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JP3045098B2 - Tunable laser diode - Google Patents

Tunable laser diode

Info

Publication number
JP3045098B2
JP3045098B2 JP9093854A JP9385497A JP3045098B2 JP 3045098 B2 JP3045098 B2 JP 3045098B2 JP 9093854 A JP9093854 A JP 9093854A JP 9385497 A JP9385497 A JP 9385497A JP 3045098 B2 JP3045098 B2 JP 3045098B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
cladding layer
charge storage
potential
cladding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP9093854A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10284784A (en
Inventor
健一郎 屋敷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP9093854A priority Critical patent/JP3045098B2/en
Publication of JPH10284784A publication Critical patent/JPH10284784A/en
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Publication of JP3045098B2 publication Critical patent/JP3045098B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、特に、波長可変なレーザダイオードに関する。
The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly, to a tunable laser diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、通信容量を増大させるために
波長分割多重方式が研究されており、その局発光源や信
号光源として波長可変レーザダイオードが用いられてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, a wavelength division multiplexing method has been studied to increase the communication capacity, and a wavelength tunable laser diode is used as a local light source or a signal light source.

【0003】図11は、従来の波長可変レーザダイオー
ドの一構成例を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional wavelength tunable laser diode.

【0004】本従来例は図11に示すように、発光領域
である活性層領域1101と、波長をコントロールする
波長制御領域1102とから構成されており、波長制御
領域1102は、p型クラッド層1103、p型光ガイ
ド層1104、活性層1105、n型光ガイド層110
6及びn型クラッド層1107から構成されている。
As shown in FIG. 11, this conventional example includes an active layer region 1101 which is a light emitting region, and a wavelength control region 1102 for controlling a wavelength. The wavelength control region 1102 is composed of a p-type cladding layer 1103. , P-type light guide layer 1104, active layer 1105, n-type light guide layer 110
6 and an n-type cladding layer 1107.

【0005】上記のように構成された波長可変レーザダ
イオードにおいては、外部から電流が注入されることに
より、活性層1105に電子及び正孔が蓄積して、波長
制御領域1102の有効屈折率が変化し、それにより、
レーザの発振波長がコントロールされている(1994
年、信学技報、第493巻、25〜30頁参照)。
In the tunable laser diode configured as described above, electrons and holes are accumulated in the active layer 1105 due to the injection of current from the outside, and the effective refractive index of the wavelength control region 1102 changes. And thereby
The oscillation wavelength of the laser is controlled (1994).
Year, IEICE Technical Report, Vol. 493, pages 25-30).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
波長可変ダイオードにおいては、波長制御領域でも電子
と正孔とが再結合し、それにより、電力が消費されて発
熱が生じる。ここで、波長制御領域において発熱が生じ
ると、材料の屈折率が変化するが、材料の屈折率の変化
は、電流注入による屈折率の変化を打ち消す方向に働い
てしまう。
In the conventional wavelength tunable diode as described above, electrons and holes recombine even in the wavelength control region, thereby consuming power and generating heat. Here, when heat is generated in the wavelength control region, the refractive index of the material changes, but the change in the refractive index of the material acts in a direction to cancel the change in the refractive index due to current injection.

【0007】そのため、上述したような従来の波長可変
ダイオードにおいては、波長の制御性が悪くなってしま
うとともに、消費電力が大きくなってしまうという問題
点がある。
For this reason, the conventional wavelength tunable diode as described above has problems that the controllability of the wavelength is deteriorated and the power consumption is increased.

【0008】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、消費電力が
小さく、かつ、波長の制御性が高い波長可変レーザダイ
オードを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a tunable laser diode having low power consumption and high wavelength controllability. Aim.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、発光領域である活性層領域と、発振波長を
制御する波長制御領域とからなり、該波長制御領域にお
ける屈折率の変化によって、前記活性層領域にて発光す
るレーザの波長が変化する波長可変レーザダイオードに
おいて、前記波長制御領域は、半導体基板上に形成され
た第2クラッド層と、該第2クラッド層上に形成され、
組成が連続的に変化した半導体混晶のグレイディッド層
と、グレイディッド層上に形成された電荷蓄積層と、
前記第2クラッド層と同一の導電型を具備し、前記電荷
蓄積層上に形成された第1クラッド層とを有し、前記グ
レイディッド層及び前記電荷蓄積層における屈折率が前
記第1クラッド層及び前記第2クラッド層における屈折
率よりも大きく、かつ、前記第1クラッド層のキャリア
に対するポテンシャルが前記電荷蓄積層のキャリアに対
するポテンシャルよりも高く、かつ、前記グレイディッ
ド層のキャリアに対するポテンシャルが前記電荷蓄積層
及び前記第2クラッド層のキャリアに対するポテンシャ
ルと等しいことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises an active layer region, which is a light emitting region, and a wavelength control region for controlling an oscillation wavelength, and a change in the refractive index in the wavelength control region. In the wavelength tunable laser diode in which the wavelength of the laser emitting light in the active layer region changes, the wavelength control region is formed on a second clad layer formed on a semiconductor substrate and on the second clad layer . ,
Graded layer of semiconductor mixed crystal with continuously changing composition
And a charge storage layer formed on the graded layer ;
The second comprises a cladding layer same conductivity type and has a first cladding layer formed on the charge storage layer, the grayed
The refractive indices of the radiated layer and the charge storage layer are higher than the refractive indices of the first cladding layer and the second cladding layer, and the potential of the first cladding layer for carriers is smaller than the potential of the charge storage layer for carriers. High and the gray
The potential of carriers in the charge storage layer
And the potential of the second cladding layer with respect to the carrier.
It is characterized by being equal to

【0010】[0010]

【0011】また、発光領域である活性層領域と、発振
波長を制御する波長制御領域とからなり、該波長制御領
域における屈折率の変化によって、前記活性層領域にて
発光するレーザの波長が変化する波長可変レーザダイオ
ードにおいて、前記波長制御領域は、半導体基板上に形
成された第2クラッド層と、該第2クラッド層上に形成
された電荷蓄積層と、前記第2クラッド層と同一の導電
型を具備し、前記電荷蓄積層上に形成された電荷供給層
と、前記第2クラッド層と同一の導電型を具備し、前記
電荷供給層上に形成された第1クラッド層とを有し、前
記電荷蓄積層及び前記電荷供給層における屈折率が前記
第1クラッド層及び前記第2クラッド層における屈折率
よりも大きく、かつ、前記電荷供給層のキャリアに対す
るポテンシャルが前記電荷蓄積層のキャリアに対するポ
テンシャルよりも高いことを特徴とする。
Further, the active layer region includes an active layer region which is a light emitting region and a wavelength control region for controlling an oscillation wavelength. The wavelength of the laser emitting light in the active layer region changes due to a change in the refractive index in the wavelength control region. In the wavelength tunable laser diode, the wavelength control region includes a second cladding layer formed on a semiconductor substrate, a charge storage layer formed on the second cladding layer, and a conductive layer identical to the second cladding layer. A charge supply layer formed on the charge storage layer, and a first clad layer formed on the charge supply layer having the same conductivity type as the second clad layer. The refractive indices of the charge storage layer and the charge supply layer are larger than the refractive indices of the first cladding layer and the second cladding layer, and the potential of the charge supply layer with respect to carriers is It is higher than the potential for carriers of serial charge storage layer.

【0012】また、前記第2クラッド層と前記電荷蓄積
層との間に組成が連続的に変化した半導体混晶のグレイ
ディッド層を有し、該グレイディッド層における屈折率
が前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層における
屈折率よりも大きく、かつ、前記グレイディッド層のキ
ャリアに対するポテンシャルが前記電荷蓄積層及び前記
第2クラッド層のキャリアに対するポテンシャルと等し
いことを特徴とする。
In addition, a graded layer of a semiconductor mixed crystal having a continuously changed composition is provided between the second clad layer and the charge storage layer, and the refractive index of the graded layer is the first clad layer. And wherein the potential of the graded layer with respect to carriers is greater than the refractive index of the second cladding layer, and is equal to the potential of the charge storage layer and the second cladding layer with respect to carriers.

【0013】また、前記第1クラッド層のキャリアに対
するポテンシャルが前記電荷供給層のキャリアに対する
ポテンシャルと等しいことを特徴とする。
Further, the potential of the first cladding layer for carriers is equal to the potential of the charge supply layer for carriers.

【0014】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、第1クラッド層のキャリアに対するポテンシ
ャルが電荷蓄積層のキャリアに対するポテンシャルより
も高いため、電子または正孔が第1クラッド層から電荷
蓄積層に移動して電荷蓄積層の第1クラッド層との界面
近傍に蓄積される。そこで、第1クラッド層に正の電圧
を印加すると、第1クラッド層から電荷蓄積層へ電子ま
たは正孔が移動し、電荷蓄積層における電子または正孔
の蓄積量がさらに増加し、電荷蓄積層におけるキャリア
密度が大きくなる。キャリア密度が変化すると屈折率が
変化するため、波長制御領域からの光の反射率が変化
し、レーザの発振波長が変化する。
(Operation) In the present invention configured as described above, since the potential of the first cladding layer for carriers is higher than the potential of carriers for the charge storage layer, electrons or holes are transferred from the first cladding layer to the carriers. It moves to the storage layer and is stored near the interface between the charge storage layer and the first cladding layer. Therefore, when a positive voltage is applied to the first cladding layer, electrons or holes move from the first cladding layer to the charge storage layer, and the amount of electrons or holes stored in the charge storage layer further increases. , The carrier density increases. When the carrier density changes, the refractive index changes, so that the reflectance of light from the wavelength control region changes, and the oscillation wavelength of the laser changes.

