JPS58225680A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS58225680A JPS58225680A JP10781882A JP10781882A JPS58225680A JP S58225680 A JPS58225680 A JP S58225680A JP 10781882 A JP10781882 A JP 10781882A JP 10781882 A JP10781882 A JP 10781882A JP S58225680 A JPS58225680 A JP S58225680A
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Classifications
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- 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
- H01S5/20—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
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
-
- 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
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
- H01S5/0424—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer lateral current injection
-
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- 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
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- H01S5/20—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
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
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- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
- H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は闇値電流の変化が項境温度の変化に対して小さ
く、出力レベルの変動が少ない高効率半導体レーザに関
する。
く、出力レベルの変動が少ない高効率半導体レーザに関
する。
温度が変化しても出力レベルの変動が少ない耐環境性に
優れた高効率半導体レーザは光フイイバ通信用の光源と
して望まれるものであシ、又半導体レーザと電子素子と
を集積化して動作させた場合に熱が発生してもレーザ出
力の変動が少ないということは装置全体の信頼性の向上
につながる。
優れた高効率半導体レーザは光フイイバ通信用の光源と
して望まれるものであシ、又半導体レーザと電子素子と
を集積化して動作させた場合に熱が発生してもレーザ出
力の変動が少ないということは装置全体の信頼性の向上
につながる。
温度変化による出力変動を低減させる方法として活性層
厚をキャリアのトープロイ波長程度に薄くした構造のレ
ーザが従来提案されている。ここでド・ブロイ波長λｄ
とはブランク定数り及びキャリアの運動量Ｐを用い、λ
ｄ＝ｈ／ｐで定義される量で従えばＧａＡｓでは１４〜
３００１位であシキャリアの拡散Ａべれば小さな値であ
る。この様に薄い活性層内では電子及び正孔は厚さ方向
の運動が量子化された二次元電子及び正孔の状態となる
。第１図はダブルへテロ構造で厚さが量子論的寸法の薄
い活性層からなる半導体レーザに順方向にバイアス電圧
を印加している状態でのバンド図を模式的に示したもの
である。同図に於いて、１１はｎ型半導体層、１２は活
性半導体層、１３はＰ型半導体層、１４１及び１４２は
活性層が量子論的寸法なるが故に現われる離散的な伝導
帯エネルギー準位。
厚をキャリアのトープロイ波長程度に薄くした構造のレ
ーザが従来提案されている。ここでド・ブロイ波長λｄ
とはブランク定数り及びキャリアの運動量Ｐを用い、λ
ｄ＝ｈ／ｐで定義される量で従えばＧａＡｓでは１４〜
３００１位であシキャリアの拡散Ａべれば小さな値であ
る。この様に薄い活性層内では電子及び正孔は厚さ方向
の運動が量子化された二次元電子及び正孔の状態となる
。第１図はダブルへテロ構造で厚さが量子論的寸法の薄
い活性層からなる半導体レーザに順方向にバイアス電圧
