JPH0366188A - 多波長半導体レーザダイオード - Google Patents

多波長半導体レーザダイオード

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JPH0366188A
JPH0366188A JP20223789A JP20223789A JPH0366188A JP H0366188 A JPH0366188 A JP H0366188A JP 20223789 A JP20223789 A JP 20223789A JP 20223789 A JP20223789 A JP 20223789A JP H0366188 A JPH0366188 A JP H0366188A
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丈夫 宮澤
Mitsuru Naganuma
永沼 充
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1092Multi-wavelength lasing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34Structure 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
    • H01S5/3413Structure 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 comprising partially disordered wells or barriers
    • H01S5/3414Structure 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 comprising partially disordered wells or barriers by vacancy induced interdiffusion

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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〕 本発明は光多重通信において、互いに異なる波長をそれ
ぞれ有する複数の光による多重光を形成するのに好適な
レーザダイオードに関する。
〔従来の技術〕
従来、第4図と第5図に従って次に述べる量子井戸を用
いた多波長レーザダイオードが提案されている。
この多波長レーザダイオードは、量子井戸レーザダイオ
ードの電子と正孔の第一量子準位の間及び第二量子準位
の間の遷移を用いる。第4図は、多波長レーザダイオー
ドの発光原理を示したものである。通常の量子井戸レー
ザダイオード番よ、第−量子準位間の遷移1でレーザ発
振するが、レーザダイオードの共振器損失が大きくなる
と、利得の小さな第−量子準位間1の遷移では、レーザ
発振せず、大きな利得を持つ第二量子準位間の遷移2で
発振する。
Tokuda等は、この原理にもとづく2波長レーザダ
イオードを、19th  Conference   
on   5olid   5tate   Devi
ces  and  MaLcriaffs(L!、x
Lended  Abstracts  pp5165
20)で発表している。第5図は、このレーザダイオー
ドの概略図である。エミッタ3及びエミッタ4は、量子
井戸5を混晶化することによって、横方向の光閉じ込め
を行った屈折率導波型ストライプレーザダイオードであ
る。エミッタ4は、活性層6の幅が、3μmと細いため
、量子井戸活性層6と混晶化領域7の境界での光散乱が
大きく、共振器損失が大きい。このため、利得の大きな
第2量子準位間で発振する。これに対して、工5ツタ3
は活性層の幅が6μmと広いので、共振器損失は増大せ
ず、第−量子準位間の遷移で発振する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のこの型の多波長レーザダイオードの欠点は、共振
器損失が大きいため、レーザダイオードのしきい値が大
きいことである。
本発明の目的は、この様なしきい値電流の増大を伴わず
かつ簡単なプロセスで製作可能な多波長レーザダイオー
ドの構造を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は従来技術の問題点を解決し、上記の目的を達成
するため、光発光層となる量子井戸構造の第一の半導体
層と、前記第一の半導体層を上下より挟み、前記第一の
半導体層よりエネルギーギャップの広い第二の半導体層
及び第三の半導体層を有し、前記第一の半導体層は、前
記第一の半導体層の面に平行な面方向に非混晶化領域及
び混晶化量子井戸領域からなり、前記非混晶化領域及び
混晶化量子井戸領域それぞれの領域に前記第一の半導体
層を活性層、前記第二半導体層及び第三の半導体層を縦
方向のキャリアの閉じ込め層とするレーザダイオードを
形成した構造を備えてなることを特徴とする。
また、前記混晶化領域は混晶化の程度の異なる複数の領
域からなり、前記混晶化の程度の異なる複数の領域はそ
れぞれ発光波長の異なるレーザダイオードを形成してな
る構成は有効である。
〔作 用〕
層よりエネルギーギャップの広い第二及び第三の半導体
層を有し、上記第一半導体層が、この半導体層面に平行
な面方向で非混晶化及び混晶化量子井戸からなる領域に
分かれ、それぞれの領域に第一の半導体層を活性層、第
二第三半導体層を縦方向のキャリアの閉じ込め層とする
レーザダイオードが形成されている構造を備えている。
また混晶化とは、異なった組成の半導体を交互に積層す
ることによって形成される量子井戸に、人為的な操作を
加え、各々の半導体層の構成元素を相互に他の一方の半
導体層に拡散させることを言う。この操作によって、量
子井戸層中の電子の伝導帯から価電子帯への遷移エネル
ギーが変化さセ゛ることかできる。不発I9jはこの特
徴を利用したものである。
遷移エネルギーの変化は、構成元素の拡散の程度によっ
て変えることができるので、これを制御することによっ
て、遷移エネルギーの異なる領域を三つ以上同一基板上
に形成できる。従って、それぞれの領域にレーザダイオ
ードを形成することによって、3波長以上の多波長レー
ザダイオードを形成することもできる。
この構造では、従来型とは異なりレーザダイオードの共
振器損失を増大させる必要がないので、しきい値は大き
くならない。また、混晶化は簡単なプロセスなので、素
子の製作も容易である。
以下図面に基づき実施例について説明する。
〔実施例〕 第1図は、発振波長の異なる二つのレーザダイオード8
,9を並列に配置した、本発明の第一の実施例の並列型
2波長レーザダイオードの概略図である。以下に、この
レーザダイオードの製作手順を示す。
先ず、第2図(1k)に示すような量子井戸レーザ構造
を分子線エピタキシャル成長法によって成長する。この
構造は、GaAs基板10上に1μmのn型Stドープ
A’0.4 Gao、b Asクラッド層11.5層の
GaAS/Aj!o、z Gao、a As量子井戸1
2.0.8μmのp型BeドープA#o、4Gao、6
Asクラッド層13.0.1μmのp型BeドープGa
Asキャップ層14、p型BeドープA11o、s G
ao、b As熱処理保護層15からなっている。量子
井戸層中のGaAs及びA10.2G a o、g A
 Sの厚さは、それぞれ10nm及び3kmである。
この試料上に、プラズマCVD法によって0゜1μmの
厚さの窒化ケイ素膜を堆積し、第2図(b)のように、
混晶化する領域1Gに窒化ケイ素膜17を残して、非混
晶化領域とする部分の窒化ケイ素膜を、フォトリソグラ
フィー技術と反応性4オンエツチングによって除去スる
その後、成長表面をGaAs基板に重ね熱処理炉中で1
00℃/Sの昇温速度で950℃まで急加熱し、950
℃に到達後、直ちに冷却する。この操作を繰り返すこと
によって、窒化ケイ素膜で覆われた領域16の量子井戸
は混晶化され、電子の遷移エネルギーは増大する。
この後、窒化ケイ素膜17とA!!o、a Gao、b
AsAs熱処理保護層15応性イオンエツチングによっ
て除去する。続いて、第2図(C)のようにGaAsキ
ャップ層14を10μm幅のストライプが残るようにエ
ツチングする。次に、0.1μm窒化ケイ素膜18をプ
ラズマCVD法によって堆積し、10μm幅の窓をあけ
る。
その後、第2図(dlのようにn型オーξツク電極19
及びp型オーミック電極20を形成し、檗開によって端
面を形成して、レーザダイオードとする。以上の説明で
明らかなように、混晶化領域から形成されたレーザダイ
オードは、非混晶化領域から形成されたレーザダイオー
ドより、遷移エネルギーの大きな発光、すなわち短波長
の光を放射する。
尚、3波長で発振するレーザダイオードを製作に急加熱
処理を施しその後、上述のプロセスと同様のプロセスを
行うことによって製作できる。
同様に、3波長以上の多波長レーザダイオードの製作も
可能である。
また、各レーザの特性を向上させるためにn型Stドー
プA(16,a Gao、6A”層11及びp型Beド
ープA16,4 Gao、6As層13を、各々エネル
ギーギャップが量子井戸活1ナト層12より大きなn型
G a A s / A I G a A s超格子及
びp型GaAs/AAGaAsに置き換えることも、本
発明の一態様である。
Si3N、等の薄膜を堆積し、繰り返し急加熱する方法
がI nGaAs/I nAl1As量子井戸やInG
aAs/1.nP量子井戸等の他の化合物半導体量子井
戸の混晶化にも有効であることは、宮汗らがJapan
ese  Journa#  。
f  Applied  Physics  Part
2Vo6.28  層730−733 (1989〉や
Japanese  Journaj!  ofApp
lied  Physics  Part2(掲載予定
)に報告している。従って、GaAsA/2GaAs材
料系以外の材料系でも本発明が、実施可能である。
第3図は本発明の第二の実施例で、発振波長の異なる二
つレーザダイオードを直列に配置することも可能な直列
型2波長レーザダイオードの例で、二つのレーザダイオ
ード21.22を集積した例を示す。
この構造では、レーザ光の放射端面に近いレーザダイオ
ード21が、波長の短い光で発振するようにし、放射端
面に遠いレーザダイオード22から放射された光が、手
前のレーザダイオード210 の活性層23で吸収されないようにする。
製作手順の詳細は省略するが実施例1で示した混晶化法
と従来のレーザダイオードのプロセスを組み合わせるこ
とによって、製作できる。
本発明により、しきい値電流が低い多波長レーザダイオ
ードを簡単に製作できる。これによって、光多重通信シ
ステムを簡略なものにでき、経済性及び信頼性を向上さ
せることができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は光発光層となる第一の半
導体層と、この第一の半導体層を上下より挟み、第一の
半導体層よりエネルギーギャップの広い第二及び第三の
半導体層を有し、上記第一半導体層が、この半導体層面
に平行な面方向で非混晶化及び混晶化量子井戸からなる
領域に分かれ、それぞれの領域に第一の半導体層を活性
層、第二及び第三の半導体層を縦方向のキャリアの閉じ
込め層とするレーザダイオードが形成されている構造を
備えていることから、この構造では、従来型とは異なり
レーザダイオードの共振器損失を増大させる必要がない
ので、しきい値は大きくならない。また、混晶化は簡単
なプロセスなので、素子の製作も容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による並列型多波長レーザダイオードの
概略図、 第2図(a)〜(d)は本発明による並列型多波長レー
ザダイオードの製作工程図、 第3図は本発明による直列型多波長レーザダイオードの
概略図、 第4図は従来の多波長レーザダイオードの説明図、 第5図は従来の多波長レーザダイオードの概略図である
。 1・・・電子と正札の第−量子準位間の遷移、2・・・
電子と正札の第二量子準位間の遷移、3,4・・・エミ
ッタ、5・・・量子井戸、6・・・活性層、7・・・混
晶化領域、8.9・・・レーザダイオード、10・・・
GaA1 2 S基板、1l−3iドープANo、4Gao、6Asク
ラッド層、12−5層のGa A s / A 16.
2 Qao、sAs量子井戸、13−0.8μmのp型
BeドープAl16.a Gao、bへSクラッド層、
14・・・0.1μmのp型BeドープGaAsキャッ
プ層、15 ・I)型BeドープAt1o、a Gao
、、、 As熱処理保護層、16・・・混晶化する領域
、17・・・窒化ケイ素膜、18・・・窒化ケイ素膜、
19・・・n型オー旦ツク電極、20・・・p型オーミ
ック電極、21゜22・・・レーザダイオード、23・
・・レーザダイオード21の活性層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光発光層となる量子井戸構造の第一の半導体層と
    、 前記第一の半導体層を上下より挟み、前記第一の半導体
    層よりエネルギーギャップの広い第二の半導体層及び第
    三の半導体層を有し、 前記第一の半導体層は、前記第一の半導体層の面に平行
    な面方向に非混晶化領域及び混晶化量子井戸領域からな
    り、 前記非混晶化領域及び混晶化量子井戸領域それぞれの領
    域に前記第一の半導体層を活性層、前記第二の半導体層
    及び第三の半導体層を縦方向のキャリアの閉じ込め層と
    するレーザダイオードを形成した構造を備えてなる ことを特徴とする多波長レーザダイオード。
  2. (2)前記混晶化領域は混晶化の程度の異なる複数の領
    域からなり、前記混晶化の程度の異なる複数の領域はそ
    れぞれ発光波長の異なるレーザダイオードを形成してな
    ることを特徴とする請求項1記載の多波長レーザダイオ
    ード。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001352129A (ja) * 2000-02-18 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2002329934A (ja) * 2001-05-02 2002-11-15 Sony Corp 2波長半導体レーザ装置
JP2005217401A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Bayerische Motoren Werke Ag レーザダイオードシステム、レーザダイオードの配列方法及びレーザダイオードの光学的配列
EP1650842A2 (en) 2004-10-20 2006-04-26 Samsung Electronics Co.,Ltd. Broadband light source and method for fabricating the same
JP2013038163A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体素子、多波長半導体レーザ、多波長半導体レーザモジュール、ガスセンシングシステム及び半導体素子の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001352129A (ja) * 2000-02-18 2001-12-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置及びその製造方法
JP2002329934A (ja) * 2001-05-02 2002-11-15 Sony Corp 2波長半導体レーザ装置
JP2005217401A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Bayerische Motoren Werke Ag レーザダイオードシステム、レーザダイオードの配列方法及びレーザダイオードの光学的配列
EP1650842A2 (en) 2004-10-20 2006-04-26 Samsung Electronics Co.,Ltd. Broadband light source and method for fabricating the same
EP1650842A3 (en) * 2004-10-20 2012-08-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Broadband light source and method for fabricating the same
JP2013038163A (ja) * 2011-08-05 2013-02-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体素子、多波長半導体レーザ、多波長半導体レーザモジュール、ガスセンシングシステム及び半導体素子の製造方法

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