい。また、レーザダイオードアレイ1
50を構成するレーザダイオードLD1 〜LD3 は上記
第1(あるいは第2〜第12)の実施例によるレーザダ
イオードの構造を用いた出射する光のゆらぎが小さいレ
ーザダイオードである。レーザダイオード153a〜1
53cから出射される波長λ1 ,λ2 ,λ3 の光のゆら
ぎの小さい光入力信号は、電気音響偏光器146で分別
されて、フォトダイオードアレイ148で光電流に変換
されて、アンプ149a〜149cで増幅されてレーザ
ダイオードアレイLD3 ,LD2,およびLD1 で光の
ゆらぎの小さい波長λ3 ,λ2 ,λ1 の光出力信号とし
て出射される。
【0146】このように本実施例によれば、光のゆらぎ
の小さい波長の異なる光信号を、光のゆらぎの小さい、
波長を入れかえた光信号として、または光のゆらぎの小
さい異なった波長の光信号として取り出すことができる
波長分割光スイッチシステムが得られる効果がある。
【0147】なお、本実施例によれば、3つの波長の入
出光信号を用いる場合の波長分割光システムについて説
明したが、本発明は任意のn個の異なる波長の入出光信
号を用いた場合においても適用できるものであり、上記
実施例22と同様の効果を奏する。
【0148】また、本実施例においては、入射光信号を
波長ごとに分別するのに音響光学偏光器を用いたが、例
えば、Applied Physical Letters vol.53,p.p.83-85(19
88)に示されているような波長可変フィルタや回折格
子,ホログラム等を用いて波長を分別することもでき、
上記実施例と同様の効果を奏する。
【0149】実施例23.本発明の第23の実施例は上
記第1〜第12で得られるレーザダイオードを光源とし
て、その波長分別増幅部に上記第14で得られる波長可
変フィルタを用いた波長分割光スイッチシステムであ
る。
【0150】図26は本実施例23による波長分割光ス
イッチシステムの構成を示す回路図であり、図におい
て、161a1〜161anは上記第1の実施例において得
られるレーザダイオードで、このレーザダイオードの代
わりに上記実施例2ないし12のレーザダイオードを用
いるようにしてもよい。162a1〜162anは変調器,
163は合波器,164は分波器,165a1〜165an
は上記第14の実施例により得られる増幅機能を持つ波
長可変フィルタ,166a1〜166anは光電気変換器で
あり、例えばフォトダイオード等が用いられる。167
a1〜167anは変調器,168は合波器,169は分波
器,161a1〜161anは固定波長フィルタ,162a1
〜162anは光電気変換器,CHa1〜CHanは変調器1
62a1〜162anへ電気信号を入力する入力端子,CH
b1〜CHbnは出力端子である。
【0151】図34は増幅機能を持つ波長可変フィルタ
を用いた従来の波長分割光スイッチの構成を示す回路図
であり、Journal of Lightwave Technology vol.8,p.p.
