JPS63194385A - 半導体発光装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 半導体レーザにおいて、レーザ活性部の一部に電流で損
失量を制御できる領域を設け、この領域に高周波電流を
流すことにより光出力の変調を行い、これによりこの領
域の電極面積を小さくし、従って電極容量を低減してレ
ーザの高周波特性を改善する構造を提起する。

（産業上の利用分野〕 本発明は高周波で光出力の強度を変調できる半導体発光
装置に関する。

このような半導体発光装置は多量の情報を高速で伝送す
る光通信用の光源として用いられる。

〔従来の技術〕

高周波特性を改善するための従来の電極構成例を第３図
に示す。

第３図は従来例による高周波特性を改善したレーザの構
造を説明する斜視図である。

図において、レーザ層構造３１の活性層（発光部）の両
側に溝３２．３３を設けて形成されたストライプ領域の
表面に電極３４が、裏面に電極３５が形成されている。

電極３４の幅を５μｍ程度まで狭くすることにより電極
間の静電容量を低減し、高周波特性の改善を行っている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの構造は、レーザに流す電流を活性部全
域にわたって制御する従来の構造を路盤したものであり
、これより電極面積を小さくできない。

従って、この構造ではレーザの全面に電極がある場合よ
り容量が低下するが、それでもレーザの光軸方向の全域
にわたって２００〜３００μｍの長い電極が配置される
ため数１０　ｐｐの容量が存在する欠点がある。

高速変調を可能にするために、さらに電極容量の低減が
問題である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、ストライプ状に形成されたー導電
型クラッド層、活性層、他導電型クラッド層を順次積層
したダブルヘテロ接合を含むレーザ層構造と、該レーザ
層構造の表面において光軸方向の一部に形成された第１
の電極、および該レーザ層構造の少なくとも表面層を該
第１の電極と電気的に絶縁して形成された第２の電極と
、該レーザ層構造の裏面に形成された第３の電極とを有
し、第２、第３電極間に、第１、第３の電極間に電流を
流さないときの発振しきい値電流よりわずかに少ない電
流を流した状態で、第１、第３の電極間に流す電流によ
り光出力の強度を直接変調できるようにした半導体発光
装置によって達成される。

〔作用〕

本発明は、変調用電極の光軸方向の長さを短くすること
により電極面積を小さくし、変調用電極容量を小さくし
て高速化をはかったものである。

この構造のレーザの変調はつぎのようにして行う。

活性部の一部に周囲から絶縁された電極を設け、これを
変調用電極とし、ここに流す電流により変調用電極電極
直下の活性層の損失量を変化させ、発振しきい値を変化
させることにより強度変調を行う。

以上のことを第１図により説明する。

第１図（１）〜（４）は本発明を説明するレーザ断面図
と、利得対電流の関係図である。

第１図＋１１において、１．２．３はそれぞれクラッド
層、活性層、クラッド層で、４はレーザに変調用の電流
■１を流す第１の電極、５．６はレーザにＩ２を流す第
２の電極、７はＩ１　と１２を吸収する第３の電極、８
は第１の電極４を第２の電極５．６から絶縁するための
領域、９．１０は放射光を反射するためのミラーである
。

領域Ｉ、■、■はそれぞれ第１の電極４、第２の電極５
．６の直下の領域を示す。

以上の構造のレーザに、電流１１、Ｉ２を流すと電流が
一定値以上となったとき活性Ｎ２の光利得が損失を上回
るようになり、ミラー９．１０で反射させることにより
レーザは発振し、強い光を放射するようになる。

第１図（２）はこの関係を定性的に示したものである。

横軸は電流を、縦軸は利得を表し、利得が電流軸より下
にあるときは損失を表している。この図は１．　＝　１
．とじて電流を変化させたときの利得対電流の関係を示
す。

ここで、点ａは電流がＯのときの損失を示し、電流が増
加するに従って損失は減少し、点すで損失はＯとなる。

この電流値をさかいにして電流が点すより小さいと非発
振、大きいと発振する。

以上の利得対電流の関係は領域Ｉ、■、■についてそれ
ぞれ独立に成立する。そのため電流Ｉ２をある一定値に
保って、電流■１を変化させることにより、レーザの発
振、非発振を制御することができる。

第１図（３）、（４）を用いてその原理を説明する。

第１図（３）は領域Ｉに流れる電流■１　と利得の関係
を示す。

第１図（４）の曲線Ｃ，ｄ、ｅは、領域Ｉに流れる電流
■１が第１図（３）の点ｃ、ｄ、ｅのように変化したと
きの、領域■、■に流れる電流■２に対するレーザ全体
の利得を示す。

第１図（３）において、電流１．が点ｃ、ｄ、ｅと変化
したとき領域Ｉの損失は点ｊ、に、ｌと変化する。

つぎに、第１図（４）において、領域■、■に流れる電
流Ｉ２がＯのときの損失は同様に点ｊ、ｋ、Ｉに対応す
る関係が相対的に成り立ち、電流■２を増加させると利
得はそれぞれ曲線ｃ、ｄ、ｅ上を変化し、点ｆ、ｇ、ｈ
の電流で発振する。

