JPS62221179A - Embedded semiconductor laser - Google Patents
Embedded semiconductor laserInfo
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- JPS62221179A JPS62221179A JP6510786A JP6510786A JPS62221179A JP S62221179 A JPS62221179 A JP S62221179A JP 6510786 A JP6510786 A JP 6510786A JP 6510786 A JP6510786 A JP 6510786A JP S62221179 A JPS62221179 A JP S62221179A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、主に光通信の光源として用いられろ埋込型
半導体レーザに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to a buried semiconductor laser mainly used as a light source for optical communications.
「従来の技術」
近年、レーザ発振が単−横モードで安定に行なわれる長
所があることから、各種の埋込型半導体レーザが開発さ
れ、実用化されている。第3図はこの種の半導体レーザ
の一例を示す断面図であり、この図において、lはp−
rnP基板、2はInGaAsP活性層、3はn−1n
Pクラッド層、4はn−InP第1埋込層、5はp−r
nP第2埋込層、6は絶縁膜、7,8は電極である。"Prior Art" In recent years, various buried semiconductor lasers have been developed and put into practical use because they have the advantage of stably performing laser oscillation in a single transverse mode. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of this type of semiconductor laser, and in this figure, l is p-
rnP substrate, 2 is InGaAsP active layer, 3 is n-1n
P cladding layer, 4 n-InP first buried layer, 5 p-r
The nP second buried layer, 6 is an insulating film, and 7 and 8 are electrodes.
「発明が解決しようとする問題点」
上述した従来の埋込型半導体レーザにおいては、図から
明らかなように、基板1および第1.第2埋込層4.5
がp −n −p トランジスタを構成しており、その
エネルギバンド図は、バイアスなしの場合に第4図(イ
)のようになり、また、電極8,7に各々正、負のバイ
アス電圧を印加した場合は、第4図(ロ)のようになる
。なお、図において、Fはフェルミレベル、Egはエネ
ルギギャップを示す。"Problems to be Solved by the Invention" In the conventional buried semiconductor laser described above, as is clear from the figure, the substrate 1 and the first . Second buried layer 4.5
constitutes a p-n-p transistor, and its energy band diagram is as shown in Fig. 4 (a) without bias, and when positive and negative bias voltages are applied to electrodes 8 and 7, respectively When the voltage is applied, the result will be as shown in FIG. 4 (b). In the figure, F indicates the Fermi level and Eg indicates the energy gap.
ところで、基板lおよび埋込層4,5がトランジスタ構
造になっている場合、埋込層4,5を通るリーク電流が
トランジスタのベース電流となり、この結果、上記リー
ク電流がある程度以上に増えると、埋込層4,5に大き
な電流が流れてしまう(トランジスタがオン状態−とな
る)。したがって、従来の埋込型半導体レーザにおいて
は、特に高注入電流時において、埋込層4,5を通るリ
ーク電流が増加し、これにより光出力および効率が低下
してし−まう問題があった。第5図における実線L1は
、従来の埋込型半導体レーザの注入電流−光出力特性を
示しており、この図から明らかなように、従来のレーザ
は注入電流が増加すると、特性曲線の傾きが徐々に小さ
くなり、最終的に光出力が飽和してしまう。By the way, when the substrate l and the buried layers 4 and 5 have a transistor structure, the leakage current passing through the buried layers 4 and 5 becomes the base current of the transistor, and as a result, if the leakage current increases beyond a certain level, A large current flows through the buried layers 4 and 5 (the transistors are turned on). Therefore, in conventional buried semiconductor lasers, there has been a problem in that the leakage current passing through the buried layers 4 and 5 increases, especially when the injection current is high, and this reduces optical output and efficiency. . The solid line L1 in FIG. 5 indicates the injection current vs. optical output characteristic of the conventional buried semiconductor laser. As is clear from this figure, as the injection current increases, the slope of the characteristic curve of the conventional laser increases. It gradually becomes smaller and eventually the light output becomes saturated.
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、高注入電流時においてら、リーク電流が増加す
ることなく、これにより、高光出力、高効率を達成する
ことができる埋込型半導体レーザを提供することにある
。This invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide an embedded type that can achieve high optical output and high efficiency without increasing leakage current even when a high injection current is applied. The purpose of the present invention is to provide semiconductor lasers.
「問題点を解決するための手段」
この発明は、半導体基板上に形成されたストライプ状の
活性層の両側部を、半導体基板上に順次積層された複数
の埋込層によって埋め込んでなる埋込型半導体レーザに
おいて、複数の埋込層を、半導体基板と反対導電型の、
かつ第2埋込層よリバンドギャップエネルギの小さい第
1埋込層と、半導体基板と反対導電型の第2埋込層と、
半導体基板と同一導電型の第3埋込層とから構成したこ
とを特徴としている。``Means for Solving the Problems'' This invention provides a buried method in which both sides of a striped active layer formed on a semiconductor substrate are buried with a plurality of buried layers sequentially stacked on the semiconductor substrate. type semiconductor laser, the multiple buried layers are of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate.
and a first buried layer having smaller reband gap energy than the second buried layer, and a second buried layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate.
It is characterized in that it is composed of a semiconductor substrate and a third buried layer of the same conductivity type.
「実施例」
以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。第1図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図
である。この図において、lはp−InP基板、2は[
nGaAsP活性層、3はn−1nPクラッド層、6は
絶縁膜、7.8は電極であり、これらの構成は第3図の
ものと同じである。"Embodiment" Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the present invention. In this figure, l is a p-InP substrate, 2 is [
The nGaAsP active layer, 3 an n-1nP cladding layer, 6 an insulating film, and 7.8 electrodes, these structures are the same as those shown in FIG.
また、12はn−InP第2埋込層、13はp−1nP
第3埋込層であり、これらら第3図の埋込層4゜5と同
一である。そして、この実施例による半導体レーザが第
3図の半導体レーザと異なる点は、基板1と第2埋込層
12との間に、基板1と反対導電型で、かつバンドギャ
ップエネルギの小さい半導体層、すなわちこの実施例に
おいてはn−InGaAsP第1埋込層11が介在され
ている点である。Further, 12 is an n-InP second buried layer, and 13 is a p-1nP layer.
This is the third buried layer, and is the same as the buried layer 4.5 in FIG. The semiconductor laser according to this embodiment is different from the semiconductor laser shown in FIG. That is, in this embodiment, an n-InGaAsP first buried layer 11 is interposed.
この実施例において、基板!および埋込層If〜13は
、p−n−n−pi造のへテロトランジスタを構成して
おり、そのエネルギバンド図は、バイアスなしの場合に
第2図(イ)のようになり、また、電極8.7に各々正
、負バイアス電圧を印加した時は、第2図(ロ)のよう
になる。ところで、バイアス時において、埋込層11〜
13を通るリーク電流は、第2図(ロ)に示すように、
正孔りとして基板lから第1埋込層11へ注入される。In this example, the substrate! and the buried layer If~13 constitute a p-n-n-pi heterotransistor, and its energy band diagram is as shown in FIG. 2 (a) in the case of no bias, and , when positive and negative bias voltages are applied to the electrodes 8 and 7, respectively, as shown in FIG. 2 (b). By the way, at the time of bias, the buried layers 11 to
The leakage current passing through 13 is as shown in Figure 2 (b).
The holes are injected from the substrate l into the first buried layer 11.
しかし、この実施例においては、第1埋込層11のバン
ドギャップエネルギが第2埋込12のバンドギャップエ
ネルギより小さく、この結果、図に示すエネルギ障壁(
ヘテロ障壁)■ができ、このエネルギ障壁によって、正
孔りの第2埋込層12への拡散がせき止められる。すな
わち、この実施例によれば、基板1および埋込層11−
13によって形成されるトランジスタの利得が極めて小
さく、したがつて、高注入電流時においてら、リーク電
流を極めて小さくすることができ、これにより、大きな
光出力を得ることができる。この実施例の光出力特性を
、第5図に破線L2によって示す。However, in this embodiment, the bandgap energy of the first buried layer 11 is smaller than the bandgap energy of the second buried layer 12, resulting in an energy barrier (
A heterobarrier (2) is formed, and this energy barrier prevents holes from diffusing into the second buried layer 12. That is, according to this embodiment, the substrate 1 and the buried layer 11-
The gain of the transistor formed by the transistor 13 is extremely small, so even when a high current is injected, the leakage current can be made extremely small, thereby making it possible to obtain a large optical output. The optical output characteristics of this example are shown in FIG. 5 by a broken line L2.
なお、第1埋込層11のバンドギャップ波長λ9は、活
性層2のλ9が1.3μmの場合に1.0〜1.25μ
m程度、活性層2のλ9が1.5〜1゜6μmの場合に
1.1〜1.35μm程度が適切である。また、第3埋
込層I3の上に、熱ダメージを避けるため、および平坦
性を増すために、p(またはn) −I nGaAsP
層を積層してもよい。Note that the bandgap wavelength λ9 of the first buried layer 11 is 1.0 to 1.25 μm when λ9 of the active layer 2 is 1.3 μm.
When λ9 of the active layer 2 is 1.5 to 1.6 μm, a suitable value is about 1.1 to 1.35 μm. Moreover, p (or n) -I nGaAsP is added on the third buried layer I3 to avoid thermal damage and to increase flatness.
The layers may be laminated.
また、上記実施例はp型基板lを用いているが、この発
明はn型基板を用いた半導体レーザにも適用可能である
。この場合、埋込層11−13の導電型が逆になる。ま
た、この発明は、GaAs系の半導体レーザにら適用可
能である。更にこの発明は、ファブリペロ−型レーザ、
分布帰還型レーザ、分布反射型レーザ等各種の半導体レ
ーザに適用可能である。Further, although the above embodiment uses a p-type substrate l, the present invention is also applicable to a semiconductor laser using an n-type substrate. In this case, the conductivity types of the buried layers 11-13 are reversed. Further, the present invention is applicable to GaAs-based semiconductor lasers. Further, the present invention provides a Fabry-Perot type laser,
It is applicable to various semiconductor lasers such as distributed feedback lasers and distributed reflection lasers.
「発明の効果」
以上説明したように、この発明によれば、高注入電流時
においても、リーク電流を極めて小さくすることができ
る。これにより、高光出力、高効率の半導体レーザを得
ることができ、長距離通信用の光源として極めて有用で
ある。また、この発明による半導体レーザは、高出力が
得られることから、光ファイバとの結合効率が悪くても
、光フアイバ端出力を大きくでき、この結果、光ファイ
バとの結合が容易になり、また、中継器間のスパン長ら
長くとることができる。また、一定光出力でエージング
にかける場合も、効率が高い分だけ低電流で駆動するこ
とができ、温度特性、信頼性も向上する。"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, leakage current can be made extremely small even when a high injection current is applied. This makes it possible to obtain a semiconductor laser with high optical output and high efficiency, which is extremely useful as a light source for long-distance communications. Furthermore, since the semiconductor laser according to the present invention can obtain high output, even if the coupling efficiency with the optical fiber is poor, the output at the end of the optical fiber can be increased, and as a result, coupling with the optical fiber becomes easy. , the span length between repeaters can be made longer. Furthermore, when aging is performed with a constant light output, the higher efficiency allows driving with lower current, improving temperature characteristics and reliability.
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、第2
図(イ)、(ロ)は各々同実施例の非バイアス時および
バイアス時のエネルギバンド図、第3図は従来の埋込型
半導体レーザの構成例を示す断面図、第4図(イ)、(
ロ)は各々、同半導体レーザの非バイアス時およびバイ
アス時のエネルギバンド図、第5図は、第1図および第
3図の半導体レーザの各先出カー注入電流特性を示す図
である。
l・・・・・・半導体基板、2・・・・・・活性層、1
1 山・・・第1埋込層、12・・・・・・第2埋込層
、13・・・・・・第3埋込層FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of the present invention, and FIG.
Figures (A) and (B) are energy band diagrams of the same embodiment in non-biased and biased states, respectively. Figure 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional buried semiconductor laser. Figure 4 (A). ,(
b) are energy band diagrams of the same semiconductor laser in non-biased and biased states, and FIG. 5 is a diagram showing the Kerr injection current characteristics of the semiconductor lasers shown in FIGS. 1 and 3. l... Semiconductor substrate, 2... Active layer, 1
1 Mountain: first buried layer, 12: second buried layer, 13: third buried layer
Claims (1)
部を、前記半導体基板上に順次積層された複数の埋込層
によって埋め込んでなる埋込型半導体レーザにおいて、
前記複数の埋込層を、前記半導体基板と反対導電型の、
かつ第2埋込層よリバンドギャップエネルギの小さい第
1埋込層と、前記半導体基板と反対導電型の第2埋込層
と、前記半導体基板と同一導電型の第3埋込層とから構
成してなる埋込型半導体レーザ。A buried semiconductor laser in which both sides of a striped active layer formed on a semiconductor substrate are buried by a plurality of buried layers sequentially stacked on the semiconductor substrate,
The plurality of buried layers are of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate.
and a first buried layer having smaller reband gap energy than the second buried layer, a second buried layer having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate, and a third buried layer having the same conductivity type as the semiconductor substrate. An embedded semiconductor laser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6510786A JPS62221179A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Embedded semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6510786A JPS62221179A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Embedded semiconductor laser |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62221179A true JPS62221179A (en) | 1987-09-29 |
JPH0426793B2 JPH0426793B2 (en) | 1992-05-08 |
Family
ID=13277341
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6510786A Granted JPS62221179A (en) | 1986-03-24 | 1986-03-24 | Embedded semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62221179A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5884485A (en) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Nec Corp | Buried hetero-structure semiconductor laser |
JPS59112671A (en) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Semiconductor laser |
-
1986
- 1986-03-24 JP JP6510786A patent/JPS62221179A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5884485A (en) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Nec Corp | Buried hetero-structure semiconductor laser |
JPS59112671A (en) * | 1982-12-20 | 1984-06-29 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Semiconductor laser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0426793B2 (en) | 1992-05-08 |
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