JPS5989484A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS5989484A JPS5989484A JP57201316A JP20131682A JPS5989484A JP S5989484 A JPS5989484 A JP S5989484A JP 57201316 A JP57201316 A JP 57201316A JP 20131682 A JP20131682 A JP 20131682A JP S5989484 A JPS5989484 A JP S5989484A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ingaasp
- semiconductor laser
- inp
- ingaasp layer
- 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
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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
- H01S5/20—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
- H01S5/2203—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 with a transverse junction stripe [TJS] structure
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は半導体レーザ、特に横モードを安定化した低
しきい値のＩｎＧａＡｓＰ／１ｎｐ半導体レーザに関す
るものである。
しきい値のＩｎＧａＡｓＰ／１ｎｐ半導体レーザに関す
るものである。
Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ ｐ／ＩｎＰ系半導体レーザは、例
えば長距離、大容量の光通信用光源として最も重要視さ
れ、その開発が進められて高性能な製品が実現している
が、現在も主に開発されているこの半導体レーザは、そ
の製造が極めて複雑な２回成長を駆使した埋込み形であ
るために、製造歩留シが低い欠点を有している。
えば長距離、大容量の光通信用光源として最も重要視さ
れ、その開発が進められて高性能な製品が実現している
が、現在も主に開発されているこの半導体レーザは、そ
の製造が極めて複雑な２回成長を駆使した埋込み形であ
るために、製造歩留シが低い欠点を有している。
また一方、 ＧａＡｓ系半導体レーザとしては、拡散技
術を用いたＴｒａｌｉｓｖｅｒｅｅ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ
５ｔｒｉｐｅ （いわゆるＴＪＳ）レーザが、その製
造の容易さおよび特性の優秀さにおいてよく知られてお
シ、このためにこれまでにも、ＧａＡｓ系のＴＪＳレー
ザをＩｎＧａ Ａｓ Ｐ／ＩｎＰ系レーザに適用しよう
とする試みがなされてきたが、いまだ特性のよいＩ ｎ
Ｇａ Ａｓ’／ｉｎＰ系のＴＪＳレーザは実現されて
いない。
術を用いたＴｒａｌｉｓｖｅｒｅｅ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ
５ｔｒｉｐｅ （いわゆるＴＪＳ）レーザが、その製
造の容易さおよび特性の優秀さにおいてよく知られてお
シ、このためにこれまでにも、ＧａＡｓ系のＴＪＳレー
ザをＩｎＧａ Ａｓ Ｐ／ＩｎＰ系レーザに適用しよう
とする試みがなされてきたが、いまだ特性のよいＩ ｎ
Ｇａ Ａｓ’／ｉｎＰ系のＴＪＳレーザは実現されて
いない。
こ＼で従来試作されたＩｎＧａＡｓ Ｐ／ＩｎＰ系ＴＪ
Ｓレーザは、第１図に示すような模式構造を有していた
。第２図はその等何回路である。すなわち。
Ｓレーザは、第１図に示すような模式構造を有していた
。第２図はその等何回路である。すなわち。
これらの各図において、ｎ−ＩｎＰ基板（ｔｏｉ）上に
心 は、ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（１０２） ｎ −Ｉ
ｎＰ層（１０３）とが液相成長法などによって順次に設
けられ、かっこれらの一部をＺｎあるいはＣｄなどの不
純物によシル形の拡散領域（１０４）に反転させたもの
である。
心 は、ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（１０２） ｎ −Ｉ
ｎＰ層（１０３）とが液相成長法などによって順次に設
けられ、かっこれらの一部をＺｎあるいはＣｄなどの不
純物によシル形の拡散領域（１０４）に反転させたもの
である。
そしてこの構成のダイオードにｐ形拡散領域（１０４）
が正になるように電圧を印加すると、ＩｎＰのＰＮ接合
