JPH0677609A - 同調可能なレーザーダイオード - Google Patents

同調可能なレーザーダイオード

Info

Publication number
JPH0677609A
JPH0677609A JP5187091A JP18709193A JPH0677609A JP H0677609 A JPH0677609 A JP H0677609A JP 5187091 A JP5187091 A JP 5187091A JP 18709193 A JP18709193 A JP 18709193A JP H0677609 A JPH0677609 A JP H0677609A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
laser diode
tuning
doped
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5187091A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Wolf
ウオルフ トーマス
Wolfgang Thulke
チユルケ ウオルフガング
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPH0677609A publication Critical patent/JPH0677609A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06203—Transistor-type lasers
    • H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
    • 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
    • H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0208—Semi-insulating substrates
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure 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
    • H01S5/3428—Structure 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 layer orientation perpendicular to the substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 変調周波数への変調ストロークの依存性が除
去または少なくとも最小化されている、特に２．５ＧＨ
ｚを越える高周波用の改良されたＴＴＧ‐ＤＦＢレーザ
ーダイオードを提供する。さらに本レーザーは簡単に製
造可能でなければならず、また作動中に簡単に制御可能
でなければならない。 【構成】 １つの同調層３と１つの活性層７との間に、
分離した電流供給のために設けられている中央層５が設
けられており、また同調層３が量子ウェル構造を有する
ＴＴＧ‐ＤＦＢレーザーダイオードに対して、リッジ導
波路９が設けられており、また層列が寄生的キャパシタ
ンスの減少のために基板１の上のストリップ状のメサの
上に制限されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、平らな変調ストローク
周波数特性を有する迅速に変調可能なレーザーダイオー
ドに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザーの直接周波数変調は特に
コヒーレントな伝送の際に応用される光通信網でのメッ
セージ伝送の有望な方法である。最も簡単な形態では周
波数変調はレーザー電流の変更により行われる。それに
よりレーザーダイオードの活性領域での電荷担体密度の
変更が行われ、従ってまたレーザー共振器内の光屈折率
の変化によって放射周波数の変更が行われる。しかしな
がら電流変更は同時に、それと結び付けられる損失熱の
ゆえに、同じく放射周波数に影響する温度変化をも惹起
する。この影響は電荷担体の影響よりも強く、その上逆
向きに作用する。温度変化は相対的に大きい熱的時定数
のゆえに１０ＭＨｚよりも低い周波数に制限されている
ので、変調周波数への変調ストロークの依存性が生じ、
その際にストロークの極小および位相反転が約１ないし
１０ＭＨｚにおいて生ずる。
【０００３】これまでに知られている高周波用の変調可
能なレーザーダイオードでは屈折率がレーザー電流によ
り変更されずに、１つまたは複数の追加的な電流によ
り、または電荷担体の注入の代わりに電界効果の利用に
より変更される。電荷担体注入の作用を利用するレーザ
ー変調器構造は、第１に長さを幾つにも分割されたＤＦ
Ｂレーザー（分布帰還）、また第２にＴＴＧ‐ＤＦＢレ
ーザーダイオード（チューナブル‐ツイン‐ガイド）で
ある。
【０００４】３セクション‐ＤＦＢレーザーでは種々の
セクションのなかの電流強度は、損失熱の有害な作用が
補償されるように組み合わされる。すべての３つのセク
ションのなかで電荷担体密度が、誘起される再結合によ
り電荷担体の寿命が非常に短いレーザー活性層の内部で
変更されるので、これらの３セクション‐ＤＦＢレーザ
ーは２．５ＧＨｚのはるかに上の周波数まで変調可能で
ある。しかし、このレーザーの適切な動作点を求めかつ
維持するためにかなりの測定費用および制御費用を必要
とすることが欠点である。
【０００５】ＴＴＧ‐ＤＦＢレーザーでは周波数は、レ
ーザー全長にわたって延びている分離した同調層への電
荷担体注入により変調される。変調は、ただ１つの電流
が変更されればよいこと、またレーザー電流が原理的に
変調に無関係であることにより、３セクション‐ＤＦＢ
レーザーの場合よりも技術的に明らかに簡単である。分
離した層への電荷担体注入の欠点は５００ＭＨｚ以下の
値への変調周波数の内在的な制限である。それは分離し
た層のなかで活性層のなかよりも明らかに大きい電荷担
体の寿命により惹起される。
【０００６】電位ウェル構造のなかの電界効果（量子‐
閉じ込め‐シュタルク効果）による光の変調は、最大変
調周波数に関しても変調ストロークの周波数に無関係な