を印加している状態でのバンド図を模式的に示したもの
である。同図に於いて、１１はｎ型半導体層、１２は活
性半導体層、１３はＰ型半導体層、１４１及び１４２は
活性層が量子論的寸法なるが故に現われる離散的な伝導
帯エネルギー準位。
又１５１及び１５２は同様に価電子帯に現われる離散的
な価電子帯エネルギー準位、であルエネルギー準位が伝
導帯、価電子帯にそれぞれ２準位ずつ出来ている場合を
示しである。ｎ型半導体層１１及びＰ型半導体層１３の
禁制帯幅は活性半導体層１２の禁制帯幅よシも大きい。
な価電子帯エネルギー準位、であルエネルギー準位が伝
導帯、価電子帯にそれぞれ２準位ずつ出来ている場合を
示しである。ｎ型半導体層１１及びＰ型半導体層１３の
禁制帯幅は活性半導体層１２の禁制帯幅よシも大きい。
活性層厚がド・プ四イ波長よシもずっと厚い半導体レー
ザに比べ、第１図の如き活性層厚がド・ブロイ波長程度
、或いはそれ以下の半導体レーザでは、活性層内でのキ
ャリアは層厚方向の運動に対しては離散的なエネルギー
準位で示されるが如く少数のエネルギー状態しか取ル得
ない。キャリアの占有し得るエネルギー状態が少ない程
、個々のエネルギー状態、とりわけレーザ発振に関係す
るエネルギー状態に蓄積されるキャリア数の外部の温度
変化による変動線小さくなるので、第１図の半導体レー
ザの闇値電流や光出力の温度依存性は小さくガる。
ザに比べ、第１図の如き活性層厚がド・ブロイ波長程度
、或いはそれ以下の半導体レーザでは、活性層内でのキ
ャリアは層厚方向の運動に対しては離散的なエネルギー
準位で示されるが如く少数のエネルギー状態しか取ル得
ない。キャリアの占有し得るエネルギー状態が少ない程
、個々のエネルギー状態、とりわけレーザ発振に関係す
るエネルギー状態に蓄積されるキャリア数の外部の温度
変化による変動線小さくなるので、第１図の半導体レー
ザの闇値電流や光出力の温度依存性は小さくガる。
しかしながら、活性層が１層だけから成シ薄いので通常
の厚い場合に比べて同一電流値に於いてキャリア密度が
高くなシ、電子はへテロ障壁を越３− えてＰ型半導体層１３に、又正孔はｎ型半導体層１１に
洩れてしまい発光に関係しない電流成分が相対的に増え
てしまい、効率の低下を生ずると−う欠点がある。
の厚い場合に比べて同一電流値に於いてキャリア密度が
高くなシ、電子はへテロ障壁を越３− えてＰ型半導体層１３に、又正孔はｎ型半導体層１１に
洩れてしまい発光に関係しない電流成分が相対的に増え
てしまい、効率の低下を生ずると−う欠点がある。
本発明はこの様な欠点を除去し、効率の高い、閾値電流
の温度変化が小さな半導体レーザを実現することを目的
としたもので、電子及び正孔のド・ブロイ波長程度、或
いはそれ以下の厚さを有する活性半導体層と、この活性
半導体層よシも禁制帯幅が大きな半導体層とが交互に積
層され、前記活性半導体層を伝播する光の伝播方向に平
行な側面が前記活性半導体層よルも禁制帯幅の大きい半
導体層で覆われた構造を具備している。
の温度変化が小さな半導体レーザを実現することを目的
としたもので、電子及び正孔のド・ブロイ波長程度、或
いはそれ以下の厚さを有する活性半導体層と、この活性
半導体層よシも禁制帯幅が大きな半導体層とが交互に積
層され、前記活性半導体層を伝播する光の伝播方向に平
行な側面が前記活性半導体層よルも禁制帯幅の大きい半
導体層で覆われた構造を具備している。
以下図面を用いて詳細に説明する。
第２図は本発明に係わる一実施例である。同図に於いて
、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２１ 、２２２子線
成長法で高抵抗ＡｊｘＧａｌ−）ｃＡｓ ２２１を約１
μｍ成長させ、次にＧＪＬＡＩ ２３１ 、２３２ 、
２３３及び２３４と高抵抗ＡｊｘＧａ１−ｘＡｓ ２２
２ 、２２３及び２２４を交互に約１５０Ｘの厚さで成
長させ、次に高抵抗ＡＪｘ −Ｇａ１−ｚＡａ ２２５
を約１ μｍ成長させる。その後、ｎ＋型ＡｊｙＧａｌ
−ｙＡｓ ２４とＰ＋型ＡｊｙＧａｌ−ｙＡａ ２５と
なる部分をエツチングで落とし、そこにｎ麺のＡｊｙ−
最後に電極２６及び２７を形成する。本実施例では活性
半導体層となるＧａＡｇ ２３１ 、２３２ 、２３３
及び２３４の層厚はド・ブロイ波長の約１／２の厚さと
なっている。電流は電極２６からＰ＋ＡＪｙＧａｌ−ｙ
Ａａ ２５へ流れ、ＧａＡａ ２３１ 、２３２ 、２
３３及び２３４を通じてｎ十型ＡＪｙＧａ＞−ｙＡｓ
２４、電極２７に流れる。高抵抗ＡｊｚＧａｓ−にＡｓ
２２１ 、２２２ 、２２３．２２４及び２２５の禁
制帯幅はＧａＡｇ ２３１ 、２３２ 、２３３及び２
３４の禁制帯幅よシ大きく、第２図の一点鎖線で示した
層厚方向でのバンド図は第３図の様になっておシＧａＡ
ｓ ２３１ 、２３２ 、２３３及び２３４の伝導帯、
価電子帯に離散的なエネルギー準位が生じている。但し
図では伝導帯、価電子帯にそれぞれ２つずつのエネルギ
ー準位が生じている場合を示しである。
、２１は半絶縁性ＧａＡｓ基板、２２１ 、２２２子線
成長法で高抵抗ＡｊｘＧａｌ−）ｃＡｓ ２２１を約１
μｍ成長させ、次にＧＪＬＡＩ ２３１ 、２３２ 、
２３３及び２３４と高抵抗ＡｊｘＧａ１−ｘＡｓ ２２
２ 、２２３及び２２４を交互に約１５０Ｘの厚さで成
長させ、次に高抵抗ＡＪｘ −Ｇａ１−ｚＡａ ２２５
を約１ μｍ成長させる。その後、ｎ＋型ＡｊｙＧａｌ
−ｙＡｓ ２４とＰ＋型ＡｊｙＧａｌ−ｙＡａ ２５と
なる部分をエツチングで落とし、そこにｎ麺のＡｊｙ−
最後に電極２６及び２７を形成する。本実施例では活性
半導体層となるＧａＡｇ ２３１ 、２３２ 、２３３
及び２３４の層厚はド・ブロイ波長の約１／２の厚さと
なっている。電流は電極２６からＰ＋ＡＪｙＧａｌ−ｙ
Ａａ ２５へ流れ、ＧａＡａ ２３１ 、２３２ 、２
３３及び２３４を通じてｎ十型ＡＪｙＧａ＞−ｙＡｓ
２４、電極２７に流れる。高抵抗ＡｊｚＧａｓ−にＡｓ
２２１ 、２２２ 、２２３．２２４及び２２５の禁
制帯幅はＧａＡｇ ２３１ 、２３２ 、２３３及び２
３４の禁制帯幅よシ大きく、第２図の一点鎖線で示した
層厚方向でのバンド図は第３図の様になっておシＧａＡ
ｓ ２３１ 、２３２ 、２３３及び２３４の伝導帯、
価電子帯に離散的なエネルギー準位が生じている。但し
図では伝導帯、価電子帯にそれぞれ２つずつのエネルギ
ー準位が生じている場合を示しである。
活性半導体層は電流が注入される層厚に平行な方向に対
して禁制帯幅の大きなｎ＋Ａｌ ｌ−ｙＧａｙＡｇ ２
４とＰ＋Ａｉｔ−ｙＧａｙＡｓ ２５で挟まれたダブル
へテロ構造となっているのでキャリアは活性半導体層に
効率良く注入され発振が起こる。活性半導体層が薄く１
層から成シ、第１図の如きバンド図で示される従来の半
導体レーザでは活性層厚が薄いために、注入電流が増え
るにつれてペテロ障壁を越えて発光に寄与しない無効電
流が増大するが、本実施例によれば活性半導体層は４層
から成るので同一電流値でも活性層１層当如のキャリア
密度は１／４になシ低減する。その結果活性半導体層２
３１ 、２３２゜２３３及び２３４とｎ＋ＡＪＪ−ｙＧ
ａｙＡａ ２４の間のへテロ障壁を越える正孔の数は減
シ、同様に活性半導体層２３１ 、２３２ 、２３３及
び２３４とＰ＋Ａｊｌ−ｙＧａｙＡａ２５の間のヘテロ
障框を越える電子の数は減るので、発光に寄与しない電
流成分を少なくするととが出来る。
して禁制帯幅の大きなｎ＋Ａｌ ｌ−ｙＧａｙＡｇ ２
４とＰ＋Ａｉｔ−ｙＧａｙＡｓ ２５で挟まれたダブル
へテロ構造となっているのでキャリアは活性半導体層に
効率良く注入され発振が起こる。活性半導体層が薄く１
層から成シ、第１図の如きバンド図で示される従来の半
導体レーザでは活性層厚が薄いために、注入電流が増え
るにつれてペテロ障壁を越えて発光に寄与しない無効電
流が増大するが、本実施例によれば活性半導体層は４層
から成るので同一電流値でも活性層１層当如のキャリア
密度は１／４になシ低減する。その結果活性半導体層２
３１ 、２３２゜２３３及び２３４とｎ＋ＡＪＪ−ｙＧ
ａｙＡａ ２４の間のへテロ障壁を越える正孔の数は減
シ、同様に活性半導体層２３１ 、２３２ 、２３３及
び２３４とＰ＋Ａｊｌ−ｙＧａｙＡａ２５の間のヘテロ
障框を越える電子の数は減るので、発光に寄与しない電
流成分を少なくするととが出来る。
以上具体的実施例と共に説明した様に、本発明ツノ・
によれば高効率で闇値電流の温度変化かｉさい半導体レ
ーザが実現出来、特にヘテロ障壁の小さな材料を用いた
場合に有効となる。
ーザが実現出来、特にヘテロ障壁の小さな材料を用いた
場合に有効となる。
同、上記実施例では、電流は第２図において横方向に流
れるようにしたが、高抵抗半導体層の抵抗を下げ、半絶
縁性基板２１を半導体基板とし、層２４．２５を高抵抗
層として活性半導体層／半導体層の積層部分を縦方向に
電流が流れるようにしても本発明の目的は達成できる。
れるようにしたが、高抵抗半導体層の抵抗を下げ、半絶
縁性基板２１を半導体基板とし、層２４．２５を高抵抗
層として活性半導体層／半導体層の積層部分を縦方向に
電流が流れるようにしても本発明の目的は達成できる。
第１図は従来の半導体レーザのバンド図、第２図は本発
明に係わる一実施例、第３図はそのバンド図である。 １１はｎ型半導体層、１２は活性半導体層、１３はＰ型
半導体層、１４１及び１４２は伝導帯エネルギー準位、
１５１及び１５２は価電子帯エネルギー準位、２１は半
絶縁性ＧａＡａ基板、２２１ 、２２２ 。 ２２３ 、２２４及び２２５社高抵抗ＡｊｘＧａｌ−ｘ
Ａ＠２３１ 。 ２３２ 、２３３及び２３４はＧａＡｓ 、 ２４はｎ
＋型ＡｊｙＧａ１７Ａｓ、２５はＰ＋ｆｉＡＪｙＧａｌ
−ｙＡａ 、 ２６及び２７は電極である。 代理人弁理士内原 晋 、［ 第１図 第２図
明に係わる一実施例、第３図はそのバンド図である。 １１はｎ型半導体層、１２は活性半導体層、１３はＰ型
半導体層、１４１及び１４２は伝導帯エネルギー準位、
１５１及び１５２は価電子帯エネルギー準位、２１は半
絶縁性ＧａＡａ基板、２２１ 、２２２ 。 ２２３ 、２２４及び２２５社高抵抗ＡｊｘＧａｌ−ｘ
Ａ＠２３１ 。 ２３２ 、２３３及び２３４はＧａＡｓ 、 ２４はｎ
＋型ＡｊｙＧａ１７Ａｓ、２５はＰ＋ｆｉＡＪｙＧａｌ
−ｙＡａ 、 ２６及び２７は電極である。 代理人弁理士内原 晋 、［ 第１図 第２図
Claims (1)
- 電子及び正孔のドブロイ波長程度あるいはそれ以下の厚
さを有する活性半導体層と、この活性半導体層よシも禁
制帯幅が大きい半導体層とが交互に積層された多層構造
を備え、さらにこの多層構造における、活性半導体層内
を伝播する光の伝播方向に平行な面が前記活性半導体層
よシも大きな禁制帯幅を有する半導体層で覆われた構造
を具備していることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10781882A JPS58225680A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10781882A JPS58225680A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225680A true JPS58225680A (ja) | 1983-12-27 |
| JPH0377677B2 JPH0377677B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=14468808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10781882A Granted JPS58225680A (ja) | 1982-06-23 | 1982-06-23 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58225680A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60235491A (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| US4644553A (en) * | 1983-11-22 | 1987-02-17 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor laser with lateral injection |
| US4752934A (en) * | 1985-09-20 | 1988-06-21 | Hitachi, Ltd. | Multi quantum well laser with parallel injection |
| JPH01140781A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Hitachi Ltd | 光増幅器 |
| US5075743A (en) * | 1989-06-06 | 1991-12-24 | Cornell Research Foundation, Inc. | Quantum well optical device on silicon |
-
1982
- 1982-06-23 JP JP10781882A patent/JPS58225680A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4644553A (en) * | 1983-11-22 | 1987-02-17 | U.S. Philips Corporation | Semiconductor laser with lateral injection |
| JPS60235491A (ja) * | 1984-05-08 | 1985-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| US4752934A (en) * | 1985-09-20 | 1988-06-21 | Hitachi, Ltd. | Multi quantum well laser with parallel injection |
| JPH01140781A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-01 | Hitachi Ltd | 光増幅器 |
| US5075743A (en) * | 1989-06-06 | 1991-12-24 | Cornell Research Foundation, Inc. | Quantum well optical device on silicon |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377677B2 (ja) | 1991-12-11 |
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