JPH0714101B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPH0714101B2
JPH0714101B2 JP61025036A JP2503686A JPH0714101B2 JP H0714101 B2 JPH0714101 B2 JP H0714101B2 JP 61025036 A JP61025036 A JP 61025036A JP 2503686 A JP2503686 A JP 2503686A JP H0714101 B2 JPH0714101 B2 JP H0714101B2
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 この発明は分布反射形半導体レーザにかかり、ブラッグ
反射鏡上の光導波路に量子井戸構造を備え、その積層方
向に半導体基体のpn接合に対して逆方向の電界を印加す
ることにより、 電力を消費することなく、発振波長制御を可能とするも
のである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザにかかり、特にその発振波長制御
手段の改善に関する。
光を情報信号の媒体とする光通信その他のシステム高度
化、多様化が推進されており、例えばコヒーレント通信
などについてその光源である半導体レーザの発振波長制
御が必要となっている。
〔従来の技術〕
半導体レーザについて多くの構造が提供されているが、
発振波長制御に適する半導体レーザとしては光共振器鏡
にブラッグ反射鏡を用いる分布半導体形（DBR:Distribu
ted Bragg Reflector）レーザが知られている。
第２図は従来の分布反射形レーザの例を示す模式側断面
図である。同図において、21はｎ型InP半導体基板、22
はｎ型InPクラッド層、23はInGaAsP導波層、24はInGaAs
P活性層、25はｐ型InPクラッド層、26はｐ型InGaAsPコ
ンタクト層、27はグレイティング、28はｎ型拡散分離領
域、30はｐ側電極、31は制御電極、32はｎ側電極、33は
劈開面である。
本従来例はｐ側電極30とｎ側電極32間の電流注入により
ｐ側電極30下のInGaAsP活性層24で発光するが、InGaAsP
活性層24及び導波層23を導波路とし、グレイティング27
によるブラッグ反射と劈開面33による反射とで構成する
光共振器によって発振波長が定まる。従ってグレイティ
ング27部分のInGaAsP導波層23の屈折率を変化させれば
発振波長を制御することができ、制御電極31とｎ側電極
32との間に電流を通ずることによってこの屈折率変化を
行っている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述の如くグレイティング27部分のInGaAsP導波層23の
屈折率変化のために電流を通ずる従来の分布反射形レー
ザでは、この電流による消費電力の増大、温度上昇を伴
っており、環境温度条件の制約、信頼度低下の要因とな
っている。
〔問題点を解決するための手段〕
前記問題点は、光電変換領域にキャリア注入を行う電流
の経路外に光共振器を形成するブラッグ反射鏡を備え、
かつ該共振器の導波路に量子井戸構造を含んで、該ブラ
ッグ反射鏡近傍の該量子井戸構造に、積層方向にかつ半
導体基体に設けられたpn接合に対して逆方向に電界を印
加する手段を備えてなる本発明による半導体レーザによ
り解決される。
〔作用〕
本発明によれば、光電変換領域にキャリア注入を行う電
流の経路外にブラッグ反射鏡を設けて光共振器を形成す
る分布反射形半導体レーザにおいて、少なくともそのブ
ラッグ反射鏡近傍の光導波路に量子井戸構造を設けて、
その積層方向に半導体基体に設けられたpn接合に対して
逆方向の電界を印加する。
この様に量子井戸構造に電界を印加すれば、バリアの変
化により量子井戸内のキャリアの波動関数、従って光の
屈折率が変化する。この屈折率変化量は量子力学的効果
のない半導体層に比較して著しく大きく、共振波長の微
調整に十分である。
本発明の電界印加はpn接合に対して逆方向であるため
に、前記従来例の如き電流による発熱、温度上昇を伴わ
ない。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図（ａ）は本発明の実施例の模式側断面図、同図
（ｂ）はその半導体基体の構成を示す図であり、１はｎ
型InP半導体基板、２はｎ型InPクラッド層、３はInGaAs
P系導波層、４はInGaAsP系量子井戸活性層、５はｐ型In
Pクラッド層、６はｐ型InGaAsPコンタクト層、７はグレ
イティング、８はｎ型拡散分離領域、10はｐ側電極、11
は制御電極、12はｎ側電極、13は劈開面である。
本実施例では活性層４（導波層３とともに導波路とな
る）を組成が異なる２種のInGaAsP層4a、4bからなる量
子井戸構造としている。なお導波層３はGRIN−SCH（GRa
ded INdex waveguide Separate Confinement Heterostr
ucture）構造として特性の向上を計っているが、これら
の各半導体層の構成は例えば下記の様である。ただしIn
GaAsPの組成はルミネセンスピーク波長λｇで示す。
なおグレイティング７はｎ型InPクラッド層２の表面を
パターニングして導波層３との界面に形成し、ｎ型拡散
分離領域８はシリコン（Si）をイオン注入して形成して
いる。
この半導体レーザ素子は、ｐ側電極10とｎ側電極12から
の電流注入によりｐ側電極10の量子井戸活性層４で発光
し、この活性層４及び導波層３を導波路とし、グレイテ
ィング７によるブラッグ反射と劈開面13による反射とで
構成する光共振器によって発振波長が定まることは前記
従来例と同様であるが、グレイティング７上のこの導波
路に量子井戸構造が含まれ、制御電極11にｎ側電極12に
対してマイナスの電圧を印加してその屈折率を変化させ
発振波長を制御することができる。
本実施例は波長1.5μｍ帯域で約0.01μｍの発振波長微
調整が可能であり、かつ制御電極11への電圧印加に伴う
温度上昇の増加は無視できる程度に止まっている。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明による半導体レーザは発振波長
制御、調整が可能で、従来問題であった消費電力、温度
上昇の増加が解決され、光通信等の進展に大きく寄与す
る。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の実施例の模式側断面図、 第１図（ｂ）はその半導体基体の構成を示す図、 第２図は従来例の模式側断面図である。 図において、 １はｎ型InP半導体基板、２はｎ型InPクラッド層、３は
InGaAsP系導波層、４はInGaAsP系量子井戸活性層、５は
ｐ型InPクラッド層、６はｐ型InGaAsPコンタクト層、７
はグレイティング、８はｎ型拡散分離領域、10はｐ側電
極、11は制御電極、12はｎ側電極、13は劈開面を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光電変換領域にキャリア注入を行う電流の
    経路外に光共振器を形成するブラッグ反射鏡を備え、か
    つ該共振器の導波路に量子井戸構造を含んで、該ブラッ
    グ反射鏡近傍の該量子井戸構造に、積層方向にかつ半導
    体基体に設けられたpn接合に対して逆方向に電界を印加
    する手段を備えてなることを特徴とする半導体レーザ。
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