JPH0194689A - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
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- JPH0194689A JPH0194689A JP62252194A JP25219487A JPH0194689A JP H0194689 A JPH0194689 A JP H0194689A JP 62252194 A JP62252194 A JP 62252194A JP 25219487 A JP25219487 A JP 25219487A JP H0194689 A JPH0194689 A JP H0194689A
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- Japan
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- semiconductor
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- 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
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18302—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] comprising an integrated optical modulator
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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〕
本発明は、光変調器イ］面発光型半導体レーザ素子に関
するものである。
するものである。
面発光型半導体レーザ素子は、レーザ光の出射方向が基
板に垂直であるため、へき開面による共振器の形成が不
要であり、従って、多機能集積化が求められる光電子集
積回路（ＯＥＩＣ）用の半導体レーザ素子として存望視
されている。このような特徴を有する面発光型半導体レ
ーザ素子の構造は、例えば第２図に示されるように、ｎ
型ＩｎＰ基板（１）上に、ｎ型１ｎＰバフ７７層（２）
、ｎ型ＩｎＰ［とｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層から成る半導体
多層膜による反射鏡（３）、ノンドープＧａ Ｉ ｎＡ
ｓ Ｐ活性層（４）、ｐ型ＩｎＰ層とｐ型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ層から成る半導体多層膜による反射鏡（５）、ｐ型Ｇ
ａＴ ｎＡｓ Ｐコンタクト層（６）を順次形成し、最
後に電極（６）、（７）を上下に付けたものである。レ
ーザ共振器長から決まる縦モード間隔は共振器長に反比
例する。従って、本構造では共振器長が約１０−と短い
ため、縦モード間隔は約２００人となり、通常のファプ
リー・ベロー型半導体レーザ素子（共振器長的３００−
）の３０倍程度に拡がり、安定な単一モード発振が得ら
れる。
板に垂直であるため、へき開面による共振器の形成が不
要であり、従って、多機能集積化が求められる光電子集
積回路（ＯＥＩＣ）用の半導体レーザ素子として存望視
されている。このような特徴を有する面発光型半導体レ
ーザ素子の構造は、例えば第２図に示されるように、ｎ
型ＩｎＰ基板（１）上に、ｎ型１ｎＰバフ７７層（２）
、ｎ型ＩｎＰ［とｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層から成る半導体
多層膜による反射鏡（３）、ノンドープＧａ Ｉ ｎＡ
ｓ Ｐ活性層（４）、ｐ型ＩｎＰ層とｐ型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ層から成る半導体多層膜による反射鏡（５）、ｐ型Ｇ
ａＴ ｎＡｓ Ｐコンタクト層（６）を順次形成し、最
後に電極（６）、（７）を上下に付けたものである。レ
ーザ共振器長から決まる縦モード間隔は共振器長に反比
例する。従って、本構造では共振器長が約１０−と短い
ため、縦モード間隔は約２００人となり、通常のファプ
リー・ベロー型半導体レーザ素子（共振器長的３００−
）の３０倍程度に拡がり、安定な単一モード発振が得ら
れる。
〔発明が解決しようとする問題点］
面発光型半導体レーザ素子の光出力は、高速変調におい
て、安定した単一モード発振である。しかしながら、注
入キャリア密度が増加すると、プラズマ効果によりレー
ザ媒質の屈折率が減少し、発振波長は短波長側にずれる
。このように、半導体レーザ素子に直接変調を行うと、
発振波長が時間的に変化するという、いわゆるチャーピ
ング現象が生じる問題がある。
て、安定した単一モード発振である。しかしながら、注
入キャリア密度が増加すると、プラズマ効果によりレー
ザ媒質の屈折率が減少し、発振波長は短波長側にずれる
。このように、半導体レーザ素子に直接変調を行うと、
発振波長が時間的に変化するという、いわゆるチャーピ
ング現象が生じる問題がある。
本発明は以上のような点にかんがみてなされたもので、
その目的とするところは、単一モード性を維持しつつ、
高速変調時にもチャーピングの小さな光半導体素子を提
供することにある。
その目的とするところは、単一モード性を維持しつつ、
高速変調時にもチャーピングの小さな光半導体素子を提
供することにある。
上記目的を達成するために本発明によれば、第１の導電
型半導体基板上にヘテロ半導体薄膜の多層構造をもつ第
１の導電型反射層、活性層、ヘテロ半導体薄膜の多層構
造をもつ第２の導電型反射層を順次形成して構成されて
いる面発光型レーザ素子部と、前記第２の導電型反射層
上に、前記活性層よりのレーザ光を透過する半導体絶縁
層、第１導電型或いは第２導電型半導体層、発光波長が
前記活性層と同じか、或いはより短い活性層、第２導電
型或いは第り導電型半導体層を順次形成して構成されて
いる光変調器とを有し、面発光型レーザ素子部と光変調
器部を独立に駆動することを特徴とする光半導体素子が
提供される。
型半導体基板上にヘテロ半導体薄膜の多層構造をもつ第
１の導電型反射層、活性層、ヘテロ半導体薄膜の多層構
造をもつ第２の導電型反射層を順次形成して構成されて
いる面発光型レーザ素子部と、前記第２の導電型反射層
上に、前記活性層よりのレーザ光を透過する半導体絶縁
層、第１導電型或いは第２導電型半導体層、発光波長が
前記活性層と同じか、或いはより短い活性層、第２導電
型或いは第り導電型半導体層を順次形成して構成されて
いる光変調器とを有し、面発光型レーザ素子部と光変調
器部を独立に駆動することを特徴とする光半導体素子が
提供される。
ところで、ｐｎ接合部の空乏層に高い電界がかかるとフ
ランツ・ケルデイツシュ効果といわれる高電界によるバ
ンド・ギャップの縮少現象が生じ、光吸収係数が光の長
波長側にすそを引く。そのため、高電界を接合部に印加
すると、光は長波長側で透過しにくくなる。
ランツ・ケルデイツシュ効果といわれる高電界によるバ
ンド・ギャップの縮少現象が生じ、光吸収係数が光の長
波長側にすそを引く。そのため、高電界を接合部に印加
すると、光は長波長側で透過しにくくなる。
本構造の光半導体素子では、面発光型レーザ素子部を直
流電流で駆動して連続発振させ、それとは独立に光変調
器部に電圧を印加し、その電圧を変化させることにより
、レーザ光に対する吸収係数を変化させ、レーザ光を変
調する。その結果、レーザ光は直流電流で駆動されるた
め、その波長は安定しチャーピングを生ずることもない
。
流電流で駆動して連続発振させ、それとは独立に光変調
器部に電圧を印加し、その電圧を変化させることにより
、レーザ光に対する吸収係数を変化させ、レーザ光を変
調する。その結果、レーザ光は直流電流で駆動されるた
め、その波長は安定しチャーピングを生ずることもない
。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図は本発明にかかる光半導体素子の一実施例の要部
断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板００上に、ｎ型１ｎＰバ
ッファ層０２）、ｎ型１ｎＰ層とｎ型ＧａＩｎＡｓＰ層
とからなる半導体多層膜０■による反射鏡、ノンドープ
Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層０４）、ｐ型１ｎＰ層とｐ型Ｇａ
１ｎＡｓＰとからなる半導体多層膜０５）による反射鏡
、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクト層０θを順次形成する
。直流電流を電極０η、００間に流すことにより波長１
．３−の連続したレーザ光を得ることができる。さらに
、前記Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクト層００上に、素子分離
のためのＩｎＰ絶縁層０９）を介して、ｎ型１ｎＰ層ｅ
ｌ、ノンドープＩｎＰ層とノンドープＧａ１ｎＡｓＰと
からなる量子井戸活性層（２１）、ｐ型１ｎＰ層（２２
）、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクトＪ！ｉ （２３）を
順次形成する。量子井戸構造をもつ活性層では、レーザ
発振が生じる波長位置の吸収係数はきわめて低い。しか
しながら、電極（２３）、（２４）間に電圧を印加する
と、エネルギーギャップ縮少効果により、量子井戸活性
層の光吸収係数は光の長波長側にすそを引き、活性層０
４からのレーザ光の透過率は低くなる。従って、電極（
２３）、（２４）間の印加電圧を変調させることにより
、出力光を変調することができる。本実施例に示す構造
の素子は、膜厚の制御性がよく、極薄膜の成長が可能で
ある有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により作製する
ことができる。
断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板００上に、ｎ型１ｎＰバ
ッファ層０２）、ｎ型１ｎＰ層とｎ型ＧａＩｎＡｓＰ層
とからなる半導体多層膜０■による反射鏡、ノンドープ
Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層０４）、ｐ型１ｎＰ層とｐ型Ｇａ
１ｎＡｓＰとからなる半導体多層膜０５）による反射鏡
、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクト層０θを順次形成する
。直流電流を電極０η、００間に流すことにより波長１
．３−の連続したレーザ光を得ることができる。さらに
、前記Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクト層００上に、素子分離
のためのＩｎＰ絶縁層０９）を介して、ｎ型１ｎＰ層ｅ
ｌ、ノンドープＩｎＰ層とノンドープＧａ１ｎＡｓＰと
からなる量子井戸活性層（２１）、ｐ型１ｎＰ層（２２
）、ｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰコンタクトＪ！ｉ （２３）を
順次形成する。量子井戸構造をもつ活性層では、レーザ
発振が生じる波長位置の吸収係数はきわめて低い。しか
しながら、電極（２３）、（２４）間に電圧を印加する
と、エネルギーギャップ縮少効果により、量子井戸活性
層の光吸収係数は光の長波長側にすそを引き、活性層０
４からのレーザ光の透過率は低くなる。従って、電極（
２３）、（２４）間の印加電圧を変調させることにより
、出力光を変調することができる。本実施例に示す構造
の素子は、膜厚の制御性がよく、極薄膜の成長が可能で
ある有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により作製する
ことができる。
なお、本実施例の発振波長は１．３−であるが、活性層
の材質を変えることにより１．１〜１．６−の所望の波
長を得ることができる。また、構造を埋め込み型にする
ことにより闇値電流を低くすることができる。
の材質を変えることにより１．１〜１．６−の所望の波
長を得ることができる。また、構造を埋め込み型にする
ことにより闇値電流を低くすることができる。
以上説明しなように本発明によれば、面発光型半導体レ
ーザ素子部と光変調器部が分離されているため、レーザ
媒介部分の屈折率の変化はほとんどなく、高速変調時に
おいても波長のチャーピングを直接変調時に比べ小さく
することができ、しかも面発光型であるため安定な単一
波長動作が得られるという優れた効果がある。
ーザ素子部と光変調器部が分離されているため、レーザ
媒介部分の屈折率の変化はほとんどなく、高速変調時に
おいても波長のチャーピングを直接変調時に比べ小さく
することができ、しかも面発光型であるため安定な単一
波長動作が得られるという優れた効果がある。
第１図は本発明にかかる光半導体素子の要部断面図、第
２図は従来の面発光型半導体レーザ素子の要部断面図で
ある。 １．１１−・・ｎ型１ｎＰ基板、 ２．１２−ｎ型Ｉｎ
Ｐバッフ’ｙ Ｎ、 ３ 、１３・・・ｎ型ｒｎＰ層
とｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からなる半導体多層膜、 ４．
１４・・・ノンドープＧａ１ｎＡｓＰ活性層、 ５．
１５・・・ｐ型１ｎＰ層とｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からな
る半導体多層膜、 、６ 、１６・Ｐ型ＣｒａｌｎＡｓ
Ｐ：Ｉンタクト層、 ７． ８．１７．１８．２４．２
５・・・電極、１９−１ ｎ Ｐ絶縁層、 ２０・・・
ｎ型ＩｎＰ層、 ２１−・・ノンドープＩｎＰ層とノン
ドープＧａ１ｎＡｓＰ層とからなる量子井戸活性層、
２２・・・ｐ型ｒｎＰ層、 ２３・・・ｐ型ＧａＴｎＡ
ｓＰコンタクト層。 特許出願人 古河電気工業株式会社第１図 第２図
２図は従来の面発光型半導体レーザ素子の要部断面図で
ある。 １．１１−・・ｎ型１ｎＰ基板、 ２．１２−ｎ型Ｉｎ
Ｐバッフ’ｙ Ｎ、 ３ 、１３・・・ｎ型ｒｎＰ層
とｎ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からなる半導体多層膜、 ４．
１４・・・ノンドープＧａ１ｎＡｓＰ活性層、 ５．
１５・・・ｐ型１ｎＰ層とｐ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からな
る半導体多層膜、 、６ 、１６・Ｐ型ＣｒａｌｎＡｓ
Ｐ：Ｉンタクト層、 ７． ８．１７．１８．２４．２
５・・・電極、１９−１ ｎ Ｐ絶縁層、 ２０・・・
ｎ型ＩｎＰ層、 ２１−・・ノンドープＩｎＰ層とノン
ドープＧａ１ｎＡｓＰ層とからなる量子井戸活性層、
２２・・・ｐ型ｒｎＰ層、 ２３・・・ｐ型ＧａＴｎＡ
ｓＰコンタクト層。 特許出願人 古河電気工業株式会社第１図 第２図
Claims (1)
- 第１の導電型半導体基板上に、ヘテロ半導体薄膜の多層
構造をもつ第１の導電型反射層、活性層、ヘテロ半導体
薄膜の多層構造をもつ第２の導電型反射層を順次形成し
て構成されている面発光型レーザ素子部と、前記第２の
導電型反射層上に、前記活性層よりのレーザ光を透過す
る半導体絶縁層、第１導電型或いは第２導電型半導体層
、発光波長が前記活性層と同じか、あるいはより短い活
性層、第２導電型或いは第１導電型半導体層を順次形成
して構成されている光変調器とを有し、面発光型レーザ
素子部と光変調器部を独立に駆動することを特徴とする
光半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252194A JPH0793473B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62252194A JPH0793473B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194689A true JPH0194689A (ja) | 1989-04-13 |
| JPH0793473B2 JPH0793473B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=17233811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62252194A Expired - Fee Related JPH0793473B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793473B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4999843A (en) * | 1990-01-09 | 1991-03-12 | At&T Bell Laboratories | Vertical semiconductor laser with lateral electrode contact |
| US5012486A (en) * | 1990-04-06 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity semiconductor laser with lattice-mismatched mirror stack |
| JPH04233293A (ja) * | 1990-07-05 | 1992-08-21 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 半導体レーザ |
| US5289018A (en) * | 1990-08-14 | 1994-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Light emitting device utilizing cavity quantum electrodynamics |
| US5289489A (en) * | 1991-02-28 | 1994-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | All-optical light modulating apparatus and all-optical process for modulating light |
| EP0618651A3 (en) * | 1993-03-31 | 1994-12-21 | Fujitsu Ltd | Surface emitting laser with light modulator. |
| EP0724300A3 (en) * | 1990-11-02 | 1996-12-27 | Norikatsu Yamauchi | Semiconductor device having a reflective layer |
| JPH0964334A (ja) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Toshiba Corp | 発光素子と外部変調器の集積素子 |
| US5940422A (en) * | 1996-06-28 | 1999-08-17 | Honeywell Inc. | Laser with an improved mode control |
| WO2003058327A1 (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface type optical modulator and its manufacturing method |
| WO2005093918A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Nec Corporation | 面発光レーザ |
| EP3163691A1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Seiko Epson Corporation | Light source and atomic oscillator |
| JP2017084935A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP62252194A patent/JPH0793473B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5408486A (en) * | 1993-03-31 | 1995-04-18 | Fujitsu Limited | Surface emitting laser provided with light modulator |
| JPH0964334A (ja) * | 1995-08-28 | 1997-03-07 | Toshiba Corp | 発光素子と外部変調器の集積素子 |
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| US6778308B2 (en) | 2002-01-07 | 2004-08-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process of fabricating semiconductor light emitting device |
| US6917457B2 (en) | 2002-01-07 | 2005-07-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process of fabricating semiconductor light emitting device |
| WO2005093918A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Nec Corporation | 面発光レーザ |
| EP3163691A1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-05-03 | Seiko Epson Corporation | Light source and atomic oscillator |
| JP2017084935A (ja) * | 2015-10-27 | 2017-05-18 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0793473B2 (ja) | 1995-10-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |