JPH06196800A - 量子井戸分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
量子井戸分布帰還型半導体レーザInfo
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- JPH06196800A JPH06196800A JP31870992A JP31870992A JPH06196800A JP H06196800 A JPH06196800 A JP H06196800A JP 31870992 A JP31870992 A JP 31870992A JP 31870992 A JP31870992 A JP 31870992A JP H06196800 A JPH06196800 A JP H06196800A
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多重量子井戸分布帰還型半導体レーザにおい
てＦＭ変調効率の増大を図る。 【構成】 ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ（波長組成
１．３μｍ）量子井戸活性層１上下のＩｎＧａＡｓＰ
（波長組成１．３μｍ）光閉じ込め層２に、光閉じ込め
層よりも波長組成の短いＩｎＧａＡＳＰスペーサー層３
を挿入し、キャリア走行時間を長くすることにより注入
キャリアを増大させ、ＦＭ変調効率の増大を図ることが
できる。
てＦＭ変調効率の増大を図る。 【構成】 ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ（波長組成
１．３μｍ）量子井戸活性層１上下のＩｎＧａＡｓＰ
（波長組成１．３μｍ）光閉じ込め層２に、光閉じ込め
層よりも波長組成の短いＩｎＧａＡＳＰスペーサー層３
を挿入し、キャリア走行時間を長くすることにより注入
キャリアを増大させ、ＦＭ変調効率の増大を図ることが
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信に用いら
れる単一軸モード発振の分布帰還型半導体レーザに関す
る。
れる単一軸モード発振の分布帰還型半導体レーザに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】コヒーレント光通信システムは大容量の
通信が可能であり、現在精力的に研究が行われている。
このようなシステムに要求される光源としては周波数変
調（ＦＭ）効率が高久、平坦なＦＭ応答特性と狭スペク
トル線幅動作を同時に実現する半導体レーザが要求され
る。量子井戸分布帰還型半導体レーザは狭スペクトル線
幅動作が可能なことからコヒーレント光通信用光源とし
て魅力的であり、注目を集めている。分布帰還型半導体
レーザとしては特開平３−１７５６８６号公報に記載さ
れている。
通信が可能であり、現在精力的に研究が行われている。
このようなシステムに要求される光源としては周波数変
調（ＦＭ）効率が高久、平坦なＦＭ応答特性と狭スペク
トル線幅動作を同時に実現する半導体レーザが要求され
る。量子井戸分布帰還型半導体レーザは狭スペクトル線
幅動作が可能なことからコヒーレント光通信用光源とし
て魅力的であり、注目を集めている。分布帰還型半導体
レーザとしては特開平３−１７５６８６号公報に記載さ
れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザのＦＭ変
調特性において、一般に変調周波数が数百ｋＨｚ以下の
低域では電流注入による発熱効果に起因するＦＭ変調が
支配的であり、それ以上の高域では活性層内にキャリア
を注入したことによるＦＭ変調が支配的となる。
調特性において、一般に変調周波数が数百ｋＨｚ以下の
低域では電流注入による発熱効果に起因するＦＭ変調が
支配的であり、それ以上の高域では活性層内にキャリア
を注入したことによるＦＭ変調が支配的となる。
【０００４】コヒーレント光通信用光源としてはそれら
の効果が相殺しあう周波数（以下ＦＭディップ周波数と
呼ぶ）が十分低く、且つ高周波数領域にわたって平坦な
ＦＭ応答特性を有することが要求される。例えば２．５
Ｇｂｉｔ／ｓのコヒーレント光通信システムを考えた場
合、送信側光源には、ＦＭディップ周波数約１００ｋＨ
ｚ以下、高域（数十ＭＨｚから数ＧＨｚの変調周波数
域）で２００〜３００ＭＨｚ／ｍＡ程度以上のＦＭ変調
効率が要求性能の目安となる。
の効果が相殺しあう周波数（以下ＦＭディップ周波数と
呼ぶ）が十分低く、且つ高周波数領域にわたって平坦な
ＦＭ応答特性を有することが要求される。例えば２．５
Ｇｂｉｔ／ｓのコヒーレント光通信システムを考えた場
合、送信側光源には、ＦＭディップ周波数約１００ｋＨ
ｚ以下、高域（数十ＭＨｚから数ＧＨｚの変調周波数
域）で２００〜３００ＭＨｚ／ｍＡ程度以上のＦＭ変調
効率が要求性能の目安となる。
【０００５】従来の多重量子井戸分布帰還型半導体レー
ザは多くの素子が狭スペクトル線幅動作し、良好なＦＭ
応答特性を有するが、中にはＦＭディップ周波数が高
く、さらにＧＨｚ帯でのＦＭ変調効率が１００〜１５０
ＭＨｚ／ｍＡ程度と低い値を示すものや高周波数域でＦ
Ｍ変調効率が急激に低下するものも認められた。良好な
ＦＭ応答特性を有する多重量子井戸分布帰還型半導体レ
ーザを安定に実現することが課題となっている。
ザは多くの素子が狭スペクトル線幅動作し、良好なＦＭ
応答特性を有するが、中にはＦＭディップ周波数が高
く、さらにＧＨｚ帯でのＦＭ変調効率が１００〜１５０
ＭＨｚ／ｍＡ程度と低い値を示すものや高周波数域でＦ
Ｍ変調効率が急激に低下するものも認められた。良好な
ＦＭ応答特性を有する多重量子井戸分布帰還型半導体レ
ーザを安定に実現することが課題となっている。
【０００６】本発明の目的は量子井戸活性層上下の光閉
じ込め層内に挿入された、光閉じ込め層よりも波長組成
の短いスペーサ層によりキャリアの移動を妨げ、光閉じ
込め層内でのキャリアの走行時間を意図的に長くし、直
接変調時におけるこの領域でのキャリア数変動とこれに
伴う屈折率変化を増大させるこにより、ＦＭ変調効率を
増加させコヒーレント光通信システム用光源として十分
な特性を有する多重量子井戸分布帰還型半導体レーザを
安定に提供することにある。
じ込め層内に挿入された、光閉じ込め層よりも波長組成
の短いスペーサ層によりキャリアの移動を妨げ、光閉じ
込め層内でのキャリアの走行時間を意図的に長くし、直
接変調時におけるこの領域でのキャリア数変動とこれに
伴う屈折率変化を増大させるこにより、ＦＭ変調効率を
増加させコヒーレント光通信システム用光源として十分
な特性を有する多重量子井戸分布帰還型半導体レーザを
安定に提供することにある。
【課題を解決するための手段】量子井戸活性層の上下に
量子井戸層よりもエネルギーギャップの大きな光閉じ込
め層を有してしる量子井戸分布帰還型半導体レーザにお
いて、前記光閉じ込め層中に、光閉じ込め層よりも波長
組成が短い層が挿入されていることを特徴とする量子井
戸分布半導体レーザにより問題を解決する。
量子井戸層よりもエネルギーギャップの大きな光閉じ込
め層を有してしる量子井戸分布帰還型半導体レーザにお
いて、前記光閉じ込め層中に、光閉じ込め層よりも波長
組成が短い層が挿入されていることを特徴とする量子井
戸分布半導体レーザにより問題を解決する。
【０００７】
【作用】量子井戸分布帰還型半導体レーザでは量子井戸
活性層内に注入されたキャリアの一部がバリア層もしく
は光閉じ込め層に漏れ出し、これによりキャリア数変動
に伴う屈折率の変化が生じ、波長変化が生じることが予
想される。光閉じ込め層に注入されるキャリア数は、こ
の領域でのキャリア走行時間に強く依存し、走行時間の
増加とともに、この領域に注入されるキャリア数は多く
なり、直接変調次の波長変動、すなわちＦＭ変調効率が
増大することが期待される。
活性層内に注入されたキャリアの一部がバリア層もしく
は光閉じ込め層に漏れ出し、これによりキャリア数変動
に伴う屈折率の変化が生じ、波長変化が生じることが予
想される。光閉じ込め層に注入されるキャリア数は、こ
の領域でのキャリア走行時間に強く依存し、走行時間の
増加とともに、この領域に注入されるキャリア数は多く
なり、直接変調次の波長変動、すなわちＦＭ変調効率が
増大することが期待される。
【０００８】本発明の主旨は量子井戸活性層上下の光閉
じ込め層内に光閉じ込め層の組成よりも短い波長組成の
スペーサ層を挿入し、キャリアの走行を妨げ、走行時間
を意図的に長くすることにより、大きな波長変化を生じ
させ、ＦＭ変調効率を増大させるものである。
じ込め層内に光閉じ込め層の組成よりも短い波長組成の
スペーサ層を挿入し、キャリアの走行を妨げ、走行時間
を意図的に長くすることにより、大きな波長変化を生じ
させ、ＦＭ変調効率を増大させるものである。
【０００９】予想されるＦＭ変調効率の注入電流依存性
を図４に示す。光閉じ込め層内にスペーザ層を挿入した
ＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤのＦＭ変調効率が通常のＭＱＷ−
ＤＦＢ ＬＤのそれと比べて増大しているのが判る。さ
らにＤＦＢ ＬＤの回折格子の結合係数κＬ値を１．２
５付近に設定し、軸方向ホールバーニングの影響を少な
くすることにより、高いＦＭ変調効率と高周波域までの
平坦なＦＭ応答特性が同時に実現できるものと考えられ
る。
を図４に示す。光閉じ込め層内にスペーザ層を挿入した
ＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤのＦＭ変調効率が通常のＭＱＷ−
ＤＦＢ ＬＤのそれと比べて増大しているのが判る。さ
らにＤＦＢ ＬＤの回折格子の結合係数κＬ値を１．２
５付近に設定し、軸方向ホールバーニングの影響を少な
くすることにより、高いＦＭ変調効率と高周波域までの
平坦なＦＭ応答特性が同時に実現できるものと考えられ
る。
【００１０】
【実施例】以下実施例を示す。図面を用いて本発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１１】図１は本発明の実施例である分布帰還型半
導体レーザの断面構造図である。また図２は分布帰還型
半導体レーザの活性導波路層７の層構造を伝導帯エネル
ギーダイヤグラムを用いて示した図である。以下に作製
方法について述べる。
導体レーザの断面構造図である。また図２は分布帰還型
半導体レーザの活性導波路層７の層構造を伝導帯エネル
ギーダイヤグラムを用いて示した図である。以下に作製
方法について述べる。
【００１２】回折格子の形成されたｎ−ＩｎＰ層５上に
５×１０- 1 7 ｃｍ- 3 ドーピングした１．３μｍ組成
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層６を１００ｎｍ、１．３
μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰの光閉じ込め層２を５０ｎｍ、
１．１５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰのスペーザ層３を５０
ｎｍ、１．３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰの光とじこめ層を
５０ｎｍ、７ｎｍＩｎＧａＡｓＰウェルソウと１５ｎｍ
の１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰバリア層あらなる活
性層１（こでは周期構造とした）、１．３μｍ組成Ｉｎ
ＧａＡｓＰの光閉じ込め層２を５０ｎｍ、１×１０1 8
ｃｍ- 3 アクセプターをドーピングしたｐ−ＩｎＰ層８
を１μｍ、１×１０1 9 ｃｍ- 3 アクセプターをドーピ
ングしたｐ−ＩｎＧａＡｓ層９を０．１μｍ、ＭＯＶＰ
Ｅ法により順次結晶成長して、埋め込み構造に加工して
レーザを作製する。
５×１０- 1 7 ｃｍ- 3 ドーピングした１．３μｍ組成
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層６を１００ｎｍ、１．３
μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰの光閉じ込め層２を５０ｎｍ、
１．１５μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰのスペーザ層３を５０
ｎｍ、１．３μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰの光とじこめ層を
５０ｎｍ、７ｎｍＩｎＧａＡｓＰウェルソウと１５ｎｍ
の１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰバリア層あらなる活
性層１（こでは周期構造とした）、１．３μｍ組成Ｉｎ
ＧａＡｓＰの光閉じ込め層２を５０ｎｍ、１×１０1 8
ｃｍ- 3 アクセプターをドーピングしたｐ−ＩｎＰ層８
を１μｍ、１×１０1 9 ｃｍ- 3 アクセプターをドーピ
ングしたｐ−ＩｎＧａＡｓ層９を０．１μｍ、ＭＯＶＰ
Ｅ法により順次結晶成長して、埋め込み構造に加工して
レーザを作製する。
【００１３】回折格子深さは２０ｎｍである。参考のた
め図３に通常のＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤの活性導波路層７
の層構造を示す。通常のＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤと本発明
との違いは、本発明では光閉じ込め層２中に、それより
もエネルギーギャップの大きな（波長組成の短い）波長
組成の層３が挿入されていることにある。
め図３に通常のＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤの活性導波路層７
の層構造を示す。通常のＭＱＷ−ＤＦＢ ＬＤと本発明
との違いは、本発明では光閉じ込め層２中に、それより
もエネルギーギャップの大きな（波長組成の短い）波長
組成の層３が挿入されていることにある。
【００１４】本発明に従ってレーザを作製し、共振器長
１０００μｍに切り出して評価を行なったところ、室温
ＣＷにおいて５０ｍＷ程度の光出力得られた。ＦＭ変調
効率は３００ＭＨｚ／ｍＡ程度の素子が安定に得られた
Ｍ変調特性も平坦なものが得られた。さらにスペクトル
線幅に関しても５００ｋＨｚ以下とコヒーレント光通信
用光源として十分な特性が得られた。
１０００μｍに切り出して評価を行なったところ、室温
ＣＷにおいて５０ｍＷ程度の光出力得られた。ＦＭ変調
効率は３００ＭＨｚ／ｍＡ程度の素子が安定に得られた
Ｍ変調特性も平坦なものが得られた。さらにスペクトル
線幅に関しても５００ｋＨｚ以下とコヒーレント光通信
用光源として十分な特性が得られた。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の特徴はＩｎ
ＧａＡｓ活性層、ＩｎＧａＡｓＰバリア層からなる量子
井戸活性層を有し、量子井戸活性層の上下に光閉じ込め
層を有している量子井戸分布帰還型半導体レーザにおい
て、光閉じ込め層中に、光閉じ込め層よりも波長組成の
短いスペーサ層を有していることを特徴とする量子井戸
分布帰還型半導体レーザである。これにより大きなＦＭ
変調効率が得られ、さらに平坦なＦＭ変調特性の素子が
安定に得られる。
ＧａＡｓ活性層、ＩｎＧａＡｓＰバリア層からなる量子
井戸活性層を有し、量子井戸活性層の上下に光閉じ込め
層を有している量子井戸分布帰還型半導体レーザにおい
て、光閉じ込め層中に、光閉じ込め層よりも波長組成の
短いスペーサ層を有していることを特徴とする量子井戸
分布帰還型半導体レーザである。これにより大きなＦＭ
変調効率が得られ、さらに平坦なＦＭ変調特性の素子が
安定に得られる。
【図１】分布帰還型半導体レーザの層構造図。
【図２】本発明の活性導波路層の伝導帯エネルギー層構
造図。
造図。
【図３】従来の活性導波路層の伝導帯エネルギー層構造
図。
図。
【図４】ＦＭ変調効率の注入電流依存性を示す図。
１ 活性層 ２ 光閉じ込め層 ３ スペーサ層 ４ ｎ電極 ５ ｎ−ＩｎＰ層 ６ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層 ７ 活性導波路層 ８ ｐ−ＩｎＰ層 ９ ｐ−ＩｎＧａＡｓ層 １０ ｐ電極
Claims (1)
- 【請求項１】 量子井戸活性層の上下に量子井戸層より
もエネルギーギャップの大きな光閉じ込め層を有してい
る量子井戸分布帰還型半導体レーザにおいて、前記光閉
じ込め層中に、光閉じ込め層よりも波長組成が短い層が
挿入されていることを特徴とする量子井戸分布帰還型半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31870992A JPH0773136B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 量子井戸分布帰還型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31870992A JPH0773136B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 量子井戸分布帰還型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196800A true JPH06196800A (ja) | 1994-07-15 |
| JPH0773136B2 JPH0773136B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=18102114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31870992A Expired - Fee Related JPH0773136B2 (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 量子井戸分布帰還型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773136B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049535A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-03-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP31870992A patent/JPH0773136B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049535A (ja) * | 2009-07-30 | 2011-03-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0773136B2 (ja) | 1995-08-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960206 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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