（１０５）とＩｎＧａＡｓＰのＰＮ接合（１０７）との
拡散電位の差によって、電流が微小な活性領域（１０６
）に集中し、低しきい値電流で動作する筈であったが、
実際にはこの場合、数１００ｍＡの高電流でしか発振が
できなかった。こ＼でこの高しきい値電流の原因につい
ては、これまで不明でしかなかったが、発明者らの研究
の結果法の理由であることを解明し得た。すなわち、ｐ
彫工細物を拡散した１） ＩｎＰ層が、同じキャリヤ
濃度のＧａＡｓから予想される比抵抗の約２倍と大きく
、しかも拡散によってもあまシ高濃度にはｐ ＩｎＰが
形成され外いことが判った。
が正になるように電圧を印加すると、ＩｎＰのＰＮ接合
（１０５）とＩｎＧａＡｓＰのＰＮ接合（１０７）との
拡散電位の差によって、電流が微小な活性領域（１０６
）に集中し、低しきい値電流で動作する筈であったが、
実際にはこの場合、数１００ｍＡの高電流でしか発振が
できなかった。こ＼でこの高しきい値電流の原因につい
ては、これまで不明でしかなかったが、発明者らの研究
の結果法の理由であることを解明し得た。すなわち、ｐ
彫工細物を拡散した１） ＩｎＰ層が、同じキャリヤ
濃度のＧａＡｓから予想される比抵抗の約２倍と大きく
、しかも拡散によってもあまシ高濃度にはｐ ＩｎＰが
形成され外いことが判った。
従って前記第１図従来例では、ｐ形拡散領域（１０４）
のキャリヤ濃度は低く、しかも比抵抗が大きいもので、
これは第２図の等価回路にあって、活性領域（１０６）
を形成しているＩｎＧａＡｓＰのＰＮ接合（１０７）に
達するまでの抵抗（２０１）を大きくすることに相当す
る。このため発振に必要な電圧をＩｎＧａＡｓＰのＰＮ
接合（１０７）に印加しようとすると、抵抗（２０１）
で大きな電圧降下を生じて高い電圧が必要となシ、かつ
高い電圧を印加すれば、それだけ発光に寄与しない無効
電流がＩｎＰのＰＮ接合（ｉｏｓ）を流れて、しきい値
電流が増加するものであった。
のキャリヤ濃度は低く、しかも比抵抗が大きいもので、
これは第２図の等価回路にあって、活性領域（１０６）
を形成しているＩｎＧａＡｓＰのＰＮ接合（１０７）に
達するまでの抵抗（２０１）を大きくすることに相当す
る。このため発振に必要な電圧をＩｎＧａＡｓＰのＰＮ
接合（１０７）に印加しようとすると、抵抗（２０１）
で大きな電圧降下を生じて高い電圧が必要となシ、かつ
高い電圧を印加すれば、それだけ発光に寄与しない無効
電流がＩｎＰのＰＮ接合（ｉｏｓ）を流れて、しきい値
電流が増加するものであった。
この発明は従来のこのような欠点に鑑み、ＩｎＰ層をＩ
ｎＧａＡｓＰ層に代えることにょシ抵抗を下げて、低し
きい値電流で動作し得る半導体レーザを提供するもので
あゑ。
ｎＧａＡｓＰ層に代えることにょシ抵抗を下げて、低し
きい値電流で動作し得る半導体レーザを提供するもので
あゑ。
以下、この発明に係わる半導体レーザの一実施例につき
、第３図を参照して詳細に説明する。
、第３図を参照して詳細に説明する。
第３図はこの実施例の模式断面を示しておシ、この実施
例では基板である第１のｎ ＩｎＧａＡｓＰ層（３０
１）上に、液相成長法などによって順次に活性層となる
第２の” ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）と、第３のｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ層（３０３）とを形成するが、このと
き活性層である第２のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）
の禁制帯幅（Ｅｇｚ）は、電流を活性領域に集中させる
ために他の第１．第３０ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（
３０１）、（３０３）の禁制帯幅（Ｅｇｔ）＋（Ｅｇ３
）よシも小さくすることは勿論であ）、具体的には例え
ば、 Ｅｇｚ＝０．９５４ｅＶ（波長換算で１．３ ｐ
ｍ ）、Ｅｇｌ ＝ １ｇ３＝ １．２ｅＶ （同１．
０ ｐｍ ）が適当で、この値に設定すると活性領域さ
になって、電流が有効に活性領域に集中されることにな
る。
例では基板である第１のｎ ＩｎＧａＡｓＰ層（３０
１）上に、液相成長法などによって順次に活性層となる
第２の” ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）と、第３のｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ層（３０３）とを形成するが、このと
き活性層である第２のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）
の禁制帯幅（Ｅｇｚ）は、電流を活性領域に集中させる
ために他の第１．第３０ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（
３０１）、（３０３）の禁制帯幅（Ｅｇｔ）＋（Ｅｇ３
）よシも小さくすることは勿論であ）、具体的には例え
ば、 Ｅｇｚ＝０．９５４ｅＶ（波長換算で１．３ ｐ
ｍ ）、Ｅｇｌ ＝ １ｇ３＝ １．２ｅＶ （同１．
０ ｐｍ ）が適当で、この値に設定すると活性領域さ
になって、電流が有効に活性領域に集中されることにな
る。
ついでこのように液相成長法などにょシ前記各層を形成
したのち、拡散法にょシ各層（３０１）、（１０：Ｑ（
３０３）の一部をｐ形に反転させてｐ形拡散領域（１０
４）とするもので、従ってこれを順方向にバイアスすれ
ば、前記したと同様に電流が活性領域に集中的に流れて
レーザ発振に至るものである。
したのち、拡散法にょシ各層（３０１）、（１０：Ｑ（
３０３）の一部をｐ形に反転させてｐ形拡散領域（１０
４）とするもので、従ってこれを順方向にバイアスすれ
ば、前記したと同様に電流が活性領域に集中的に流れて
レーザ発振に至るものである。
前記々述から明らかなように、この発明においては活性
層であるｎ ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）を挾んでい
る層（３０１）、（３０３） 、す匁わちいわゆるクラ
ッド層が、従来構造と異なシ四元層であるＩｎＧａＡｓ
Ｐからなる点に特徴がある。こ＼でこのクラッド層を形
成する四元ＩｎＧａＡｓＰは、ｐ彫工細物の拡散に対し
、ＩｎＰに比較して約１桁高い濃度になることが知られ
ておシ、かつ同じキャリア濃度で比較したとき、その比
抵抗もこの四元層の方がＧａ Ａｓに近くて、ＩｎＰの
比抵抗よシ小さく、このため四元Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ
をｐ形に拡散反転させた場合、従来のＩｎＰに比較して
その抵抗値（前記第２図回路の抵抗（２０１）に相当）
が約１桁小さくなる。
層であるｎ ＩｎＧａＡｓＰ層（１０２）を挾んでい
る層（３０１）、（３０３） 、す匁わちいわゆるクラ
ッド層が、従来構造と異なシ四元層であるＩｎＧａＡｓ
Ｐからなる点に特徴がある。こ＼でこのクラッド層を形
成する四元ＩｎＧａＡｓＰは、ｐ彫工細物の拡散に対し
、ＩｎＰに比較して約１桁高い濃度になることが知られ
ておシ、かつ同じキャリア濃度で比較したとき、その比
抵抗もこの四元層の方がＧａ Ａｓに近くて、ＩｎＰの
比抵抗よシ小さく、このため四元Ｉｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ
をｐ形に拡散反転させた場合、従来のＩｎＰに比較して
その抵抗値（前記第２図回路の抵抗（２０１）に相当）
が約１桁小さくなる。
従ってレーザ発振を得るのに必要な電圧を、活性領域に
形成されたＰＮ接合に印加する場合、前記抵抗（２０１
）による電圧降下が少なくなるために、この印加電圧を
従来よシも低くとシ得るのであシ、これはまた前記第２
図の等価回路から理解されるように、印加電圧が低いこ
とで活性領域外のＰＮ接合を流れる無効電流を大きく低
減し得ることを意味し、電流の大部分が活性領域に集中
されて、低しきい値の半導体レーザを実現できるもので
、前記従来の場合数１００ｍＡのしきい値であったのに
、この発明の場合は約１／１０の数１０ｍＡのしきい値
となる。
形成されたＰＮ接合に印加する場合、前記抵抗（２０１
）による電圧降下が少なくなるために、この印加電圧を
従来よシも低くとシ得るのであシ、これはまた前記第２
図の等価回路から理解されるように、印加電圧が低いこ
とで活性領域外のＰＮ接合を流れる無効電流を大きく低
減し得ることを意味し、電流の大部分が活性領域に集中
されて、低しきい値の半導体レーザを実現できるもので
、前記従来の場合数１００ｍＡのしきい値であったのに
、この発明の場合は約１／１０の数１０ｍＡのしきい値
となる。
なお前記実施例では、Ｅｇｚ ＝ ０．９５４ ｅＶ
、 Ｅｇ１＝Ｅｇ３＝ １．２ ｅＶの場合を述べたが
、８ｇ２〈Ｅｇｌ、８ｇ３であれば、どのような値をも
採シ得ることは明らかである。
、 Ｅｇ１＝Ｅｇ３＝ １．２ ｅＶの場合を述べたが
、８ｇ２〈Ｅｇｌ、８ｇ３であれば、どのような値をも
採シ得ることは明らかである。
以上詳述したようにこの発明によれば、クラッド層を四
元組成としたことによシ、比抵抗を下げて低しきい値電
流で横モードの案足したレーザを提供でき、かつ製造に
は複雑な２回成長などの工程を必要とせず、このため製
造歩留シを著るしく向上し得るなどの特長がある。
元組成としたことによシ、比抵抗を下げて低しきい値電
流で横モードの案足したレーザを提供でき、かつ製造に
は複雑な２回成長などの工程を必要とせず、このため製
造歩留シを著るしく向上し得るなどの特長がある。
第１図は従来例による半導体レーザを示す模式断面図、
第２図は同上等価回路図、第３図はこの発明の一実施例
による半導体レーザを示す模式断面図である。 （１０１）・・嗜・ｎ−ＩｎＰ層、（１０２） −−−
−ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（活性層）、（１０３） −−
−−ｎ −ＩｎＰ層（クラッド層）、（１０４）・・・
・ｐ形拡散領域、（１０５）、（１０７）・・・・ＰＮ
接合、（１０６）・・・・活性領域、（２０１）・・・
・抵抗、（３０１）・ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（基
板）、（３０３）・・・・ｎ−ＩｎＧａＡｓ Ｐ層（ク
ラッド層）。
第２図は同上等価回路図、第３図はこの発明の一実施例
による半導体レーザを示す模式断面図である。 （１０１）・・嗜・ｎ−ＩｎＰ層、（１０２） −−−
−ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層（活性層）、（１０３） −−
−−ｎ −ＩｎＰ層（クラッド層）、（１０４）・・・
・ｐ形拡散領域、（１０５）、（１０７）・・・・ＰＮ
接合、（１０６）・・・・活性領域、（２０１）・・・
・抵抗、（３０１）・ｎ −Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ層（基
板）、（３０３）・・・・ｎ−ＩｎＧａＡｓ Ｐ層（ク
ラッド層）。
Claims (1)
- 基板である第１のｎ形Ｉ ｎ Ｇａ Ａｓ Ｐ層と、活
性層となる第２のｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層と、クラッド層
となる第３のｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層とを順次に設け、こ
れら各半導体層の一部をｐ形に反転してＰＮ接合を形成
させ、かつ第２のｎ形ＩｎＧａ Ａｓ Ｐ層の禁制帯幅
を、第１．第３のｎ形ＩｎＧａＡｓＰ層の禁制帯幅よシ
も小さくしたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201316A JPS5989484A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201316A JPS5989484A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5989484A true JPS5989484A (ja) | 1984-05-23 |
Family
ID=16438983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57201316A Pending JPS5989484A (ja) | 1982-11-15 | 1982-11-15 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5989484A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003153852A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-05-27 | Olympus Optical Co Ltd | 電子内視鏡 |
| JP2003305004A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置及び電子内視鏡 |
| JP2010263946A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Fujifilm Corp | 内視鏡 |
| JP2010268906A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Fujifilm Corp | 内視鏡 |
-
1982
- 1982-11-15 JP JP57201316A patent/JPS5989484A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003153852A (ja) * | 2001-11-22 | 2003-05-27 | Olympus Optical Co Ltd | 電子内視鏡 |
| JP2003305004A (ja) * | 2002-04-15 | 2003-10-28 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置及び電子内視鏡 |
| JP2010263946A (ja) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | Fujifilm Corp | 内視鏡 |
| JP2010268906A (ja) * | 2009-05-20 | 2010-12-02 | Fujifilm Corp | 内視鏡 |
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