JPH04152583A - 半導体レーザ及び光通信システム - Google Patents

半導体レーザ及び光通信システム

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JPH04152583A
JPH04152583A JP27629090A JP27629090A JPH04152583A JP H04152583 A JPH04152583 A JP H04152583A JP 27629090 A JP27629090 A JP 27629090A JP 27629090 A JP27629090 A JP 27629090A JP H04152583 A JPH04152583 A JP H04152583A
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雅博 青木
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創 大歳
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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】 C産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバ通信用の半導体レーザに係り、特
にポスト10Gbit/sの超高速光通信、あるいはコ
ヒーレント多重光通信に用いる半導体レーザに関するも
のである。
〔従来の技術〕
歪量子井戸半導体レーザは、次次世代光通信応用半導体
レーザの観点で、多重量子井戸(MQW)レーザの後継
型として着目されている。特に波長1.5〜1.6μm
帯は光ファイバの損失が最も低く長距離化の観点で重要
であり、従来の歪量子井戸レーザの歪量子井戸はInG
aAs三元混晶で形成されていた。例えばエレクトロニ
クス・レターズ第26巻465〜467頁(1990年
)(Electronics Letters、 Vo
l、26.P、465−467 (1990))に開示
されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来技術では、その歪量子井戸層が、膜厚
2.5nm のInGaAsで形成され、その歪量は+
1.53%であり、この構造の最大の問題として歪量子
井戸層の膜厚が薄すぎて量子サイズ効果が小さくなって
しまうという問題点があった。
第7図を用いて上記問題点をさらに説明する。
同図は量子サイズ効果の指標となる微分利得の平方根の
量子井戸膜厚依存性の計算値である。量子井戸膜厚の低
減とともに、微分利得は増大するが5〜7nmで最大値
をとり、4nm以下で急激に低下する。これは量子井戸
層膜厚が薄すぎると電子の波動関数がかなリバリャ層に
もれだすために。
電子の量子井戸層への閉じ込めが悪くなるためである。
従って上記従来技術では約1.55の歪量を反映して歪
効果は第8図のように発揮されるが、2.5nm と量
子井戸層膜厚が薄いために量子サイズ効果を十分引き出
すことはできない。
以上の問題点は、歪量子井戸をInGaAsで構成して
いるがゆえに1発光波長を光フアイバ通信に用いる1、
5〜1.6μmにするために薄い量子井戸層を使わざる
を得なかったことに起因している。
つまり、歪効果が充分に出る歪量+1%以上のInGa
As 3元混晶において、量子効果が十分に出る量子井
戸膜厚5〜7nmに設定すると、その発光波長は1.7
〜1.8μmと長くなってしまう、従って、従来技術で
は、量子効果と歪効果の両方を備えた歪量子井戸レーザ
の実現は不可能であった。
本発明の目的は、量子サイズ効果と歪効果を両立して発
揮できる歪量子井戸半導体レーザを提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明者らは、InGaA
sよりも禁制帯幅の広い、すなわち1発光波長短かいI
nGaAsPあるいはInGaA (l As 4元混
晶を歪量子井戸層に導入することが極めて有効であるこ
とを見出した。この時、歪効果を十分に得るためにIn
GaAsPあるいはInGaA Q As 4元混晶歪
量子弁戸層の歪量は少なくとも+0.8%に設定する必
要があるにれは第8図の微分利得の平方根の歪量依存性
に見られるように、+0.8%以上において歪効果によ
る微分利得の増大が顕著に現われることに起因している
。さらに量子サイズ効果を十分に引き出すために歪量子
井戸層の膜厚は少なくとも4nm以上、望ましくは5〜
7nmに設定する。
〔作用〕
以上の構成により、波長1.5〜1.6μmで発光し、
かつ歪量を+0.8%以上有し、さらには歪量子井戸層
の膜厚として4nm以上、あるいは5〜7nmからなる
歪量子井戸層を有する歪量子井戸半導体レーザを製作で
きた。これは、禁制帯幅がInGaAsよりも大きい4
元混晶(InGaAsP 。
InGaA Q As )を採用したために、その材料
自体の発光波長がInGaAsよりも短いために、ある
程度厚い(5〜7nm)歪量子井戸層において発光波長
1.5〜1.6μmを実現することが可能となった。
本発明における歪量子井戸層へのInGaAsP 、お
よびInGaA Q As 4元混晶の適用範囲を第4
図、第5図の4元混晶相図に示した。まず In、 −xGaxAs、−yPyではO<x<0.2
5,0.15゜y<0.55の範囲、また(A Q v
Gal−V)WIn1−wAsではV>0.2、0.2
<W<0.4  の範囲が本発明の4元組成である。
以上の如く量子サイズ効果と歪効果を両立した歪量子井
戸半導体レーザを実現できた。
さらに、この歪量子井戸への変調ドーピング(P、ある
いはn型)も極めて有効であり、歪効果、量子サイズ効
果、変調ドープ効果の3効果を同時に引き出すことに成
功した。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例1 第1図は本発明による歪量子井戸半導体レーザの断面図
である。n −I n P基板1上にMOCVD法によ
り、歪量子井戸活性層2、p−InP層3を順次成長し
た。ここで歪量子井戸活性層2は円内に拡大図示したよ
うに膜厚6nmの In、 、−5Gao 、□As、−7plI n3歪
量子井戸層2a(歪量+1.8%)と膜厚15nmの無
歪のInGaAsPバリヤ層2b(15〜1.32m)
の4周期構造である。
その後、活性層幅が1μm程度になるように、逆メサ状
のメサストライプを形成し、p−InP層4、n−In
P層5で埋めこみ、BH構造とした。さらにp電極6.
n電極7を形成し、共振器長約300μmにへき関した
試作した素子は十分な歪効果と量子サイズ効果を反映し
て約2mAと極めて小さいしきい電流で発振し、また光
出力10mW時の緩和振動周波数は30GHzと極めて
高い値を示した。
実施例2 本発明による別の実施例を第2図(a)の断面図、第2
図(b)の断面図((a)のA−A’線)を用いて説明
する。周期的240nmの回折格子8を有したn−In
P基板1上に、n −InGsAsP(無歪、18〜1
.2μm)光ガイド層、膜厚5.5nmのIn、 −9
2GaD−asAso +5SPD +3S歪量子井戸
層(歪量:+1.5%)と膜厚10nmのInGaAs
Pバリヤ層(無歪、λt〜1.25μm)の2〜10周
期構造からなる歪量子井戸活性層2、p−InP層3を
順次、ガスソースMBE法により成長した。
次に活性層幅的1μmの逆メサストライプを形成後、F
eドープInP層(膜厚〜4μm)10をMOCVD法
により埋め込み成長した。最後にp電極6.n電極7を
形成後、共振器長約200μmにへき関した。
試作した素子は約1.5mA で発振し、回折格子によ
るDFB構造を反映して波長1.55μmで幅モード抑
圧比40dB以上の単一スペクトルを得た。また、十分
な量子効果と歪効果を反映して、光出力10mW時の緩
和振動周波数は約30GHzであり、FeドープInP
埋め込みによる低容量化構造をも反映して、300bi
t/sの超高速動作が可能となった。また、その時の2
0dBダウンのチャーピング量は約2人と従来を1桁下
まわる値であった。さらに光出力20mW時のスペクト
ル線幅は50kHzと極めて小さい値を示した。
実施例3 第3図は本発明による別の実施例であり、InGaA 
Q Asを用い、さらに変調ドープを行ったものである
。n−1nP基板1上に膜厚4〜7nmの(A Q0.
、G aw、s)。、3 I naw7A S  歪量
子井戸層11a(歪量:+1.2%)と膜厚20nmの
InGaA Q Asバリヤ層11b(無歪、λg=1
.2μm)の2〜8周期構造からなる変調ドープ歪量子
井戸活性層11、p −I n Pクラッド層3、n−
InP層12を順次MOCVD法により成長した。この
時、バリヤ層には、MgあるいはBeいずれかを2 X
 10”an−3ドーピングした。この後S i O2
膜13を形成し、選択的に5in2を除去し、Zn拡散
領域14を設け、p電極6.n電極7を形成した利得導
波ストライプ型とした。
試作した素子では、歪素子、量子サイズ効果、変調ドー
プ効果の3者を同時に反映した効果が顕著であり、光出
力10mWで、緩和振動周波数は50 G Hzと大き
な値を示した。
実施例4 第6図は本発明の歪量子井戸半導体レーザを光通信に応
用した実施例の模式図である。歪量子井戸半導体レーザ
15にはパイアイ電源15と信号源17がつながってお
り、これによりレーザ光が変調される。レーザ光22は
光ファイバ18を通り、その出射光19は光検出器20
により電気信号に変換され、復号器21で処理される。
本実施例では400bit/ s  、ファイバ長40
kmとした6 〔発明の効果〕 本発明によれば、歪量子井戸半導体レーザの歪効果と量
子サイズ効果を同時に引き出すことができ、半導体レー
ザの超高速化ができるので、超高速(大容量)光通信の
光源として、大いなる効果があった。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の実施例のレーザ素子の断
面図、第4図、第5図は本発明による4元混晶歪量子弁
戸層の組成領域を示す図、第6図は本発明の光通信シス
テムの一実施例の模式図、第7図、第8図は本発明の詳
細な説明する特性図である。 2・・・歪量子井戸活性層、8・・・回折格子、11・
・・変第 区 第 築 図 1遍−χ cr久χ A、5l−y fメ 図 第 乙 図 1’7 拓 図 童)神戸層F4に厚(ガザン 烹 区 歪量 (忰)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上に、少なくとも光を発生する活性層と
    光を閉込めるクラッド層を有する半導体レーザにおいて
    、上記活性層が少なくとも一層の歪量子井戸層を有し、
    該歪量子井戸層の格子定数a_wと上記半導体基板の格
    子定数a_sとの間に(a_w−a_s)/a_s≧0
    .8%の関係があり、かつ歪量子井戸層が四元混晶で形
    成されていることを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ
    。 2、発光波長が1.5〜1.6μmの範囲のいずれかで
    ある請求項1記載の歪量子井戸半導体レーザ。 3、半導体基板上に、少なくとも光を発生する活性層と
    光を閉じ込めるクラッド層を有する半導体レーザにおい
    て、波長1.5〜1.6μmの範囲で発光し、その活性
    層が少なくとも1層の歪量子井戸から成り該歪量子井戸
    層の格子定数a_wと上記半導体基板の格子定数a_s
    との間に(a_w−a_s)/a_s≧0.8%の関係
    があり、かつ歪量子井戸層の膜厚が4nm以上であるこ
    とを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 4、特に歪量子井戸層の膜厚が5〜7nmの範囲にある
    請求項3記載の歪量子井戸半導体レーザ。 5、請求項1ないし4記載のレーザにおいて、歪量子井
    戸層に隣接するバリヤ層が、1×10^1^0cm^−
    ^3以上の密度で導電型不純物をドーピングした領域を
    有することを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 6、請求項1ないし5記載のレーザにおいて、光を帰還
    させるための共振器として、へき開面からなる反射面を
    有するか、あるいは上記活性層上下の少なくとも一方側
    に隣接する光ガイド層上に形成した回折格子を有するこ
    とを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ。 7、請求項1ないし6記載のレーザにおいて、上記半導
    体基板がInP、かつ歪量子井戸層がInGaAsPあ
    るいはInGaAlAsであることを特徴とする歪量子
    井戸半導体レーザ。 8、請求項7記載のInGaAsPの4元組成を、In
    _1_−_xGa_xAs_1_−_yP_yとした時
    に、x、yが0<x<0.25、0.15<y<0.5
    5の範囲を満足することを特徴とする歪量子井戸半導体
    レーザ。 9、請求項7記載のInGaAlAsの4元組成を(A
    l_VGa_1_−_V)_WIn_1_−_WAsと
    した時に、V、WがV>0.2、0.2<W0.4の範
    囲を満足することを特徴とする歪量子井戸半導体レーザ
    。 10、請求項1ないし9までのいずれかに記載の歪量子
    井戸半導体レーザと、該歪量子井戸半導体レーザに電気
    信号を入力する手段と、該歪量子井戸半導体レーザから
    のレーザ光を伝送する手段と、該レーザ光を受信する受
    信部を有することを特徴とする光通信システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000042685A1 (en) * 1999-01-11 2000-07-20 The Furukawa Electric Co., Ltd. n-TYPE MODULATION DOPE MULTIPLE QUANTUM WELL SEMICONDUCTOR LASER
US6396861B1 (en) 1999-01-11 2002-05-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000042685A1 (en) * 1999-01-11 2000-07-20 The Furukawa Electric Co., Ltd. n-TYPE MODULATION DOPE MULTIPLE QUANTUM WELL SEMICONDUCTOR LASER
US6396861B1 (en) 1999-01-11 2002-05-28 The Furukawa Electric Co., Ltd. N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device

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