JPH09283837A - Semiconductor distributed feedback laser device - Google Patents
Semiconductor distributed feedback laser deviceInfo
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- JPH09283837A JPH09283837A JP8086172A JP8617296A JPH09283837A JP H09283837 A JPH09283837 A JP H09283837A JP 8086172 A JP8086172 A JP 8086172A JP 8617296 A JP8617296 A JP 8617296A JP H09283837 A JPH09283837 A JP H09283837A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は特に光通信の光源に
適した半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for a light source for optical communication.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体分布帰還型レーザは単一波長でレ
ーザ発振する特徴を有しており、高速応答性に優れ、低
雑音であるため、光通信の光源として広く用いられてい
る。通常このような半導体分布帰還型レーザでは特性の
安定を図るためにレーザの温度を一定に保つ必要があ
り、ペルチェクーラーなどの温度コントロールを行う素
子上にマウントされ、所定の温度で動作させている。し
かしながら、光通信システムの簡素化のために温度コン
トロールを行うことなくレーザを動作させる必要があ
る。従来の半導体分布帰還型レーザでは低しきい値電流
特性、高光出力特性及び高速変調特性が実現可能なこと
から、活性層に複数の量子井戸から形成される多重量子
井戸構造を用いている。2. Description of the Related Art A semiconductor distributed feedback type laser is characterized by lasing at a single wavelength, is excellent in high-speed response and has low noise, and is therefore widely used as a light source for optical communication. Normally, in such a semiconductor distributed feedback laser, it is necessary to keep the laser temperature constant in order to stabilize the characteristics, and it is mounted on a temperature control element such as a Peltier cooler and operated at a predetermined temperature. . However, in order to simplify the optical communication system, it is necessary to operate the laser without controlling the temperature. Since the conventional semiconductor distributed feedback laser can realize low threshold current characteristics, high light output characteristics, and high speed modulation characteristics, a multiple quantum well structure formed of a plurality of quantum wells is used in the active layer.
【0003】図12(a)に従来の半導体分布帰還型レー
ザの共振器方向の断面図を示す。n型InP基板101上に分
布帰還を生じさせる凹凸状の回折格子102が形成されて
おり、その上にn型InGaAsP導波路層103、多重量子井戸
活性層104、p型InGaAsP導波路層105、p型InPクラッド層
106が積層されている。この様な構成により層方向の実
効屈折率が共振器方向に周期的に変動し、実効屈折率と
回折格子102の周期から決定されるブラッグ波長のみで
レーザ発振する。また、多重量子井戸活性層は層厚及び
バンドギャップエネルギーが等しい井戸層107と層厚及
びバンドギャップエネルギーが等しい障壁層108から形
成されている。FIG. 12 (a) is a sectional view of a conventional semiconductor distributed feedback laser in the cavity direction. An uneven diffraction grating 102 that causes distributed feedback is formed on an n-type InP substrate 101, and an n-type InGaAsP waveguide layer 103, a multiple quantum well active layer 104, a p-type InGaAsP waveguide layer 105, p-type InP clad layer
106 are stacked. With such a configuration, the effective refractive index in the layer direction periodically fluctuates in the resonator direction, and laser oscillation occurs only at the Bragg wavelength determined by the effective refractive index and the period of the diffraction grating 102. The multiple quantum well active layer is formed of a well layer 107 having the same layer thickness and bandgap energy and a barrier layer 108 having the same layer thickness and bandgap energy.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来例の半導体分布帰
還型レーザでは多重量子井戸活性層を構成する各井戸層
に形成される基底量子準位は全ての井戸層において同じ
エネルギーレベルであり、伝導帯側に形成される基底量
子準位と価電子帯側に形成される基底量子準位の間で光
の吸収及び再結合が生じ、利得を生じる。光の吸収及び
再結合に関与する電子及び正孔はエネルギー的に広がっ
て存在するため、利得は図12(b)の実線Aの様に波長に
対してピークを有する。実効屈折率と回折格子の周期か
ら決定されるブラッグ波長BR1は動作温度において利得
が存在する波長領域に設定される。更に通常は低しきい
値特性を実現するためにブラッグ波長は利得のピーク波
長近傍に設定される。In the semiconductor distributed feedback laser of the conventional example, the ground quantum level formed in each well layer forming the multiple quantum well active layer has the same energy level in all well layers and Light is absorbed and recombined between the ground quantum level formed on the band side and the ground quantum level formed on the valence band side, and a gain is generated. Since the electrons and holes involved in the absorption and recombination of light exist energetically spread, the gain has a peak with respect to the wavelength as shown by the solid line A in FIG. 12 (b). The Bragg wavelength BR1 determined from the effective refractive index and the period of the diffraction grating is set in the wavelength region where the gain exists at the operating temperature. Further, usually, the Bragg wavelength is set near the peak wavelength of the gain in order to realize the low threshold characteristic.
【0005】この様な構成においてレーザの周囲温度が
変化した場合、レーザを構成する化合物半導体材料のバ
ンド゛ギャップエネルギーが変化する。例えば、周囲温
度が室温から高くなった場合はバンド゛ギャップエネル
ギーは小さくなる。井戸層のバンド゛ギャップエネルギ
ーが小さくなった場合、利得のピーク波長は図12(b)
の破線Bに示す様に長波長側にシフトする。この変化率
は約0.5nm/℃である。In such a structure, when the ambient temperature of the laser changes, the band gap energy of the compound semiconductor material forming the laser changes. For example, when the ambient temperature rises from room temperature, the band gap energy becomes smaller. When the band gap energy of the well layer becomes small, the peak wavelength of the gain is shown in Fig. 12 (b).
As indicated by the broken line B in FIG. This rate of change is about 0.5 nm / ° C.
【0006】これに対して温度変化に対する実効屈折率
の変化量は非常に小さく、また、回折格子の周期は変化
しないため、図12(b)に示す様に温度変化に対するブ
ラッグ波長の変化量は0.1nm/℃と非常に小さい。このた
め、ブラッグ波長BR2における利得の非常に小さくな
り、ブラッグ波長ではレーザ発振せず、利得ピーク波長
近傍においてファブリーペローモードでレーザ発振して
しまう。周囲温度が室温から低くなった場合は利得のピ
ーク波長は短波長側にシフトし(破線C)、同様にブラ
ッグ波長(BR3)ではレーザ発振せず、利得ピーク波長
近傍においてファブリーペローモードでレーザ発振して
しまう。このため、従来例の半導体分布帰還型レーザで
はブラッグ波長で単一波長発振可能な温度範囲は0℃か
ら50℃と非常に狭いものであった。On the other hand, the change amount of the effective refractive index with respect to the temperature change is very small, and the period of the diffraction grating does not change. Therefore, as shown in FIG. Very small at 0.1 nm / ° C. For this reason, the gain at the Bragg wavelength BR2 becomes extremely small, laser oscillation does not occur at the Bragg wavelength, and laser oscillation occurs in the Fabry-Perot mode near the gain peak wavelength. When the ambient temperature becomes lower than room temperature, the peak wavelength of gain shifts to the short wavelength side (dashed line C), and similarly, the laser does not oscillate at the Bragg wavelength (BR3), and it oscillates in Fabry-Perot mode near the gain peak wavelength. Resulting in. Therefore, in the semiconductor distributed feedback laser of the conventional example, the temperature range in which single wavelength oscillation at the Bragg wavelength is possible is very narrow, from 0 ° C to 50 ° C.
【0007】本発明は以上の問題に鑑みてなされたもの
であって、従来よりも広い温度範囲において単一波長発
振可能な半導体分布帰還型レーザ装置を提供するもので
ある。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a semiconductor distributed feedback laser device capable of oscillating a single wavelength in a wider temperature range than before.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記した課題は図1から
図6に示す様に、半導体分布帰還型レーザ装置の多重量
子井戸活性層を少なくとも2つの異なる基底量子準位レ
ベルを有する量子井戸で形成し、広い波長範囲において
高い利得を生じさせることにより解決する。As shown in FIGS. 1 to 6, the above-mentioned problems are solved by using a multiple quantum well active layer of a semiconductor distributed feedback laser device in a quantum well having at least two different base quantum level levels. It is solved by forming a high gain in a wide wavelength range.
【0009】本発明の原理を図10と図11を用いて説
明する。図10のエネルギーバンド図に示す様に、半導
体分布帰還型レーザ装置の多重量子井戸活性層の各井戸
層のバンドギャップエネルギーを全て同一として、各井
戸層が井戸層厚がLzA及びLzBである2種類の複数の井戸
層A51と井戸層B52に分ける。LzA及びLzBがLzA>LzBの関
係にある場合、井戸層A51の井戸の伝導帯にはEcA、荷電
子帯にはEvBの基底量子準位レベルが形成される。井戸
層B52の井戸にも同様に伝導帯にはEcA、荷電子帯にはEv
Bの基底量子準位レベルが形成される。井戸層A51の基底
量子準位レベル間のエネルギーはEgAであり、井戸層B52
の基底量子準位レベル間のエネルギーはEgBとなる。こ
の時、量子サイズ効果の違いにより、EgA<EgBの関係が
成立する。The principle of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. As shown in the energy band diagram of FIG. 10, the band gap energies of the well layers of the multiple quantum well active layer of the semiconductor distributed feedback laser device are all the same, and the well layers have well layer thicknesses of LzA and LzB. It is divided into a plurality of types of well layers A51 and B52. When LzA and LzB have a relationship of LzA> LzB, the ground quantum level level of EcA is formed in the conduction band of the well of the well layer A51 and EvB is formed in the valence band of the well layer A51. Similarly, the well of the well layer B52 has EcA for the conduction band and Ev for the valence band.
B ground quantum level levels are formed. The energy between the ground quantum level levels of the well layer A51 is EgA, and the well layer B52
The energy between the ground quantum level levels of is EgB. At this time, the relationship of EgA <EgB is established due to the difference in quantum size effect.
【0010】この様な多重量子井戸活性層が発生する利
得の波長依存性である利得曲線は図11(b)の実線Cの様
になる。図11(a)の実線Aは複数の井戸層A51による利
得であり、図11(a)の実線Bは井戸層B52による利得で
あり、多重量子井戸活性層全体からの利得は実線Aと実
線Bを合わせた実線Cとなる。実線Cは複数の井戸層A51及
び複数の井戸層B52からの利得である実線Aと実線Bのそ
れぞれと比較して利得を有する波長範囲幅が広くなる。
また、ブラッグ波長BR1は実線Cの利得を有する波長範囲
の中央部分に設定する。The gain curve, which is the wavelength dependence of the gain generated by such a multi-quantum well active layer, is as shown by the solid line C in FIG. 11 (b). The solid line A in FIG. 11 (a) is the gain due to the plurality of well layers A51, the solid line B in FIG. 11 (a) is the gain due to the well layer B52, and the gain from the entire multiple quantum well active layer is the solid line A and the solid line. It becomes the solid line C which combined B. The solid line C has a wider wavelength range width having a gain than the solid lines A and B, which are the gains from the plurality of well layers A51 and the plurality of well layers B52, respectively.
The Bragg wavelength BR1 is set at the center of the wavelength range having the gain indicated by the solid line C.
【0011】この様な構成とすることにより、例えば周
囲温度が高温側に変化して、図11(b)に示す様に利得
曲線が波長に対して長波長側にシフトして破線Dのよう
になった場合においてもブラッグ波長(BR2)での利得
は充分にあり、単一波長発振が可能となる。これは周囲
温度が低温側にシフトした場合においても同様である。With such a structure, for example, the ambient temperature changes to the high temperature side, and the gain curve shifts to the long wavelength side with respect to the wavelength as shown in FIG. In this case, the gain at the Bragg wavelength (BR2) is sufficient and single wavelength oscillation becomes possible. This is the same when the ambient temperature shifts to the low temperature side.
【0012】また、図1は多重量子井戸活性層の各井戸
層のバンドギャップエネルギーを全て同一として、各井
戸層が井戸層厚がLzA及びLzBである2種類の複数の井戸
層Aと井戸層Bに分けた場合であるが、井戸層厚について
は2種類以上であればよく、また、少なくとも2つの異
なる基底量子準位レベルを有する構造とするためには井
戸層厚のみではなく、井戸層のバンドギャップエネルギ
ーを2種類以上としてもよく、更に障壁層のバンドギャ
ップエネルギーを2種類以上としてもよい。Further, FIG. 1 shows that the well layers of the multiple quantum well active layer have the same bandgap energy, and each well layer has a well layer thickness of LzA and LzB. Although it is divided into B, the well layer thickness may be two or more types, and in order to have a structure having at least two different base quantum level levels, not only the well layer thickness but also the well layer thickness. The band gap energy may be two or more types, and the band gap energy of the barrier layer may be two or more types.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1から図9を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0014】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
1(a)は正面から見た図であり、図1(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。本発明の半導体分布帰還型レーザは回折格
子2が形成されたn型InP基板1上にn型InGaAsP導波路層3
(厚さ150nm,λg=1.05μm)、多重量子井戸活性層4、p
型InGaAsP導波路層5(厚さ30nm,λg=1.05μm)がメサ状
に形成されており、また、これらの両側はp型InP電流ブ
ロック層6、n型InP電流ブロック層7で埋め込まれてお
り、その上部にはp型InPクラッド層8、p型InGaAsPコン
タクト層9(λg=1.3μm)が形成されている。n型InP基板1
の裏面にはAu/Sn電極10が形成され、p型InGaAsPコンタ
クト層9の上部にはストライプ状の窓を有するSiO2絶縁
膜11が形成されており、その上部に形成されたAu/Zn電
極12はSiO2絶縁膜11のストライプ状の窓を通してp型InG
aAsPコンタクト層9に接触している。また、Au/Zn電極12
上にはTi/Au電極13が形成されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor distributed feedback laser device according to a first embodiment of the present invention. 1A is a front view, and FIG. 1B is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention comprises an n-type InGaAsP waveguide layer 3 on an n-type InP substrate 1 on which a diffraction grating 2 is formed.
(Thickness 150nm, λg = 1.05μm), multiple quantum well active layer 4, p
-Type InGaAsP waveguide layer 5 (thickness 30 nm, λg = 1.05 μm) is formed in a mesa shape, and p-type InP current block layer 6 and n-type InP current block layer 7 are buried on both sides of these. The p-type InP clad layer 8 and the p-type InGaAsP contact layer 9 (λg = 1.3 μm) are formed on the upper part thereof. n-type InP substrate 1
Au / Sn electrode 10 is formed on the back surface of the p-type InGaAsP contact layer 9, and an SiO2 insulating film 11 having a stripe-shaped window is formed on the p-type InGaAsP contact layer 9, and the Au / Zn electrode 12 is formed on the SiO2 insulating film 11. Is a p-type InG through the striped window of the SiO2 insulating film 11.
It is in contact with the aAsP contact layer 9. In addition, the Au / Zn electrode 12
A Ti / Au electrode 13 is formed on the top.
【0015】多重量子井戸活性層4にはInPと格子整合し
た厚さ6nmの第1のInGaAsP井戸層A14(λg=1.40μm)とInP
と格子整合した厚さ8nmの第2のInGaAsP井戸層B15(λg=
1.40μm)が5つづつ層方向に交互に配置されており、第
1の井戸層Aと第2の井戸層Bの間にはInPと格子整合した
厚さ10nmのInGaAsP障壁層16(λg=1.05μm)が配置されて
いる。The multi-quantum well active layer 4 includes a first InGaAsP well layer A14 (λg = 1.40 μm) having a thickness of 6 nm and InP lattice-matched with InP.
The second InGaAsP well layer B15 (λg =
1.40 μm) are alternately arranged in the direction of five layers between the first well layer A and the second well layer B, and a 10 nm-thick InGaAsP barrier layer 16 (λg = 1.05 μm) is arranged.
【0016】本実施の形態1のエネルギーバンド図は図
1(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では井戸層A14にはEc
A、井戸層B15にはEcBの基底量子準位レベルが形成さ
れ、価電子帯側(Ev)では井戸層A14にはEvA、井戸層B15
にはEvBの基底量子準位レベルが形成され、(EcA-EvA)>
(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the first embodiment is as shown in FIG. 1C, and the well layer A14 has Ec on the conduction band side (Ec).
A, the base quantum level of EcB is formed in the well layer B15, and EvA and the well layer B15 are formed in the well layer A14 on the valence band side (Ev).
, The ground quantum level level of EvB is formed in (EcA-EvA)>
The relationship is (EcB-EvB).
【0017】InGaAsP障壁層16の組成波長を1.05μm、In
GaAsP井戸層14及びInGaAsP井戸層15の組成波長を1.40μ
mとした時、室温における井戸層厚と井戸層に形成され
る基底量子準位レベル間のエネルギー波長(λgw)の関係
は図7の様になり、井戸層厚が6nmの時はλgw=1.308μ
m、井戸層厚が8nmの時はλgw=1.333μmとなる。回折格
子から決定されるブラッグ波長を1.308μmと1.333μmの
中心付近の波長に設定することにより従来よりも広い温
度範囲において単一波長発振可能となる。The composition wavelength of the InGaAsP barrier layer 16 is 1.05 μm, In
The composition wavelength of the GaAsP well layer 14 and the InGaAsP well layer 15 is 1.40μ.
When m, the relationship between the well layer thickness at room temperature and the energy wavelength (λgw) between the ground quantum level levels formed in the well layer is as shown in Fig. 7. When the well layer thickness is 6 nm, λgw = 1.308 μ
When the m well layer thickness is 8 nm, λgw = 1.333 μm. By setting the Bragg wavelength determined by the diffraction grating to wavelengths near the center of 1.308 μm and 1.333 μm, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than before.
【0018】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
2(a)は正面から見た図であり、図2(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。(Second Embodiment) FIG. 2 shows a semiconductor distributed feedback laser device according to a second embodiment of the present invention. 2A is a front view, and FIG. 2B is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm.
【0019】実施の形態1と異なる点は多重量子井戸活
性層4の構成である。多重量子井戸活性層4を構成するIn
GaAsP井戸層は全てInPと格子整合しており、井戸層厚は
6nmである。多重量子井戸活性層4には組成波長λgが1.4
0μmの第1のInGaAsP井戸層A17と組成波長λgが1.43μm
の第2のInGaAsP井戸層B18が5つづつ層方向に交互に配置
されており、第1の井戸層A14と第2の井戸層B15の間に
はInPと格子整合した厚さ10nmのInGaAsP障壁層19(λg=
1.05μm)が配置されている。The difference from the first embodiment is the structure of the multiple quantum well active layer 4. In constituting the multiple quantum well active layer 4
All the GaAsP well layers are lattice-matched with InP, and the well layer thickness is
6 nm. The composition wavelength λg is 1.4 in the multiple quantum well active layer 4.
0 μm first InGaAsP well layer A17 and composition wavelength λg 1.43 μm
5 second InGaAsP well layers B18 are alternately arranged in the layer direction, and a 10 nm InGaAsP barrier lattice-matched with InP is provided between the first well layer A14 and the second well layer B15. Layer 19 (λg =
1.05 μm) is arranged.
【0020】本実施の形態2のエネルギーバンド図は図
2(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では井戸層A17にはEc
A、井戸層B18にはEcBの基底量子準位レベルが形成さ
れ、価電子帯側(Ev)では井戸層A17にはEvA、井戸層B18
にはEvBの基底量子準位レベルが形成され、(EcA-EvA)>
(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the second embodiment is as shown in FIG. 2C, and the well layer A17 has Ec on the conduction band side (Ec).
A, the ground quantum level of EcB is formed in the well layer B18, and EvA in the well layer A17 and the well layer B18 in the valence band side (Ev).
, The ground quantum level level of EvB is formed in (EcA-EvA)>
The relationship is (EcB-EvB).
【0021】InGaAsP障壁層19の組成波長を1.05μm、In
GaAsP井戸層の井戸層厚を6nmとした時、室温における井
戸層の組成波長と井戸層に形成される基底量子準位レベ
ル間のエネルギー波長(λgw)の関係は図8の様になり、
井戸層の組成波長が1.40μmの時はλgw=1.308μm、井戸
層の組成波長が1.43μの時はλgw=1.333μmとなる。回
折格子から決定されるブラッグ波長を1.308μmと1.333
μmの中心付近の波長に設定することにより従来よりも
広い温度範囲において単一波長発振可能となる。The composition wavelength of the InGaAsP barrier layer 19 is 1.05 μm, In
When the well layer thickness of the GaAsP well layer is 6 nm, the relationship between the composition wavelength of the well layer at room temperature and the energy wavelength (λgw) between the ground quantum level levels formed in the well layer is as shown in FIG.
When the composition wavelength of the well layer is 1.40 μm, λgw = 1.308 μm, and when the composition wavelength of the well layer is 1.43 μ, λgw = 1.333 μm. The Bragg wavelengths determined by the diffraction grating are 1.308 μm and 1.333.
By setting the wavelength near the center of μm, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than before.
【0022】(実施の形態3)図3は本発明の実施の形
態2の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
3(a)は正面から見た図であり、図3(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。(Embodiment 3) FIG. 3 is a diagram showing a semiconductor distributed feedback laser device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 (a) is a front view, and FIG. 3 (b) is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm.
【0023】実施の形態1と異なる点は多重量子井戸活
性層4の構成である。多重量子井戸活性層4を構成するIn
GaAsP井戸層20は全てInPと格子整合しており、井戸層厚
は6nmであり、組成波長λgは1.40μmである。n型InGaAs
P障壁層3側から3つの井戸層に隣接してInPと格子整合
した厚さ10nmの第1のInGaAsP障壁層A21(λg=1.05μm)
が、p型InGaAsP障壁層5側から2つの井戸層に隣接して
第1のInGaAsP障壁層A21(λg=1.05μm)が配置されてお
り、他に井戸層に隣接してInPと格子整合した厚さ10nm
の第2のInGaAsP障壁層B22(λg=1.14μm)が配置されて
いる。The difference from the first embodiment is the configuration of the multiple quantum well active layer 4. In constituting the multiple quantum well active layer 4
All the GaAsP well layers 20 are lattice-matched with InP, the well layer thickness is 6 nm, and the composition wavelength λg is 1.40 μm. n-type InGaAs
The first InGaAsP barrier layer A21 (λg = 1.05 μm) with a thickness of 10 nm which is lattice-matched with InP adjacent to the three well layers from the P barrier layer 3 side
However, the first InGaAsP barrier layer A21 (λg = 1.05 μm) is arranged adjacent to the two well layers from the p-type InGaAsP barrier layer 5 side, and is also lattice-matched with InP adjacent to the other well layers. Thickness 10nm
Second InGaAsP barrier layer B22 (λg = 1.14 μm) is arranged.
【0024】本実施の形態3のエネルギーバンド図は図
3(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では障壁層A21の間の井
戸層AにはEcA、障壁層B22の間の井戸層BにはEcBの基底
量子準位レベルが形成され、価電子帯側(Ev)では井戸層
AにはEvA、井戸層BにはEvBの基底量子準位レベルが形成
され、(EcA-EvA)>(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the third embodiment is as shown in FIG. 3 (c). On the conduction band side (Ec), the well between the barrier layers A21 is EcA in the layer A and the well between the barrier layers B22. The ground quantum level level of EcB is formed in layer B, and it is a well layer on the valence band side (Ev).
EvA is formed in A and EvB is formed in the well layer B, and the relationship is (EcA-EvA)> (EcB-EvB).
【0025】InGaAsP井戸層の井戸層厚を6nm、組成波長
を1.40μmとした時、室温におけるInGaAsP障壁層の組成
波長と井戸層に形成される基底量子準位レベル間のエネ
ルギー波長(λgw)の関係は図9の様になり、障壁層の組
成波長が1.05μmの時はλgw=1.308μm、障壁層の組成波
長が1.14μmの時はλgw=1.321μmとなる。回折格子から
決定されるブラッグ波長を1.308μmと1.321μmの中心付
近の波長に設定することにより従来よりも広い温度範囲
において単一波長発振可能となる。When the well layer thickness of the InGaAsP well layer is 6 nm and the composition wavelength is 1.40 μm, the energy wavelength (λgw) between the composition wavelength of the InGaAsP barrier layer and the ground quantum level level formed in the well layer at room temperature is The relationship is as shown in FIG. 9. When the composition wavelength of the barrier layer is 1.05 μm, λgw = 1.308 μm, and when the composition wavelength of the barrier layer is 1.14 μm, λgw = 1.321 μm. By setting the Bragg wavelength determined by the diffraction grating to wavelengths near the center of 1.308 μm and 1.321 μm, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than before.
【0026】(実施の形態4)図4は本発明の実施の形
態4の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
4(a)は正面から見た図であり、図4(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor distributed feedback laser device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 4 (a) is a front view, and FIG. 4 (b) is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm.
【0027】実施の形態1と異なる点は多重量子井戸活
性層4の構成である。多重量子井戸活性層4にはp型InGaA
sP導波路層3側にInPと格子整合した5つの厚さ6nmの第1
のInGaAsP井戸層A23(λg=1.40μm)とn型InGaAsP導波路
層側にInPと格子整合した5つの厚さ8nmの第2のInGaAsP
井戸層B24(λg=1.40μm)が配置されており、各井戸層の
間にはInPと格子整合した厚さ10nmのInGaAsP障壁層25
(λg=1.05μm)が配置されている。The difference from the first embodiment is the configuration of the multiple quantum well active layer 4. P-type InGaA is used for the multiple quantum well active layer 4.
Five first 6nm thick lattice-matched InPs on the sP waveguide layer 3 side
InGaAsP well layer A23 (λg = 1.40 μm) and five second 8 nm thick InGaAsP lattice-matched with InP on the n-type InGaAsP waveguide layer side.
Well layers B24 (λg = 1.40 μm) are arranged, and InGaAsP barrier layers 25 with a thickness of 10 nm lattice-matched with InP are provided between the well layers.
(λg = 1.05 μm) is arranged.
【0028】本実施の形態4のエネルギーバンド図は図
4(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では井戸層A23にはEc
A、井戸層B24にはEcBの基底量子準位レベルが形成さ
れ、価電子帯側(Ev)では井戸層A23にはEvA、井戸層B24
にはEvBの基底量子準位レベルが形成され、(EcA-EvA)>
(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the fourth embodiment is as shown in FIG. 4C, and the well layer A23 has Ec on the conduction band side (Ec).
A, the ground quantum level level of EcB is formed in the well layer B24, and EvA and well layer B24 are formed in the well layer A23 on the valence band side (Ev).
, The ground quantum level level of EvB is formed in (EcA-EvA)>
The relationship is (EcB-EvB).
【0029】InGaAsP障壁層の組成波長を1.05μm、InGa
AsP井戸層の組成波長を1.40μmとした時、室温における
井戸層厚と井戸層に形成される基底量子準位レベル間の
エネルギー波長(λgw)の関係は図7の様になり、井戸層
厚が6nmの時はλgw=1.308μm、井戸層厚が8nmの時はλg
w=1.333μmとなる。回折格子から決定されるブラッグ波
長を1.308μmと1.333μmの中心付近の波長に設定するこ
とにより従来よりも広い温度範囲において単一波長発振
可能となる。The composition wavelength of the InGaAsP barrier layer is 1.05 μm,
When the composition wavelength of the AsP well layer is 1.40 μm, the relationship between the well layer thickness at room temperature and the energy wavelength (λgw) between the ground quantum level levels formed in the well layer is as shown in Fig. 7. When the thickness is 6 nm, λgw = 1.308 μm, when the well layer thickness is 8 nm, λg
w = 1.333 μm. By setting the Bragg wavelength determined by the diffraction grating to wavelengths near the center of 1.308 μm and 1.333 μm, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than before.
【0030】更に、本実施の形態4の特徴としては、p
型InGaAsP導波路層5側で価電子帯側における障壁層と基
底量子準位レベルEvA間のエネルギーDEvAがn型InGaAsP
導波路層3側で価電子帯側における障壁層と基底量子準
位レベルEvB間のエネルギーDEvBよりも小さくなってお
り、実施の形態1の構成と比較してp型InPクラッド層側
から供給される正孔がn型InGaAsP導波路層3側の井戸層
まで、充分に供給されるようになっている。これによ
り、全ての井戸層に正孔が均一に注入され、高速応答性
などのレーザ特性が向上する。Further, as a feature of the fourth embodiment, p
Energy DEvA between the barrier layer and the ground quantum level EvA on the valence band side of the n-type InGaAsP waveguide layer 5 side is n-type InGaAsP
It is smaller than the energy DEvB between the barrier layer on the valence band side on the waveguide layer 3 side and the ground quantum level EvB, and is supplied from the p-type InP cladding layer side as compared with the configuration of the first embodiment. Holes are sufficiently supplied to the well layer on the n-type InGaAsP waveguide layer 3 side. As a result, holes are uniformly injected into all the well layers, and laser characteristics such as high-speed response are improved.
【0031】(実施の形態5)図5は本発明の実施の形
態5の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
5(a)は正面から見た図であり、図5(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a diagram showing a semiconductor distributed feedback laser device according to a fifth embodiment of the present invention. 5 (a) is a front view, and FIG. 5 (b) is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm.
【0032】実施の形態1と異なる点は多重量子井戸活
性層4の構成である。多重量子井戸活性層4を構成するIn
GaAsP井戸層26及びInGaAsP井戸層27は全てInPと格子整
合しており、井戸層厚は6nmである。多重量子井戸活性
層4にはp型InGaAsP導波路層5側に組成波長λgが1.40μm
の5つの第1のInGaAsP井戸層26とn型InGaAsP導波路層3
側に組成波長λgが1.43μmの5つの第2のInGaAsP井戸層
27が配置されており、第1の井戸層と第2の井戸層の間
にはInPと格子整合した厚さ10nmのInGaAsP障壁層28(λg
=1.05μm)が配置されている。The difference from the first embodiment is the configuration of the multiple quantum well active layer 4. In constituting the multiple quantum well active layer 4
The GaAsP well layer 26 and the InGaAsP well layer 27 are all lattice-matched with InP, and the well layer thickness is 6 nm. In the multiple quantum well active layer 4, the composition wavelength λg is 1.40 μm on the p-type InGaAsP waveguide layer 5 side.
5 first InGaAsP well layers 26 and n-type InGaAsP waveguide layers 3
Five second InGaAsP well layers with composition wavelength λg of 1.43 μm on the side
27 is disposed, and an InGaAsP barrier layer 28 (λg having a thickness of 10 nm, which is lattice-matched with InP, is provided between the first well layer and the second well layer.
= 1.05 μm) is arranged.
【0033】本実施の形態5のエネルギーバンド図は図
5(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では井戸層A26にはEc
A、井戸層B27にはEcBの基底量子準位レベルが形成さ
れ、価電子帯側(Ev)では井戸層A26にはEvA、井戸層B27
にはEvBの基底量子準位レベルが形成され、(EcA-EvA)>
(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the fifth embodiment is as shown in FIG. 5C, and the well layer A26 has Ec on the conduction band side (Ec).
A, the ground quantum level level of EcB is formed in the well layer B27, and EvA and the well layer B27 are formed in the well layer A26 on the valence band side (Ev).
, The ground quantum level level of EvB is formed in (EcA-EvA)>
The relationship is (EcB-EvB).
【0034】InGaAsP障壁層の組成波長を1.05μm、InGa
AsP井戸層の井戸層厚を6nmとした時、室温における井戸
層の組成波長と井戸層に形成される基底量子準位レベル
間のエネルギー波長(λgw)の関係は図8の様になり、井
戸層の組成波長が1.40μmの時はλgw=1.308μm、井戸層
の組成波長が1.43μの時はλgw=1.333μmとなる。回折
格子から決定されるブラッグ波長を1.308μmと1.333μm
の中心付近の波長に設定することにより従来よりも広い
温度範囲において単一波長発振可能となる。The composition wavelength of the InGaAsP barrier layer is 1.05 μm,
When the well layer thickness of the AsP well layer is 6 nm, the relationship between the composition wavelength of the well layer at room temperature and the energy wavelength (λgw) between the ground quantum level levels formed in the well layer is as shown in Fig. 8. When the composition wavelength of the layer is 1.40 μm, λgw = 1.308 μm, and when the composition wavelength of the well layer is 1.43 μ, λgw = 1.333 μm. Bragg wavelengths determined by the diffraction grating are 1.308 μm and 1.333 μm
By setting the wavelength near the center of, the single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than the conventional one.
【0035】更に、本実施の形態5の特徴としては、p
型InGaAsP導波路層5側で価電子帯側における障壁層と基
底量子準位レベルEvA間のエネルギーDEvAがn型InGaAsP
導波路層3側で価電子帯側における障壁層と基底量子準
位レベルEvB間のエネルギーDEvBよりも小さくなってお
り、実施の形態2の構成と比較してp型InPクラッド層側
から供給される正孔がn型InGaAsP導波路層3側の井戸層
まで、充分に供給されるようになっている。これによ
り、全ての井戸層に正孔が均一に注入され、高速応答性
などのレーザ特性が向上する。Furthermore, the feature of the fifth embodiment is that p
Energy DEvA between the barrier layer and the ground quantum level EvA on the valence band side of the n-type InGaAsP waveguide layer 5 side is n-type InGaAsP
The energy DEvB between the barrier layer and the ground quantum level EvB on the valence band side on the waveguide layer 3 side is smaller than that on the waveguide layer 3 side, and is supplied from the p-type InP cladding layer side as compared with the configuration of the second embodiment. Holes are sufficiently supplied to the well layer on the n-type InGaAsP waveguide layer 3 side. As a result, holes are uniformly injected into all the well layers, and laser characteristics such as high-speed response are improved.
【0036】(実施の形態6)図6は本発明の実施の形
態6の半導体分布帰還型レーザ装置を示す図である。図
6(a)は正面から見た図であり、図6(b)は破線A-Bにお
ける共振器方向の断面図である。本発明の半導体分布帰
還型レーザは発振波長が1.31μm近傍になるように設定
されている。(Sixth Embodiment) FIG. 6 is a diagram showing a semiconductor distributed feedback laser device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a front view, and FIG. 6 (b) is a sectional view taken along the broken line AB in the resonator direction. The semiconductor distributed feedback laser of the present invention is set so that the oscillation wavelength is around 1.31 μm.
【0037】実施の形態1と異なる点は多重量子井戸活
性層4の構成である。多重量子井戸活性層4を構成するIn
GaAsP井戸層29は全てInPと格子整合しており、井戸層厚
は6nmであり、組成波長λgは1.40μmである。n型InGaAs
P導波路層3側にの井戸層と井戸層の間にはInPと格子整
合した厚さ10nmの5つの第1のInGaAsP障壁層A30(λg=
1.05μm)が、p型InGaAsP導波路層5側にはInPと格子整合
した厚さ10nmの5つの第2のInGaAsP障壁層B31(λg=1.1
4μm)が配置されている。The difference from the first embodiment is the configuration of the multiple quantum well active layer 4. In constituting the multiple quantum well active layer 4
All the GaAsP well layers 29 are lattice-matched with InP, the well layer thickness is 6 nm, and the composition wavelength λg is 1.40 μm. n-type InGaAs
Between the well layers on the P waveguide layer 3 side, there are five first InGaAsP barrier layers A30 (λg = λg) lattice-matched with InP and having a thickness of 10 nm.
1.05 μm), but on the p-type InGaAsP waveguide layer 5 side, five second InGaAsP barrier layers B31 (λg = 1.1
4 μm) is arranged.
【0038】本実施の形態6のエネルギーバンド図は図
6(c)の様になり、伝導帯側(Ec)では障壁層A30の間の井
戸層AにはEcA、障壁層B31の間の井戸層BにはEcBの基底
量子準位レベルが形成され、価電子帯側(Ev)では井戸層
AにはEvA、井戸層BにはEvBの基底量子準位レベルが形成
され、(EcA-EvA)>(EcB-EvB)の関係になっている。The energy band diagram of the sixth embodiment is as shown in FIG. 6 (c). On the conduction band side (Ec), the well between the barrier layers A30 is EcA in the layer A and the well between the barrier layers B31. The ground quantum level level of EcB is formed in layer B, and it is a well layer on the valence band side (Ev).
EvA is formed in A and EvB is formed in the well layer B, and the relationship is (EcA-EvA)> (EcB-EvB).
【0039】InGaAsP井戸層の井戸層厚を6nm、組成波長
を1.40μmとした時、室温におけるInGaAsP障壁層の組成
波長と井戸層に形成される基底量子準位レベル間のエネ
ルギー波長(λgw)の関係は図9の様になり、障壁層の組
成波長が1.05μmの時はλgw=1.308μm、障壁層の組成波
長が1.14μmの時はλgw=1.321μmとなる。回折格子から
決定されるブラッグ波長を1.308μmと1.321μmの中心付
近の波長に設定することにより従来よりも広い温度範囲
において単一波長発振可能となる。When the well layer thickness of the InGaAsP well layer is 6 nm and the composition wavelength is 1.40 μm, the energy wavelength (λgw) between the composition wavelength of the InGaAsP barrier layer and the ground quantum level level formed in the well layer at room temperature is The relationship is as shown in FIG. 9. When the composition wavelength of the barrier layer is 1.05 μm, λgw = 1.308 μm, and when the composition wavelength of the barrier layer is 1.14 μm, λgw = 1.321 μm. By setting the Bragg wavelength determined by the diffraction grating to wavelengths near the center of 1.308 μm and 1.321 μm, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than before.
【0040】更に、本実施の形態6の特徴としては、p
型InGaAsP導波路層5側で価電子帯側における障壁層と基
底量子準位レベルEvB間のエネルギーDEvBがn型InGaAsP
導波路層3側で価電子帯側における障壁層と基底量子準
位レベルEvA間のエネルギーDEvAよりも小さくなってお
り、実施の形態3の構成と比較してp型InPクラッド層側
から供給される正孔がn型InGaAsP導波路層3側の井戸層
まで、充分に供給されるようになっている。これによ
り、全ての井戸層に正孔が均一に注入され、高速応答性
などのレーザ特性が向上する。Further, the feature of the sixth embodiment is that p
-Type InGaAsP waveguide layer 5 side, the energy DEvB between the barrier layer and the ground quantum level EvB on the valence band side is n-type InGaAsP
The energy DEvA between the barrier layer on the valence band side and the ground quantum level EvA on the waveguide layer 3 side is smaller than that on the waveguide layer 3 side, and is supplied from the p-type InP cladding layer side as compared with the configuration of the third embodiment. Holes are sufficiently supplied to the well layer on the n-type InGaAsP waveguide layer 3 side. As a result, holes are uniformly injected into all the well layers, and laser characteristics such as high-speed response are improved.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体分布帰還
型レーザ装置では、従来よりも、広い温度範囲におい
て、単一波長発振が可能となる。As described above, in the semiconductor distributed feedback laser device of the present invention, single wavelength oscillation is possible in a wider temperature range than in the past.
【図1】本発明の実施の形態1を説明する図FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2を説明する図FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態3を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating Embodiment 3 of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態4を説明する図FIG. 4 is a diagram illustrating Embodiment 4 of the present invention.
【図5】本発明の実施の形態5を説明する図FIG. 5 is a diagram illustrating Embodiment 5 of the present invention.
【図6】本発明の実施の形態5を説明する図FIG. 6 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the present invention.
【図7】井戸層厚と井戸層に形成される基底量子準位レ
ベル間のエネルギー波長の関係を説明する図FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship of the energy wavelength between the well layer thickness and the ground quantum level level formed in the well layer.
【図8】井戸層の組成波長と井戸層に形成される基底量
子準位レベル間のエネルギー波長の関係を説明する図FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the composition wavelength of the well layer and the energy wavelength between the ground quantum level levels formed in the well layer.
【図9】障壁層の組成波長と井戸層に形成される基底量
子準位レベル間のエネルギー波長の関係を説明する図FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the composition wavelength of the barrier layer and the energy wavelength between the ground quantum level levels formed in the well layer.
【図10】本発明の構成を説明する図FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the present invention.
【図11】本発明の効果を説明する図FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the present invention.
【図12】従来例を説明する図FIG. 12 is a diagram illustrating a conventional example.
1 n型InP基板 2 回折格子 3 n型InGaAsP導波路層 4 多重量子井戸活性層 5 p型InGaAsP導波路層 6 p型InP電流ブロック層 7 n型InP電流ブロック層 8 p型InPクラッド層 9 p型InGaAsPコンタクト層 10 Au/Sn電極 11 SiO2絶縁膜 12 Au/Zn電極 13 Ti/Au電極 14 第1のInGaAsP井戸層A(厚さ6nm、λg =1.40μm) 15 第2のInGaAsP井戸層B(厚さ8nm、λg =1.40μm) 16 InGaAsP障壁層(厚さ10nm、λg =1.05μm) 17 第1のInGaAsP井戸層A(厚さ6nm、λg =1.40μm) 18 第2のInGaAsP井戸層B(厚さ6nm、λg =1.43μm) 19 InGaAsP障壁層(厚さ10nm、λg =1.05μm) 20 InGaAsP井戸層(厚さ6nm、λg =1.40μm) 21 第1のInGaAsP障壁層A(厚さ10nm、λg =1.05μm) 22 第2のInGaAsP障壁層B(厚さ10nm、λg =1.14μm) 23 第1のInGaAsP井戸層A(厚さ6nm、λg =1.40μm) 24 第2のInGaAsP井戸層B(厚さ8nm、λg =1.40μm) 25 InGaAsP障壁層(厚さ10nm、λg =1.05μm) 26 第1のInGaAsP井戸層A(厚さ6nm、λg =1.40μm) 27 第2のInGaAsP井戸層B(厚さ6nm、λg =1.43μm) 28 InGaAsP障壁層(厚さ10nm、λg =1.05μm) 29 InGaAsP井戸層(厚さ6nm、λg =1.40μm) 30 第1のInGaAsP障壁層A(厚さ10nm、λg =1.05μm) 31 第2のInGaAsP障壁層B(厚さ10nm、λg =1.14μm) 51 井戸層厚がLzAの井戸層A 52 井戸層厚がLzBの井戸層B 101 n型InP基板 102 回折格子 103 n型InGaAsP導波路層 104 多重量子井戸活性層 105 p型InGaAsP導波路層 106 p型InPクラッド層 107 井戸層 108 障壁層 1 n-type InP substrate 2 diffraction grating 3 n-type InGaAsP waveguide layer 4 multiple quantum well active layer 5 p-type InGaAsP waveguide layer 6 p-type InP current block layer 7 n-type InP current block layer 8 p-type InP clad layer 9 p Type InGaAsP contact layer 10 Au / Sn electrode 11 SiO2 insulating film 12 Au / Zn electrode 13 Ti / Au electrode 14 First InGaAsP well layer A (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 15 Second InGaAsP well layer B ( Thickness 8 nm, λg = 1.40 μm) 16 InGaAsP barrier layer (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 17 First InGaAsP well layer A (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 18 Second InGaAsP well layer B ( Thickness 6 nm, λg = 1.43 μm) 19 InGaAsP barrier layer (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 20 InGaAsP well layer (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 21 First InGaAsP barrier layer A (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 22 Second InGaAsP barrier layer B (thickness 10 nm, λg = 1.14 μm) 23 First InGaAsP well layer A (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 24 Second InGaAsP well layer B ( Thickness 8 nm, λg = 1.40 μm) 25 InGaAsP barrier layer (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 6 First InGaAsP well layer A (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 27 Second InGaAsP well layer B (thickness 6 nm, λg = 1.43 μm) 28 InGaAsP barrier layer (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 29 InGaAsP well layer (thickness 6 nm, λg = 1.40 μm) 30 First InGaAsP barrier layer A (thickness 10 nm, λg = 1.05 μm) 31 Second InGaAsP barrier layer B (thickness 10 nm, λg = 1.14 μm) 51 well layer A with well layer thickness LzA 52 well layer with well layer thickness LzB 101 n-type InP substrate 102 diffraction grating 103 n-type InGaAsP waveguide layer 104 multiple quantum well active layer 105 p-type InGaAsP waveguide layer 106 p Type InP clad layer 107 well layer 108 barrier layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Matsui 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (13)
を備え、レーザ光を放射する半導体レーザであって、 周期的に屈折率もしくは利得を共振器方向に周期的に変
化させる回折格子を備え、該多層構造は少なくとも多重
量子井戸構造からなる活性層を含んでおり、該活性層は
少なくとも2つの異なる基底量子準位レベルを有する量
子井戸から形成されており、広い波長範囲において高い
利得を有し、該回折格子により決定されるブラッグ波長
が該波長範囲内に設定されており、周囲温度が変化して
もブラッグ波長で発振可能なことを特徴とする半導体分
布帰還型レーザ装置。1. A semiconductor laser, comprising a substrate and a multilayer structure formed on the substrate, which emits laser light, wherein the refractive index or the gain is periodically changed in the cavity direction. A lattice, the multilayer structure includes an active layer comprising at least a multi-quantum well structure, the active layer being formed from a quantum well having at least two different ground quantum level levels, and having a high wavelength range. A semiconductor distributed feedback laser device having a gain, a Bragg wavelength determined by the diffraction grating being set within the wavelength range, and capable of oscillating at the Bragg wavelength even when ambient temperature changes.
少なくとも2種類の異なる井戸層厚を有していることを
特徴とする請求項1に記載の半導体分布帰還型レーザ装
置。2. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 1, wherein the multiple quantum well structure forming the active layer has at least two different well layer thicknesses.
構成する各井戸層のバンドギャップエネルギーが全て等
しことを特徴とする請求項2に記載の半導体分布帰還型
レーザ装置。3. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 2, wherein the bandgap energies of all the well layers forming the multiple quantum well structure forming the active layer are equal.
少なくとも2種類の異なるバンドギャップエネルギーを
有する井戸層により構成されていることを特徴とする請
求項1に記載の半導体分布帰還型レーザ装置。4. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 1, wherein the multiple quantum well structure forming the active layer is composed of at least two well layers having different bandgap energies. .
構成する各井戸層の井戸層厚が全て等しいことを特徴と
する請求項4に記載の半導体分布帰還型レーザ装置。5. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 4, wherein the well layers forming the multiple quantum well structure forming the active layer have the same well layer thickness.
する各井戸層に隣接する障壁層が少なくとも2種類の異
なるバンドギャップエネルギーを有していることを特徴
とする請求項1に記載の半導体分布帰還型レーザ装置。6. The barrier layer adjacent to each well layer forming the multiple quantum well forming the active layer has at least two different band gap energies. Semiconductor distributed feedback laser device.
する各井戸層の井戸層厚及びバンドギャップエネルギー
が全て等しいこと特徴とする請求項6に記載の半導体分
布帰還型レーザ装置。7. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 6, wherein the well layers constituting the multiple quantum well forming the active layer have the same well layer thickness and bandgap energy.
少なくとも2つ以上の領域で形成されていおり、各領域
に含まれる井戸層の層厚が全て等しく、領域ごとに井戸
層のバンドギャップエネルギーが異なり、p側電極側に
井戸層のバンドギャップエネルギーが最も大きな領域が
存在し、n側電極側に井戸層のバンドギャップエネルギ
ーが最も小さい領域が存在し、正孔の各井戸層への注入
効率を向上させることを特徴とする請求項4または5に
記載の半導体分布帰還型レーザ装置。8. A multi-quantum well structure forming the active layer is formed in at least two or more regions, the well layers included in each region have the same layer thickness, and the band gap of the well layer is different in each region. Energy is different, a region where the band gap energy of the well layer is the largest exists on the p-side electrode side, and a region where the band gap energy of the well layer is the smallest exists on the n-side electrode side. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 4, wherein the injection efficiency is improved.
少なくとも2つ以上の領域で形成されていおり、各領域
に含まれる井戸層のバンドギャップエネルギーが全て等
しく、領域ごとに井戸層の層厚が異なり、p側電極側に
井戸層の層厚が最も厚い領域が存在し、n側電極側に井
戸層の層厚が最も薄い領域が存在し、正孔の各井戸層へ
の注入効率を向上させることを特徴とする請求項2また
は3に記載の半導体分布帰還型レーザ装置。9. A multi-quantum well structure forming the active layer is formed in at least two regions, and the band gap energies of the well layers included in each region are all the same, and the well layer is formed in each region. There is a region where the thickness of the well layer is the thickest on the p-side electrode side, and a region where the well layer is the thinnest on the n-side electrode side, and the efficiency of hole injection into each well layer is different. 4. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 2, wherein the semiconductor distributed feedback laser device is improved.
が少なくとも2つ以上の領域で形成されていおり、各領
域に含まれる井戸層のバンドギャップエネルギー及び層
厚が全て等しく、領域ごとに障壁層のバンドギャップエ
ネルギーが異なり、p側電極側に障壁層のバンドギャッ
プエネルギーが最も小さい領域が存在し、n側電極側に
障壁層のバンドギャップエネルギーが最も大きい領域が
存在し、正孔の各井戸層への注入効率を向上させること
を特徴とする請求項6または7に記載の半導体分布帰還
型レーザ装置。10. A multi-quantum well structure forming the active layer is formed in at least two or more regions, and the band gap energy and the layer thickness of the well layers included in each region are all equal, and barriers are provided in each region. The layers have different bandgap energies, the p-side electrode has a region where the barrier layer has the smallest bandgap energy, and the n-side electrode has a region where the barrier layer has the largest bandgap energy. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 6 or 7, wherein the injection efficiency into the well layer is improved.
利得が存在する波長範囲の中央付近に前記ブラッグ波長
が設定されていることを特徴とする請求項1〜10のい
ずれかに記載の半導体分布帰還型レーザ装置。11. The semiconductor distributed feedback type according to claim 1, wherein the Bragg wavelength is set near the center of a wavelength range in which a gain generated by the active layer exists at room temperature. Laser device.
導入されていることを特徴とする請求項1〜11のいず
れかに記載の半導体分布帰還型レーザ装置。12. The semiconductor distributed feedback laser device according to claim 1, wherein + 0.5% to + 1.5% compressive strain of the well layer is introduced.
記多重量子井戸構造の障壁層がInGaAsPであり、井戸層
がInGaAsP もしくはInGaAsもしくはInAsPであることを
特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の半導体分
布帰還型レーザ装置。13. The compound semiconductor substrate is InP, the barrier layer of the multiple quantum well structure is InGaAsP, and the well layer is InGaAsP or InGaAs or InAsP. A semiconductor distributed feedback laser device according to.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8086172A JPH09283837A (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Semiconductor distributed feedback laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8086172A JPH09283837A (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Semiconductor distributed feedback laser device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283837A true JPH09283837A (en) | 1997-10-31 |
Family
ID=13879347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8086172A Pending JPH09283837A (en) | 1996-04-09 | 1996-04-09 | Semiconductor distributed feedback laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09283837A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-04-09 JP JP8086172A patent/JPH09283837A/en active Pending
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