JPH1075010A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH1075010A JPH1075010A JP8231843A JP23184396A JPH1075010A JP H1075010 A JPH1075010 A JP H1075010A JP 8231843 A JP8231843 A JP 8231843A JP 23184396 A JP23184396 A JP 23184396A JP H1075010 A JPH1075010 A JP H1075010A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- sch
- semiconductor laser
- active layer
- layers
- 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
-
- 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
- H01S5/30—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
-
- 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
- H01S5/3409—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 special GRINSCH structures
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザを高温環境下で高効率で動作可
能とするため、活性層内のキャリア増加による内部損失
の増加を抑え、活性層からのキャリアオーバーフローに
よる内部量子効率の減少を抑制する。 【解決手段】 活性層と、該活性層を上下から挟むＳＣ
Ｈ層を有する半導体レーザにおいて、ＳＣＨ層を２層以
上の多層構造とし、かつ、該多層構造を、前記活性層か
ら遠ざかるにつれてバンドギャップが大きくなる構造と
する。
能とするため、活性層内のキャリア増加による内部損失
の増加を抑え、活性層からのキャリアオーバーフローに
よる内部量子効率の減少を抑制する。 【解決手段】 活性層と、該活性層を上下から挟むＳＣ
Ｈ層を有する半導体レーザにおいて、ＳＣＨ層を２層以
上の多層構造とし、かつ、該多層構造を、前記活性層か
ら遠ざかるにつれてバンドギャップが大きくなる構造と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関
し、特に光通信システムに用いられる半導体レーザに関
する。
し、特に光通信システムに用いられる半導体レーザに関
する。
【０００２】
【従来の技術】光通信技術の進歩にともない半導体レー
ザの適用分野は基幹伝送系から、加入者系、ＬＡＮ、デ
ータリンク等のシステムに急速に広がりつつある。特
に、通信センターから各家庭までの全光化を実現するた
めに、受動部品である光スターカップラにより元信号を
分配するパッシブダブルスター（ＰＤＳ）やパッシブオ
プティカルネットワーク（ＰＯＮ）等が低コストの観点
から注目されている。このシステムにおいては、元信号
の分配による損失を補償するため高温で低駆動電流高出
力動作するレーザが望まれている。このために活性層に
歪ＭＱＷ構造を導入し、バンド構造を変化させ利得の増
大を図る等の方法が採られている。
ザの適用分野は基幹伝送系から、加入者系、ＬＡＮ、デ
ータリンク等のシステムに急速に広がりつつある。特
に、通信センターから各家庭までの全光化を実現するた
めに、受動部品である光スターカップラにより元信号を
分配するパッシブダブルスター（ＰＤＳ）やパッシブオ
プティカルネットワーク（ＰＯＮ）等が低コストの観点
から注目されている。このシステムにおいては、元信号
の分配による損失を補償するため高温で低駆動電流高出
力動作するレーザが望まれている。このために活性層に
歪ＭＱＷ構造を導入し、バンド構造を変化させ利得の増
大を図る等の方法が採られている。
【０００３】第６図にＭＯＶＰＥ成長により形成された
歪ＭＱＷ層４と、障壁層１２と同じ組成をもつ単層のＳ
ＣＨ層５からなる活性層のバンド構造図を示す（IEEE P
hotonics Technology Letters,Vol.4,No.9,September 1
992,pp.954-957）。この半導体レーザを高温、高出力で
動作させるためには光が井戸層に閉じ込められる量（光
閉じ込め係数）を増加させる必要があり、ＳＣＨ（Sepa
rate Confinment Heterostructure）層５の厚さは１０
０ｎｍにまで達していた。しかしながら、ＳＣＨ層が厚
くなると、ＳＣＨ層を走行するキャリアの再結合による
キャリア輸送効率の低下及び自由キャリアプラズマ振動
による光損失の増加が起こり、効率が悪化するという問
題点があった。
歪ＭＱＷ層４と、障壁層１２と同じ組成をもつ単層のＳ
ＣＨ層５からなる活性層のバンド構造図を示す（IEEE P
hotonics Technology Letters,Vol.4,No.9,September 1
992,pp.954-957）。この半導体レーザを高温、高出力で
