JPS6332979A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS6332979A
JPS6332979A JP17596786A JP17596786A JPS6332979A JP S6332979 A JPS6332979 A JP S6332979A JP 17596786 A JP17596786 A JP 17596786A JP 17596786 A JP17596786 A JP 17596786A JP S6332979 A JPS6332979 A JP S6332979A
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JP
Japan
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resonator
active layer
semiconductor laser
quantum
loss
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JP17596786A
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Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
Noriaki Tsukada
塚田 紀昭
Keisuke Kojima
啓介 小島
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Mitsubishi Electric Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は同時に1つの活性層から複数の波長のレーザ
光を出す半導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕
第4図はたとえばアプライド フィツクス レターズ(
Appl 、Phys、Lett、 )36.441 
(1980)に記載された4種の異なった光を出すトラ
ンスバース・ジャンクション・ストライプレーザの層構
造を示す図であり、図において、21は上部電極、22
はSi3N4電流阻止層、12はN−A I、 Ga1
−。
Asクラフト層、13はN−AlXlGa、−、、As
第1活性層、14はNA 1 gzG a l−,2A
 S第2活性層、15はN  A I X3G a l
−X3A !3第3活性層、16はN−A 1x4Ga
、−X4As第4活性層、17はn−GaAs基板、1
8は下部電極、19の斜線部はZn拡散領域、20の点
線間はZnドライブ領域である。ここで活性層のAtM
i成比はx、<x、<x、<x、である。
次に動作について説明する。p側の上部電極21から注
入される正孔(ホール)と、n側の下部電極18から注
入される電子とは図中の矢印の経路を通り4つの活性J
W13.14,15.16で再結合して発光する。ここ
でz、<x、<X3<x4であるためレーザ光の波長は
λ1〉λ2〉λ。
〉λ4である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の多波長発振レーザは第4図のようにトランスバー
ス・ジャンクション・ストライプ型であり複数の活性層
からそれぞれ1つの波長の光を出すものであったから、
製造上コストがかかるなどの問題があった。また従来の
このような多波長発振レーザは一度に多波長を発振する
ものであったから、波長を1つずつスイッチして発振す
ることはできないという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、1つの活性層から複数の波長のレーザ光を同
時に発振、あるいはその発振波長をスイッチできる半導
体レーザを得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザは、量子井戸構造の活性層
を有する半導体レーザの共振器内部ロス、あるいはミラ
ーロスを高め、2つ以上の量子準位に相当する波長の発
振を行うようにしたもので、注入電流を切り換えること
により、発振波長を切り換える、あるいは所定の注入電
流を与えることにより同時に2以上の波長の発振を行う
ようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、量子井戸型半導体レーザの共振器
内部ロス、あるいはミラーロスを高めて、高い量子準位
による発振をも可能とし、2つ以上の量子準位に相当す
る波長の発振を行なえるようにしたので、注入電流を切
り換えることにより、発振波長を切り換えて波長のスイ
