JPH10284799A

JPH10284799A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JPH10284799A
Application number: JP8628297A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Aoki; 雅博青木; Koji Nakahara; 宏治中原; Kazuhisa Uomi; 和久魚見; Tomonobu Tsuchiya; 朋信土屋; Hiroshi Sato; 宏佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2017-04-04
Also published as: JP4003250B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体光素子に関し、特に極めて簡易な作製
法で実現可能な信頼性の高く、且つ低しきい値電流で高
温動作に優れたリッジ導波路型光素子、特に半導体レー
ザの素子構造及びその作製方法を提供すること。【解決手段】量子井戸構造を有する光学的活性領域
（例えば、レーザ活性領域）の障壁層に不純物を添加し
て、活性層内のキャリアの横方向拡散を低減するリッジ
導波路型光素子（半導体レーザ）を構成する。この変調
ドープ多重量子井戸活性層構造を有するリッジ導波路型
光素子を用いた光送信モジュールおよび光通信システム
に応用する。【効果】半導体発光素子の素子性能、歩留まりを飛躍
的に向上するだけでなく、この素子を適用した光モジュ
ール、光通信システムの高性能化、低コスト化を容易に
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体光素子に係
り、特に光通信用モジュール、光通信システム、光ネッ
トワークに用いる好適な半導体レーザ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】III-V族化合物半導体であるGaAsやInPを
用いた半導体レーザは光情報処理、光通信分野での基本
部品となっており、さらなる高性能化、低コスト化が進
められている。一般的に用いられている狭ストライプ型
の半導体レーザの横構造に着目すると、レーザ埋め込み
ヘテロ（BH）構造を必要としないリッジ導波路（以下、
RWGと記す）構造の半導体レーザは(a)レーザ結晶を導波
路加工するのみの簡易構造を有する、(b)温度変化によ
る特性変動が少ない、(c)高信頼であるなどの特徴から
低コスト光通信用途の長波長帯光源として魅力的であ
る。しかし現状のRWG構造の半導体レーザでは同じ活性
層を持つBH構造の素子と比較すると室温でのしきい値電
流が３乃至５割程度高いという問題がある。RWG型レー
ザのしきい値電流がBH型に比べ高い本質的な理由は、RW
G素子には横方向の拡散無効電流が存在するためであ
る。一般にRWGレーザでは活性層がストライプ状に加工
されるBH型と異なり活性層がジャンクション平面内に繋
がっている。このため、リッジ部に注入された電流の一
部はリッジ両脇部に漏れ広がる。電流が漏れ広がった領
域には導波光は殆ど分布していないため、この部分で生
じた光学利得は導波光のモード利得には寄与しない。こ
の影響でRWGレーザのしきい値電流の約４割程度もの成
分が無効電流で占められている。

【０００３】このような理由で、RWG型半導体レーザは
構造及び作製の簡易性で大きな長所を有するものの、光
通信用途の長波長帯光源として広く用いられている状況
下にはないのが現状である。したがって、一部RWG構造
は実用化されているものの、今までのところ光通信用途
の長波長帯光源としてはBH型が主流である。

【０００４】一方、量子井戸レーザの特性を改善する手
法として、量子井戸層や障壁層に意図的に不純物を添加
しバンド構造を変化させる手法がある。特に、障壁層の
みに不純物を添加する変調ドープ量子井戸構造は基本的
に量子井戸層での不純物準位での発光がないため有効で
ある。しかし、実際変調ドープ量子井戸構造を作製する
場合、数nmオーダーの井戸層、障壁層間で不純物の拡散
移動が生じる。特にポジ型不純物である亜鉛、ネガ型純
物であるセレンは共に良く用いられている代表的な元素
であるが、成長中高温時の不純物の拡散移動が生じやす
いため、障壁層に添加した不純物が量子井戸層に移動
し、この結果本来の変調ドープ量子井戸構造の効果が十
分に引き出されない問題がある。

【０００５】尚、上述した前者のRWG型半導体レーザ
は、例えばIEEE LEOS'95 8th Annual meeting SLC6.1,
1995に開示されている。また、後者の変調ドープ量子井
戸構造の半導体レーザは、Japan J. Appl. Phys., vol.
29, pp.81-94, 1990や、特開昭62−249496号公報に開示
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は横方向
の拡散電流を容易な手法で低減することにより低しきい
値電流で動作可能なRWG型半導体レーザを実現すること
にある。更なる目的は、この低しきい値RWG型レーザを
用いた光モジュールおよびこれを用いた低コストで実現
可能な光通信システムおよびその簡易な実現手法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、レーザ活性層に不純物を添加するこ
とにより、活性層内のキャリアの横方向拡散を低減する
半導体レーザの素子構造およびその好的な作製方法を考
案した。また、この横方向拡散を低減する好適な変調ド
ープ多重量子井戸活性層構造を考案した。さらに、これ
を用いた光送信モジュールおよび光通信システムを考案
した。本発明の基本的な特徴の一つは、量子井戸層をこ
れより禁制帯幅の大きい障壁層で挟んだ所謂量子井戸構
造を有する光学的活性領域（便宜上、活性領域と記す：
例えば、発光領域）と当該活性領域上又は上部に形成さ
れ、当該活性領域に光を閉じ込め（活性領域より小さい
屈折率を有し）、当該活性領域にキャリアを供給し、或
いは当該活性領域における光の導波を律する領域（便宜
上、第１の領域と記す：例えば、クラッド層）とで構成
される半導体光素子において、上記第１の領域を活性領
域に対しリッジ（Ridge）状、即ち突起状に構成し（部
分的でも全部でも構わない）、且つ上記量子井戸層を人
為的に不純物を導入せず、且つ上記障壁層に不純物を導
入して構成するところにある。

【０００８】具体的な構成の一例は、第１の導電型の半
導体基板上部に第１の導電型のバッファ層、第１の導電
型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、第２の導電型の閉
じ込め層及び第２の導電型のクラッド層をこの順に積層
した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成する量子
井戸層は真性キャリア濃度１×１０¹⁷cm^-3以下の、所謂
アンドープ状態とし、且つ障壁層がキャリア濃度１×１
０¹⁷cm^-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層（不純
物ドープ状態）としたリッジ導波路型構造の半導体レー
ザにある。リッジ導波路型構造とは、上述のように第１
領域にリッジ状の部分を設けたことを特徴とする半導体
光素子の構造を指す。

【０００９】具体的な構成の限定された一例は、ネガ導
電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ層、
ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ導電
型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこの順
に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構成す
る量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０¹⁷cm^-3以下の
アンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１０¹⁷
cm^-3以上のネガまたはポジ導電型の半導体層で構成され
ることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ
にある。

【００１０】具体的な構成の限定された別の例は、ネガ
導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ
層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ
導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこ
の順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構
成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０¹⁷cm^-3以
下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１
０¹⁷cm^-3以上のシリコン（Ｓｉ元素）を添加したネガ導
電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導
波路型構造の半導体レーザにある。

【００１１】具体的な構成の限定された別の例は、ネガ
導電型のInP半導体基板上部にネガ導電型のバッファ
層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井戸発光層、ポジ
導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型のクラッド層をこ
の順に積層した構造を有し、且つ該量子井戸発光層を構
成する量子井戸層は真性キャリア濃度１×１０¹⁷cm^-3以
下のアンドープであり且つ障壁層がキャリア濃度１×１
０¹⁷cm^-3以上のベリリウム（Ｂｅ元素）またはカドミニ
ウム（Ｃｄ元素）を添加したポジ導電型の半導体層で構
成されることを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体
レーザにある。

【００１２】いずれの具体例においても、量子井戸層は
人為的にアンドープとされるため、真性キャリア濃度
は、１×１０¹⁷cm^-3未満とするのが望ましい。また、リ
ッジ状に形成された上記クラッド層の両脇へのキャリア
の拡散長は、２５℃で１μm以下、８５℃で０.３μm以
下とするとよい。さらに、上記リッジ状クラッド層両側
の側壁が（１１１）Ａ結晶面、又は（０１−１）結晶面
とするとよい。

【００１３】上述の各態様の半導体レーザ（リッジ導波
路型構造の半導体レーザ）においては、スポット拡大機
能を有する光導波路をモノリシック集積化するとよく、
またリッジ導波路が形成された側の素子表面に実装基板
に素子の光軸を位置合わせするための位置決めマーカを
形成してもよい。

【００１４】以上に記した本発明の半導体レーザは、光
導波路または光ファイバが設けられた実装基板上にジャ
ンクションダウン実装して光送信モジュールを構成し、
またはこの送受信モジュールを光通信システムに応用す
ることにより、光通信システムの機能を向上させる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましき実施の形
態を実施例１乃至７及び図１〜図７に開示した具体例を
以て説明する。

【００１６】＜実施例１＞図１は本発明を用いて波長
１.３μｍ帯の半導体レーザを作製した例である。図１
に示すように、ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板１０１
上に有機金属気相成長法によりｎ型ＩｎＰバッファ層
１.０μｍ１０２、５周期の多重量子井戸層（６.０ｎｍ
厚の１％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.４５μ
ｍ）井戸層１０３と１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（組成
波長１.０５μｍ）障壁層１０４からなる）をｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ下側ガイド層（組成波長１.０５μｍ、厚さ
０.１μｍ）とＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層（組成波
長１.０５μｍ、厚さ０.０５μｍ）とで挟んでなる歪多
重量子井戸活性層１０５（各光ガイド層は図示せず）、
ｐ型ＩｎＰクラッド層１.７μｍ１０６、高濃度ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓキャップ層０.２μｍ１０７を順次形成す
る。この際、障壁層１０４はキャリア濃度２×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3のシリコンを添加しn型とした変調ドープ構造とし
た。多重量子井戸活性層１０３の発光波長は約１.３０
μｍである。

【００１７】次に活性層横幅約２μｍのリッジ導波路型
レーザ構造および活性層横幅６０μｍのブロードエリア
レーザに加工形成した後、酸化シリコン膜１０８、平坦
化ポリイミド膜１０９、上部電極１１０、下部電極１１
１を形成する。劈開工程により素子長３００μｍの素子
に切り出した後、素子の両端面には反射率約５０％、９
０％の高反射膜１１２、１１３を形成する。比較のた
め、障壁層の添加元素をキャリア濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3
のセレンとしたn型変調ドープ構造の素子障壁層がアン
ドープの素子を作製した。

【００１８】作製した活性層幅２μｍのシリコン変調ド
ープ構造の素子は室温、連続条件においてしきい値電流
５mA、発振効率０.４５W/Aを示した。また、85℃の高温
においてもしきい値電流は１３mA、発振効率０.３５W/A
と良好な発振特性を得た。一方、セレン変調ドープ構造
および障壁層がアンドープの素子の発振しきい値は室
温、85℃でそれぞれ８mA、１８mA、１０mA、２２mAであ
った。また、素子長３００μｍのアンコート素子の室温
でのしきい値電流密度はシリコン変調ドープ素子、セレ
ン変調ドープ素子、アンドープ素子でそれぞれ800kA/cm
²、920kA/cm²、1050kA/cm²でありシリコン変調ドープ素
子ではアンドープ素子に比べ24%のしきい値低減が見ら
れた。

【００１９】このように発振しきい値が低減された理由
は以下のように説明される。一般にn型の変調ドープ構
造多重量子井戸構造では活性媒質が利得を出し始めるキ
ャリア密度がアンドープ構造に比べ低いためしきい値電
流密度が低減する。シリコン変調ドープ素子の低減率が
セレン変調ドープ素子に比べ大きいのはセレン変調ドー
プ構造では結晶成長時にセレン元素が障壁層から移動し
てしまい、理想的な変調ドープ構造ができていないため
である。一方、活性層幅２μｍの素子でのシリコン変調
ドープ構造によるアンドープ構造に対するしきい値低減
率は25、85℃において各々50％、41％でありしきい値電
流密度の低減率を上回っている。これは、リッジn型変
調ドープにおいてリッジ両脇への拡散電流が低減されて
いるためである。これはn型変調ドープ構造においてキ
ャリアの移動度、キャリア寿命が低減されるため、活性
層内での横方向電流広がりが低減することから説明され
る。しきい値電流の活性層幅依存性の評価から、室温で
のキャリアの拡散長を推定した結果、キャリアの拡散長
は変調ドープ素子、アンドープ素子でそれぞれ0.8μ
ｍ、1.1μｍであることがわかった。

