JPS61242087A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS61242087A JPS61242087A JP8373185A JP8373185A JPS61242087A JP S61242087 A JPS61242087 A JP S61242087A JP 8373185 A JP8373185 A JP 8373185A JP 8373185 A JP8373185 A JP 8373185A JP S61242087 A JPS61242087 A JP S61242087A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- region
- optical
- conductivity type
- semiconductor
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は光通信、光情報処理分野における半導体レーザ
光源、特に光双安定性を有する半導体装置に関するもの
である。
光源、特に光双安定性を有する半導体装置に関するもの
である。
従来の技術
光双安定性を有するオプトエレクトロニック素子は、光
コンピュータや光交換器等の光情報処理或は光通信分野
において重要な役割を果たす事が期待され、特に光双安
定性を有する半導体レーザは有望である。光双安定半導
体レーザとしては、通常の半導体レーザと、フォトトラ
ンジスタ等の受光素子を組み合わせてその受光素子の電
気的出力を半導体レーザへの注入電流にフィードバック
する。いわゆるハイブリッド型の双安定素子と、通常の
半導体レーザの構造で、電流注入用の電極を分割する等
の方式により、光活性層への注入電流量の空間分布を不
均一にし、光活性層における吸収の非線形飽和を利用す
る、いわゆるタンデム電流へのフィードバック量をコン
トローｗｆる事により、出力光の強度や双安定性を広範
囲に制御する事ができ、しかも弱い出力光での動作も高
速に行えるという特徴を有している。ところがその反面
、レーザと受光、増幅素子を同一基板上に形成させる必
要があシ、製造プロセスが複雑になるという欠点を有し
ている。逆に後者は、構成が通常の半導体レーザとほぼ
同一でアシ、同一の製造プロセスで素子が実現できると
いう特徴を有している反面、双安定性の再現性や制御性
に欠けるという欠点を有していた。これは二つに分割さ
れた電極からの注入電流が、結晶の厚さやキャリア濃度
に応じて広がるために、可飽和吸収領域の非線形性の制
御が困難である事に起因するものであると考えられる。
コンピュータや光交換器等の光情報処理或は光通信分野
において重要な役割を果たす事が期待され、特に光双安
定性を有する半導体レーザは有望である。光双安定半導
体レーザとしては、通常の半導体レーザと、フォトトラ
ンジスタ等の受光素子を組み合わせてその受光素子の電
気的出力を半導体レーザへの注入電流にフィードバック
する。いわゆるハイブリッド型の双安定素子と、通常の
半導体レーザの構造で、電流注入用の電極を分割する等
の方式により、光活性層への注入電流量の空間分布を不
均一にし、光活性層における吸収の非線形飽和を利用す
る、いわゆるタンデム電流へのフィードバック量をコン
トローｗｆる事により、出力光の強度や双安定性を広範
囲に制御する事ができ、しかも弱い出力光での動作も高
速に行えるという特徴を有している。ところがその反面
、レーザと受光、増幅素子を同一基板上に形成させる必
要があシ、製造プロセスが複雑になるという欠点を有し
ている。逆に後者は、構成が通常の半導体レーザとほぼ
同一でアシ、同一の製造プロセスで素子が実現できると
いう特徴を有している反面、双安定性の再現性や制御性
に欠けるという欠点を有していた。これは二つに分割さ
れた電極からの注入電流が、結晶の厚さやキャリア濃度
に応じて広がるために、可飽和吸収領域の非線形性の制
御が困難である事に起因するものであると考えられる。
本発明は、原理的には後者と同様、光活性層の可飽和吸
収効果を応用するものであるが、後者の制御性や再現性
を克服するものであシ、更に、前者の有する出力の制御
性を有すると共に、動作電流の可変性を可能にするもの
である。
収効果を応用するものであるが、後者の制御性や再現性
を克服するものであシ、更に、前者の有する出力の制御
性を有すると共に、動作電流の可変性を可能にするもの
である。
更に本発明は、応答速度を従来の双安定半導体レーザよ
りも非常に速く行う事を可能にするものである。
りも非常に速く行う事を可能にするものである。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記の問題を解決するものであシ、第１導電
型の半導体基板上もしくは第１導電型の光クラッド層の
形成された基板上に、光活性層及び第１導電型の光クラ
ッド層を有する層で形成されたｆｊｇｌの領域と、前記
基板上に第２の導電型の半導体でなる第２の領域がほぼ
直線状に接して形成された構造でなる横方向注入型の半
導体レーザにおいて、Ｐｎ接合が形成されている接合面
の一部に凹部又は凸部が形成され光共振器内部に光吸収
層が形成されている事を特徴とする半導体装置である。
型の半導体基板上もしくは第１導電型の光クラッド層の
形成された基板上に、光活性層及び第１導電型の光クラ
ッド層を有する層で形成されたｆｊｇｌの領域と、前記
基板上に第２の導電型の半導体でなる第２の領域がほぼ
直線状に接して形成された構造でなる横方向注入型の半
導体レーザにおいて、Ｐｎ接合が形成されている接合面
の一部に凹部又は凸部が形成され光共振器内部に光吸収
層が形成されている事を特徴とする半導体装置である。
更に双安定性の制御を可能ならしめるために、前記凹部
又は凸部の近傍の第１の領域の内部に、第２導電型の半
導体層でなる第３の領域が存在するか、或はまた、前記
凹部又は凸部の近傍の第２の領域の内部に、第１導電形
の前記光活性層と同一、或はほぼ同一のエネルギー禁止
帯を有する半導体層、又は前記光活性層と光クラッド層
を含む層で形成された第４の領域が存在する前記の半導
体装置が提供される。
又は凸部の近傍の第１の領域の内部に、第２導電型の半
導体層でなる第３の領域が存在するか、或はまた、前記
凹部又は凸部の近傍の第２の領域の内部に、第１導電形
の前記光活性層と同一、或はほぼ同一のエネルギー禁止
帯を有する半導体層、又は前記光活性層と光クラッド層
を含む層で形成された第４の領域が存在する前記の半導
体装置が提供される。
更に応答速度を改善するために、前記活性が第２導電型
の半導体装置が提供される。
の半導体装置が提供される。
作用
本発明は、半導体レーザにおいて、Ｐｎ接合面に凹凸部
を設ける事によシ、活性層に電流注入される領域の一部
をレーザ発振キャビティからずらせる事によシ、キャビ
ティ内部に光吸収領域を形成するものである。
を設ける事によシ、活性層に電流注入される領域の一部
をレーザ発振キャビティからずらせる事によシ、キャビ
ティ内部に光吸収領域を形成するものである。
また、この光吸収領域の近傍に、別のＰｎ接合を形成し
、この接合部からの発光を光吸収領域に導く事によシ吸
収係数を変化させる事が可能となシ、電流−光出力特性
におけるヒステリシスの幅を変化させる事が可能となる
。更に活性層を第２導電形にしておけば、光活性層は第
１導電形の光クラッド層にはさまれる事になシ、半導体
レーザの順方向通電動作に用いていないクラッド層にバ
イアス電圧を加える事によシ、発振を高速に停止させる
事ができる。この速度は、キャリアの移動速度が律速で
ｓｂ、従来の双安定素子の速度がキャリアの再結合で律
速されていないのに比較して、約２桁速い事が期待され
る。
、この接合部からの発光を光吸収領域に導く事によシ吸
収係数を変化させる事が可能となシ、電流−光出力特性
におけるヒステリシスの幅を変化させる事が可能となる
。更に活性層を第２導電形にしておけば、光活性層は第
１導電形の光クラッド層にはさまれる事になシ、半導体
レーザの順方向通電動作に用いていないクラッド層にバ
イアス電圧を加える事によシ、発振を高速に停止させる
事ができる。この速度は、キャリアの移動速度が律速で
ｓｂ、従来の双安定素子の速度がキャリアの再結合で律
速されていないのに比較して、約２桁速い事が期待され
る。
実施例
本発明の第１の実施例の半導体装置の概略を第１図に示
す。（ＩＬ）は表面から見た図であり、φ）は断面図で
ある。１はｎ型のＧ＆ムＳ基板、２はｎ−ｃａＡｇ光ク
ラツクラッド層ｎ−Ｇａム１ムＳ光活性層、４はｎ−Ｇ
ａＡｓ光クラツクラッド層ｎ−Ｇａ人１人Ｓ層の光クラ
ッド層、６の斜線部はＺｎ拡散領域で、斜線郡全体がＰ
型に変換されている。７及び８は電極である電流工は活
性層に横方向から注入され、そのＰｎ接合部で発光を生
ず。一方、（＆）に於ける９の点線は、Ｐｎ接合面であ
シ、図の様にＰ影領域６は横方向に凹部１０すなわち入
シ込んだ部分となっている。なお、１０は凸部でもよい
。１１及び１２は、へき壊面でありレーザの共振器を構
成している。Ｌはレーザ出力を示す。凹部１０は共振器
内で光吸収領域として働く部分である。本実施例に於て
はこの共振器長１３は約３００μｍであり、この光吸収
領域の長さ１３は約６０μｍと設定した。
す。（ＩＬ）は表面から見た図であり、φ）は断面図で
ある。１はｎ型のＧ＆ムＳ基板、２はｎ−ｃａＡｇ光ク
ラツクラッド層ｎ−Ｇａム１ムＳ光活性層、４はｎ−Ｇ
ａＡｓ光クラツクラッド層ｎ−Ｇａ人１人Ｓ層の光クラ
ッド層、６の斜線部はＺｎ拡散領域で、斜線郡全体がＰ
型に変換されている。７及び８は電極である電流工は活
性層に横方向から注入され、そのＰｎ接合部で発光を生
ず。一方、（＆）に於ける９の点線は、Ｐｎ接合面であ
シ、図の様にＰ影領域６は横方向に凹部１０すなわち入
シ込んだ部分となっている。なお、１０は凸部でもよい
。１１及び１２は、へき壊面でありレーザの共振器を構
成している。Ｌはレーザ出力を示す。凹部１０は共振器
内で光吸収領域として働く部分である。本実施例に於て
はこの共振器長１３は約３００μｍであり、この光吸収
領域の長さ１３は約６０μｍと設定した。
第２図は、第１の実施例の半導体装置の電流−光強度特
性であり、本装置はヒステリシス特性を有し、光双安定
素子として機能している事が判る。
性であり、本装置はヒステリシス特性を有し、光双安定
素子として機能している事が判る。
また第１図（＆）に於ける光吸収領域の長さを変化させ
る事によシヒステリシスの幅も変化する事も確かめられ
た。
る事によシヒステリシスの幅も変化する事も確かめられ
た。
第３図に第２の実施例の半導体装置の実施例を示す。構
成は第１図とほぼ同様であるが、１４のＰ型の領域及び
制御電極１６が凹部１ｏ即ち光吸収領域の近傍に設けら
れており、電流の注入によシ同様にＰｎ接合面で発光が
生じ、その発光が光吸収領域に達する事により、光注入
によυその吸収係数が変化する。第４図は、制御電極へ
の注入電流を流した場合１６と流さない場合１７の電流
−光強度特性を示す。制御電極１５への注入電流を変化
させる事によシヒステリシスの幅を制御出来るとともに
、駆動電流を一体にしておき制御電極１６への電流注入
により、レーザ発振を生じさせる事も可能である。本実
施例では、ｎ領域内に制御用のＰ領域を形成したが、Ｐ
領域内に、制御用のｎ領域を形成しても同様の効果を有
するものである。
成は第１図とほぼ同様であるが、１４のＰ型の領域及び
制御電極１６が凹部１ｏ即ち光吸収領域の近傍に設けら
れており、電流の注入によシ同様にＰｎ接合面で発光が
生じ、その発光が光吸収領域に達する事により、光注入
によυその吸収係数が変化する。第４図は、制御電極へ
の注入電流を流した場合１６と流さない場合１７の電流
−光強度特性を示す。制御電極１５への注入電流を変化
させる事によシヒステリシスの幅を制御出来るとともに
、駆動電流を一体にしておき制御電極１６への電流注入
により、レーザ発振を生じさせる事も可能である。本実
施例では、ｎ領域内に制御用のＰ領域を形成したが、Ｐ
領域内に、制御用のｎ領域を形成しても同様の効果を有
するものである。
第５図に、本発明の第３の実施例の半導体装置の実施例
を示す。（＆）は表面からみた概略図、（ｂ）は断面図
である。２１はｎ−ＩｎＰ基板、２２はＰ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ、 ２３はｎ−ＩｎＰ、２４はＰ−ＩｎＰ、 ２５
＋２６．２７は電極である。２８はＰｎ接合面であシ、
実施例１，２と同様、Ｐ影領域２４に凹部１０が形成さ
れている。本実施例でも同様に、電流−光出力特性にヒ
ステリシスが存在するが、本実施例の最も大きな特徴は
、電極２７に正のバイアス電圧を印加する事により、レ
ーザ発振を高速に停止させる事が可能である事である。
を示す。（＆）は表面からみた概略図、（ｂ）は断面図
である。２１はｎ−ＩｎＰ基板、２２はＰ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ、 ２３はｎ−ＩｎＰ、２４はＰ−ＩｎＰ、 ２５
＋２６．２７は電極である。２８はＰｎ接合面であシ、
実施例１，２と同様、Ｐ影領域２４に凹部１０が形成さ
れている。本実施例でも同様に、電流−光出力特性にヒ
ステリシスが存在するが、本実施例の最も大きな特徴は
、電極２７に正のバイアス電圧を印加する事により、レ
ーザ発振を高速に停止させる事が可能である事である。
またバイアス電流をヒステリシスの中間状態に設定して
おく事によシ、光注入等によシレーザをＯＮ状態に、そ
してバイアス電圧によりＯＦＦ状態に切υ変える事も可
能であり、従来の双安定レーザにはない新たな機能を有
せしめる事ができる。
おく事によシ、光注入等によシレーザをＯＮ状態に、そ
してバイアス電圧によりＯＦＦ状態に切υ変える事も可
能であり、従来の双安定レーザにはない新たな機能を有
せしめる事ができる。
発明の効果
以上実施例を用いて説明した如く、本発明は従来にない
、高速な発振制御の可能な光双安定素子を提供すること
ができる。
、高速な発振制御の可能な光双安定素子を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図（＆） 、 （ｂ）は本発明の一実施例の半導体
レーザの平面図、Ｉ−Ｉ’線断面図、第２図は第１図の
レーザのヒステリシス特性図、第３図（＆） 、 （ｂ
）は同第２の実施例のレーザの平面図、ＩＩ−ＩＩ’線
断面図、１・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・
・・クラッド層、３・−・・・・活性層、４．６・・・
・・・クラッド層、６・・・・・・Ｐ型Ｚｎ拡散領域、
９・・・・−Ｐｎ接合面、１０・・・・・・凹部（光吸
収層）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ム 第２図 第 ３ｒＩｌ
レーザの平面図、Ｉ−Ｉ’線断面図、第２図は第１図の
レーザのヒステリシス特性図、第３図（＆） 、 （ｂ
）は同第２の実施例のレーザの平面図、ＩＩ−ＩＩ’線
断面図、１・・・・・・ｎ−ＧａＡｓ基板、２・・・・
・・クラッド層、３・−・・・・活性層、４．６・・・
・・・クラッド層、６・・・・・・Ｐ型Ｚｎ拡散領域、
９・・・・−Ｐｎ接合面、１０・・・・・・凹部（光吸
収層）。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ム 第２図 第 ３ｒＩｌ
Claims (4)
- （１）第１導電型の半導体基板上もしくは第１導電型の
光クラッド層の形成された基板上に、光活性層及び第１
導電型の光クラッド層を有する層で形成された第１の領
域と、前記基板上に第２導電型の半導体でなる第２の領
域がほぼ直線状に接して形成された横方向注入型の半導
体レーザにおいて、Ｐｎ接合が形成されている接合面の
一部に凹部又は凸部が形成されて光共振器内部に光吸収
層が形成されている事を特徴とする半導体装置。 - （２）凹部又は凸部の近傍の第１の領域の内部に、第２
導電型の半導体層でなる第３の領域が存在する事を特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （３）凹部又は凸部の近傍の第２の領域の内部に、第１
導電型の前記光活性層と同一或はほぼ同一のエネルギー
禁止帯を有する半導体層又は前記光活性層と光クラッド
層を含む層で形成された第４の領域が存在する事を特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 - （４）光活性層が第２導電型である事を特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8373185A JPS61242087A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8373185A JPS61242087A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61242087A true JPS61242087A (ja) | 1986-10-28 |
Family
ID=13810665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8373185A Pending JPS61242087A (ja) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61242087A (ja) |
-
1985
- 1985-04-19 JP JP8373185A patent/JPS61242087A/ja active Pending
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