JPS59154088A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS59154088A
JPS59154088A JP2799983A JP2799983A JPS59154088A JP S59154088 A JPS59154088 A JP S59154088A JP 2799983 A JP2799983 A JP 2799983A JP 2799983 A JP2799983 A JP 2799983A JP S59154088 A JPS59154088 A JP S59154088A
Authority
JP
Japan
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active layer
layer
groove
photo
semiconductor laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP2799983A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Odagiri
小田切 雄一
Hiroyuki Nishimoto
浩之 西本
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS59154088A publication Critical patent/JPS59154088A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2232Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
    • H01S5/2234Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode having a structured substrate surface
    • 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
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3235Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32391Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光論理回路の構成要素である光メモリ機能
を示す半導体レーザに関する。
光論理回路は従来の電子による論理回路よりも高速動作
が可能な新しい回路として期待されており、各所で基礎
検討が進められている。
光論理回路の構成要素のひとつに光双安定を利用した光
メモリ機能があり、種々の光双安定素子が考えられてい
る。その中で半導体材料を用いたものは、その高速性を
最も良く生かせるものとして注目されている。
これについては、例えば、河口比によりエレクトロニク
ス・レターズ(ELECTRONIC8LETTER8
)誌所載1981年第17巻167頁記載の半導体レー
ザがある。この半導体レーザは、ダブルへテロ構造の半
導体レーザの電流注入部と電流非注入部がその共振器軸
方向に交互に並ぶことによりとの方向で不均一な電流分
布を形成し、電流注入部からのまわり込みにより若干の
電流が注゛入される電流非注入部での可飽和吸収効果に
より光双安定動作が実現されている。しかしながら、こ
の半導体レーザは電流注入の幅を限定して水平横モード
を制御した。いわゆるプレーナー構造のため水平横モー
ドが不安定なこと及び発振しきい値が高いこと等から室
温での動作が困難であり、実用的な素子とは言えない。
その対策としてはプレーナ構造を埋め込みへテロ構造(
二して水平横モード及び発振しきい値の問題を解決した
例として材ロー氏(K、Y、LAU))によるアプライ
ド・フィジックス・レターズ(APPLIED PIf
fSIC8LETTER8)誌所載1982年第40巻
第369頁記載のタンデム型埋め込むヘテロ構造の半導
体レーザがある。この半導体レーザで外部からの光信号
を光メモリする場合、通常半導体レーザの気開面から活
性層内へ光注入する方法がとられる。しかしながら、通
常の結合方法を用いた場合(=は断面積が高々0.1〜
02μm′の活性層内に光を注入する結合効率は一10
dB程度と小さい。
仮に結合効率を改善した結合手段が用いられたとしても
光アイソレータを使用しない限り光学系端面からの反射
光により半導体レーザの光出力が不安定となり、従って
安定な動作な得(二くい等の問題があった。
この発明の目的は、外部からの光信号が容易に結合しや
すく且つ反射光による不安定な光出力を生じることなく
光メモリ機能の可能な半導体レーザな提供することにあ
る。
この発明によれば、活性層にまで達する2本のほぼ平行
な溝で形成した活性層を含むメサストライプを少なくと
も前記メサストライプの上部の半導体層とは異なる導電
型の半導体層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(=おいて、前記活性層の少なくと
も一部が幅を拡く且つ厚く形成され、前記活性層の一部
で幅及び厚さの拡い部分のメサストライプ上方の電極を
除くことにより外部からの光注入を可能にしたことを特
徴とする半導体レーザが得られる。
この発明においては、活性層の少なくとも一部が幅を拡
く且つ厚く形成される構成となっていもこの場合活性層
の幅を一部拡く形成させると、溝の幅が相対的に狭くな
るため、この部分ではメサストライプの上部の半導体層
とは異なる導電型の半導体層で覆われやすい。その結果
、この部分では電流が注入されにくくなり可飽和吸収領
域として機能し、光双安定動作を実現できる。またこの
部分での活性層が幅が拡く且つ厚く形成されているので
、光を注入した場合に効率良く吸収されやすい。そこで
メサストライプ上方の電極を一部取り除いて半導体レー
ザの臂開面からではなく電極を取り除いたその部分に光
注入すれば、光ビームを十分小さく絞る必要がなく、又
反射光による半導体レーザの光出力の不象定性を生じな
い。
次に実施例を用いてこの発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の実施例の活性層を含む面の平面断面図
、第2図はその側面断面図、第3図(&)。
fb)はそれぞれ第1.2図のA−A’、B−B’断面
の断面図である。第4図fat〜(e)は本発明の第1
の実施例の製造方法を示すための斜視図である。
この実施例は、プレーナ型の埋め込みへテロ構に 造でメサスト2イブ中のr柱層を部分的4幅が拡く且つ
厚い形状にしたものである。プレーナ型の埋め込みへテ
ロ構造の半導体レーザは、活性層を含むメサストライプ
をp形及びn形半導体層で埋。
め込んだもので、これについては特願昭56−IG66
66に詳しい。
この実施例は以下のようにして製作される。
まず、第4図(JLIにおいて、n−InP基板101
の(001)面(’) <110)方向に凹状の浅い第
1の溝102をエツチングにより形成する。
次に、第4図(b)において、液相エピタキシャル成長
方法により浅い第1の溝102を埋めるべくn−InP
クラッド層103.・波長1.3μm組成のノ/ドープ
In1−μ迦P□−ア活性層104 、 P−InPク
ラッド層105を順次成長させる。これ(二より第1の
溝102での活性層104を厚くシ、他の部分では活性
層104の厚さを通常の半導体レーザで採用されている
o、 iμm前後にする。P−InPり2ラド層105
は湾1の溝102を埋めてほぼ平らに成長されている。
次に第4図to)では、〈11o〉方向にエツチングし
て第1の溝102と交差する部分201での活性層10
40幅が交差しない部分202よりも拡くなるようにす
る。この場合、第1図、第2図で示したように活性層1
04を含むメサストライプ106が形成されるよ5に第
2.第3の溝107.108が活性層にまで達するよう
に形成される。続いてこのウェハー炉 を再び成長lに入れて2回目の結晶成長を行う。
第4図(11+では、先ずP−InPの@1の電流プロ
ッり層109.n−InPの第2の電流ブロック層11
0を形成し、続いてP−InPの埋め込み層11 i、
 p−In1−、Ga。
”w’l−wキャブ1層112を形成する。この2回目
の成長において、メサストライプ106を構成する第2
.第3の溝107.108の幅の広い部分では、第3図
(&)に示したように第1.第2の電流ブロック層10
9、110はメサストライプ106上には成長しない。
他方、第2.第3の溝107.108の幅の狭い部分で
は、第3図(blに示したように第2.第3の溝107
,108内を第1の電流ブロック層109が埋めてしま
うために、第2の電流ブロック層110を成長する直前
のメサストライプ106付近の形状が平坦になってしま
うので、第2の電流ブロック層110はメサストライプ
106の上部で途切れることなく全体を覆を設ける。こ
の場合には光注入用窓204に当たる部分のAu−Zn
、キャップ層112を少なくとも除いて光注入用窓20
4付近での光吸収がないようにする必要がある。次にp
側電極203をアロイした後基板101の表面にAu−
Ge−Niのn側電極205を蒸着しアロイしてウェハ
ーの製作を終了する。この半導体レーザでは注入電流及
び光注入用窓204かもの光入力に対して安定な2値の
光出力を示し、光双安定素子として働くことを確認した
。光注入の場合では、光注入用窓204から入れている
ので光学系の端面からの反射光による半導体レーザの光
出力の変動は全く観測されなかった。又、そのときの外
部からの光入力は小さくてよく、効率良く活性層104
に吸収されていることが確認された。
この半導体レーザは活性層104が半導体層中に埋め込
まれた構造をしているので、室温で容易に低動作電流で
働かせることができる。この実施例では発振閾値が3C
knAであり50mA以下の低電流動作が可能であった
。この発明ではメサストライプ106の一部で活性層1
04の幅を広く且つ厚く形成させてこの部分のメサスト
ライプが第2の電流ブロック層110で覆われることに
より、電流の注入されない可飽和吸収領域のある半導体
レーザな得ている。この実施例の素子の寸法は、メサス
トライプ106のうち第1の溝102と交差する部分2
01の幅が10μm、交差しない都合202の幅が2#
I、交差する部分201での第2.第3の溝107.1
08の幅が3μm交差しない部分202での第λ第3の
溝107.108の幅が7μm、交差する部分201で
の活性層104の厚さが0,5μm、交差しない部分2
02での活性層104の厚さが0.1μm、第1の溝1
020幅が2−2光注入用窓204の大きさが20 X
20μm2である。結晶成長の様子は成長条件等により
大きく変わるので、その変化とともに適切な寸法を用い
るべきことは言うまでもない。
なお、上記実施例においては、半導体材料はInP/ 
InGaA+iP系に限らすGaA4/AAtCmAs
系等他のものであってもよい。又実施例においては光注
入用窓204を拡げてp側電極203を部分した。いわ
ゆるタンデム構造の半導体レーザとしてもよい。この場
合にはp側電極の一方を光増幅用に電流注入を行い残る
一方の電極への注入電流を制御して光人出ヵ特性や注入
電流−光出力特性での形状を変えることができる。
以上の実施例では、第1の溝102と交差する部分20
1を一箇所に限定したが、メサストライプ106上に活
性層104の幅が広く厚みのある部分を三箇所以上設け
て、2種類以上の光入力に対して動作するような半導体
レーザとしてもよい。
また、以上の実施例では第1の溝102と交差する部分
201が第2の電流ブロック層110で覆われるように
したが、覆われなくともタンデム構造の半導体レーザと
して動作させれば、光双安定動作は可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図の正面断面図、第4図fat〜(e)は
各各第1図に示した実施例の製造方法を示すための斜視
図である。 図1=おいて、101はn−InP基板、1o2は第1
の溝、103はn−InPクラッド層、104は活性層
、105はP−InPクラッド層、106はメサストラ
イプ、107は第2の溝、108は第3の溝、109は
p−I−第1の電流ブロック層、110はn−l−第2
の電流ブロック層、111はp−I−埋め込み層、11
2はキャッグ層、201は第1の溝と交差する部分、2
02は第1の溝と交差しない部分、203はp側電極、
204は光注入用窓、205はn側電極をそれぞれ表わ
す。 A′  B′ 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 2本の溝で挾まれ、活性層を含む積層構造を有するメサ
    ストライプを、このメサストライプを構成するメサスト
    ライプ上部の半導体層とは異なる導電型の半導体層で埋
    め込んだ埋め込みへテロ構造半導体レーザにおいて、前
    記メサストライプにおける活性層が局部的に幅が広(か
    つ層厚の厚い領域を備え、当該領域直上部には電極が形
    成されていないことを特徴とする半導体レーザ。
JP2799983A 1983-02-22 1983-02-22 半導体レ−ザ Pending JPS59154088A (ja)

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JP2799983A JPS59154088A (ja) 1983-02-22 1983-02-22 半導体レ−ザ

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JP2799983A JPS59154088A (ja) 1983-02-22 1983-02-22 半導体レ−ザ

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JPS59154088A true JPS59154088A (ja) 1984-09-03

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JP (1) JPS59154088A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61114588A (ja) * 1984-11-09 1986-06-02 Nec Corp 光双安定集積素子
JPS621294A (ja) * 1985-06-26 1987-01-07 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
JPS62286017A (ja) * 1986-06-03 1987-12-11 Nec Corp 光スイツチ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61114588A (ja) * 1984-11-09 1986-06-02 Nec Corp 光双安定集積素子
JPS621294A (ja) * 1985-06-26 1987-01-07 Sharp Corp 半導体レ−ザ素子
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