JPS6332983A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

Info

Publication number
JPS6332983A
JPS6332983A JP61175971A JP17597186A JPS6332983A JP S6332983 A JPS6332983 A JP S6332983A JP 61175971 A JP61175971 A JP 61175971A JP 17597186 A JP17597186 A JP 17597186A JP S6332983 A JPS6332983 A JP S6332983A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
active layer
quantum well
layers
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP61175971A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenzo Fujiwara
藤原　賢三
Yasuki Tokuda
徳田　安紀
Noriaki Tsukada
塚田　紀昭
Teruhito Matsui
松井　輝仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP61175971A priority Critical patent/JPS6332983A/ja
Priority to DE3751549T priority patent/DE3751549T2/de
Priority to EP93200589A priority patent/EP0547044B1/en
Priority to EP93200581A priority patent/EP0547038B1/en
Priority to DE87306520T priority patent/DE3787769T2/de
Priority to DE3751535T priority patent/DE3751535T2/de
Priority to EP19930200587 priority patent/EP0547042A3/en
Priority to EP87306520A priority patent/EP0254568B1/en
Priority to EP93200588A priority patent/EP0547043B1/en
Priority to DE3751548T priority patent/DE3751548T2/de
Priority to US07/078,393 priority patent/US4817110A/en
Publication of JPS6332983A publication Critical patent/JPS6332983A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/0622—Controlling the frequency of the radiation
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0601—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
    • H01S5/0602—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region which is an umpumped part of the 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06203—Transistor-type lasers
    • H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
    • H01S5/06213—Amplitude modulation
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1039—Details on the cavity length
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1206—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
    • H01S5/1215—Multiplicity of periods
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
    • 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
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • 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
    • 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
    • H01S5/2004—Confining in the direction perpendicular to the layer structure
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
    • H01S5/3216—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities quantum well or superlattice cladding layers
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3409—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers special GRINSCH structures
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3418—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers using transitions from higher quantum levels
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

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及び性能の向上に関するも
のである。
〔従来の技術〕
第３図は例えば従来のＡ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓを活性層
とするダブルへテロ接合理め込み型レーザの層構造を示
す図である０図において、１は上部電極、２は電流阻止
層、３はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、４はｐ型Ａ　ｌ、
Ｇａ１．、、Ａｓクラッド層、５はアンドープＡｌ、ｌ
Ｇａ、−ｘＡｓ活性層、６はｎ型Ａ１、Ｇａ＋−ｙ　Ａ
ｓクラッド層、７はｎ型ＧａＡｓバッファ層、８はｎ型
ＧａＡｓ基板、９は下部電極、１０はＡ　１　ｍ　Ｇ　
ａ　ｌ−ｇ　Ａ　Ｓ埋め込み層で２〉ｙ＞ｘの関係があ
る。
次に動作について説明する。上部電極１から注入される
正孔（ホール）と下部電極９から注入される電子は活性
層５で再結合し、誘導放出によりレーザ発振する。ここ
で注入される電子とホールは埋め込みＮ１０の禁制帯幅
が大きいために、素子中央に設けたストライブ部にのみ
電流が流れるので利得導波が得られ、−力先はストライ
ブ部の有効屈折率が高くなるために屈折率導波が得られ
、単−横モードレーザ発振が得られる。第３図では活性
層５にＡＩが加わっているために、レーザ発振波長の短
波長化が行われる。
また、活性層５を量子井戸構造とすることにより、量子
サイズ効果に基づく短波長化が行われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の第３図に示したレーザでは、ＡｌＧａＡｓＳを活
性層として、短波長化を行っている。しかしこれを実現
する上では、クラッドＮ４，６と活性層５との間の伝導
帯端、価電子帯端のポテンシャル障壁の高さをキャリア
ー〇熱励起エネルギーに比べて大きくする必要がある。
しかしながらＡ１モル比の高いＡｌＧａＡｓは間接型半
導体となるために制限があり、０．７μｍ以下の短波長
域では発光効率の低減などの原因により、レーザ発振は
著しく困難となる。また、活性層５をＡｌＧａＡｓ量子
井戸層とした場合は、量子サイズ効果によりレーザ発振
波長の短波長化は０．６５μｍ程度までは、発振しきい
値電流密度は高いが可能である、と報告されている（ジ
ャパニーズ　ジャーナルオブ　アプライド　フィジクス
、２４巻２号、７３頁、　１９８５年（Ｔ、５ａｋｕ、
）１．Ｉｗａｍｕｒａ、Ｙ、Ｈｔｒａｙａｍａ＋Ｙ、５
ｕｚｕｋｉ　ａｎｄ　Ｈ，Ｏｋａｍｏｔｏ、　Ｊａｐａ
ｎ、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓ　２４（２）、Ｌ７３，１９８５）　）。
このとき、量子サイズ効果により、量子井戸内に２次元
の量子サブレベルが形成されると、通常最下位の量子準
位（ｎ＝１）でレーザ発振するために、極めて薄い層厚
の量子井戸層を用いなければならず、結晶構造の作製が
容易でないなどの理由により、高性能の短波長レーザ発
振の実現は困難となる。
この発明は、上記のようなレーザ発振短波長化の問題点
を解消するためになされたもので、量子井戸構造の最低
位の量子準位（ｎ＝１）でのレーザ発振を困難にする、
光伝幡の内部損失が大きい構造を用いることにより、高
性能の高次量子準位（ｎ≧２）のレーザ発振を行なう半
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、高次の量子準位でのホ
ットキャリアの占有率が大きくなるように、注入キャリ
アの熱浴（リザーバー）を兼ねた光ガイド層を設けてＳ
ＣＨ構造とするとともに、量子井戸活性層を含む光導波
路ストライブ中での内部損失が十分に大きくなるように
該ストライブ幅を６ミクロン以下と狭くしたものである
。
〔作用〕 この発明に係る半導体レーザは、量子井戸活性層の光導
波路ストライプ巾を狭くしたから共振器内部損失が高ま
りＳＣＨ構造としたから光とじこめ係数が下がるととも
にその光ガイド層がキャリアのリザーバーとして働く。
これによって共振器全体の損失は大きくなり高次の量子
準位でのホットキャリアによるレーザ発振が起こり易く
、量子サイズ効果による短波長域での高性能のレーザ発
振を行う。
〔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図において、５は厚さが１００人付近のＧａＡＳ又
はＡｌＧａＡｓ活性層である。第１図は、例えばジャー
ナル　オブ　アプライド　フィジフクス、　５Ｂ（１２
）、４５１５頁（１９８５）（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　
Ａｐｐｌｉｅｄ・Ｐｈｙｓ　ｉｃｓ　、　５８　（１２
）　、　４５１５　（１９８５））、又はアブライドフ
ィジクス　レターズ、　４５（１）、　１頁（１９８４
）　（ＡｐＰｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ、４５（１）、１（１９８４））に記載された不純物
の拡散による量子井戸層の無秩序化による埋め込み構造
の場合を示しており、第１図において１３は例えばＳｉ
が拡散された領域である。
なお、第１図では電極および電流阻止層は第３図と同じ
であり省略している。
第２図は、活性層５の上部又は下部の光ガイド層５ａ、
５ｂをもつ構造の例を示したものである。
第２図（ａｌは光ガイド層が１段の階段型である場合、
第２図（ｂ）は傾斜型の場合を示す、光ガイド層は図中
の伝導帯エネルギーにより示した様に、活性層とクラッ
ド層を構成する半導体の中間の禁制帯幅を持つ半導体に
より構成されている。また、第２図（Ｃ）に示すように
、超格子構造における量子井戸層および障壁層の半導体
とその厚さを適当に選ぶことにより、光ガイド層を構成
することも可能である。
一般に第１図に示すような半導体レーザにおいては、Ｓ
ｉが拡散された埋め込みＮ１３部分では活性層５領域に
比べ有効屈折率が下がり、屈折率導波が得られる。また
、上記埋め込み層１３部分では高Ａ１モル比のクラッド
層４．６と光ガイド１ｉ５ａ、５ｂと活性層５との混晶
化により、中央ストライブ部に比ベキャリアーの感じる
ポテンシャル障壁は大きくなる。従って、利得導波が得
られる。
そして第１図の本実施例装置の狭ストライプ部ではスト
ライブ部の加工精度により、又はストライブ構造に意図
的に凸凹を設けており、これにより光が伝帳するごとき
の内部損失（散乱損失その他による）は大きくなってい
る。なおこの内部損失は光ガイド層に高濃度ドープして
吸収損失を増すことによっても強められる。
ところで一般に注入型半導体レーザの発振における利得
ｇは、ケイジー、バニッシュによるヘテロストラクチャ
ーレーザーズ（ＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＬａｓ
ｅｒｓ（Ｃａｓｅｙ　＆Ｐａｎ１ｓｈ＋１９７８．Ａｃ
ａｄｅａ＋ｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）　）によると、次式で与
えられる。
ここで、Ｆは光の閉じ込め係数、αは光の内部損失、Ｌ
はキャビティー長、Ｒはミラー反射率である。
いま、ＬとＲが与えられたとき、本発明のようにαが大
きい構造では、最低次の量子準位（ｎ＝１）ではレーザ
発振を生じるだけの利得が得られない状態が生じ得る。
このとき、レーザ発振は状態密度が倍だけ大きいｙｌ　
−ａ　２の量子準位で起こる。
これは、ｎｍｌの準位では誘電放出が起こらないために
、量子井戸に注入されたホットキャリアーはｎ＝２の量
子準位に十分長い時間、滞在でき、そこでの利得が大き
くなるからである。
本発明はこのようなｎ−２の量子準位での発振を行わせ
るようにしたものである。即ち本発明では、ＳＣＨ構造
にすることにより量子井戸活性層中の光閉じ込め係数Ｆ
を小さくし、実効的にαを大きくしたもので、これによ
り量子井戸内では光子密度が低く誘電放出は起こりに＜
＜、供給されたキャリアーがホットになり易い状況が得
られる。
また、光ガイド層はキャリアのリザーバーとして働きキ
ャリアーが十分にホットな状態となって量子井戸に供給
され、この結果ｎ＝２以上の量子準位によるレーザ発振
が起こるものである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、量子井戸活性層を有
する半導体レーザの光導波路のストライプ巾を狭くし、
活性層の上下の少なくとも一方に光ガイド層を設けて５
Ｃ）（構造とし、光伝帳の内部損失を大きくし、かつ高
次量子準位におけるホットキャリアの分布を大きく出来
る構造を実現したので、より短波長のレーザ発振が容易
となり、高性能の短波長半導体レーザが得られる効果が
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レーザの構造を示す
図、第２図は上記実施例の光ガイド層構造の層構造の例
を示す図である。第３図は従来の例によるレーザ構造を
示す図である。 ■は上部電極、２は電流阻止層、３はＰ−ＧａＡｓコン
タクト層、４はｐ型Ａ　１．Ｇａｐ−、Ａｓクラッド層
、７はｎ型ＧａＡｓバッファ層、８はｎ型ＧａＡｓ基板
、９は下部電極、１０はＡｌ。 Ｇ　ａ　＋−ｘ　Ａ　ｓ埋め込み層。５は量子井戸活性
層、５ａ、５ｂは光ガイド層、１３はＳｔ拡散領域。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一対の電極間に積層された第１導電型クラッド層
    、活性層、及び第２導電型クラッド層と、上記活性層及
    びクラッド層の対向する側部に設けられた横方向閉じ込
    め層とを備えた半導体レーザにおいて、 上記活性層が１個以上の量子井戸層からなり、その上面
    側および正面側の少なくとも一方に上記クラッド層と上
    記量子井戸層との中間の禁制帯幅を有する光ガイド層を
    具備したＳＣＨ（ＳｅｐａｒａｔｅＣｏｎｆｉｎｅｍｅ
    ｎｔＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とし、該光ガイ
    ド層の幅が６ミクロン以下であり、かつ光伝幡の内部損
    失を大きくしたことを特徴とする半導体レーザ。
  2. （２）上記光ガイド層が、クラッド層と量子井戸活性層
    の中間の禁制帯幅を有し、該禁制帯幅は層に垂直な方向
    において活性層から遠ざかるにつれて傾斜状又は階段状
    に大きくなってい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. （３）上記光ガイド層は、その一部又は前部が傾斜型又
    は階段型の禁制帯幅を有し、その部分の構造が第１の半
    導体からなる量子井戸層と該第１の半導体より禁制帯幅
    の大きい第２の半導体からなる障壁層とからなる超格子
    構造を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項又
    は第２項記載の半導体レーザ。
  4. （４）上記光ガイド層の超格子構造は、第２の半導体か
    らなる障壁層の厚さを一定とし、第１の半導体からなる
    量子井戸層の厚さを活性層から遠ざかるにつれて小さく
    した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. （５）上記光ガイド層は、ドナー又はアクセプターを高
    濃度にドープし、キャリアーによる吸収損失を大きくし
    たものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
    いし第４項のいずれかに記載の半導体レーザ。
JP61175971A 1986-07-25 1986-07-25 半導体レ−ザ Pending JPS6332983A (ja)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61175971A JPS6332983A (ja) 1986-07-25 1986-07-25 半導体レ−ザ
DE3751549T DE3751549T2 (de) 1986-07-25 1987-07-23 Halbleiterlaser.
EP93200589A EP0547044B1 (en) 1986-07-25 1987-07-23 A semiconductor laser device
EP93200581A EP0547038B1 (en) 1986-07-25 1987-07-23 A semiconductor laser device
DE87306520T DE3787769T2 (de) 1986-07-25 1987-07-23 Halbleiterlaservorrichtung.
DE3751535T DE3751535T2 (de) 1986-07-25 1987-07-23 Halbleiterlaser.
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
EP93200588A EP0547043B1 (en) 1986-07-25 1987-07-23 A semiconductor laser device
DE3751548T DE3751548T2 (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
JP61175971A JPS6332983A (ja) 1986-07-25 1986-07-25 半導体レ−ザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS6332983A true JPS6332983A (ja) 1988-02-12

Family

ID=16005447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61175971A Pending JPS6332983A (ja) 1986-07-25 1986-07-25 半導体レ−ザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6332983A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275751A (ja) * 1988-09-12 1990-03-15 Ngk Spark Plug Co Ltd 吸気加熱装置
EP0742620A1 (fr) * 1995-05-12 1996-11-13 Thomson-Csf Laser à semiconducteurs

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0275751A (ja) * 1988-09-12 1990-03-15 Ngk Spark Plug Co Ltd 吸気加熱装置
EP0742620A1 (fr) * 1995-05-12 1996-11-13 Thomson-Csf Laser à semiconducteurs
FR2734097A1 (fr) * 1995-05-12 1996-11-15 Thomson Csf Laser a semiconducteurs
US5684817A (en) * 1995-05-12 1997-11-04 Thomson-Csf Semiconductor laser having a structure of photonic bandgap material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4817110A (en) Semiconductor laser device
US4901327A (en) Transverse injection surface emitting laser
JP2008135786A (ja) 高出力半導体レーザダイオード
GB2080609A (en) Tapered stripe semiconductor laser
KR20040035752A (ko) 고등 모드의 레이저 방사선의 광자 띠간격 결정 중개 여과효과에 기초한 반도체 레이저 및 그 제조 방법
US4329660A (en) Semiconductor light emitting device
KR100271674B1 (ko) 반도체 레이저 소자
US5311534A (en) Semiconductor laser devices
US6567444B2 (en) High-power semiconductor laser device in which near-edge portions of active layer are removed
US4961196A (en) Semiconductor laser
JPS6332983A (ja) 半導体レ−ザ
JP3658048B2 (ja) 半導体レーザ素子
JPWO2020255565A1 (ja) 半導体光素子
JP2679974B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPH06310801A (ja) 半導体レーザ
JP2556288B2 (ja) 半導体レーザ
JPH0945989A (ja) 半導体レーザ素子
JPH11163459A (ja) 半導体レーザ装置
JPS5911690A (ja) 半導体レ−ザ装置
JP2508669B2 (ja) 半導体レ−ザ
JPH0824207B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
JPS621277B2 (ja)
JPH0644662B2 (ja) 半導体レ−ザ
EP0695005A2 (en) Semiconductor laser device
JPH0728093B2 (ja) 半導体レ−ザ素子