ッチができ、あるいは所定の注入電流を与えることによ
り2以上の波長のレーザを同時に行なうことができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は本発明の一実施例による半導体レーザを示す構成図
であり、図において1は上部電極、2はSto、電流阻
止層、3はP−GaAsコンタクト層、4はp−AlG
aAsクラッド層、5は例えばp−AIA!−GaAs
超格子グレーディッドインデックスウェイブガイド層、
6は例えば100人のGaAs活性層、7は例えばn−
AlAs−GaAs超格子グレーディフドインデソクス
ウエイブガイド層、8はn−AlGaAsクラッド層、
9はn−GaAs基板、10は下部電極、11はZn拡
散部(斜線部)である。
第2図は第1図のA−A断面を示す図であり、この図に
示すように、活性層ストライプのエッヂは多少凹凸にな
っている。
第3図は本実施例における活性層でのエネルギーバンド
構造を示す図であり、曲線部は該エネルギーバンドがG
RIN−3CH構造により放物状に変化している部分で
ある。
本実施例による半導体レーザは、上記のように活性層の
上下クラッド層の間に超格子グレーディッドインデック
スウニイブガイド層5,7を設けてGRI N−5CH
構造を構成し、厚み方向の光の閉じ込めをしている。ま
た上下のクラッド層のバンドギャップは充分に高いもの
であり、かつ活性層6の層厚を100人と充分薄く形成
しているので、活性層6は量子井戸構造を形成し、該活
性層内において注入されたキャリアは量子化されたエネ
ルギーバンドを持つ。またZn拡散領域11はバンドギ
ャップも高く、屈折率が低いので活性層内のキャリア及
び発生した光はZnが拡散されていない図示Wの巾に横
とじこめされる。
次に動作について説明する。上記のように構成された本
実施例による半導体レーザにキャリアを注入してやると
、電子とホールは活性層6内で注入されたキャリアの数
に応じて量子準位間で遷移を行ない、それぞれの量子準
位に対応した波長の光を発生する。そして電流による利
得が共振器損失より大きくなるとレーザ発振をする。
第2図に示すように活性層ストライプのエッヂは凹凸に
なっているため、発生した光はこの部分で太き(散乱さ
れて、これは共振器内部ロスになる。さらにこのストラ
イプ幅をせまくすることによっても共振器内部ロスは高
くなる。いまこのストライプ幅を約4μとして、共振器
内部ロスを十分に高めてやれば、注入される電子とホー
ルの数が少ない間、すなわち注入電流が小さい間は、第
3図に示される活性層内の量子準位n=1の遷移でn−
1の量子準位に対応した波長λ1のレーザ発振が生じ、
λ1の光を出す。しかし注入電流を増してやるとn=2
の量子準位でのキャリアの状態密度の方がn=1の量子
準位でのそれよりも大きいため、利得はn=2の遷移に
よるものの方が大きくなり、n−2の量子準位に対応し
た波長λ2の光を出す。これによってn = 1での発
振はおさえられるが、共振器内部損失の大きさを所定の
値に設定し、所定の電流を流すことによって同時に上記
λ1 とλ2の光を出すことができる。
以上のように本実施例では量子井戸型半導体レーザの共
振器内部ロスを高めてn=2の量子準位での発振をおこ
りやすく構成したから、注入電流を切り換えることによ
り発振波長をスイッチできる。あるいは所定の注入電流
を与えることにより、複数の波長のレーザ光を同時に1
つの活性層から出すことができる効果がある。
なお、上記実施例では波長の切り換えをyl x、 1
とnx’lの量子準位に対応する波長λ1.λ2の間で
行ったが、一般にはn=mとn=m+lの量子準位に対
応する波長の間、あるいはn”m、nt−a m+ l
 、  n −m + 2 + ・・・の間での切り換
えが可能であり、同時に複数波長を発振する場合も同様
である。
また、本発明による半導体レーザにおいては光伝播の損
失を大きくするとともに注入されたキャリアがエネルギ
ー緩和されに<クシで高次の量子準位の占を率が高めら
れるようにするために量子井戸活性層の層厚は300Å
以下、横方向閉じ込めにより形成される光導波路のスト
ライプ幅は3ミクロン以下にすることが望ましい。
また、本発明のレーザの作製法としてはストライプ幅の
狭い活性層を得られる方法であれば従来用いられてきた
どの方法であってもよく、低しきい値化を図るうえでは
例えばジャーナル オプアプライド フィジックス(J
、Appl、phys、) vat。
58、 p4515 (1985)の方法などを用いる
ことが望ましい。
また本実施例では活性層は単一量子井戸構造としたが、
これは多重量子井戸構造であってもよい。
また必ずしもGRIN−3CH構造とする必要はない。
また、共振器内部ロスを高める方法は、上記実施例の方
