JPS6332980A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6332980A JPS6332980A JP17596886A JP17596886A JPS6332980A JP S6332980 A JPS6332980 A JP S6332980A JP 17596886 A JP17596886 A JP 17596886A JP 17596886 A JP17596886 A JP 17596886A JP S6332980 A JPS6332980 A JP S6332980A
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- Japan
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- semiconductor laser
- resonator
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- quantum level
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 10
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
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- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- 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〕
この発明は半導体レーザに関し、特に量子井戸型半導体
レーザの発振波長の短波長化に関するものである。
レーザの発振波長の短波長化に関するものである。
半導体レーザにおいて、できるだけ短かい波長で発振さ
せることは応用上非常に重要である。
せることは応用上非常に重要である。
第７図は例えば、イワムシら、ジャパニーズジャーナル
オブ アプライド フィジクス 第２４巻、１２号、
１９８５年１２月、 ｐｐ、Ｌ９１１〜Ｌ９１３（Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ、２４Ｎｏ、１２． Ｄ
ｅｃ １９８５ 、 ｐｐ、Ｌ９１１〜ｔ、 ９１３
）に示された従来の短波長半導体レーザを示す模式図で
あり、１１はｎ型電極、１２はｎ、＋−ＧａＡｓ基板、
１３はｎ −Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層、】４
はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１５はＡ Ｉ！ Ｇ
ａ Ａ ｓ ／ ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸の活性層、
１６はｐ−ＡＪＧａＡｓクラッド層、１７はｐ−Ａ７！
ＧａＡｓクラッド層、１８はｐ”−ＧａＡｓコンタクト
層、１９はｐ型電極である。
オブ アプライド フィジクス 第２４巻、１２号、
１９８５年１２月、 ｐｐ、Ｌ９１１〜Ｌ９１３（Ｊ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｖｏｌ、２４Ｎｏ、１２． Ｄ
ｅｃ １９８５ 、 ｐｐ、Ｌ９１１〜ｔ、 ９１３
）に示された従来の短波長半導体レーザを示す模式図で
あり、１１はｎ型電極、１２はｎ、＋−ＧａＡｓ基板、
１３はｎ −Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層、】４
はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１５はＡ Ｉ！ Ｇ
ａ Ａ ｓ ／ ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸の活性層、
１６はｐ−ＡＪＧａＡｓクラッド層、１７はｐ−Ａ７！
ＧａＡｓクラッド層、１８はｐ”−ＧａＡｓコンタクト
層、１９はｐ型電極である。
ここで、ｎ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓクラッド層１４
はｎ−Ａｊ！ＧａＡｓクランド１３とＡ Ｉ Ｃ，ａ
Ａ ｓ ／ Ａｊ！ＧａＡｓ多重量子井戸の活性層との
中間のＡＩ２組成比を有し、ｐ Ａ／ＧａＡｓクラッド
層１６はｐ −Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ！３クラッドＮ１
７とＡｊ２ＧａＡｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ多重
量子井戸の活性層との中間のＡ７！組成比を有しており
、これによってＳＣＨ構造を形成している。
はｎ−Ａｊ！ＧａＡｓクランド１３とＡ Ｉ Ｃ，ａ
Ａ ｓ ／ Ａｊ！ＧａＡｓ多重量子井戸の活性層との
中間のＡＩ２組成比を有し、ｐ Ａ／ＧａＡｓクラッド
層１６はｐ −Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ！３クラッドＮ１
７とＡｊ２ＧａＡｓ ／ Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ多重
量子井戸の活性層との中間のＡ７！組成比を有しており
、これによってＳＣＨ構造を形成している。
次に動作について説明する。活性層の利得スペクトルは
第８図の実線で示される。ここで、ｎ −１，２，３は
それぞれ最低、第２．第３の量子準位に対応するピーク
である。共振器損失は各波長で同じため、通常の注入電