【0015】このように、蓄積されるキャリアは電子か
正孔のいずれか一方であるので、p−n接合で生じる電
子と正孔の再結合は発生せず、また、外部から注入され
る電流もほとんど必要ないので、消費電力が低減する。
As described above, since carriers to be stored are either electrons or holes, recombination of electrons and holes generated at the pn junction does not occur, and current injected from outside is not generated. Power consumption is also reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(第1の実施の形態)図1は、本発明の波
長可変レーザダイオードの第1の実施の形態を示す断面
図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a tunable laser diode according to a first embodiment of the present invention.

【0018】本形態は図1に示すように、発光領域であ
る活性層領域101と、発振波長を制御する波長制御領
域102とから構成されており、活性層領域101は、
半導体基板103と、半導体基板103上に形成された
n型クラッド層104と、活性層105と、活性層10
5を挟むように形成されたガイド層106a,106b
と、ガイド層106b上に形成されたp型クラッド層1
07と、p型クラッド層107上、すなわち、活性層領
域101の表面に形成されたp電極109と、活性層領
域101のp電極109が形成された面とは反対側の表
面に形成されたn電極108とからなり、また、波長制
御領域102は、半導体基板110と、半導体基板11
0上に形成された第2クラッド層114と、第2クラッ
ド層114上に形成された回折格子113と、回折格子
113を介して第2クラッド層114上に形成された電
荷蓄積層112と、第2クラッド層と同一の導電型を有
し、電荷蓄積層112上に形成された第1クラッド層1
11と、第1クラッド層111上、すなわち、波長制御
領域102の表面に形成された第1電極116と、波長
制御領域102の第1電極116が形成された面とは反
対側の表面上に形成された第2電極115とからなる。
なお、電荷蓄積層112における屈折率は第1クラッド
層111及び第2クラッド層114における屈折率より
も大きく、また、第1クラッド層111のキャリアに対
するポテンシャルは電荷蓄積層112のキャリアに対す
るポテンシャルよりも高い。
As shown in FIG. 1, the present embodiment comprises an active layer region 101 which is a light emitting region and a wavelength control region 102 for controlling an oscillation wavelength.
A semiconductor substrate 103; an n-type cladding layer 104 formed on the semiconductor substrate 103; an active layer 105;
Guide layers 106a and 106b formed so as to sandwich
And the p-type cladding layer 1 formed on the guide layer 106b
07, the p-type cladding layer 107, that is, the p-electrode 109 formed on the surface of the active layer region 101, and the surface of the active layer region 101 opposite to the surface on which the p-electrode 109 is formed. The wavelength control region 102 includes a semiconductor substrate 110 and a semiconductor substrate 11.
A second cladding layer 114 formed on the second cladding layer 114, a diffraction grating 113 formed on the second cladding layer 114, a charge storage layer 112 formed on the second cladding layer 114 via the diffraction grating 113, The first cladding layer 1 having the same conductivity type as the second cladding layer and formed on the charge storage layer 112
11, on the first cladding layer 111, that is, on the surface of the wavelength control region 102 opposite to the surface on which the first electrode 116 is formed, And the second electrode 115 formed.
Note that the refractive index of the charge storage layer 112 is higher than the refractive indexes of the first cladding layer 111 and the second cladding layer 114, and the potential of the first cladding layer 111 for carriers is higher than the potential of the charge storage layer 112 for carriers. high.

【0019】上記のように形成された波長可変レーザダ
イオードにおいては、活性層領域101に電流が注入さ
れると活性層105にて発光が生じるが、この際、波長
制御領域102においては、電荷蓄積層112における
屈折率が第1クラッド層111及び第2クラッド層11
4における屈折率よりも大きいため、波長制御領域10
2内を光が伝搬される。そして、回折格子113によっ
て、特定の波長の光が活性層領域101へ反射し、特定
波長のレーザ発振が得られる。
In the wavelength tunable laser diode formed as described above, when current is injected into the active layer region 101, light emission occurs in the active layer 105. At this time, in the wavelength control region 102, charge accumulation occurs. The refractive index of the layer 112 is the first clad layer 111 and the second clad layer 11
4, the wavelength control region 10
Light is propagated in 2. Then, light of a specific wavelength is reflected by the diffraction grating 113 to the active layer region 101, and laser oscillation of a specific wavelength is obtained.

【0020】図2は、図1に示した波長可変レーザダイ
オードのバンドラインアップ図である。
FIG. 2 is a band lineup diagram of the wavelength tunable laser diode shown in FIG.

【0021】図2に示すように、電荷蓄積層112のキ
ャリアに対するポテンシャルは第1クラッド層111の
キャリアに対するポテンシャルよりも低くなっている。
ここで、第1クラッド層111がn型の導電型である場
合、キャリアは電子203となり、電子203のポテン
シャルは伝導帯端202が低い部分で低くなり、電子は
第1クラッド層111から電荷蓄積層112に移動して
電荷蓄積層112の第1クラッド層111との界面近傍
に蓄積される。また、第1クラッド層111には電子の
存在しない空乏層領域204が形成される。
As shown in FIG. 2, the potential of the charge storage layer 112 with respect to carriers is lower than the potential of the first cladding layer 111 with respect to carriers.
Here, when the first cladding layer 111 is of the n-type conductivity type, the carriers become electrons 203, and the potential of the electrons 203 decreases at a portion where the conduction band edge 202 is low, and the electrons accumulate from the first cladding layer 111. It moves to the layer 112 and is stored near the interface between the charge storage layer 112 and the first cladding layer 111. In the first cladding layer 111, a depletion layer region 204 in which electrons do not exist is formed.

【0022】また、図2に示すように、第2クラッド層
114のキャリアに対するポテンシャルが電荷蓄積層1
12のキャリアに対するポテンシャルよりも高くなって
いるため、第1クラッド層111との界面と同様に、第
2クラッド層114との界面に電子203が蓄積される
とともに、第2クラッド層114に空乏層領域204が
形成される。なお、第2クラッド層114と電荷蓄積層
112との間において伝導帯端202が不連続となるバ
ンド幅が小さな場合には第2クラッド層114との界面
に蓄積される電子の量は少なくなる。
As shown in FIG. 2, the potential of the second cladding layer 114 with respect to the carriers is
12, the electrons 203 are accumulated at the interface with the second cladding layer 114 as in the interface with the first cladding layer 111, and the depletion layer is formed in the second cladding layer 114. An area 204 is formed. When the conduction band edge 202 is discontinuous between the second cladding layer 114 and the charge storage layer 112 and the bandwidth is small, the amount of electrons accumulated at the interface with the second cladding layer 114 is small. .

【0023】第1電極116に正の電圧を印加していく
と、第1クラッド層111から電荷蓄積層112へ電子
203が移動し、電荷蓄積層112における電子203
の蓄積量が増加する。キャリア密度は1×1017cmー3
から1×1019cmー3まで変化させることが可能であ
る。この際、第2クラッド層114側における電荷の蓄
積量は減少するが、その減少量は第1クラッド層111
側における電荷の増加量の1/10から1/100程度
であり、無視できる。
When a positive voltage is applied to the first electrode 116, the electrons 203 move from the first cladding layer 111 to the charge storage layer 112, and the electrons 203 in the charge storage layer 112
Increases the amount of storage. Carrier density is 1 × 10 17 cm -3
To 1 × 10 19 cm −3 . At this time, the charge accumulation amount on the second cladding layer 114 side decreases, but the decrease amount is
It is about 1/10 to 1/100 of the amount of charge increase on the side, and can be ignored.

【0024】半導体の積層方向をx軸にとり、積層方向
に対する屈折率分布をn(x)、規格化された光の電界
プロファイルをE(x)、有効屈折率をneffをとする
と、その関係は、変化量を添え字δで表すと、
When the stacking direction of the semiconductor is taken on the x-axis, the refractive index distribution in the stacking direction is n (x), the normalized electric field profile of light is E (x), and the effective refractive index is n eff. Is expressed by the subscript δ.

【0025】[0025]

【数1】 と表すことができる。(Equation 1) It can be expressed as.

【0026】ここで、上式においては第2項の寄与が小
さく、そのため、有効屈折率の変化δneffは、光の電
界プロファイルE(x)が大きな領域における屈折率の
変化により決まる。電荷蓄積層112における屈折率
は、第1クラッド層111及び第2クラッド層114に
おける屈折率よりも大きいため、光の電界プロファイル
は電荷蓄積層112にて大きくなる。したがって、電荷
蓄積層112における電荷密度が大きくなるとそれに伴
って、電荷蓄積層112の屈折率は小さくなり、導波路
の有効屈折率が小さくなる。このため、回折格子113
にて反射される光の波長が変化し、それにより、レーザ
の発振波長が変化する。
Here, in the above equation, the contribution of the second term is small, and therefore, the change of the effective refractive index δn eff is determined by the change of the refractive index in a region where the electric field profile E (x) of light is large. Since the refractive index of the charge storage layer 112 is larger than the refractive indexes of the first cladding layer 111 and the second cladding layer 114, the electric field profile of light increases in the charge storage layer 112. Therefore, as the charge density in the charge storage layer 112 increases, the refractive index of the charge storage layer 112 decreases and the effective refractive index of the waveguide decreases. Therefore, the diffraction grating 113
Changes the wavelength of the light reflected by the laser, thereby changing the oscillation wavelength of the laser.

【0027】また、第1クラッド層111及び第2クラ
ッド層114がp型の導電型である場合は、キャリアが
正孔となり、そのポテンシャルは価電子帯端201の位
置が高い部分ほど低くなり、電荷蓄積層112に正孔が
蓄積することにより、上記同様の効果が得られる。
When the first cladding layer 111 and the second cladding layer 114 are of the p-type conductivity type, the carriers become holes, and the potential becomes lower as the position of the valence band edge 201 becomes higher. By accumulating holes in the charge storage layer 112, the same effect as described above can be obtained.

【0028】また、回折格子を第2クラッド層114上
に構成したが、回折格子の形状や位置は問わず、波長制
御領域の第1クラッド層111のすぐ下や、電荷蓄積層
112の側面に構成しても同様の効果が得られる。
Although the diffraction grating is formed on the second cladding layer 114, the diffraction grating may be formed just below the first cladding layer 111 in the wavelength control region or on the side surface of the charge storage layer 112 regardless of the shape and position of the diffraction grating. The same effect can be obtained even if it is configured.

【0029】本形態においては、第1クラッド層111
と第2クラッド層114とが同一の導電型を有し、ま
た、電子か正孔のいずれか一方のキャリアが用いられて
いるため、波長制御領域102において、従来のp−n
接合で生じる電子と正孔との再結合は発生せず、電力が
消費されることはない。
In this embodiment, the first cladding layer 111
And the second cladding layer 114 have the same conductivity type, and use either carriers of electrons or holes.
No recombination of electrons and holes occurs at the junction, and no power is consumed.

【0030】(第2の実施の形態)図3は、本発明の波
長可変レーザダイオードの第2の実施の形態を示す断面
図である。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a sectional view showing a tunable laser diode according to a second embodiment of the present invention.

【0031】本形態は図3に示すように、発光領域であ
る活性層領域301と、発振波長を制御する波長制御領
域302とから構成されており、活性層領域301は、
半導体基板303と、半導体基板303上に形成された
n型クラッド層304と、活性層305と、活性層30
5を挟むように形成されたガイド層306a,306b
と、ガイド層306b上に形成されたp型クラッド層3
07と、p型クラッド層307上、すなわち、活性層領
域301の表面に形成されたp電極309と、活性層領
域301のp電極309が形成された面とは反対側の表
面に形成されたn電極308とからなり、また、波長制
御領域302は、半導体基板310と、半導体基板31
0上に形成された第2クラッド層314と、第2クラッ
ド層314上に形成された回折格子313と、回折格子
313を介して第2クラッド層314上に形成された電
荷蓄積層312と、第2クラッド層と同一の導電型を有
し、電荷蓄積層312上に形成された電荷供給層317
と、第2クラッド層と同一の導電型を有し、電荷供給層
317上に形成された第1クラッド層311と、第1ク
ラッド層311上、すなわち、波長制御領域302の表
面に形成された第1電極316と、波長制御領域302
の第1電極316が形成された面とは反対側の表面上に
形成された第2電極315とからなる。なお、電荷蓄積
層312及び電荷供給層317における屈折率は第1ク
ラッド層311及び第2クラッド層314における屈折
率よりも大きく、また、電荷供給層317のキャリアに
対するポテンシャルは電荷蓄積層312のキャリアに対
するポテンシャルよりも高い。また、電荷供給層317
及び電荷蓄積層312においては、光が波長制御領域3
02内を伝搬されるときの光プロファイルが電荷供給層
317と電荷蓄積層312との界面近傍で最大になるよ
うにその層厚が設計されている。
As shown in FIG. 3, the present embodiment comprises an active layer region 301 which is a light emitting region, and a wavelength control region 302 for controlling an oscillation wavelength.
A semiconductor substrate 303; an n-type cladding layer 304 formed on the semiconductor substrate 303; an active layer 305;
Guide layers 306a and 306b formed so as to sandwich
And the p-type cladding layer 3 formed on the guide layer 306b
07, a p-type electrode 309 formed on the p-type cladding layer 307, that is, on the surface of the active layer region 301, and a surface of the active layer region 301 opposite to the surface on which the p-electrode 309 was formed. The wavelength control region 302 is composed of a semiconductor substrate 310 and a semiconductor substrate 31.
A second cladding layer 314 formed on the second cladding layer 314, a diffraction grating 313 formed on the second cladding layer 314, a charge storage layer 312 formed on the second cladding layer 314 via the diffraction grating 313, The charge supply layer 317 having the same conductivity type as the second cladding layer and formed on the charge storage layer 312
And a first cladding layer 311 formed on the charge supply layer 317 and having the same conductivity type as the second cladding layer, and formed on the first cladding layer 311, that is, on the surface of the wavelength control region 302. The first electrode 316 and the wavelength control region 302
And the second electrode 315 formed on the surface opposite to the surface on which the first electrode 316 is formed. Note that the refractive index of the charge storage layer 312 and the charge supply layer 317 is larger than the refractive index of the first clad layer 311 and the second clad layer 314, and the potential of the charge supply layer 317 with respect to the carrier is higher than that of the charge storage layer 312. Higher than the potential for In addition, the charge supply layer 317
In the charge storage layer 312, light is transmitted to the wavelength control region 3
The layer thickness is designed so that the optical profile when propagating inside 02 is maximized near the interface between the charge supply layer 317 and the charge storage layer 312.

【0032】上記のように形成された波長可変レーザダ
イオードにおいては、電荷供給層317及び電荷蓄積層
312の屈折率が第1クラッド層311及び第2クラッ
ド層314の屈折率よりも大きいため、波長制御領域3
02において光導波路が形成されており、活性層領域3
01の活性層305で発光した光は波長制御領域302
の回折格子313に入射し、入射した光のうち特定の波
長の光のみが回折格子313によって活性層領域301
へ反射され、それにより、特定波長のレーザ発振が得ら
れている。
In the tunable laser diode formed as described above, since the refractive indices of the charge supply layer 317 and the charge storage layer 312 are larger than the refractive indices of the first cladding layer 311 and the second cladding layer 314, the wavelength is changed. Control area 3
02, an optical waveguide is formed and the active layer region 3
01 emitted from the active layer 305
Of the incident light, only the light of a specific wavelength out of the incident light is caused by the diffraction grating 313 to be the active layer region 301.
The laser beam of a specific wavelength is thereby obtained.

【0033】図4は、図3に示した波長可変レーザダイ
オードのバンドラインアップ図である。
FIG. 4 is a band lineup diagram of the wavelength tunable laser diode shown in FIG.

【0034】図4に示すように、電荷蓄積層312のキ
ャリアに対するポテンシャルは電荷供給層317のキャ
リアに対するポテンシャルよりも低くなっている。ここ
で、電荷供給層317がn型の導電型である場合、キャ
リアは電子403となり、電子のポテンシャルは伝導帯
端402が低い部分で低くなり、電子は電荷供給層31
7から電荷蓄積層312に移動して電荷蓄積層312の
電荷供給層317との界面近傍に蓄積される。また、電
荷供給層317には電子の存在しない空乏層領域404
が形成される。ここで、第1クラッド層311と電荷供
給層317との界面でも同様の電荷移動が生じる場合が
あるが、ポテンシャルの差が小さいためにその量は電荷
供給層317と電荷蓄積層312との界面に比べて少な
い。なお、第1クラッド層317のキャリアに対するポ
テンシャルと電荷供給層317のキャリアに対するポテ
ンシャルとを等しくした場合は、第1クラッド層311
と電荷供給層317との界面において電荷の移動は生じ
ない。
As shown in FIG. 4, the potential of the charge storage layer 312 with respect to carriers is lower than the potential of the charge supply layer 317 with respect to carriers. Here, when the charge supply layer 317 is of the n-type conductivity type, the carriers are electrons 403, the potential of the electrons is lower at the portion where the conduction band edge 402 is low, and the electrons are
7 to the charge storage layer 312 and is stored near the interface between the charge storage layer 312 and the charge supply layer 317. In the charge supply layer 317, a depletion layer region 404 where electrons do not exist is provided.
Is formed. Here, similar charge transfer may occur at the interface between the first cladding layer 311 and the charge supply layer 317. However, since the difference in potential is small, the amount of charge transfer is limited to the interface between the charge supply layer 317 and the charge storage layer 312. Less than. When the potential of the first cladding layer 317 with respect to the carrier is equal to the potential of the charge supply layer 317 with respect to the carrier, the first cladding layer 311
No charge transfer occurs at the interface between the charge supply layer 317 and the charge supply layer 317.

【0035】また、図4に示すように、第2クラッド層
314のキャリアに対するポテンシャルが電荷蓄積層3
12のキャリアに対するポテンシャルよりも高くなって
いるため、電荷蓄積層312においては、電荷供給層3
17との界面と同様に、第2クラッド層314との界面
に電子403が蓄積されるとともに、第2クラッド層3
14に空乏層領域404が形成される。なお、第2クラ
ッド層314と電荷蓄積層312との間において伝導帯
端402が不連続となるバンド幅が小さくなるに従って
第2クラッド層314との界面に蓄積される電子の量が
少なくなり、第2クラッド層314のポテンシャルが電
荷蓄積層312のポテンシャルよりも低い場合には電荷
蓄積層312には電子が蓄積されない。
As shown in FIG. 4, the potential of the second cladding layer 314 with respect to the carriers is
12 is higher than the potential for carriers, the charge storage layer 312
17, the electrons 403 are accumulated at the interface with the second cladding layer 314, and the second cladding layer 3
14, a depletion layer region 404 is formed. Note that as the bandwidth at which the conduction band edge 402 becomes discontinuous between the second cladding layer 314 and the charge storage layer 312 decreases, the amount of electrons accumulated at the interface with the second cladding layer 314 decreases, When the potential of the second cladding layer 314 is lower than the potential of the charge storage layer 312, no electrons are stored in the charge storage layer 312.

【0036】第1電極316に正の電圧を印加していく
と、電荷供給層317から電荷蓄積層312へ電子が移
動し、電荷蓄積層312における電子の蓄積量が増加す
る。キャリア密度は1×1017cm-3から1×1019
-3まで変化させることが可能である。この際、第2ク
ラッド層314側における電荷の蓄積量は減少するが、
その減少量は電荷供給層317側における電荷の増加量
の1/10から1/100程度であり、無視できる。
When a positive voltage is applied to the first electrode 316, electrons move from the charge supply layer 317 to the charge storage layer 312, and the amount of electrons stored in the charge storage layer 312 increases. Carrier density from 1 × 10 17 cm -3 to 1 × 10 19 c
It is possible to vary up to m -3 . At this time, although the amount of accumulated charges on the second cladding layer 314 side decreases,
The amount of decrease is about 1/10 to 1/100 of the amount of increase in charge on the charge supply layer 317 side, and can be ignored.

