JPS63137495A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63137495A JPS63137495A JP28545686A JP28545686A JPS63137495A JP S63137495 A JPS63137495 A JP S63137495A JP 28545686 A JP28545686 A JP 28545686A JP 28545686 A JP28545686 A JP 28545686A JP S63137495 A JPS63137495 A JP S63137495A
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Links
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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
- H01S5/20—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
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- 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）
本発明は光通信の光源に適し、高速変調が可能な半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
（従来の技術）
光フアイバ通信は現在日本、北米を中心に伝送容量４０
０〜５６５Ｍｂ／ｓのシステムが実用化されている。こ
の分野での伝送容量の大容量化の進展は目ざましく、近
い将来２ Ｇｂ／ｓのシステムも実用化きれる見通しが
得られており、更に研究段階ではあるが４ Ｇｂ／ｓ
、 ８ Ｇｂ／ｓといった大容量伝送システムの研究も
行なわれている。このような大容量光ファイバ通信シス
テムの進展に伴って、光源である半導体レーザの高速化
が重要な課題となってきた。
０〜５６５Ｍｂ／ｓのシステムが実用化されている。こ
の分野での伝送容量の大容量化の進展は目ざましく、近
い将来２ Ｇｂ／ｓのシステムも実用化きれる見通しが
得られており、更に研究段階ではあるが４ Ｇｂ／ｓ
、 ８ Ｇｂ／ｓといった大容量伝送システムの研究も
行なわれている。このような大容量光ファイバ通信シス
テムの進展に伴って、光源である半導体レーザの高速化
が重要な課題となってきた。
一高温・高出力特性に優れる光フアイバ通信用の半導体
レーザとして、第３図にその横断面図で示した二重チャ
ネル・プレーナー埋め込み型半導体レーザ（以下ＤＣ−
ＦＢＩレーザと称する）がある。本図のＤＣ−ＰＢ）ｌ
レーザの構造は、ｎ−ＩｎＰ基板１（Ｓｎドーピング濃
度１．５Ｘ ＩＱ”ｃｒｎ−” ）の上にｎ−ＩｎＰバ
ッファＭ２ （Ｓｎ； ６ ＸＩＯ”ｃｍ−”） 、ノ
ンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３ 、 ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層４ （Ｚｎ； ２ ＸＩＯ”ａｍ−”）をぞれぞ
れ３ｍ、０．１ｍ、１−の厚きにエピタキシャル成長し
て多層半導体を形成し、この多層半導体に活性層３より
も深い幅１０−の２本の溝１１を設けることによりそれ
ら１１ｉ１１１によって挾まれる幅１．５−のメサスト
ライプ１２を形成し、次にメサストライプ１２の上部を
除いてｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５ （Ｚｎ； １．５
Ｘ１０’″ａｍ−”）及びｎ −ＩｎＰ’を流ブロック
ＪＩＯ６（Ｔｅ： ４ ＸＩＯ’８ｃｍ−”）をエピタ
キシャル成長し、さらに全面にｐ−ＩｎＰ埋め込み層７
（Ｚｎ ； Ｉ Ｘ ＩＱ”ｃｍ−” ）及びｐ”−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ＋ンタクト層８ （Ｚｎ ； Ｉ Ｘ １
０”ｃｍ−” ）をエピタキシャル成長してなる。電流
ブロック層５，６、埋め込み層７及びコンタクト層８は
それぞれ溝１１の外側の平坦部で厚きが１ｍ、１ｍ、２
ｍ及び０．５−である。そして、コンタクト層８の上及
びｎ−ＩｎＰ基板１の下に電極９及び１０をそれぞれ備