経過に関しても、電荷担体注入による変調よりも望まし
い。これまでに実現されたコンセプトではレーザーおよ
び変調器層は互いに縦に集積されている。それは製造技
術的に費用がかかる。なぜならば、必要とされる電位ウ
ェル構造が選択的に本来のレーザー範囲の外側にエピタ
キシァルに成長させられなければならないからである。
その際に、存在する表面構造に基づく層厚みの有害な変
化を回避することに困難を伴う。
【０００７】Appl.Phys.Lett. ６０、２４７２〜２４７
４（１９９２）のT.Wolfほかの刊行物“量子閉じ込めシ
ュタルク効果による平らな周波数変調応答を有する同調
可能なツイン‐ガイド‐レーザー”に記載されているレ
ーザー構造では、ＴＴＧ‐ＤＦＢレーザーの同調層のな
かの電界効果が周波数変調のために利用される。そのた
めに同調層は一列の電位ウェル層（量子ウェル）から成
っている。通常のＴＴＧ‐ＤＦＢレーザーと相違して、
このレーザーはさらに、寄生的なキャパシタンスおよび
インダクタンスが最小になるように構想されている。そ
れにより変調ストロークが周波数に無関係になり、また
最大の変調周波数は２．５ＧＨｚのはるかに上に位置す
る。電位ウェル構造はＴＴＧ‐ＤＦＢレーザー内の横方
向集積の際には縦方向集積の際よりも簡単に製造でき
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、変調
周波数への変調ストロークの依存性が除去または少なく
とも最小化されている、特に２．５ＧＨｚを越える高周
波用の改良されたＴＴＧ‐ＤＦＢレーザーダイオードを
提供することである。さらに本レーザーは簡単に製造可
能でなければならず、また作動中に簡単に制御可能でな
ければならない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴により解決される。実施態様は請求項２以下にあげ
られている。
【００１０】
【実施例】以下、図面により本発明によるレーザーダイ
オードを説明する。
【００１１】本発明によるレーザー構造の基礎はAppl.P
hys.Lett. のT.Wolfほかの前記に記載されているような
リッジ導波路レーザーとしてのＴＴＧ‐ＤＦＢレーザー
の公知の構成である。同調層および境を接する層から形
成される同調ダイオードが阻止方向に作動させられる。
【００１２】本発明によるレーザー構造の実施例が図１
に断面図で示されている。半絶縁性の基板１の上にドー
プされた範囲２０が位置している。このドープされた範
囲２０は同調層および活性層の下側の狭いストリップの
上に制限されている。基板１の表面の適切な特性の際に
はこのドープされた範囲２０は直接に基板１のなかにド
ーピングを入れることにより製造され得る。その代わり
にドープされたバッファ層がドープされた範囲２０を形
成し得る。このようなバッファ層は基板１の表面欠陥の
作用を減じ、またこの範囲のドーピングを適切なレベル
に設定することを許す。ドーピングの符号はたとえばｐ
伝導に対して選ばれている。このドープされた範囲２０
の上に、活性層および同調層を含む層列が位置してい
る。実施例ではたとえば同調層３がドープされた範囲２
０の上に位置している。この同調層３は、交互により大
きいバンドギャップエネルギーおよびより小さいバンド
ギャップエネルギーを有する一列の非常に薄い層から成
る電位ウェル構造を有する。それに中央層５が続いてお
り、この中央層５は、図面に示されている例では、横方
向に隣接する層における格子構造およびドーピングレベ
ルのなかの中央層５のマッチングの役割をする別の接触
層または中間層４、６の間に配置されている。これらの
接触層または中間層４、６は省略され得る。レーザーダ
イオードの後続の活性層７は実施例ではドープされたＤ
ＦＢ格子層８により覆われている。この格子層８は省略
され得る。格子が波形起伏をつけられた境界面として活
性層７と格子層８との間に構成されることは目的にかな
っている。破線で示されている格子が構成されている格
子層８の上に、同じくドープされた接触層１０を有する
ドープされたリッジ導波路９が位置している。ドープさ
れた範囲２０、リッジ導波路９および場合によってはＤ
ＦＢ格子層８はたとえばｐドープされている。中央層５
および場合によっては接触層または中間層４、６はたと
えばｎドープされている。ドーピングの符号は反転され
ていてもよい。
【００１３】活性層７に対する電流供給はリッジ導波路
９および接触層１０または中央層５を介して接触部１２
および１３により行われる。同調層３に対する電流供給
は中央層５を介するほかにドープされた範囲２０および
その上に被覆された別の接触部１６を介して行われる。
同調ダイオードに対するこの別の接触部１６は構造の上
側に、たとえば同調層３に対して被覆された層構造の一
部分であり得る別のドープされた範囲１７の上に被覆さ
れている。接触部１２、１３、１６は大部分の面で半絶
縁性の基板１の上に位置しており、従って寄生的なキャ
パシタンスは最小である。別のドープされた範囲１７は
残りの層、特に同調層３から平らな凹み１８およびパッ
シベーション層１１は電気的に絶縁されている。
【００１４】実施例では層３および７は交換され得る。
層３はこの場合には活性層であり、また層７は同調層で
ある。格子層８は欠けており、もしくは層３に隣接して
配置されている。
【００１５】本発明の本質的な利点は、同調層の電位ウ
ェル構造の本質的な特徴から、また寄生的キャパシタン
スの最小化のためのストリップ状の側方制限から生ず
る。層２ないし５により形成されるストリップは有利な
実施例では最大約４０μｍ幅である。リッジ導波路９の
縁、場合によっては格子層８の表面および特に凹み１８
のなかの残りの層の縁が、たとえばパッシベーション層
１１により覆われていることは有利である。このパッシ
ベーション層１１はリッジ導波路９の上で中断してお
り、従って接触層１０は接触部１２と接続している。寄
生的キャパシタンスの最小化は層２ないし８の側方の制
限および接触部の間の大きい間隔の結果として生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるレーザーダイオードの断面図。
【符号の説明】
１ 基板 ３ 同調層 ４、６ 接触層または中間層 ５ 中央層 ７ 活性層 ８ 格子層 ９ リッジ導波路 １０ 接触層 １１ パッシベーション層 １２、１３、１６ 接触部 １７、２０ ドープされた範囲 １８ 凹み