660-666(1990) に基づくものである。図において図26
と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、16
1b1〜161bnは従来のレーザダイオード,165b1〜
165bnは、例えば図29に示すような構造の従来の増
幅機能を備えた波長可変フィルタである。
【0152】次に動作を図26について説明する。レー
ザダイオード161a1〜161anから放出される波長λ
1 〜λn の光は二手に分かれて変調器162a1〜162
anと変調器167a1〜167anへと入る。入力端子CH
a1〜CHanから電気信号が変調器162a1〜162anに
送られ、波長λa1〜波長λanの光信号が発生する。これ
らの光信号は合波器163で束ねられて分波器164ま
で伝送される。分波器164で分波された光は、例えば
増幅機能を有する波長可変フィルタ165a1で波長λα
の光信号だけが分別されて取り出されて増幅され、光電
気変換器166a1で光信号から電気信号に変換され、こ
の電気信号で変調器167a1に変調をかけて波長λ1 の
光信号に変換する。すなわち、波長λαの光信号は波長
λ1 の光信号に変換される。同様な操作が波長λα以外
の光信号に対してもなされ、それぞれが波長λ2 〜λn
の光信号に変換される。変調器167a1〜167anから
出てきた光信号は合波器168で束ねられて分波器16
9へ到達する。分波器169で分波された光は固定波長
フィルタ170a1〜170anでそれぞれ波長λa1〜λan
の光信号に分別され、さらに光電気変換器171a1〜1
71anで光信号から電気信号に変換されてそれぞれ出力
端CHb1〜CHbnに電気信号として出力される。ここ
で、波長可変フィルタ165a1〜165anに光増幅機能
を持たせたのは、各波長λ1 〜λn の光信号は分波器1
64でn個に分別される際に、それぞれの波長の光信号
の強度が1/nに減少するため、この光信号の強度を補
うためである。
【0153】図34に示した従来の波長分割光スイッチ
では従来のレーザダイオード161b1〜161bnを用い
ているため、光のゆらぎの大きい光信号が、従来の波長
可変フィルタ165b1〜165bnでさらにゆらぎを大き
くして増幅され、この結果光電気変換器166a1〜16
6anを介して変調器167a1〜167anで光のゆらぎの
大きい光信号を発生させる。従って最後の光電気変換器
171a1〜171anから得られる電気信号のゆらぎは大
きいものとなる。
【0154】しかし、本実施例においては、上記実施例
1(または実施例2ないし12)において得られたゆら
ぎの少ないレーザダイオードを用いているため、変調器
162a1〜162an,及び変調器167a1〜167anへ
送られる光のゆらぎは小さく、また、上記実施例14に
おいて得られた波長可変フィルタ165a1〜165anに
おいて、光のゆらぎの小さい光信号を光のゆらぎを増加
させることなく増幅させることができる。従って光電気
変換器171a1〜171anから出てくる電気信号のゆら
ぎは小さくなる。
【0155】このように本実施例においては、上記実施
例1(または実施例2ないし12)において得られたレ
ーザダイオード,及び上記実施例14において得られた
増幅機能を有する波長フィルタを用いるようにしたか
ら、光のゆらぎの小さい、低雑音な波長分割光スイッチ
システムを提供することができる。
【0156】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体発光
素子によれば、ダブルヘテロ構造の第1導電型クラッド
層と活性層との間に、上記第1導電型クラッド層と同一
材料からなるアンドープクラッド層を備え、このアンド
ープクラッド層の厚さが、該アンドープクラッド層内に
おけるキャリアの拡散長より厚くなるようにしたから、
該アンドープクラッド層にキャリアを蓄積させて、キャ
リア同士のクーロン反発力によりキャリアを規則的に活
性層に注入させることができ、発熱が少なく、ゆらぎの
少ない低雑音な半導体発光素子を得られる効果がある。
【0157】また、この発明に係る半導体発光素子によ
れば、ダブルヘテロ構造の第1の第1導電型クラッド層
と活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層よ
りもキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー
障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、上
記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の第1導電
型クラッド層内におけるキャリアの拡散長より長い間隔
を上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔てて配置
された、上記第2の第1導電型クラッド層よりもキャリ
アの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第1の第1
導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用
が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1導電型ク
ラッド層を有しているから、上記第2,第3の第1導電
型クラッド層間の第1の第1導電型クラッド層にキャリ
アを蓄積させ、キャリア同士のクーロン反発力によりキ
ャリアを規則的に活性層に注入させることができ、発熱
が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な半導体発光素子を得
られる効果ガある。
【0158】また、この発明に係るレーザアンプによれ
ば、ダブルヘテロ構造の第1導電型クラッド層と活性層
との間に、上記第1導電型クラッド層と同一材料からな
るアンドープクラッド層を備え、このアンドープクラッ
ド層の厚さが、該アンドープクラッド層内におけるキャ
リアの拡散長より厚くなるようにしたから、該アンドー
プクラッド層にキャリアを蓄積させて、キャリア同士の
クーロン力によりキャリアを規則的に活性層に注入させ
ることができ、発熱が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な
レーザアンプを得られる効果がある。
【0159】また、この発明に係るレーザアンプによれ
ば、ダブルヘテロ構造の第1の第1導電型クラッド層と
活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層より
もキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー障
壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、上記
第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の第1導電型
クラッド層内におけるキャリアの拡散長より長い間隔を
上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔てて配置さ
れた、上記第2の第1導電型クラッド層よりもキャリア
の通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第1の第1導
電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用が
大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1導電型クラ
ッド層を有しているから、上記第2,第3の第1導電型
クラッド層間の第1の第1導電型クラッド層にキャリア
を蓄積させ、キャリア同士のクーロン力によりキャリア
を規則的に活性層に注入させることができ、発熱が少な
く、ゆらぎの少ない低雑音なレーザアンプを得られる効
果がある。
【0160】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フィルタによれば、光増幅部のダブルヘテロ構造
の第1の第1導電型クラッド層と活性層との間に、上記
第1の第1導電型クラッド層と同一材料からなるアンド
ープクラッド層を備え、このアンドープクラッド層の厚
さが、該アンドープクラッド層内におけるキャリアの拡
散長より厚くなるようにしたから、該アンドープクラッ
ド層にキャリアを蓄積させて、キャリア同士のクーロン
反発力によりキャリアを規則的に活性層に注入させるこ
とができ、発熱が少なく、ゆらぎの少ない低雑音な増幅
機能を有する波長可変フイルタを得られる効果がある。
【0161】また、この発明に係る増幅機能を有する波
長可変フイルタによれば、光増幅部のダブルヘテロ構造
の第1の第1導電型クラッド層と活性層との間に、上記
第1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑
制する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第
1導電型クラッド層を有し、上記第1の第1導電型クラ
ッド層内に、該第1の第1導電型クラッド層内における
キャリアの拡散長より長い間隔を上記第3の第1導電型
クラッド層に対して隔てて配置された、上記第3の第1
導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作用
が小さく、かつ上記第1の第1導電型クラッド層よりも
キャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー障壁
を形成する第4の第1導電型クラッド層を有しているか
ら、上記第3,第4の第1導電型クラッド層間の第1の
第1導電型クラッド層にキャリアを蓄積させ、キャリア
同士のクーロン反発力によりキャリアを規則的に活性層
に注入させることができ、発熱が少なく、ゆらぎの少な
い低雑音な光増幅機能を有する波長可変フイルタを得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例によるレーザダイオー
ドの構造を示す断面図である。
【図2】 本発明の第1の実施例によるレーザダイオー
ドの製造方法を示す断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図4】 本発明の第2の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図5】 本発明の第3の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図6】 本発明の第4の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図7】 本発明の第5の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図8】 本発明の第6の実施例によるレーザダイオー
