JPS5923584A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS5923584A
JPS5923584A JP13261882A JP13261882A JPS5923584A JP S5923584 A JPS5923584 A JP S5923584A JP 13261882 A JP13261882 A JP 13261882A JP 13261882 A JP13261882 A JP 13261882A JP S5923584 A JPS5923584 A JP S5923584A
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JP
Japan
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active
clad layer
type inp
layers
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Application number
JP13261882A
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English (en)
Inventor
Hidenori Nomura
野村 秀徳
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5923584A publication Critical patent/JPS5923584A/ja
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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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • 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
    • H01S5/04Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • H01S5/0422Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
    • H01S5/0424Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer lateral current injection
    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
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    • H01S5/4043Edge-emitting structures with vertically stacked active layers

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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】 本発明は半導体レーザの改良に関する。
半導体レーザは小m軽舟の上、高効率で動作し、かつ注
入電流による直接変調も可能であるなどの特徴を有し、
光フアイバ通信用をはじめとして急速な実用化が進んで
いる。中でも発光領域でろる活性層が七!tよシも禁制
帯幅が大きい組成のクラッド領域で囲まれた、いわゆる
埋め込み第1り造半導体レーザは、活性層とクラッド領
域の禁制帯幅の差によるキャリア閉じ込め作用と、また
それらの屈折率差による光導波作用とによって、高効率
かつ安定な単−横モード発振を行ない高性能な元ファイ
バ通信用光源としての好ましい特性を有している。しか
し汝から従来の埋め込み描造半導体V−ザは活性層の寸
法が2μm×01μm程度と極めて小さいため、他の半
導体レーザに比べ、光出射面での光密度が高いこと、ま
た接合電流密度が高いことに起因する欠点として、高出
力動作が難しいこと、あるいは高出力時の信頼性が低い
ことなどがあった。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、高信頼の高出力動
作と高効率かつ安定な単−横モード発振全可能とする半
導体レーザを提供することにある。
本発明によれば禁制帯唱が;If対的に大きな組成のク
ラッド領域で囲まれた活性層を有する半導体レーザにお
いて、前記活性層が複数個、多層構造を成して存在し、
かつ各活性層が互いに光学的に結合されていることを特
徴とする半導体レーザが得られる。
次に図面全参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明に基づく第1の実施例に関し光用ΩJ
方向に対し垂直方向の断面図である。本実施例は半絶縁
性のInP基板1の上に順次液相エピタキシャル成長さ
れた第1のn−InPクラッド層2、第1の活性層3、
第1のp(nPクラッドjば44、第2のn−InPク
ラッド層5、第2の活性層6、第2のp−InJ’クラ
yド1557.2yJ3のn−1nPクラッド層8、第
3の活性M 9、J 3のp−1nPクラツド屑10と
、途中、エツチング工程を経て形成されたn−InP埋
め込みクラッド層11及びp−InP埋め込みクラッド
層12を含み、真空蒸着によって形成されたn (tl
l 7[1を極13及びp O!If ’tlE極14
極小4描成すれている。
本実施例の主要部寸法等を述べれば、第1のn(nPク
ラッド層2は濃度1xto  cm  のSn  ドー
プで厚さ3/Im1第2のn−InPクラッド層5及び
tJ3のn−jnPクラッド層8は濃度1×lOCmの
Snドープで厚さ0.2〕Iln%第】のp−InPク
シッド屑4及び第2のp−、InPクラッド層7は濃度
LXIOcrn のCdドープで厚さ0.5 j’ln
x、第3の p−InI’クラッドIn1oは濃度lX
10cn+  のCdドープで厚さ2 irm 、第1
1第2、第3の各活性層3.6.91−tいずttもア
ンドープで、発振波長1.3μmKμm中る組成の、[
n6+Y4 Gao、ts Aso、es Pea4か
ら成り、いずれも厚さ0.1μ【n%そしてこれらの各
層を含むストライプ部15の幅は2t+rr+、+ビ、
[nP埋め込みクラッド層11は濃度5 X 10 ”
cm−3のSnドープで厚さ約7μm、 p−工r1p
埋め込みクラッド層12は濃度1〜5×lO工8.18
.−3のZn、)’−グで厚さ約7μm、InP基板基
板厚さ約90μmなどである。また、ストライプ部15
と平行及び垂直な方向にへき開によって切り出された本
実施例の外形寸法は、約300μm×300μm、厚さ
約100 pmである。なおn (Illl電極13の
組成はAu −Ge−Ni合金、p側電極14の組成は
Au −Z n合金である。n(nP埋め込みクラッド
層11とp−1:nP 1mめ込みり2ラド層12とは
別の工程でエピタキシャル成長させても良いが、両者2
同時に成長した後、p(nP埋め込みクラッド層12を
不純物拡散法によって形成することもできる。
さて木*施例のp側電極14に正、n側電極13に負の
電圧を印加すると、1!流はp−InP埋め込みクラッ
ド層12からn−1nP埋め込みクラッド層11へ、(
1)第1のp−Inpクラッド層4→第1の活性層3→
第1のn−InP H2、(2)第2のp−Irrpク
ラッド層7→第7→第2層6→第2のn−InPクラッ
ド層s、(3)第3のp4nPり2ラドM10−+第3
 tD活性層9→第3のn−InPクラッドrm8の3
つの経過を通って流几、そnぞれの活性層へ電流注入が
行わ几る。電流注入が一足値(発振閾値)を越えたと仁
ろから、本実施例は発振動作を開始する。発振波長は1
.3μ川である。本実施例は、各クラッド層2、4.5
.7.8.10 と各埋め込みクラッド層11.12と
から成るクラッド領域圧よって各活性層3. G、 9
が完全に埋め込まytだ構造、いわゆる埋め込みイ、′
り造全有しているためにキャリヤの閉じ込め効果に優n
極めて効率的な発振動作を行う。発振閾値(・よ各活性
層尚9で20〜30 mA、全体として60〜90mA
である。各活性層3.6.9は互いに各クラッド層4.
5.7.8によりて電気的区分熱さJtているものの、
各活性Wf3. (3,9からの光のしみ出し効果によ
って互いに光学的に結合され、全体として一つのモード
で発振を行なう。
本実施例は、約2μIn ×0.1 /Imの大きさを
もつ活性層を一つしか含まない従来の埋め込み構造半導
体レーザに比が実効的に3倍の活性層3→第し、同一の
出力で動作させた場合には、従来例に比べ接合電流密度
が約1/3に低減さ2t、従って信頼性上優れるという
利点を有する。また発振スポットが3つの活性層3.6
.9にまたがって形成さルるために、従来例に比べれば
、1.5〜2倍8度大きな発振スポットが形成さ几る。
こ几は同一の信頼性レベルで動作させる場合洗は、その
分高出力動作が可能なことを意味している。
第2図は本発明に基づく第2の実施例に関し、光出射方
向に垂直方向の断面図である。図中、第1図と同一番号
は同一名称と同一組成を表わす。
本実施例も第1の実施例と同様に、InP基板1の土に
第1のn(nlFり2ラド層2.FJIの活性層3、第
1のp−40Pり2ラド層4、第2の活性層6、第2の
n−InPクラッドW45、第3の活性層9、第2のp
−InPクラッドM7が順次エピタキシャル成長さtま
た後、n−InP埋め込みクラッドM11とp−InP
埋め込みクラッド層12が形成さ1tている。各層の厚
さは第1のn−InPクラッド層2及び第2のp−In
Pクラッド層7が2 ttm 、 In Iのp−In
Pクラッド層4及び〜2のn−InPクラッド層5がQ
、7tsms第1〜3の活性IN 3.6.9がいずれ
も0.111rn、  1t−InP埋め込みり2ラド
層11及びp−InP坤め込みクラッド層12が6μm
″cIDる。
本実施例洗おける電流の経路は第1の火力t!i 13
すとは異なシ、(1)第1のp−InPクラッド層4−
第1の活性層3→第1のn −I n pクラッド層2
、(2)第1のp−InPクラッド層4→第2の活性層
6→第2のn−InPクラッド層5.(3)〜2のp−
InPクラッド層7→第3の活性層9→第2のn4nP
クラツドW45の3つとなる。本実施例は、第1の実施
例と同一の動作原理及び利点を有する他、第1の実〃イ
ク例1(比ベクラソド層の数が低減されておシ、エビタ
キクヤル成長上、工程が簡単になるという利点2有する
上述の第1及び第2の実施例はいずれも半絶縁性基板の
使用と、詳述したところの構造とによって、電流注入用
の電極が半導体結晶の片側表面のみに設けら11でいる
ために、素子の複合シ14積化、ちるいは素子組立上便
利である。しかしながら本発明は必ずしもと扛に限定す
るものではなく、例えば基板にSnドーグn−Inp等
の導電性基板を用い、活性層を中心とするp−(nor
p)n、但しくnorp)は活性層、全基本単位とする
積層、あるいはp”p−(rior p)−nn”を基
本単位とするM層樽造を設け、半導体結晶の厚み方向に
電流を流す第1り造としても良い。
ところで上述の実施例はいず7’LもIn0aAsP系
全組成とし発振波長がll−3jrのものであるが、本
発明は、必ずしもこnVこ限定するものではな(、In
GaAsP系の4)@でも他の波長、例えばl、 1〜
1.7 /1mイiテの任意の発振波長を選択すること
ができるし、また、08AI A I!系’t[成とし
0.7 M−0,9ttm帯の発振波長をもつ半導体レ
ーザとすることもできる。活性層の数も3に必らず2以
上の任意であって良いQ最後に本発明が有する特徴を要
約すtLば、多層化した活性層の効果によって安定かつ
効率的な動作と共に高出力%性あるいは高出力時の債確
性に優れた半導体レーザが得られることである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図はそれぞれ第1及び第2の実施例の断
面図である9図中、lはInP基板、2は第1のn−I
nPクラッド層、3は第1の活性層、4け第1のp4n
Pクラッド層、5け第2のn−InPクラッド層、6は
21(2の活性層、7をま第2のp−InPクラッド層
、8は第3のn−In1’クラット°層、9は第3の活
性層、10は第3のI’)−Inpクラット°1督、1
11”t n4nP J!I’!め込みクラッド層、1
2)よp−丁nlF’埋め込みクラッド層、13けo 
(Ill m極、14 k’l二p側1■1極、15は
ストライプ部である。 第1図 15 躬2図 5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 禁制帯幅が相対的に大きな組成のり2ツド領域で
    囲まれた活性層を有する半導体レーザにおいて、前記活
    性層が複数個、多層構造を成して存在し、かつ各活性層
    が互いに光学的に結合されていることを特徴とする半導
    体レーザ。 2、 前記複数の活性層が、前記り2ツド領域の一部を
    成し互いに導電形が反対の2つの埋め込みクラッド層に
    よって挾まれておル、かつ、その2つの埋め込みり2ラ
    ド層を介して前記複数の活、性層への′?T1流注入が
    行なわれる特許請求の範1211m l m記IRcノ
    半i体V −”’。 3、 前記電流注入のための正負両電極が半導体結晶の
    片側表面に設けら牡ている特許請求の範囲第2項記載の
    半導体レーザ。
JP13261882A 1982-07-29 1982-07-29 半導体レ−ザ Pending JPS5923584A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644553A (en) * 1983-11-22 1987-02-17 U.S. Philips Corporation Semiconductor laser with lateral injection
US4752934A (en) * 1985-09-20 1988-06-21 Hitachi, Ltd. Multi quantum well laser with parallel injection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644553A (en) * 1983-11-22 1987-02-17 U.S. Philips Corporation Semiconductor laser with lateral injection
US4752934A (en) * 1985-09-20 1988-06-21 Hitachi, Ltd. Multi quantum well laser with parallel injection

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