JPS63313889A - 光学電子素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高出力の光を放射する光学電子素子に利用する
。特に、活性層の端面における光吸収の削減に関する。

〔概　要〕

本発明は、高出力の光を放射する光学電子素子において
、 活性層の端面に垂直に電界を印加してバンドを曲げるこ
とにより、 実効的なバンドギャップを変化させて上記端面における
光吸収を削減し、光吸収により端面の損傷を防止するも
のである。

〔従来の技術〕

半導体レーザ等の高出力の光を放射する光学電子素子で
は、カタストロフィツク・オプティカル中ダメージ（ｃ
ａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄａｍａｇ
ｅ　、以下ｒｃＯＤ、という）により、導波路の端面が
物理的に破壊される現象が知られている。この現象は、
端面における光吸収を小さくすることにより防止できる
。このため従来は、活性層の端面の領域の組成を変化さ
せ、その領域のバンドギャップを活性層内部のバンドギ
ャップより広くなるようにしていた。このような領域は
「窓領域」と呼ばれ、このような領域を有する構造は「
窓構造」と呼ばれている。窓構造が設けられた素子の例
は、例えば、 （１）　　ヨネズ、ウエノ、カメシマ、ハヤシ、「アン
ＡｌＧａＡｓウィンドウ・ストラフチャー・レーザ」、 ＩＥＢＥｉジャーナル・オブ・クラオンタム・エレクト
ロニクス第ＱＥ−１５巻第８号、１９７９年８月（ＩＩ
ＩＲＯＯ，Ｙ［１ＮＢＺｔｌ、　　ＭＡＳＡＹＡＳ［Ｉ
　［１ＢＮＯ。

ＴＡＩＢＬＩＮ　　ＫへＭＥＪＩＭへ　　ａｎｄ　　　
ＩＺＵＯＨＡＹＡ！Ｊ■。

１ｌＡｎ　ＡｌＧａＡｓ　Ｗｉｎｄｏｗ　５ｔｒｕｃｔ
ｕｒｅ　Ｌａ５ｅｒ”。

ＩＥＥＥ　　ＪＯＩＪＲＮＡＬ　　ＯＦ　　Ｑ［ＩへＮ
ＴＵＭ　　ＢＬＢＣＴＲＯＮＩＣ３゜ＶＯＬ、ＱＩＥ−
１５，ＮＯ，８，ＡＵＧ［ＩＳＴ　１９７９　）、（２
）　　プラウベルト、マーガリット、ヤリブ、「ラージ
・オプティカル・キャビティＡｌＧａＡｓベリイド・ヘ
テロストラフチャー・ウィンドウ・レーザズ」、 アメリカ物理学会発行、アプライド・フィジクス・レタ
ーズ第４０巻第１２号、１９８２年６月１５日（ＨｏＢ
ｌａｕｖｅｌｔ、　Ｓ、Ｍａｒｇａｌｉｔ　ａｎｄ　Ａ
、Ｙａｒｉｖ。

”Ｌａｒｇｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｃａｖｉｔｙ　ＡｌＧ
ａＡｓ　ｂｕｒｉｅｄ　ｈｅｔｅｒｏ−ｓｔｒｕｃｔｕ
ｒｅ　ｗｉｎｄｏｗ　１ａｓｅｒｓ”。

Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、　４０（１２）、　　
１５　Ｊｕｎｅ　１９８２）に示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の光学電子素子では、窓構造を形成するた
めにエツチングおよび再成長の工程が必要であり、製造
工程が複雑である欠点があった。

また、窓領域では導波路構造が消失するため、光の損失
が生じる欠点があった。

本発明は、以上の問題点を解決し、製造工程が容易で、
端面まで導波路構造を有していながら端面における光吸
収の小さい光学電子素子を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光学電子素子は、電流注入により光学的に活性
化される半導体の活性層と、この活性層の端面における
光吸収を減少させる吸収防止手段とを備えた光学電子素
子において、上記吸収防止手段は、上記端面に対して実
質的に垂直な電界を上記端面およびその近傍に印加して
その領域の実効的なバンドギャップを拡大する電界印加
手段を含むことを特徴とする。

〔作　用〕

本発明の光学電子素子は、光吸収を抑制するために、バ
ンドギャップの異なる物質による窓構造が設けられるの
でなく、電界を印加することにより実効的なバンドギャ
ップを拡大することを特徴とする。これにより、この光
学電子素子で発生した光が端面で吸収されることを防ぐ
ことができ、ＣＯＤの発生を抑制できる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例光学電子素子の活性層の長さ方向
に沿った断面図を示す。この実施例は、Ａ　ｌＧａＡｓ
／ＧａＡｓダブルへテロ・レーザに本発明を実施したも
のである。

ＧａＡｓ活性層１の両側にはＡｌＧａＡｓクラッド層２
．３が設けられる。活性層１は、クラッド層２．３から
のキャリアの注入によりレーザ発振を行う。

活性層１およびクラッド層２．３の管間された端面には
、絶縁層４を介して電極５が設けられる。

電極５としては、単層構造でもよく、反射率を制御する
ために多層膜構造としてもよい。また、透明電極を用い
ることもできる。この電極５は活性層１に対して正また
は負にバイアス可能である。

以下の説明では、活性層１に対して電極５を正にバイア
スする場合を例に説明する。

第２図は活性層１に沿った方向における活性層１のバン
ド図を示す。この図において、横軸は端面からの距離２
を示す。また、第３図および第４図は、それぞれ活性層
１の内部（Ｚ＝ａ）および端面（２＝０）におけるバン
ド構造を示す。

この素子を発振させるには、クラッド層２．３から活性
層１に電子および正孔を注入する。活性層１内では、第
３図に示すように、注入された電子は近似的に伝導帯の
擬フエルミレベルＦＣの下側に存在し、正孔は近似的に
価電子帯の擬フエルミレベルＦＶの上側に存在する。

この状態で電極５を正にバイアスすると、第２図に示し
たようにバンドが端面近傍で曲がる。このため端面では
、第４図に示すように、伝導帯の電子が増加し、価電子
帯の正孔が減少する。この状態で光が吸収されるために
は、その光のエネルギが、価電子帯の最も上の電子を伝
導帯の擬フエルミ準位以上のエネルギ準位に励起できる
エネルギＥｇ’以上である必要がある。すなわち、実効
的なバンドギャップが、内部のバンドギャップＥｇより
大きな値Ｅｇ’　となる。

このように、端面近傍における光吸収が削減され、ＣＯ
Ｄを防止することができる。

この実施例において、端面における反射率は絶縁層４の
膜厚により変化する。この素子の有効屈折率（活性層１
の屈折率および寸法、クラッド層２．３の屈折率の関数
）をｎＩ、絶縁層４の屈折率をｎ２、電極５の屈折率を
ｎ３とすると、通常は、 ３＜ｎ、＜４、ｎ３＞＞１ である。絶縁層４として窒化ケイ素Ｓｉ３Ｎ、を用いる
と、その屈折率ｎ２は「２」程度であり、ｎＩ　＞ｎ２
　、　ｎ２　〈ｎ３ となる。絶縁層４内におけるビームの広がりがないと仮
定すると、端面が高反射となる条件は、絶縁層４の厚さ
ｔが、 λ。

のときに得られる。ただし、λ。は真空中の波長であり
、ｍは正の奇数である。したがって、例えば、 λ。＝０．８８μｍ、ｍ＝１ のとき、 ｔ　＝０．１１μｍ であれば端面が高反射となる。

以上の説明では電極５を正にバイアスした場合を例に説
明したが、負にバイアスした場合にも電子と正孔との動
作が逆になるだけで同様に実施できる。

以上の説明では本発明をＡ　ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓダブ
ルへテロ・レーザで実施した例を示したが、ＣＯＤが問
題となる他の光学電子素子、例えば光増幅素子でも本発
明を同様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光学電子素子は、端面の
近傍において、導波路構造を壊すことなく実効的なバン
ドギャップを拡大することができる。

したがって、反射率を１００％近くに高めることができ
るとともに、端面ではこの光学電子素子が発生した光は
吸収されず、ＣＯＤの発生を抑制できる効果がある。

本発明の光学電子素子は、通常の方法により製造した素
子の端面に絶縁層および電極を設けるだけでよく、製造
工程が簡単で安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例光学電子素子の長さ方向に沿った
断面図。 第２図は活性層のバンド図。 第３図は活性層の内部におけるバンド構造を示す図。 第４図は活性層の端面におけるバンド構造を示す図。 ｌ・・・活性層、２．３・・・クラッド層、４・・・絶
縁層、５・・・電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電流注入により光学的に活性化される半導体の活
   性層と、 この活性層の端面における光吸収を減少させる吸収防止
   手段と を備えた光学電子素子において、 上記吸収防止手段は、上記端面に対して実質的に垂直な
   電界を上記端面およびその近傍に印加してその領域の実
   効的なバンドギャップを拡大する電界印加手段を含む ことを特徴とする光学電子素子。
2. （２）電界印加手段は、 活性層の端面に設けられた絶縁層と、 この絶縁層の表面に設けられた電極とを含む 特許請求の範囲第（１）項に記載の光学電子素子。