流レベルにおいてはｎ−１に対応するピークが一番利得
が大き（、この量子準位に相当する波長でレーザ発振が
起きる。
第８図の実線で示される。ここで、ｎ −１，２，３は
それぞれ最低、第２．第３の量子準位に対応するピーク
である。共振器損失は各波長で同じため、通常の注入電
流レベルにおいてはｎ−１に対応するピークが一番利得
が大き（、この量子準位に相当する波長でレーザ発振が
起きる。
従来の半導体レーザは以上のように構成されていたので
、短波長を発振させるには量子井戸層を非常に薄くする
、あるいはＡＩ！の組成比を高くする必要があるが、量
子井戸層を非常に薄くする制御は難しく、またＡ１の組
成比を高（すると端面酸化が起こりやすく寿命が短かく
なり、しきい値電流も高く、これらの方法による短波長
化にも限界があった。
、短波長を発振させるには量子井戸層を非常に薄くする
、あるいはＡＩ！の組成比を高くする必要があるが、量
子井戸層を非常に薄くする制御は難しく、またＡ１の組
成比を高（すると端面酸化が起こりやすく寿命が短かく
なり、しきい値電流も高く、これらの方法による短波長
化にも限界があった。
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、同じ層構造でも更に短波長化を実現できる半
導体レーザを得ることを目的とする。
たもので、同じ層構造でも更に短波長化を実現できる半
導体レーザを得ることを目的とする。
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において、高い量子準位に相当す
る波長のみを選択的に反射させる共振器構造を備えたも
のである。
を有する半導体レーザにおいて、高い量子準位に相当す
る波長のみを選択的に反射させる共振器構造を備えたも
のである。
この発明においては、波長選択性をもつ共振器構造によ
り低い量子準位に相当する波長発振が抑制され、高い量
子準位における短波長での発振を可能にする。
り低い量子準位に相当する波長発振が抑制され、高い量
子準位における短波長での発振を可能にする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１は下部電極、２は基板、３は第１の導電
型のクラフト層、４は量子井戸活性層、５は第２の導電
型のクランド層、６はコンタクト層、７は上部電極、８
は波長選択性を持った反射膜である。
図において、１は下部電極、２は基板、３は第１の導電
型のクラフト層、４は量子井戸活性層、５は第２の導電
型のクランド層、６はコンタクト層、７は上部電極、８
は波長選択性を持った反射膜である。
次に動作について説明する。活性層４の利得スペクトル
は第２図の実線に示される。ｎ＝１に示されるのが、最
低量子準位間の遷移に対応する利得ピークであり、ｎ＝
２．３で示されるのがそれより高エネルギーの遷移に対
応する利得ピークである。
は第２図の実線に示される。ｎ＝１に示されるのが、最
低量子準位間の遷移に対応する利得ピークであり、ｎ＝
２．３で示されるのがそれより高エネルギーの遷移に対
応する利得ピークである。
反射膜８は第３図実線に示す様な波長選択性を示し、ｎ
＝２に対応する波長に対して高い反射率を有する。反射
率をＲ１共撮器長をＬとすると、共振器損失は（１／Ｌ
） ・／ｎ （１／Ｒ）で表わされ、第３図の点線の
様に表わされる。この様な共振器損失をもたせた本実施
例の半導体レーザに電流を注入していくと、第２図に示
される様に、ｎ＝２に対応する波長において最初に利得
と損失がつり合うのでここで発振する。
＝２に対応する波長に対して高い反射率を有する。反射
率をＲ１共撮器長をＬとすると、共振器損失は（１／Ｌ
） ・／ｎ （１／Ｒ）で表わされ、第３図の点線の
様に表わされる。この様な共振器損失をもたせた本実施
例の半導体レーザに電流を注入していくと、第２図に示
される様に、ｎ＝２に対応する波長において最初に利得
と損失がつり合うのでここで発振する。
以上のように上記実施例においては、共振器端面に波長
選択性をもった反射膜のコーティングを施したから、低
い量子準位では共振器損失が高くなりその発振がおさえ
られるため、高い量子準位で発振され、短い波長での発
振を得られる効果がある。
選択性をもった反射膜のコーティングを施したから、低
い量子準位では共振器損失が高くなりその発振がおさえ
られるため、高い量子準位で発振され、短い波長での発
振を得られる効果がある。
なお、上記実施例では波長選択性を持つ共振器構造とし
て端面での反射を用いたものを示したが、第４図、第５
図の様に共振器内部あるいは外部に回折格子９を用いて
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。両図中１０
はガイド層である。
て端面での反射を用いたものを示したが、第４図、第５
図の様に共振器内部あるいは外部に回折格子９を用いて
もよく、上記実施例と同様の効果を奏する。両図中１０
はガイド層である。
また、第６図の様に、共振器の軸方向に各量子準位に対
応する周期の異なる複数の回折格子９ａ。
応する周期の異なる複数の回折格子９ａ。
９ｂ、９ｃを作成し、それぞれの部分に電極７ ａ＋７
ｂ、７ｃから独立に電流注入を行なえる様にすれば、同
一レーザから数１００人程度ずつ波長の長さの異なる複
数の波長を出力でき、かつこれをスイッチすることがで
きる。なお図中１０はガイド層である。
ｂ、７ｃから独立に電流注入を行なえる様にすれば、同
一レーザから数１００人程度ずつ波長の長さの異なる複
数の波長を出力でき、かつこれをスイッチすることがで
きる。なお図中１０はガイド層である。
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
ギー緩和されにりくシて高次の量子準位の占有率が高め
られるようにするために、量子井戸活性層の層厚は３０
０Å以下、横とじこめによる先導波路のストライプ巾は
３ミクロン以下にすることが望ましい。
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
ギー緩和されにりくシて高次の量子準位の占有率が高め
られるようにするために、量子井戸活性層の層厚は３０
０Å以下、横とじこめによる先導波路のストライプ巾は
３ミクロン以下にすることが望ましい。
また、活性層としては量子井戸層が複数個ある多重量子
井戸構造でもよく、あるいは−個しかない単一量子井戸
構造でもよい。
井戸構造でもよく、あるいは−個しかない単一量子井戸
構造でもよい。
また、横方向閉じ込めには、不純物拡散、リッジ導波路
、Ｂ Ｈ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕ
ｒｅ） 、 Ｃ３Ｐ （Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂ
ｓｔｒａＬｅ Ｐｌａｎａｒ）の各構造のいずれを用い
てもよい。
、Ｂ Ｈ（Ｂｕｒｉｅｄ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕ
ｒｅ） 、 Ｃ３Ｐ （Ｃｈａｎｎｅｌｅｄ ５ｕｂ
ｓｔｒａＬｅ Ｐｌａｎａｒ）の各構造のいずれを用い
てもよい。
以上のように、この発明によれば量子井戸構造の活性層
を有する半導体レーザにおいて、共振器構造に波長選択
性をもたせたので、極めて短かい波長で発振する半導体
レーザが簡単なプロセスで安価にでき、しきい値電流が
低く、また寿命が長いといった効果が得られる。
を有する半導体レーザにおいて、共振器構造に波長選択
性をもたせたので、極めて短かい波長で発振する半導体
レーザが簡単なプロセスで安価にでき、しきい値電流が
低く、また寿命が長いといった効果が得られる。
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザの模式
図、第２図はこの発明の利得と共振器損失の波長依存性
を示す図、第３図はこの発明の一実施例の反射率と共振
器損失の波長依存性を示す図、第４図、第５図、及び第
６図はこの発明の他の実施例を示す模式図、第７図は従
来の半導体レーザの模式図、第８図は従来の半導体レー
ザにおける利得及び共振器損失の波長依存性を示す図で
ある。 １は下部電極、２は第１の導電型の基板、３は第１の導
電型のクラッド層、４は量子井戸活性層、５は第２の導
電型のクラフト層、６は第２の導電型のコンタクト層、
７は上部電極、７３〜７ｃは分割された上部電極、８は
波長選択性を持つ反射膜、９は回折格子、９ａ〜９ｃは
互いに周期の異なる回折格子、１０はガイド層、１１は
ｎ型電極、１２はｎ＋−ＧａＡｓ基板、１３はｎ−ＡＪ
ＧａＡｓクラッド層、１４はｎ ＡｌＧａＡｓ第２ク
ランド層、１５は多重量子井戸活性層、１６はｐ−Ａｆ
ＧａＡｓ第２クラッド層、１７はｐ−Ａ７！ＧａＡｓク
ランド層、１８はｐ” ＧａＡｓ：Ｉンタクト層、１
９はｐ型電極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
図、第２図はこの発明の利得と共振器損失の波長依存性
を示す図、第３図はこの発明の一実施例の反射率と共振
器損失の波長依存性を示す図、第４図、第５図、及び第
６図はこの発明の他の実施例を示す模式図、第７図は従
来の半導体レーザの模式図、第８図は従来の半導体レー
ザにおける利得及び共振器損失の波長依存性を示す図で
ある。 １は下部電極、２は第１の導電型の基板、３は第１の導
電型のクラッド層、４は量子井戸活性層、５は第２の導
電型のクラフト層、６は第２の導電型のコンタクト層、
７は上部電極、７３〜７ｃは分割された上部電極、８は
波長選択性を持つ反射膜、９は回折格子、９ａ〜９ｃは
互いに周期の異なる回折格子、１０はガイド層、１１は
ｎ型電極、１２はｎ＋−ＧａＡｓ基板、１３はｎ−ＡＪ
ＧａＡｓクラッド層、１４はｎ ＡｌＧａＡｓ第２ク
ランド層、１５は多重量子井戸活性層、１６はｐ−Ａｆ
ＧａＡｓ第２クラッド層、１７はｐ−Ａ７！ＧａＡｓク
ランド層、１８はｐ” ＧａＡｓ：Ｉンタクト層、１
９はｐ型電極である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (11)
- （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、 該量子井戸の最低量子準位より高い量子準位に相当する
波長のみを選択的に反射させるレーザ共振器構造を備え
たことを特徴とする半導体レーザ。 - （２）上記レーザ共振器構造は、最低量子準位に相当す
る波長光に対しては低い反射率を有し、それより高い量
子準位に相当する波長光に対しては高い反射率を有する
反射膜のコーティングを少なくとも一方のレーザ端面に
施したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体レーザ。 - （３）上記レーザ共振器構造は、上記半導体レーザの共
振器内部あるいは外部に、最低量子準位より高い量子準
位に相当する波長光を選択的に反射させる回折格子を有
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の半導体レーザ。 - （４）上記回折格子として、共振器内部に周期の異なる
複数の回折格子が設けられ、該複数の回折格子にはそれ
ぞれ別々に電流注入が行なわれ、該複数の回折格子のう
ち少なくとも１つが最低量子準位より高い量子準位に相