【0037】また、第1クラッド層311と電荷供給層
317との界面においては、第1クラッド層311の伝
導帯端が電荷供給層317の伝導帯端よりも低い場合は
第2クラッド層と電荷供給層317との界面と同じよう
に、電荷の減少量を無視することができる。
At the interface between the first cladding layer 311 and the charge supply layer 317, if the conduction band edge of the first cladding layer 311 is lower than the conduction band edge of the charge supply layer 317, the second cladding layer and the charge As with the interface with the supply layer 317, the amount of charge reduction can be neglected.

【0038】逆に、第1クラッド層311の伝導帯端が
電荷供給層317の伝導帯端よりも高い場合は、電荷蓄
積層312と電荷供給層317との界面と同様に、電荷
が蓄積し、第1の実施の形態と同様な効果が得られる。
Conversely, when the conduction band edge of the first cladding layer 311 is higher than the conduction band edge of the charge supply layer 317, charges accumulate similarly to the interface between the charge accumulation layer 312 and the charge supply layer 317. The same effects as those of the first embodiment can be obtained.

【0039】電荷蓄積層312における電荷密度が大き
くなると、それにともなって、導波路の有効屈折率は小
さくなる。電荷供給層317と電荷蓄積層312との界
面近傍で光プロファイルが最大になるように設計されて
いるため、光と蓄積電子による屈折率変化の結合が大き
くなり、第1の実施の形態に示したものよりも蓄積キャ
リアの有効屈折率変化が大きくなり、より大きなレーザ
の発振波長の変化を得ることができる。
As the charge density in the charge storage layer 312 increases, the effective refractive index of the waveguide decreases accordingly. Since the light profile is designed to be maximized in the vicinity of the interface between the charge supply layer 317 and the charge storage layer 312, the coupling between the refractive index change due to light and the stored electrons is increased, and this is shown in the first embodiment. The change in the effective refractive index of the accumulated carriers is larger than that of the laser, and a larger change in the oscillation wavelength of the laser can be obtained.

【0040】また、第1クラッド層311、電荷供給層
317及び第2クラッド層314がp型の導電型である
場合は、キャリアが正孔となり、そのポテンシャルは価
電子帯端401の位置が高い部分ほど低くなり、電荷蓄
積層312に正孔が蓄積することにより、上記同様の効
果が得られる。
When the first cladding layer 311, the charge supply layer 317, and the second cladding layer 314 are of the p-type conductivity type, the carriers become holes, and the potential is higher at the position of the valence band edge 401. The lower the portion, the more the holes accumulate in the charge accumulation layer 312, and the same effect as above can be obtained.

【0041】また、回折格子を第2クラッド層314上
に構成したが、回折格子の形状や位置は問わず、波長制
御領域の第1クラッド層311のすぐ下や、電荷蓄積層
312及び電荷供給層317の側面に構成しても同様の
効果が得られる。
Although the diffraction grating is formed on the second cladding layer 314, the shape and position of the diffraction grating are not limited, and the diffraction grating is located immediately below the first cladding layer 311 in the wavelength control region, the charge storage layer 312 and the charge supply layer. The same effect can be obtained by forming the layer on the side surface of the layer 317.

【0042】本形態においては、第1クラッド層311
と電荷供給層317と第2クラッド層314とが同一の
導電型を有し、電子か正孔のいずれか一方のキャリアが
用いられているため、波長制御領域302において、従
来のp―n接合で生じる電子と正孔の再結合は発生せ
ず、電流が消費されることはない。
In this embodiment, the first cladding layer 311
And the charge supply layer 317 and the second cladding layer 314 have the same conductivity type and use either the electron carrier or the hole carrier. No recombination of electrons and holes occurs, and no current is consumed.

【0043】(第3の実施の形態)本形態は、第1の実
施の形態に示したものと基本的に同一の構造を有するも
のであるが、電荷蓄積層と第2クラッド層との間に、組
成が連続的に変化した半導体混晶のグレイディッド層が
設けられて構成されている。なお、電荷蓄積層及びグレ
イディッド層における屈折率は、第1クラッド層及び第
2クラッド層における屈折率よりも大きく、電荷蓄積層
及びグレイディッド層に光が閉じ込められる構造になっ
ている。また、第2クラッド層と第1クラッド層とは同
一の導電型を有している。
(Third Embodiment) This embodiment has basically the same structure as that shown in the first embodiment, except that the space between the charge storage layer and the second cladding layer is different. In addition, a graded layer of a semiconductor mixed crystal having a continuously changed composition is provided. Note that the refractive index of the charge storage layer and the graded layer is larger than the refractive index of the first clad layer and the second clad layer, so that light is confined in the charge storage layer and the graded layer. The second cladding layer and the first cladding layer have the same conductivity type.

【0044】図5は、本発明の波長可変レーザダイオー
ドの第3の実施の形態におけるバンドラインアップ図で
ある。
FIG. 5 is a band lineup diagram of a wavelength tunable laser diode according to a third embodiment of the present invention.

【0045】図5に示すように本形態においては、電荷
蓄積層505と第1クラッド層507との界面において
は、電荷蓄積層505のキャリアに対するポテンシャル
が第1クラッド層507のキャリアに対するポテンシャ
ルよりも低くなっている。ここで、第1クラッド層50
7がn型の導電型である場合、キャリアは電子503と
なり、電子のポテンシャルは伝導帯端502の低い部分
で低くなり、電子は第1クラッド層507から電荷蓄積
層505に移動して電荷蓄積層505の第1クラッド層
507との界面近傍に蓄積される。また、第1クラッド
層507には電子の存在しない空乏層領域504が形成
される。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, at the interface between the charge storage layer 505 and the first cladding layer 507, the potential of the charge storage layer 505 for carriers is lower than the potential of the first cladding layer 507 for carriers. It is lower. Here, the first cladding layer 50
When 7 is an n-type conductivity type, the carriers become electrons 503, the potential of the electrons decreases at the lower portion of the conduction band edge 502, and the electrons move from the first cladding layer 507 to the charge storage layer 505 to store the charge. It is accumulated near the interface between the layer 505 and the first cladding layer 507. In the first cladding layer 507, a depletion layer region 504 in which electrons do not exist is formed.

【0046】また、電荷蓄積層505のキャリアに対す
るポテンシャルはグレイディッド層506のキャリアに
対するポテンシャルと等しくなっており、そのため、電
荷蓄積層505とグレイディッド層506との界面には
キャリアは蓄積されない。また、第2クラッド層508
のキャリアに対するポテンシャルはグレイディッド層5
06のキャリアに対するポテンシャルと等しくなってお
り、そのため、グレイディッド層506と第2クラッド
層508との界面にキャリアは蓄積されない。
The potential of the charge storage layer 505 with respect to carriers is equal to the potential of the graded layer 506 with respect to carriers. Therefore, no carriers are accumulated at the interface between the charge storage layer 505 and the graded layer 506. Also, the second cladding layer 508
Potential for carriers is graded layer 5
06, the potential of the carrier is equal to that of the carrier, and therefore no carrier is accumulated at the interface between the graded layer 506 and the second cladding layer 508.

【0047】第1クラッド層507に正の電圧を印加し
ていくと、第1クラッド層507から電荷蓄積層505
へ電子が移動し、電荷蓄積層505における電子の蓄積
量が増加する。電荷蓄積層505における電荷密度が大
きくなるにしたがい、電荷蓄積層505の屈折率が小さ
くなり、導波路の有効屈折率が小さくなる。このため第
1の実施の形態に示したものと同様に、レーザの発振波
長を変えることができる。
When a positive voltage is applied to the first cladding layer 507, the charge from the first cladding layer 507 to the charge storage layer 505 increases.
The electrons move to and the amount of stored electrons in the charge storage layer 505 increases. As the charge density in the charge storage layer 505 increases, the refractive index of the charge storage layer 505 decreases, and the effective refractive index of the waveguide decreases. Therefore, the oscillation wavelength of the laser can be changed as in the case of the first embodiment.

【0048】本形態においては、グレイディッド層50
6のキャリアに対するポテンシャルがその両側で電荷蓄
積層505のキャリアに対するポテンシャルと第2クラ
ッド層508のキャリアに対するポテンシャルとに等し
くなっている。そのため、グレイディッド層506と電
荷蓄積層505との界面、グレイディッド層506と第
2クラッド層508との界面での電圧降下が生じず、そ
れにより、低電圧で素子の動作が可能になる。
In this embodiment, the graded layer 50
The potential for the carrier 6 is equal to the potential for the carrier of the charge storage layer 505 and the potential for the carrier of the second cladding layer 508 on both sides thereof. Therefore, no voltage drop occurs at the interface between the graded layer 506 and the charge storage layer 505 and at the interface between the graded layer 506 and the second cladding layer 508, and the device can operate at a low voltage.

【0049】また、第1クラッド層507及び第2クラ
ッド層508がp型の導電型である場合には、キャリア
は正孔となり、そのポテンシャルは価電子帯端501の
位置が高い部分ほど低くなる。グレイディッド層506
のキャリアに対するポテンシャルがその両側で電荷蓄積
層505のキャリアに対するポテンシャル及び第2クラ
ッド層508のキャリアに対するポテンシャルと等しく
なっていることにより、上記同様の効果が得られる。
When the first cladding layer 507 and the second cladding layer 508 are of the p-type conductivity type, the carriers are holes, and the potential thereof decreases as the position of the valence band edge 501 increases. . Graded layer 506
Is equal to the potential for carriers of the charge storage layer 505 and the potential for carriers of the second cladding layer 508 on both sides thereof, the same effect as described above can be obtained.

【0050】本形態の材料としては、例えば、第1クラ
ッド層507にn型Al0.7Ga0.3As、電荷蓄積層5
05にアンドープGaAs、グレイディッド層506に
GaAsからAl0.7Ga0.3Asまで連続に変化したn
型もしくはアンドープAlGaAsグレイディッド層、
第2クラッド層508にn型Al0.7Ga0.3Asをそれ
ぞれ用いた組み合わせや、類似の第1クラッド層50
7、電荷蓄積層505、グレイディッド層506、第2
クラッド層508の組み合わせとしてp型AlGaAs
/GaAs/AlGaAsグレイディッド層/p型Al
GaAs、n型ZnSe/CdSe/CdZnSeグレ
イディッド層/n型ZnSe、n型ZnMgSSe/Z
nSSe/ZnMgSSeグレイディッド層/n型Zn
MgSSe等の材料系が考えられる。
As a material of this embodiment, for example, the first cladding layer 507 is formed of n-type Al 0.7 Ga 0.3 As,
05, undoped GaAs, graded layer 506 n continuously changed from GaAs to Al 0.7 Ga 0.3 As
Type or undoped AlGaAs graded layer,
Combinations using n-type Al 0.7 Ga 0.3 As for the second cladding layer 508, or similar first cladding layers 50
7, charge storage layer 505, graded layer 506, second
P-type AlGaAs as a combination of the cladding layer 508
/ GaAs / AlGaAs graded layer / p-type Al
GaAs, n-type ZnSe / CdSe / CdZnSe graded layer / n-type ZnSe, n-type ZnMgSSe / Z
nSSe / ZnMgSSe graded layer / n-type Zn
A material system such as MgSSe is conceivable.

【0051】また、電荷蓄積層505と第2クラッド層
508との材料系が互いに異なってもよく、その構成例
として、第1クラッド層507にn型Zn0.36Cd0.34
Mg 0.3Se、電荷蓄積層505にアンドープZn0.47
Cd0.53Se、グレイディッド層506にZn0.47Cd
0.53SeからZnSe0.54Te0.46まで連続に変化した
InPに格子整合したn型もしくはアンドープZnCd
SeTeグレイディッド層、第2クラッド層508にn
型Zn0.36Cd0.34Mg0.3Seをそれぞれ用いた組み
合わせや、同じ組み合わせの第1クラッド層507や第
2クラッド層508をZnMgSeTeやMgCdSS
eで置き換えたもの、あるいは第1クラッド層507、
電荷蓄積層505、グレイディッド層506、第2クラ
ッド層508の組み合わせとしてn型MgCdSSe/
ZnCdMgSe/ZnCdMgSeグレイディッド層
/n型MgCdSSe、p型ZnCdMgSe/ZnT
e/ZnCdSeTeグレイディッド層/p型ZnCd
MgSe等が考えられる。
The charge storage layer 505 and the second cladding layer
508 and the material system may be different from each other.
As the first cladding layer 507, n-type Zn0.36Cd0.34
Mg 0.3Se, undoped Zn in the charge storage layer 5050.47
Cd0.53Se, Zn in the graded layer 5060.47Cd
0.53Se to ZnSe0.54Te0.46Changed continuously until
N-type or undoped ZnCd lattice matched to InP
The SeTe graded layer and the second cladding layer 508 have n
Type Zn0.36Cd0.34Mg0.3A set using each of Se
The first cladding layer 507 or the
The two cladding layers 508 are made of ZnMgSeTe or MgCdSS
e, or the first cladding layer 507,
The charge storage layer 505, the graded layer 506, the second
N-type MgCdSSe /
ZnCdMgSe / ZnCdMgSe graded layer
/ N-type MgCdSSe, p-type ZnCdMgSe / ZnT
e / ZnCdSeTe graded layer / p-type ZnCd
MgSe or the like can be considered.

【0052】また、上述したものにおいては、第1クラ
ッド層507と第2クラッド層508とに同じ材料系を
用いたが、第1クラッド層と第2クラッド層との材料系
を互いに異なるものとしてもよい。
In the above-described embodiment, the same material system is used for the first cladding layer 507 and the second cladding layer 508, but the material systems of the first cladding layer and the second cladding layer are different from each other. Is also good.

【0053】また、電荷蓄積層が薄い構造の極限として
電荷蓄積層505を省き、グレイディッド層を電荷蓄積
層として用いても上述した効果を得ることができる。
The above-described effect can be obtained even if the charge storage layer 505 is omitted as a limit of the structure in which the charge storage layer is thin and a graded layer is used as the charge storage layer.

【0054】(第4の実施の形態)本形態は、第3の実
施の形態に示したものと基本的に同一の構造を有するも
のであるが、電荷蓄積層と第2クラッド層との間に、組
成が連続的に変化した半導体混晶のグレイディッド層が
設けられて構成されている。なお、電荷供給層、電荷蓄
積層及びグレイディッド層における屈折率は、第1クラ
ッド層及び第2クラッド層における屈折率よりも大き
く、電荷供給層、電荷蓄積層及びグレイディッド層に光
が閉じ込められる構造になっている。また、第1クラッ
ド層と第2クラッド層と電荷供給層とは互いに同一の導
電型を有している。
(Fourth Embodiment) The present embodiment has basically the same structure as that shown in the third embodiment, except that the space between the charge storage layer and the second cladding layer is different. In addition, a graded layer of a semiconductor mixed crystal having a continuously changed composition is provided. Note that the refractive indices of the charge supply layer, the charge storage layer, and the graded layer are larger than the refractive indices of the first cladding layer and the second cladding layer, and light is confined in the charge supply layer, the charge storage layer, and the graded layer. It has a structure. The first cladding layer, the second cladding layer, and the charge supply layer have the same conductivity type.

【0055】図6は、本発明の波長可変レーザダイオー
ドの第4の実施の形態におけるバンドラインアップ図で
ある。
FIG. 6 is a band lineup diagram of a tunable laser diode according to a fourth embodiment of the present invention.

【0056】図6に示すように本形態においては、電荷
蓄積層605と電荷供給層609との界面においては、
電荷蓄積層605のキャリアに対するポテンシャルが電
荷供給層609のキャリアに対するポテンシャルよりも
低くなっている。ここで、電荷供給層609がn型の導
電型である場合、キャリアは電子603となり、電子の
ポテンシャルは伝導帯端602の低い部分で低くなり、
電子は電荷供給層609から電荷蓄積層605に移動し
て電荷蓄積層605の電荷供給層609との界面近傍に
蓄積される。また、電荷供給層609には電子の存在し
ない空乏層領域604が形成される。
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, at the interface between the charge storage layer 605 and the charge supply layer 609,
The potential of the charge storage layer 605 with respect to carriers is lower than the potential of the charge supply layer 609 with respect to carriers. Here, when the charge supply layer 609 is an n-type conductivity type, the carriers are electrons 603 and the potential of the electrons is lower at a lower portion of the conduction band edge 602,
The electrons move from the charge supply layer 609 to the charge storage layer 605 and are stored near the interface between the charge storage layer 605 and the charge supply layer 609. In addition, a depletion layer region 604 where electrons do not exist is formed in the charge supply layer 609.

【0057】また、電荷蓄積層605のキャリアに対す
るポテンシャルはグレイディッド層606のキャリアに
対するポテンシャルと等しくなっており、そのため、電
荷蓄積層605とグレイディッド層606との界面には
キャリアは蓄積されない。また、第2クラッド層608
のキャリアに対するポテンシャルはグレイディッド層6
06のキャリアに対するポテンシャルと等しくなってお
り、そのため、グレイディッド層606と第2クラッド
層608との界面にキャリアは蓄積されない。
The potential of the charge storage layer 605 for carriers is equal to the potential of the graded layer 606 for carriers. Therefore, no carriers are accumulated at the interface between the charge storage layer 605 and the graded layer 606. Also, the second cladding layer 608
Potential for carriers is graded layer 6
Therefore, the carrier is not accumulated at the interface between the graded layer 606 and the second cladding layer 608.

【0058】第1クラッド層607に正の電圧を印加し
ていくと、電荷供給層609から電荷蓄積層605へ電
子が移動し、電荷蓄積層605における電子の蓄積量が
増加する。電荷蓄積層605における電荷密度が大きく
なると、それにともなって、導波路の有効屈折率は小さ
くなる。電荷供給層609と電荷蓄積層605との界面
近傍で光プロファイルが最大になるように設計されてい
るため、光と蓄積電子による屈折率変化の結合が大きく
なり、第2の実施の形態に示したものと同様にレーザの
発振波長を変えることができる。
When a positive voltage is applied to the first cladding layer 607, electrons move from the charge supply layer 609 to the charge storage layer 605, and the amount of electrons stored in the charge storage layer 605 increases. As the charge density in the charge storage layer 605 increases, the effective refractive index of the waveguide decreases accordingly. Since the light profile is designed to be maximized in the vicinity of the interface between the charge supply layer 609 and the charge storage layer 605, the coupling of the change in the refractive index due to light and the stored electrons becomes large, and this is shown in the second embodiment. The oscillation wavelength of the laser can be changed in the same manner as the above.

【0059】本形態においては、グレイディッド層60
6のキャリアに対するポテンシャルがその両側で電荷蓄
積層605のキャリアに対するポテンシャルと第2クラ
ッド層608のキャリアに対するポテンシャルと等しく
なっている。そのため、グレイディッド層606と電荷
蓄積層605との界面、グレイディッド層606と第2
クラッド層608との界面での電圧降下が生じず、それ
により、低電圧で素子の動作が可能になる。
In this embodiment, the graded layer 60
The potential for carriers of No. 6 is equal to the potential of carriers of the charge storage layer 605 and the potential of carriers of the second cladding layer 608 on both sides thereof. Therefore, the interface between the graded layer 606 and the charge storage layer 605, the graded layer 606 and the second
No voltage drop occurs at the interface with the cladding layer 608, which allows the device to operate at a low voltage.

【0060】また、第1クラッド層607、電荷供給層
609及び第2クラッド層608がp型の導電型である
場合には、キャリアは正孔となり、そのポテンシャルは
価電子帯端601の位置が高い部分ほど低くなる。グレ
イディッド層606のキャリアに対するポテンシャルが
その両側で電荷蓄積層605のキャリアに対するポテン
シャルと第2クラッド層608とのキャリアに対するポ
テンシャルと等しくなっていることにより、上記同様の
効果が得られる。
When the first cladding layer 607, the charge supply layer 609, and the second cladding layer 608 are of the p-type conductivity type, the carriers are holes, and the potential is at the position of the valence band edge 601. The higher part is lower. Since the potential of the graded layer 606 with respect to the carriers on both sides thereof is equal to the potential of the charge storage layer 605 with respect to the carriers and the potential of the second cladding layer 608 with respect to the carriers, the same effect as described above can be obtained.

【0061】本発明の材料としては、例えば、第1クラ
ッド層607にn型Zn0.7Mg0.3Se0.7Te0.3、電
荷供給層609にn型ZnSe0.54Te0.46、電荷蓄積
層605にアンドープZn0.47Cd0.53Se、グレイデ
ィッド層606にZn0.47Cd0.53SeからZnSe
0.54Te0.46まで組成が連続に変化しInPに格子整合
したn型もしくはアンドープZnCdSeTeグレイデ
ィッド層、第2クラッド層608にn型Zn0.36Cd
0.34Mg0.3Seをそれぞれ用いた組み合わせや、この
組み合わせで第2クラッド層608をn型ZnMgSe
Teやn型MgCdSSeで置き換えたもの、あるいは
第1クラッド層607、電荷供給層609、電荷蓄積層
605、グレイディッド層606、第2クラッド層60
8の組み合わせとしてn型ZnMgSe/n型ZnTe
/CdSe/ZnCdSeグレイディッド層/n型Zn
Se、n型ZnSe/n型AlGaAs/GaAs/G
aAsZnSeグレイディッド層/n型ZnSe、p型
ZnSe/p型AlG組As/GaAs/GaASZn
Seグレイディッド層/p型ZnSe、n型MgCdS
Se/n型ZnSeTe/ZnMgCdSe/ZnMg
CdSeグレイディッド層/n型MgCdSSe、p型
ZnMgCdSe/p型ZnCdSe/ZnSeTe/
ZnCdSeTeグレイディッド層/p型ZnCdMg
Seなどの材料系を用いてもよい。
The materials of the present invention include, for example, n-type Zn 0.7 Mg 0.3 Se 0.7 Te 0.3 for the first cladding layer 607, n-type ZnSe 0.54 Te 0.46 for the charge supply layer 609, and undoped Zn 0.47 Cd for the charge storage layer 605. 0.53 Se, Zn 0.47 Cd 0.53 Se from Zn 0.47 Cd 0.53 Se to graded layer 606
N-type or undoped ZnCdSeTe graded layer whose composition continuously changes to 0.54 Te 0.46 and is lattice-matched to InP, and n-type Zn 0.36 Cd as the second cladding layer 608
A combination using each of 0.34 Mg 0.3 Se and the combination of the second cladding layer 608 with the n-type ZnMgSe
Te or n-type MgCdSSe, or the first cladding layer 607, charge supply layer 609, charge storage layer 605, graded layer 606, second cladding layer 60
N-type ZnMgSe / n-type ZnTe
/ CdSe / ZnCdSe graded layer / n-type Zn
Se, n-type ZnSe / n-type AlGaAs / GaAs / G
aAsZnSe graded layer / n-type ZnSe, p-type ZnSe / p-type AlG group As / GaAs / GaAsZn
Se graded layer / p-type ZnSe, n-type MgCdS
Se / n type ZnSeTe / ZnMgCdSe / ZnMg
CdSe graded layer / n-type MgCdSSe, p-type ZnMgCdSe / p-type ZnCdSe / ZnSeTe /
ZnCdSeTe graded layer / p-type ZnCdMg
A material system such as Se may be used.

【0062】また、上述したものにおいては、第1クラ
ッド層と第2クラッド層とに同じ材料を用いたが、第1
クラッド層と第2クラッド層の材料系を互いに異なるも
のとしてもよい。
In the above-described embodiment, the same material is used for the first cladding layer and the second cladding layer.
The material systems of the cladding layer and the second cladding layer may be different from each other.

【0063】また、電荷蓄積層が薄い構造の極限として
電荷蓄積層605を省き、グレイディッド層を電荷蓄積
層として用いても本発明の効果は得られる。
The effect of the present invention can be obtained even if the charge storage layer 605 is omitted as a limit of the structure in which the charge storage layer is thin and a graded layer is used as the charge storage layer.

【0064】(第5の実施の形態)本形態は、第3の実
施の形態に示したものと基本的に同一の構造を有するも
のである。
(Fifth Embodiment) This embodiment has basically the same structure as that shown in the third embodiment.

【0065】図7は、本発明の波長可変レーザダイオー
ドの第5の実施の形態におけるバンドラインアップ図で
あり、第1クラッド層311、第2クラッド層314及
び電荷供給層317がn型の導電型である場合を示す。
FIG. 7 is a band lineup diagram of a wavelength tunable laser diode according to a fifth embodiment of the present invention. The first cladding layer 311, the second cladding layer 314, and the charge supply layer 317 are n-type conductive layers. Indicates a type.

【0066】本形態においては、第1クラッド層311
と電荷供給層317との界面において電子に対する伝導
帯端702のポテンシャルが等しくなっており、それに
より、この界面において電圧降下が生じず、それによ
り、低電圧で素子の動作が可能になる。
In the present embodiment, the first cladding layer 311
The potential of the conduction band edge 702 for electrons at the interface between the semiconductor device and the charge supply layer 317 is equal, so that no voltage drop occurs at this interface, thereby enabling the device to operate at a low voltage.

【0067】また、第1クラッド層311、電荷供給層
317及び第2クラッド層314がp型の導電型である
場合には、キャリアは正孔となるが、第1クラッド層3
11と電荷供給層317との界面で正孔に対する価電子
帯端701のポテンシャルが等しくなっていることによ
り、上記同様の効果が得られる。
When the first cladding layer 311, the charge supply layer 317, and the second cladding layer 314 are of the p-type conductivity type, the carriers are holes but the first cladding layer 311
Since the potential of the valence band edge 701 with respect to the holes is equal at the interface between the charge supply layer 317 and the charge supply layer 317, the same effect as described above can be obtained.

【0068】本形態の材料としては、例えば、第1クラ
ッド層311、電荷供給層317、電荷蓄積層312、
第2クラッド層314にn型Zn0.36Cd0.34Mg0.3
Se/n型ZnSe0.54Te0.46/Zn0.47Cd0.53
e/n型Zn0.36Cd0.34Mg0.3Seをそれぞれ用い
た組み合わせや、この組み合わせで第2クラッド層31
4をn型ZnMgSeTeやn型MgCdSSeを用い
たものやp型ZnCdMgSe/p型ZnCdSe/Z
nSeTe/p型ZnCdMgSeなどの組み合わせが
考えられる。
As the material of this embodiment, for example, the first cladding layer 311, the charge supply layer 317, the charge storage layer 312,
The second cladding layer 314 has n-type Zn 0.36 Cd 0.34 Mg 0.3
Se / n type ZnSe 0.54 Te 0.46 / Zn 0.47 Cd 0.53 S
e / n-type Zn 0.36 Cd 0.34 Mg 0.3 Se or a combination using each of them,
4 using n-type ZnMgSeTe or n-type MgCdSSe or p-type ZnCdMgSe / p-type ZnCdSe / Z
Combinations such as nSeTe / p-type ZnCdMgSe are conceivable.

【0069】また、本形態を、第4の実施の形態と組み
合わせて用いてもよい。
This embodiment may be used in combination with the fourth embodiment.

【0070】[0070]

【実施例】以下に、本発明の実施の形態について説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0071】(実施例1)図1に示した半導体基板10
3にn型InP基板を用い、n型クラッド104をn型
InP(n=5×1017cm-3、厚さ2μm)、活性層
105をInGaAs/InGaAsP多重量子井戸、
光ガイド層106a,106bをInGaAsP(厚さ
0.07μm)、pクラッド層107をp型InP(p
=5x10 17cmー3、厚さ2μm)とし、有機金属気相
成長法により結晶成長させた後、n電極108、p電極
109としてAuを真空蒸着により形成した。
(Embodiment 1) The semiconductor substrate 10 shown in FIG.
3 using an n-type InP substrate and n-type cladding 104
InP (n = 5 × 1017cm-3, Thickness 2μm), active layer
105 is an InGaAs / InGaAsP multiple quantum well;
The light guide layers 106a and 106b are formed of InGaAsP (thickness
0.07 μm) and the p-cladding layer 107 is formed of p-type InP (p
= 5x10 17cmー 3, Thickness of 2 μm)
After growing the crystal by the growth method, the n-electrode 108 and the p-electrode
As 109, Au was formed by vacuum evaporation.

【0072】半導体基板110にはGaAs基板を用
い、第2クラッド層114をn型Al 0.7Ga0.3As
(n=5×1017cm-3、厚さ2μm)として有機金属
気相成長により結晶成長させた後、フォトリソグラフィ
ーと化学エッチングにより1.55μmブラッグ波長を
有する回折格子113を形成し、電荷蓄積層112をア
ンドーブGaAs(厚さ0.10μm)、第1クラッド
111をn型Al0.7Ga0 .3AS(n=5×1017cm
-3、厚さ2μm)として再成長させた。
As the semiconductor substrate 110, a GaAs substrate is used.
The second cladding layer 114 is made of n-type Al 0.7Ga0.3As
(N = 5 × 1017cm-3, Organic metal as thickness 2μm)
Photolithography after crystal growth by vapor phase growth
And 1.55μm Bragg wavelength by chemical etching
Is formed, and the charge storage layer 112 is
Dove GaAs (0.10 μm thickness), 1st clad
111 is n-type Al0.7Ga0 .3AS (n = 5 × 1017cm
-3, Thickness 2 μm).

【0073】第1電極116、第2電極115としてA
uを真空蒸着により形成した。
As the first electrode 116 and the second electrode 115, A
u was formed by vacuum evaporation.

【0074】図8は、本発明の波長可変レーザダイオー
ドの第1の実施例における印加電圧とキャリア密度との
特性を示すグラフであり、図9は、本発明の波長可変レ
ーザダイオードの第1の実施例における印加電圧と発振
波長との特性を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the applied voltage and the carrier density in the first embodiment of the wavelength tunable laser diode of the present invention. FIG. 9 is a graph showing the characteristics of the first embodiment of the wavelength tunable laser diode of the present invention. 4 is a graph illustrating characteristics of an applied voltage and an oscillation wavelength in an example.

【0075】図8に示すように、キャリア濃度は1×1
17cm-3から4×1019cm-3まで変化した。
As shown in FIG. 8, the carrier concentration is 1 × 1
It varied from 0 17 cm −3 to 4 × 10 19 cm −3 .

【0076】また、活性層領域101に電流を注入し、
第1電極の印加電圧を変化させたところ、図9に示すよ
うに、発振波長は1.564μmから1.553μmま
で変化した。
Further, a current is injected into the active layer region 101,
When the voltage applied to the first electrode was changed, the oscillation wavelength changed from 1.564 μm to 1.553 μm as shown in FIG.

【0077】このとき波辰制御領域102に流れる電流
は1mA以下であり消費電力の非常に小さな素子が得ら
れた。
At this time, the current flowing through the wave control area 102 was 1 mA or less, and an element with very low power consumption was obtained.

【0078】なお、本実施例においては、活性層領域1
01にInGaASP系材料を用いたが、本発明はこれ
に限られず、AlGaAS系やAlGaAsP系、Zn
CdMgSSe系など他の材料系を用いてもよい。
In this embodiment, the active layer region 1
In the present invention, an InGaAsP-based material was used for Al.01, AlGaAs-based, AlGaAsP-based and Zn-based materials.
Another material system such as a CdMgSSe system may be used.

【0079】また、第1クラッド層、電荷蓄積層及び第
2クラッド層をn型AlGaAs/GaAs/n型Al
GaAs構造としたがこれに限られず、p型AlGaA
s/GaAs/p型AlGaAs、n型ZnSe/Cd
Se/n型ZnSe、n型ZnMgSSe/ZnSSe
/n型ZnMgSSe、n型MgCdSSe/ZnCd
MgSe/n型MgCdSSeなど他の材料系を用いて
もよい。
Further, the first cladding layer, the charge storage layer and the second cladding layer are made of n-type AlGaAs / GaAs / n-type Al
Although a GaAs structure was adopted, the present invention is not limited to this.
s / GaAs / p-type AlGaAs, n-type ZnSe / Cd
Se / n-type ZnSe, n-type ZnMgSSe / ZnSSe
/ N-type ZnMgSSe, n-type MgCdSSe / ZnCd
Other material systems such as MgSe / n-type MgCdSSe may be used.

【0080】また、第1クラッド層と第2クラッド層と
に同じAlGaAs系の材料を用いたが、n型ZnMg
SeTe/ZnCdMgSe/n型MgCdSSe、n
型ZnMgSSe/ZnSSe/n型ZnCdSSeの
ように第1クラッド層と第2クラッド層との材料系を互
いに異なるものとしてもよい。
Although the same AlGaAs-based material was used for the first cladding layer and the second cladding layer, n-type ZnMg
SeTe / ZnCdMgSe / n-type MgCdSSe, n
The material system of the first cladding layer and the material system of the second cladding layer may be different from each other, such as the type ZnMgSSe / ZnSSe / n-type ZnCdSSe.

【0081】また、基板として活性層領域と波長制御領
域とでそれぞれ異なるものを用いたが同一基板を用いて
モノリシックに成長させて用いてもよい。
Although different substrates are used for the active layer region and the wavelength control region, they may be monolithically grown using the same substrate.

【0082】(実施例2)図3に示した半導体基板30
3にn型InP基板を用い、n型クラッド層304をn
型InP(n=5×1017cm-3、厚さ2μm)、活性
層305をInGaAs/InGaAsP多重量子井
戸、光ガイド層306a、306bをInGaASP
(厚さ0.07μm)、p型クラッド層307をp型I
nP(p=5×1017cm-3、厚さ2μm)とし、有機
金属気相成長法により結晶成長させた。
(Embodiment 2) The semiconductor substrate 30 shown in FIG.
3, an n-type InP substrate was used, and the n-type
Type InP (n = 5 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm), the active layer 305 is InGaAs / InGaAsP multiple quantum well, and the light guide layers 306a and 306b are InGaASP.
(Thickness: 0.07 μm), the p-type cladding layer 307 is
Crystals were grown by metalorganic vapor phase epitaxy with nP (p = 5 × 10 17 cm −3 , thickness 2 μm).

【0083】半導体基板310はn型InP基板として
半導体基板303の一部を用い、第2クラッド層314
をn型Mg0.3Cd0.70.57Se0.43(n=5×1017
cm -3、厚さ2μm)として分子線エピタキシー法によ
り結晶成長させた後、フォトリソグラフィーとドライエ
ッチングにより1.55μmのブラッグ波長を有する回
折格子313を形成し、電荷蓄積層312をアンドープ
Zn0.47Cd0.53Se(厚さ0.1μm)、電流供給層
317をn型ZnSe0.54Te0.46(n=5×1017
-3、厚さ0.1μm)、第1クラッド311をn型Z
0.7Mg0.3Se0.7Te0.3(n=5×1017cm-3
厚さ2μm)とし再成長させた。
The semiconductor substrate 310 is an n-type InP substrate
The second cladding layer 314 is formed by using a part of the semiconductor substrate 303.
With n-type Mg0.3Cd0.7S0.57Se0.43(N = 5 × 1017
cm -3, Thickness 2 μm) by molecular beam epitaxy.
After crystal growth, photolithography and dry etching
A circuit having a Bragg wavelength of 1.55 μm
Form a folded grating 313 and undoped the charge storage layer 312
Zn0.47Cd0.53Se (0.1 μm thickness), current supply layer
317 is n-type ZnSe0.54Te0.46(N = 5 × 1017c
m-3, Thickness 0.1 μm), the first cladding 311 is made of n-type Z
n0.7Mg0.3Se0.7Te0.3(N = 5 × 1017cm-3,
(Thickness: 2 μm) and regrown.

【0084】n電極308、p電極309、第1電極3
16、第2電極315としてAuを真空蒸着により形成
した。
The n electrode 308, the p electrode 309, the first electrode 3
16. Au was formed as the second electrode 315 by vacuum evaporation.

【0085】活性層領域301と波長制御領域302と
は一つの基板上にモノリシックに形成した。
The active layer region 301 and the wavelength control region 302 were formed monolithically on one substrate.

【0086】図10は、本発明の波長可変レーザダイオ
ードの第2の実施例における印加電圧と発振波長との特
性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the characteristics of the applied voltage and the oscillation wavelength in the second embodiment of the wavelength tunable laser diode according to the present invention.

【0087】本実施例においては、光プロファイルの強
度が最大となる位置に電荷供給層と電荷蓄積層との界面
近傍が設計されているために、図10に示すように、発
振波長が1.553μmから1.545μmまで大きく
変化した。
In this embodiment, since the vicinity of the interface between the charge supply layer and the charge storage layer is designed at the position where the intensity of the light profile is maximum, as shown in FIG. It changed greatly from 553 μm to 1.545 μm.

【0088】このとき、波長制御領域302に流れる電
流は1mA以下であり、消費電力の非常に小さな素子が
得られた。
At this time, the current flowing through the wavelength control region 302 was 1 mA or less, and an element with very low power consumption was obtained.

【0089】なお、本実施例においては、活性層領域3
01にInGaAsP系材料を用いたが、本発明はこれ
に限られず、AlGaAs系やAlGaAsP系、Zn
CdMgSSe系など他の村料系を用いてもよい。
In this embodiment, the active layer region 3
Although the InGaAsP-based material was used for 01, the present invention is not limited to this, and AlGaAs-based, AlGaAsP-based, Zn
Other village materials such as CdMgSSe may be used.

【0090】また、第1クラッド層、電荷供給層、電荷
蓄積層、第2クラッド層をn型ZnMgSeTe/n型
ZnSeTe/ZnCdSe/n型MgCdSSeとし
たが、これに限られず、n型ZnMgSe/n型ZnT
e/CdSe/n型ZnSe、n型ZnSe/n型Al
GaAs/GaAs/n型ZnSe、p型ZnSe/p
型AlGaAs/GaAs/p型ZnSe、n型ZnM
gSeTe/n型ZnSeTe/ZnMgCdSe/n
型MgCdSSeなど他の材料系を用いてもよい。
The first cladding layer, the charge supply layer, the charge storage layer, and the second cladding layer are made of n-type ZnMgSeTe / n-type ZnSeTe / ZnCdSe / n-type MgCdSSe, but are not limited thereto. Type ZnT
e / CdSe / n-type ZnSe, n-type ZnSe / n-type Al
GaAs / GaAs / n-type ZnSe, p-type ZnSe / p
-Type AlGaAs / GaAs / p-type ZnSe, n-type ZnM
gSeTe / n type ZnSeTe / ZnMgCdSe / n
Other material systems such as type MgCdSSe may be used.

【0091】また、基板として活性層領域と波長制御領
域とで同じもの用いたが、互いに異なる基板を用いても
よい。
Although the same substrate is used in the active layer region and the wavelength control region, different substrates may be used.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
波長制御領域の電荷供給層あるいは第1クラッド層から
電荷蓄積層へのキャリアの移動を利用して発振波長を変
化させる構成としたため、素子外部からの電流注入をほ
とんど必要とせず、それにより、消費電力を低減させる
ことができる。また、受動導波路部における発熱量が少
なくなり、導波路発熱による屈折率変化を抑えることが
でき、それにより、波長の制御性を向上させることがで
きる。
As described above, in the present invention,
Since the oscillation wavelength is changed by using the movement of carriers from the charge supply layer or the first cladding layer in the wavelength control region to the charge storage layer, almost no current injection from the outside of the device is required, thereby reducing power consumption. The power can be reduced. In addition, the amount of heat generated in the passive waveguide portion is reduced, and a change in the refractive index due to heat generation of the waveguide can be suppressed, thereby improving the controllability of the wavelength.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の波長可変レーザダイオードの第1の実
施の形態を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a wavelength tunable laser diode according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した波長可変レーザダイオードのバン
ドラインアップ図である。
FIG. 2 is a band lineup diagram of the wavelength tunable laser diode shown in FIG.

【図3】本発明の波長可変レーザダイオードの第2の実
施の形態を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a wavelength tunable laser diode according to a second embodiment of the present invention.

【図4】図3に示した波長可変レーザダイオードのバン
ドラインアップ図である。
FIG. 4 is a band lineup diagram of the wavelength tunable laser diode shown in FIG. 3;

【図5】本発明の波長可変レーザダイオードの第3の実
施の形態におけるバンドラインアップ図である。
FIG. 5 is a band lineup diagram of a wavelength tunable laser diode according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の波長可変レーザダイオードの第4の実
施の形態におけるバンドラインアップ図である。
FIG. 6 is a band lineup diagram of a wavelength tunable laser diode according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の波長可変レーザダイオードの第5の実
施の形態におけるバンドラインアップ図である。
FIG. 7 is a band lineup diagram of a tunable laser diode according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の波長可変レーザダイオードの第1の実
施例における印加電圧とキャリア密度との特性を示すグ
ラフである。
FIG. 8 is a graph showing characteristics of an applied voltage and a carrier density in the first embodiment of the wavelength tunable laser diode of the present invention.

【図9】本発明の波長可変レーザダイオードの第1の実
施例における印加電圧と発振波長との特性を示すグラフ
である。
FIG. 9 is a graph showing characteristics of an applied voltage and an oscillation wavelength in the first embodiment of the wavelength tunable laser diode of the present invention.

【図10】本発明の波長可変レーザダイオードの第2の
実施例における印加電圧と発振波長との特性を示すグラ
フである。
FIG. 10 is a graph showing characteristics of an applied voltage and an oscillation wavelength in a second embodiment of the wavelength tunable laser diode of the present invention.

【図11】従来の波長可変レーザダイオードの一構成例
を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing one configuration example of a conventional tunable laser diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,301 活性層領域 102,302 波長制御領域 103,110,303,310 半導体基板 104,304 n型クラッド層 105,305 活性層 106a,106b,306a,306b ガイド層 107,307 p型クラッド層 108,308 n電極 109,309 p電極 111,311,507,607 第1クラッド層 112,312,505,605 電荷蓄積層 113,313 回折格子 114,314,508,608 第2クラッド層 115,315 第2電極 116,316 第1電極 201,401,501,601,701 価電子帯
端 202,402,502,602,702 伝導帯端 203,403,503,603 電子 204,404,504,604 空乏層領域 317,609 電荷供給層 506,606 グレイディッド層
101, 301 Active layer region 102, 302 Wavelength control region 103, 110, 303, 310 Semiconductor substrate 104, 304 N-type cladding layer 105, 305 Active layer 106a, 106b, 306a, 306b Guide layer 107, 307 P-type cladding layer 108 , 308 n-electrode 109, 309 p-electrode 111, 311, 507, 607 first cladding layer 112, 312, 505, 605 charge storage layer 113, 313 diffraction grating 114, 314, 508, 608 second cladding layer 115, 315 Two electrodes 116,316 First electrodes 201,401,501,601,701 Valence band edges 202,402,502,602,702 Conduction band ends 203,403,503,603 Electrons 204,404,504,604 Depletion layer Region 317,609 Charge supply layer 5 06,606 Graded layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 G02F 1/00 - 1/35 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 G02F 1/00-1/35 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 発光領域である活性層領域と、発振波長
を制御する波長制御領域とからなり、該波長制御領域に
おける屈折率の変化によって、前記活性層領域にて発光
するレーザの波長が変化する波長可変レーザダイオード
において、 前記波長制御領域は、 半導体基板上に形成された第2クラッド層と、該第2クラッド層上に形成され、組成が連続的に変化し
た半導体混晶のグレイディッド層と、グレイディッド層上に形成された電荷蓄積層と、 前記第2クラッド層と同一の導電型を具備し、前記電荷
蓄積層上に形成された第1クラッド層とを有し、前記グレイディッド層 及び前記電荷蓄積層における屈折
率が前記第1クラッド層及び前記第2クラッド層におけ
る屈折率よりも大きく、かつ、前記第1クラッド層のキ
ャリアに対するポテンシャルが前記電荷蓄積層のキャリ
アに対するポテンシャルよりも高く、かつ、前記グレイ
ディッド層のキャリアに対するポテンシャルが前記電荷
蓄積層及び前記第2クラッド層のキャリアに対するポテ
ンシャルと等しいことを特徴とする波長可変レーザダイ
オード。
An active layer region, which is a light emitting region, and a wavelength control region for controlling an oscillation wavelength, wherein a change in the refractive index in the wavelength control region causes a change in the wavelength of a laser emitting in the active layer region. In the wavelength tunable laser diode, the wavelength control region includes a second cladding layer formed on a semiconductor substrate, and a second cladding layer formed on the second cladding layer.
A semiconductor mixed crystal graded layer, a charge storage layer formed on the graded layer , and a first clad formed on the charge storage layer, having the same conductivity type as the second clad layer. A refractive index in the graded layer and the charge storage layer is larger than a refractive index in the first cladding layer and the second cladding layer, and the potential of the first cladding layer for carriers is A potential higher than the potential of the charge storage layer with respect to the carriers, and
The potential of the carrier of the did layer is the electric charge.
Potentials for carriers in the storage layer and the second cladding layer
Tunable laser diode characterized by being equal to a tangential .
【請求項2】 発光領域である活性層領域と、発振波長
を制御する波長制御領域とからなり、該波長制御領域に
おける屈折率の変化によって、前記活性層領域にて発光
するレーザの波長が変化する波長可変レーザダイオード
において、 前記波長制御領域は、 半導体基板上に形成された第2クラッド層と、 該第2クラッド層上に形成された電荷蓄積層と、 前記第2クラッド層と同一の導電型を具備し、前記電荷
蓄積層上に形成された電荷供給層と、 前記第2クラッド層と同一の導電型を具備し、前記電荷
供給層上に形成された第1クラッド層とを有し、 前記電荷蓄積層及び前記電荷供給層における屈折率が前
記第1クラッド層及び前記第2クラッド層における屈折
率よりも大きく、かつ、前記電荷供給層のキャリアに対
するポテンシャルが前記電荷蓄積層のキャリアに対する
ポテンシャルよりも高いことを特徴とする波長可変レー
ザダイオード。
2. An active layer region, which is a light emitting region, and a wavelength control region for controlling an oscillation wavelength, and a change in a refractive index in the wavelength control region causes a change in a wavelength of a laser emitting in the active layer region. In the wavelength tunable laser diode, the wavelength control region includes: a second cladding layer formed on a semiconductor substrate; a charge storage layer formed on the second cladding layer; A charge supply layer formed on the charge storage layer, and a first clad layer formed on the charge supply layer and having the same conductivity type as the second clad layer. The refractive indices in the charge storage layer and the charge supply layer are larger than the refractive indices in the first cladding layer and the second cladding layer, and the potential of the charge supply layer with respect to carriers is higher than that of the first and second cladding layers. A tunable laser diode having a potential higher than the potential of the charge storage layer for carriers.
【請求項3】 請求項に記載の波長可変レーザダイオ
ードにおいて、 前記第2クラッド層と前記電荷蓄積層との間に組成が連
続的に変化した半導体混晶のグレイディッド層を有し、 該グレイディッド層における屈折率が前記第1クラッド
層及び前記第2クラッド層における屈折率よりも大き
く、かつ、前記グレイディッド層のキャリアに対するポ
テンシャルが前記電荷蓄積層及び前記第2クラッド層の
キャリアに対するポテンシャルと等しいことを特徴とす
る波長可変レーザダイオード。
3. The tunable laser diode according to claim 2 , further comprising a semiconductor mixed crystal graded layer having a composition continuously changed between the second cladding layer and the charge storage layer. The refractive index in the graded layer is larger than the refractive index in the first clad layer and the second clad layer, and the potential of the graded layer with respect to the carrier is the potential of the charge storage layer and the second clad layer with respect to the carrier. A wavelength tunable laser diode, characterized in that:
【請求項4】 請求項に記載の波長可変レーザダイオ
ードにおいて、 前記第1クラッド層のキャリアに対するポテンシャルが
前記電荷供給層のキャリアに対するポテンシャルと等し
いことを特徴とする波長可変レーザダイオード。
4. The tunable laser diode according to claim 2 , wherein the potential of the first cladding layer for carriers is equal to the potential of the charge supply layer for carriers.
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