JPS6229190A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS6229190A
JPS6229190A JP16833785A JP16833785A JPS6229190A JP S6229190 A JPS6229190 A JP S6229190A JP 16833785 A JP16833785 A JP 16833785A JP 16833785 A JP16833785 A JP 16833785A JP S6229190 A JPS6229190 A JP S6229190A
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JP
Japan
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shell
active layer
electrons
transition metal
transition
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Application number
JP16833785A
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English (en)
Inventor
Tomoo Yanase
柳瀬　知夫
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高効率でかつ安定な波長で発信する半導体レ
ーザに関する。
（従来技術とその問題点） 半導体レーザは、光フアイバ通信の光源として実用化が
始まっている。この用途で用いられる半導体レーザは、
発振モードが少なくかつ温度や駆動電流に対し安定であ
る事が望ましい。発振モードの数が多い半導体レーザを
用いると、光ファイバの材料分散により、伝送可能な帯
域が狭くなったり、発振モードが変化したときに大きな
雑音を発生し、伝送品質の低下を招くことが知られてい
る。ところが、従来の半導体レーザは室温では約１０”
）Ｉｚのゲイン幅を有しているから、約１０”Ｈｚ間隔
の軸モードが複数台まれ、単一で安定な周波数で発振さ
せることが非常に困かである。このことは、例えば、ヘ
テロストラフチャー・レーザ（］（ｅｔｅｒｏｓｔｒｕ
ｃｔｕｒｅ　Ｌａ５ｅｒｓ）　、　Ｂ巻、アカデミツク
出版（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）　、　１９７８
年、Ｂ巻（ｐａｒｔＢ）　、　２５３〜２５６ページに
記されている。
そこで、本発明の目的は、このような従来の欠点を除去
せしめて、単一のモードで安定に発振する半導体レーザ
を提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザであって、活
性層中に混入きれた遷移金属不純物の内ａ１を子の殻間
遷移による発光波長が、圧入キャリヤーの再結合による
発光波長より短くないことに特徴がある。
（作用） 本発明は、上述の手段により従来技術の問題点を解決し
た。ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザの活性酒中
に遷移金属不純物が混入されているので、この不純物が
ｎ層から注入きれる電子をトラップし、さらにｐｍから
注入される正孔をトラップし、発光する。このとき、遷
移金属不純物の内殻電子のうち、電子と正孔をトラップ
して受は取ったエネルギに等しい内殻電子の殻間遷移に
よる励起だけが選択的に起こる。そして、励起された内
殻電子は誘導放出をし、レーザ発振に寄与する。結晶中
の遷移金属の内殻電子の遷移のゲイン幅は非常に狭く約
１０”〜１０日Ｈｚであり、従来の半導体レーザのゲイ
ン幅（約１０”Ｈｚ）の１／１０〜１／１００となる。
そのため、モードは単一となり、かつ安定な周波数で発
振する。遷移金属不純物が用いられた理由は、内殻電子
の殻間遷移で発光するから、外殻電子で保護され高い効
率で電子遷移の発光が得られるからである。
（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザを示す断面図
である。本実施例では、ダブル・＼テロ構造を形成する
材料として、亜鉛（Ｚｎ）をドープしたＩｎｐＨをｐ形
りラッド】にし、硫黄（Ｓ）をドープしたＩｎｐ１２を
ｎ形りラッド居にし、エルビウム（Ｅｒ）ヲトーブした
ＩｎＧａＡｓＰ１３を活性】にした。励起は、ｐ側電極
１４から正孔を注入し、ｎ側電極１５から電子を注入す
る電流注入によった。励起Ｔｒｆ、流が、効率よ＜　Ｅ
ｒ−ＩｎＧａＡｓＰ１３に集中して流れるようにするた
めに、活性欝の両側が高抵抗Ｉｎｐ層１６で埋め込まれ
た埋め込み構造とした。
次に本実施例による半導体レーザの製作法について述べ
る。木製作法が従来の半導体レーザの製造と異なる点は
、５−Ｉｎｐ基板上にダブルヘテロ（ＤＨ）構造を形成
する工程において、活性届を成長する際Ｅｒを気相で混
入する点である。この工程は、気相成長法（Ｖａｐｏｒ
　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ、以後は略してＶＰＥと
呼ぶ）によった、この気相成長法によるＤＨ結晶の成長
法が通常の方法と異なるのはＥｒ−ＩｎＧａＡｓＰ活性
届１３の成長のときに、原料として工）レビウム・バイ
トランド（ＥｒＨｓ　）蒸気を通常のＩｎＧａＡｓＰ中
料に加えた点である。ＩｎｃＱとＧａｃｌｌガスは、Ｉ
ｎメタル及びＧａメタルとＨＣＱとを反応させる温度を
８５０℃とし、ＨｃＱ、と１ｎメタルやＧａメタルと反
応させて得た。そして、えられた１１ｃＱとＧＢｃＱに
Ｐｈ、とＡｓＨ、及びＥｒＨ，を加え７００℃のＳドー
ブエｎｐ基板上にエビ成長させた。各原料の流量として
、ＩＨｃＱ用のＨｃＱは５．８ｃｃ／ｍｉｎ、　Ｇａｃ
Ｑ用のＨ（Ｊは０．２５ｃｃ／ｍｉｎ、Ｐｈ、は３．２
５ｃｃ／ｍｉｎ、　ＡｓＨ，は１．７５ｃｃ／ｍｉｎと
し、ＥｒＨ３としては３００″Ｃに加熱し昇華したガス
を用いた。
このようにして得られたＤＨ構造を、図に示すような高
抵抗Ｉｎｐｕｔｓで埋め込んだ。
このようにして作られたＥｒドープＩｎＧａＡｓＰ半導
体レーザに電流を注入してみると、波長１．５４Ｐ＠で
単一軸モードで安定に発振した。
上記実施例においては、ＥｒをＩｎＧａＡｓＰ中にドー
プしたが、Ｅｒの他にＮｄをドープすると１．０６褐や
１．３ｐの波長で発振する半導体レーザが得られる。Ｎ
ｄの原料としては、（ＮｄＨ，）蒸気を用いれば良い。
上記実施例においては、ＩｎＧａＡｓＰ中にＥｒを入れ
たが、本発明はこの材料に限定されず、ＩｎＧａＡｓ、
ＡＱＧａＡｓ等でも良い。
（発明の効果） 本発明による半導体レーザは、混入された遷移金属不純
物の内殻電子の殻間遷移によって発振するから、ゲイン
幅が１０１０〜１０”Ｈｚと非常に狭く、そのため単一
の軸モードで安定な周波数で発振した。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。 １１−　Ｚｎ−Ｉｎｐｎチク２フ、１２−５−Ｉｎｐり
＝／　ラド居、１３−Ｅｒ−ＩｎＧａＡｓＰ活性１台、
１４・ｐ側電極、１５　・・・ｎ側電極、１６−・・高
抵抗ＩｎｐＮｊ。 代理人　弁理士　本　庄　伸　介 第１図 Ｅｒ−１ｎＧａＡｓＰ ｂ ｎイ貝°」唱に亦シ匹

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ダブルヘテロ構造を有する半導体レーザにおいて、活性
    層中に混入された遷移金属不純物の内殻電子の殻間遷移
    による発光波長が、注入キャリヤーの再結合による発光
    波長より短くないことを特徴とする半導体レーザ。
JP16833785A 1985-07-30 1985-07-30 半導体レ−ザ Pending JPS6229190A (ja)

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JP16833785A JPS6229190A (ja) 1985-07-30 1985-07-30 半導体レ−ザ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6795468B2 (en) 1998-02-25 2004-09-21 Internatioal Business Machines Corporation Electric pumping of rare-earth-doped silicon for optical emission
US7403328B2 (en) * 2004-08-18 2008-07-22 National Chiao Tung University Solar-pumped laser
JP2017108061A (ja) * 2015-12-11 2017-06-15 三菱電機株式会社 半導体レーザの製造方法

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