当する波長光を選択的に反射させるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体レーザ。 - （５）上記活性層は、多重量子井戸構造であることを特
徴とした特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
に記載の半導体レーザ。 - （６）上記活性層は、単一量子井戸構造であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
に記載の半導体レーザ。 - （７）上記半導体レーザは、その組成比をその厚み方向
に変化させたクラッド層を有するものであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項なしい第６項のいずれに記
載の半導体レーザ。 - （８）上記半導体レーザは、その横方向の光閉じ込めを
不純物拡散で行なったものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の半導
体レーザ。 - （９）上記半導体レーザは、その横方向の光閉じ込めを
リッジ導波路構造で行なったことを特徴とする特許請求
の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の半導体レ
ーザ。 - （１０）上記半導体レーザは、その横方向の光閉じ込め
をＢＨ（ＢｕｒｉｅｄＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
）構造で行なったことを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第７項のいずれかに記載の半導体レーザ。 - （１１）上記半導体レーザは、その横方向の光閉じ込め
をＣＳＰ（ＣｈａｎｎｅｌｅｄＳｕｂｓｔｒａｔｅＰｌ
ａｎａｒ）で行なったことを特徴とする特許請求の範囲
第１項ないし第７項のいずれかに記載の半導体レーザ。
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17596886A JPS6332980A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
| DE87306520T DE3787769T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaservorrichtung. |
| DE3751548T DE3751548T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
| EP93200581A EP0547038B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
| DE3751549T DE3751549T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
| EP93200588A EP0547043B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
| EP93200589A EP0547044B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
| EP19930200587 EP0547042A3 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
| EP87306520A EP0254568B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
| DE3751535T DE3751535T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
| US07/078,393 US4817110A (en) | 1986-07-25 | 1987-07-24 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17596886A JPS6332980A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332980A true JPS6332980A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=16005398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17596886A Pending JPS6332980A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6332980A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318080A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 量子井戸半導体レーザ |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17596886A patent/JPS6332980A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0318080A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 量子井戸半導体レーザ |
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