そこで、電流■２を点ｇの値にしておき、電流■１を第
１図（３）のｄ、ｅ間で変化させるとレーザを発振状態
と非発振状態に制御でき、光出力の変調ができる。

本発明の構造を用いることにより、変調電流を流す電極
部分が領域Ｉの部分にのみ限定され、電極面積を小さく
できる。

〔実施例〕

第２図（１）〜（３）は本発明の詳細な説明するレーザ
の斜視図と断面図である。

第２図（１１は斜視図、（２）、（３）はそれぞれ光軸
方向と、それに垂直な方向の断面図である。

図において、１１はｐ−１ｎＰ基板、１２はｎ−１ｎＰ
層、１３はｐ−ＩｎＰ層、１４はｎ−１ｎＰ、あるいは
ｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１５は５ｉｎ２等の絶縁層、１
はクラッド層でｐｄｎＰ層、２は活性層でＩｎＧａＡｓ
Ｐ層、３はクラッド層でｎ−１ｎＰ層、４．５．６はｐ
側電極で４は第１の電極、５．６は第２の電極、７はｎ
側電極、８はＺｎ等を拡散したｐ型頭域、１６はケミカ
ルエツチングによって形成された分離溝である。

レーザ活性部はクラッド層のｐ−１ｎＰ層１、活性層の
ＩｎＧａＡｓＰ層２、クラッド層のｎ−１ｎＰ層３によ
って形成され、ｎ−ＩｎＰ層１２、ｐ−１ｎＰ層１３に
よって電流を活性部に閉じ込めるための電流阻止領域が
形成される。

分離？ａ１６は活性部を中心として５〜１０μｍのスト
ライプ幅に活性部を残すように、かつ、溝幅を１０〜２
０μｍにしてｐ−ＩｎＰ基板基板１１に達するように形
成する。

また、電極４．５．６はそれぞれ空間的に分離されてお
り、さらに電極４と５、および電極４と６間にｎ−Ｉｎ
Ｐ−、あるいはｎ−１ｎＧａＡｓＰ層１４にこの層の厚
さより浅い深さにＺｎ等を拡散したｐ型頭域８を形成し
、ｐｎ接合により各電極の電気的な分離を行っている。

この場合の電極間間隔、拡散領域の幅は５〜１０μｍで
ある。

発光部の両側の表面には表面保護と絶縁のためＳｉＯ□
等の絶縁層１５が形成されている。

レーザの全長は３００μｍ、第１の電極４の長さは３０
μｍ１第２の電極５．６の長さはそれぞれ８０μｍであ
る。

このレーザの第２の電極５．６に、第１の電極４に電流
を流さないときの発振しきい値電流よりわずかに少ない
電流を流しておき、第１の電極４に変調用電流を流すこ
とにより光出力の変調を行う。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によれば、変調電流を
印加するための電極の面積を小さくできる。このため電
流の静電容量が低減し、高周波特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（４）は本発明を説明するレーザ断面図
と、利得対電流の関係図、 第２図Ｔｌ）〜（３）は本発明の詳細な説明するレーザ
の斜視図と断面図、 第３図は従来例による高周波特性を改善したレーザの構
造を説明する斜視図である。 図において、 １はクラッド層でｐ−１ｎＰ層、 ２は活性層でＩｎＧａＡｓＰ層、 ３はクラッド層でｎ−ＩｎＰ層、 ４はＩ、を流す第１の電極、 ５．６はＩ２を流す第２の電極、 ７は！、と１２を吸収する第３の電極、８はｐ壁領域、 ９．１０は放射光を反射するためのミラー、１１はｐ−
１ｎＰ基板、 １２はｎ−１ｎＰ層、 １３はｐ−１ｎＰ層、 １４はｎ−１ｎＰｓあるいはｎ−１ｎＧａＡｓＰ層、１
５はＳｉＯ□等の絶縁層、 １６は分離溝である。 才員大 末衾明のレプ°酢面図とｐ１碍対電褒関イホｍ易　１　
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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ストライプ状に形成された一導電型クラッド層、活性層
   、他導電型クラッド層を順次積層したダブルヘテロ接合
   を含むレーザ層構造と、該レーザ層構造の表面において
   光軸方向の一部に形成された第１の電極、および該レー
   ザ層構造の少なくとも表面層を該第１の電極と電気的に
   絶縁して形成された第２の電極と、該レーザ層構造の裏
   面に形成された第３の電極とを有し、 第２、第３電極間に、第１、第３の電極間に電流を流さ
   ないときの発振しきい値電流よりわずかに少ない電流を
   流した状態で、第１、第３の電極間に流す電流により光
   出力の強度を直接変調できるようにしたことを特徴とす
   る半導体発光装置。