動作させるためには光が井戸層に閉じ込められる量（光
閉じ込め係数）を増加させる必要があり、ＳＣＨ（Sepa
rate Confinment Heterostructure）層５の厚さは１０
０ｎｍにまで達していた。しかしながら、ＳＣＨ層が厚
くなると、ＳＣＨ層を走行するキャリアの再結合による
キャリア輸送効率の低下及び自由キャリアプラズマ振動
による光損失の増加が起こり、効率が悪化するという問
題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の半導体レーザを
高温環境下で高効率で動作させるためには活性層内のキ
ャリア増加による内部損失の増加と活性層からのキャリ
アオーバーフローによる内部量子効率の減少を抑制する
必要がある。本発明はかかる課題を解決し、高温下で高
効率動作が可能な光通信用半導体レーザを提供するもの
である。
高温環境下で高効率で動作させるためには活性層内のキ
ャリア増加による内部損失の増加と活性層からのキャリ
アオーバーフローによる内部量子効率の減少を抑制する
必要がある。本発明はかかる課題を解決し、高温下で高
効率動作が可能な光通信用半導体レーザを提供するもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】レーザのスロープ効率は
内部量子効率と内部損失で決定される。内部量子効率が
高く内部損失が低いほど高効率なレーザが得られる。そ
こで、この２つのパラメータにおよぼす層厚および温度
の影響について調べた。結果を図３に示す。
内部量子効率と内部損失で決定される。内部量子効率が
高く内部損失が低いほど高効率なレーザが得られる。そ
こで、この２つのパラメータにおよぼす層厚および温度
の影響について調べた。結果を図３に示す。
【０００６】内部損失を低減するには、室温では層厚が
薄い方が有利である。キャリア輸送効率の低下による内
部損失の増加が抑えられるからである。しかし、層厚が
薄い場合には、高温下で内部損失が著しく大きくなる
（図３中の（ｂ））。これは、狭い領域にキャリアが高
濃度で存在するため、温度が高くなるにつれプラズマ損
失が顕著になることが原因と考えられる。一方、内部量
子効率については、層厚を薄くすることにより温度依存
性が小さくなる（図３中の（ｂ））。
薄い方が有利である。キャリア輸送効率の低下による内
部損失の増加が抑えられるからである。しかし、層厚が
薄い場合には、高温下で内部損失が著しく大きくなる
（図３中の（ｂ））。これは、狭い領域にキャリアが高
濃度で存在するため、温度が高くなるにつれプラズマ損
失が顕著になることが原因と考えられる。一方、内部量
子効率については、層厚を薄くすることにより温度依存
性が小さくなる（図３中の（ｂ））。
【０００７】本発明者は、上記実験結果をふまえ鋭意検
討を行った結果、ＳＣＨ層を多層構造とすることによ
り、内部量子効率を高水準に維持しながら高温時におけ
る内部損失を効果的に低減できることを見いだした。Ｓ
ＣＨ層を多層構造としたときのバンド構造の一例を図４
（ｃ）に示す。室温時と高温時でキャリアの存在領域が
異なることが特徴の一つとなっている。
討を行った結果、ＳＣＨ層を多層構造とすることによ
り、内部量子効率を高水準に維持しながら高温時におけ
る内部損失を効果的に低減できることを見いだした。Ｓ
ＣＨ層を多層構造としたときのバンド構造の一例を図４
（ｃ）に示す。室温時と高温時でキャリアの存在領域が
異なることが特徴の一つとなっている。
【０００８】室温時においてはキャリアが第１のＳＣＨ
層に閉じこめられるため、ＳＣＨ層を薄くした場合と同
様の状態となり、内部量子効率、内部損失ともに良好と
なる。 高温時においては第１のＳＣＨ層のキャリアの
一部を放出した形になるので、キャリアが高濃度で存在
することに起因するプラズマ損失の問題を解消できる。
また、層厚を厚くした場合（図４（ａ））のようにキャ
リアが広範囲に均一に分布するのではなく、第１のＳＣ
Ｈ層に大部分のキャリアが存在し、一部のキャリアが第
２のＳＣＨ層（活性層から数えて第２層目のＳＣＨ層）
に存在する状態となるため（図４（ｃ）中の（高温時）
の図）、層厚を厚くした場合の問題点であるキャリアの
輸送効率の低下を抑制でき、かつ、内部量子効率の低下
も抑えることができる。
層に閉じこめられるため、ＳＣＨ層を薄くした場合と同
様の状態となり、内部量子効率、内部損失ともに良好と
なる。 高温時においては第１のＳＣＨ層のキャリアの
一部を放出した形になるので、キャリアが高濃度で存在
することに起因するプラズマ損失の問題を解消できる。
また、層厚を厚くした場合（図４（ａ））のようにキャ
リアが広範囲に均一に分布するのではなく、第１のＳＣ
Ｈ層に大部分のキャリアが存在し、一部のキャリアが第
２のＳＣＨ層（活性層から数えて第２層目のＳＣＨ層）
に存在する状態となるため（図４（ｃ）中の（高温時）
の図）、層厚を厚くした場合の問題点であるキャリアの
輸送効率の低下を抑制でき、かつ、内部量子効率の低下
も抑えることができる。
【０００９】前述のように、半導体レーザ高出力で動作
させるためには井戸層にとじこめられる光の量を増大さ
せる必要があり、ＳＣＨ層を厚くしなければならない。
本発明の半導体レーザは、ＳＣＨ層を厚くした場合にお
けるレーザの効率の低下を抑制し、かつ、広い温度領域
にわたって高い効率を実現するものである。
させるためには井戸層にとじこめられる光の量を増大さ
せる必要があり、ＳＣＨ層を厚くしなければならない。
本発明の半導体レーザは、ＳＣＨ層を厚くした場合にお
けるレーザの効率の低下を抑制し、かつ、広い温度領域
にわたって高い効率を実現するものである。
【００１０】このような効果を有する本発明の半導体レ
ーザは、活性層と、該活性層を上下から挟むｐ型ＳＣＨ
層およびｎ型ＳＣＨ層を有する半導体レーザにおいて、
ｎ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造からなり、かつ、該
多層構造が、前記活性層から遠ざかるにつれてバンドギ
ャップが大きくなる構造であることを特徴とする。ま
た、ｐ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造からなり、か
つ、該多層構造が、前記活性層から遠ざかるにつれてバ
ンドギャップが大きくなる構造であることを特徴とす
る。また、活性層を上下から挟むｐ型ＳＣＨ層およびｎ
型ＳＣＨ層活性層の層厚がいずれも１０ｎｍ以上６０ｎ
ｍ以下であることを特徴とする。また、活性層が量子井
戸構造または歪量子井戸構造であることを特徴とする。
また、多層構造からなるＳＣＨ層の、活性層側から数え
て第２層目のＳＣＨ層の伝導帯のバンド端のエネルギー
が、室温における電子の擬フェルミ準位よりも高く、８
５℃における電子の擬フェルミ準位よりも低いことを特
徴とする。
ーザは、活性層と、該活性層を上下から挟むｐ型ＳＣＨ
層およびｎ型ＳＣＨ層を有する半導体レーザにおいて、
ｎ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造からなり、かつ、該
多層構造が、前記活性層から遠ざかるにつれてバンドギ
ャップが大きくなる構造であることを特徴とする。ま
た、ｐ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造からなり、か
つ、該多層構造が、前記活性層から遠ざかるにつれてバ
ンドギャップが大きくなる構造であることを特徴とす
る。また、活性層を上下から挟むｐ型ＳＣＨ層およびｎ
型ＳＣＨ層活性層の層厚がいずれも１０ｎｍ以上６０ｎ
ｍ以下であることを特徴とする。また、活性層が量子井
戸構造または歪量子井戸構造であることを特徴とする。
また、多層構造からなるＳＣＨ層の、活性層側から数え
て第２層目のＳＣＨ層の伝導帯のバンド端のエネルギー
が、室温における電子の擬フェルミ準位よりも高く、８
５℃における電子の擬フェルミ準位よりも低いことを特
徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の半導体レーザの実施形態
の例について、図７を参照して説明する。本発明の半導
体レーザは、多層構造からなるＳＣＨ層を有する。活性
層２１の上面および下面に第１のＳＣＨ層２２、２３が
形成されている。また、第１のＳＣＨ層の外側に第２の
ＳＣＨ層２４、２５が形成されている。さらにその外側
にクラッド層２６、２７を有する構造となっている。図
ではｎ型基板を用い活性層の下面にｎ型ＳＣＨ層、上面
にｐ型ＳＣＨ層が形成されているが、ｐ型基板を用いて
活性層の下面にｐ型ＳＣＨ層、上面にｎ型ＳＣＨ層が形
成されていても良い。
の例について、図７を参照して説明する。本発明の半導
体レーザは、多層構造からなるＳＣＨ層を有する。活性
層２１の上面および下面に第１のＳＣＨ層２２、２３が
形成されている。また、第１のＳＣＨ層の外側に第２の
ＳＣＨ層２４、２５が形成されている。さらにその外側
にクラッド層２６、２７を有する構造となっている。図
ではｎ型基板を用い活性層の下面にｎ型ＳＣＨ層、上面
にｐ型ＳＣＨ層が形成されているが、ｐ型基板を用いて
活性層の下面にｐ型ＳＣＨ層、上面にｎ型ＳＣＨ層が形
成されていても良い。
【００１２】図７の構造を有する本発明の半導体レーザ
のバンド構造を図１に示す。前述のように、本発明は、
高温下においてキャリアの一部が第１のＳＣＨ層から第
２のＳＣＨ層に流出することにより機能を発揮するもの
である。したがって、第２のＳＣＨ層が、第１のＳＣ
Ｈ層よりバンドギャップが大きく、第２のＳＣＨ層の
伝導帯のバンド端のエネルギーが、室温における電子の
擬フェルミ準位よりも高く、高温における電子の擬フェ
ルミ準位よりも低くなるように組成を設定する必要があ
る。
のバンド構造を図１に示す。前述のように、本発明は、
高温下においてキャリアの一部が第１のＳＣＨ層から第
２のＳＣＨ層に流出することにより機能を発揮するもの
である。したがって、第２のＳＣＨ層が、第１のＳＣ
Ｈ層よりバンドギャップが大きく、第２のＳＣＨ層の
伝導帯のバンド端のエネルギーが、室温における電子の
擬フェルミ準位よりも高く、高温における電子の擬フェ
ルミ準位よりも低くなるように組成を設定する必要があ
る。
【００１３】本発明においては、少なくともｎ型ＳＣＨ
層が多層構造を有することが必要である。また、第１の
ＳＣＨ層の厚みは、いずれも、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以
下とすることが好ましい。また、１０ｎｍ以上４０ｎｍ
以下とすることがさらに好ましい。層厚を１０ｎｍ以上
