JPH0758412A - 埋込型半導体レーザ - Google Patents
埋込型半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0758412A JPH0758412A JP5198569A JP19856993A JPH0758412A JP H0758412 A JPH0758412 A JP H0758412A JP 5198569 A JP5198569 A JP 5198569A JP 19856993 A JP19856993 A JP 19856993A JP H0758412 A JPH0758412 A JP H0758412A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor laser
- type inp
- active layer
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/343—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34306—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/343—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3434—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer comprising at least both As and P as V-compounds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度調節機能を備えることなく、高ビットレ
ートの光ファイバ通信を行うことのできる埋込型半導体
レーザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板４上に、ｎ型ＩｎＰ第１クラ
ッド層１、ノンドープＧａＩｎＡｓＰ第１光ガイド層１
１、井戸数５〜１０であり、発光波長が略１．３μｍで
ある多重量子井戸構造の活性層３、ノンドープＧａＩｎ
ＡｓＰ第２光ガイド層１２およびＰ型ＩｎＰクラッド層
２が順次形成され、これらが加工されてメサ型の活性領
域を構成している。この活性層３の幅は０．７μｍ以上
１．０μｍ以下であり、このような構成とすることよっ
て、−４５〜＋８５℃の温度範囲でのスペクトル幅を
２．５ｎｍ以下にすることができる。
ートの光ファイバ通信を行うことのできる埋込型半導体
レーザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板４上に、ｎ型ＩｎＰ第１クラ
ッド層１、ノンドープＧａＩｎＡｓＰ第１光ガイド層１
１、井戸数５〜１０であり、発光波長が略１．３μｍで
ある多重量子井戸構造の活性層３、ノンドープＧａＩｎ
ＡｓＰ第２光ガイド層１２およびＰ型ＩｎＰクラッド層
２が順次形成され、これらが加工されてメサ型の活性領
域を構成している。この活性層３の幅は０．７μｍ以上
１．０μｍ以下であり、このような構成とすることよっ
て、−４５〜＋８５℃の温度範囲でのスペクトル幅を
２．５ｎｍ以下にすることができる。
Description
【０００１】本発明は、横モードが安定な埋込型半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
【０００２】
【従来技術】埋込型半導体レーザは、光ファイバ通信等
の光源に用いられている。この埋込型半導体レーザにお
いて、基本横モードを得るためには、活性層幅は、「伊
藤良一，半導体レーザ［基礎と応用］ 培風館，９１−
１２３，１９８９」に記載されているように、１〜２μ
ｍ程度であることが好ましいと考えられていた。
の光源に用いられている。この埋込型半導体レーザにお
いて、基本横モードを得るためには、活性層幅は、「伊
藤良一，半導体レーザ［基礎と応用］ 培風館，９１−
１２３，１９８９」に記載されているように、１〜２μ
ｍ程度であることが好ましいと考えられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
構造パラメータからなる埋込型半導体レーザにおいて
は、基本横モードは、ある狭い温度範囲内において不安
定になり、平均的な発振スペクトル幅が広くなる。通常
２５℃付近の室温で、略１．３１μｍの発振波長をもつ
埋込型半導体レーザをペルチェクーラ等による温度調節
を行わずに、−４５〜＋８５℃の温度範囲で使用する場
合、発振波長は、略０．４ｎｍ／℃の温度係数を有する
ので、室温に対して低温および高温側で発振波長は略
１．３１μｍからそれぞれ短波長および長波長側へシフ
トする。
構造パラメータからなる埋込型半導体レーザにおいて
は、基本横モードは、ある狭い温度範囲内において不安
定になり、平均的な発振スペクトル幅が広くなる。通常
２５℃付近の室温で、略１．３１μｍの発振波長をもつ
埋込型半導体レーザをペルチェクーラ等による温度調節
を行わずに、−４５〜＋８５℃の温度範囲で使用する場
合、発振波長は、略０．４ｎｍ／℃の温度係数を有する
ので、室温に対して低温および高温側で発振波長は略
１．３１μｍからそれぞれ短波長および長波長側へシフ
トする。
【０００４】一方、光ファイバは、いわゆる波長分散
（通常略１．３１μｍでゼロ分散）を有するため、特
に、室温に対して低温あるいは高温で、このように埋込
型半導体レーザ動作時の発振スペクトル幅が広くなる
と、波長による伝搬速度が異なるので、高ビットレート
の伝送ができなかった。
（通常略１．３１μｍでゼロ分散）を有するため、特
に、室温に対して低温あるいは高温で、このように埋込
型半導体レーザ動作時の発振スペクトル幅が広くなる
と、波長による伝搬速度が異なるので、高ビットレート
の伝送ができなかった。
【０００５】このため、高ビットレートの伝送を行うに
は、埋込型半導体レーザに温度調節機能を別途に備える
必要があった。ここで、温度調節機能を備えることなし
に、温度変化に対して安定な埋込型半導体レーザが提供
できれば、このような問題は一挙に解決される。半導体
レーザの構造パラメータに関して、「Ｋ．Ｗａｋａｏｅ
ｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６２，２１５
３，１９８７」では、高効率を達成する観点から分布帰
還型レーザの構造パラメータが検討され、「Ｉ．Ｕｓｈ
ｉｊｉｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｓｏｃ．Ｐｈｏ
ｔｏ−Ｏｐｔ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．Ｅｎｇ．，１１２２，
４０６，１９８９」では、高温下での動作を実現する観
点から活性層の厚さに関して検討されている。
は、埋込型半導体レーザに温度調節機能を別途に備える
必要があった。ここで、温度調節機能を備えることなし
に、温度変化に対して安定な埋込型半導体レーザが提供
できれば、このような問題は一挙に解決される。半導体
レーザの構造パラメータに関して、「Ｋ．Ｗａｋａｏｅ
ｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，６２，２１５
３，１９８７」では、高効率を達成する観点から分布帰
還型レーザの構造パラメータが検討され、「Ｉ．Ｕｓｈ
ｉｊｉｍａ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｓｏｃ．Ｐｈｏ
ｔｏ−Ｏｐｔ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．Ｅｎｇ．，１１２２，
４０６，１９８９」では、高温下での動作を実現する観
点から活性層の厚さに関して検討されている。
【０００６】また、「山田 博仁他、１９９２年春季応
用物理学関係連合講演会 予稿集２９ａ−ＳＦ−３」お
よび「Ｋ．Ｍａｔｕｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｔｅｃｎ
ｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ，ＯＱＥ９
２−１７６（１９９３−０２）」では、活性層を多重量
子井戸構造とすることで、温度特性が改善されることが
示されているが、活性層の幅については検討を行ってい
ない。
用物理学関係連合講演会 予稿集２９ａ−ＳＦ−３」お
よび「Ｋ．Ｍａｔｕｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｔｅｃｎ
ｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ，ＯＱＥ９
２−１７６（１９９３−０２）」では、活性層を多重量
子井戸構造とすることで、温度特性が改善されることが
示されているが、活性層の幅については検討を行ってい
ない。
【０００７】また、「石田 朋子他、１９９２年春季応
用物理学関係連合講演会 予稿集３０ａ−Ｃ−１０」で
は、温度特性を改善するためには活性層の幅の最適値が
シュミレーションによって検討され、この最適値は、
１．６〜２．０μｍであることが記載されている。ま
た、「岡 聡彦他、１９９２年秋季応用物理学関係連合
講演会 予稿集１６ｐ−Ｖ−７」では、活性層の幅が
１．５μｍの場合の埋込型半導体レーザの光出力の温度
特性が示されている。「Ａ．Ｏｋａ ｅｔ ａｌ．，Ｔ
ｅｃｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ，Ｏ
ＱＥ９２−１６８（１９９３−０２）」では、埋込型半
導体レーザの共振器端面に高反射コーティングを施すこ
とにより、このレーザが長時間の安定動作可能であるこ
とが検討されている。
用物理学関係連合講演会 予稿集３０ａ−Ｃ−１０」で
は、温度特性を改善するためには活性層の幅の最適値が
シュミレーションによって検討され、この最適値は、
１．６〜２．０μｍであることが記載されている。ま
た、「岡 聡彦他、１９９２年秋季応用物理学関係連合
講演会 予稿集１６ｐ−Ｖ−７」では、活性層の幅が
１．５μｍの場合の埋込型半導体レーザの光出力の温度
特性が示されている。「Ａ．Ｏｋａ ｅｔ ａｌ．，Ｔ
ｅｃｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｆ ＩＥＩＣＥ，Ｏ
ＱＥ９２−１６８（１９９３−０２）」では、埋込型半
導体レーザの共振器端面に高反射コーティングを施すこ
とにより、このレーザが長時間の安定動作可能であるこ
とが検討されている。
【０００８】また、「後藤 勝彦他、１９９２年秋季応
用物理学関係連合講演会 予稿集１８ｐ−Ｖ−３」で
は、歪み量子井戸構造による１．３μｍ帯レーザの低閾
値化について言及しているが、活性層の幅についての検
討は行われていない。また、「Ｎ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅ
ｔ ａｌ．Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，９３，
８３２，１９８８」では、分布帰還型レーザにおいて、
ダブルへテロ構造の活性層の幅を約１μｍに設定して閾
値電流について検討している。また、「Ａ．Ｔａｋｅｍ
ｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，２３，１９８７」では分布帰還型レーザにおいて
活性層の幅が、１〜１．５μｍのレーザについて検討さ
れている。
用物理学関係連合講演会 予稿集１８ｐ−Ｖ−３」で
は、歪み量子井戸構造による１．３μｍ帯レーザの低閾
値化について言及しているが、活性層の幅についての検
討は行われていない。また、「Ｎ．Ｙｏｓｈｉｄａ ｅ
ｔ ａｌ．Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，９３，
８３２，１９８８」では、分布帰還型レーザにおいて、
ダブルへテロ構造の活性層の幅を約１μｍに設定して閾
値電流について検討している。また、「Ａ．Ｔａｋｅｍ
ｏｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，２３，１９８７」では分布帰還型レーザにおいて
活性層の幅が、１〜１．５μｍのレーザについて検討さ
れている。
【０００９】本発明者は、このような点に着目し、温度
に対する安定性の観点からレーザデバイス自体の改良を
試みた。すなわち、埋込型半導体レーザの特性の向上の
ためには、このような温度に対するモードの安定性や閾
値電流の低減を達成する観点から、鋭意検討を重ねた結
果、構造上のパラメーターを適切に調整することが有効
であるとの知見を得、これらのパラメータを最適化する
ことで、温度変化に対して安定で、高ビットレートの伝
送を行うことのできる実用的な埋込型半導体レーザを実
現できた。
に対する安定性の観点からレーザデバイス自体の改良を
試みた。すなわち、埋込型半導体レーザの特性の向上の
ためには、このような温度に対するモードの安定性や閾
値電流の低減を達成する観点から、鋭意検討を重ねた結
果、構造上のパラメーターを適切に調整することが有効
であるとの知見を得、これらのパラメータを最適化する
ことで、温度変化に対して安定で、高ビットレートの伝
送を行うことのできる実用的な埋込型半導体レーザを実
現できた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の埋込型半導体レー
ザを実現するため、本発明は、埋込型半導体レーザを対
象とするものであり、（ａ）半導体基板（例えば、Ｓｎ
ドープのｎ型ＩｎＰ基板）上に形成された第１導電型の
第１クラッド層（例えば、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ層）
と、（ｂ）第１クラッド層上に形成された第１光ガイド
層（例えば、ノンドープＧａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b 層
（ａ＝０．１５，ｂ＝０．３１））と第１光ガイド層上
に形成された多重量子井戸構造の活性層（例えば、井戸
数１０、ウエル層厚約６０オングストロームのＧａu Ｉ
ｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v 層（ｕ＝０．３１，ｖ＝０．６
６）、バリア層厚約１５０オングストロームのＧａx Ｉ
ｎ1-xＡｓy Ｐ1-y 層（ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３
１））と活性層上に形成された第２光ガイド層（例え
ば、ノンドープＧａc Ｉｎ1-c Ａｓd Ｐ1-d 層（ｃ＝
０．１５，ｄ＝０．３１））とより構成される光導波層
と、（ｃ）第２光ガイド層上に形成された第２導電型の
第２クラッド層（例えば、ｐ型ＩｎＰ層）と、（ｄ）ス
トライプ構造とされた前記光導波層の両側面に接して設
けられた埋込層（例えば、ｐ型ＩｎＰ層とｎ型ＩｎＰ層
との積層構造の埋込層）とを備え、活性層の発光波長が
略１．３μｍであり、活性層の幅が０．７μｍ以上１．
０μｍ未満であることとした。
ザを実現するため、本発明は、埋込型半導体レーザを対
象とするものであり、（ａ）半導体基板（例えば、Ｓｎ
ドープのｎ型ＩｎＰ基板）上に形成された第１導電型の
第１クラッド層（例えば、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ層）
と、（ｂ）第１クラッド層上に形成された第１光ガイド
層（例えば、ノンドープＧａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b 層
（ａ＝０．１５，ｂ＝０．３１））と第１光ガイド層上
に形成された多重量子井戸構造の活性層（例えば、井戸
数１０、ウエル層厚約６０オングストロームのＧａu Ｉ
ｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v 層（ｕ＝０．３１，ｖ＝０．６
６）、バリア層厚約１５０オングストロームのＧａx Ｉ
ｎ1-xＡｓy Ｐ1-y 層（ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３
１））と活性層上に形成された第２光ガイド層（例え
ば、ノンドープＧａc Ｉｎ1-c Ａｓd Ｐ1-d 層（ｃ＝
０．１５，ｄ＝０．３１））とより構成される光導波層
と、（ｃ）第２光ガイド層上に形成された第２導電型の
第２クラッド層（例えば、ｐ型ＩｎＰ層）と、（ｄ）ス
トライプ構造とされた前記光導波層の両側面に接して設
けられた埋込層（例えば、ｐ型ＩｎＰ層とｎ型ＩｎＰ層
との積層構造の埋込層）とを備え、活性層の発光波長が
略１．３μｍであり、活性層の幅が０．７μｍ以上１．
０μｍ未満であることとした。
【００１１】
【作用】かかる構造によれば、埋込型半導体レーザは、
−４５〜＋８５℃の温度範囲内において、活性層の幅が
１．０μｍ未満であるので、安定なモードで動作でき
る。また、活性層の幅が０．７μｍ以上であることとし
たので、埋込型半導体レーザの閾値電流を７ｍＡ以下に
することができる。活性層の井戸数が４乃至１０であ
り、光導波層の厚さが０．２μｍ以上０．３μｍ以下で
あっても同様の作用を奏する。
−４５〜＋８５℃の温度範囲内において、活性層の幅が
１．０μｍ未満であるので、安定なモードで動作でき
る。また、活性層の幅が０．７μｍ以上であることとし
たので、埋込型半導体レーザの閾値電流を７ｍＡ以下に
することができる。活性層の井戸数が４乃至１０であ
り、光導波層の厚さが０．２μｍ以上０．３μｍ以下で
あっても同様の作用を奏する。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づき
説明する。説明において同一要素には同一符号を用い、
重複する説明は省略する。
説明する。説明において同一要素には同一符号を用い、
重複する説明は省略する。
【００１３】（１）埋込型半導体レーザの構造 図１（ａ）は、本発明の第１実施例に係る埋込型半導体
レーザの縦断面構成を示している。
レーザの縦断面構成を示している。
【００１４】図示の通り、Ｓｎドープのｎ型ＩｎＰ基板
４上に、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層１、ノ
ンドープＧａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b （ａ＝０．１５，
ｂ＝０．３１）第１光ガイド層１１（層厚約５００オン
グストローム、バンドギャップ波長略１．１μｍ）、多
重量子井戸構造の活性層３、ノンドープＧａc Ｉｎ1-c
Ａｓd Ｐ1-d （ｃ＝０．１５，ｄ＝０．３１）第２光ガ
イド層１２（層厚約５００オングストローム、バンドギ
ャップ波長略１．１μｍ）およびｐ型ＩｎＰ第２クラッ
ド層２が順次形成され、これらが加工されてメサ型の活
性領域を構成している。また、このメサ型の活性領域の
両面を覆うように、ｐ型ＩｎＰ埋込層５が配置され、さ
らにこのＰ型ＩｎＰ埋込層５外側にｎ型ＩｎＰ埋込層１
０が配置してある。この第２クラッド層２、ｎ型ＩｎＰ
埋込層１０、ｐ型ＩｎＰ埋込層５、第１クラッド層１で
構成されるｐｎｐｎ構造により、ｎ型ＩｎＰ埋込層１
０、ｐ型ＩｎＰ埋込層５を電流ブロック層として機能さ
せることができる。ＩｎＰ基板４下には電極７が、第２
クラッド層２上にはｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層９を
介して電極８が形成されている。
４上に、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層１、ノ
ンドープＧａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b （ａ＝０．１５，
ｂ＝０．３１）第１光ガイド層１１（層厚約５００オン
グストローム、バンドギャップ波長略１．１μｍ）、多
重量子井戸構造の活性層３、ノンドープＧａc Ｉｎ1-c
Ａｓd Ｐ1-d （ｃ＝０．１５，ｄ＝０．３１）第２光ガ
イド層１２（層厚約５００オングストローム、バンドギ
ャップ波長略１．１μｍ）およびｐ型ＩｎＰ第２クラッ
ド層２が順次形成され、これらが加工されてメサ型の活
性領域を構成している。また、このメサ型の活性領域の
両面を覆うように、ｐ型ＩｎＰ埋込層５が配置され、さ
らにこのＰ型ＩｎＰ埋込層５外側にｎ型ＩｎＰ埋込層１
０が配置してある。この第２クラッド層２、ｎ型ＩｎＰ
埋込層１０、ｐ型ＩｎＰ埋込層５、第１クラッド層１で
構成されるｐｎｐｎ構造により、ｎ型ＩｎＰ埋込層１
０、ｐ型ＩｎＰ埋込層５を電流ブロック層として機能さ
せることができる。ＩｎＰ基板４下には電極７が、第２
クラッド層２上にはｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層９を
介して電極８が形成されている。
【００１５】ここで、多重量子井戸構造の活性層３は、
図面下方に抜き出して示すように（図１（ｂ））、ウエ
ル層１３がＧａu Ｉｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v （ｕ＝０．３
１，ｖ＝０．６６）、バリア層１４がＧａx Ｉｎ1-x Ａ
ｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３１）で構成され
ており、井戸数は１０である。なお、ウエル層１３とバ
リア層１４の厚さはそれぞれ約６０オングストローム、
約１５０オングストロームであり、組成は、波長に換算
してそれぞれ約１．３６μｍと約１．１μｍである。ま
た、多重量子井戸構造の活性層３の厚さは約０．２μｍ
（全光導波層（活性層３＋第１ガイド層１１＋第２ガイ
ド層１２）厚は０．３μｍ）であり、共振器長は３００
μｍ、活性層幅は０．９μｍに設定してある。また、活
