JPH08204280A - 面発光半導体レーザ - Google Patents
面発光半導体レーザInfo
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- JPH08204280A JPH08204280A JP1391295A JP1391295A JPH08204280A JP H08204280 A JPH08204280 A JP H08204280A JP 1391295 A JP1391295 A JP 1391295A JP 1391295 A JP1391295 A JP 1391295A JP H08204280 A JPH08204280 A JP H08204280A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 垂直共振器型面発光半導体レーザにおいて、
発熱による性能の劣化のない、電圧制御で発振波長を変
化させることのできる垂直共振器型面発光半導体レーザ
を提供する。 【構成】 n形GaAs基板１０１上にn形GaAs/AlAsミラー
１０２、InGaAs/GaAs量子井戸１０３を含む活性層１０
４、電圧制御層となるp形GaAs層１０５、 p形GaAs/AlAs
ミラー１０６を順次積層している。また、活性領域１０
７の膜厚は光学長で発振波長の整数倍になっている。１
０８はイオン注入領域である。１０９はn形電極であ
る。１１０はp形電極であり、接地されている。１１１
はショットキー電極であり、印加電圧により空乏層を制
御することで屈折率を変化させ、発振波長を変化させ
る。
発熱による性能の劣化のない、電圧制御で発振波長を変
化させることのできる垂直共振器型面発光半導体レーザ
を提供する。 【構成】 n形GaAs基板１０１上にn形GaAs/AlAsミラー
１０２、InGaAs/GaAs量子井戸１０３を含む活性層１０
４、電圧制御層となるp形GaAs層１０５、 p形GaAs/AlAs
ミラー１０６を順次積層している。また、活性領域１０
７の膜厚は光学長で発振波長の整数倍になっている。１
０８はイオン注入領域である。１０９はn形電極であ
る。１１０はp形電極であり、接地されている。１１１
はショットキー電極であり、印加電圧により空乏層を制
御することで屈折率を変化させ、発振波長を変化させ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は面発光半導体レーザに関
するものであり、特に電圧制御により発振波長を変化さ
せることのできるに面発光半導体レーザに関するもので
ある。
するものであり、特に電圧制御により発振波長を変化さ
せることのできるに面発光半導体レーザに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザは光インター
コネクションや光コンピューティング用のキーデバイス
の１つ徴の１つとして、単一発振波長性がある。これは
共振器長が非常に短く、せいぜい発振波長λの数倍程度
であるため共振波長間隔が広く、ゲイン分布内では共振
波長が唯一に決まってしまうからである。この単一発振
波長性は光通信においては重要な特性であるが、更に進
んで光コヒーレント通信や波長分割多重(wavelength di
vision multiplexing ; WDM)通信などへの応用を考える
と、波長可変機能を有した面発光半導体レーザの開発が
期待される。
コネクションや光コンピューティング用のキーデバイス
の１つ徴の１つとして、単一発振波長性がある。これは
共振器長が非常に短く、せいぜい発振波長λの数倍程度
であるため共振波長間隔が広く、ゲイン分布内では共振
波長が唯一に決まってしまうからである。この単一発振
波長性は光通信においては重要な特性であるが、更に進
んで光コヒーレント通信や波長分割多重(wavelength di
vision multiplexing ; WDM)通信などへの応用を考える
と、波長可変機能を有した面発光半導体レーザの開発が
期待される。
【０００３】一般に半導体レーザの発振波長λは、共振
器の長さ、屈折率をそれぞれL、nとするとL=m(λ/2n)で
与えられる。mは正の整数である。発振波長を変えるに
は共振器長L、あるいは屈折率nを変える必要がある。熱
により共振器長Lをそのものを変化させて垂直共振器型
面発光半導体レーザにはエレクトロニクス・レターズ27
(1991)第1002頁から第1003頁(Electronics Letters,27
(1991),P1002-1003)に報告されているものがある。しか
し半導体の熱膨張係数は6×10-6/℃程度であり、大きな
波長変化を得るのは難しい。
器の長さ、屈折率をそれぞれL、nとするとL=m(λ/2n)で
与えられる。mは正の整数である。発振波長を変えるに
は共振器長L、あるいは屈折率nを変える必要がある。熱
により共振器長Lをそのものを変化させて垂直共振器型
面発光半導体レーザにはエレクトロニクス・レターズ27
(1991)第1002頁から第1003頁(Electronics Letters,27
(1991),P1002-1003)に報告されているものがある。しか
し半導体の熱膨張係数は6×10-6/℃程度であり、大きな
波長変化を得るのは難しい。
【０００４】一方、半導体の屈折率nを変化させて波長
可変機能を持たせるには、プラズマ効果や量子閉じ込め
シュタルク効果(quantum confined Stark effect; QCS
E)などによる屈折率変化を利用する。屈折率変化量とし
てはプラズマ効果によるものが最も大きく、このプラズ
マ効果を利用して波長可変機能を持たせた垂直共振器型
面発光半導体レーザにはアプライド・フィジックス・レ
ターズ62(1993)第219頁から第221頁(Applied Physics L
etters,62(1993),P219-221)がある。この面発光半導体
レーザを図６を用いて詳細に説明する。図６において、
半絶縁性のGaAs基板上にAlAs/AlGaAsミラー６０１、p形
AlGaAs変調器６０２、n形AlGaAs組成傾斜層６０３、n形
AlGaAs層６０４、 n形AlGaAs組成傾斜層６０５、p形GaA
s活性層６０６、p形AlGaAs組成傾斜層６０７、p形GaAs
コンタクト層６０８を順次積層している。６０９はp形
電極、６１０はn形電極、６１１は上部n形電極である。
可変機能を持たせるには、プラズマ効果や量子閉じ込め
シュタルク効果(quantum confined Stark effect; QCS
E)などによる屈折率変化を利用する。屈折率変化量とし
てはプラズマ効果によるものが最も大きく、このプラズ
マ効果を利用して波長可変機能を持たせた垂直共振器型
面発光半導体レーザにはアプライド・フィジックス・レ
ターズ62(1993)第219頁から第221頁(Applied Physics L
etters,62(1993),P219-221)がある。この面発光半導体
レーザを図６を用いて詳細に説明する。図６において、
半絶縁性のGaAs基板上にAlAs/AlGaAsミラー６０１、p形
AlGaAs変調器６０２、n形AlGaAs組成傾斜層６０３、n形
AlGaAs層６０４、 n形AlGaAs組成傾斜層６０５、p形GaA
s活性層６０６、p形AlGaAs組成傾斜層６０７、p形GaAs
コンタクト層６０８を順次積層している。６０９はp形
電極、６１０はn形電極、６１１は上部n形電極である。
【０００５】以上のように構成された面発光半導体レー
ザについて、以下にその動作について説明する。この従
来例の面発光半導体レーザはPNP構造をしている。n形電
極を接地して、両p形電極にはそれぞれのpn接合に独立
に順方向にバイアス電圧を加える。上側のpn接合はレー
ザの活性層であるのでバイアスされることでレーザ発振
する。一方、下側のpn接合ではp形変調器部分にキャリ
アが注入され、キャリア濃度が増加する。このときp形
変調器部分はプラズマ効果により屈折率が減少するの
で、面発光半導体レーザの発振波長は短波長側へシフト
することになる。
ザについて、以下にその動作について説明する。この従
来例の面発光半導体レーザはPNP構造をしている。n形電
極を接地して、両p形電極にはそれぞれのpn接合に独立
に順方向にバイアス電圧を加える。上側のpn接合はレー
ザの活性層であるのでバイアスされることでレーザ発振
する。一方、下側のpn接合ではp形変調器部分にキャリ
アが注入され、キャリア濃度が増加する。このときp形
変調器部分はプラズマ効果により屈折率が減少するの
で、面発光半導体レーザの発振波長は短波長側へシフト
することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の面発光半導体レーザでは電流制御で波長変化を行っ
ているため熱の発生を伴うという問題点がある。この発
熱は共振器長Lと屈折率nをともに発振波長が長くなるよ
うに変化させる。したがって、波長制御電流が小さい間
はプラズマ効果により発振波長が短波長側にシフトする
が、波長制御電流が大きくなるとこの電流による発熱が
無視できなくなり、発振波長が長波長側にシフトするよ
うになる。このように電流制御による波長可変型垂直共
振器型面発光半導体レーザでは、制御電流による発熱に
よりプラズマ効果が制限され、十分な波長変化量が得ら
れない。また、面発光半導体レーザ自体も発熱により発
光効率が低下するという問題もある。
来の面発光半導体レーザでは電流制御で波長変化を行っ
ているため熱の発生を伴うという問題点がある。この発
熱は共振器長Lと屈折率nをともに発振波長が長くなるよ
うに変化させる。したがって、波長制御電流が小さい間
はプラズマ効果により発振波長が短波長側にシフトする
が、波長制御電流が大きくなるとこの電流による発熱が
無視できなくなり、発振波長が長波長側にシフトするよ
うになる。このように電流制御による波長可変型垂直共
振器型面発光半導体レーザでは、制御電流による発熱に
よりプラズマ効果が制限され、十分な波長変化量が得ら
れない。また、面発光半導体レーザ自体も発熱により発
光効率が低下するという問題もある。
【０００７】そこで本発明は上記従来の問題点を解決す
るもので、発熱のない電圧制御で発振波長を変化させる
ことのできる垂直共振器型面発光半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
るもので、発熱のない電圧制御で発振波長を変化させる
ことのできる垂直共振器型面発光半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明の面発光半導体レーザは、以下に述べる構成
を有している。
めに本発明の面発光半導体レーザは、以下に述べる構成
を有している。
【０００９】半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記活性領域が、ｐｎ接合を含み発光層である活性層と、
電圧を印加することにより屈折率が変化する電圧制御層
とを備え、前記電圧制御層が単一の半導体層から成り、
伝導形が前記電圧制御層が接している前記活性層部分の
伝導形と同一であり、前記電圧制御層が前記活性層上に
あり、前記活性層の前記電圧制御層に接している側が接
地されていることを特徴とする面発光半導体レーザとす
る。
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記活性領域が、ｐｎ接合を含み発光層である活性層と、
電圧を印加することにより屈折率が変化する電圧制御層
とを備え、前記電圧制御層が単一の半導体層から成り、
伝導形が前記電圧制御層が接している前記活性層部分の
伝導形と同一であり、前記電圧制御層が前記活性層上に
あり、前記活性層の前記電圧制御層に接している側が接
地されていることを特徴とする面発光半導体レーザとす
る。
【００１０】第２の多層膜ミラーを電圧制御層までエッ
チングしたメサを有し、エッチングにより露出した前記
電圧制御層の表面に電極を形成する。
チングしたメサを有し、エッチングにより露出した前記
電圧制御層の表面に電極を形成する。
【００１１】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラー
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
【００１２】さらに、エッチングにより露出した電圧制
御層の表面に形成した電極がショットキー電極である。
御層の表面に形成した電極がショットキー電極である。
【００１３】また、エッチングにより露出した電圧制御
層の表面に形成した電極が絶縁体と金属とで構成された
ＭＩＳ構造の電極である。
層の表面に形成した電極が絶縁体と金属とで構成された
ＭＩＳ構造の電極である。
【００１４】半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記活性領域が、ｐｎ接合を含み発光層である活性層と、
電圧を印加することにより屈折率が変化する電圧制御層
とを備え、前記電圧制御層が単一の半導体層から成り、
伝導形が前記電圧制御層が接している前記活性層部分の
伝導形と同一であり、前記電圧制御層が前記活性層上に
あり、前記活性層の前記電圧制御層に接している側が接
地されており、前記第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜
ミラーであることを特徴とする面発光半導体レーザとす
る。
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記活性領域が、ｐｎ接合を含み発光層である活性層と、
電圧を印加することにより屈折率が変化する電圧制御層
とを備え、前記電圧制御層が単一の半導体層から成り、
伝導形が前記電圧制御層が接している前記活性層部分の
伝導形と同一であり、前記電圧制御層が前記活性層上に
あり、前記活性層の前記電圧制御層に接している側が接
地されており、前記第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜
ミラーであることを特徴とする面発光半導体レーザとす
る。
【００１５】半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記電圧制御層が絶縁性の多重量子井戸を有し、前記活性
層が前記電圧制御層上にあり、前記活性層の前記電圧制
御層に接している側が接地されていることを特徴とする
面発光半導体レーザとする。
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記電圧制御層が絶縁性の多重量子井戸を有し、前記活性
層が前記電圧制御層上にあり、前記活性層の前記電圧制
御層に接している側が接地されていることを特徴とする
面発光半導体レーザとする。
【００１６】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラー
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
【００１７】半導体基板と、前記半導体基板上に順次積
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記電圧制御層が絶縁性の多重量子井戸を有し、前記電圧
制御層が前記活性層上にあり、前記活性層の前記電圧制
御層に接している側が接地されていることを特徴とする
面発光半導体レーザとする。
層された第１の半導体多層膜ミラー、共振器を構成する
活性領域とを含むエピタキシャル層と、前記エピタキシ
ャル層上に積層された第２の多層膜ミラーとを備え、前
記電圧制御層が絶縁性の多重量子井戸を有し、前記電圧
制御層が前記活性層上にあり、前記活性層の前記電圧制
御層に接している側が接地されていることを特徴とする
面発光半導体レーザとする。
【００１８】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラー
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
である。また、第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーである。
【００１９】
【作用】以上の構成によって、共振器内の空間電荷量や
吸収損失量を電圧により変化させることで屈折率nを変
化させることにより波長変化型の垂直共振器型面発光半
導体レーザを実現することができる。
吸収損失量を電圧により変化させることで屈折率nを変
化させることにより波長変化型の垂直共振器型面発光半
導体レーザを実現することができる。
【００２０】
（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【００２１】図１において、１０１はn形GaAs基板で、
その上にn形GaAs/AlAsミラー１０２、発振波長λが980n
mに設計されたInGaAs/GaAs量子井戸１０３を含む活性層
１０４、電圧制御層となるp形GaAs層１０５、p形GaAs/A
lAsミラー１０６を順次積層している。また、活性層１
０４と電圧制御層となるp形GaAs層１０５は共振器とな
る活性領域１０７を構成しており、膜厚は光学長で980n
mの整数倍になっている。１０８はInGaAs/GaAs量子井戸
１０３に効率よく電流を注入するためのイオン注入領域
である。１０９はn形電極である。１１０はp形電極であ
り、接地されている。１１１はショットキー電極であ
る。
その上にn形GaAs/AlAsミラー１０２、発振波長λが980n
mに設計されたInGaAs/GaAs量子井戸１０３を含む活性層
１０４、電圧制御層となるp形GaAs層１０５、p形GaAs/A
lAsミラー１０６を順次積層している。また、活性層１
０４と電圧制御層となるp形GaAs層１０５は共振器とな
る活性領域１０７を構成しており、膜厚は光学長で980n
mの整数倍になっている。１０８はInGaAs/GaAs量子井戸
１０３に効率よく電流を注入するためのイオン注入領域
である。１０９はn形電極である。１１０はp形電極であ
り、接地されている。１１１はショットキー電極であ
る。
【００２２】以上のように構成された面発光半導体レー
ザについてその動作を図２を用いて説明する。p形電極
は接地されているので、n形電極１０９に負の電圧を印
加すると、面発光半導体レーザの活性層は順方向にバイ
アスされるので発振する。このとき、ショットキー電極
に正の電圧を印加するとショットキー電極−p形GaAs層
界面は逆方向にバイアスされるのでp形GaAs層側に空乏
層が広がり、p形GaAs層内のキャリア分布が変化する。
キャリア濃度変化による屈折率変化量はプラズマ効果で
決まる。この場合電圧印加によりキャリア濃度は減少す
るので、屈折率は増大し、面発光半導体レーザの発振波
長は長波長側にシフトする。
ザについてその動作を図２を用いて説明する。p形電極
は接地されているので、n形電極１０９に負の電圧を印
加すると、面発光半導体レーザの活性層は順方向にバイ
アスされるので発振する。このとき、ショットキー電極
に正の電圧を印加するとショットキー電極−p形GaAs層
界面は逆方向にバイアスされるのでp形GaAs層側に空乏
層が広がり、p形GaAs層内のキャリア分布が変化する。
キャリア濃度変化による屈折率変化量はプラズマ効果で
決まる。この場合電圧印加によりキャリア濃度は減少す
るので、屈折率は増大し、面発光半導体レーザの発振波
長は長波長側にシフトする。
【００２３】以上のように本実施例によれば、電圧制御
層にショットキー電極を設け逆方向にバイアスすること
で空乏層を制御し、屈折率を変化させることで電圧制御
の波長可変型面発光半導体レーザを実現することができ
る。
層にショットキー電極を設け逆方向にバイアスすること
で空乏層を制御し、屈折率を変化させることで電圧制御
の波長可変型面発光半導体レーザを実現することができ
る。
【００２４】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明の第
２の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図３において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。２０１は絶縁体のSi
O2膜、２０２はAu電極であり、これらでＭＩＳ構造電極
を構成している。
ついて図面を参照しながら説明する。図３は本発明の第
２の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図３において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。２０１は絶縁体のSi
O2膜、２０２はAu電極であり、これらでＭＩＳ構造電極
を構成している。
【００２５】以上のように構成された面発光半導体レー
ザについてその動作を説明する。動作原理は本発明の第
１の実施例の動作原理と基本的には同じである。ＭＩＳ
構造のAu電極に電圧を印加することでキャリア分布を制
御し、屈折率を変化させて発振波長を制御する。ただ
し、Au電極に負のバイアス電圧の加えるとキャリアが増
加し、正のバイアス電圧を加えると空乏層が広がりキャ
リアが減少する。したがって、面発光半導体レーザの発
振波長を短波長側にも長波長側にも変化させることがで
きる。
ザについてその動作を説明する。動作原理は本発明の第
１の実施例の動作原理と基本的には同じである。ＭＩＳ
構造のAu電極に電圧を印加することでキャリア分布を制
御し、屈折率を変化させて発振波長を制御する。ただ
し、Au電極に負のバイアス電圧の加えるとキャリアが増
加し、正のバイアス電圧を加えると空乏層が広がりキャ
リアが減少する。したがって、面発光半導体レーザの発
振波長を短波長側にも長波長側にも変化させることがで
きる。
【００２６】以上のように本実施例によれば、電圧制御
層にＭＩＳ構造の電極を設け、バイアス電圧を制御する
ことでキャリア分布を制御し、屈折率を変化させること
で電圧制御の波長可変型面発光半導体レーザを実現する
ことができる。
層にＭＩＳ構造の電極を設け、バイアス電圧を制御する
ことでキャリア分布を制御し、屈折率を変化させること
で電圧制御の波長可変型面発光半導体レーザを実現する
ことができる。
【００２７】なお、第１および第２の実施例において、
第２の多層膜ミラーを半導体多層膜ミラーとしたが、Si
O2/TiO2多層膜ミラーなどの誘電体多層膜ミラーとして
もよいことは言うまでもない。
第２の多層膜ミラーを半導体多層膜ミラーとしたが、Si
O2/TiO2多層膜ミラーなどの誘電体多層膜ミラーとして
もよいことは言うまでもない。
【００２８】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第
３の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図４において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。３０１はSiO2/TiO2
誘電体多層膜ミラーであり、その上にはAu電極３０２が
形成されている。
ついて図面を参照しながら説明する。図４は本発明の第
３の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図４において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。３０１はSiO2/TiO2
誘電体多層膜ミラーであり、その上にはAu電極３０２が
形成されている。
【００２９】以上のように構成された面発光半導体レー
ザについてその動作を説明する。動作原理は本発明の第
２の実施例の動作原理と基本的には同じであり、誘電体
ミラーとAu電極でＭＩＳ構造を形成しており、Au電極に
電圧を印加することでキャリア分布を制御し、屈折率を
変化させて発振波長を制御する。また、バイアス電圧の
加え方によってキャリアを増加させることも減少させる
こともできるので、面発光半導体レーザの発振波長を短
波長側にも長波長側にも変化させることができることも
第２の実施例と同様である。
ザについてその動作を説明する。動作原理は本発明の第
２の実施例の動作原理と基本的には同じであり、誘電体
ミラーとAu電極でＭＩＳ構造を形成しており、Au電極に
電圧を印加することでキャリア分布を制御し、屈折率を
変化させて発振波長を制御する。また、バイアス電圧の
加え方によってキャリアを増加させることも減少させる
こともできるので、面発光半導体レーザの発振波長を短
波長側にも長波長側にも変化させることができることも
第２の実施例と同様である。
【００３０】以上のように本実施例によれば、第２の多
層膜ミラーをＭＩＳ構造の絶縁体として用いることで第
２の実施例の構造の簡略化を図り、電圧制御の波長可変
型面発光半導体レーザを実現するものである。
層膜ミラーをＭＩＳ構造の絶縁体として用いることで第
２の実施例の構造の簡略化を図り、電圧制御の波長可変
型面発光半導体レーザを実現するものである。
【００３１】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図５は本発明の第
４の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図５において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。４０１は絶縁性の多
重量子井戸層を含む電圧制御層である。４０２はn形GaA
s/AlAsミラーである。４０３はn形電極である。
ついて図面を参照しながら説明する。図５は本発明の第
４の実施例を示す面発光半導体レーザの断面図である。
図５において、図１に示す部分と同一部分については、
同一番号を付して説明を省略する。４０１は絶縁性の多
重量子井戸層を含む電圧制御層である。４０２はn形GaA
s/AlAsミラーである。４０３はn形電極である。
【００３２】以上のように構成された面発光半導体レー
ザについてその動作を説明する。p形電極を接地し、上
部n形電極に負の電圧を印加すると、面発光半導体レー
ザの活性層は順方向にバイアスされるので発振する。こ
のとき、基板側のn形電極に正の電圧を印加すると、絶
縁性の多重量子井戸層には逆方向にバイアスされた電圧
が加わる。多重量子井戸層に電界が加わると、量子閉じ
込めシュタルク効果により、吸収ピークが長波長側へシ
フトし、屈折率が変化するので面発光半導体レーザの発
振波長を変化させることができる。
ザについてその動作を説明する。p形電極を接地し、上
部n形電極に負の電圧を印加すると、面発光半導体レー
ザの活性層は順方向にバイアスされるので発振する。こ
のとき、基板側のn形電極に正の電圧を印加すると、絶
縁性の多重量子井戸層には逆方向にバイアスされた電圧
が加わる。多重量子井戸層に電界が加わると、量子閉じ
込めシュタルク効果により、吸収ピークが長波長側へシ
フトし、屈折率が変化するので面発光半導体レーザの発
振波長を変化させることができる。
【００３３】以上のように本実施例によれば、電圧制御
層に絶縁性の多重量子井戸を用い、量子閉じ込めシュタ
ルク効果を利用して屈折率を変化させることで、電圧制
御の波長可変型面発光半導体レーザを実現することがで
きる。
層に絶縁性の多重量子井戸を用い、量子閉じ込めシュタ
ルク効果を利用して屈折率を変化させることで、電圧制
御の波長可変型面発光半導体レーザを実現することがで
きる。
【００３４】なお、上記のすべての実施例において、材
料系をGaAs系以外のInP系やZnSe系などにしてもよく、
また、各層の伝導形を反転させてもよい。
料系をGaAs系以外のInP系やZnSe系などにしてもよく、
また、各層の伝導形を反転させてもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明は、共振器内に電圧
制御層を設け、活性層と独立なバイアス電圧で制御し、
電圧制御層内の屈折率を変化させることで、発熱を伴わ
ない電圧制御型の波長可変型面発光半導体レーザを実現
できるものである。
制御層を設け、活性層と独立なバイアス電圧で制御し、
電圧制御層内の屈折率を変化させることで、発熱を伴わ
ない電圧制御型の波長可変型面発光半導体レーザを実現
できるものである。
【図１】本発明の第１の実施例における面発光半導体レ
ーザの断面図
ーザの断面図
【図２】本発明の第１の実施例における面発光半導体レ
ーザの動作説明のための概念図
ーザの動作説明のための概念図
【図３】本発明の第２の実施例における面発光半導体レ
ーザの断面図
ーザの断面図
【図４】本発明の第３の実施例における面発光半導体レ
ーザの断面図
ーザの断面図
【図５】本発明の第４の実施例における面発光半導体レ
ーザの断面図
ーザの断面図
【図６】従来の面発光半導体レーザの断面図
１０１ n形GaAs基板 １０２ n形GaAs/AlAsミラー １０３ InGaAs/GaAs量子井戸層 １０４ 活性層 １０５ p形GaAs層 １０６ p形GaAs/AlAsミラー １０７ 活性領域 １０８ イオン注入領域 １０９ n形電極 １１０ p形電極 １１１ ショットキー電極 ２０１ SiO2膜 ２０２ Au電極 ２０３ ＭＩＳ構造電極 ３０１ SiO2/TiO2多層膜ミラー ３０２ Au電極 ４０１ 絶縁性多重量子井戸層 ４０２ n形GaAs/AlAsミラー ４０３ n形電極 ６０１ AlAs/AlGaAsミラー ６０２ p形AlGaAs変調器 ６０３ n形AlGaAs組成傾斜層 ６０４ n形AlGaAs層 ６０５ n形AlGaAs組成傾斜層 ６０６ p形GaAs活性層 ６０７ p形AlGaAs組成傾斜層 ６０８ p形GaAsコンタクト層 ６０９ p形電極 ６１０ n形電極 ６１１ 上部n形電極
Claims (16)
- 【請求項１】半導体基板と、 前記半導体基板上に順次積層された第１の半導体多層膜
ミラー、共振器を構成する活性領域とを含むエピタキシ
ャル層と、 前記エピタキシャル層上に積層された第２の多層膜ミラ
ーとを備え、 前記活性領域が、ｐｎ接合を含み発光層である活性層
と、電圧を印加することにより屈折率が変化する電圧制
御層とを備えていることを特徴とする面発光半導体レー
ザ。 - 【請求項２】電圧制御層が単一の半導体層から成り、伝
導形が前記電圧制御層が接している活性層部分の伝導形
と同一であることを特徴とする請求項１に記載の面発光
半導体レーザ。 - 【請求項３】電圧制御層が活性層上にあり、前記活性層
の前記電圧制御層に接している側が接地されていること
を特徴とする請求項２に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項４】第２の多層膜ミラーを電圧制御層までエッ
チングしたメサを有し、エッチングにより露出した前記
電圧制御層の表面に電極を形成することを特徴とする請
求項３に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項５】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラー
であることを特徴とする請求項４に記載の面発光半導体
レーザ。 - 【請求項６】第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラー
であることを特徴とする請求項４に記載の面発光半導体
レーザ。 - 【請求項７】エッチングにより露出した電圧制御層の表
面に形成した電極がショットキー電極であることを特徴
とする請求項５または６に記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項８】エッチングにより露出した電圧制御層の表
面に形成した電極が絶縁体と金属とで構成されたＭＩＳ
構造の電極であることを特徴とする請求項５または６に
記載の面発光半導体レーザ。 - 【請求項９】第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラー
であることを特徴とする請求項３に記載の面発光半導体
レーザ。 - 【請求項１０】電圧制御層が絶縁性の多重量子井戸を有
していることを特徴とする請求項１に記載の面発光半導
体レーザ。 - 【請求項１１】活性層が電圧制御層上にあり、前記活性
層の前記電圧制御層に接している側が接地されているこ
とを特徴とする請求項１０に記載の面発光半導体レー
ザ。 - 【請求項１２】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラ
ーであることを特徴とする請求項１１に記載の面発光半
導体レーザ。 - 【請求項１３】第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーであることを特徴とする請求項１１に記載の面発光半
導体レーザ。 - 【請求項１４】電圧制御層が活性層上にあり、前記活性
層の前記電圧制御層に接している側が接地されているこ
とを特徴とする請求項１０に記載の面発光半導体レー
ザ。 - 【請求項１５】第２の多層膜ミラーが半導体多層膜ミラ
ーであることを特徴とする請求項１４に記載の面発光半
導体レーザ。 - 【請求項１６】第２の多層膜ミラーが誘電体多層膜ミラ
ーであることを特徴とする請求項１４に記載の面発光半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1391295A JPH08204280A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 面発光半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1391295A JPH08204280A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 面発光半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204280A true JPH08204280A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11846386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1391295A Pending JPH08204280A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 面発光半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204280A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100397609B1 (ko) * | 2001-02-16 | 2003-09-13 | 삼성전기주식회사 | 캐리어 유입 경로의 폭을 임의로 제어할 수 있는 반도체레이저 다이오드 |
| JP2004247730A (ja) * | 2003-02-15 | 2004-09-02 | Agilent Technol Inc | 周波数変調垂直共振器型レーザ |
| JP2006216681A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光送信モジュールおよび光伝送装置および光スイッチング方法 |
| US7881357B2 (en) | 2005-02-02 | 2011-02-01 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical cavity surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission module, optical transmission device, and optical switching method |
| JP2015079831A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置および原子発振器 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP1391295A patent/JPH08204280A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100397609B1 (ko) * | 2001-02-16 | 2003-09-13 | 삼성전기주식회사 | 캐리어 유입 경로의 폭을 임의로 제어할 수 있는 반도체레이저 다이오드 |
| JP2004247730A (ja) * | 2003-02-15 | 2004-09-02 | Agilent Technol Inc | 周波数変調垂直共振器型レーザ |
| JP2006216681A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光送信モジュールおよび光伝送装置および光スイッチング方法 |
| US7881357B2 (en) | 2005-02-02 | 2011-02-01 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical cavity surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission module, optical transmission device, and optical switching method |
| JP2015079831A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置および原子発振器 |
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