えている。このＤＣ−ＰＢＨレーザは高温・高出力特性
に優れるが、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６の上下の大き
なｐ−ｎ接合容量の存在により、高周波変調特性の点で
問題がある。各層のドーピングレベル及び印加電圧から
算出した各ｐ−ｎ接合部の単一面積当りの容量は、＜ｐ
−ＩｎＰ埋め込み層７− ｎ−ＩｎＰｌｉ流プＯツク層
６〉界面でＣ、ｍ ２．３Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ ”
、 ＜ ｎ（ｎＰ電流ブロック層６− ｐ−ＩｎＰｌを
流ブロック届５〉界面でＣ＊−１，８Ｘ １０’ｐＦ／
ｃｍ ” 、溝１１の外側平坦部の活性層３においてＣ
ｓ ＝ ０．８Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ ” 、溝部１１
の〈ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５− ｎ−ＩｎＰバッフ
ァ層２〉界面でＣ４−１，６Ｘ１０″ｐＦ／ｃＴｎ”、
メサストライプ１２部の活性層３においてＣｓ ＝ １
．８Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ’となる。高周波変調時の電
流パスはメサストライプ１２を通過するＡ、溝部１１に
リークするＢとｎ−Ｉｎ？電流ブロック層６を抜けるＣ
の３つが考えられる。半導体レーザの共振器長が２５０
ｍ、横幅が２５０−であることから各電流パスに発生す
る容量はパスＡに対してＣＡ＝ ０．７ｐＦ 、パスＢ
に対してＣ１−１６ｐＦ、パスＣに対してＣｃ −３１
ｐＦ 、全体で約４８９Ｆとなり、実際の素子の測定結
果５０ｐＦとよく一致する。また、ＤＣ−ＰＢＨレーザ
の素子抵抗は約５Ωである。従ってＲＣ（容量と抵抗の
積）で決まる変調遮断周波数ＣｒＲＣ）は６６０ＭＨｚ
と低い、実際に素子の小信号周波数応答特性を評価した
ところ、変調遮断周波数は５００〜７００ＭＨｚ程度で
あった。このような素子では５６５Ｍｂ／ｓ程度の伝送
システムには適用できても、それ以上の大容量伝送シス
テムへの適用は難しい。
レーザとして、第３図にその横断面図で示した二重チャ
ネル・プレーナー埋め込み型半導体レーザ（以下ＤＣ−
ＦＢＩレーザと称する）がある。本図のＤＣ−ＰＢ）ｌ
レーザの構造は、ｎ−ＩｎＰ基板１（Ｓｎドーピング濃
度１．５Ｘ ＩＱ”ｃｒｎ−” ）の上にｎ−ＩｎＰバ
ッファＭ２ （Ｓｎ； ６ ＸＩＯ”ｃｍ−”） 、ノ
ンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３ 、 ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層４ （Ｚｎ； ２ ＸＩＯ”ａｍ−”）をぞれぞ
れ３ｍ、０．１ｍ、１−の厚きにエピタキシャル成長し
て多層半導体を形成し、この多層半導体に活性層３より
も深い幅１０−の２本の溝１１を設けることによりそれ
ら１１ｉ１１１によって挾まれる幅１．５−のメサスト
ライプ１２を形成し、次にメサストライプ１２の上部を
除いてｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５ （Ｚｎ； １．５
Ｘ１０’″ａｍ−”）及びｎ −ＩｎＰ’を流ブロック
ＪＩＯ６（Ｔｅ： ４ ＸＩＯ’８ｃｍ−”）をエピタ
キシャル成長し、さらに全面にｐ−ＩｎＰ埋め込み層７
（Ｚｎ ； Ｉ Ｘ ＩＱ”ｃｍ−” ）及びｐ”−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ＋ンタクト層８ （Ｚｎ ； Ｉ Ｘ １
０”ｃｍ−” ）をエピタキシャル成長してなる。電流
ブロック層５，６、埋め込み層７及びコンタクト層８は
それぞれ溝１１の外側の平坦部で厚きが１ｍ、１ｍ、２
ｍ及び０．５−である。そして、コンタクト層８の上及
びｎ−ＩｎＰ基板１の下に電極９及び１０をそれぞれ備
えている。このＤＣ−ＰＢＨレーザは高温・高出力特性
に優れるが、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６の上下の大き
なｐ−ｎ接合容量の存在により、高周波変調特性の点で
問題がある。各層のドーピングレベル及び印加電圧から
算出した各ｐ−ｎ接合部の単一面積当りの容量は、＜ｐ
−ＩｎＰ埋め込み層７− ｎ−ＩｎＰｌｉ流プＯツク層
６〉界面でＣ、ｍ ２．３Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ ”
、 ＜ ｎ（ｎＰ電流ブロック層６− ｐ−ＩｎＰｌを
流ブロック届５〉界面でＣ＊−１，８Ｘ １０’ｐＦ／
ｃｍ ” 、溝１１の外側平坦部の活性層３においてＣ
ｓ ＝ ０．８Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ ” 、溝部１１
の〈ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５− ｎ−ＩｎＰバッフ
ァ層２〉界面でＣ４−１，６Ｘ１０″ｐＦ／ｃＴｎ”、
メサストライプ１２部の活性層３においてＣｓ ＝ １
．８Ｘ １０’ｐＦ／ｃｍ’となる。高周波変調時の電
流パスはメサストライプ１２を通過するＡ、溝部１１に
リークするＢとｎ−Ｉｎ？電流ブロック層６を抜けるＣ
の３つが考えられる。半導体レーザの共振器長が２５０
ｍ、横幅が２５０−であることから各電流パスに発生す
る容量はパスＡに対してＣＡ＝ ０．７ｐＦ 、パスＢ
に対してＣ１−１６ｐＦ、パスＣに対してＣｃ −３１
ｐＦ 、全体で約４８９Ｆとなり、実際の素子の測定結
果５０ｐＦとよく一致する。また、ＤＣ−ＰＢＨレーザ
の素子抵抗は約５Ωである。従ってＲＣ（容量と抵抗の
積）で決まる変調遮断周波数ＣｒＲＣ）は６６０ＭＨｚ
と低い、実際に素子の小信号周波数応答特性を評価した
ところ、変調遮断周波数は５００〜７００ＭＨｚ程度で
あった。このような素子では５６５Ｍｂ／ｓ程度の伝送
システムには適用できても、それ以上の大容量伝送シス
テムへの適用は難しい。
そこで最も大きな容量であるＣｃを低減し高速化を図る
ために、第２図に示した様なメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレー
ザが提案された（西本他、５６０年秋第４６回応用物理
学会学術講演会・講演予稿集、２ｐ−Ｎ−１１番）。
ために、第２図に示した様なメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレー
ザが提案された（西本他、５６０年秋第４６回応用物理
学会学術講演会・講演予稿集、２ｐ−Ｎ−１１番）。
メサ構造ＤＣ−ＰＢ）ｌレーザの特徴は、メサストライ
プ１２を挾む２本の溝１１の外側に、バッファ層２に届
く２本の深い溝２１を形成することによって電流の横広
がりを抑え、電流パスＣに対する容量Ｃｃを低減させた
点である。ｐ側電極の構成は、表面全体に厚さ３０００
人のＳ ＋ Ｏ＊膜２２を形成した後、メサストライプ
１２の上部のみＳ、０．膜２２に電流注入のための窓２
３を開け、更にその上に金属電極９を形成した構造であ
る。メサ構造ＤＣ−ＦＢＩレーザにおいては深い２本の
溝２１の間隔を狭くするほどＣｃが低減されるが、それ
には限界がある。即ち、ＤＣ−ＰＢＨレーザではメサス
トライプ１２を挾む２本の溝１１の外側にも活性層３を
残しておくことにより、溝部１１のｐ−Ｉｎ？埋め込み
層７ ＊ ｎ−Ｉｎ？電流ブＯツク層６ 、 ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層５ 、 ｎ−ＩｎＰバッファ層２かも
なるｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのターン・オンによるリ
ーク電流の増大を阻止しているから、少なくともメサス
トライプ１２を挾む溝１１の外側には３−程度の幅の活
性層３を残しておかなければならないからである。従っ
てメサ構造ＤＣ−ＦＢＩレーザの各部の寸法は、メサス
トライプ１２の幅が１．５囮、それを挾む溝１１の幅が
１０−９更に溝１１の外側の活性層３の幅が３−となっ
ている、とのメサ構造ＤＣ−ＰＢ）ｌレーザでは、Ｃｃ
が約４９Ｆ程度にまで低減されることによって、全体の
容量としても約２２１９Ｆにまで低減された。その結果
、ＲＣ変調遮断周波数ｆｌｃは１．５ＧＨｚにまで上昇
し、パルス変調では２ Ｇｂ／ｓの高速変調が可能であ
った。
プ１２を挾む２本の溝１１の外側に、バッファ層２に届
く２本の深い溝２１を形成することによって電流の横広
がりを抑え、電流パスＣに対する容量Ｃｃを低減させた
点である。ｐ側電極の構成は、表面全体に厚さ３０００
人のＳ ＋ Ｏ＊膜２２を形成した後、メサストライプ
１２の上部のみＳ、０．膜２２に電流注入のための窓２
３を開け、更にその上に金属電極９を形成した構造であ
る。メサ構造ＤＣ−ＦＢＩレーザにおいては深い２本の
溝２１の間隔を狭くするほどＣｃが低減されるが、それ
には限界がある。即ち、ＤＣ−ＰＢＨレーザではメサス
トライプ１２を挾む２本の溝１１の外側にも活性層３を
残しておくことにより、溝部１１のｐ−Ｉｎ？埋め込み
層７ ＊ ｎ−Ｉｎ？電流ブＯツク層６ 、 ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層５ 、 ｎ−ＩｎＰバッファ層２かも
なるｐ−ｎ−ｐ−ｎサイリスタのターン・オンによるリ
ーク電流の増大を阻止しているから、少なくともメサス
トライプ１２を挾む溝１１の外側には３−程度の幅の活
性層３を残しておかなければならないからである。従っ
てメサ構造ＤＣ−ＦＢＩレーザの各部の寸法は、メサス
トライプ１２の幅が１．５囮、それを挾む溝１１の幅が
１０−９更に溝１１の外側の活性層３の幅が３−となっ
ている、とのメサ構造ＤＣ−ＰＢ）ｌレーザでは、Ｃｃ
が約４９Ｆ程度にまで低減されることによって、全体の
容量としても約２２１９Ｆにまで低減された。その結果
、ＲＣ変調遮断周波数ｆｌｃは１．５ＧＨｚにまで上昇
し、パルス変調では２ Ｇｂ／ｓの高速変調が可能であ
った。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、第２図のメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザで
は、４ Ｇｂ／ｓ以上の超高速変調特性についてはまだ
応答速度が不十分であり、良好な被変調波形を得ること
ができなかった。半導体レーザの変調周波数応答特性は
、素子固有の共振周波数（バイアス電流に依存する）付
近で改善されるから、実際に変調可能な周波数はＲＣ遮
断周波数ｆ’ｔｃよりも高くなり、パルス変調が可能な
ビットレートはｆ’ｌｃの約１．３〜２倍となる。従っ
て４ Ｇｂ／ｓ以上の高速パルス変調を実現するために
は、目安として３ ＧＨｚ以上のｆ’ｌｃを得る必要が
ある。
は、４ Ｇｂ／ｓ以上の超高速変調特性についてはまだ
応答速度が不十分であり、良好な被変調波形を得ること
ができなかった。半導体レーザの変調周波数応答特性は
、素子固有の共振周波数（バイアス電流に依存する）付
近で改善されるから、実際に変調可能な周波数はＲＣ遮
断周波数ｆ’ｔｃよりも高くなり、パルス変調が可能な
ビットレートはｆ’ｌｃの約１．３〜２倍となる。従っ
て４ Ｇｂ／ｓ以上の高速パルス変調を実現するために
は、目安として３ ＧＨｚ以上のｆ’ｌｃを得る必要が
ある。
本発明の目的は４ Ｇｂ／ｓ以上の超高速パルス変調が
可能な半導体レーザを得ることにある。
可能な半導体レーザを得ることにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、光を発する活性層とこの活性層を挾む第１導電型半導
体の下クラッド層と第２導電型半導体の上クラッド層と
からなる多層半導体に前記活性層に届く２本の溝が形成
してあり、これら溝によって挾まれた前記多層半導体が
メサストライプをなしており、前記多層半導体の上であ
って前記メサストライプの上部を除く部分に第２導電型
半導体の電流ブロック層と第１導電型半導体の電流ブロ
ック層とが順に積層してあり、この電流ブロック層およ
び前記メサストライプの上部に第２導電型半導体の埋め
込み層と第２導電型半導体のコンタクト層とが順に積層
してあり、前記コンタクト層の上及び前記下クラッド層
の下に金属電極を備える半導体レーザであって、前記溝
の幅が２〜５μｍであることを特徴とする。
、光を発する活性層とこの活性層を挾む第１導電型半導
体の下クラッド層と第２導電型半導体の上クラッド層と
からなる多層半導体に前記活性層に届く２本の溝が形成
してあり、これら溝によって挾まれた前記多層半導体が
メサストライプをなしており、前記多層半導体の上であ
って前記メサストライプの上部を除く部分に第２導電型
半導体の電流ブロック層と第１導電型半導体の電流ブロ
ック層とが順に積層してあり、この電流ブロック層およ
び前記メサストライプの上部に第２導電型半導体の埋め
込み層と第２導電型半導体のコンタクト層とが順に積層
してあり、前記コンタクト層の上及び前記下クラッド層
の下に金属電極を備える半導体レーザであって、前記溝
の幅が２〜５μｍであることを特徴とする。
（作用）
第２図に示したメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの各電流パ
スに対する容量のうちで最も大きなのは電流パスＢに対
する容量Ｃ！ｌである。そこで溝部１１の幅Ｗを狭くし
Ｃ３を低減させることでＤＣ−ＰＢＨレーザの一層の高
速化が可能となる。計算の結果、溝部１１の外側の活性
層３の幅を３−に保ち、溝部１１の幅Ｗを５ρ以下とす
ることで、Ｃ１は８ｐＦ以下Ｅ低減きれ、またｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層６の面積もＷを小さくすることで狭く
なり、Ｃｃも２９Ｆ程度にまで低下する。結果的に全体
の容量は１０．７９Ｆ以下となり、３．０ＧＨｚ以上の
高いｆ＊ｅが得られる。しかし溝部１１の幅Ｗを狭くす
るにしても構造的な限界がある。即ち、メサストライプ
１２部分の活性層３と溝１１の外側の活性層３とが近い
と、両者の間での光学的な結合が生じ、メサストライプ
１２部分の活性層３を伝搬する光の横モードが乱れてし
まうからである。このような光学結合を生じさせないた
めには、両者の間の間隔を２−以上に保たなければなら
ない、従ってＷは自ずと２ｐ以上でなくてはならないこ
とになる。Ｗが２−の時、Ｃ８＝ ３．２ｐＦ 、 Ｃ
ｃ−１，３ｐＦとなり、全体の容量５．２９Ｆ 。
スに対する容量のうちで最も大きなのは電流パスＢに対
する容量Ｃ！ｌである。そこで溝部１１の幅Ｗを狭くし
Ｃ３を低減させることでＤＣ−ＰＢＨレーザの一層の高
速化が可能となる。計算の結果、溝部１１の外側の活性
層３の幅を３−に保ち、溝部１１の幅Ｗを５ρ以下とす
ることで、Ｃ１は８ｐＦ以下Ｅ低減きれ、またｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層６の面積もＷを小さくすることで狭く
なり、Ｃｃも２９Ｆ程度にまで低下する。結果的に全体
の容量は１０．７９Ｆ以下となり、３．０ＧＨｚ以上の
高いｆ＊ｅが得られる。しかし溝部１１の幅Ｗを狭くす
るにしても構造的な限界がある。即ち、メサストライプ
１２部分の活性層３と溝１１の外側の活性層３とが近い
と、両者の間での光学的な結合が生じ、メサストライプ
１２部分の活性層３を伝搬する光の横モードが乱れてし
まうからである。このような光学結合を生じさせないた
めには、両者の間の間隔を２−以上に保たなければなら
ない、従ってＷは自ずと２ｐ以上でなくてはならないこ
とになる。Ｗが２−の時、Ｃ８＝ ３．２ｐＦ 、 Ｃ
ｃ−１，３ｐＦとなり、全体の容量５．２９Ｆ 。
ｆ’ ＊ｃ ＝ ６．１ＧＩ（ｚが得られることになる
。このようにメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの溝部１１の
幅Ｗを２〜５−とすることで３．０〜６．１ＧＨｚのｒ
ｔｃが得られ、４ Ｇｂ／ｓ以上のパルス変調が容易に
実現できる。
。このようにメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの溝部１１の
幅Ｗを２〜５−とすることで３．０〜６．１ＧＨｚのｒ
ｔｃが得られ、４ Ｇｂ／ｓ以上のパルス変調が容易に
実現できる。
（実施例）
本発明の実施例である半導体レーザを図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図（ａ）は本発明の一実施例である半導体レーザの
斜視図である。その構成を製作工程とともに説明する。
斜視図である。その構成を製作工程とともに説明する。
ｎ（ｎＰ基板１（Ｓｎドーピング濃度１、５Ｘ １０
’ ” ）の上に厚さ３−のｎ−ＩｎＰバッファ暦２
（Ｓｎ； ６ ＸＩＯ”） 、波長組成１，３４．厚さ
０．１−のノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３．厚さ１
ｐのｐ−ＩｎＰクラッド層４ （Ｚｎ： ２ ＸＩＯ”
）を順にエピタキシャル成長した多層半導体に幅３−の
ｎ −ＩｎＰバッファ層２に到達する２本の平行な溝１
１を設けることにより、これら溝１１によって挾まれる
幅１．５−のメサストライプ１２を形成する。その後こ
の多層半導体の上であってメサストライプ１２の上部を
除く部分にｐ−Ｉｎ？電流ブロック層５（ＺｔＢｌ、５
Ｘ１０’″）とｎ−ＩｎＰ電流ブロック、＠６（Ｔｅ；
４Ｘ１０目）とをエピタキシャル成長し、さらに続いて
前面を覆うようにｐ−ＩｎＰ埋め込み層７ （Ｚｎ；
Ｉ ＸＩＯ”）と波長組成１．１５−のｐ”−ＩｎＧａ
ＡｓＰ＝＋ンタクト洒８（Ｚｎ； Ｉ ＸＩＯ”）とを
エピタキシャル成長する。
’ ” ）の上に厚さ３−のｎ−ＩｎＰバッファ暦２
（Ｓｎ； ６ ＸＩＯ”） 、波長組成１，３４．厚さ
０．１−のノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３．厚さ１
ｐのｐ−ＩｎＰクラッド層４ （Ｚｎ： ２ ＸＩＯ”
）を順にエピタキシャル成長した多層半導体に幅３−の
ｎ −ＩｎＰバッファ層２に到達する２本の平行な溝１
１を設けることにより、これら溝１１によって挾まれる
幅１．５−のメサストライプ１２を形成する。その後こ
の多層半導体の上であってメサストライプ１２の上部を
除く部分にｐ−Ｉｎ？電流ブロック層５（ＺｔＢｌ、５
Ｘ１０’″）とｎ−ＩｎＰ電流ブロック、＠６（Ｔｅ；
４Ｘ１０目）とをエピタキシャル成長し、さらに続いて
前面を覆うようにｐ−ＩｎＰ埋め込み層７ （Ｚｎ；
Ｉ ＸＩＯ”）と波長組成１．１５−のｐ”−ＩｎＧａ
ＡｓＰ＝＋ンタクト洒８（Ｚｎ； Ｉ ＸＩＯ”）とを
エピタキシャル成長する。
ｐ電流ブロックＪ１５．ｎｔ流ジブロック層６ｐ埋、め
込み層７及びｐ１コンタクト層８はそれぞれ溝部１１の
外側の平坦部で厚さが１４．１４，２−及び０．５−で
ある、こうして得られた多層構造半導体レーザ用ウェハ
の２本の溝１１の外側にｎ −Ｉｎ？バッファ層２に到
達する２本の深い溝２１を端と端の間隔が１３−になる
ように形成し、この深い溝２１部及びコンタクト層８の
全面に厚Ｆ ３０００人の５ｈｏｔ膜２２をＣＶＤ法に
より形成する。更にＳｌｌ腹膜２にはメサストライプ１
２の上部にのみ電流注入のための窓２３を開け、この窓
２３及びＳ、０．膜２２の上の全面にＣｒ／Ａｕからな
る電極９を、ｎ−ＩｎＰ基板１の下にＡｕＧｅＮｉから
なる電極１０を形成した構造となっている。
込み層７及びｐ１コンタクト層８はそれぞれ溝部１１の
外側の平坦部で厚さが１４．１４，２−及び０．５−で
ある、こうして得られた多層構造半導体レーザ用ウェハ
の２本の溝１１の外側にｎ −Ｉｎ？バッファ層２に到
達する２本の深い溝２１を端と端の間隔が１３−になる
ように形成し、この深い溝２１部及びコンタクト層８の
全面に厚Ｆ ３０００人の５ｈｏｔ膜２２をＣＶＤ法に
より形成する。更にＳｌｌ腹膜２にはメサストライプ１
２の上部にのみ電流注入のための窓２３を開け、この窓
２３及びＳ、０．膜２２の上の全面にＣｒ／Ａｕからな
る電極９を、ｎ−ＩｎＰ基板１の下にＡｕＧｅＮｉから
なる電極１０を形成した構造となっている。
このメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの素子容量を測定した
ところ約７９Ｆであった。このことからこの素子のＲＣ
遮断周波数ｒ０は４．５ＧＨｚであった。第４図に実際
に小信号周波数応答特性を測定した結果を、本実施例の
素子（Ａ）と従来の溝部１１の幅が１０−と広いメサ構
造ＤＣ−ＰＢＨレーザ（Ｂ）について比較して示す、測
定ではバイアス電流を発振閾値の２倍に設定した。実施
例で示した素子（Ａ）のｆ＠Ｃは４．５ＧＨｚであるが
、実際の素子では共振周波数（約９ ｃ、Ｈｚ ）のと
ころで周波数応答特性の持ち上りがあるから、実際の素
子の変調遮断周波数として１１（ｄｌｚが得られた。従
来のメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザ（Ｂ）の変調遮断周波
数２．５ＧＨｚに比べ変調特性は大幅に改善きれた。ま
た実施例で示した半導体レーザにおいては、４ Ｇｂ／
ｓ 、 ８ Ｇｂ／ｓの超高速変調も可能であり、良好
な非変調波形を得ることができた。
ところ約７９Ｆであった。このことからこの素子のＲＣ
遮断周波数ｒ０は４．５ＧＨｚであった。第４図に実際
に小信号周波数応答特性を測定した結果を、本実施例の
素子（Ａ）と従来の溝部１１の幅が１０−と広いメサ構
造ＤＣ−ＰＢＨレーザ（Ｂ）について比較して示す、測
定ではバイアス電流を発振閾値の２倍に設定した。実施
例で示した素子（Ａ）のｆ＠Ｃは４．５ＧＨｚであるが
、実際の素子では共振周波数（約９ ｃ、Ｈｚ ）のと
ころで周波数応答特性の持ち上りがあるから、実際の素
子の変調遮断周波数として１１（ｄｌｚが得られた。従
来のメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザ（Ｂ）の変調遮断周波