性層３の幅Ｗは、図１中右方に抜き出して示すように
（図１（ｃ））、多重量子井戸構造の活性層断面上辺Ｌ
２と下辺Ｌ１の長さ和の２分の１で定義する。
図面下方に抜き出して示すように（図１（ｂ））、ウエ
ル層１３がＧａu Ｉｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v （ｕ＝０．３
１，ｖ＝０．６６）、バリア層１４がＧａx Ｉｎ1-x Ａ
ｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３１）で構成され
ており、井戸数は１０である。なお、ウエル層１３とバ
リア層１４の厚さはそれぞれ約６０オングストローム、
約１５０オングストロームであり、組成は、波長に換算
してそれぞれ約１．３６μｍと約１．１μｍである。ま
た、多重量子井戸構造の活性層３の厚さは約０．２μｍ
（全光導波層（活性層３＋第１ガイド層１１＋第２ガイ
ド層１２）厚は０．３μｍ）であり、共振器長は３００
μｍ、活性層幅は０．９μｍに設定してある。また、活
性層３の幅Ｗは、図１中右方に抜き出して示すように
（図１（ｃ））、多重量子井戸構造の活性層断面上辺Ｌ
２と下辺Ｌ１の長さ和の２分の１で定義する。
【００１６】このような、構成の埋込型半導体レーザに
おいて、従来の活性層の幅が１．２μｍの場合、図７に
示す発振スペクトルから明らかなように、５２〜６１℃
の温度範囲で、発振スペクトルはダブルピークを有して
おり、平均的なスペクトル幅が広がっている。ただし、
グラフ上の発振スペクトルは、リニアスケールで書かれ
ているため、スペクトル幅の広がりは明瞭には分からな
い。
おいて、従来の活性層の幅が１．２μｍの場合、図７に
示す発振スペクトルから明らかなように、５２〜６１℃
の温度範囲で、発振スペクトルはダブルピークを有して
おり、平均的なスペクトル幅が広がっている。ただし、
グラフ上の発振スペクトルは、リニアスケールで書かれ
ているため、スペクトル幅の広がりは明瞭には分からな
い。
【００１７】このように平均的なスペクトル幅が広がる
と、前述のように、光ファイバの伝送において波長分散
が生じ、高いビットレートの伝送を行うことができな
い。
と、前述のように、光ファイバの伝送において波長分散
が生じ、高いビットレートの伝送を行うことができな
い。
【００１８】そこで、本発明者は、これら活性層の幅を
変化させて、上記構造の埋込型半導体レーザにおいて実
用上有効な活性層の幅を求めた。
変化させて、上記構造の埋込型半導体レーザにおいて実
用上有効な活性層の幅を求めた。
【００１９】図２は、上記構成の埋込型半導体レーザに
おいて、−４５〜＋８５℃の温度範囲で、多重量子井戸
構造の活性層３の幅に対するモード不安定発生率を測定
した結果を示している。
おいて、−４５〜＋８５℃の温度範囲で、多重量子井戸
構造の活性層３の幅に対するモード不安定発生率を測定
した結果を示している。
【００２０】ここで、モード不安定発生率は、以下のよ
うに定義する。
うに定義する。
【００２１】モード不安定発生率：−４５〜＋８５℃の
温度範囲で、複数の試料（埋込型半導体レーザ）の光強
度の波長依存性を測定した際、モード不安定な状態の発
生する試料の個数の割合。なお、モード不安定な状態と
は、波長に対する光強度のスペクトルが２以上のピーク
を有するものとする。
温度範囲で、複数の試料（埋込型半導体レーザ）の光強
度の波長依存性を測定した際、モード不安定な状態の発
生する試料の個数の割合。なお、モード不安定な状態と
は、波長に対する光強度のスペクトルが２以上のピーク
を有するものとする。
【００２２】本測定にあたっては、被測定試料の数量は
１０〜３０、測定時の温度間隔は５℃で、光出力は５ｍ
Ｗで行った。
１０〜３０、測定時の温度間隔は５℃で、光出力は５ｍ
Ｗで行った。
【００２３】図２に示すように、多重量子井戸構造の活
性層３幅の減少に伴ってモード不安定率は減少し、この
幅が１．０μｍ以下の場合には、モード不安定な状態の
試料は殆ど存在しない。
性層３幅の減少に伴ってモード不安定率は減少し、この
幅が１．０μｍ以下の場合には、モード不安定な状態の
試料は殆ど存在しない。
【００２４】また、本実施例の埋込型半導体レーザの閾
値電流の多重量子井戸構造の活性層３幅に対する依存性
を測定した。この結果を図３に示す。なお、測定温度は
＋２５℃である。
値電流の多重量子井戸構造の活性層３幅に対する依存性
を測定した。この結果を図３に示す。なお、測定温度は
＋２５℃である。
【００２５】図３に示すように、多重量子井戸構造の活
性層３の幅の増加に伴って閾値電流は増加し、活性層３
幅が０．７μｍ以上では、閾値電流は７ｍＡ以下であっ
た。なお、閾値電流は温度の上昇によって増加する。
性層３の幅の増加に伴って閾値電流は増加し、活性層３
幅が０．７μｍ以上では、閾値電流は７ｍＡ以下であっ
た。なお、閾値電流は温度の上昇によって増加する。
【００２６】このように、閾値電流の特性を考慮した場
合、実際上有用な活性層３の幅は０．７μｍ以上１．０
μｍ以下であることが望ましい。
合、実際上有用な活性層３の幅は０．７μｍ以上１．０
μｍ以下であることが望ましい。
【００２７】なお、活性層３の幅および厚さは、走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した。
電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した。
【００２８】上記の埋込型半導体レーザで得られた発振
スペクトルを図４に示す。比較のため、従来の多重量子
井戸構造の活性層の幅が１．２μｍの発振スペクトルを
図５に示す。なお、測定時の温度は＋６５℃である。図
５から明らかなように、＋６５℃において、従来の埋込
型半導体レーザのスペクトルはダブルピークを有し、平
均的なスペクトル幅（ＲＭＳ法）は３．８２ｎｍ以上で
ある。しかし、図４に示すように、本実施例の埋込型半
導体レーザのスペクトル幅（ＲＭＳ法）は、０．７４ｎ
ｍであり、このスペクトル幅は、−４５〜＋８５℃の温
度範囲において、２．５ｎｍ以下であった。このよう
に、活性層３幅０．７〜１．０μｍ以上にすることによ
って、埋込型半導体レーザのモード安定性は従来のもの
と比較して大幅に改善した。
スペクトルを図４に示す。比較のため、従来の多重量子
井戸構造の活性層の幅が１．２μｍの発振スペクトルを
図５に示す。なお、測定時の温度は＋６５℃である。図
５から明らかなように、＋６５℃において、従来の埋込
型半導体レーザのスペクトルはダブルピークを有し、平
均的なスペクトル幅（ＲＭＳ法）は３．８２ｎｍ以上で
ある。しかし、図４に示すように、本実施例の埋込型半
導体レーザのスペクトル幅（ＲＭＳ法）は、０．７４ｎ
ｍであり、このスペクトル幅は、−４５〜＋８５℃の温
度範囲において、２．５ｎｍ以下であった。このよう
に、活性層３幅０．７〜１．０μｍ以上にすることによ
って、埋込型半導体レーザのモード安定性は従来のもの
と比較して大幅に改善した。
【００２９】さらに、本願発明の有効性を検証するため
に、上述のような特性の得られる埋込型半導体レーザの
構造因子について検討した。
に、上述のような特性の得られる埋込型半導体レーザの
構造因子について検討した。
【００３０】図１に示した埋込型半導体レーザの構造に
おいて、以下の構造因子を変化させて発振スペクトルの
モードの安定性を検証した。
おいて、以下の構造因子を変化させて発振スペクトルの
モードの安定性を検証した。
【００３１】（第２実施例）多重量子井戸構造の活性層
３厚さが、略０．０６９μｍであり、ウエル層厚が６０
オングストローム、ウエル層（井戸層）数４であり、バ
リア層厚が１５０オングストローム、バリア層数３であ
り、活性層３幅が略０．９μｍであり、第１ガイド層１
１厚が略０．０６μｍであり、第２ガイド層１２厚が略
０．０６μｍである、埋込型半導体レーザの場合でも、
上記と同様の効果が得られた。ここで全光導波層（活性
層３＋第１ガイド層１１＋第２ガイド層１２）厚は０．
１８９μｍである。なお、他のパラメータについては図
１に示したパラメータと同じである。
３厚さが、略０．０６９μｍであり、ウエル層厚が６０
オングストローム、ウエル層（井戸層）数４であり、バ
リア層厚が１５０オングストローム、バリア層数３であ
り、活性層３幅が略０．９μｍであり、第１ガイド層１
１厚が略０．０６μｍであり、第２ガイド層１２厚が略
０．０６μｍである、埋込型半導体レーザの場合でも、
上記と同様の効果が得られた。ここで全光導波層（活性
層３＋第１ガイド層１１＋第２ガイド層１２）厚は０．
１８９μｍである。なお、他のパラメータについては図
１に示したパラメータと同じである。
【００３２】上記第２実施例の埋込型半導体レーザの結
果から全光導波層の層厚が少なくとも０．１８９μｍで
ある場合は、本発明の埋込型半導体レーザは、安定した
モードかつ低い閾値電流で発振する。
果から全光導波層の層厚が少なくとも０．１８９μｍで
ある場合は、本発明の埋込型半導体レーザは、安定した
モードかつ低い閾値電流で発振する。
【００３３】また、第１実施例により、モード安定な全
光導波層厚は０．３μｍ（活性層３の厚さが０．２μ
ｍ、第１ガイド層１１、第２ガイド層１２の厚さが０．
０５μｍ）であるので、第２実施例の結果を考慮する
と、少なくとも全光導波層厚が略０．２μｍ以上０．３
μｍ以下であれば、活性層３の幅を０．７〜１．０μｍ
とすることによって上述の本発明の効果は達成される。
また、少なくとも、全光導波層厚が略０．２μｍ以上
０．３μｍ以下の場合、第２実施例の結果から活性層の
ウエル層厚が６０オングストロームであり、バリア層厚
が１５０オングストロームのＧａＩｎＡｓＰ層であれ
ば、本発明の埋込型半導体レーザは、安定したモードか
つ低い閾値電流で発振することから、第１実施例の結果
を考慮すると、ウエル層厚が３０〜６０オングストロー
ムであり、バリア層厚が１００〜１５０オングストロー
ムであれば、上記と同様の効果を奏する。
光導波層厚は０．３μｍ（活性層３の厚さが０．２μ
ｍ、第１ガイド層１１、第２ガイド層１２の厚さが０．
０５μｍ）であるので、第２実施例の結果を考慮する
と、少なくとも全光導波層厚が略０．２μｍ以上０．３
μｍ以下であれば、活性層３の幅を０．７〜１．０μｍ
とすることによって上述の本発明の効果は達成される。
また、少なくとも、全光導波層厚が略０．２μｍ以上
０．３μｍ以下の場合、第２実施例の結果から活性層の
ウエル層厚が６０オングストロームであり、バリア層厚
が１５０オングストロームのＧａＩｎＡｓＰ層であれ
ば、本発明の埋込型半導体レーザは、安定したモードか
つ低い閾値電流で発振することから、第１実施例の結果
を考慮すると、ウエル層厚が３０〜６０オングストロー
ムであり、バリア層厚が１００〜１５０オングストロー
ムであれば、上記と同様の効果を奏する。
【００３４】同様にして、第１および第２実施例の結果
から少なくとも井戸数は、４〜１０であれば上記と同様
の作用を奏する。
から少なくとも井戸数は、４〜１０であれば上記と同様
の作用を奏する。
【００３５】また、第１光ガイド層１１、第２光ガイド
層１２の組成は、Ｇａの組成比率が高いほど、エネルギ
ーバンドギャップが小さくなり、屈折率が大きくなるの
で、光の閉じ込め係数Γが大きくなる。よってこの場合
には、活性層幅は、若干狭くする必要があると考えられ
る。ただし、光の閉じ込め係数Γは、導波光の全エネル
ギーのうち導波層（活性層３）中にある部分の割合であ
る。
層１２の組成は、Ｇａの組成比率が高いほど、エネルギ
ーバンドギャップが小さくなり、屈折率が大きくなるの
で、光の閉じ込め係数Γが大きくなる。よってこの場合
には、活性層幅は、若干狭くする必要があると考えられ
る。ただし、光の閉じ込め係数Γは、導波光の全エネル
ギーのうち導波層（活性層３）中にある部分の割合であ
る。
【００３６】なお、第１クラッド層１、第２クラッド層
２、ｐ型ＩｎＰ埋込層５およびｎ型ＩｎＰ埋込層１０は
通常ＩｎＰを用いており、光のしみ出しに比較して十分
厚ければ、これらの導電型やキャリア濃度は、モードの
安定性にはほとんど影響を与えない。
２、ｐ型ＩｎＰ埋込層５およびｎ型ＩｎＰ埋込層１０は
通常ＩｎＰを用いており、光のしみ出しに比較して十分
厚ければ、これらの導電型やキャリア濃度は、モードの
安定性にはほとんど影響を与えない。
【００３７】しかし、上記作用を奏する多重量子井戸構
造の活性層３の幅は、発光波長に依存することが確かめ
られており、活性層３は、発光波長が略１．３μｍであ
る必要がある。
造の活性層３の幅は、発光波長に依存することが確かめ
られており、活性層３は、発光波長が略１．３μｍであ
る必要がある。
【００３８】以上、本発明の一実施例によれば、下記の
ような作用を奏することができる。
ような作用を奏することができる。
【００３９】第１に、多重量子井戸構造の活性層３の幅
を１．０μｍ未満に設定することにより、モード不安定
発生率を小さくできる。
を１．０μｍ未満に設定することにより、モード不安定
発生率を小さくできる。
【００４０】第２に、多重量子井戸構造の活性層３の幅
を０．７μｍ以上に設定することによって、閾値電流を
低くすることができる。
を０．７μｍ以上に設定することによって、閾値電流を
低くすることができる。
【００４１】（埋め込み型半導体レーザの製造方法）図
６は、図１に示した本発明の一実施例に係る埋込型半導
体レーザの製造方法を説明する図である。
６は、図１に示した本発明の一実施例に係る埋込型半導
体レーザの製造方法を説明する図である。
【００４２】まず、減圧有機金属気相エピタキシ（ＭＯ
ＶＰＥ）法により、Ｓｎドープのｎ型ＩｎＰ基板２４上
に、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２１、ノン
ドープ型Ｇａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b （ａ＝０．１５，
ｂ＝０．３１）第１光ガイド層３１、多重量子井戸構造
の活性層２３、ノンドープ型Ｇａc Ｉｎ1-c Ａｓd Ｐ
1-d （ｃ＝０．１５，ｄ＝０．３１）第２光ガイド層３
２、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層２２およびＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１を順次形成する。そして、このＩｎＧａ
Ａｓキャップ層４１上にＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を堆積
する。このＳｉＯ2 膜を図面の垂直方向に長い、幅約３
μｍのストライプ状のＳｉＯ2 膜４２を残して除去す
る。（第６図（ａ））。多重量子井戸構造の活性層２３
は、これのウエル層をＧａu Ｉｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v （ｕ
＝０．３１，ｖ＝０．６６）、バリア層をＧａx Ｉｎ
1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３１）で構
成する。活性層２３の井戸数は、１０とする。なお、ウ
エル層とバリア層の組成は、波長に換算してそれぞれ
１．３６μｍと１．１μｍに設定してある。
ＶＰＥ）法により、Ｓｎドープのｎ型ＩｎＰ基板２４上
に、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ第１クラッド層２１、ノン
ドープ型Ｇａa Ｉｎ1-a Ａｓb Ｐ1-b （ａ＝０．１５，
ｂ＝０．３１）第１光ガイド層３１、多重量子井戸構造
の活性層２３、ノンドープ型Ｇａc Ｉｎ1-c Ａｓd Ｐ
1-d （ｃ＝０．１５，ｄ＝０．３１）第２光ガイド層３
２、ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層２２およびＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１を順次形成する。そして、このＩｎＧａ
Ａｓキャップ層４１上にＣＶＤ法によりＳｉＯ2 を堆積
する。このＳｉＯ2 膜を図面の垂直方向に長い、幅約３
μｍのストライプ状のＳｉＯ2 膜４２を残して除去す
る。（第６図（ａ））。多重量子井戸構造の活性層２３
は、これのウエル層をＧａu Ｉｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v （ｕ
＝０．３１，ｖ＝０．６６）、バリア層をＧａx Ｉｎ
1-x Ａｓy Ｐ1-y （ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３１）で構
成する。活性層２３の井戸数は、１０とする。なお、ウ
エル層とバリア層の組成は、波長に換算してそれぞれ
１．３６μｍと１．１μｍに設定してある。
【００４３】つぎに、氷水で十分に冷却したブロムメタ
ノール（Ｂｒ2 ：メタノール＝２．５：１０００）で、
ストライプＳｉＯ2 膜４２をマスクとしてＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１表面からｎ型ＩｎＰ基板２４までエッチ
ングする。エッチングは、ブロムメタノルールを撹拌し
ながら約５分間行い、ＩｎＧａＡｓキャップ層４１表面
からの深さが約２．０μｍ、ストライプＳｉＯ2 膜４２
のサイドエッチング量（アンダーカット）が１．０５μ
ｍのメサを形成する（図６（ｂ））。
ノール（Ｂｒ2 ：メタノール＝２．５：１０００）で、
ストライプＳｉＯ2 膜４２をマスクとしてＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１表面からｎ型ＩｎＰ基板２４までエッチ
ングする。エッチングは、ブロムメタノルールを撹拌し
ながら約５分間行い、ＩｎＧａＡｓキャップ層４１表面
からの深さが約２．０μｍ、ストライプＳｉＯ2 膜４２
のサイドエッチング量（アンダーカット）が１．０５μ
ｍのメサを形成する（図６（ｂ））。
【００４４】つづいて、ストライプＳｉＯ2 膜３１を選
択成長用のマスクとして用い、減圧ＭＯＶＰＥ法によ
り、メサの両側面にＺｎドープｐ型ＩｎＰ埋込層２２
（厚さ約１μｍ）を堆積し、さらに、このｐ型ＩｎＰ埋
込層２５の外側にｎ型ＩｎＰ埋込層３０（厚さ約１μ
ｍ）を堆積する（図６（ｃ））。この際、ｐ型ＩｎＰ埋
込層２５およびｎ型ＩｎＰ埋込層３０はメサの下部から
上部に向かうにつれて徐々に薄くし、これらの上面が第
２クラッド層２の上面と略平行になるようにする。
択成長用のマスクとして用い、減圧ＭＯＶＰＥ法によ
り、メサの両側面にＺｎドープｐ型ＩｎＰ埋込層２２
（厚さ約１μｍ）を堆積し、さらに、このｐ型ＩｎＰ埋
込層２５の外側にｎ型ＩｎＰ埋込層３０（厚さ約１μ
ｍ）を堆積する（図６（ｃ））。この際、ｐ型ＩｎＰ埋
込層２５およびｎ型ＩｎＰ埋込層３０はメサの下部から
上部に向かうにつれて徐々に薄くし、これらの上面が第
２クラッド層２の上面と略平行になるようにする。
【００４５】しかる後、ふっ酸を用いてストライプＳｉ
Ｏ2 膜４２を除去した後、燐酸と過酸化水素の混合液
（燐酸：過酸化水素液＝５：１）を用いてＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１を除去する。その後、減圧ＭＯＶＰＥ法
により、この素子の上面にｐ型ＩｎＰ第３クラッド層５
２（厚さ約１．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層２９（厚さ約０．５μｍ）を順次形成す
る。最後に、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２９上面と
ＩｎＰ基板２４下面に電極２８，２７を形成して、図１
に示した埋込型半導体レーザを得ることができる（図６
（ｄ））。
Ｏ2 膜４２を除去した後、燐酸と過酸化水素の混合液
（燐酸：過酸化水素液＝５：１）を用いてＩｎＧａＡｓ
キャップ層４１を除去する。その後、減圧ＭＯＶＰＥ法
により、この素子の上面にｐ型ＩｎＰ第３クラッド層５
２（厚さ約１．５μｍ）、Ｚｎドープｐ型ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層２９（厚さ約０．５μｍ）を順次形成す
る。最後に、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２９上面と
ＩｎＰ基板２４下面に電極２８，２７を形成して、図１
に示した埋込型半導体レーザを得ることができる（図６
（ｄ））。
【００４６】
【発明の効果】以上の通り、本発明に係る埋込型半導体
レーザによれば、−４５〜＋８５℃の温度範囲内におい
て、このレーザは安定なモードで動作できるので、ペル
チェクーラー等の温度調節素子を備えなくても、６２２
Ｍｂｐｓの高いビットレートでファイバ長１５ｋｍまで
の光ファイバ通信が可能である。（ＣＣＩＴＴ規格
Ｇ．９５７による）また、活性層の厚さが０．７μｍ以
上であることとしたので、埋込型半導体レーザの閾値電
流を７ｍＡ以下にすることができ、消費電力を低減させ
ることができる。
レーザによれば、−４５〜＋８５℃の温度範囲内におい
て、このレーザは安定なモードで動作できるので、ペル
チェクーラー等の温度調節素子を備えなくても、６２２
Ｍｂｐｓの高いビットレートでファイバ長１５ｋｍまで
の光ファイバ通信が可能である。（ＣＣＩＴＴ規格
Ｇ．９５７による）また、活性層の厚さが０．７μｍ以
上であることとしたので、埋込型半導体レーザの閾値電
流を７ｍＡ以下にすることができ、消費電力を低減させ
ることができる。
【図１】本発明の一実施例に係る埋込型半導体レーザの
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る埋込型半導体レーザの
モード不安定発生率の活性層幅依存性を示す図である。
モード不安定発生率の活性層幅依存性を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る埋込型半導体レーザの
閾値電流の活性層幅依存性を示す図である。
閾値電流の活性層幅依存性を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係る埋込型半導体レーザの
発振スペクトルを示す図である。
発振スペクトルを示す図である。
【図５】従来の埋込型半導体レーザの発振スペクトルを
示す図である。
示す図である。
【図６】図１に示す埋込型半導体レーザの製造方法を説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
【図７】活性層の幅が１．０μｍ以上の場合の発振スペ
クトルの温度依存性を示す図である。
クトルの温度依存性を示す図である。
１，２１…第１クラッド層、２，２２…第２クラッド
層、３，２３…活性層、４，２４…ｎ型ＩｎＰ基板、
５，２５…ｐ型ＩｎＰ埋込層、７，８，２７，２８…電
極、９，２９…コンタクト層、１０，３０…ｎ型ＩｎＰ
埋込層、１１，３１…第１光ガイド層、１２，３２…第
２光ガイド層、１３…ウエル層、１４…バリア層、４１
…キャップ層、４２…ＳｉＯ2 膜、５２…第３クラッド
層。
層、３，２３…活性層、４，２４…ｎ型ＩｎＰ基板、
５，２５…ｐ型ＩｎＰ埋込層、７，８，２７，２８…電
極、９，２９…コンタクト層、１０，３０…ｎ型ＩｎＰ
埋込層、１１，３１…第１光ガイド層、１２，３２…第
２光ガイド層、１３…ウエル層、１４…バリア層、４１
…キャップ層、４２…ＳｉＯ2 膜、５２…第３クラッド
層。
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された第１導電型の
第１クラッド層と、 前記第１クラッド層上に形成された第１光ガイド層と、
前記第１光ガイド層上に形成された多重量子井戸構造の
活性層と、前記活性層上に形成された第２光ガイド層
と、より構成される光導波層と、 前記第２光ガイド層上に形成された第２導電型の第２ク
ラッド層と、 ストライプ構造とされた前記光導波層の両側面に接して
設けられた埋込層と、を備え、 前記活性層の発光波長が略１．３μｍであり、 前記活性層の幅が０．７μｍ以上１．０μｍ未満であ
る、 ことを特徴とする埋込型半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記光導波層の厚さが０．２μｍ以上
０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載
の埋込型半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記活性層の井戸数が４乃至１０である
ことを特徴とする請求項２に記載の埋込型半導体レー
ザ。 - 【請求項４】 前記半導体基板が、ｎ型ＩｎＰ基板であ
り、 前記第１クラッド層が、ｎ型ＩｎＰ層であり、 前記第１光ガイド層および前記第２光ガイド層が、バン
ドギャップ波長略１．１μｍのＧａＩｎＡｓＰ層であ
り、 前記多重量子井戸構造の活性層の、ウエル層がバンドギ
ャップ波長略１．３５乃至１．４５μｍで厚さ３０乃至
６０オングストロームのＧａＩｎＡｓＰ層であり、バリ
ア層がバンドギャップ波長略１．１μｍで厚さ１００乃
至１５０オングストロームのＧａＩｎＡｓＰ層であっ
て、井戸数が略１０であり、 前記第２クラッド層が、ｐ型ＩｎＰ層であり、 前記埋込層がｐ型ＩｎＰ層およびｎ型ＩｎＰ層の積層構
造である、 ことを特徴とする請求項３に記載の埋込型半導体レー
ザ。 - 【請求項５】 前記半導体基板が、Ｓｎドープのｎ型Ｉ
ｎＰ基板であり、 前記第１クラッド層が、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ層であ
り、 前記第１光ガイド層が、ノンドープＧａa Ｉｎ1-a Ａｓ
b Ｐ1-b 層（ａ＝０．１５，ｂ＝０．３１）であり、 前記多重量子井戸構造の活性層の、ウエル層が厚さ約６
０オングストロームのＧａu Ｉｎ1-u Ａｓv Ｐ1-v 層
（ｕ＝０．３１，ｖ＝０．６６）であり、バリア層が厚
さ約１５０オングストロームのＧａx Ｉｎ1-x Ａｓy Ｐ
1-y 層（ｘ＝０．１５，ｙ＝０．３１）であって、井戸
数が１０であり、 前記第２光ガイド層が、ノンドープＧａc Ｉｎ1-c Ａｓ
d Ｐ1-d 層（ｃ＝０．１５，ｄ＝０．３１）であり、 前記第２クラッド層が、ｐ型ＩｎＰ層である、 ことを特徴とする請求項４に記載の埋込型半導体レー
ザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19856993A JP3331568B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 埋込型半導体レーザ |
| US08/286,431 US5436924A (en) | 1993-08-10 | 1994-08-05 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19856993A JP3331568B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 埋込型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758412A true JPH0758412A (ja) | 1995-03-03 |
| JP3331568B2 JP3331568B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=16393369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19856993A Expired - Fee Related JP3331568B2 (ja) | 1993-08-10 | 1993-08-10 | 埋込型半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5436924A (ja) |
| JP (1) | JP3331568B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228984A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2013051331A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5617437A (en) * | 1994-11-24 | 1997-04-01 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP2000323789A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nec Corp | 窓型半導体レーザおよびその製造方法 |
| US6912237B2 (en) * | 2001-02-06 | 2005-06-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module and semiconductor laser device having light feedback function |
| CN103155186A (zh) | 2010-09-29 | 2013-06-12 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 波长转换的发光器件 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2690572B1 (fr) * | 1992-04-24 | 1994-07-22 | France Telecom | Structure laser a retroaction repartie. |
| JP2772204B2 (ja) * | 1992-09-07 | 1998-07-02 | 株式会社東芝 | 光出力の線型性に優れた高出力分布帰還型半導体レ−ザ |
-
1993
- 1993-08-10 JP JP19856993A patent/JP3331568B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-05 US US08/286,431 patent/US5436924A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006228984A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
| JP4569311B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2010-10-27 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2013051331A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3331568B2 (ja) | 2002-10-07 |
| US5436924A (en) | 1995-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6426515B2 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| US5889805A (en) | Low-threshold high-efficiency laser diodes with aluminum-free active region | |
| US6989550B2 (en) | Distributed feedback semiconductor laser equipment employing a grating | |
| EP0959540B1 (en) | Semiconductor laser having effective output increasing function | |
| US4928285A (en) | Impurity-doped semiconductor laser device for single wavelength oscillation | |
| US5289484A (en) | Laser diode | |
| US4575919A (en) | Method of making heteroepitaxial ridge overgrown laser | |
| JPH0656906B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置 | |
| Tsang | Heterostructure semiconductor lasers prepared by molecular beam epitaxy | |
| JPH09199803A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US6853015B2 (en) | Optical semiconductor device including InGaAlAs doped with Zn | |
| US4622673A (en) | Heteroepitaxial ridge overgrown laser | |
| JP3331568B2 (ja) | 埋込型半導体レーザ | |
| US7957442B2 (en) | Semiconductor optical device | |
| JP2882335B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2677232B2 (ja) | 長波長半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP5457392B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP4953392B2 (ja) | 光半導体装置 | |
| JPH10256647A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| Savolainen et al. | AlGaInAs/InP strained-layer quantum well lasers at 1.3 µm grown by solid source molecular beam epitaxy | |
| US20040119080A1 (en) | Semiconductor optical device | |
| US20050169342A1 (en) | DFB grating with dopant induced refractive index change | |
| EP0182903B1 (en) | Method of making heteroepitaxial ridge overgrown laser | |
| JPH10242563A (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3251615B2 (ja) | 半導体レーザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080726 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080726 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090726 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090726 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100726 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110726 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110726 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120726 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120726 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130726 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |