JPS58151087A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS58151087A
JPS58151087A JP3364682A JP3364682A JPS58151087A JP S58151087 A JPS58151087 A JP S58151087A JP 3364682 A JP3364682 A JP 3364682A JP 3364682 A JP3364682 A JP 3364682A JP S58151087 A JPS58151087 A JP S58151087A
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semiconductor
semiconductor layer
layer
current
semiconductor laser
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JP3364682A
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Yoshio Suzuki
鈴木　与志雄
Etsuo Noguchi
野口　悦男
Haruo Nagai
治男 永井
Yoshinori Nakano
中野　好典
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
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    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
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    • H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、変調電流の供給を受けて変調されたレーザ発
振光が得られるという機能を呈する半導体レーザ装置に
関する。
斯種半導体レーザ装置として、従来、半導体レーザダイ
オードと変調用トランジスタとが、それ等に対して共通
の半導体基板上に形成され、而してその半導体レーザダ
イオードに変調用トランジスタを介して所要のバイアス
電流を供諭せる状態で、変調用トランジスタを変調電流
によって制御することにより、半導体レーザダイオード
に供給せるバイアス電流を変調せしめ、されている。
然し乍ら、期る従来の半導体レーザ装置の場合、半導体
レーザダイオードに対するバイアス電流を変調用トラン
ジスタを介して供給する橡になされているので、変調用
トランジスタを、半導体レーザダイオードに必要とされ
る比砿的大なるバイアス電流を通じ得るに十分な大なる
電流容量を有するものとして構成するを要し、この為変
調用トランジスタが大型化し、これに伴い半導体レーザ
装置が全体として大型化する欠点を有していた。
又、変調用トランジスタを、半導体レーザダイオードに
必要とされる比較的大なるバイアス電流を供給せしめて
いる状態で、変＠電流によって制御する様になされてい
るので、その変調電流として大なる振幅を有するものを
要すると共に、斯＜ｔｘｉｓｃａか大なる振幅を有する
としてもバイアス電流を大なる変化率を以ってｆ−し得
す、この鳥人なる変化率を以ってレーザ発振光を変調し
得な＆噂の欠点を有していた。
依って、本発明は上述せる欠点のない、１ＩＩＴ現な半
導体レーザ装置を提案せんとするもので、以下図面を伴
なって詳述する所より明らかとなるであろう。
第１図は、本発明による半導体レーザ装置の一例を示し
、例えばＩＪ結晶でなるＮ型の半導体基＠ｉ上に、クラ
ッド層としてのψりえばＩｎＰ結晶でなるＮ型の半導体
層２と、活性層としての例えば１０．２４　Ｉ　ｎｏ、
７４ム”０．５４Ｐ０．４４　４元混晶の加金Ｇ１１Ｈ
ＡｓＰ系混晶でなる半導体層３と、他のクラッド層とし
ての例えばＩｎＰ結晶でなるＰＩｉの半導体層４とが半
導体レーザダイオードＤを構成すべく積層されてなる積
層部人と、エミツタ層としての例えばＩｎＰ結晶でなる
に型の半導体層５と、ベース層としての例えば（ｈＩａ
ＡｓＰ　；４混晶でなるＰ型の半導体層６と、コレクタ
層としての例えばＩｎＰ結晶でなるＮ＠の半導体層７と
がＮＰＮ型のｆ！ｌＩ用縦型バイポーラトランジスタＴ
を構成すべく積層されてなる積層部Ｂきが、半導体レー
ザダイオードＤとＮＰＮ型の変調用縦型バイポーラトラ
ンジスタＴとの直列回路を構成すべく、例えばＩｎＰ結
晶でなるＰ＋型の半導体層８と例えばＩｎＰ結晶でなる
Ｎ＋１１の半導体層９とがそれ郷の順に積層されてなる
連結用積層部０を介して積層されてなる、断面メｔｍに
してストライブ状番こ延長Ｍせるストライプ状積層１体
Ｅが、それ自体は公知の液相エピタキと クヤル成長　、　オドリソグラフィ法によって形成され
ている。この場合、ストライプ状積層体Ｅは、少くとも
その積層部人を構成せる半導体層５が、そのストライプ
状に延長せる方向と直交する相対鹸る端面を有し、而し
てそれ等錫画上に７アブリペーの反射面を形成してなる
構成を有するものである。
崗、１に於ては、ストライプ状積層体Ｅが、積層郁ムの
半導体層２の厚さ方向の進上より始まっている構成を有
する場合が示されているか、半導体基板１の厚さ方向の
途上より始まっている構成とすることも出来るものであ
る。
＋ｌで、ストライプ状積層体Ｅ内に、その積層ｌｌＢの
上面側より半導体層６に達する深さのＰｌｉの半導体領
域１０か、ベース引出用領域として形成されている。
又ストライプ状積層体Ｅの上面に、積層ｓＢの半導体層
７にオーミックに連勲せる電極１１が、作製用電極とし
て設けられ、又、半導体領域１０にオーミックに連結せ
る電極１２力入制御用電極として設けられている。尚１
４はストライプ状積層体Ｅの上面上に設けられた絶縁層
を示す。
更に半導体基板１に、ストライプ状積層体Ｂ側とは反対
側の両側に於て、電極１１及び１２に対して共通の電極
１５がオーイックに附されている。
又、半導体基板１上に、例えばＩｎＰ結晶でなるＰ＠の
半導体層２１と、例えばＩｎＰ結晶でなるＮｆｊ７Ｉｉ
の半導体層２２と、例えばＧａＩｎＡｓＰ系滉晶でなる
Ｐ型の半導体層２３と、例えば］ｈＰ＠晶でなるＮ［の
半導体層２４と、例えばＩｎＰ緒晶でなるＰ型の半導体
層２５とがそれ寿の順に積層されてなる埋込用積層体Ｆ
が、それ自体は公知の液相エピタキシャル成長法によっ
て、ストライプ状積層体Ｅの側面に連接して形成されて
いる。
この場合、埋込用積層体Ｆはストライプ状積層体Ｅが、
凶示の如く、積層部人の半導体層２の厚さ方向の途上よ
り始まっている構成を有する場合、半導体ＰＩＩＩ２の
断面メサ型にしてストライプ状に延長している部以外の
部を介して、半導体基板１上に形成されているものであ
るが、半導体層２５が積層部人の半導体層４とのみその
側面に連接する様に、又半導体層２１及び２２を以って
それ等間に形成せるＰＮ接合が積層部人の半導体層４の
側面に終絡する様に、更に半導体層２４及び２５を以っ
てそれ等間に形成せるＰＮ接合が積層部Ｂの半導体層５
又は９（図に於ては、半導体層５）の餉面に終絡する様
に、尚史に半導体層２５の上面かストライプ状積層体Ｅ
の上面と同じ平面上にある様に、半導体層２１〜２，５
の厚さが選定されている。
又、埋込用積層体Ｆに、その上面側より、半導体層２５
の上面を一部外部に露呈せしめる切欠２６か形成され、
向して半導体層２３の上面以上が、本発明による半導体
装置の一例構成であるが、貼る構成に於て、そのストラ
イプ状積層体Ｅを構成せる、半導体層２．５及び４を含
んで構成せる積層部Ａ自体の構成は、従来提案されてい
る半導体レーザダイオードにみられると同様の構成を有
する。従って、詳細説明はこれを省略するも、半導体層
３に半導体層２及び４を通じて所要のバイアス電流が供
給されれば、レーザ発振をなし、それに基きレーザ発振
光を半導体層３の相対向する趨向の何れか一方又は双方
を通って外部に出射せしめるという、従来提案されてい
る半導体レーザダイオードで得られると同様の半導体レ
ーザダイオードとしての機能を呈し、又、この場合、半
導体層６に供給するバイアス電流が変ＩＩ（１１号によ
って変調されていれば、レー、−ザ発振光が変調信号に
よって変調されたものとして得られるという機能を呈す
るものである。
又ストライプ状積層体Ｅを構成せる、半導体層５．６及
び７を含んで構成せる積層部Ｂ自体の構成も、従来提案
されているＮＰＮ型の縦型バイポーラトランジスタにみ
られると同様の構成を有する。従って、詳細説明はこれ
を鳴略するも、半導体層５及び７間に半導体層７側を正
とせる電源を接続せる状態で半導体層６に半導体層７を
通じて変訓電流が供給されれば、変調電流に応じて変調
された電流を、半導体層５及び７間に接続せる電源より
、半導体層５．６及び７を通って流すという、従来提案
されているＮＰＮ型の縦型バイポーラトランジスタで得
られると同様の縦型バイポーラトランジスタとしての機
能を呈するものである。
更にストライプ状積層体Ｅを構成せる、連結用積層部０
は、それを構成せる半導体層８及び９か夫々Ｐ＋娶及び
Ｎ＋型を有するので、積層部Ａ及びＢを連結する為の半
導体層として機能を呈するものである。
従って第１９に示す本発明による半導体レーザ装置の一
例構成によれば、第２図に示す如く、ストライプ状積層
体Ｅを構成せる積層部Ａを以って構成された半導体レー
ザダイオードＤと、積層部Ｂを以って構成されたＮＰＮ
型の１＃型バイポーラトランジスタＴとが、同じ極性の
向きを以って連結用積層部Ｃを介して、直列に接続され
てなる直列回路を構成し、そしてその直列回路の両端即
ち縦型バイポーラトランジスタＴのコレクタ（半導体層
７）及び半導体レーザダイオードＤのカソード（半導体
基板１乃至半導体層２）が電極１１及び１３に導出され
、又縦型バイポーラトランジスタＴのペース（半導体層
６）が電極１２に導出されてなる構成を有するものであ
る。
父、半導体層２１〜２５を含んで＃ｌ成せる置込用積層
体Ｆは、その半導体層２３を介してストライプ状積層体
Ｅを構成せる積層部Ａの半導体層３に外部よりバイアス
電流を供給せしめる機能を有し乍ら、ストライプ状積層
体Ｅを保−している機能を有するものである。
即ち、＃！１図に示す半導体レーザ装置は、後述すル如
＜、１１１ｃ極１１及び１６間ニ１１１１４１１＠を正
とする作動用電源５１が、又側１２及び１３間に変調用
′電流線３２が接続されて使用されるものであるが、斯
く作動用電源５１及び変調用電流源５２が接続されても
、半導体層２５につきみるとき、それが、縦型バイポー
ラトランジスタＴを構成せる積層部Ｂに連接していると
しても、その半導体層２５を積層部Ｂを構成せる半導体
層５．６及び７に比し大なる比抵抗を有するものとして
形成し置くことにより、半導体層２５を通る電流が実質
的に存しないものである。又半導体層２４につきみると
き、それが、縦型バイポーラトランジスタＴの一部を構
成せる半導体層５及び連結用積層ＶｓＣに連接している
としても、半導体層５が半導体層２４と同じＮａｌであ
り、又連結用棟層部Ｃが前述せる如（、導体層としての
機能を有するので、半導体層２４を通る電流が実質的に
存しないものである。更に半導体層２１．２２．２３及
び２４につきみるとき、それ等がＮＰＮＰ＠構体を構成
していて、そのＮＰＮＰ型構体が半導体レーザダイオー
ドＤを構成せる積層部人に連接していても、そのＮＰＮ
Ｐ型構体が、電極１１及び１３間に接続される作動用ｔ
：１ｌＥ５ｆに対して逆極性となっている、半導体層２
１及び２２間のＰＮ接合と半導体層２３及び２４間のＰ
Ｎ接合とを含んでいるので、ＮＰＮＰ型構体を通る電流
が実質的に存しないものである。
又、後述する如く、電極２７及び１３関に、電極２７側
を正とするバイアス用電源３５が接続された場合、その
バイアス用電源３５より、電極２７、半導体層２５、積
層部人の半導体層４．３及び２、半導体基板１、及び電
極１３を、それ等に通る電流が、積層部人を含んで構成
せる半導体レーザダイオードＤのバイアス電流として流
れるものである。
尚、この場合、半導体層２３下に、半導体レーザダイオ
ードＤの一部を構成せる半導体層４に連接せる半導体層
２２と、半導体レーザダイオードＤの他部を構成せる半
導体層２及び３に連接せる半導体層２１とがそれ等の順
に積層せるＰＮｆｉ構成体を有するも、そのＰＮ型構成
体が、電極２７及び１３間に接続されるバイアス用電源
３３に対して逆極性のＰＮ接合を含んでいるので、その
Ｐ　Ｎｆｉ構威体を半導体層２５を介して流れんとする
１ｍが実質的に存しないものである。又半導体層２５上
に、半導体レーザダイオードＤの一部を構成せる半導体
層４、連結用積層部Ｃ及び縦型バイポーラトランジスタ
Ｔの一部を構成せる半導体層５に連接せる半導体層２４
と、縦型バイポーラトランジスタＴ’）Ｉｌｇせる半導
体層５．６及び７に連接せる半導体層２５とがそれ等の
順に積層せるＰＮ型構成体を有するも、そのＰＮ型構成
体が、電極２７及び１５間にｍ絖されるバイアス用電源
３３に対して逆極性のＰＮ接合を含んでいるので、その
ＰＮｉｌ！構成体を半導体層２３を介して流れとする電
流が実質的に存しないものである。
従って、纏込用積層体Ｆは、半導体層２５を介して、ス
トライプ状積層体Ｂを構成せる積層部ムの半導体層６に
外部よりバイアス電流を供給せしめる機能を有し乍ら、
ストライブ状積層体Ｅを保線している機能を有するもの
である。
又、埋込用積層体Ｆを構成せる半導体層２５導体層とし
て機能するものである。
以上よりして、第１図に示す本発明による半導体レーザ
装置の構成によれば、これを、電極１１及び１３間に、
電極１１儒を正とする作動用１２．電・ｌＩＥ、３１を
、電極１２及び１３閏に変調電流＃５２を、電極２７及
び１３間にバイアス用電源３３を接続して使用すれば、
積層部人を含んで構成せる半導体レーザダイオードＤに
、埋込用積層体Ｆを構成せる半導体層２６を介して、よ
りバイアス゛電流が供給され、従って、半導体レーザダ
イオードＤに、半導体層２３を介してのバイアス電流と
縦型パイダーラトランジスタＴを介してのバイアス電流
との重畳電流か供給されるものである。
又縦型バイポーラトランジスタＴを構成せる半導体層６
に、半導体領域１０、半導体層５、連結用積層郁０１積
層部人及び半導体基板１を介して変調電Ｒ源５２よりの
変調電流が供給されるものである。即ち縦型バイポーラ
トランジスタＴのペースに半導体レーザダイオードＤを
介して１ｗＩ４電流が供給されるものである。従って、
縦型バイポーラトランジスタＴか変−電流により皺伸さ
れるものである。この為、上述せる如（に、半導体レー
ザダイオードＤに、縦型バイポーラトランジスタＴを介
して供給されるバイアス電流か、変ＷｊＪ４鬼流源６２
よりの変−電ｔｉＬにより置駒されるものである。
依って、半導体レーザダイオードＤよりｔｎされたレー
ザ発振光か侍られるものである。
期く、第１図に示す本発明による半導体レーザ装置によ
れば、半導体レーザダイオードＤより変調されたレーザ
発振光を得ることが出来るが、この場合、半導体レーザ
ダイオードＤに対するバイアス電流か、変調用縦型バイ
ポーラトランジスタＴの外生導体層２３を介して供給さ
れる様になされているので、変調用縦型バイポーラトラ
ンジスタＴを従来の変調用トランジス半導体レーザダイ
オードＤを構成せる積層部ムと積層関係を有する積層部
Ｂで構成されているものである。一方半導体レーザダイ
オードＤ［対するバイアス電流を供給する為の半導体層
２３を有するとしても、それが埋込用積層体Ｆの一部を
構成せるものとして存している丈けであるので、その半
導体層２５によって半導体レーザ装置が全体として大型
化することないものである。従って本発明による半導体
レーザ装置によれば、それを金１体として従来の半導体
レーザ装置に比し格段的に小型密実化し得る特徴を・有
するものである。
又本発明による半導体レーザ装置によれば、変調用縦型
バイポーラトランジスタＴには、半導体レーザダイオー
ドＤに必要とされるバイアス電流の全ての如き大なるバ
イアス電流を流す必要がないので、半導体レーザダイオ
ードＤに供給すべき変調用縦型バイポーラトランジスタ
Ｔを通ずる電流を、小なる振幅を有する変調電流で、大
なる変化率を以って効果的に変調し得、依って大なる変
化率を以ってレーず発振光を変調し伸る等の大なる！徴
を有するものである。
尚、上述に於ては、本発明の一例を示したに貿まり、積
層部Ｂを構成せる半導体層５．６及び７を夫々Ｐ、Ｎ及
びＰ型に変更し、積層ｓＢを以って構成せる変調用縦型
バイポーラトランジスタＴをＰＮＰ型とし、之に応じて
連結用積層ＩＩＣを僅略せる構成とすることも出来、又
半導体レーザダイオードＤを構成せる積層部ムを変調用
縦型バイポーラトランジスタＴを構成せる積層部Ｂ上に
置換構成せる構成とするも出来、その他事発明の精神を
脱することなしに種々の変Ｉ！！ｉ更をなし得るであろ
う。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による半導体レーザ装置の一例を示す路
線的断面図、第２図はその等価回路を示す接続図である
。 １−・・・・・−・　半導体基板 Ｅ　・・・・・・・・・　ストライプ状積層体Ａ、Ｂ・
・・・・・・・・　ストライプ状積層体Ｅを構成せる積
層部 Ｃ・・・・・・・・−ストライプ状積層体Ｅを構成せる
連結用積層部 ２．３．４・・・・−・　積層部人を構成せる半導体層
５．６．７・・・・・・　積層ｓＢを構成せる半導体層
８．９・・・・・・・・・　連結用積層部０を構成せる
半導体層 Ｄ　・・・・−・・・　半導体レーザダイオードＴ　・
・・・・・・−変調用縦型バイポーラトランジスタ Ｆ　　−、・・・・・・・　埋込用積層体２１．２２，
２４．２５・・・・・・　埋込用積層体Ｆを構成せる半
導体層 ２３−・・・・・・・・埋込用積層体Ｆを構成せるバイ
アス電流供給用半導体層として の半導体層 １１　・−・・・・・−・　作動用電極１２−・−・・
・・−制御用電極 １３　・−・・−・・−共通電極 ２７　・・・−・・・　バイアス電流供給用電極出願人
　日本電信電話公社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上に、クラッド層としての半導体層を含む複
    数の半導体層が半導体レーザダイオードを構成すべく積
    層されてなる第１の積層部き、置数の半導体層がｆ＃Ｉ
    ４用縦型バイポーラトランジスタを構成すべく積層され
    てなる第２の積層部とが、上記半導体レーザダイオード
    と上記変調用縦型バイポーラトランジスタとの直列回路
    を構成すべく積層されてなる、ストライプ状積層体が形
    成され、且複数の半導体層が積層されてなる埋込用積層
    体が、上記ストライプ状積層体の側面に連接して形成さ
    れ、 上記埋込用積層体が、上記半導体レーザダイオードにバ
    イアス電流を供給する為の、上記第１の積層部のクラッ
    ド層としての半導体層に遵接せるバイアス電流供給用半
    導体層を含むことを特徴とする半導体レーザ装置。
JP3364682A 1982-03-03 1982-03-03 半導体レ−ザ装置 Pending JPS58151087A (ja)

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Cited By (3)

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