JPS611080A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS611080A JPS611080A JP12139284A JP12139284A JPS611080A JP S611080 A JPS611080 A JP S611080A JP 12139284 A JP12139284 A JP 12139284A JP 12139284 A JP12139284 A JP 12139284A JP S611080 A JPS611080 A JP S611080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thickness
- active layer
- broglie wavelength
- resonator length
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
Landscapes
- 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】
（技術分野）
本発明は、光通信装置等に用いられ、高速度変調が可能
な半導体レーザに関する。
な半導体レーザに関する。
（従来技術）
駆動電流を変化させることによって光出力全簡単に高速
度で変調できる半導体レーザは、光情報伝送用の光源に
適した素子である。そして、この半導体レーザには、情
報量の増大と共に増々高い伝送速度が求められるように
なってきている。
度で変調できる半導体レーザは、光情報伝送用の光源に
適した素子である。そして、この半導体レーザには、情
報量の増大と共に増々高い伝送速度が求められるように
なってきている。
半導体レーザの変調速度の上限は、その共振周波数で制
限され、現在の技術では実用的には２ＧＨｚ前後である
。共振周波数は、レーザに力Ｕえるバイアス電流に依存
し、バイアス電流會増やすことにより上がる。ところが
、バイアス電流の増加は消光比の劣化を招くので好まし
いことではない。消光比の劣化を抑え共振周波数を上げ
る一つの方式として、半導体レーザの共振器長を１通常
の２５０〜３００μｍよりも短かくすることによって実
現することが考えられている。活性層の温度上昇が無い
と仮定すれば、共振器長の短縮により微分量子効率は上
がり、一定の共振周波数を得るに必要なバイアス電流は
減少する。この効果は１００μｍ程度以下より顕著にな
る。しかしながら、共振器長金短かくしていくと、実際
には活性層内部の温度上昇が無視できなくなっていく。
限され、現在の技術では実用的には２ＧＨｚ前後である
。共振周波数は、レーザに力Ｕえるバイアス電流に依存
し、バイアス電流會増やすことにより上がる。ところが
、バイアス電流の増加は消光比の劣化を招くので好まし
いことではない。消光比の劣化を抑え共振周波数を上げ
る一つの方式として、半導体レーザの共振器長を１通常
の２５０〜３００μｍよりも短かくすることによって実
現することが考えられている。活性層の温度上昇が無い
と仮定すれば、共振器長の短縮により微分量子効率は上
がり、一定の共振周波数を得るに必要なバイアス電流は
減少する。この効果は１００μｍ程度以下より顕著にな
る。しかしながら、共振器長金短かくしていくと、実際
には活性層内部の温度上昇が無視できなくなっていく。
伺故ならば、活性層の押得上省率は電流密度と共に増大
し、電流密度は共振器長の短縮と共に大きくなるからで
ある。温度が上昇すると微分量子効率が低下・ｒるから
、閾電流値が上昇する。すると、一定の共振周波数を呈
するバイアス電流が増大するから、共振器を短かくした
効果が相殺されてしまう。従って、２ＧＨｚ前後が現用
技術における実用的な伝送速度の限界であった。
し、電流密度は共振器長の短縮と共に大きくなるからで
ある。温度が上昇すると微分量子効率が低下・ｒるから
、閾電流値が上昇する。すると、一定の共振周波数を呈
するバイアス電流が増大するから、共振器を短かくした
効果が相殺されてしまう。従って、２ＧＨｚ前後が現用
技術における実用的な伝送速度の限界であった。
（発明の目的）
本発明の目的は、共振周波数が高く、シかも消光比が高
い半導体レーザの提供にある。
い半導体レーザの提供にある。
（発明の構成）
本発明による半導体レーザの構成は、活性層の厚さがキ
ャリアのド・ブロイ波長に近似し、共振器長が１００μ
ｍ以下であることを特徴とする。
ャリアのド・ブロイ波長に近似し、共振器長が１００μ
ｍ以下であることを特徴とする。
（実施例）