【００２０】尚、本構造は1.3μｍ帯のみならず1.55μ
ｍ帯の半導体レーザや分布帰還型半導体レーザにも適用
可能であることを付記する。

【００２１】＜実施例２＞図２に示すように、ｎ型（１
００）ＩｎＰ半導体基板２０１上に公知の手法により平
坦な部分での層構造が０.３μｍ厚ｎ型ＩｎＰバッファ
層２０２、６.０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.
４９μｍ）井戸層２０３と１０ｎｍ厚のＩｎＧａＡｓＰ
（組成波長１.０５μｍ）障壁層２０４からなる７周期
の多重量子井戸構造を０.１μｍ厚ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
（組成波長１.０５μｍ）下側光ガイド層及び０.１μｍ
厚ＩｎＧａＡｓＰ（組成波長１.０５μｍ）上側光ガイ
ド層で挟んでなる多重量子井戸活性層２０５（両光ガイ
ド層は図示せず）を逐次形成し、多重量子井戸活性層を
構成する各層厚を平坦な部分での厚さの１／３〜１／４
迄減少させて膜厚テーパ導波路を作製する。このテーパ
導波路の実現には有機金属気相成長法での選択成長法ま
たはシャドーマスク成長法を用いた。この際、障壁層２
０４はキャリア濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3のシリコンを添加
しn型とした変調ドープ構造とした。多重量子井戸活性
層１０３の発光波長は約１.３０μｍである。次に、基
板全面に（上述の多重量子井戸活性層を覆うように）
３.５μｍ厚ｐ−ＩｎＰクラッド層２０６、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層０.２μｍ２０７を順次形成した。

【００２２】次に通常のフォトリソグラフィーとエッチ
ングによりキャップ層２０５をフレアストライプ状に加
工する、ストライプ方向は［０１１］とする。続いて、
臭化水素酸と燐酸の混合水溶液によるウェットエッチン
グを用いて、図２Ｂに示すような（１１１）Ａ面を側壁
にもつ逆メサ断面形状のリッジ導波路を形成する。この
結果、リッジ導波路の横幅はフレア部先端で８μｍ、後
端で２μｍである。

【００２３】続いて熱ＣＶＤ法により基板全面に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜２０８を形成した。この
後、フォトレジストマスクをマスク材として一様膜厚で
ある導波路領域と膜厚テーパ領域に約５０μｍ程度を除
く領域に、イオン打込法によりプロトンをクラッド層中
に打ち込みプロトン打込領域２０９を形成する。この
際、ドーズ量は1×１０^-14ｃｍ^-2であり打込深さ約３μ
ｍまでプロトンが均一に分布するようにイオン加速エネ
ルギーを多段階に分けた。

【００２４】続いて、フォトレジストマスクを除去した
後、エッチバック法、フォトリソグラフィー、エッチン
グを用いてプロトンが打込まれていないリッジ導波路上
部のシリコン酸化膜２０８を除去する。次に、上部電極
２１０を斜め蒸着法を用いて、リッジの側壁にも電極が
形成されるように形成する。電極窓はプロトンが打込ま
れていない部分のみに形成した。下部電極２１１形成の
後、劈開工程により共振器長６００μｍの素子に切り出
した。前端面には反射率４７％の高反射膜２１２、後端
面には反射率９０％の高反射膜２１３を公知の手法によ
り形成した。図２は完成素子の構造である。

【００２５】素子は室温、連続条件において発振波長は
１.３μｍ、室温において発振しきい値５〜７ｍＡ、発
振効率０.４０Ｗ／Ａと良好な発振特性を示した。ま
た、８５℃の高温条件においてもしきい値は１５〜１８
ｍＡ、発振効率は０.２７Ｗ／Ａ程度と良好であった。
素子の光出射角は水平、垂直方向でそれぞれ１１°、１
２°であった。コア径１０μｍの光ファイバと距離２０
μｍで直接結合させた場合、結合効率は最大２dBであっ
た。また、素子の長期信頼性を８５℃の高温条件下で評
価したところ１０万時間以上の推定寿命を示した。

【００２６】＜実施例３＞図３は実施の形態１の半導体
レーザ３０１をヒートシンク３０２上に実装した後、光
学レンズ３０３、後端面光出力モニタ用のフォトダイオ
ード３０４と光ファイバ３０５とを一体化したモジュー
ルの構造図である。室温、連続条件においてしきい値電
流５mA、発振効率０.２０W/Aであった。また、簡易な作
製を反映して、85℃の高温においてもしきい値電流１３
mA、発振効率０.１３W/Aと良好な発振特性を得た。

【００２７】＜実施例４＞図４は実施例１、２の半導体
レーザを光ファイバが装着されたシリコン基板上に実装
して光モジュールを作製した例である。図において、
（１００）シリコン基板４０１の一部分に形成されたＶ
型溝４０２に光ファイバ４０３を固定し、ファイバ端面
部に実施例１または実施例２の波長１.３μｍの半導体
レーザ４０４およびレーザの光出力モニタ用の導波路型
受光素子４０５をジャンクダウン実装する。レーザ、光
ファイバ間およびレーザ、受光素子間の光軸位置合わせ
にはシリコン基板４０１、半導体レーザ４０４、受光素
子４０５に各々設けられた位置決め用のマーカを用い
た。

【００２８】素子は室温、連続条件において発振波長は
１.３μｍ、発振しきい値６ｍＡ前後、ファイバ結合効
率は実施の形態２の半導体レ−ザでは狭窄化されたビー
ム形状を反映して約５０％と良好な結合特性を示した。
また、８５℃の高温条件においてもしきい値は１５ｍＡ
前後、動作電流６０ｍＡでファイバ端光出力２ｍＷを得
た。また、素子の長期信頼性を１０ｍＷ、８５℃、８５
％の高温高湿条件下で評価したところ１０万時間以上の
推定寿命を示した。

【００２９】＜実施例５＞図５は実施例２の半導体レー
ザを光導波路が形成されたシリコン基板上に実装した、
光モジュールを作製した例である。図において、（１０
０）シリコン基板５０１上部に形成された光導波路５０
２に光ファイバ５０３を固定し、光導波路端面部に実施
の形態２の半導体レーザ５０４、光出力モニタ用の導波
路型受光素子５０５および受信用の導波路型受光素子５
０６をジャンクションダウン実装（電極２１０をシリコ
ン基板５０１上面に接するように実装）する。レーザ、
光ファイバ間およびレーザ、受光素子間の光軸位置合わ
せにはシリコン基板５０１、半導体レーザ５０４、受光
素子５０５、５０６、に各々設けられた位置決め用のマ
ーカを用いた。

【００３０】素子は室温、連続条件において発振波長は
１.３μｍ、発振しきい値５〜６ｍＡ、ファイバ結合効
率は狭窄化されたビーム形状を反映して約５０％と良好
な結合特性を示した。また、８５℃の高温条件において
もしきい値は１５〜１７ｍＡ、動作電流６０ｍＡでファ
イバ端光出力４ｍＷを得た。。また、素子の長期信頼性
を１０ｍＷ、８５℃、８５％の高温高湿条件下で評価し
たところ１０万時間以上の推定寿命を示した。

【００３１】＜実施例６＞図６は実施例４の光モジュー
ルを用いたアクセス系光通信システムである。送受信モ
ジュール６０１は光モジュール６０２と駆動段６０３、
受信増幅段６０４とを有する。送受光信号は２本のファ
イバ６０５で各々伝送された後復調され、電気分割段６
０６にて１０以上の電気信号に分岐されるためシステム
コストの大幅な削減が実現できる。これは、高温時も少
ない動作電流で動作する高性能光素子及びそのモジュー
ルに基づいている。

【００３２】＜実施例７＞図７は実施例５の光モジュー
ルを用いたアクセス系光通信システムである。送受信モ
ジュール７０１は光モジュール７０２と駆動段７０３、
受信増幅段７０４とを有する。光信号はファイバ７０５
で伝送される途中、１６以上に分岐されるためシステム
コストの大幅な削減が実現できる。これは、高い光出力
を少ない動作電流で実現する高性能光素子及びそのモジ
ュールに基づいている。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る半導体発光素子よれば、信
頼性の高く、且つ高温動作に優れたリッジ導波路型光素
子、特に半導体レーザを容易な手法で実現できる。本発
明を用いれば、素子性能、歩留まりが飛躍的に向上する
だけでなく、この素子を適用した光モジュールの高性能
化、低コスト化、光通信システムの低コスト化を容易に
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するための図である。

【図２】本発明の実施例を説明するための図である。

【図３】本発明の実施例を説明するための図である。

【図４】本発明の実施例を説明するための図である。

【図５】本発明の実施例を説明するための図である。

【図６】本発明の実施例を説明するための図である。

【図７】本発明の実施例を説明するための図である。

【符号の説明】

１０１…ｎ型（１００）ＩｎＰ半導体基板、１０２…ｎ
型ＩｎＰバッファ層、１０３…井戸層、１０４…障壁
層、１０５…変調ドープ構造歪多重量子井戸構造、１０
６…ｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７…ｐ型ＩｎＧａＡｓ
キャップ層、１０８…シリコン酸化膜、１０９…平坦化
ポリイミド膜、１１０…上部電極、１１１…下部電極、
１１２…高反射膜、１１３…高反射膜、２０１…ｎ型
（１００）ＩｎＰ半導体基板、２０２…ｎ型ＩｎＰバッ
ファ層、２０３…井戸層、２０４…障壁層、２０５…テ
ーパ多重量子井戸構造、２０６…ｐ−ＩｎＰクラッド
層、２０７…ｐ型ＩｎＧａＡｓキャップ層、２０８…シ
リコン酸化膜、２０９…プロトン打込領域、２１０…上
部電極、２１１…下部電極、２１２…高反射膜、２１３
…高反射膜、３０１…半導体レーザ、３０２…ヒートシ
ンク、３０３…光学レンズ、３０４…フォトダイオー
ド、３０５…光ファイバ、４０１…（１００）シリコン
基板、４０２…Ｖ型溝、４０３…光ファイバ、４０４…
半導体レーザ、４０５…導波路型受光素子、５０１…
（１００）シリコン基板、５０２…光導波路、５０３…
光ファイバ、５０４…半導体レーザ、５０５…導波路型
受光素子、５０６…導波路型受光素子、６０１…送受信
モジュール、６０２…光モジュール、６０３…駆動段、
６０４…受信増幅段、６０５…光ファイバ、６０６…電
気分割段、７０１…送受信モジュール、７０２…光モジ
ュール、７０３…駆動段、７０４…受信増幅段、７０５
…光ファイバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土屋朋信東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者佐藤宏東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導電型の半導体基板上部に第１の導
電型のバッファ層、第１の導電型の光閉じ込め層、量子
井戸発光層、第２の導電型の閉じ込め層及び第２の導電
型のクラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該
量子井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃
度１×１０¹⁷cm^-3以下のアンドープであり且つ障壁層が
キャリア濃度１×１０¹⁷cm^-3以上のネガまたはポジ導電
型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波
路型構造の半導体レーザ。
【請求項２】ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導
電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井
戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型の
クラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子
井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１
×１０¹⁷cm^-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャ
リア濃度１×１０¹⁷cm^-3以上のネガまたはポジ導電型の
半導体層で構成されることを特徴とするリッジ導波路型
構造の半導体レーザ。
【請求項３】ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導
電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井
戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型の
クラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子
井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１
×１０¹⁷cm^-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャ
リア濃度１×１０¹⁷cm^-3以上のシリコンを添加したネガ
導電型の半導体層で構成されることを特徴とするリッジ
導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項４】ネガ導電型のInP半導体基板上部にネガ導
電型のバッファ層、ネガ導電型の光閉じ込め層、量子井
戸発光層、ポジ導電型の光閉じ込め層及びポジ導電型の
クラッド層をこの順に積層した構造を有し、且つ該量子
井戸発光層を構成する量子井戸層は真性キャリア濃度１
×１０¹⁷cm^-3以下のアンドープであり且つ障壁層がキャ
リア濃度１×１０¹⁷cm^-3以上のベリリウムまたはカドミ
ニウムを添加したポジ導電型の半導体層で構成されるこ
とを特徴とするリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項５】上記クラッド層はリッジ状に形成され、該
リッジ状クラッド層両脇へのキャリアの拡散長が２５℃
で１μm以下、８５℃で０.３μm以下であることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれかに記載のリッジ導波路
型構造の半導体レーザ。
【請求項６】上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（１
１１）Ａ結晶面であることを特徴とする請求項５に記載
のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項７】上記リッジ状クラッド層両側の側壁が（０
１−１）結晶面であることを特徴とする請求項５に記載
のリッジ導波路型構造の半導体レーザ。
【請求項８】上記半導体レーザにスポット拡大機能を有
する光導波路をモノリシック集積化してなることを特徴
とする請求項１乃至７のいずれかに記載のリッジ導波路
型構造の半導体レーザ。
【請求項９】上記半導体レーザのリッジ導波路が形成さ
れた側の素子表面に実装基板に素子の光軸を位置合わせ
するための位置決めマーカが形成されていることを特徴
とする請求項１乃至８に記載のリッジ導波路型構造の半
導体レーザ。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載の半導
体レーザを、光導波路または光ファイバが設けられた実
装基板上にジャンクションダウン実装されてなることを
特徴とした光送信モジュール。
【請求項１１】請求項１０に記載の送受信モジュールを
用いたことを特徴とする光通信システム。