JPH06350190A - 波長制御型面発光半導体レーザ - Google Patents
波長制御型面発光半導体レーザInfo
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- JPH06350190A JPH06350190A JP13598593A JP13598593A JPH06350190A JP H06350190 A JPH06350190 A JP H06350190A JP 13598593 A JP13598593 A JP 13598593A JP 13598593 A JP13598593 A JP 13598593A JP H06350190 A JPH06350190 A JP H06350190A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- 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]
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- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/2205—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 having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—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 having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長制御範囲の広い面発光型半導体レーザを
提供する。 【構成】 多重量子井戸層とバルク半導体層の繰り返し
構造により構成される多重量子井戸ＤＢＲ層１２を分布
反射板として用い、制御電圧を印加して多重量子井戸Ｄ
ＢＲ層の反射率を変化させることにより、発振波長を任
意に変化させることができる面発光型半導体レーザを提
供する。 【効果】 従来の２種のバルク半導体を組み合わせたＤ
ＢＲ分布反射板による発振波長制御よりも、広範囲の制
御が可能となる。
提供する。 【構成】 多重量子井戸層とバルク半導体層の繰り返し
構造により構成される多重量子井戸ＤＢＲ層１２を分布
反射板として用い、制御電圧を印加して多重量子井戸Ｄ
ＢＲ層の反射率を変化させることにより、発振波長を任
意に変化させることができる面発光型半導体レーザを提
供する。 【効果】 従来の２種のバルク半導体を組み合わせたＤ
ＢＲ分布反射板による発振波長制御よりも、広範囲の制
御が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広範囲に渡り発振波長
を任意にコントロールすることができる垂直共振器型の
面発光半導体レーザに関するものである。
を任意にコントロールすることができる垂直共振器型の
面発光半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の垂直共振器型面発光半導体レーザ
の発振波長は、外部ミラーや外部共振器を取り付けて共
振器長を変更したり、温度制御により活性層のバンドギ
ャップエネルギーを変化させることによって制御を行っ
ていた。しかし、外部ミラーや外部共振器を取り付けた
構造では、レーザ素子との集積化ができず、素子を小型
化できないという問題があった。また温度により活性層
のバンドギャップエネルギーを変更する方法では、しき
い値が上昇するとともに素子の劣化によりレーザの寿命
が短くなるという問題があった。このため、共振器の片
側または両側に複数層積層されたｐ−ｎ接合、またはｎ
−ｐ接合からなる分布反射器（ＤＢＲ）を設け、このＤ
ＢＲに電界を印加して屈折率を変えることによりレーザ
の発振波長を変化させる面発光型波長制御ＤＢＲレーザ
が採用されている（例えば、特開平３ー１１６８９）。
しかしながらＤＢＲに電界を加えることにより制御でき
る波長範囲は１００オングストローム程度に過ぎず、多
重送受信に必要な広い発振波長域を確保することは不可
能であった。
の発振波長は、外部ミラーや外部共振器を取り付けて共
振器長を変更したり、温度制御により活性層のバンドギ
ャップエネルギーを変化させることによって制御を行っ
ていた。しかし、外部ミラーや外部共振器を取り付けた
構造では、レーザ素子との集積化ができず、素子を小型
化できないという問題があった。また温度により活性層
のバンドギャップエネルギーを変更する方法では、しき
い値が上昇するとともに素子の劣化によりレーザの寿命
が短くなるという問題があった。このため、共振器の片
側または両側に複数層積層されたｐ−ｎ接合、またはｎ
−ｐ接合からなる分布反射器（ＤＢＲ）を設け、このＤ
ＢＲに電界を印加して屈折率を変えることによりレーザ
の発振波長を変化させる面発光型波長制御ＤＢＲレーザ
が採用されている（例えば、特開平３ー１１６８９）。
しかしながらＤＢＲに電界を加えることにより制御でき
る波長範囲は１００オングストローム程度に過ぎず、多
重送受信に必要な広い発振波長域を確保することは不可
能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上述のよ
うな問題点に鑑みてなされたもので、広範囲に渡り発振
波長を変化させることができる波長制御型面発光半導体
レーザを提供することにある。
うな問題点に鑑みてなされたもので、広範囲に渡り発振
波長を変化させることができる波長制御型面発光半導体
レーザを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであって、発振器の片側または両側
に、屈折率の低いバルク層と、このバルク層よりも屈折
率の高い多重量子井戸層の繰り返し構造により構成され
る多重量子井戸ＤＢＲ層を設けたことにより、広範囲に
渡って波長制御を可能とする面発光型波長制御ＤＢＲレ
ーザである。また本発明は、各量子井戸層に交互に圧縮
及び引っ張り歪を加えることにより、更に広範囲に渡り
波長制御を可能とすることができるものである。
鑑みてなされたものであって、発振器の片側または両側
に、屈折率の低いバルク層と、このバルク層よりも屈折
率の高い多重量子井戸層の繰り返し構造により構成され
る多重量子井戸ＤＢＲ層を設けたことにより、広範囲に
渡って波長制御を可能とする面発光型波長制御ＤＢＲレ
ーザである。また本発明は、各量子井戸層に交互に圧縮
及び引っ張り歪を加えることにより、更に広範囲に渡り
波長制御を可能とすることができるものである。
【０００５】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例の構成を示
す断面図であり、図２は本発明の特徴である多重量子井
戸ＤＢＲ層の構成を示す断面図である。図２中、１２ａ
は、バンドギャップの狭いＧａＩｎＡｓＰまたはＧａＩ
ｎＡｓよりなる井戸層と、それよりもバンドギャップの
広いＧａＩｎＡｓＰまたはＩｎＰよりなるバリア層とを
数層乃至数十層積層した構造を有する多重量子井戸層で
あり、１２ｂは、ＩｎＰよりなるバルク層であり、多重
量子井戸層１２ａとバルク層１２ｂが十層乃至百層積層
されて多重量子井戸ＤＢＲ層１２が構成されている。ま
た、多重量子井戸層１２ａの屈折率はバルク層１２ｂの
屈折率よりも高く設定されており、多重量子井戸層１２
ａ、バルク層１２ｂの厚さはそれぞれ１／４光学ブラッ
グ波長厚であり、ともにアンドーピングである。
す断面図であり、図２は本発明の特徴である多重量子井
戸ＤＢＲ層の構成を示す断面図である。図２中、１２ａ
は、バンドギャップの狭いＧａＩｎＡｓＰまたはＧａＩ
ｎＡｓよりなる井戸層と、それよりもバンドギャップの
広いＧａＩｎＡｓＰまたはＩｎＰよりなるバリア層とを
数層乃至数十層積層した構造を有する多重量子井戸層で
あり、１２ｂは、ＩｎＰよりなるバルク層であり、多重
量子井戸層１２ａとバルク層１２ｂが十層乃至百層積層
されて多重量子井戸ＤＢＲ層１２が構成されている。ま
た、多重量子井戸層１２ａの屈折率はバルク層１２ｂの
屈折率よりも高く設定されており、多重量子井戸層１２
ａ、バルク層１２ｂの厚さはそれぞれ１／４光学ブラッ
グ波長厚であり、ともにアンドーピングである。
【０００６】図１中、多重量子井戸ＤＢＲ層１２を除く
部分は、以下述べるとおり公知の垂直共振器型面発光型
レーザと同一の構造により構成されている。即ち、ｎ型
半導体層４、活性層５、ｐ型半導体層８によりダブルへ
テロダイン構造が構成されており、ｎ型半導体基板２の
下部及び、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層９の上部に
はそれぞれレーザ発振用電極が構成されている。また、
活性層５の外周にはｐ型半導体ブロッキング層６およ
び、ｎ型半導体ブロッキング層７が構成されており、ｎ
型半導体層４の下部には、エッチング停止層３、及び多
重量子井戸ＤＢＲ層と対として用いる反射鏡１５が構成
されている。また、波長制御用電極１１及び１４は、そ
れぞれｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層９、１３上に形
成されている。この波長制御用電極１１、１４に電圧を
かけることにより、ＤＢＲ中の多重量子井戸層の屈折率
を大きく変化させることができるために、広範囲に渡る
波長制御が可能となるものであり、本実施例においては
３００オングストロームの波長制御が可能である。
部分は、以下述べるとおり公知の垂直共振器型面発光型
レーザと同一の構造により構成されている。即ち、ｎ型
半導体層４、活性層５、ｐ型半導体層８によりダブルへ
テロダイン構造が構成されており、ｎ型半導体基板２の
下部及び、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層９の上部に
はそれぞれレーザ発振用電極が構成されている。また、
活性層５の外周にはｐ型半導体ブロッキング層６およ
び、ｎ型半導体ブロッキング層７が構成されており、ｎ
型半導体層４の下部には、エッチング停止層３、及び多
重量子井戸ＤＢＲ層と対として用いる反射鏡１５が構成
されている。また、波長制御用電極１１及び１４は、そ
れぞれｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層９、１３上に形
成されている。この波長制御用電極１１、１４に電圧を
かけることにより、ＤＢＲ中の多重量子井戸層の屈折率
を大きく変化させることができるために、広範囲に渡る
波長制御が可能となるものであり、本実施例においては
３００オングストロームの波長制御が可能である。
【０００７】尚、本発明の使用材料は、上記した組み合
わせに限定されるものではなく、たとえばバルク層１２
ｂをＡｌＡｓ、多重量子井戸層１２ａをＧａＡｌＡｓよ
りなるバリア層及び、ＧａＡｓよりなる井戸層により構
成した場合、あるいは、バルク層１２ｂにＡｌＡｓ、多
重量子井戸層１２ａをＧａＡｓよりなるバリア層及びＩ
ｎＧａＡｓよりなる井戸層により構成した場合等も、上
記実施例と同様の効果を得ることができる。
わせに限定されるものではなく、たとえばバルク層１２
ｂをＡｌＡｓ、多重量子井戸層１２ａをＧａＡｌＡｓよ
りなるバリア層及び、ＧａＡｓよりなる井戸層により構
成した場合、あるいは、バルク層１２ｂにＡｌＡｓ、多
重量子井戸層１２ａをＧａＡｓよりなるバリア層及びＩ
ｎＧａＡｓよりなる井戸層により構成した場合等も、上
記実施例と同様の効果を得ることができる。
【０００８】（実施例２）図３は、本発明の第２の実施
例の構成を示す断面図であり、図１に示す第１の実施例
の各部に対応する部分については、同一の符号を付して
説明を省略する。図３において、１２及び１２’は実施
例１における図２と同一の構成を有する多重量子井戸Ｄ
ＢＲ層であり、 発振器層の上下に多重量子井戸ＤＢＲ
層を配置した構造としたものであり、１６、１７は、多
重量子井戸ＤＢＲ層１２’に用いる波長制御用電極であ
る。
例の構成を示す断面図であり、図１に示す第１の実施例
の各部に対応する部分については、同一の符号を付して
説明を省略する。図３において、１２及び１２’は実施
例１における図２と同一の構成を有する多重量子井戸Ｄ
ＢＲ層であり、 発振器層の上下に多重量子井戸ＤＢＲ
層を配置した構造としたものであり、１６、１７は、多
重量子井戸ＤＢＲ層１２’に用いる波長制御用電極であ
る。
【０００９】本実施例においては、多重量子井戸ＤＢＲ
層１２の屈折率は波長制御用電極１１、１４に電圧をか
けることにより、多重量子井戸ＤＢＲ層１２’の屈折率
は波長制御用電極１６、１７に電圧をかけることによ
り、それぞれ変化させることができるため、発振器の片
側のみが多重量子井戸ＤＢＲ層である実施例１よりもさ
らに大きな発振波長変化を得ることができる。尚、本実
施例における、バルク層、バリア層、井戸層には実施例
１と同様の使用材料の組み合わせが可能である。
層１２の屈折率は波長制御用電極１１、１４に電圧をか
けることにより、多重量子井戸ＤＢＲ層１２’の屈折率
は波長制御用電極１６、１７に電圧をかけることによ
り、それぞれ変化させることができるため、発振器の片
側のみが多重量子井戸ＤＢＲ層である実施例１よりもさ
らに大きな発振波長変化を得ることができる。尚、本実
施例における、バルク層、バリア層、井戸層には実施例
１と同様の使用材料の組み合わせが可能である。
【００１０】（実施例３）図４は、本発明の第３の実施
例における歪多重量子井戸ＤＢＲ層の構成を示す断面図
である。図４における歪多重量子井戸ＤＢＲ層は、Ｉｎ
Ｐと多重量子井戸層のペアの繰り返しにより構成される
が、第１番目のペアの多重量子井戸層１２ｃには引っ張
り歪を、第２番目のペアの多重量子井戸層１２ｄには圧
縮歪を用い、これを一組として繰り返す構造である。こ
の様に、多重量子井戸層に歪を導入するのは、歪により
電圧による屈折率の変化を大きくできるからであり、ま
た、圧縮と引っ張りの歪を交互に組み合わせるのは、圧
縮または引っ張り歪のみで構成すると、一定膜厚以上で
結晶性が極端に悪くなるため、歪の方向を交互に変化さ
せることにより多重量子井戸ＤＢＲ層全体の歪を緩和し
たものであり、歪量は両歪とも同程度、例えば圧縮歪を
０．１５％とした場合は引っ張り歪は−０．１５％、と
することが適当である。また、圧縮歪と引っ張り歪の順
序は逆としてもよい。
例における歪多重量子井戸ＤＢＲ層の構成を示す断面図
である。図４における歪多重量子井戸ＤＢＲ層は、Ｉｎ
Ｐと多重量子井戸層のペアの繰り返しにより構成される
が、第１番目のペアの多重量子井戸層１２ｃには引っ張
り歪を、第２番目のペアの多重量子井戸層１２ｄには圧
縮歪を用い、これを一組として繰り返す構造である。こ
の様に、多重量子井戸層に歪を導入するのは、歪により
電圧による屈折率の変化を大きくできるからであり、ま
た、圧縮と引っ張りの歪を交互に組み合わせるのは、圧
縮または引っ張り歪のみで構成すると、一定膜厚以上で
結晶性が極端に悪くなるため、歪の方向を交互に変化さ
せることにより多重量子井戸ＤＢＲ層全体の歪を緩和し
たものであり、歪量は両歪とも同程度、例えば圧縮歪を
０．１５％とした場合は引っ張り歪は−０．１５％、と
することが適当である。また、圧縮歪と引っ張り歪の順
序は逆としてもよい。
【００１１】この歪多重量子井戸ＤＢＲ層を、図１ある
いは、図３と同一の構成により発振器の片側または両側
に配置して、電圧を印加することにより、実施例１、ま
たは実施例２と比較した場合、更に１０％程度大きく発
振波長を変化させることができる。
いは、図３と同一の構成により発振器の片側または両側
に配置して、電圧を印加することにより、実施例１、ま
たは実施例２と比較した場合、更に１０％程度大きく発
振波長を変化させることができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、分布反
射器を多重量子井戸ＤＢＲ層とすることにより、従来よ
りも広範囲に渡る発振波長の制御が可能になるという利
点がある。
射器を多重量子井戸ＤＢＲ層とすることにより、従来よ
りも広範囲に渡る発振波長の制御が可能になるという利
点がある。
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図２】図１及び図３に示す多重量子井戸ＤＢＲ層１２
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３の実施例における歪多重量子井戸
ＤＢＲ層の構成を示す断面図である。
ＤＢＲ層の構成を示す断面図である。
１、１０は、レーザ発振用電極 ２は、ｎ型半導体基板 ３は、エッチング停止層 ４は、ｎ型半導体層 ５は、活性層 ６は、ｐ型半導体ブロッキング層 ７は、ｎ型半導体ブロッキング層 ８は、ｐ型半導体層 ９、１３は、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰコンタクト層 １１、１４、１６、１７は波長制御用電極 １２は、多重量子井戸ＤＢＲ層 １２ａは、多重量子井戸層 １２ｂは、バルク層 １２ｃは、引っ張り歪を用いた多重量子井戸層 １２ｄは、圧縮歪を用いた多重量子井戸層
Claims (2)
- 【請求項１】 バンドギャップの狭い井戸層とそれよ
りもバンドギャップの広いバリア層の繰り返し構造より
なる多重量子井戸層と、この多重量子井戸層よりも屈折
率の低いバルク層の繰り返し構造よりなる多重量子井戸
ＤＢＲ層を活性層の少なくとも一方の側に配置したこと
を特徴とする波長制御型面発光半導体レーザ。 - 【請求項２】 多重量子井戸ＤＢＲ層中の各多重量子
井戸層が、交互に圧縮歪及び引っ張り歪を有しているこ
とを特徴とする請求項１に記載の波長制御型面発光半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13598593A JPH06350190A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 波長制御型面発光半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13598593A JPH06350190A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 波長制御型面発光半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350190A true JPH06350190A (ja) | 1994-12-22 |
Family
ID=15164500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13598593A Pending JPH06350190A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 波長制御型面発光半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06350190A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09135051A (ja) * | 1995-11-09 | 1997-05-20 | Nec Corp | 面発光デバイスおよびその製造方法 |
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
| JP2004247730A (ja) * | 2003-02-15 | 2004-09-02 | Agilent Technol Inc | 周波数変調垂直共振器型レーザ |
| JP2008147531A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Opnext Japan Inc | 面発光半導体レーザ素子 |
| JP2015079831A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置および原子発振器 |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP13598593A patent/JPH06350190A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5949808A (en) * | 1995-07-21 | 1999-09-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
| US6108361A (en) * | 1995-07-21 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor laser and method for producing the same |
| JPH09135051A (ja) * | 1995-11-09 | 1997-05-20 | Nec Corp | 面発光デバイスおよびその製造方法 |
| JP2004247730A (ja) * | 2003-02-15 | 2004-09-02 | Agilent Technol Inc | 周波数変調垂直共振器型レーザ |
| JP2008147531A (ja) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Opnext Japan Inc | 面発光半導体レーザ素子 |
| JP2015079831A (ja) * | 2013-10-16 | 2015-04-23 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置および原子発振器 |
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