法すなわち、活性層のストライプ幅を狭くする方法とス
トライプエッヂを凹凸にする方法の組み合わせに限るも
のではなく、活性層の光導波路内部に光吸収の大きい部
分を設ける方法、またはこれとストライプ幅を狭くする
方法あるいはストライプエッヂを凹凸にする方法との組
み合わせ、さらにこの3つの方法の組み合わせでもよく
、また先導波路外部の光吸収率を高める方法、またはこ
れと上記3つの方法の各々との組み合わせでもよく、ま
た電流注入の電極を分割して一方の電極から逆バイアス
を印加し、エキシトン吸収ピークのシフトを行うことに
より低準位について損失を高める方法、またはこれと上
記の方法との組み合わせであってもよい。
また、上記実施例では共振器内部ロスを高めたが、本発
明では、共振器端面に波長選択性をもつ反射膜をコーテ
ィングしたり、回折格子構造を用いるなどして共振器の
ミラーロスを高めてやる方法、共振器長を短くする方法
などで共振器損失を高めてもよ(、また本実施例と同様
の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、量子井戸型半導体レー
ザの共振器内部ロス、あるいはミラーロスをある程度高
めて、通常の発振波長の量子準位よりも高い量子準位で
の波長の発振が起こりやすい状態にし、2つ以上の量子
準位に相当する波長の発振を行えるようにしたので、注
入電流を切り換えることにより発振波長を切り換えて、
発振波長をスイッチでき、あるいは所定の注入電流を与
えることにより、同時に2以上の波長の発振を行うこと
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザを示す
構成図、第2図は第1図の実施例の活性層のA−A断面
を示す図、第3図は第1図の実施例の活性層のエネルギ
ー帯構造を示す図、第4図は従来の多波長のレーザ光を
出す半導体レーザを示す構造図である。 1は上部電極、2はSiO□電流阻止層、3はp−Ga
Asコンタクト層、4はp−AlGaAsクラッド層、
5はp−AlAs−GaAs超格子超格子グレーディッ
ドインデックスウェイ上ガイド層GaAs活性層、7は
n−AIAs−GaAS超格子グレーディッドインデッ
クスウニイブガイド層、8はn−AlGaAsクラッド
層、9はn−GaAs基板、10は下部電極、11はZ
n拡散領域。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにお
    いて、 共振器内部ロスを高め、2つ以上の量子準位に相当する
    波長の発振を行うようにしたことを特徴とする半導体レ
    ーザ。
  2. (2)量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにお
    いて、 ミラーロスを高め、2つ以上の量子準位に相当する波長
    の発振を行うようにしたことを特徴とする半導体レーザ
  3. (3)量子井戸構造の活性層を有し、共振器内部ロスを
    高め、2つ以上の量子準位に相当する波長の発振を行う
    半導体レーザにおいて、 注入電流を換えることにより発振波長をスイッチするも
    のとしたことを特徴とする半導体レーザ。
  4. (4)量子井戸構造の活性層を有し、ミラーロスを高め
    、2つ以上の量子準位に相当する波長の発振を行うよう
    にした半導体レーザにおいて、注入電流を換えることに
    より発振波長をスイッチするものとしたことを特徴とす
    る半導体レーザ。
  5. (5)量子井戸構造の活性層を有し、共振器内部ロスを
    高め、2つ以上の量子準位に相当する波長の発振を行う
    ようにした半導体レーザにおいて、所定の注入電流を与
    えることにより同時に2つ以上の波長のレーザ発振を行
    うものとしたことを特徴とする半導体レーザ。
  6. (6)量子井戸構造の活性層を有し、ミラーロスを高め
    、2つ以上の量子準位に相当する波長の発振を行うよう
    にした半導体レーザにおいて、所定の注入電流を与える
    ことにより、同時に2つ以上の波長のレーザ発振を行う
    ものとしたことを特徴とする半導体レーザ。
JP61175967A 1986-07-25 1986-07-25 半導体レ−ザ Expired - Lifetime JPH0644662B2 (ja)

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EP87306520A EP0254568B1 (en) 1986-07-25 1987-07-23 A semiconductor laser device
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