とするのが好ましい理由を以下に説明する。図５はＳＣ
Ｈ層を２層構造とした場合のキャリア注入状態を模式的
に示したものである。第１および第２のＳＣＨ層にはそ
れぞれ３次元の準位が存在する。第２のＳＣＨ層３の３
次元準位１４から第１のＳＣＨ層２の３次元準位１３へ
キャリアが冷却されながら注入される。この３次元の準
位１３からレーザ波振基底準位１５までフォノンを放出
させながらキャリアが注入される。従って、第２のＳＣ
Ｈ層３から第１のＳＣＨ層２ヘキャリアを冷却するのに
充分な距離をとることによりキャリアの注入効率が増加
する。そこで、第ｌのＳＣＨ層２の層厚を１０ｎｍ以上
にすることが高温における効率の改善に効果的である。
また、層厚を６０ｎｍ以下とすると、前述のキャリア輸
送効率の低下に起因する内部損失の増加を抑えることが
でき、効果的である。
層が多層構造を有することが必要である。また、第１の
ＳＣＨ層の厚みは、いずれも、１０ｎｍ以上６０ｎｍ以
下とすることが好ましい。また、１０ｎｍ以上４０ｎｍ
以下とすることがさらに好ましい。層厚を１０ｎｍ以上
とするのが好ましい理由を以下に説明する。図５はＳＣ
Ｈ層を２層構造とした場合のキャリア注入状態を模式的
に示したものである。第１および第２のＳＣＨ層にはそ
れぞれ３次元の準位が存在する。第２のＳＣＨ層３の３
次元準位１４から第１のＳＣＨ層２の３次元準位１３へ
キャリアが冷却されながら注入される。この３次元の準
位１３からレーザ波振基底準位１５までフォノンを放出
させながらキャリアが注入される。従って、第２のＳＣ
Ｈ層３から第１のＳＣＨ層２ヘキャリアを冷却するのに
充分な距離をとることによりキャリアの注入効率が増加
する。そこで、第ｌのＳＣＨ層２の層厚を１０ｎｍ以上
にすることが高温における効率の改善に効果的である。
また、層厚を６０ｎｍ以下とすると、前述のキャリア輸
送効率の低下に起因する内部損失の増加を抑えることが
でき、効果的である。
【００１４】
【実施例】図１に本発明の半導体レーザのＭＱＷ（Mult
i Quantum Well）活性層のバンド構造を示す。ＭＱＷ層
２１は、井戸層数７の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰからなる
（井戸層１１が０．７％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚５
ｎｍ、障壁層１２が１．１３μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、
膜厚１０ｎｍ、発光波長１．３μｍ）。ＭＱＷ層２１の
両側には第１のＳＣＨ層２２、２３（１．１３μｍ波長
ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚２０ｎｍ）、第２のＳＣＨ層２
４、２５（１．０５μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚４０
ｎｍ）が形成されている。この活性層をプレーナ型埋め
込みレーザとした。内部量子効率及び内部損失の温度依
存性を測定した結果を図２に示す（図中の(c)）。比較
のために、同じＭＱＷ構造でＳＣＨ層（１．１３μｍ波
長ＩｎＧａＡｓＰ）が単層からなり、膜厚６０ｎｍ（図
中の(a)）、膜厚４０ｎｍ（図中の(b)）のレーザの評価
結果をあわせて示す。本発明のレーザは、広い温度領域
で内部量子効率が大きく、しかも４０ｎｍ厚の単層ＳＣ
Ｈをもつレーザよりも高温時の内部損失が小さいことが
分かる。この２段ＳＣＨ構造をもつレーザを共振器長２
００μｍ、前面、後面コーテイング３０％、９０％で評
価したところ、室温で閾値電流は４ｍＡ、スロープ効率
は０．５６Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は１６ｍＡ、スロ
ープ効率は０．４Ｗ／Ａ、２０ｍＷ以上の出力が得られ
た。一方、単層ＳＣＨ構造で６０ｎｍ厚ＳＣＨ構造をも
つレーザを同様の共振器長、コーティングで評価したと
ころ室温での閾値電流５ｍＡ、スロープ効率は０．４５
Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は１７ｍＡ、スロープ効率は
０．３８Ｗ／Ａとなった。以上より、本発明の半導体レ
ーザは、従来のものに比べ高温および室温でのスロープ
効率が改善されていることが示された。本発明のレーザ
は高温においても高効率駆動が可能である。
i Quantum Well）活性層のバンド構造を示す。ＭＱＷ層
２１は、井戸層数７の圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰからなる
（井戸層１１が０．７％圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚５
ｎｍ、障壁層１２が１．１３μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、
膜厚１０ｎｍ、発光波長１．３μｍ）。ＭＱＷ層２１の
両側には第１のＳＣＨ層２２、２３（１．１３μｍ波長
ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚２０ｎｍ）、第２のＳＣＨ層２
４、２５（１．０５μｍ波長ＩｎＧａＡｓＰ、膜厚４０
ｎｍ）が形成されている。この活性層をプレーナ型埋め
込みレーザとした。内部量子効率及び内部損失の温度依
存性を測定した結果を図２に示す（図中の(c)）。比較
のために、同じＭＱＷ構造でＳＣＨ層（１．１３μｍ波
長ＩｎＧａＡｓＰ）が単層からなり、膜厚６０ｎｍ（図
中の(a)）、膜厚４０ｎｍ（図中の(b)）のレーザの評価
結果をあわせて示す。本発明のレーザは、広い温度領域
で内部量子効率が大きく、しかも４０ｎｍ厚の単層ＳＣ
Ｈをもつレーザよりも高温時の内部損失が小さいことが
分かる。この２段ＳＣＨ構造をもつレーザを共振器長２
００μｍ、前面、後面コーテイング３０％、９０％で評
価したところ、室温で閾値電流は４ｍＡ、スロープ効率
は０．５６Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は１６ｍＡ、スロ
ープ効率は０．４Ｗ／Ａ、２０ｍＷ以上の出力が得られ
た。一方、単層ＳＣＨ構造で６０ｎｍ厚ＳＣＨ構造をも
つレーザを同様の共振器長、コーティングで評価したと
ころ室温での閾値電流５ｍＡ、スロープ効率は０．４５
Ｗ／Ａ、８５℃で閾値電流は１７ｍＡ、スロープ効率は
０．３８Ｗ／Ａとなった。以上より、本発明の半導体レ
ーザは、従来のものに比べ高温および室温でのスロープ
効率が改善されていることが示された。本発明のレーザ
は高温においても高効率駆動が可能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明の半導体レーザは、活性層内のキ
ャリア増加による内部損失の増加と活性層からのキャリ
アオーバーフローによる内部量子効率の減少を効果的に
抑制する構造を有し、高温高効率動作を実現するもので
ある。
ャリア増加による内部損失の増加と活性層からのキャリ
アオーバーフローによる内部量子効率の減少を効果的に
抑制する構造を有し、高温高効率動作を実現するもので
ある。
【図１】本発明の半導体レーザのバンド構造を示す図で
ある。
ある。
【図２】本発明及び従来の半導体レーザの内部量子効率
及び内部損失の温度依存性を示す図である。
及び内部損失の温度依存性を示す図である。
【図３】従来の半導体レーザの内部量子効率及び内部損
失の温度依存性を示す図である。
失の温度依存性を示す図である。
【図４】定常状態におけるキャリア蓄積状態のモデルを
示すバンド構造図である。
示すバンド構造図である。
【図５】２段ＳＣＨ構造におけるキャリア注入状態を説
明するための図である。
明するための図である。
【図６】従来の半導体レーザのバンド構造を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明の半導体レーザの基本構造を示す断面図
である。
である。
１ 歪ＭＱＷ層 ２ 第１のＳＣＨ層 ３ 第２のＳＣＨ層 ４ 歪ＭＱＷ層 ５ ＳＣＨ層 １１ 井戸層 １２ 障壁層 １３ 第１のＳＣＨ層の３次元準位 １４ 第２のＳＣＨ層の３次元準位 １５ レーザ発振基底準位 １６ 第１のＳＣＨ層のエネルギー分布 １７ 第２のＳＣＨ層のエネルギー分布 ２１ 歪ＭＱＷ層 ２２ 第１のｐ型ＳＣＨ層 ２３ 第１のｎ型ＳＣＨ層 ２４ 第２のｐ型ＳＣＨ層 ２５ 第２のｎ型ＳＣＨ層 ２６ ｐ型クラッド層 ２７ ｎ型クラッド層 ２８ ｎ型半導体基板
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層と、該活性層を上下から挟むｐ型
ＳＣＨ層およびｎ型ＳＣＨ層を有する半導体レーザにお
いて、ｎ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造からなり、か
つ、該多層構造が、前記活性層から遠ざかるにつれてバ
ンドギャップが大きくなる構造であることを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項２】 ｐ型ＳＣＨ層が２層以上の多層構造から
なり、かつ、該多層構造が、活性層から遠ざかるにつれ
てバンドギャップが大きくなる構造であることを特徴と
する請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 活性層を上下から挟むｐ型ＳＣＨ層およ
びｎ型ＳＣＨ層活性層の層厚がいずれも１０ｎｍ以上６
０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に
記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 活性層が量子井戸構造または歪量子井戸
構造であることを特徴とする請求項１から３のいずれか
に記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】 多層構造からなるＳＣＨ層の、活性層側
から数えて第２層目のＳＣＨ層の伝導帯のバンド端のエ
ネルギーが、室温における電子の擬フェルミ準位よりも
高く、８５℃における電子の擬フェルミ準位よりも低い
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半
導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08231843A JP3080889B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 半導体レーザ |
| CA002213040A CA2213040C (en) | 1996-09-02 | 1997-08-14 | Semiconductor laser |
| EP97114077A EP0827241A3 (en) | 1996-09-02 | 1997-08-14 | Semiconductor laser |
| US08/921,164 US5923688A (en) | 1996-09-02 | 1997-08-29 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08231843A JP3080889B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1075010A true JPH1075010A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3080889B2 JP3080889B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=16929890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08231843A Expired - Fee Related JP3080889B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 半導体レーザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5923688A (ja) |
| EP (1) | EP0827241A3 (ja) |
| JP (1) | JP3080889B2 (ja) |
| CA (1) | CA2213040C (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4147602B2 (ja) * | 1998-02-02 | 2008-09-10 | ソニー株式会社 | 自励発振型半導体レーザ |
| US7039078B2 (en) * | 2002-09-17 | 2006-05-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor optical modulator and laser with optical modulator |
| JP4135019B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2008-08-20 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザ |
| CN112271209B (zh) * | 2020-12-14 | 2021-08-13 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 半导体器件制备方法及半导体器件 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05110193A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-04-30 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JPH0677592A (ja) * | 1992-08-28 | 1994-03-18 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH06268315A (ja) * | 1993-03-12 | 1994-09-22 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP3226069B2 (ja) * | 1993-10-04 | 2001-11-05 | キヤノン株式会社 | 半導体積層構造および半導体光素子 |
| JP3080831B2 (ja) * | 1994-02-03 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | 多重量子井戸半導体レーザ |
| JPH07263804A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2914210B2 (ja) * | 1995-03-07 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 多重量子井戸構造光半導体装置及びその製造方法 |
| JPH09260766A (ja) * | 1996-03-19 | 1997-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP08231843A patent/JP3080889B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-14 EP EP97114077A patent/EP0827241A3/en not_active Withdrawn
- 1997-08-14 CA CA002213040A patent/CA2213040C/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-29 US US08/921,164 patent/US5923688A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0827241A2 (en) | 1998-03-04 |
| JP3080889B2 (ja) | 2000-08-28 |
| CA2213040A1 (en) | 1998-03-02 |
| EP0827241A3 (en) | 2000-05-24 |
| US5923688A (en) | 1999-07-13 |
| CA2213040C (en) | 2001-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001308451A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2004273993A (ja) | 波長可変分布反射型半導体レーザ装置 | |
| JP3045104B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| US20010001612A1 (en) | Method of producing an optical semiconductor device having a waveguide layer buried in an InP current blocking layer | |
| JP3080889B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH09181389A (ja) | 自励発振型半導体レーザ装置 | |
| JPH0856045A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP3987138B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2812273B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH10163567A (ja) | 多重量子井戸型半導体レーザ | |
| JPH04350988A (ja) | 量子井戸構造発光素子 | |
| JP3488137B2 (ja) | 光半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH01179488A (ja) | 光増幅器 | |
| JP3075346B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2002111136A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2723924B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2004311556A (ja) | 半導体レーザ並びにそれを用いた光モジュール及び機能集積型レーザ | |
| JPH08125281A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH04245493A (ja) | 多波長半導体レーザ素子及びその駆動方法 | |
| US6618419B1 (en) | Semiconductor laser | |
| JP2000077780A (ja) | 半導体レーザとその製造方法 | |
| JP3422365B2 (ja) | リッジストライプ型半導体レーザ装置 | |
| JP2755141B2 (ja) | 量子井戸構造半導体素子 | |
| JP2626570B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2703997B2 (ja) | 半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19981208 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080623 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090623 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100623 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110623 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120623 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130623 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |