JPH1154833A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH1154833A JPH1154833A JP9212096A JP21209697A JPH1154833A JP H1154833 A JPH1154833 A JP H1154833A JP 9212096 A JP9212096 A JP 9212096A JP 21209697 A JP21209697 A JP 21209697A JP H1154833 A JPH1154833 A JP H1154833A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振の電流閾位置を低減すると共に、
短波長側でのレーザ発振が可能な量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、量子井戸の量子準位間遷移
を用いて発振する量子井戸カスケード型半導体レーザ装
置であって、量子井戸層３をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳ
ｅ量子井戸構造またはＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子
井戸構造で構成することを特徴とする。
短波長側でのレーザ発振が可能な量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、量子井戸の量子準位間遷移
を用いて発振する量子井戸カスケード型半導体レーザ装
置であって、量子井戸層３をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳ
ｅ量子井戸構造またはＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子
井戸構造で構成することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置に係り、量子井戸の量子準位間遷移を用いて発振する
量子井戸カスケード型半導体レーザ装置に関する。
置に係り、量子井戸の量子準位間遷移を用いて発振する
量子井戸カスケード型半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体レーザ装置は、ｐｎ接合を
用いてキャリアを注入し、反転分布を作り、注入された
電子と正孔が伝導帯−価電子帯間遷移によって再結合す
る現象を利用してレーザ発振を実現している。このよう
なｐｎ接合型半導体レーザ装置は、レーザ発振のための
電流閾値が大きく、無効電流があり、電力消費量が大き
くなり、集積化が困難であるなどの問題があった。ま
た、変調時の発振遅れや温度特性などの問題もあった。
用いてキャリアを注入し、反転分布を作り、注入された
電子と正孔が伝導帯−価電子帯間遷移によって再結合す
る現象を利用してレーザ発振を実現している。このよう
なｐｎ接合型半導体レーザ装置は、レーザ発振のための
電流閾値が大きく、無効電流があり、電力消費量が大き
くなり、集積化が困難であるなどの問題があった。ま
た、変調時の発振遅れや温度特性などの問題もあった。
【０００３】一方、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓを用い
た材料において、量子井戸の量子準位（以下、サブバン
ドという。）間遷移を用いたレーザ発振がフェイスト
（Ｊ．Ｆａｉｓｔ ｅｔ ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏ
ｌ．２６４，ｐｐ．５５３，１９９４）に報告されてい
る。このサブバンド間遷移を用いた量子井戸カスケード
レーザは、レーザ発振のための電流閾値を大幅に低減で
き、理論上はゼロ閾値レーザが可能である。
た材料において、量子井戸の量子準位（以下、サブバン
ドという。）間遷移を用いたレーザ発振がフェイスト
（Ｊ．Ｆａｉｓｔ ｅｔ ａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏ
ｌ．２６４，ｐｐ．５５３，１９９４）に報告されてい
る。このサブバンド間遷移を用いた量子井戸カスケード
レーザは、レーザ発振のための電流閾値を大幅に低減で
き、理論上はゼロ閾値レーザが可能である。
【０００４】しかしながら、上記フェイストらのレーザ
装置は、伝導帯バンドオフセットΔＥｃが０．６ｅＶよ
り小さく、発振波長が４．２μｍ以上となり、発振波長
の短波長化が不可能であるという問題があった。
装置は、伝導帯バンドオフセットΔＥｃが０．６ｅＶよ
り小さく、発振波長が４．２μｍ以上となり、発振波長
の短波長化が不可能であるという問題があった。
【０００５】そこで、通信波長帯で発振させる量子井戸
カスケードレーザ装置が特開平８−８８４４０号公報に
提案されている。この公報に開示されたレーザ装置は、
量子井戸として、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂを用い、
１．５５μｍでレーザ発振させるものである。このＩｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂの伝導帯バンドオフセットΔＥ
ｃは１．５ｅＶである。
カスケードレーザ装置が特開平８−８８４４０号公報に
提案されている。この公報に開示されたレーザ装置は、
量子井戸として、ＩｎＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂを用い、
１．５５μｍでレーザ発振させるものである。このＩｎ
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓＳｂの伝導帯バンドオフセットΔＥ
ｃは１．５ｅＶである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した量子井戸系に
よる量子井戸カスケード型半導体レーザ装置の利得は従
来の伝導帯−価電子間遷移の半導体レーザ装置より大き
いが、まだ十分とは言えない。また、伝導帯バンドオフ
セットも更に短波長化するには十分ではなかった。
よる量子井戸カスケード型半導体レーザ装置の利得は従
来の伝導帯−価電子間遷移の半導体レーザ装置より大き
いが、まだ十分とは言えない。また、伝導帯バンドオフ
セットも更に短波長化するには十分ではなかった。
【０００７】この発明者等は、上記した従来の問題点に
鑑み、量子井戸に用いる材料を鋭意検討し、量子井戸カ
スケード型半導体レーザ装置において、格子不整が小さ
く、伝導帯バンドオフセットの高い材料を用いて、レー
ザ発振の電流閾位置を更に低減すると共に、短波長側で
のレーザ発振が可能な半導体レーザ装置を提供すること
を目的とする。
鑑み、量子井戸に用いる材料を鋭意検討し、量子井戸カ
スケード型半導体レーザ装置において、格子不整が小さ
く、伝導帯バンドオフセットの高い材料を用いて、レー
ザ発振の電流閾位置を更に低減すると共に、短波長側で
のレーザ発振が可能な半導体レーザ装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、量子井戸の
量子準位間遷移を用いて発振する半導体レーザ装置であ
って、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸
構造またはＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸構造で
構成することを特徴とする
量子準位間遷移を用いて発振する半導体レーザ装置であ
って、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸
構造またはＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸構造で
構成することを特徴とする
【０００９】上記した量子井戸構造では、伝導帯バンド
オフセット及び量子井戸の有効質量が大きくなると共
に、量子井戸単体で歪みを無くすことができる。この結
果、レーザ発振の電流閾値が大幅に低減できると共に短
波長でレーザ発振が可能になる。更に、閾値電流が大幅
に低減できることから使用電力が小さくなり、発振遅れ
も小さくできる。
オフセット及び量子井戸の有効質量が大きくなると共
に、量子井戸単体で歪みを無くすことができる。この結
果、レーザ発振の電流閾値が大幅に低減できると共に短
波長でレーザ発振が可能になる。更に、閾値電流が大幅
に低減できることから使用電力が小さくなり、発振遅れ
も小さくできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、この発明に実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施
の形態に係る半導体レーザ装置の層構造を示す模式図で
あり、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸
構造を用いたものである。
き図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施
の形態に係る半導体レーザ装置の層構造を示す模式図で
あり、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸
構造を用いたものである。
【００１１】図１に示すように、ｎ型Ｚｎ0.70Ｃｄ0.30
Ｔｅ基板１上に、Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ
0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層２、ＺｎＣｄＴｅ
／ＨｇＣｄＴｅ構造の量子井戸層３、Ｉｎをドープした
ｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層
４、Ｉｎをドープしたｎ型Ｚｎ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅからな
るコンタクト層５がＭＢＥ法により積層形成されてい
る。
Ｔｅ基板１上に、Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ
0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層２、ＺｎＣｄＴｅ
／ＨｇＣｄＴｅ構造の量子井戸層３、Ｉｎをドープした
ｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層
４、Ｉｎをドープしたｎ型Ｚｎ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅからな
るコンタクト層５がＭＢＥ法により積層形成されてい
る。
【００１２】上記層の各キャリア濃度は、基板１は１×
１０18ｃｍ-3、クラッド層２は、５×１０17〜２×１０
17ｃｍ-3、量子井戸層３は、２×１０17ｃｍ-3、クラッ
ド層４は、２×１０17ｃｍ-3、コンタクト層５は、５×
１０17ｃｍ-3である。
１０18ｃｍ-3、クラッド層２は、５×１０17〜２×１０
17ｃｍ-3、量子井戸層３は、２×１０17ｃｍ-3、クラッ
ド層４は、２×１０17ｃｍ-3、コンタクト層５は、５×
１０17ｃｍ-3である。
【００１３】次に、このレーザ装置の具体的構成を更に
説明する。
説明する。
【００１４】このレーザ装置は、ｎ型Ｚｎ0.70Ｃｄ0.30
Ｔｅ基板１上に膜厚１μｍのｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ
0.35Ｔｅからなるクラッド層２がＭＢＥ法により形成さ
れ、この上に量子井戸層３が形成される。
Ｔｅ基板１上に膜厚１μｍのｎ型Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ
0.35Ｔｅからなるクラッド層２がＭＢＥ法により形成さ
れ、この上に量子井戸層３が形成される。
【００１５】量子井戸層３は、キャリア濃度が２×１０
17ｃｍ-3のＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.65
Ｃｄ0.35Ｔｅ３０とＩｎをドープした膜厚２０ｎｍのｎ
型Ｈｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅ３１からなる井戸層
と、アンドープの膜厚６ｎｍのＨｇ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３
２からなる障壁層と、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3
のＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.65Ｃｄ0.35
Ｔｅ３３の井戸層と、アンドープの膜厚５ｎｍのＨｇ
0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３４からなる障壁層（発光層）と、を
１つの周期として１０層積層して形成される。
17ｃｍ-3のＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.65
Ｃｄ0.35Ｔｅ３０とＩｎをドープした膜厚２０ｎｍのｎ
型Ｈｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅ３１からなる井戸層
と、アンドープの膜厚６ｎｍのＨｇ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３
２からなる障壁層と、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3
のＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.65Ｃｄ0.35
Ｔｅ３３の井戸層と、アンドープの膜厚５ｎｍのＨｇ
0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３４からなる障壁層（発光層）と、を
１つの周期として１０層積層して形成される。
【００１６】この量子井戸層３上に、膜厚１μｍのｎ型
Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４と
膜厚０．１μｍのＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚ
ｎ0. 65Ｃｄ0.35Ｔｅからなるコンタクト層５が順次積層
形成されている。
Ｍｇ0.15Ｚｎ0.50Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４と
膜厚０．１μｍのＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚ
ｎ0. 65Ｃｄ0.35Ｔｅからなるコンタクト層５が順次積層
形成されている。
【００１７】上記のように形成されたＺｎＣｄＴｅ／Ｈ
ｇＣｄＴｅ構造の量子井戸層３は、サブバンド間遷移に
より、Ｈｇ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３４から光子がレーザ発振
される。また、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ構造の量子
井戸層３の伝導帯バンドオフセットΔＥｃは１．９ｅＶ
であり、そのピーク利得は１４００／ｃｍと高いものが
得られ、レーザ発振の電流閾値が従来の量子井戸型カス
ケードレーザに比べて低減できるとともに、短波長で発
振が可能となる。
ｇＣｄＴｅ構造の量子井戸層３は、サブバンド間遷移に
より、Ｈｇ0.65Ｃｄ0.35Ｔｅ３４から光子がレーザ発振
される。また、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ構造の量子
井戸層３の伝導帯バンドオフセットΔＥｃは１．９ｅＶ
であり、そのピーク利得は１４００／ｃｍと高いものが
得られ、レーザ発振の電流閾値が従来の量子井戸型カス
ケードレーザに比べて低減できるとともに、短波長で発
振が可能となる。
【００１８】上記した各層はＭＢＥ法により基板１上に
成長形成され、成長温度は２００度である。上記した各
層の成長条件を表１に示す。
成長形成され、成長温度は２００度である。上記した各
層の成長条件を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】また、基板１は量子井戸層及び障壁層の格
子定数に合う基板であればよく、上記した基板以外に例
えば、ｎ型Ｈｇ０．７Ｃｄ０．３Ｔｅ基板を用いること
もできる。
子定数に合う基板であればよく、上記した基板以外に例
えば、ｎ型Ｈｇ０．７Ｃｄ０．３Ｔｅ基板を用いること
もできる。
【００２１】図２は、この発明の他の実施の形態に係る
半導体レーザ装置の層構造を示す模式図であり、量子井
戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸構造を用いた
ものである。
半導体レーザ装置の層構造を示す模式図であり、量子井
戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸構造を用いた
ものである。
【００２２】ｎ型Ｚｎ0.50Ｃｄ0.50Ｔｅ基板１ａ上に、
Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0 .55Ｃｄ0.35Ｔｅか
らなるクラッド層２ａ、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ構
造の量子井戸層３ａ、Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.1Ｚ
ｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４ａ、Ｉｎをド
ープしたｎ型Ｚｎ0.5Ｃｄ0.5Ｔｅからなるコンタクト層
５ａがＭＢＥ法により積層形成されている。
Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0 .55Ｃｄ0.35Ｔｅか
らなるクラッド層２ａ、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ構
造の量子井戸層３ａ、Ｉｎをドープしたｎ型Ｍｇ0.1Ｚ
ｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４ａ、Ｉｎをド
ープしたｎ型Ｚｎ0.5Ｃｄ0.5Ｔｅからなるコンタクト層
５ａがＭＢＥ法により積層形成されている。
【００２３】上記層の各キャリア濃度は、基板１ａは１
×１０18ｃｍ-3、クラッド層２ａは、５×１０17〜２×
１０17ｃｍ-3、量子井戸層３ａは、２×１０17ｃｍ-3、
クラッド層４ａは、２×１０17ｃｍ-3、コンタクト層５
ａは、５×１０17ｃｍ-3である。
×１０18ｃｍ-3、クラッド層２ａは、５×１０17〜２×
１０17ｃｍ-3、量子井戸層３ａは、２×１０17ｃｍ-3、
クラッド層４ａは、２×１０17ｃｍ-3、コンタクト層５
ａは、５×１０17ｃｍ-3である。
【００２４】次に、このレーザ装置の具体的構成を更に
説明する。
説明する。
【００２５】このレーザ装置は、ｎ型Ｚｎ0.50Ｃｄ0.50
Ｔｅ基板１ａ上に膜厚１μｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃ
ｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層２ａがＭＢＥ法により形
成され、この上に量子井戸層３ａが形成される。量子井
戸層３ａは、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3のＩｎを
ドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.6Ｃｄ0.4Ｔｅ３０ａ
とＩｎをドープした膜厚２０ｎｍのｎ型Ｈｇ0.1Ｚｎ
0.55Ｃｄ0.35Ｔｅ３１ａからなる井戸層と、アンドープ
の膜厚６ｎｍのＨｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３２ａからなる障壁
層と、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3のＩｎをドープ
した膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.6Ｃｄ0.4Ｔｅ３３ａの井戸
層と、アンドープの膜厚５ｎｍのＨｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３
４ａからなる障壁層（発光層）と、を１つの周期として
１０層積層して形成される。
Ｔｅ基板１ａ上に膜厚１μｍのｎ型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃ
ｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層２ａがＭＢＥ法により形
成され、この上に量子井戸層３ａが形成される。量子井
戸層３ａは、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3のＩｎを
ドープした膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.6Ｃｄ0.4Ｔｅ３０ａ
とＩｎをドープした膜厚２０ｎｍのｎ型Ｈｇ0.1Ｚｎ
0.55Ｃｄ0.35Ｔｅ３１ａからなる井戸層と、アンドープ
の膜厚６ｎｍのＨｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３２ａからなる障壁
層と、キャリア濃度が２×１０17ｃｍ-3のＩｎをドープ
した膜厚７ｎｍのｎ型Ｚｎ0.6Ｃｄ0.4Ｔｅ３３ａの井戸
層と、アンドープの膜厚５ｎｍのＨｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３
４ａからなる障壁層（発光層）と、を１つの周期として
１０層積層して形成される。
【００２６】この量子井戸層３ａ上に、膜厚１μｍのｎ
型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４
ａと膜厚０．１μｍのＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ
型Ｈｇ0.5Ｃｄ0.5Ｔｅからなるコンタクト層５ａが順次
積層形成されている。
型Ｍｇ0.1Ｚｎ0.55Ｃｄ0.35Ｔｅからなるクラッド層４
ａと膜厚０．１μｍのＩｎをドープした膜厚７ｎｍのｎ
型Ｈｇ0.5Ｃｄ0.5Ｔｅからなるコンタクト層５ａが順次
積層形成されている。
【００２７】上記のように形成されたＺｎＣｄＴｅ／Ｈ
ｇＣｄＳｅ構造の量子井戸層３ａはサブバンド間遷移に
より、Ｈｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３４ａから光子がレーザ発振
される。また、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造の量子
井戸層３ａの伝導帯バンドオフセットΔＥｃは２．０ｅ
Ｖであり、そのピーク利得は１５００／ｃｍと高いもの
が得られ、レーザ発振の電流閾値が従来の量子井戸型カ
スケードレーザに比べて低減できるとともに、短波長で
発振が可能となる。
ｇＣｄＳｅ構造の量子井戸層３ａはサブバンド間遷移に
より、Ｈｇ0.5Ｃｄ0.5Ｓｅ３４ａから光子がレーザ発振
される。また、ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造の量子
井戸層３ａの伝導帯バンドオフセットΔＥｃは２．０ｅ
Ｖであり、そのピーク利得は１５００／ｃｍと高いもの
が得られ、レーザ発振の電流閾値が従来の量子井戸型カ
スケードレーザに比べて低減できるとともに、短波長で
発振が可能となる。
【００２８】上記した各層はＭＢＥ法により基板１ａ上
に成長形成され、成長温度は２００度である。上記した
各層の成長条件を表２に示す。
に成長形成され、成長温度は２００度である。上記した
各層の成長条件を表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】また、基板１ａは量子井戸層及び障壁層の
格子定数に合う基板であればよく、上記した基板以外に
例えば、ｎ型Ｈｇ0.4Ｃｄ0.6Ｔｅ基板を用いることもで
きる。
格子定数に合う基板であればよく、上記した基板以外に
例えば、ｎ型Ｈｇ0.4Ｃｄ0.6Ｔｅ基板を用いることもで
きる。
【００３１】図３に、この発明の量子井戸をＺｎＣｄＴ
ｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造で形成した量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄ
Ｔｅ構造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ
装置と比較のため量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構
造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ装置、
量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造で形成した量子
井戸カスケード型半導体レーザ装置とＩｎＧａＡｓＰ系
伝導帯間遷移半導体レーザを用意し、３００Ｋ、電子密
度２×１０18ｃｍ-3の条件で発振させた１．５５μｍ帯
レーザの利得と遷移エネルギーの関係を調べた結果を示
す。
ｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造で形成した量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄ
Ｔｅ構造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ
装置と比較のため量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構
造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ装置、
量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造で形成した量子
井戸カスケード型半導体レーザ装置とＩｎＧａＡｓＰ系
伝導帯間遷移半導体レーザを用意し、３００Ｋ、電子密
度２×１０18ｃｍ-3の条件で発振させた１．５５μｍ帯
レーザの利得と遷移エネルギーの関係を調べた結果を示
す。
【００３２】ピーク利得は、この発明のＺｎＣｄＴｅ／
ＨｇＣｄＳｅ構造が１５００／ｃｍ、この発明のＺｎＣ
ｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ構造が１４００／ｃｍであるのに
対し、ＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構造が１１００／ｃｍ、
ＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造が６７０／ｃｍ、ＩｎＧａ
ＡｓＰ系伝導帯間遷移レーザが３５０／ｃｍと、この発
明のによれば、利得が大きく、レーザ発振の電流閾値が
更に低減できることがわかる。
ＨｇＣｄＳｅ構造が１５００／ｃｍ、この発明のＺｎＣ
ｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ構造が１４００／ｃｍであるのに
対し、ＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構造が１１００／ｃｍ、
ＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造が６７０／ｃｍ、ＩｎＧａ
ＡｓＰ系伝導帯間遷移レーザが３５０／ｃｍと、この発
明のによれば、利得が大きく、レーザ発振の電流閾値が
更に低減できることがわかる。
【００３３】図４に、この発明の量子井戸をＺｎＣｄＴ
ｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造で形成した量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄ
Ｔｅ構造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ
装置と比較のため量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構
造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ装置、
量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造で形成した量子
井戸カスケード型半導体レーザ装置とＩｎＧａＡｓＰ系
伝導帯間遷移半導体レーザ装置を用意し、３００Ｋ、電
子密度１×１０11ｃｍ-3の条件で発振させ、ピーク利得
と遷移エネルギーの依存性の関係を調べた結果を示す。
ｅ／ＨｇＣｄＳｅ構造で形成した量子井戸カスケード型
半導体レーザ装置、量子井戸をＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄ
Ｔｅ構造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ
装置と比較のため量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＧａＳｂ構
造で形成した量子井戸カスケード型半導体レーザ装置、
量子井戸をＡｌＡｓＳｂ／ＩｎＡｓ構造で形成した量子
井戸カスケード型半導体レーザ装置とＩｎＧａＡｓＰ系
伝導帯間遷移半導体レーザ装置を用意し、３００Ｋ、電
子密度１×１０11ｃｍ-3の条件で発振させ、ピーク利得
と遷移エネルギーの依存性の関係を調べた結果を示す。
【００３４】図４から分かるように、この発明のレーザ
装置によれば、１．８ｅＶで遷移しており、６８０ｎｍ
程度の短波長側でもレーザ発振が行える。
装置によれば、１．８ｅＶで遷移しており、６８０ｎｍ
程度の短波長側でもレーザ発振が行える。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の量子井
戸構造では、伝導帯バンドオフセット及び量子井戸の有
効質量が大きくなると共に、量子井戸単体で歪みを無く
すことができ、レーザ発振の電流閾値が大幅に低減でき
ると共に短波長でレーザ発振が可能になる。更に、閾値
電流が大幅に低減できることから使用電力が小さくな
り、発振遅れも小さくできる。
戸構造では、伝導帯バンドオフセット及び量子井戸の有
効質量が大きくなると共に、量子井戸単体で歪みを無く
すことができ、レーザ発振の電流閾値が大幅に低減でき
ると共に短波長でレーザ発振が可能になる。更に、閾値
電流が大幅に低減できることから使用電力が小さくな
り、発振遅れも小さくできる。
【図１】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザ装
置の層構造を示す模式図であり、量子井戸をＺｎＣｄＴ
ｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸構造を用いたものである。
置の層構造を示す模式図であり、量子井戸をＺｎＣｄＴ
ｅ／ＨｇＣｄＴｅ量子井戸構造を用いたものである。
【図２】この発明の他の実施の形態に係る半導体レーザ
装置の層構造を示す模式図であり、量子井戸をＺｎＣｄ
Ｔｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸構造を用いたものである。
装置の層構造を示す模式図であり、量子井戸をＺｎＣｄ
Ｔｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸構造を用いたものである。
【図３】１．５５μｍ帯レーザの利得と遷移エネルギー
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図４】ピーク利得と遷移エネルギーの依存性の関係を
調べた結果を示す。
調べた結果を示す。
１ 基板 ２ クラッド層 ３ ＺｎＣｄＴｅ／ＨｇＣｄＴｅ構造の量子井戸層 ４ クラッド層 ５ コンタクト層
Claims (1)
- 【請求項１】 量子井戸の量子準位間遷移を用いて発振
する半導体レーザ装置であって、量子井戸をＺｎＣｄＴ
ｅ／ＨｇＣｄＳｅ量子井戸構造またはＺｎＣｄＴｅ／Ｈ
ｇＣｄＴｅ量子井戸構造で構成することを特徴とする半
導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21209697A JP3469745B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21209697A JP3469745B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154833A true JPH1154833A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3469745B2 JP3469745B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16616821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21209697A Expired - Fee Related JP3469745B2 (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469745B2 (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06334263A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
| JPH0888440A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
| JPH08179387A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Toshiba Corp | 光半導体装置 |
| JPH08236854A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ユニポーラ半導体レーザ |
| JPH0945993A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-14 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JPH09102653A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-04-15 | At & T Ipm Corp | 半導体レーザー |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP21209697A patent/JP3469745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06334263A (ja) * | 1993-03-18 | 1994-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
| JPH0888440A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
| JPH08179387A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Toshiba Corp | 光半導体装置 |
| JPH08236854A (ja) * | 1995-02-27 | 1996-09-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ユニポーラ半導体レーザ |
| JPH0945993A (ja) * | 1995-07-28 | 1997-02-14 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JPH09102653A (ja) * | 1995-07-31 | 1997-04-15 | At & T Ipm Corp | 半導体レーザー |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3469745B2 (ja) | 2003-11-25 |
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