以下に実施例を挙げ１本発明の詳細な説明する。
第１図は１本発明の一実施例の断面図である。
この実施例は、半絶縁性Ｇ ａ Ａ ｓ基板１１の上に
形成された一体化発光素子であシ、ド・ブロイ波長程度
の厚さ０．０２８μｍのＧａＡｓから成る薄膜活性層１
２を有し、共振器長が５０μｍ である。薄膜活性層１
２は、その周囲が光閉じ込め層１６で挾まれている。光
閉じ込め層１６は、Ａ匂Ｇａ ＡＳ−Ｘ であ〃、組成がＸ ＝ ０．２４からＸ ＝ ０．４７
まで連結的に変わっており、厚さが０．２５μｍ
である。
形成された一体化発光素子であシ、ド・ブロイ波長程度
の厚さ０．０２８μｍのＧａＡｓから成る薄膜活性層１
２を有し、共振器長が５０μｍ である。薄膜活性層１
２は、その周囲が光閉じ込め層１６で挾まれている。光
閉じ込め層１６は、Ａ匂Ｇａ ＡＳ−Ｘ であ〃、組成がＸ ＝ ０．２４からＸ ＝ ０．４７
まで連結的に変わっており、厚さが０．２５μｍ
である。
薄膜活性層１２と光閉じ込め層１６には不純物は添加し
てない。１７はｐ ＧａＡｓ 、ｌ ８はｐ−Ａｌ０
．４７Ｇａ０．５３Ａｓ、１９はｎ−Ａ７０．４７ Ｇ
ａ０．５３Ａｓ、２゜はｎ−ＧａＡｓである。２１は５
ｉｎ２がら成る絶縁膜、２２は正電極、２３は負電極で
ある。共振器面は反応性イオンエツチングにより形成さ
れておシ、共振器長は前述の如く５０μｍである。
てない。１７はｐ ＧａＡｓ 、ｌ ８はｐ−Ａｌ０
．４７Ｇａ０．５３Ａｓ、１９はｎ−Ａ７０．４７ Ｇ
ａ０．５３Ａｓ、２゜はｎ−ＧａＡｓである。２１は５
ｉｎ２がら成る絶縁膜、２２は正電極、２３は負電極で
ある。共振器面は反応性イオンエツチングにより形成さ
れておシ、共振器長は前述の如く５０μｍである。
この様にＧａＡｓは活性層１２は、膜厚が００２８μｍ
という薄膜でメ勺、ＧａＡｓのド・ブロイ波長ｏＯ２１
ｊｍの近傍の膜厚である。活性層の膜厚がド・ブロイ波
長の近傍である半導体レーザは、通常の層厚が０．１μ
ｍ 程度の活性層金持つ半導体レーザに比べて閾電流密
度が下がる。この現象が生ずるのは、量子サイズ効果に
より状態密度関数が放物線型から階段型に変わり１発光
に関与する利得のエネルギ幅が狭くな〃、その分だけ最
大利得が増大するからであり、その詳細は技術誌「アプ
ライド、フィシ、クス、レターズ」の巻４０ （１９８
２年）の２１７〜２１９頁に記述しである。この実施例
の閾電流密度は１．７ＫＡ／ｃｍ であり、共振周波
数が８ＧＨｚになるときのバイアス電流密度は１．９Ｋ
Ａ／ｃ ｒｎ ２である。このバイアス電流密度は、例
えば活性層 １厚が０．１μｍで共振器長５０μｍの
Ａ Ｉｊ Ｇ ａ Ａ ｓ／Ｇ ａ Ａ ｓ半導体レー
ザの場合に計算よ〃予想される６ＫＡ／ｃｍ２に比べれ
ば１７３以下である。共振器長を短かくしたときにおけ
る温度上昇要因では、電流密度の２乗に比例する半導体
レーザの寄生抵抗による発熱が大きな比重を占める。そ
こで、上記の電流密度の比較から、本実施例の発熱量は
従来方式の半導体レーザの発熱量の１／９以下に抑えら
れることが分かる。このように発熱量が少ないのは、活
性層厚がド・ブロイ波長の近傍にあシ、共振器長が短い
からである。この実施例は、前述の如くに、高い共振周
波数であって、しかもバイアス電流が小さい、即ち消光
比が高い。そこで、この実施例を用いれば、高速度パリ
ス変調が可能である。
という薄膜でメ勺、ＧａＡｓのド・ブロイ波長ｏＯ２１
ｊｍの近傍の膜厚である。活性層の膜厚がド・ブロイ波
長の近傍である半導体レーザは、通常の層厚が０．１μ
ｍ 程度の活性層金持つ半導体レーザに比べて閾電流密
度が下がる。この現象が生ずるのは、量子サイズ効果に
より状態密度関数が放物線型から階段型に変わり１発光
に関与する利得のエネルギ幅が狭くな〃、その分だけ最
大利得が増大するからであり、その詳細は技術誌「アプ
ライド、フィシ、クス、レターズ」の巻４０ （１９８
２年）の２１７〜２１９頁に記述しである。この実施例
の閾電流密度は１．７ＫＡ／ｃｍ であり、共振周波
数が８ＧＨｚになるときのバイアス電流密度は１．９Ｋ
Ａ／ｃ ｒｎ ２である。このバイアス電流密度は、例
えば活性層 １厚が０．１μｍで共振器長５０μｍの
Ａ Ｉｊ Ｇ ａ Ａ ｓ／Ｇ ａ Ａ ｓ半導体レー
ザの場合に計算よ〃予想される６ＫＡ／ｃｍ２に比べれ
ば１７３以下である。共振器長を短かくしたときにおけ
る温度上昇要因では、電流密度の２乗に比例する半導体
レーザの寄生抵抗による発熱が大きな比重を占める。そ
こで、上記の電流密度の比較から、本実施例の発熱量は
