JPS62190885A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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Publication number
JPS62190885A
JPS62190885A JP3408686A JP3408686A JPS62190885A JP S62190885 A JPS62190885 A JP S62190885A JP 3408686 A JP3408686 A JP 3408686A JP 3408686 A JP3408686 A JP 3408686A JP S62190885 A JPS62190885 A JP S62190885A
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JP
Japan
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layer
layers
quantum well
optical waveguide
barrier
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Pending
Application number
JP3408686A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3408686A priority Critical patent/JPS62190885A/ja
Publication of JPS62190885A publication Critical patent/JPS62190885A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H01S5/34Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野J この発明は、半導体レーザ装置に係り、特に光導波層が
傾斜型屈折率分布となっている、いわゆるG RI N
 −S CH(Graded Index −8epa
rateConfinement Heterostr
ucture )半導体装置の改良に関するものである
[従来の技術] 第2図は例えば文献[Applied Physics
 Letters 39(2)、15 July 19
81 、 P134− rA graded −1nd
ex waveguide 5eparate −co
nfinement 1aser withvery 
low threshold and a narro
w Gaussian beamJJに示されるような
従来のGRIN−8CH半導体レーザ装置を示す断面図
である。図において、(1)は金属電極、(2)は第1
の導電型の基板、(3)は第1の導電型のクラッド層、
(4)はアンドープ又は第1の導電型の第1の光4波層
、(5)は活性層、(6)はアンドープ又は第2の導電
型の第2の光導波層、(7Jは第2の導電型のクラツド
層、(8)は第2の導電型のコンタクト層、(9)は金
属電極である。そして、上記活性層(5)は所定発振波
長を得るために必要な禁制帯幅を有して基板(2)と格
子整合して分り、またクラッド層(3)(7)は活性層
(5)との格子整合条件を満足し、上記活性層(5)よ
りも禁制帯幅が大きく、屈折率が小さくなるようにしで
ある。更に光導波層(4) (6)は活性層(5)とク
ラッド層(3) (7)との中間の禁制帯幅と屈折率を
もつように構成され、かっこの屈折率に傾斜をもたせる
ために、活性層(5)との格子整合条件を満足させつつ
、光導波層(4) (6)の組成を微妙に変化させ、禁
制帯幅が徐々に変化する構造とされている。
〔発明が解決しようとする問題点] 従来の半導体レーザ装置は、以上のように光導波層(4
)と(6)が活性層(5)と格子整合条件を満たしつつ
、組成を徐々に変化させて傾斜型屈折率分布を持つよう
に作られているので多元混晶半導体の組成を精密に制御
しなければならず、エピタキシャル結晶薄膜を作製する
上で一般的な困難さが存在する。この困難さは、3元又
は4元の混晶半導体であるInx (GayAl l−
y ) t −xAB sInxGa 1−zAa y
 P 1−yを用いた1、3〜1.6μmの長波長帯半
導体レーザ、或いはInx (GayAll −yh 
−z Pを用いた0、 5 prnNO,6μm短波長
帯半導体レーザにおいて、GRIN−8CHa造を実現
する上で著しく、素子製造上の再現性、歩留りに基本的
な問題点があり、また、光この発明は上記のような問題
点を解消するためになされたもので、光導波層を、混晶
半導体の精密な組成分布制御を行なうことなく、その層
厚のみを制御することによって、容易にGR工N −S
CH構造を有する半導体レーザ装置を得ることを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段] この発明に係る半導体レーザ装置は、光導波層を障壁層
とこの障壁層よりも禁制帯幅の小さい量子井戸層とを交
互に積層するとともに、この交互に積層された障壁層と
量子井戸層の少なくとも一方の層厚を上記活性層から遠
ざかるKっれて序々に薄くして構成したものである。
[作用] この発明における半導体レーザ装置は、交互に積層され
た障壁層と量子井戸層の少なくとも一方の層厚を上記活
性層から遠ざかるにつれて序々に薄くしているので、従
来の光導波層と近似的に同じ形状をもつ傾斜型禁制帯構
造を実現することができる。
〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において(10)は金属電極、(20)はこの金属電
極(lO)を裏面に有するn型GaAsの半導体基板、
(30)はこの半導体基板(20)上に設けられたn型
AIG−の第1クラツド層、(40)はこの第1クラッ
ド層(30)上に設けられたi型またはn型の第1光導
波層、(50)はこの第1光萼波層(4o)上に設けら
れたP型GaAsの活性層、(60)はこの活性層(5
o)上に設けられた1型またはp型の第2光導波層、(
70)はこの第2光導波層(60)上に設けられたp型
AlGaAsの第2クラッド層、(80)はこの第2ク
ラッド層(70)上に設けられたp型GaAsのコンタ
クト層、  (90)はこのコンタクト層(8o)上に
設けられた金属電極である。(100)及び(110)
はAlxGa1−XA8 (0<−x<1)の量子井戸
層、(120)及び(130)はこの量子井戸層(10
0) (110)よりも禁制帯幅の大きいAlyGa 
1−yAs (0<y< l、y>x)の障壁層で、こ
れら量子井戸層(100) (110)と障壁層(12
0) (130)を交互に積層して超格子または多重量
子構造とすることにより第1及び第2光導波層(40)
 (60)を各々構成しており、このとき瓜子井F層(