数２．５ＧＨｚに比べ変調特性は大幅に改善きれた。ま
た実施例で示した半導体レーザにおいては、４ Ｇｂ／
ｓ 、 ８ Ｇｂ／ｓの超高速変調も可能であり、良好
な非変調波形を得ることができた。
尚、本実施例ではＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓＰ系の波長１
，３ρＤＣ−ＰＢ）Ｉレーザを示したが、本発明は他の
波長帯の、あるいは、他の材料からなるＤＣ−ＦＢＩレ
ーザにおいても有効である。更に、本実施例ではファブ
リペロ−型の半導体レーザを例にして説明したが、本発
明は分布帰還型のＤＣ−ＰＢＨレーザにおいても有効で
ある。即ち、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にピッチ２４００
人の回折格子を形成し、その上に波長組成１．３−のｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層（厚さ０．１ｓ）、波長組成
１．５５−のノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（厚さ０
．１，１５７＋）、波長組成１．３ｐのｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰアンチメルトバック層（厚さｏ、ｏ３ＰＩｍ） 、
ｐ−工ｎＰクラッド層４を積層感せた多層半導体に２
本の溝１１とメサストライプ１２を形成し、後は実施例
と同様の工程により制作することにより、波長１．５５
−帯の超高速分布帰還型ＤＣ−ＰＢＨレーザが得られる
。
，３ρＤＣ−ＰＢ）Ｉレーザを示したが、本発明は他の
波長帯の、あるいは、他の材料からなるＤＣ−ＦＢＩレ
ーザにおいても有効である。更に、本実施例ではファブ
リペロ−型の半導体レーザを例にして説明したが、本発
明は分布帰還型のＤＣ−ＰＢＨレーザにおいても有効で
ある。即ち、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にピッチ２４００
人の回折格子を形成し、その上に波長組成１．３−のｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層（厚さ０．１ｓ）、波長組成
１．５５−のノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（厚さ０
．１，１５７＋）、波長組成１．３ｐのｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰアンチメルトバック層（厚さｏ、ｏ３ＰＩｍ） 、
ｐ−工ｎＰクラッド層４を積層感せた多層半導体に２
本の溝１１とメサストライプ１２を形成し、後は実施例
と同様の工程により制作することにより、波長１．５５
−帯の超高速分布帰還型ＤＣ−ＰＢＨレーザが得られる
。
（発明の効果）
本発明によれば、高温・高出力動作に優れるＤＣ−ＰＢ
Ｈレーザの基本構造を維持したまま超高速変調に優れる
ＤＣ−ＰＢＨレーザが得られる。そこで、本発明により
得られた半導体レーザは４ Ｇｂ／ｓ以上の超高速変調
が可能な他、高温・高出力特性にも優れている。
Ｈレーザの基本構造を維持したまま超高速変調に優れる
ＤＣ−ＰＢＨレーザが得られる。そこで、本発明により
得られた半導体レーザは４ Ｇｂ／ｓ以上の超高速変調
が可能な他、高温・高出力特性にも優れている。
第１図は本発明の一実施例である半導体レーザの斜視図
、第２図はメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの構造を示す断
面図、第３図は従来の全面電極型ＤＣ−ＰＲＨレーザの
構造を示す断面図、第４図は従来のメサ構造ＤＣ−ＰＢ
Ｈレーザと第１図実施例の半導体レーザの小信号周波数
応答特性を示す特性図である。 １・・・ｎ （ｎＰ基板、２・・・ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３・・・ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、４ ＝
ｐ−ＩｎＰクラッド層、５・・・ｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層、６・・・ｎ −ＩｎＰ電流ブロック層、７・・
・ｐ−ＩｎＰ埋め込み層、８・・・ｐ ”−ＩｎＧａＡ
ｓＰ ｚンタクト層、９ 、１０−・・電極、１１−・
・溝、１２・・・メサストライプ、２１・・・深い溝、
２２・・・Ｓ、Ｏ，膜、２３・・・Ｓ、０．膜の窓。
、第２図はメサ構造ＤＣ−ＰＢＨレーザの構造を示す断
面図、第３図は従来の全面電極型ＤＣ−ＰＲＨレーザの
構造を示す断面図、第４図は従来のメサ構造ＤＣ−ＰＢ
Ｈレーザと第１図実施例の半導体レーザの小信号周波数
応答特性を示す特性図である。 １・・・ｎ （ｎＰ基板、２・・・ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３・・・ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、４ ＝
ｐ−ＩｎＰクラッド層、５・・・ｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層、６・・・ｎ −ＩｎＰ電流ブロック層、７・・
・ｐ−ＩｎＰ埋め込み層、８・・・ｐ ”−ＩｎＧａＡ
ｓＰ ｚンタクト層、９ 、１０−・・電極、１１−・
・溝、１２・・・メサストライプ、２１・・・深い溝、
２２・・・Ｓ、Ｏ，膜、２３・・・Ｓ、０．膜の窓。
Claims (1)
- 光を発する活性層とこの活性層を挾む第１導電型半導体
の下クラッド層と第２導電型半導体の上クラッド層とか
らなる多層半導体に前記活性層に届く２本の溝が形成し
てあり、これら溝によって挾まれた前記多層半導体がメ
サストライプをなしており、前記多層半導体の上であっ
て前記メサストライプの上部を除く部分に第２導電型半
導体の電流ブロック層と第１導電型半導体の電流ブロッ
ク層とが順に積層してあり、この電流ブロック層および
前記メサストライプの上部に第２導電型半導体の埋め込
み層と第２導電型半導体のコンタクト層とが順に積層し
てあり、前記コンタクト層の上及び前記下クラッド層の
下に金属電極を備える半導体レーザにおいて、前記溝の
幅が２〜５μｍ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 |
|---|---|---|---|
| JP28545686A JPS63137495A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28545686A JPS63137495A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63137495A true JPS63137495A (ja) | 1988-06-09 |
Family
ID=17691755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28545686A Pending JPS63137495A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63137495A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021200549A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
| WO2021200583A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169184A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-11-28 JP JP28545686A patent/JPS63137495A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169184A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021200549A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
| WO2021200583A1 (ja) * | 2020-04-02 | 2021-10-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 量子カスケードレーザ素子及び量子カスケードレーザ装置 |
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