ドの構造を示す断面図である。
【図9】 本発明の第6の実施例によるレーザダイオー
ドの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図10】 本発明の第7の実施例によるレーザダイオ
ードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図11】 本発明の第8の実施例によるレーザダイオ
ードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図12】 本発明の第9の実施例によるレーザダイオ
ードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図13】 本発明の第10の実施例によるレーザダイ
オードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図14】 本発明の第11の実施例によるレーザダイ
オードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図15】 本発明の第12の実施例によるレーザダイ
オードの活性層近傍のバンド構造を示す図である。
【図16】 本発明の第13の実施例によるレーザアン
プの構造を示す断面図である。
【図17】 本発明の第14の実施例による増幅機能を
有する波長可変フィルタの構造を示す断面図である。
【図18】 本発明の第15の実施例による光通信シス
テムの構造を示す概略図である。
【図19】 本発明の第16の実施例による光通信シス
テムの構造を示す概略図である。
【図20】 本発明の第17の実施例による光通信シス
テムの構造を示す概略図である。
【図21】 本発明の第18の実施例による光通信シス
テムの構造を示す概略図である。
【図22】 本発明の第19の実施例による光通信シス
テムの構造を示す概略図である。
【図23】 本発明の第20の実施例による空間分割光
スイッチの構造を示す概略図である。
【図24】 本発明の第21の実施例による空間分割光
スイッチの構造を示す概略図である。
【図25】 本発明の第22の実施例による波長分割光
スイッチの構造を示す概略図である。
【図26】 本発明の第23の実施例による波長分割光
スイッチの構造を示す概略図である。
【図27】 従来のレーザダイオードの活性層近傍のバ
ンド構造を示す図である。
【図28】 従来のレーザアンプの構造を示す断面図で
ある。
【図29】 従来の増幅機能を有する波長可変フィルタ
の構造を示す断面図である。
【図30】 従来の光通信システムの構造を示す概念図
である。
【図31】 従来の他の光通信システムの構造を示す概
念図である。
【図32】 従来の空間分割光スイッチの構造を示す概
念図である。
【図33】 従来の波長分割光スイッチの構造を示す概
念図である。
【図34】 従来の他の波長分割光スイッチの構造を示
す概念図である。
【図35】 従来のレーザダイオードの活性層近傍のバ
ンド構造を示す図である。
【符号の説明】
1 n型InPクラッド層、2 アンドープInGaA
sP活性層、3 p型InPクラッド層、4 アンドー
プInP層(n型)、5 p型InP基板、6p型In
P埋め込み層、7 n型InPブロック層、8 p型I
nPブロック層、9 n型InGaAsPコンタクト
層、10 p側電極、11 n側電極、12 SiO2
膜、16 電流を流す前に存在する電子、17 電流を
流すことにより蓄積される電子、18 低反射率コーテ
ィング、21 n型Alx Ga1-x Asクラッド層、2
2 Aly Ga1-y As活性層、22a InGaAs
/Aly Ga1-y As歪量子井戸層、22b InGa
Asウエル層、22c Aly Ga1-y Asバリア層、
23 p型Alx Ga1-x Asクラッド層、24,25
アンドープAlx Ga1-x Asクラッド層(p型)、
31 n型InPクラッド層、31a,31b 第1の
n型InPクラッド層、32 アンドープInGaAs
P活性層、33 p型InPクラッド層、33a,33
b 第1のp型InPクラッド層、34 第2のn型G
ax In1-x Pクラッド層、35a,35b 第1のp
型InPクラッド層、36 第3のn型Gax In1-x
Pクラッド層、37 n型InGaAsPコンタクト
層、38 p側電極、39 n側電極、40 p側In
P基板、41 p型InP埋め込み層、42 n型In
Pブロック層 43 p型InPブロック層、45 第
2のp型Gax In1-x Pクラッド層、46 第3のp
型Gax In1-x Pクラッド層、47 第2のn型Ga
x In1-x Pクラッド層、48 第3のn型Gay In
1-y Pクラッド層、49 第2のp型Gax In1-x P
クラッド層、50 第3のp型Gay In1-y Pクラッ
ド層、51a,51b n型AlGaAsクラッド層、
52 AlGaAs活性層、53 p型AlGaAsク
ラッド層、54 第2のn型AlGaAsクラッド層、
55 第3のn型AlGaAsクラッド層、57 In
GaAs/AlGaAs歪量子井戸活性層、57a A
lGaAsバリア層、57bInGaAsウエル層、6
1a,61b 第1のn型(Aly Ga1-y )0.5 In
0.5 Pクラッド層、62 AlGaInP活性層、63
p型(Aly Ga1-y )0.5 In0.5 Pクラッド層、
64 第2の(Alx Ga1-x )0.5 In0.5Pクラッ
ド層、65 第3のn型(Alx Ga1-x )0.5 In0.
5 Pクラッド層、70a 光増幅部、70b 波長可変
フィルタ部、71 p型InP基板、72 p型InP
クラッド層、73 p型InGaAsPガイド層、74
InGaAsP活性層、75a 第2のn型Gax I
n1-x Pクラッド層、75b第3のn型Gax In1-x
Pクラッド層、76a,76b 第1のn型InPクラ
ッド層、77 n型InGaAsPコンタクト層、78
n型InPクラッド層、79 n型InGaAsPコ
ンタクト層、80,81 n側電極、82 p側電極、
83 溝、91 レーザダイオード駆動回路、92 レ
ーザダイオード、93,94 レンズ、95a,95b
光ファイバ、96 レーザアンプ、97 ホトダイオ
ード、98 アンプ、99 ファイバカプラ部、100
ファイバアンプ励起用レーザダイオード、101 光
ファイバ、102 Erドープ光ファイバ(ファイバア
ンプ)、103 レーザダイオード駆動回路、104光
ファイバ端部,又は連結部、106 レーザダイオー
ド、107 光変調器、108 レーザダイオード駆動
回路、111 n型InPクラッド層、112アンドー
プInGaAs/InGaAsP多重量子井戸層、11
3 p型InPクラッド層、115 p型InP基板、
116 n型InGaAsPコンタクト層、117 p
側電極、118 n側電極、120a〜120h レー
ザダイオード、121 光導波路、122a〜122h
レーザチップ、123 光スイッチ、124 光スイ
ッチ、126 空間分割光スイッチ、131a〜131
h入力光信号、132a〜132h 出力光信号、14
1 コリメートレンズ、142a〜142c 発振器、
143 マルチカプラ、144 電気音響交換器、14
5 媒体、146 音響光学偏光器、147 集光レン
ズ、148 フォトダイオードアレイ、149 アン
プ、150 レーザダイオードアレイ、151,152
カプラ、153a〜153c レーザダイオード、1
54 光導波路、161a1〜161an レーザダイオー
ド、162a1〜162an 変調器、163,168 合
波器、164,169 分波器、165a1〜165an
波長可変フィルタ、166a1〜166an 光電気変換
器、167a1〜167an 変調器、170a1〜170an
固定波長フィルタ、171a1〜171an 光電気変換
器、201 n型InPクラッド層、202 n型In
GaP層、203 InGaAsP活性層、204 p
型InPクラッド層、205 電流を流す前に存在する
電子、206 電流を流すことにより空間電荷制限電流
領域を構成する電子、207 電流を流すことにより過
剰に蓄積された電子、208 電子の拡散長。

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性層が第1導電型クラッド層,及び第
    2導電型クラッド層により挟み込まれてなるダブルヘテ
    ロ構造を有し、 該ダブルヘテロ構造は、上記第1導電型クラッド層と活
    性層との間に、上記第1導電型クラッド層と同一材料か
    らなるアンドープクラッド層を備えており、 該アンドープクラッド層の厚さは、該アンドープクラッ
    ド層内におけるキャリアの拡散長より厚いものであるこ
    とを特徴とする半導体発光素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はp型クラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はn型クラッド層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープn型クラッド層
    であり、 該アンドープn型クラッド層の厚さは、該アンドープn
    型クラッド層内における正孔の拡散長より厚いものであ
    ることを特徴とする半導体発光素子。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はp型InPクラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はn型InPクラッド層で、 上記活性層は、InGaAsP活性層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープn型InPクラ
    ッド層であり、 該アンドープn型クラッド層の厚さは、該アンドープn
    型クラッド層内における正孔の拡散長より厚いものであ
    ることを特徴とする半導体発光素子。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はn型クラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はp型クラッド層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型クラッド層
    であり、 該アンドープp型クラッド層の厚さは、該アンドープp
    型クラッド層内における電子の拡散長より厚いものであ
    ることを特徴とする半導体発光素子。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はn型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はp型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記活性層は、Aly Ga1-y As(x>y)活性層
    で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga
    1-x Asクラッド層であり、 該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
    は、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
    における電子の拡散長より厚いものであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はn型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はp型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記活性層は、InGaAs/Aly Ga1-y As(x
    >y)歪み量子井戸活性層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga
    1-x Asクラッド層であり、 該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
    は、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
    における電子の拡散長より厚いものであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はp型クラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はn型クラッド層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型クラッド層
    であり、 該アンドープp型クラッド層の厚さは、該アンドープp
    型クラッド層内における正孔の拡散長より厚いものであ
    ることを特徴とする半導体発光素子。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はp型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はn型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記活性層は、Aly Ga1-y As(x>y)活性層
    で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga
    1-x Asクラッド層であり、 該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
    は、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
    における正孔の拡散長より厚いものであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の半導体発光素子におい
    て、 上記第1導電型クラッド層はp型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記第2導電型クラッド層はn型Alx Ga1-x Asク
    ラッド層で、 上記活性層は、InGaAs/Aly Ga1-y As(x
    >y)歪み量子井戸活性層で、 上記アンドープクラッド層はアンドープp型Alx Ga
    1-x Asクラッド層であり、 該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層の厚さ
    は、該アンドープp型Alx Ga1-x Asクラッド層内
    における正孔の拡散長より厚いものであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  10. 【請求項10】 活性層が第1の第1導電型クラッド
    層,及び第2導電型クラッド層により挟み込まれてなる
    ダブルへテロ構造を有し、 該ダブルヘテロ構造は、上記第1の第1導電型クラッド
    層と活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層
    よりもキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギ
    ー障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、 かつ、上記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の
    第1導電型クラッド層内におけるキャリアの拡散長より
    長い間隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔
    てて配置された、上記第2の第1導電型クラッド層より
    もキャリアの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第
    1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制
    する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1
    導電型クラッド層を有していることを特徴とする半導体
    発光素子。
  11. 【請求項11】 請求項10記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第2の第1導電型クラッド層のバンドギャップエネ
    ルギーは、上記第3の第1導電型クラッド層のバンドギ
    ャップエネルギーと等しく、かつ上記第2の第1導電型
    クラッド層の厚さは、上記第3の第1導電型クラッド層
    の厚さより厚いものであることを特徴とする半導体発光
    素子。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラ
    ッド層の材料はInPであり、 上記第2,第3の第1導電型クラッド層の材料はGax
    In1-x Pであり、 上記活性層の材料はInGaAsPであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  13. 【請求項13】 請求項11記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラ
    ッド層の材料はAlyGa1-y Asであり、 上記第2,第3の第1導電型クラッド層の材料はAlx
    Ga1-x As(x>y)であり、 上記活性層の材料はAlGaAsであることを特徴とす
    る半導体発光素子。
  14. 【請求項14】 請求項11記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラ
    ッド層の材料はAlyGa1-y Asであり、 上記第2,第3の第1導電型クラッド層の材料はAlx
    Ga1-x As(x>y)であり、 上記活性層の材料はInGaAs/AlGaAs歪み量
    子井戸活性層であることを特徴とする半導体発光素子。
  15. 【請求項15】 請求項11記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラ
    ッド層の材料は(Aly Ga1-y )0.5 In0.5 Pであ
    り、 上記第2,第3の第1導電型クラッド層の材料は(Al
    x Ga1-x )0.5 In0.5 P(x>y)であり、 上記活性層の材料はAlGaInPであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  16. 【請求項16】 請求項10記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第2の第1導電型クラッド層の厚さは、上記第3の
    第1導電型クラッド層の厚さと等しく、かつ上記第2の
    第1導電型クラッド層のバンドギャップエネルギーは、
    上記第3の第1導電型クラッド層のバンドギャップエネ
    ルギーより大きいものであることを特徴とする半導体発
    光素子。
  17. 【請求項17】 請求項10記載の半導体発光素子にお
    いて、 上記第1の第1導電型クラッド層,及び第2導電型クラ
    ッド層の材料はInPであり、 上記第2の第1導電型クラッド層の材料はGax In1-
    x Pであり、 上記第3の第1導電型クラッド層の材料はGay In1-
    y P(x>y)であり、 上記活性層の材料はInGaAsPであることを特徴と
    する半導体発光素子。
  18. 【請求項18】 活性層が第1導電型クラッド層,及び
    第2導電型クラッド層により挟み込まれてなり、その両
    端面に低反射率コーティングが施されており、上記活性
    層に入射されたレーザ光を増幅する機能を有するダブル
    ヘテロ構造を有し、 該ダブルヘテロ構造は、上記第1導電型クラッド層と活
    性層との間に、上記第1導電型クラッド層と同一材料か
    らなるアンドープクラッド層を備え、 該アンドープクラッド層の厚さは、該アンドープクラッ
    ド層内におけるキャリアの拡散長より厚いものであるこ
    とを特徴とするレーザアンプ。
  19. 【請求項19】 活性層が第1導電型クラッド層,及び
    第2導電型クラッド層により挟み込まれてなり、その両
    端面に低反射率コーティングが施されており、上記活性
    層に入射されたレーザ光を増幅する機能を有するダブル
    ヘテロ構造を有し、 該ダブルヘテロ構造は、上記第1の第1導電型クラッド
    層と活性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層
    よりもキャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギ
    ー障壁を形成する第2の第1導電型クラッド層を有し、 かつ、上記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の
    第1導電型クラッド層内におけるキャリアの拡散長より
    長い間隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔
    てて配置された、上記第2の第1導電型クラッド層より
    もキャリアの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第
    1の第1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制
    する作用が大きいエネルギー障壁を形成する第3の第1
    導電型クラッド層を有することを特徴とするレーザアン
    プ。
  20. 【請求項20】 活性層が第1の第1導電型クラッド
    層,及び第1の第2導電型クラッド層により挟み込まれ
    てなるダブルヘテロ構造と、 上記第1の第2導電型クラッド層と活性層との間に設け
    られた第1の第2導電型ガイド層とにより構成され、該
    第1の第2導電型ガイド層に入射されるレーザ光を増幅
    する光増幅部と、 該光増幅部の後段に、上記第1の第2導電型ガイド層と
    連結して設けられた第2の第2導電型ガイド層と、 該第2の第2導電型ガイド層の上記第1の第2導電型ク
    ラッド層側に設けられた第2の第2導電型クラッド層
    と、 上記第2の第2導電型ガイド層の上記第1の第1導電型
    クラッド層側に設けられた第2の第1導電型クラッド層
    とにより構成される、上記第2の第2導電型ガイド層に
    入射された光から所定の波長の光を選択する波長可変フ
    ィルタ部とを備えており、 上記光増幅部は、上記第1の第1導電型クラッド層と活
    性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層と同一
    材料からなるアンドープクラッド層を有し、 該アンドープクラッド層の厚さは、該アンドープクラッ
    ド層内におけるキャリアの拡散長より厚いものであるこ
    とを特徴とする増幅機能を有する波長可変フィルタ。
  21. 【請求項21】 活性層が第1の第1導電型クラッド
    層,及び第1の第2導電型クラッド層により挟み込まれ
    てなるダブルヘテロ構造と、 上記第1の第2導電型クラッド層と活性層との間に設け
    られた第1の第2導電型ガイド層とにより構成され、該
    第1の第2導電型ガイド層に入射されるレーザ光を増幅
    する光増幅部と、 該光増幅部の後段に、上記第1の第2導電型ガイド層と
    連結して設けられた第2の第2導電型ガイド層と、 該第2の第2導電型ガイド層の上記第1の第2導電型ク
    ラッド層側に設けられた第2の第2導電型クラッド層
    と、 上記第2の第2導電型ガイド層の上記第1の第1導電型
    クラッド層側に設けられた第2の第1導電型クラッド層
    とにより構成される、上記第2の第2導電型ガイド層に
    入射された光から所定の波長の光を選択する波長可変フ
    ィルタ部とを備えており、 上記光増幅部は、上記第1の第1導電型クラッド層と活
    性層との間に、上記第1の第1導電型クラッド層よりも
    キャリアの通過を抑制する作用が大きいエネルギー障壁
    を形成する第3の第1導電型クラッド層を有し、 上記第1の第1導電型クラッド層内に、該第1の第1導
    電型クラッド層内におけるキャリアの拡散長より長い間
    隔を上記第2の第1導電型クラッド層に対して隔てて配
    置された、上記第2の第1導電型クラッド層よりもキャ
    リアの通過を抑制する作用が小さく、かつ上記第1の第
    1導電型クラッド層よりもキャリアの通過を抑制する作
    用が大きいエネルギー障壁を形成する第4の第1導電型
    クラッド層を有していることを特徴とする増幅機能を有
    する波長可変フィルタ。
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