JPS62217689A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS62217689A JPS62217689A JP61060414A JP6041486A JPS62217689A JP S62217689 A JPS62217689 A JP S62217689A JP 61060414 A JP61060414 A JP 61060414A JP 6041486 A JP6041486 A JP 6041486A JP S62217689 A JPS62217689 A JP S62217689A
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- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 14
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Classifications
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- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- 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
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- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の＃１１ａ １ｊ汎明
叫既要〕
光ガイド層とクラッド層との間の凹凸部に伝導型の異な
る半導体を埋め込んで、活性層に周期的な電流分布に伴
う利得の周期構造を形成し単一スペクトル化を図る。
る半導体を埋め込んで、活性層に周期的な電流分布に伴
う利得の周期構造を形成し単一スペクトル化を図る。
本発明は半導体発光装置に係り、特に高速、長距離の伝
送を行なうためのＤＦＢレーザの改良に関する。
送を行なうためのＤＦＢレーザの改良に関する。
従来、高速、長距離の伝送を行なうためにＤＦＢレーザ
の単一スペクトル化の努力が行なわれている。
の単一スペクトル化の努力が行なわれている。
従来の回折格子による周期的有効屈折率の変化によるＤ
ＦＢレーザは二つの波長で発振する傾向がある。第４図
にその従来例を示し、（Ａ）は従来のＤＦＢレーザの模
式的断面図である。（Δ）図において、４１．４４はそ
れぞれ素子の下部及び上部のクラッド層でその間に活性
層４２及び光ガイドｒｆ４４３が形成されている。
ＦＢレーザは二つの波長で発振する傾向がある。第４図
にその従来例を示し、（Ａ）は従来のＤＦＢレーザの模
式的断面図である。（Δ）図において、４１．４４はそ
れぞれ素子の下部及び上部のクラッド層でその間に活性
層４２及び光ガイドｒｆ４４３が形成されている。
第４図（Ｂ）には、発振スペクトル図を示してあり、発
振周波数とスレッショルド・ゲインとを表している。良
く知られているように、回折格子の周期構造により決る
ブラング波長の左右にしきい値の同じスペクトルＰ１．
．Ｐ２があり、この二つのスペクトルで発振してしまう
確率が高い。
振周波数とスレッショルド・ゲインとを表している。良
く知られているように、回折格子の周期構造により決る
ブラング波長の左右にしきい値の同じスペクトルＰ１．
．Ｐ２があり、この二つのスペクトルで発振してしまう
確率が高い。
従来、これを単一波長化するためには、レーザの長さ方
向の非対象性を持ち込むか、回折格子の位相をレーザの
中央部で／！／４だけシフトする方法がある。
向の非対象性を持ち込むか、回折格子の位相をレーザの
中央部で／！／４だけシフトする方法がある。
しかしながら、レーザの長さ方向の非対象性を持ち込む
方法では、単一化のための効果が充分でなく、回折格子
の位相をレーザの中央部でλ／４だけシフトする方法で
は、その製作が困難である。
方法では、単一化のための効果が充分でなく、回折格子
の位相をレーザの中央部でλ／４だけシフトする方法で
は、その製作が困難である。
そこで、本発明はこの従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明者は利得の周期構造の場合、
ブラッグ波長に最も低いしきい値のスペクトルがあると
いう知見を得て本発明をなしたものである。
されたものであり、本発明者は利得の周期構造の場合、
ブラッグ波長に最も低いしきい値のスペクトルがあると
いう知見を得て本発明をなしたものである。
そして、ＤＦＢレーザに利得の周期構造を導入す方法を
種々考察した結果、回折格子の凹凸部に伝導型の異なる
半導体を埋め込んで、活性層に流れ込む電流に周期的分
布を設けることが最も好適であるとの結論に到達した。
種々考察した結果、回折格子の凹凸部に伝導型の異なる
半導体を埋め込んで、活性層に流れ込む電流に周期的分
布を設けることが最も好適であるとの結論に到達した。
第１図（Ａ）に、本発明の概念を示すために模式的に本
発明に係るＤＦＢレーザの素子断面図を示してあり、以
下これをとって説明する。
発明に係るＤＦＢレーザの素子断面図を示してあり、以
下これをとって説明する。
第１図（Ａ）において、それぞれｎ型及びｐ型のクラッ
ド層１及び５間に活性層２、凹凸ｒをもつ光ガイド層の
ｐ型半導体層３が備えられている。
ド層１及び５間に活性層２、凹凸ｒをもつ光ガイド層の
ｐ型半導体層３が備えられている。
またＡＲと示したのはファブリペロモードの発振を防止
するための反射防止膜である。これらの構成は従来例と
同様であるが、本発明においては、本質的に光ガイド層
３とクラッド層５とに屈折率差をつける必要がなく、屈
折率が同じ半導体で形成することができる。本発明の特
徴は、上述のように、ｒの凹凸部にクラッド層５及び光
ガイド層３と異なる半導体層４ （この場合ｎ型）を設
けている点である。この半導体Ｎ４は、凹凸ｒの谷と山
の間に収まるように形成されている。
するための反射防止膜である。これらの構成は従来例と
同様であるが、本発明においては、本質的に光ガイド層
３とクラッド層５とに屈折率差をつける必要がなく、屈
折率が同じ半導体で形成することができる。本発明の特
徴は、上述のように、ｒの凹凸部にクラッド層５及び光
ガイド層３と異なる半導体層４ （この場合ｎ型）を設
けている点である。この半導体Ｎ４は、凹凸ｒの谷と山
の間に収まるように形成されている。
第１図（Ａ）またはその部分拡大図（Ｂ）のように、凹
凸の山の部分ではクラッド層のｐ型半導体層５とガイド
層のｐ型半導体層３とが接触している。一方、ｎ型半導
体層４が設けられている部分では、光ガイド層のｐ型半
導体層３との間でｎ−ｐ ｆＤ合が形成される。このよ
うな本発明の構成において、ｐ側の半導体層５を正、ｎ
側の半導体層１に負電圧を与えてＤＦＢレーザを動作す
る時に、凹凸部ｒの半導体層４が設けられている部分の
ｎ−ｐ接合が逆バイアスされることになる。従って、ｎ
−ｐ接合が形成されるｎ型半導体層４が埋め込まれてい
る部分では、電流は阻止され、他方ｐ型半導体同志が接
触している部分に電流が集中して流れることになる。そ
れにより、第１図（Ａ）矢印のように、活性層に注入さ
れる電流に凹凸の周期と同じ電流密度の周期が発生する
ことになる。
凸の山の部分ではクラッド層のｐ型半導体層５とガイド
層のｐ型半導体層３とが接触している。一方、ｎ型半導
体層４が設けられている部分では、光ガイド層のｐ型半
導体層３との間でｎ−ｐ ｆＤ合が形成される。このよ
うな本発明の構成において、ｐ側の半導体層５を正、ｎ
側の半導体層１に負電圧を与えてＤＦＢレーザを動作す
る時に、凹凸部ｒの半導体層４が設けられている部分の
ｎ−ｐ接合が逆バイアスされることになる。従って、ｎ
−ｐ接合が形成されるｎ型半導体層４が埋め込まれてい
る部分では、電流は阻止され、他方ｐ型半導体同志が接
触している部分に電流が集中して流れることになる。そ
れにより、第１図（Ａ）矢印のように、活性層に注入さ
れる電流に凹凸の周期と同じ電流密度の周期が発生する
ことになる。
ここで、活性層の利得は電流密度の大きな部分型入きい
から、この活性層の電流密度の分布によって利得の分布
が導入されることになる。
から、この活性層の電流密度の分布によって利得の分布
が導入されることになる。
利得の周期的分布がある場合のレーザのスペクトル図を
第１図（Ｃ）に示している。第１図（Ｃ）において、横
軸が周波数、縦軸がスペクトルのスレッショルド・ゲイ
ンである。なお、図において、Ｃは光の速度、Ｌは共撮
器長である。
第１図（Ｃ）に示している。第１図（Ｃ）において、横
軸が周波数、縦軸がスペクトルのスレッショルド・ゲイ
ンである。なお、図において、Ｃは光の速度、Ｌは共撮
器長である。
第１図（Ｃ）によれば、丁度ブラッグ波長の所で最もし
きい値が低いスペクトルが存在する。このことから、本
発明において、ＤＦＢレーザに利得の分布を導入するこ
とにより、単一波長（ブラング波長）において発振する
レーザが提供できる。
きい値が低いスペクトルが存在する。このことから、本
発明において、ＤＦＢレーザに利得の分布を導入するこ
とにより、単一波長（ブラング波長）において発振する
レーザが提供できる。
第２図に本発明の模式的な素子の横断面図を示し、また
第３図にその縦断面図を示す。第２図または第３図にお
いて、１はｎ −ＩｎＰ基板（下部クラブト層を含む）
、２は活性層のＩｎＧａＡｓＰ、３は光ガイド層のｐ−
１ｎＰ、５は上部クラッド層のｐ−ｆＰ、６はコンタク
ト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰであり、ｎ側及びｐ側に
それぞれ電極７．８が形成されている。さらに、第２図
において、光ガイド眉３には周期λの凹凸部９が形成さ
れ、その高さく凹凸の山から谷の高さ）をｈ、凹凸の中
心から活性層２までの距離をｄと表している。本実施例
の特徴は、凹凸部９に伝導型の異なる半導体４を埋め込
んで、上述のように利得の周期構造をもたせた点である
。なお、第３図の他の方向の断面図において、活性Ｎ２
より深いメサが形成され、１０，１１と指示する高抵抗
半導体層で活性層を合むメサが埋め込まれている。
第３図にその縦断面図を示す。第２図または第３図にお
いて、１はｎ −ＩｎＰ基板（下部クラブト層を含む）
、２は活性層のＩｎＧａＡｓＰ、３は光ガイド層のｐ−
１ｎＰ、５は上部クラッド層のｐ−ｆＰ、６はコンタク