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 同調可能なレーザーダイオードにおい
    て、 半絶縁性の半導体材料から成る基板（１）の上に活性層
    （７）、同調層（３）およびそれらの間に位置する中央
    層（５）が層平面に関して互いに横方向に配置されてお
    り、 この活性層（７）またはこの同調層（３）への別々の電
    流注入のために接触部（１２、１３、１６）が存在して
    おり、これらのうち各１つの接触部が導電的にこの活性
    層（７）、この中央層（５）またはこの同調層（３）と
    接続されており、 同調層（３）が多層の量子‐ウェル‐層構造を有し、 別の層がリッジ導波路（９）を形成し、 前記の層と基板（１）との間に、同調層（３）および活
    性層（７）の下側の狭いストリップの上に制限されてい
    るドープされた範囲（２０）が存在しており、 このドープされた範囲（２０）の上に同調層（３）およ
    び活性層（７）に対して横に別のドープされた範囲（１
    ７）が存在しており、 中央層（５）とドープされた範囲（２０）との間に配置
    された層と導電的に接続された接触部（１６）がこの別
    のドープされた範囲（１７）の基板（１）と反対向きの
    側に被覆されており、またこの別のドープされた範囲
    （１７）を残りの層から電気的に絶縁する凹み（１８）
    が存在していることを特徴とする同調可能なレーザーダ
    イオード。
  2. 【請求項２】 ドープされた範囲（２０）が基板（１）
    のなかに埋込まれたバッファ層により形成されているこ
    とを特徴とする請求項１記載のレーザーダイオード。
  3. 【請求項３】 同調層（３）と中央層（５）との間およ
    び活性層（７）と中央層（５）との間に格子構造および
    ドーピングレベルのマッチングのための各１つの中間層
    （４、６）が存在していることを特徴とする請求項１ま
    たは２記載のレーザーダイオード。
  4. 【請求項４】 ドープされたＤＦＢ格子層（８）が垂直
    に活性層（７）に隣接して存在していることを特徴とす
    る請求項１ないし３の１つに記載のレーザーダイオー
    ド。
  5. 【請求項５】 同調層（３）が中央層（５）の基板
    （１）と反対向きの側の上に配置されていることを特徴
    とする請求項１ないし４の１つに記載のレーザーダイオ
    ード。
  6. 【請求項６】 凹み（１８）がパッシベーション層（１
    １）を設けられていることを特徴とする請求項１ないし
    ５の１つに記載のレーザーダイオード。
JP5187091A 1992-07-08 1993-06-30 同調可能なレーザーダイオード Pending JPH0677609A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4222466.7 1992-07-08
DE4222466 1992-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0677609A true JPH0677609A (ja) 1994-03-18

Family

ID=6462778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5187091A Pending JPH0677609A (ja) 1992-07-08 1993-06-30 同調可能なレーザーダイオード

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5333141A (ja)
EP (1) EP0578012B1 (ja)
JP (1) JPH0677609A (ja)
DE (1) DE59300103D1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324427A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3234086B2 (ja) * 1994-01-18 2001-12-04 キヤノン株式会社 光半導体デバイス及びその製造方法
US6792011B2 (en) 2001-04-19 2004-09-14 Hrl Laboratories, Llc Frequency modulated laser with high modulation bandwidth
JP4009106B2 (ja) * 2001-12-27 2007-11-14 浜松ホトニクス株式会社 半導体受光素子、及びその製造方法
JP4109159B2 (ja) * 2003-06-13 2008-07-02 浜松ホトニクス株式会社 半導体受光素子
US7876795B2 (en) * 2004-08-19 2011-01-25 Maxion Technologies, Inc. Semiconductor light source with electrically tunable emission wavelength
US8571082B2 (en) 2004-08-19 2013-10-29 Maxion Technologies, Inc. Quantum cascade lasers with electrically tunable emission wavelengths
JP4091647B2 (ja) * 2006-07-21 2008-05-28 三菱電機株式会社 半導体光素子の製造方法
US7609738B2 (en) * 2006-10-30 2009-10-27 Maxion Technologies, Inc. Multiple phonon resonance quantum cascade lasers
JP5272859B2 (ja) * 2009-04-03 2013-08-28 住友電気工業株式会社 半導体レーザ素子
CN109586159B (zh) * 2019-01-22 2020-05-12 中国科学院半导体研究所 片上集成半导体激光器结构及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE58904573D1 (de) * 1989-02-15 1993-07-08 Siemens Ag Abstimmbarer halbleiterlaser.
FR2647967B1 (fr) * 1989-06-06 1991-08-16 Thomson Csf Dispositif optoelectronique sur substrat semi-isolant et procede de realisation d'un tel dispositif
US5208878A (en) * 1990-11-28 1993-05-04 Siemens Aktiengesellschaft Monolithically integrated laser-diode-waveguide combination
US5260960A (en) * 1991-07-26 1993-11-09 Siemens Aktiengesellschaft Tunable semiconductor laser on a semi-insulating substrate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006324427A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ

Also Published As

Publication number Publication date
EP0578012B1 (de) 1995-03-08
EP0578012A1 (de) 1994-01-12
US5333141A (en) 1994-07-26
DE59300103D1 (de) 1995-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6399407B1 (en) Methods of electrostatic control in semiconductor devices
US5936266A (en) Semiconductor devices and methods with tunnel contact hole sources
US6577658B1 (en) Method and apparatus for planar index guided vertical cavity surface emitting lasers
US5717710A (en) Optical semiconductor device
US6936486B2 (en) Low voltage multi-junction vertical cavity surface emitting laser
TWI497852B (zh) 直接調變雷射
JPH0239583A (ja) 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー
JP2004529487A (ja) 単一モードｖｃｓｅｌ用の多機能方法およびシステム
JP2004146833A (ja) 複数活性領域を備えた電気ポンピング式垂直共振器面発光レーザ
JPH0677609A (ja) 同調可能なレーザーダイオード
US7430229B2 (en) Opto-electronic device comprising an integrated laser and an integrated modulator and associated method of production
US5101414A (en) Electrically wavelength tunable semiconductor laser
JPH0194689A (ja) 光半導体素子
US4987576A (en) Electrically tunable semiconductor laser with ridge waveguide
US4791647A (en) Semiconductor laser
US6717969B2 (en) Semiconductor laser device which includes current confinement structure and trenches formed through current stopping layer down to active layer
US4751707A (en) Laser diode array exhibiting transverse lasing
JPH0951142A (ja) 半導体発光素子
US11121525B2 (en) Quantum cascade laser
EP3970246A1 (en) Optical device with passive window
JPH09162484A (ja) プレーナ電極型半導体光素子及びその製造方法
JPH08204280A (ja) 面発光半導体レーザ
KR20060089740A (ko) 도파관 구조를 갖는 표면 발광 반도체 레이저
US7271422B2 (en) Semiconductor optical device
JPH0563301A (ja) 半導体光素子および光通信システム

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020912