従来方式の半導体レーザの発熱量の１／９以下に抑えら
れることが分かる。このように発熱量が少ないのは、活
性層厚がド・ブロイ波長の近傍にあシ、共振器長が短い
からである。この実施例は、前述の如くに、高い共振周
波数であって、しかもバイアス電流が小さい、即ち消光
比が高い。そこで、この実施例を用いれば、高速度パリ
ス変調が可能である。
（発明の効果）
本発明によれば、上に詳しく述べたように、共振周波数
が高く、シかも消光比が高い半導体レーザが提供できる
。
が高く、シかも消光比が高い半導体レーザが提供できる
。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。
１１・・・・・・半絶縁性ＧａＡｓ基板、１２・・・・
・薄膜活性層、１６・・・・・光閉じ込め層、１７・・
・・・・ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ、１８−１）−Ａｌ Ｏ
，４７Ｇａ Ｏ，５３Ａｓ、１９ ・−−−ｎ −ＡＡ
’０．４７ＧａＱ、５３Ａｓ、 ２０−＝・ｎ−ＧａＡ
ｓ、２１−＝−・絶縁膜、２２・・・・・・正電極、２
３・・・・・・負電極。 代理人 弁理士 内 原 晋。 、２＋
・薄膜活性層、１６・・・・・光閉じ込め層、１７・・
・・・・ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ、１８−１）−Ａｌ Ｏ
，４７Ｇａ Ｏ，５３Ａｓ、１９ ・−−−ｎ −ＡＡ
’０．４７ＧａＱ、５３Ａｓ、 ２０−＝・ｎ−ＧａＡ
ｓ、２１−＝−・絶縁膜、２２・・・・・・正電極、２
３・・・・・・負電極。 代理人 弁理士 内 原 晋。 、２＋
Claims (1)
- 活性層の厚さがキャリアのド・ブロイ波長に近似し、共
振器長が１００μｍ以下であることを特徴とする半導体
レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12139284A JPS611080A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12139284A JPS611080A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS611080A true JPS611080A (ja) | 1986-01-07 |
Family
ID=14810057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12139284A Pending JPS611080A (ja) | 1984-06-13 | 1984-06-13 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS611080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184894A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH01278083A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5967677A (ja) * | 1982-07-01 | 1984-04-17 | Semiconductor Res Found | 光集積回路 |
-
1984
- 1984-06-13 JP JP12139284A patent/JPS611080A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5967677A (ja) * | 1982-07-01 | 1984-04-17 | Semiconductor Res Found | 光集積回路 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01184894A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-24 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JPH01278083A (ja) * | 1988-04-28 | 1989-11-08 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子 |
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