100) (110)の厚さは第1及び第2光導波層(
40) (60)で共に同一厚さに形成され、第1光J
♀茨層(40)に於る#壁層(120)の厚さは第1ク
ラッド層(30)から活性層(50)にかけて序々(/
i:厚くなるよう形成され、第2光導波層(60)に於
る障壁層(30)の厚さは活性層(50)から第2クラ
ッド層(70)にかけて序々に厚くなるように形成され
ている。
以上のように構成されたGR工N−8CH半導体レーザ
装置においては、傾斜型屈折率分布をもつ光導波層(4
0) (60)を複雑に混晶組成を制御して作製する必
要がなく、量子井戸層(100) (110)及び障壁
層(120) (130)の層厚の制御のみによって容
易に作ることができる。これは光導波層(40) (6
0)の禁制帯幅が量子井戸層(100) (110)と
障壁層(120)(130)の厚さに応じて量子サイズ
効果(引用文献−RlDingle 、 Festk8
rperprobleme edited by H,
J、 Queisser、 Pergamon−Vie
weg 1975 Vol、XV、 p21  )によ
り変化するためで、上記実施例の如く障壁層(120)
 (130)の膜厚を活性層(5o)から遠ざかるにつ
れて序々に薄くすれば、光導波層(40) (60)の
禁制帯幅を活性層(50)と、クラッド層(20) (
70)の中間の値とし、第2図に示す伝導帯ポテンシャ
ルと近似的に同じ形状をもつ傾斜型禁制帯構造を実現す
ることができる。
そして、更に上記実施例の構成のものではIM性層(5
0)と光導波層(40) (60)との界面の結晶性が
改善される効果がある。(引用文献−Japan、 J
、 Apl)1 、 Phys、 24 、L405(
1985)K、 Fujiwara、 J、 L、 d
ekiiguel、に、Ploogコ なお、上記実施例に於ては、AlxGa 1−zAs 
(04x<1)の材料系を用いた0、7〜0.8μm帯
のレーザ発振波長を有する半導体レーザ装置について説
明したがInxGa1−zAsy Pl−yおよびIn
0.53 (AlxGal −z )0.47Aa材料
系を用いた1、3〜1.6μm長波長帯の半導体レーザ
或いはIn0.51(AlxGat−X)0.49 F
材料系を用いた0、5〜0.6μmi波長帯の半導体レ
ーザについて適用しても良い。
また、上記実施例においては、上記光4波層の全部に傾
斜型の禁制帯幅および屈折率を持たせたが、必ずしも全
部である必要はなく、一部であっても良い。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、光導波層を障壁層と、
この障壁層よりも禁制帯幅の小さい量子井戸層とを交互
に積層するとともに、この交互に積層された障壁層と量
子井戸層の少・よくとも一方の層厚を上記活性層から遠
ざかるにつれて序々に薄くして構成するようにしたので
、従来と同様の傾斜型禁制帯構造を有する光導波層を障
壁層及び量子井戸層の膜厚を制御するだけで簡単に実現
でき、かつ活性層と光導波層との界面の結晶性が良くナ
ルという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図、第2図は従来のGR工N−3CI半導体レ
ーザ装置を示す断面図である。 図において、(20)は半導体基板、(30)は第1ク
クンド層、(40)及び(60)は光4波層、(50)
は活性層、(70)は第2クラブト層、(100)及び
(110)は量子井戸層、(120) (130)は障
壁層である。 なお、図中同−符句は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板、この半導体基板上に設
    けられた第1導電型の第1クラツド層、この第1クラツ
    ド層上に設けられた第2導電型の活性層、この活性層上
    に設けられた第2導電型の第2クラツド層、上記第1ク
    ラツド層と上記活性層との間および上記第2クラツド層
    と上記活性層との間の少なくとも一方に設けられた光導
    波層、上記第2クラツド層上に設けられた第2導電型の
    コンタクト層を有し、上記光導波層は障壁層と、この障
    壁層よりも禁制帯幅の小さい量子井戸層とを交互に積層
    し、上記障壁層と量子井戸層の少なくとも一方の層厚を
    、上記活性層から遠ざかるにつれて序々に薄くして構成
    したことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. (2)光導波層は量子井戸層の厚さを一定とし、障壁層
    の厚さを活性層から遠ざかるにつれて序々に薄くなるも
    のとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体レーザ装置。
  3. (3)量子井戸層はAlxGa_1_−_xAs(0≦
    x<1)からなり、かつ障壁層はAlyGa_1_−_
    yAs(0<y≦1、y>x)からなることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導体レー
    ザ装置。
  4. (4)光導波層を構成する超格子又は多重量子井戸構造
    が、量子井戸層はIn0.53Ga0.47Asを用い
    、からなり、かつ障壁層はIn0.52Al0.48A
    s又はInPからなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の半導体レーザ装置。
  5. (5)光導波層を構成する超格子又は多重量子井戸構造
    が、量子井戸層はIn0.49(AlxGa_1−_x
    )0.51p(0≦x<1)からなり、かつ障壁層はI
    n0.49(AlyGa_1−_y)0.51P(0<
    y≦1、y>x)からなることを特徴とする特許請求範
    囲第1項または第2項記載の半導体レーザ装置。
JP3408686A 1986-02-18 1986-02-18 半導体レ−ザ装置 Pending JPS62190885A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264286A (ja) * 1988-04-15 1989-10-20 Omron Tateisi Electron Co 半導体量子井戸レーザ
WO1993003524A1 (en) * 1991-08-01 1993-02-18 Optronics Ireland A laser structure

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01264286A (ja) * 1988-04-15 1989-10-20 Omron Tateisi Electron Co 半導体量子井戸レーザ
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