JPS58140180A - 光機能素子 - Google Patents
光機能素子Info
- Publication number
- JPS58140180A JPS58140180A JP2254982A JP2254982A JPS58140180A JP S58140180 A JPS58140180 A JP S58140180A JP 2254982 A JP2254982 A JP 2254982A JP 2254982 A JP2254982 A JP 2254982A JP S58140180 A JPS58140180 A JP S58140180A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- mesa stripe
- type inp
- current blocking
- photo
- 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
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
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は１、半導体を用いた、光論理回路における光
機能素子に関する。
機能素子に関する。
光論理回路は、従来の電子論理回路よシも高速の動作が
可能となる新しい論理回路として期待さｎ１基礎的な検
討がはじめられている。光論理回路に祉種々の構成が考
えられているが、半導体レーザの光双安定性を利用する
ものが、その高速性を最も良く生かせるものとして注目
さｎている。
可能となる新しい論理回路として期待さｎ１基礎的な検
討がはじめられている。光論理回路に祉種々の構成が考
えられているが、半導体レーザの光双安定性を利用する
ものが、その高速性を最も良く生かせるものとして注目
さｎている。
その中で二重へテロ（ＤＨ）構造の半導体レーザの共振
器軸方向に不均一な電流分布を形成し、注入電流が小さ
い部分での過飽和吸収効果により、注入電流−光出力特
性における光双安定動作を実現したものがある。これに
関しては、河口式によシ、エレクトａニクスレターズ（
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）誌第１７巻１
６７〜１６８頁に報告すｆ′Ｌり論文に詳しい。この論
文の著者はさらにこの光双安定性を示す半導体レーザに
外部から光を注入することによシ、注入光−出力光にお
ける光双安定動作を実現し、また２つ以上の注入光によ
シ光によるＡＮＤ回路あるいはＯＲ回路を提案している
。
器軸方向に不均一な電流分布を形成し、注入電流が小さ
い部分での過飽和吸収効果により、注入電流−光出力特
性における光双安定動作を実現したものがある。これに
関しては、河口式によシ、エレクトａニクスレターズ（
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）誌第１７巻１
６７〜１６８頁に報告すｆ′Ｌり論文に詳しい。この論
文の著者はさらにこの光双安定性を示す半導体レーザに
外部から光を注入することによシ、注入光−出力光にお
ける光双安定動作を実現し、また２つ以上の注入光によ
シ光によるＡＮＤ回路あるいはＯＲ回路を提案している
。
しかしながら、この素子は電流注入の巾を限定して横モ
ードを制御するいわゆる゛プレーナ型の構造のため、横
モードが不安定であるばか夛でなく、発振しきい値が高
く、室温での動作が困難であシ、また光を外部から注入
する場合、注入光が可飽和吸収領域に有効に注入さｎな
いため、注入光強度を大きくする必要があつた。
ードを制御するいわゆる゛プレーナ型の構造のため、横
モードが不安定であるばか夛でなく、発振しきい値が高
く、室温での動作が困難であシ、また光を外部から注入
する場合、注入光が可飽和吸収領域に有効に注入さｎな
いため、注入光強度を大きくする必要があつた。
本発明の目的は、室温での低電流動作が可能で、かつ可
飽和吸収領域に有効に外部からの光を注入することがで
きる効率の良い光機能素子を提供することにある。
飽和吸収領域に有効に外部からの光を注入することがで
きる効率の良い光機能素子を提供することにある。
この発明によｎば、活性層とその両面をはさんだよシエ
ネルギーギャップが大きく屈折率が小さく互いに異なる
導電型の第１１第２の半導体層を活性層に達するはＩＹ
平行な２本の溝で形成し次第１のメサストライプおよび
そのメサストライプの少なくとも一ケ所から分岐した第
２のメサストライプを、少なくとも８ｇ１、第２のメサ
ストライプの上面の半導体層と異なる導電型の第３の半
導体を含む半導体層で埋め込んだ埋め込みへテロ構造半
導体レーザにおいて、少なくとも第１および第２のメサ
ストライプの分岐部分の上部が、第３の半導体層でおお
われていることを特徴とする光機能素子が得られる。以
下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
ネルギーギャップが大きく屈折率が小さく互いに異なる
導電型の第１１第２の半導体層を活性層に達するはＩＹ
平行な２本の溝で形成し次第１のメサストライプおよび
そのメサストライプの少なくとも一ケ所から分岐した第
２のメサストライプを、少なくとも８ｇ１、第２のメサ
ストライプの上面の半導体層と異なる導電型の第３の半
導体を含む半導体層で埋め込んだ埋め込みへテロ構造半
導体レーザにおいて、少なくとも第１および第２のメサ
ストライプの分岐部分の上部が、第３の半導体層でおお
われていることを特徴とする光機能素子が得られる。以
下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図はこの発明の第１の実施例の活性層を含む面の平
面図、第２図は、第１図のＡ−に断面の断面図をそｒｔ
−ｙｎあられす。この実施例は、第１のメサストライプ
と、そこから分岐した第１のメサストライプよｐ巾の広
い第２０メサストライプを含むプレーナ型の埋め込みへ
テロ構造半導体レーザから成うている。プレーナ型の埋
め込みへテロ構造半導体レーザは、活性層を含むメサス
トライプをＰおよびｎ型半導体層で埋め込んだもので、
こｎＫ関して、北村らによシ出願中の発明、特願昭５６
−１６６６６６号明細書に詳しい。この実施例は以下の
よう−にして製作さ九る。まず通常の液相成長法によシ
、ｎ−ＩｎＰの基板１０上に、ｎ−ＩｎＰｎツバ１フ１
１ノンドープのＩｎＧａＡｓＰの活性層１２．ｐ−Ｉｎ
Ｐのクラッド４１３を形成したＤＨ基板に、フォトレジ
ストを塗布し、通常のフォトリングラフィとエツチング
によシ、第１図に示した形状のウェーハを製作する。続
いて、このウェーハを成長炉に入ｎて２回目の結晶成長
を行なう。まずｐ−ＩｎＰの第１の電流阻止層１４、ｎ
−ＩｎＰの第２の電流阻止層１５を形成し、続いてｐ−
ＩｎＰの埋め込み層１６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ０キャッ
プ層１７を形成する。第１図に示したように、この素子
では活性層を含む第１のメサストライプ２０と、そこか
ら分岐した第１のメサストライプより巾の広い第２のメ
サストライプ２１からなり、かつ２本のストライプの結
合部２２では第１のメサストライプは巾が広くなってい
る。２回目の成長において、第２図に示したように巾の
狭い第１のメサストライプ２０の上には第１．第２の電
流阻止層１４．１５は成長しない一方、巾の広い第２の
メサストライプ２１および結合部２２ては、その上面が
第１、第２の電流阻止層でおおわ九てしまり。このよう
な結晶成長の様子に関しては前出の特願昭５６−１６６
６６６号明細書に詳しい。結晶成長終了後、キャップ層
１７の表面ＫＡｕ−Ｚｎのｐ側電極３１を基板１０の表
面にｋｕ−Ｇｅ−Ｎｉｏｎ＠電極３２を蒸着により形成
しアロイしてウェーハーの製作を終了する。このウェー
ハーを通常のへき開法で第１のメサストライプ２０に直
角に共振器面を形成し、素子が製作さｆる。この素子の
ｐ側電極３１を正に、ｎ側電職３２を負にバイアスする
と、この素子は電流入力に対して安定な２準位を持つ光
双安定素子として働く。そｎは次の理由による。すなわ
ち第１のメサストライプ２０では部分的に巾の広い結合
部２２を有しているため、その上面には電流阻止層が形
成され、活性層１２に電流が注入されないが、とのメサ
ストライプの他の部分では、従来の埋め込みレーザと同
様に活性層１２に電流が注入さｎる。そのため、共振器
軸方向に不均一な電流注入がされることになシ、共振器
中に利得部分と可飽和吸収部分が形成され、光双安定動
作が実現さｎる。結合部２２が可飽和吸収部分に＃１は
相当する。
面図、第２図は、第１図のＡ−に断面の断面図をそｒｔ
−ｙｎあられす。この実施例は、第１のメサストライプ
と、そこから分岐した第１のメサストライプよｐ巾の広
い第２０メサストライプを含むプレーナ型の埋め込みへ
テロ構造半導体レーザから成うている。プレーナ型の埋
め込みへテロ構造半導体レーザは、活性層を含むメサス
トライプをＰおよびｎ型半導体層で埋め込んだもので、
こｎＫ関して、北村らによシ出願中の発明、特願昭５６
−１６６６６６号明細書に詳しい。この実施例は以下の
よう−にして製作さ九る。まず通常の液相成長法によシ
、ｎ−ＩｎＰの基板１０上に、ｎ−ＩｎＰｎツバ１フ１
１ノンドープのＩｎＧａＡｓＰの活性層１２．ｐ−Ｉｎ
Ｐのクラッド４１３を形成したＤＨ基板に、フォトレジ
ストを塗布し、通常のフォトリングラフィとエツチング
によシ、第１図に示した形状のウェーハを製作する。続
いて、このウェーハを成長炉に入ｎて２回目の結晶成長
を行なう。まずｐ−ＩｎＰの第１の電流阻止層１４、ｎ
−ＩｎＰの第２の電流阻止層１５を形成し、続いてｐ−
ＩｎＰの埋め込み層１６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ０キャッ
プ層１７を形成する。第１図に示したように、この素子
では活性層を含む第１のメサストライプ２０と、そこか
ら分岐した第１のメサストライプより巾の広い第２のメ
サストライプ２１からなり、かつ２本のストライプの結
合部２２では第１のメサストライプは巾が広くなってい
る。２回目の成長において、第２図に示したように巾の
狭い第１のメサストライプ２０の上には第１．第２の電
流阻止層１４．１５は成長しない一方、巾の広い第２の
メサストライプ２１および結合部２２ては、その上面が
第１、第２の電流阻止層でおおわ九てしまり。このよう
な結晶成長の様子に関しては前出の特願昭５６−１６６
６６６号明細書に詳しい。結晶成長終了後、キャップ層
１７の表面ＫＡｕ−Ｚｎのｐ側電極３１を基板１０の表
面にｋｕ−Ｇｅ−Ｎｉｏｎ＠電極３２を蒸着により形成
しアロイしてウェーハーの製作を終了する。このウェー
ハーを通常のへき開法で第１のメサストライプ２０に直
角に共振器面を形成し、素子が製作さｆる。この素子の
ｐ側電極３１を正に、ｎ側電職３２を負にバイアスする
と、この素子は電流入力に対して安定な２準位を持つ光
双安定素子として働く。そｎは次の理由による。すなわ
ち第１のメサストライプ２０では部分的に巾の広い結合
部２２を有しているため、その上面には電流阻止層が形
成され、活性層１２に電流が注入されないが、とのメサ
ストライプの他の部分では、従来の埋め込みレーザと同
様に活性層１２に電流が注入さｎる。そのため、共振器
軸方向に不均一な電流注入がされることになシ、共振器
中に利得部分と可飽和吸収部分が形成され、光双安定動
作が実現さｎる。結合部２２が可飽和吸収部分に＃１は
相当する。
なお第２のメサストライプ部分を含めて、他の部分は全
面にわ念って電流阻止層が形成さｎているため、その部
分を電流が流ｎることはない。そこで第１のメサストラ
イプに流ｎる電流を発振しきい値以下にし念上で、第２
のメサストライプを先導波路として用い、可飽和吸収領
域に、外部から光を注入することによシ、注入光に対す
る光双安定動作が実現さｎる。この素子は従来の光双安
定素子と異なり活性層が半導体中に埋め込まｎたいわゆ
る埋め込み構造を有しているので、容易に室温で低い動
作電流で働かせることができるとともに、同時に形成し
た第２のメサストライプによる光導波路を通して可飽和
吸収領域に有効に外部からの光を注入し、効率のよい光
双安定動作をさせることが可能である。
面にわ念って電流阻止層が形成さｎているため、その部
分を電流が流ｎることはない。そこで第１のメサストラ
イプに流ｎる電流を発振しきい値以下にし念上で、第２
のメサストライプを先導波路として用い、可飽和吸収領
域に、外部から光を注入することによシ、注入光に対す
る光双安定動作が実現さｎる。この素子は従来の光双安
定素子と異なり活性層が半導体中に埋め込まｎたいわゆ
る埋め込み構造を有しているので、容易に室温で低い動
作電流で働かせることができるとともに、同時に形成し
た第２のメサストライプによる光導波路を通して可飽和
吸収領域に有効に外部からの光を注入し、効率のよい光
双安定動作をさせることが可能である。
以上説明したように、この発明では、メサストライプ上
及びその周辺の溝中の結晶成長の様子の考察にもとづき
、プレーナ形埋め込み半導体レーザに有効に光注入を行
なうための光導波路を形成すると同時に、その部分に可
飽和吸収領域をもうけることができ、効率のよい光双安
定素子を得ている。この実施例の素子の寸法は、第１０
メサストライプ２０の巾が２．５μｍ１結合部２２の長
さが３０μｍ巾が１０μｍ１第２のメサストライプ２１
の巾が１０μｍ１メサストライプの両側の溝２３の巾は
７μｍ２本のメサストライプの間隔は５０μｍである。
及びその周辺の溝中の結晶成長の様子の考察にもとづき
、プレーナ形埋め込み半導体レーザに有効に光注入を行
なうための光導波路を形成すると同時に、その部分に可
飽和吸収領域をもうけることができ、効率のよい光双安
定素子を得ている。この実施例の素子の寸法は、第１０
メサストライプ２０の巾が２．５μｍ１結合部２２の長
さが３０μｍ巾が１０μｍ１第２のメサストライプ２１
の巾が１０μｍ１メサストライプの両側の溝２３の巾は
７μｍ２本のメサストライプの間隔は５０μｍである。
結晶成長の様子は成長方法や成長条件等によシ大巾に変
わるので、そｎらとともに適切な寸法を採用すべきこと
は言うまでもない。
わるので、そｎらとともに適切な寸法を採用すべきこと
は言うまでもない。
第３図は、この発明の第２の実施例を示すための活性層
を含む面の平面図である。この実施例は、第１のスプシ
イプ２０に２本の同様なメサストライプからなる光導波
路２１を結合させたものである。この素子忙しきい値電
流以下のバイアス電流を流し、２本の光導波路に外部か
ら光を注入することによシ、入射光−出力光におけるＡ
ＮＤあるいはＯＲの機能を行なわせることができる。さ
らに先導波路の本数を３あるいはそｎ以上に−ｆｎば一
層複雑な大輪理回路を形成できる。以上の実施例におい
て、半導体材料はＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓＰ 系に限ら
ｆず、０ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系等他のものであっても
良い。
を含む面の平面図である。この実施例は、第１のスプシ
イプ２０に２本の同様なメサストライプからなる光導波
路２１を結合させたものである。この素子忙しきい値電
流以下のバイアス電流を流し、２本の光導波路に外部か
ら光を注入することによシ、入射光−出力光におけるＡ
ＮＤあるいはＯＲの機能を行なわせることができる。さ
らに先導波路の本数を３あるいはそｎ以上に−ｆｎば一
層複雑な大輪理回路を形成できる。以上の実施例におい
て、半導体材料はＩｎｋ／ＩｎＧａＡｓＰ 系に限ら
ｆず、０ａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系等他のものであっても
良い。
第１図はこの発明の第１の実施例の活性層を含む面の平
面図、第２図はその断面図、第３図はこの発明の第２の
実施例の活性層を含む面の平面図をそｆぞｎあられす。 図において、１０・・・・・・基板、１１・・・・・・
Ｉくツファ層、１２・・・・・・活性層、１３・・・・
・・クラッド層、１４゜１５・・・・・・電流阻止層、
１６・・・・・・埋め込み層、２０・・・・・・第１の
メサストライプ、２１・・・・・・第２のメサストライ
プ、２２・・・・・・結合部分、２３・・・・・・溝を
そｎぞｎあられす。
面図、第２図はその断面図、第３図はこの発明の第２の
実施例の活性層を含む面の平面図をそｆぞｎあられす。 図において、１０・・・・・・基板、１１・・・・・・
Ｉくツファ層、１２・・・・・・活性層、１３・・・・
・・クラッド層、１４゜１５・・・・・・電流阻止層、
１６・・・・・・埋め込み層、２０・・・・・・第１の
メサストライプ、２１・・・・・・第２のメサストライ
プ、２２・・・・・・結合部分、２３・・・・・・溝を
そｎぞｎあられす。
Claims (1)
- 活性層とその両面をはさんだ、よりエネルギーギャップ
が大きく屈折率が少さく互いに異なる導′ば型の第１、
第２の半導体層を、前記活性層に達するほぼ平行な２本
の溝で形成した第１のメサストライプおよびそのメサス
トライプの少なくとも一ケ所から分岐した第２のメサス
トライプを、少なくとも前記第１、第２のメサストライ
プの上面の半導体層と異なる導電型の第３の半導体を含
む半導体層で埋め込んだ埋め込みへテロ構造半導体レー
ザにおいて、少なくとも前記第１および第２のメサスト
ライプの前記分岐部分の上部が前記第３の半導体層でお
おわｎていることを特徴とする光機能素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254982A JPS58140180A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 光機能素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2254982A JPS58140180A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 光機能素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58140180A true JPS58140180A (ja) | 1983-08-19 |
Family
ID=12085913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2254982A Pending JPS58140180A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 光機能素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58140180A (ja) |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP2254982A patent/JPS58140180A/ja active Pending
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