JPH09129970A - レーザダイオード素子 - Google Patents

レーザダイオード素子

Info

Publication number
JPH09129970A
JPH09129970A JP7308357A JP30835795A JPH09129970A JP H09129970 A JPH09129970 A JP H09129970A JP 7308357 A JP7308357 A JP 7308357A JP 30835795 A JP30835795 A JP 30835795A JP H09129970 A JPH09129970 A JP H09129970A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
quantum well
layers
active layer
detuning amount
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.)
Pending
Application number
JP7308357A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuji Furushima
裕司 古嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7308357A priority Critical patent/JPH09129970A/ja
Priority to EP96117523A priority patent/EP0772267A1/en
Publication of JPH09129970A publication Critical patent/JPH09129970A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure 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
    • H01S5/343Structure 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
    • H01S5/3434Structure 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S2302/00Amplification / lasing wavelength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1039Details on the cavity length
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/124Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers incorporating phase shifts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure 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
    • H01S5/343Structure 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
    • H01S5/34306Structure 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝送速度数百Mb/s以上、伝送距離数十K
m以上の長距離高速光通信システム用の光源としてレー
ザダイオード素子を構成する場合、広い温度範囲(−4
0〜+85℃)で良好な光出力特性ならびに変調特性を
得ることが困難になる。 【解決手段】 1.3μm帯λ/4シフト分布帰還型の
レーザダイオードにおいて、InGaAsP歪多重量子
井戸からなる活性層を有し、共振器長300〜600μ
m、かつ、室温での離調量−15〜+15nmで、量子
井戸数8〜15層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係
数が3〜10%となるように素子を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信システムの光
源として用いられる半導体素子に関し、特に広い温度範
囲で良好な光出力特性ならびに変調特性を有するレーザ
ダイオード素子に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システムの発展に伴い、より広い
温度で安定した出力特性を有する半導体光装置が求めら
れている。光通信用の光源としては、比較的短距離の通
信用には発光ダイオード(LED)が用いられるが、通
常はレーザダイオード(LD)が用いられている。しか
しながら、LD素子そのものの出力特性は周囲の温度に
よる変化が大きく、図12に示すように高温ほど閾値電
流Ithが増加し、微分効率ηが低下する。LDを光通信
用の発光源として使用する場合には、通常閾値電流に近
いバイアス電流を印加し、さらにパルス電流を重畳する
ことにより信号となる光パルスを発生させているが、受
信素子のダイナミックレンジ等の問題から光パルスの波
高値は出来るだけ一定にする必要がある。
【0003】しかしながらLDにおいては上述のごと
く、その出力特性に温度依存性があるため、一般にはL
Dを一定の温度に保つための温度制御装置が利用される
が、この温度制御装置は高価なだけでなく、半導体光装
置の大きさ及び消費電力を大きくしてしまう。また、こ
のような温度制御装置を用いない場合は、温度上昇に伴
い微分効率ηが大きく低下するため、直流バイアス電流
を制御すると共に、これに重畳するパルス電流の大きさ
にも補正を加えることにより光パルス出力の波高値を一
定にしなければならないが、LDの光出力特性の温度依
存性が大きいほど、変調回路の構成と制御が複雑とな
る。
【0004】このように半導体光装置はLDの温度を一
定に保つ装置や、光出力を一定に保つための複雑な入力
信号制御回路を必要とし、小型化及び低価格化の点から
半導体光装置そのものの温度特性の改善が求められてい
る。光通信システム用のLDに対しては、例えば「Reli
ability assurance practices for optoelectronic dev
ices in loop applications:Bellcore,TA-TSY-00983,Is
sue 1,January 1990」等にも記述されているように、一
般に−40〜+85℃の温度で動作することが求められ
ており、高温光出力特性の具体値としては85℃での閾
電流値50mA以下、5mW出力時の駆動電流80mA
以下、25℃から85℃の温度上昇に対する微分効率の
低下率3dB(50%)以下であることが要求されてい
る。近年、伝送速度155Mb/s以下の比較的伝送速
度の低い数十km以上の長距離伝送、あるいは、伝送速
度1Gb/s等の高い伝送速度ではあるが伝送距離が1
km未満の比較的短距離伝送等の用途に使用されるFa
bry−Perot共振器型のLD(以下、FP−L
D)においては、この−40〜+85℃の温度範囲で動
作保証された素子が、多重量子井戸(Multiple Quantum
Well;以下MQW)活性層構造あるいは歪MQW活性層
構造の導入や、電流狭窄構造の改善により実現されてい
る。
【0005】しかしながら、図13(a)の如く多重縦
モード発振しているFP−LDはその発振波長スペクト
ルの広がりから長距離伝送中に信号波形が劣化し、数百
Mb/s以上の高速長距離伝送用途には使用することが
できない。このため、一般には図13(b)の如く素子
中に形成された回折格子によって決定される波長におい
て単一軸モード発振する分布帰還型LD(Distributed-
FeedBack Laser Diode; 以下、DFB−LD)が用いら
れるが、DFB−LDにおいては以下に示す離調量の温
度変化のために−40〜+85℃広い温度範囲において
安定した光出力特性ならびに単一軸モード発振特性を実
現するのは困難であった。DFB−LDは素子中に形成
された回折格子の周期Λ,及びLD素子を導波するレー
ザ光に対する光導波層の実効屈折率neff によって決定
されるブラッグ波長λBragg =2neff Λにおいて単一
軸モード発振が行われるが、この発振波長λBragg は活
性層温度の上昇に対して約0.09nm/℃の割合で長
波長化する。
【0006】一方、LD活性層のバンド構造の温度変化
のために、光学利得が最大となる波長、即ち最大利得
(Gain Peak)波長λGPにも温度依存性が存在
し、活性層温度の上昇に対して3〜6nm/℃の割合で
長波長化する。なお、最大利得波長λGPは素子に注入さ
れる電流の大きさによっても変化するため、本件におけ
る最大利得波長λGPは発振閾値電流Ithの0.9倍の電
流注入時の最大利得波長を以て定義する。
【0007】ブラッグ波長λBragg と最大利得波長λGP
の差、即ち離調量Δλ=λBragg −λGPはDFB−LD
の光出力特性ならびに高速変調特性を大きく左右し、あ
る一定の温度で動作させるDFB−LDを設計する際に
おいても、極めて重要なパラメータの一つであるが、上
述の如き温度変化に対するλBragg とλGPのシフト量の
違いから、離調量Δλに温度依存性が生じ、DFB−L
Dの広温度範囲動作を極めて困難なものとしている。
【0008】図14は25℃(以下、単に室温とも言
う)における離調量が+10nmのDFB−LDに発振
閾値電流Ithの0.9倍の電流を印加した際の発振閾値
前スペクトルの温度変化を示した図であるが、85℃で
は離調量Δλが−8nmと20nm近く負にシフトして
いる。また低温での離調量Δλは−20℃では+18n
m、−40℃では+30nmにも達しており、このよう
な離調量の絶対値|Δλ|の増大は後述のようにDFB
−LDがブラッグ波長において単一軸モード発振するた
めには大きな障害となる。
【0009】現在実用に供されているDFB−LDは、
回折格子に位相シフトを設けていない素子と位相シフト
を設けた素子に大別することができるが、前者(以下、
均一回折格子DFB−LDと言う)では通常、素子の前
方端面反射率を1%以下に、後方端面反射率を70〜9
0%以上にすることにより前方から射出される光量すな
わち前方の微分効率を大きくしている。しかしながら、
後方端面の比較的高い端面反射率のために離調量が大き
くなるとFabry−Perotモード(以下、FPモ
ード)発振を十分に抑圧することができないという問題
が生じる。比較的狭い温度範囲においてのみ動作させる
場合には、このFPモード抑圧特性はほとんど問題にな
らないが、前述のように離調量Δλには強い温度依存性
が存在するため、広い温度範囲で十分なFPモード抑圧
比(Fabri-Perot Mode Suppression Ration;FMSR)
を確保することは極めて困難なものとなる。
【0010】例えば、前方反射率1%以下,後方反射率
75%の均一回折格子DFB−LDの場合、図15に示
すように低温での離調量の増大により、−20℃(Δλ
=+18nm)におけるFMSRは室温における35d
Bから20dBまで低下し、さらに−40℃(Δλ=+
30nm)では図15(c)のようにFPモード発振が
DFBモードよりも支配的になってしまう。このような
FMSRの低下は伝送特性の劣化、すなわち受信感度の
劣化や、符号誤り率の増大を引き起こし、更に、FPモ
ード発振がDFBモードよりも支配的な状況において
は、もはやDFB−LDとしての動作はなされておら
ず、伝送速度数百Mb/s以上、伝送距離数数十km以
上という長距離高速光通信システムの光源としては使用
することができない。
【0011】一方、後者、即ち回折格子に位相シフト部
を有するタイプの素子では、図16(a)に示した概念
図の如く回折格子軸方向中央部付近に位相シフト量1/
4の位相シフト部を設けた素子(以下λ/4シフトDF
B−LDと言う)が実用化されている。λ/4シフトD
FB−LDにおいては素子の両端面は反射率1%以下の
無反射コーティングを施すことによって図16(b)に
示すような回折格子によるストップバンド中央付近のブ
ラッグ波長で安定した単一軸モード発振を得ることがで
きる。また、両端面が無反射コーティングされているこ
とからFPモードが発振しにくく、室温離調量が前述の
均一回折格子DFB−LDと同じ素子においても、−2
0℃(Δλ=+18nm)におけるFMSRは50dB
以上と室温と比べてもほとんど劣化せず、さらに−40
℃(Δλ=+30nm)においても30dB以上のFM
SRを維持することができる。
【0012】しかしながら、前後方端面の反射率を変え
ることによって前後方出力比を大きくすることができな
いため、高出力動作は特に高温において困難であり、こ
れまでに例えば85℃等の高温でλ/4シフトDFB−
LDの安定動作を実現したという報告はなされていな
い。例えば活性層にInGaAsP歪多重量子井戸を導
入することにより高温特性を改善した共振器長300μ
m,室温での離調量−10nm,量子井戸数7(量子井
戸層への光閉じ込め係数2.5%)の素子においても、
電流−光出力特性の温度依存性は図16(c)に示すよ
うなものであり、室温から85℃の温度上昇による微分
効率の低下率が3.5dBと大きい等、LDの無温調動
作ならびに駆動回路の簡略化により半導体光装置の低価
格化、小型化、低消費電力化を実現するには不十分であ
った。
【0013】上述のように、DFB−LDにおいてはF
P−LD同様の現象である高温での利得の低下のみなら
ず、離調量Δλの変化による発振波長利得の増減やFP
モード抑圧比の変化が顕著となるため、広い温度範囲で
安定した光出力特性ならびに高速変調特性を確保するの
は極めて困難であり、これまでは山本らの「高温動作型
全MOCVD成長1.3μm帯歪MQW−CBPBH−
DFB−LD(1994年電子情報通信学会秋季大会予
稿集,C−302)」にあるように均一回折格子DFB
−LDを用いた−20〜85℃における622.08M
b/s動作の報告がなされているにすぎなかった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
LDにおいては、伝送速度数百Mb/s以上(通常62
2.08Mb/sあるいは2.48832Gb/s)、
伝送距離数十km以上(通常40km以上)という長距
離高速光通信システムの光源として用いるDFB−LD
には温度を一定に保つための温度制御装置が必要であ
り、この温度制御装置のために、半導体光装置の低価格
化、小型化、低消費電力化が大幅に制限されるという問
題が生じている。その理由は、上述のごとき長距離高速
光通信システムに用いられるDFB−LDは光出力特
性、発振スペクトル特性、高速変調特性に極めて強い温
度依存性が存在し、通信システムの運用上必要とされる
−40〜+85℃の温度範囲での安定した単一軸モード
発振、ならびに、高温での良好な光出力特性、具体的に
は85℃での閾電流値50mA以下、5mW出力時の駆
動電流80mA以下、25℃から85℃の温度上昇に対
する微分効率の低下率3dB以下を実現するのが極めて
困難であるからである。
【0015】本発明の目的は、広い温度範囲で良好な光
出力特性ならびに変調特性を有し、伝送速度数百Mb/
s以上(通常622.08Mb/sあるいは2.488
32Gb/s)、伝送距離数十km以上(通常40km
以上)の長距離高速光通信システムの光源として使用可
能なレーザダイオード素子を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明のレーザダイオー
ド素子は、InGaAsP歪多重量子井戸からなる活性
層を有し、共振器長300〜600μm、かつ、室温で
の離調量−15〜+15nmで、量子井戸数8〜15層
もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が3〜10%で
あることを特徴とする。この場合、高い歩留りで素子を
製造するためには、共振器長400〜500μm、か
つ、室温での離調量−10〜+10nmで、量子井戸数
10〜12層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が
5〜8%であることが好ましい。
【0017】また本発明のレーザダイオード素子は、A
lGaInAs歪多重量子井戸からなる活性層を有し、
共振器長250〜600μm、かつ、室温での離調量−
20〜+15nmで、量子井戸数5〜15層もしくは量
子井戸層への光閉じ込め係数が2〜10%であることを
特徴とする。この場合、高い歩留りで素子を製造するた
めには、共振器長300〜500μm、且つ、室温での
離調量−15〜+10nmで、量子井戸数6〜12層も
しくは量子井戸層への光閉じ込め係数が2.5〜8%で
あることが好ましい。
【0018】なお、本発明においては量子井戸数Nw に
対して必要とされる条件と量子井戸層への光閉じ込め係
数Γw に対して必要とされる条件を併記しているが、こ
れは両者が独立したパラメータではなくお互いに相関の
ある値であり、かつ素子特性に与える影響は直感的な認
識が容易なNw よりもむしろNw と共に変化するΓwの
方が支配的であるという認識に基づいたものである。例
えば量子井戸幅60ÅでNw =7,Γw =6%の素子の
特性は量子井戸幅が40Åの素子の場合、Nw=7,Γw
=4%の素子よりもむしろNw =10,Γw =6%の
素子の特性に近いものとなるが、これはLDの諸特性を
大きく左右する光学利得の大きさがΓwに比例するため
である。
【0019】また本発明にかかる素子の製造方法、λ/
4シフト回折格子の位置、活性層の層構造、量子井戸層
の歪量、電流狭窄構造はどのような方法、構造、位置あ
るいは値であっても構わず、DFB−LDにおいて単一
モード歩留まりや電流光出力特性の直線等に大きな影響
を及ぼす(回折格子の結合係数)×(共振器長)の値
は、λ/4シフトDFB−LDの単一モード歩留まりを
著しく悪化させない値、約2〜3の範囲内であれば良
い。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態とし
て、電流狭窄構造としてDC−PBH構造、活性層にI
nGaAsPの歪MQW(圧縮歪量0.5%,量子井戸
幅約40Å)を用いたλ/4シフトDFB−LDにおい
て、共振器長L,25℃での離調量Δλ25℃,量子井戸
数Nwをパラメータとし、その高温光出力特性、FPモ
ード抑圧比(FMSR)、ならびに高速変調特性との相
関について述べる。図1は本実施形態の素子構造の斜視
図であり、同図において、n型InP基板11に歪量子
井戸層12、バリア層13からなる活性層が形成され、
DC−PBH電流狭窄構造14とλ/4シフト回折格子
15が形成される。また、裏面にはn側電極16が、表
面に無反射コーティング17とp側パッド電極18が形
成される。また、Lは共振器長を示す。
【0021】図2(a)はL=450μmの素子におい
て、Δλ25℃とNw をパラメータとして、25℃から8
5℃の温度上昇に対する微分効率の低下率Δη25℃を示
した図である。図中のプロット点及び誤差棒はそれぞれ
素子の平均値及び分散を示したものであり、以下素子特
性を示す図には同様の表示を行う。Nw が一定の場合、
Δλ25℃が大きい程、即ち室温でのブラッグ波長が最大
利得波長よりも長波長側にあるほどΔη25℃が小さくな
るが、これは温度上昇によってΔλが負にシフトした場
合にも、Δλ25℃が大きいほど高温でのΔλの絶対値が
小さく、ブラッグ波長において十分な光学利得を得るこ
とができるためである。また、Δλ25℃が一定の場合、
Nw が大きいほどΔη25℃が小さくなるが、これはNw
が大きいほど量子井戸層への光閉じ込め係数Γw が大き
くなり、高温でも十分な光学利得が得られることと、N
w が大きいほど同一注入電流においても量子井戸一層あ
たりの注入キャリア密度が小さく、高温で顕著となるキ
ャリアオーバーフローによる光学利得の減少を小さくす
ることができるためである。
【0022】後述するように、−40〜+85℃の温度
範囲において長距離高速伝送に十分なFMSRを確保す
るためには室温離調量Δλ25℃は+15nm以下である
ことが必要となり、この点を考慮するとΔη85℃≦3d
Bという条件に対して十分な歩留まり、例えば50%以
上の歩留まりを確保するにはNw が8以上、あるいはΓ
w が3%以上であることが必要となる。Nw あるいはΓ
w を増加することにより、高温特性のうちΔη85℃の改
善は可能であるが、Nw あるいはΓw がある程度よりも
大きくなると素子における光導波損失が増大し、閾値電
流Ithの上昇、微分効率ηの低下、ならびに一定光出力
時の駆動電流Iopの増加が問題となる。
【0023】図2(b)はL=450μm,Δλ25℃=
0nmの素子の85℃における閾値電流Ith85℃及び5
mW出力時の駆動電流Iop85℃Nw 依存性を示したもの
であるが、Ith85℃, Iop85℃ともにNw =10以上で
の増加が顕著となり、Ith85℃≦50mA,Iop85℃≦
80mAという条件に対して十分な歩留まり、例えば5
0%以上の歩留まり確保するためにはNw が15以下、
あるいはΓw が10%以下であることが必要となる。
【0024】以上のように高温での微分効率の低下率Δ
ηを小さく抑え、且つ、高温での閾値電流ならびに駆動
電流の増加を抑え、Δη85℃≦3dB,Ith85℃≦50
mA,Iop85℃≦80mAという条件に対して十分な歩
留まりとして50%以上の歩留まり確保するためには、
Nw が8以上15以下、あるいはΓw が3%以上10%
以下であることが必要であり、好ましくはNw =10〜
12,Γw =5〜8%の範囲内であることが望ましい。
【0025】次にNw =10,Δλ25℃=0nmの素子
を例に、高温光出力特性の共振器長L依存性に関して述
べる。図3(a)はNw =10,Δλ25℃=0nmの素
子におけるΔη85℃のL依存性を示したものであるが、
Lが大きい、即ち共振器長が長いほどΔη85℃が改善さ
れる傾向にあり、Δη85℃≦3dBという条件に対して
50%以上の歩留まりを確保するためには300μm以
上の共振器長が必要となる。これは共振器長が長いほど
電流密度の低減により、高温での電流狭窄部分における
リーク電流の低減や活性層におけるキャリアオーパーフ
ローが低減され、また最大光出力も増加することを反映
したものである。しかしながら、共振器長を長くすると
光導波損失の増加と注入電流密度の増加により、やはり
閾値電流の上昇と微分効率の低下、及び一定光出力時の
駆動電流の増加が問題となる。図3(b)に示すように
Lの増加に伴うIth85℃及びIop85℃の増加は著しく、
Ith85℃≦50mA,Iop85℃≦80mAという条件に
対して十分な歩留まりを確保するためには共振器長は6
00μm以下であることが望ましく、500μm以下で
あることが好ましい。
【0026】以上のように高温での微分効率の低下率を
小さく抑え、且つ、高温での閾値電流ならびに駆動電流
の増加を抑えるためには、共振器長Lは300μm以上
600μm以下であることが必要であり、好ましくは4
00〜500μmの範囲以内であることが望ましい。
【0027】以上、高温光出力特性を確保するために必
要とされる素子の設計パラメータについて述べたが、次
に−40〜+85℃にも及ぶ広い温度範囲において安定
した単一軸モード発振を可能とするために必要となる素
子パラメータについて説明する。
【0028】図4(a)はL=450μm,Nw =10
(Γw =6%)の素子においてΔλ25℃をパラメータに
FPモード抑圧比FMSRの温度依存性を示したもので
あるが、Δλ25℃=+10nmの素子は低温で、Δλ25
℃=−15nmの素子は高温で、それぞれ離調量の絶対
値の増加によりFMSRが劣化している。図4(b)は
−40℃ならびに+85℃におけるFMSRのΔλ25℃
依存性を示したものであるが、−40〜+85℃の温度
範囲で長距離高速伝送を可能とするのに十分なFMS
R、例えば622Mb/s−50km伝送では30dB
以上のFMSRを確保するには、室温でのΔλ25℃は+
10〜−15nmの範囲内であることが必要であること
がわかる。
【0029】なお、離調量の絶対値の増大に伴うFMS
Rの劣化は量子井戸層数Nw あるいはΓw が多いほど顕
著となり、同様のFMSRを−40〜+85℃の温度範
囲で確保するためのΔλ25℃の許容範囲はNw =8の素
子で+15〜−18nm、Nw =12の素子で+8〜−
12nm、Nw =15の素子では+6〜−10nmの範
囲に制限される。このように、広い温度範囲及びΔλ25
℃に対して十分なFMSRを確保するという観点におい
て、Nw は15以下であることが望ましい。
【0030】以上の結果から、−40〜+85℃という
広い温度範囲において伝送速度数百Mb/s以上(通常
622.08Mb/sあるいは2.48832Gb/
s)、伝送距離数十km以上(通常40km以上)とい
う長距離高速光通信システムの光源として用いることが
できる1.3μm帯InGaAsP系λ/4シフト歪M
QW−LDを実現し、高い歩留まりで安価に生産供給す
るためには「共振器長300〜600μm、且つ、室温
での離調量−15〜+15nmで、量子井戸数8〜15
層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が3〜10%
であること」が必要となる。
【0031】図5は上述の設計パラメータ範囲内におい
て作製した素子の一例として、「L=450μm,Δλ
25℃=0nm,Nw =10(Γw =6%)」のλ/4シ
フト歪MQW−LDの電流−高出力特性の温度特性、な
らびに−40℃,+25℃,+85℃における622M
b/s−50km伝送特性の典型例を示したものである
が、85℃においても「閾値電流37mA,5mW出力
時の駆動電流67mA,25℃からの微分効率低下率
2.3dB」という優れた高温光出力特性と、−40〜
+85℃という広い温度範囲において符号誤り率10
-11 以下までエラーフロアの無い良好な伝送特性を実現
している。
【0032】λ/4シフトDFB−LDは数Gb/s以
上の伝送速度、例えば2.48832Gb/sという高
速伝送においても、ストップバンド幅中央付近のブラッ
グ波長で安定した単一軸モード発振が得られるという点
において有利である。しかしながら、このような高速伝
送に適用する素子には十分な高速応答特性が必要であ
り、ここでも共振器長L、量子井戸数Nw もしくは量子
井戸層への光閉じ込め係数Γw 、ならびに離調量Δλが
各々素子の高速応答特性に大きな影響を及ぼし、−40
〜85℃の温度範囲で実用的に十分な光出力特性と伝送
速度数Gb/s以上の長距離伝送を実現するための値は
更に限定されたものとなる。
【0033】図6は素子の高速応答特性の目安として2
5℃において光出力5mW時の緩和振動周波数fr の共
振器長L、量子井戸数Nw 、ならびに25℃における離
調量Δλ25℃依存性を示したものであるが、Lが小さ
く、Nw あるいはΓw が大きく、Δλ25℃が小さいほど
高速応答特性が向上する。また、図7は光出力5mW時
の緩和振動周波数fr の温度依存性を示したものである
が、低温領域では離調量Δλが正にシフトするために高
速応答特性が低下する。この点を考慮すると、素子の高
速応答特性に与える影響が極めて大きいΔλ25℃は0以
下であることが望ましい。以上の結果から、−40〜+
85℃という広い温度範囲で伝送速度数Gb/s以上
(通常2.48832Gb/s),伝送距離数十km以
上(通常40km)の長距離高速伝送の光源として適用
することができる1.3μm帯InGaAsP系λ/4
シフト歪MQW−LDを実現し、高い歩留まりで安価に
生産供給するためには「共振器長300〜500μm、
且つ、室温での離調量−15〜0nmで、量子井戸数1
0〜15あるいは量子井戸層への光閉じ込め係数Γw が
5〜10%」であることが必要となる。
【0034】図8は上述の設計パラメータ範囲内におい
て作製した素子の一例として、「L=450μm,Δλ
25℃=─8nm,Nw =12(Γw =6.6%)」のλ
/4シフト歪MQW−LDの電流−光出力特性の温度特
性、ならびに−40℃,+85℃における2.4883
2Gb/s−40km伝送特性の典型例を示したもので
あるが、85℃においても「閾値電流42mA,5mW
出力時の駆動電流72mA,25℃からの微分効率の低
下率2.5dB」という優れた高温光出力特性と、−4
0〜+85℃における符号誤り率10-11 以下までエラ
ーフロアの無い良好な伝送特性を実現している。
【0035】次に、本発明の第2の実施形態として、p
−InP基板上の活性層に第1の実施形態と同じくIn
GaAsPの歪MQW構造を用い、電流狭窄構造として
有機金属化合物気相成長法(以下MOVPE法)により
埋め込み成長したPBH構造を用いた場合について述べ
る。図9は本実施例にかかる「L=450μm,Δλ25
℃=0nm,Nw =10(Γw =6%)」のλ/4シフ
ト歪MQW−LDの電流−光出力特性の温度特性を示し
たものである。MOVPE法を用いる事により、第一の
実施例の如く液相成長法(以下、LPE法)でDC−P
BH構造を形成した場合よりも、電流狭窄構造作製上の
制御性ならびに再現性を向上することが可能であり、ま
た同図において確認できるように、室温付近あるいはそ
れ以下の温度における閾電流値の低減効果が顕著であ
る。しかしながら85℃における閾電流値、あるいはス
ロープ効率の低下率、5mW光出力時の駆動電流値は第
1の実施形態において示したDC−PBH構造の素子と
同程度である。また、電流狭窄構造あるいはその成長方
法の違いによってFMSRならびに高速変調特性が大き
く変化することはなく、共振器長、室温離調量、ならび
に量子井戸数(あるいは光閉じ込め係数)が素子特性に
与える影響が最も支配的である。
【0036】以上の理由から電流狭窄構造としてMOV
PE法により埋め込み成長したPBH構造、あるいは他
の電流狭窄構造やリッジ導波路型のLDにおいても、活
性層にInGaAsPからなる歪MQWを用いた場合に
は、−40〜+85℃という広い温度範囲において伝送
速度数百Mb/s以上(通常622.08Mb/sある
いは2.48832Gb/s)、伝送距離数十km以上
(通常40km以上)という長距離高速光通信システム
の光源として用いることができる1.3μm帯InGa
AsP系Δλシフト歪MQW−LDを実現し、高い歩留
まりで安価に生産供給するためには「共振器長300〜
600μm、且つ、室温での離調量−15〜+15nm
で、量子井戸数8〜15層もしくは量子井戸層への光閉
じ込め係数が3〜10%であること」が必要となる。
【0037】次に本発明の第3の実施形態として、活性
層にAlGaInAsの歪MQWを用いたリッジ導波路
型λ/4シフトDFB−LDの場合について述べる。本
実施例において採用したAlGaInAs活性層は、図
10に歪み量子井戸層12、バリア層14における量子
井戸層の伝導帯ポテンシャルP1,P2、バリア層の伝
導帯ポテンシャルP3,P4、伝導帯のバンド不連続量
ΔEc、価電子帯のバンド不連続量ΔEvを示すよう
に、ヘテロ接合界面における伝導帯のバンド不連続量Δ
Ec が同じバンドギャップ差のInGaAsPのヘテロ
界面よりも大きくなるため、正孔に比べて有効質量の小
さな電子の量子井戸層への閉じ込めが強く、高温でのキ
ャリアオーバーフローが小さい。この結果、InGaA
sP系のLDよりも高温での光出力特性の劣化が少ない
LDを得ることができる。
【0038】したがって、本発明の第1の実施形態及び
第2の実施形態で述べた、活性層にInGaAsPの歪
MQWを用いたλ/4シフトDFB−LDよりも所要の
高温光出力特性を実現するための共振器長L、離調量Δ
λ、量子井戸層数Nw あるいは光閉じ込め係数Γw に必
要とされる制限は緩和され、−40〜+85℃において
伝送速度数百Mb/s以上(通常622.08Mb/s
あるいは2.48832Gb/s)、伝送距離数十km
以上(通常40km以上)という長距離高速光通信シス
テムの光源として用いることが可能な半導体レーザ装置
を得るための値は「共振器長250〜600μm、且
つ、室温での離調量−20〜+15nmで、量子井戸数
4〜15層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が2
〜10%」となり、伝送速度数Gb/s以上の(通常
2.48832Gb/s)、伝送距離数十km以上(通
常40km以上)という長距離高速光通信システムの光
源として用いることができる半導体レーザ装置を高い歩
留まりで安価に生産供給するための値は「共振器長25
0〜500μm、且つ、室温での離調量−20〜+0n
mで、量子井戸数5〜15層もしくは量子井戸層への光
閉じ込め係数が3〜10%」となる。
【0039】図11は活性層にAlGaInAs歪MQ
Wを用いた「L=300μm,Δλ25℃=−6nm,N
w =10(Γw =5%)」のλ/4シフトDFB−LD
の電流−光出力特性の温度特性の典型例を示したもので
あるが、85℃においても「閾値電流35mA,5mW
出力時の駆動電流60mA,25℃からの微分率低下率
1.2dB」という優れた高温光出力特性が得られてお
り、−40〜+85℃という広い温度範囲において符号
誤り率10-11 以下までエラーフロアの無い良好な2.
48832Gb/s−40km伝送を実現している。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、優れた高
温動作特性と広温度範囲での優れたスペクトル特性、具
体的には85℃での閾電流値50mA以下,25℃から
85℃の温度上昇に帯する微分効率の低下率3dB以
下,85℃における5mW出力時の駆動電流80mA以
下、−40〜+85℃の温度範囲における30dB以上
のFPモード抑圧比を有するλ/4シフトDFB−LD
を高い歩留まりで作製することができるということであ
る。これにより、−40〜+85℃という広い温度範囲
において、伝送速度数百Mb/s以上(通常622.0
8Mb/sあるいは2.48832Gb/s)、伝送距
離数十km以上(通常40km以上)という長距離高速
光通信システムの光源として使用することができる光半
導体装置を安価に大量に供給することができる。その理
由は、素子パラメータが本発明において見出した範囲内
にあるときにのみ、上述の如く広い温度範囲で良好な特
性を有するLDを高い歩留まりで作製する事が可能であ
り、これにより、光半導体装置においてLDを一定の温
度に保つための温度制御装置を不要とし、半導体光装置
の大きさ、消費電力、ならびに製造コストを低減するこ
とができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のレーザダイオード素
子の斜視図である。
【図2】第1の実施形態におけるスロープ効率の低下率
及び室温離調量と、閾電流値及び光出力時駆動電流のそ
れぞれ量子井戸数依存性を示す図である。
【図3】第1の実施形態におけるスロープ効率の低下率
と、閾電流値及び光出力時駆動電流のそれぞれ共振器長
依存性を示す図である。
【図4】第1の実施形態におけるFPモード抑圧比の温
度特性と、FMSRの室温離調量依存性を示す図であ
る。
【図5】第1の実施形態における電流−光出力特性の温
度特性及び伝送特性の典型例を示す図である。
【図6】第1の実施形態における緩和振動周波数の共振
器長、量子井戸数、室温離調量依存性を示す図である。
【図7】第1の実施形態における緩和振動周波数の温度
依存性を示す図である。
【図8】第1の実施形態における電流−光出力特性の温
度特性、伝送特性の典型例を示す図である。
【図9】第2の実施形態における電流−光出力特性の温
度特性の典型例を示す図である。
【図10】InGaAsP系量子井戸とAlGaInA
s系量子井戸におけるバンド端不連続量の違いを示す図
である。
【図11】第3の実施形態における電流−光出力特性の
温度特性の典型例を示す図である。
【図12】レーザダイオードの電流−光出力特性の温度
依存性を示す図である。
【図13】FP−LDの縦多モード発振と、DFB−L
Dの単一縦モード発振を示す図である。
【図14】DFB−LDの発振閾値前スペクトルの温度
変化を示す図である。
【図15】均一回折格子DFB−LDにおける低温での
FPモード抑圧特性の劣化を示す図である。
【図16】λ/4シフト回折格子と、λ/4シフトDF
B−LDにおけるストップバンド中央付近での安定した
単一軸モード発振の例と、典型的なλ/4シフトDFB
−LDの電流−光出力特性の温度依存性を示す図であ
る。
【符号の説明】
11 n型InP基板 12 歪み量子井戸層 13 バリア層 14 DC−PBH電流狭窄構造 15 λ/4シフト回折格子 16 n側電極 17 無反射コーティング膜 18 p側パッド電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 InGaAsP歪多重量子井戸からなる
    活性層を有し、共振器長300〜600μm、かつ、室
    温での離調量−15〜+15nmで、量子井戸数8〜1
    5層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が3〜10
    %であることを特徴とする1.3μm帯λ/4シフト分
    布帰還型のレーザダイオード素子。
  2. 【請求項2】 InGaAsP歪多重量子井戸からなる
    活性層を有し、共振器長400〜500μm、かつ、室
    温での離調量−10〜+10nmで、量子井戸数10〜
    12層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が5〜8
    %であることを特徴とする1.3μm帯λ/4シフト分
    布帰還型のレーザダイオード素子。
  3. 【請求項3】 AlGaInAs歪多重量子井戸からな
    る活性層を有し、共振器長250〜600μm、かつ、
    室温での離調量−20〜+15nmで、量子井戸数5〜
    15層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が2〜1
    0%であることを特徴とする1.3μm帯λ/4シフト
    分布帰還型のレーザダイオード素子。
  4. 【請求項4】 AlGaInAs歪多重量子井戸からな
    る活性層を有し、共振器長300〜500μm、且つ、
    室温での離調量−15〜+10nmで、量子井戸数6〜
    12層もしくは量子井戸層への光閉じ込め係数が2.5
    〜8%であることを特徴とする1.3μm帯λ/4シフ
    ト分布帰還型のレーザダイオード素子。
JP7308357A 1995-10-31 1995-10-31 レーザダイオード素子 Pending JPH09129970A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7308357A JPH09129970A (ja) 1995-10-31 1995-10-31 レーザダイオード素子
EP96117523A EP0772267A1 (en) 1995-10-31 1996-10-31 Laser diode device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7308357A JPH09129970A (ja) 1995-10-31 1995-10-31 レーザダイオード素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09129970A true JPH09129970A (ja) 1997-05-16

Family

ID=17980096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7308357A Pending JPH09129970A (ja) 1995-10-31 1995-10-31 レーザダイオード素子

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0772267A1 (ja)
JP (1) JPH09129970A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303495A (ja) * 1997-04-30 1998-11-13 Fujitsu Ltd 半導体レーザ
JPH11233877A (ja) * 1998-02-16 1999-08-27 Nec Corp アレイ型レーザダイオード
JP2003060285A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 光集積デバイス
WO2005069456A1 (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光送信器
JP2006165394A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ生産物を作製する方法
JP2016046276A (ja) * 2014-08-19 2016-04-04 浜松ホトニクス株式会社 波長掃引型半導体レーザ素子及びガス濃度測定装置
JP2017034034A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 浜松ホトニクス株式会社 分布帰還型横マルチモード半導体レーザ素子
WO2020137422A1 (ja) * 2018-12-25 2020-07-02 三菱電機株式会社 光送信装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2793077B1 (fr) * 1999-04-30 2001-07-27 Cit Alcatel Laser a gamme de temperature de fonctionnement etendue

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249829A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Hitachi Ltd 分布帰還型半導体レーザ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07249829A (ja) * 1994-03-10 1995-09-26 Hitachi Ltd 分布帰還型半導体レーザ

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303495A (ja) * 1997-04-30 1998-11-13 Fujitsu Ltd 半導体レーザ
JPH11233877A (ja) * 1998-02-16 1999-08-27 Nec Corp アレイ型レーザダイオード
US6353625B1 (en) 1998-02-16 2002-03-05 Nec Corporation Array type laser diode
JP2003060285A (ja) * 2001-08-10 2003-02-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 光集積デバイス
WO2005069456A1 (ja) * 2004-01-15 2005-07-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光送信器
JP2006165394A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体レーザ生産物を作製する方法
JP4639786B2 (ja) * 2004-12-09 2011-02-23 住友電気工業株式会社 半導体レーザ生産物を作製する方法
JP2016046276A (ja) * 2014-08-19 2016-04-04 浜松ホトニクス株式会社 波長掃引型半導体レーザ素子及びガス濃度測定装置
JP2017034034A (ja) * 2015-07-30 2017-02-09 浜松ホトニクス株式会社 分布帰還型横マルチモード半導体レーザ素子
WO2020137422A1 (ja) * 2018-12-25 2020-07-02 三菱電機株式会社 光送信装置
JPWO2020137422A1 (ja) * 2018-12-25 2021-02-18 三菱電機株式会社 光送信装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0772267A1 (en) 1997-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5678935A (en) Semiconductor optical waveguide and method of fabricating the same
US7760782B2 (en) Distributed bragg reflector type directly modulated laser and distributed feed back type directly modulated laser
JP2008294124A (ja) 光半導体素子
US8144741B2 (en) Semiconductor laser
US20040125851A1 (en) Self-mode locked multi-section semiconductor laser diode
US4794608A (en) Semiconductor laser device
JPH09129970A (ja) レーザダイオード素子
JPH08340147A (ja) 半導体レーザ装置
JPH07249829A (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JP4027639B2 (ja) 半導体発光装置
JP2000261093A (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JP2882335B2 (ja) 光半導体装置およびその製造方法
JP2003243767A (ja) 半導体レーザ及びこの素子を含む半導体光集積素子の製造方法
JP3518834B2 (ja) 半導体発光素子及び光ファイバ伝送方式
JP2002111125A (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JPH11163456A (ja) 半導体レーザ
JP5163355B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPH08274406A (ja) 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法
JP3154244B2 (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JP2002057405A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
Otsubo et al. Low-driving-current high-speed direct modulation up to 40 Gb/s using 1.3-μm semi-insulating buried-heterostructure AlGaInAs-MQW distributed reflector (DR) lasers
JP3010817B2 (ja) 半導体光素子
JP2723921B2 (ja) 半導体レーザ素子
JP3166236B2 (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
Yamamoto et al. 1.55-μm-Wavelength AlGaInAs Multiple-Quantum-Well Semi-Insulating Buried-Heterostructure Lasers