ト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰであり、ｎ側及びｐ側に
それぞれ電極７．８が形成されている。さらに、第２図
において、光ガイド眉３には周期λの凹凸部９が形成さ
れ、その高さく凹凸の山から谷の高さ）をｈ、凹凸の中
心から活性層２までの距離をｄと表している。本実施例
の特徴は、凹凸部９に伝導型の異なる半導体４を埋め込
んで、上述のように利得の周期構造をもたせた点である
。なお、第３図の他の方向の断面図において、活性Ｎ２
より深いメサが形成され、１０，１１と指示する高抵抗
半導体層で活性層を合むメサが埋め込まれている。
以下により具体的に本実施例の各部を示す。
１：ｎ−１ｎＰ基板（クラッド層）
キャリア濃度Ｎｏ ＝ ２ Ｘ １０Ｉ８ｃｌａ−３２
： ＩｎＧａＡｓＰの活性層 組成（波長で表す）λρＬ＝ １．３μｍ厚味＝０．１
５μｍ ３：光ガイド層のｐ −１ｎＰ 組成λｐＬ＝ １．３μｍ ｐ型ドープ、キャリア濃度Ｎ ａ＝Ｉ Ｘ １０１７ｃ
ｍ−３〜３ Ｘ １０” ｃｍ−３ 凹凸部の構成 周期λ＝ ２０００人 高さｈ ＝ ５００人 活性層までの距離ｄ ＝ ３００人 ４：伝導型の異なる半導体層 ｎ型ドープ、キャリア濃度Ｎｏ ＝ Ｉ Ｘ １０Ｉ７
１０ｌ７〜３ × １０区”ｃｎ＋ −９ 厚味−３００人 ５：上部クラッド層のｐＩｎＰ キャリア濃度Ｎ ａ ＝２ Ｘ １０Ｉ８１０ｌ８厚味
＝１．５μｍ ６：コンタクト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰキャリア濃
度Ｎ ａ＝ ｌ ｘ ＩＱ” ｃｍ−３厚味＝０．５μ
ｍ ７：電極 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ ８：電極 八ｕＧｅ／ Ｎｉ／ Ａｕ Ｌ：共振器長 Ｌ ＝ ４００μｍ 以上の実施例において、凹凸の中にｎ型層を埋めむこと
により、電流が周期的に活性層に注入され、利得の周期
的分布が得られる。このように、利得の分布がつくこと
により、ＤＦＢレーザのストップバンドの中で共振を生
じ、単一スペクトルで発振する。
： ＩｎＧａＡｓＰの活性層 組成（波長で表す）λρＬ＝ １．３μｍ厚味＝０．１
５μｍ ３：光ガイド層のｐ −１ｎＰ 組成λｐＬ＝ １．３μｍ ｐ型ドープ、キャリア濃度Ｎ ａ＝Ｉ Ｘ １０１７ｃ
ｍ−３〜３ Ｘ １０” ｃｍ−３ 凹凸部の構成 周期λ＝ ２０００人 高さｈ ＝ ５００人 活性層までの距離ｄ ＝ ３００人 ４：伝導型の異なる半導体層 ｎ型ドープ、キャリア濃度Ｎｏ ＝ Ｉ Ｘ １０Ｉ７
１０ｌ７〜３ × １０区”ｃｎ＋ −９ 厚味−３００人 ５：上部クラッド層のｐＩｎＰ キャリア濃度Ｎ ａ ＝２ Ｘ １０Ｉ８１０ｌ８厚味
＝１．５μｍ ６：コンタクト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰキャリア濃
度Ｎ ａ＝ ｌ ｘ ＩＱ” ｃｍ−３厚味＝０．５μ
ｍ ７：電極 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ ８：電極 八ｕＧｅ／ Ｎｉ／ Ａｕ Ｌ：共振器長 Ｌ ＝ ４００μｍ 以上の実施例において、凹凸の中にｎ型層を埋めむこと
により、電流が周期的に活性層に注入され、利得の周期
的分布が得られる。このように、利得の分布がつくこと
により、ＤＦＢレーザのストップバンドの中で共振を生
じ、単一スペクトルで発振する。
以上実施例を示したが、本発明の半導体レーザを得るに
あたり、利得分布の周期構造のみにより発振させる場合
、利得分布の周期構造では結合係数にが屈折率分布の周
期構造を用いる場合より小さいので、共振器長りを従来
よりやや長く形成する必要がある。また、上記実施例の
ように利得分布の周期構造のみにより発振させる以外に
、成る程度屈折率分布の周期構造をもたせることも考え
られそのような場合にも本発明は有効である。
あたり、利得分布の周期構造のみにより発振させる場合
、利得分布の周期構造では結合係数にが屈折率分布の周
期構造を用いる場合より小さいので、共振器長りを従来
よりやや長く形成する必要がある。また、上記実施例の
ように利得分布の周期構造のみにより発振させる以外に
、成る程度屈折率分布の周期構造をもたせることも考え
られそのような場合にも本発明は有効である。
以上のことから明らかなように、本発明の半導体レーザ
によれば、ＤＦＢレーザの層構造を変えて、周期的な利
得の変化を導入することにより、従来のように屈折率の
分布の周期構造を導入したレーザと異なり、ブラッグ波
長で発振する単一波長レーザを得ることができる。
によれば、ＤＦＢレーザの層構造を変えて、周期的な利
得の変化を導入することにより、従来のように屈折率の
分布の周期構造を導入したレーザと異なり、ブラッグ波
長で発振する単一波長レーザを得ることができる。
第１図（Ａ）、 （Ｂ）及び（Ｃ）は本発明の概念を
示すためのそれぞれ素子断面図２部分拡大図及び発振周
波数とスレッショルド・ゲインの関係を示す図、第２図
は本発明の実施例の要部横断面図、第３図は本発明の実
施例の要部縦断面図、第４図（Ａ）及び（Ｂ）は従来例
を示すためのそれぞれ素子断面図及び発振周波数とスレ
ッショルド・ゲインの関係を示す図である。 １：ｎ−ＩｎＰ基板（クラッド層） ２ ： ＩｎＧａＡｓＰの活性層 ３：光ガイド層のｐ −１ｎＰ ４：伝導型の異なる半導体層（ｎ−ＩｎＰ）５：上部ク
ラ７Ｆ層のｐ −１ｎＰ ６：コンタクト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰ７：電極 ８：電極 Ｌ：共振器長
示すためのそれぞれ素子断面図２部分拡大図及び発振周
波数とスレッショルド・ゲインの関係を示す図、第２図
は本発明の実施例の要部横断面図、第３図は本発明の実
施例の要部縦断面図、第４図（Ａ）及び（Ｂ）は従来例
を示すためのそれぞれ素子断面図及び発振周波数とスレ
ッショルド・ゲインの関係を示す図である。 １：ｎ−ＩｎＰ基板（クラッド層） ２ ： ＩｎＧａＡｓＰの活性層 ３：光ガイド層のｐ −１ｎＰ ４：伝導型の異なる半導体層（ｎ−ＩｎＰ）５：上部ク
ラ７Ｆ層のｐ −１ｎＰ ６：コンタクト層のｐ” ＩｎＧａＡｓＰ７：電極 ８：電極 Ｌ：共振器長
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 第１導電型の半導体層からなる第１クラッド層と、該ク
ラッド層上に形成した活性層の半導体層と、該活性層の
半導体層に隣接して設けた第２導電型の半導体光ガイド
層と、該光ガイド層上に設けた第２導電型の第２クラッ
ド層とから成る半導体発光装置において、 前記第２導電型の光ガイド層と第２クラッド層との間に
周期的に第１導電型の半導体層を埋め込み、前記活性層
に周期的な電流分布に伴う利得の周期構造を形成したこ
とを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060414A JPS62217689A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61060414A JPS62217689A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217689A true JPS62217689A (ja) | 1987-09-25 |
Family
ID=13141503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61060414A Pending JPS62217689A (ja) | 1986-03-18 | 1986-03-18 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62217689A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0969671A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Canon Inc | 偏波変調可能な分布帰還型半導体レーザ |
| US5731908A (en) * | 1995-12-08 | 1998-03-24 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Photographic lens system |
| WO2001024332A1 (fr) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur a retroaction repartie et a coulage de gain |
| JP2010278329A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
-
1986
- 1986-03-18 JP JP61060414A patent/JPS62217689A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0969671A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Canon Inc | 偏波変調可能な分布帰還型半導体レーザ |
| US5731908A (en) * | 1995-12-08 | 1998-03-24 | Samsung Aerospace Industries, Ltd. | Photographic lens system |
| WO2001024332A1 (fr) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur a retroaction repartie et a coulage de gain |
| US6493369B2 (en) | 1999-09-29 | 2002-12-10 | The Furukawa Electrical Co., Ltd. | Gain-coupling distributed feedback type semiconductor laser device |
| JP2010278329A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
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