JPH0837344A - 半導体レーザ型光増幅器 - Google Patents
半導体レーザ型光増幅器Info
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- JPH0837344A JPH0837344A JP17290894A JP17290894A JPH0837344A JP H0837344 A JPH0837344 A JP H0837344A JP 17290894 A JP17290894 A JP 17290894A JP 17290894 A JP17290894 A JP 17290894A JP H0837344 A JPH0837344 A JP H0837344A
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- Japan
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- quantum well
- band
- well layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歪みによる素子の劣化がしずらく、ＴＥモー
ドとＴＭモードの利得の差の制御がしやすい半導体レー
ザ型光増幅器を提供する。 【構成】 この発明の半導体レーザ型光増幅器では、活
性層として引っ張り歪を受けている量子井戸構造を用い
ている。活性層は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓ
のいずれか一方により形成される少なくとも１層の量子
井戸層とＩｎＰ単結晶基板に格子整合したＩｎＧａＡｓ
Ｐバリア層とで構成されている。量子井戸層は上下をバ
リア層によりはさまれている。このとき、量子井戸層が
受ける引っ張り歪は、０．２〜０．３％程度であり、量
子井戸層の厚さは、約１７ｎｍである。
ドとＴＭモードの利得の差の制御がしやすい半導体レー
ザ型光増幅器を提供する。 【構成】 この発明の半導体レーザ型光増幅器では、活
性層として引っ張り歪を受けている量子井戸構造を用い
ている。活性層は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓ
のいずれか一方により形成される少なくとも１層の量子
井戸層とＩｎＰ単結晶基板に格子整合したＩｎＧａＡｓ
Ｐバリア層とで構成されている。量子井戸層は上下をバ
リア層によりはさまれている。このとき、量子井戸層が
受ける引っ張り歪は、０．２〜０．３％程度であり、量
子井戸層の厚さは、約１７ｎｍである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光通信システムに用い
る半導体レーザ型光増幅器に関する。
る半導体レーザ型光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ型の光増幅器において、活
性層として、引っ張り歪を受けている量子井戸構造をも
つ活性層を用いると、価電子帯の軽い正孔（以下、ＬＨ
と称する場合がある。）のバンドが重い正孔（以下、Ｈ
Ｈと称する場合がある。）のバンドより上に位置するよ
うになる。このため、バンド間の遷移は、ＬＨバンドと
伝導帯の間の電子間の遷移が主となる。その結果、ＴＭ
モードに対する利得を大きくすることができる。そし
て、引っ張り歪量を適当に選ぶと、ＴＭモードの利得を
ＴＥモードの利得と等しくすることができることが文献
１：「特開平１−２５１６８５」に提案されている。
性層として、引っ張り歪を受けている量子井戸構造をも
つ活性層を用いると、価電子帯の軽い正孔（以下、ＬＨ
と称する場合がある。）のバンドが重い正孔（以下、Ｈ
Ｈと称する場合がある。）のバンドより上に位置するよ
うになる。このため、バンド間の遷移は、ＬＨバンドと
伝導帯の間の電子間の遷移が主となる。その結果、ＴＭ
モードに対する利得を大きくすることができる。そし
て、引っ張り歪量を適当に選ぶと、ＴＭモードの利得を
ＴＥモードの利得と等しくすることができることが文献
１：「特開平１−２５１６８５」に提案されている。
【０００３】文献２：「第１０回半導体レーザシンポジ
ウム「性能向上のための手法と技術」予稿集第１５項」
では、波長１．５５μｍの信号光に対して、ＴＥモード
とＴＭモードの利得の差が測定限界以下となることが示
されている。ここでは、活性層は、５層のＩｎＧａＡｓ
井戸層と、ＩｎＰ基板に格子整合しているＩｎＧａＡｓ
Ｐバリア層とで形成されている。そして、引っ張り歪が
０．４５％の場合、量子井戸層の厚さを１３．８μｍと
することで、波長１．５５μｍの信号光に対して、ＴＥ
モードとＴＭモードの利得の差が測定限界である０．５
ｄＢ以下になると報告されている。
ウム「性能向上のための手法と技術」予稿集第１５項」
では、波長１．５５μｍの信号光に対して、ＴＥモード
とＴＭモードの利得の差が測定限界以下となることが示
されている。ここでは、活性層は、５層のＩｎＧａＡｓ
井戸層と、ＩｎＰ基板に格子整合しているＩｎＧａＡｓ
Ｐバリア層とで形成されている。そして、引っ張り歪が
０．４５％の場合、量子井戸層の厚さを１３．８μｍと
することで、波長１．５５μｍの信号光に対して、ＴＥ
モードとＴＭモードの利得の差が測定限界である０．５
ｄＢ以下になると報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザ型光増幅器では、量子井戸層が受ける引っ
張り歪は、０．４５％程度と比較的大きい。このため、
引っ張り歪により素子が劣化しやすくなるという問題が
ある。また、引っ張り歪が大きいと、ＴＥモードとＴＭ
モードの利得の差を小さくするために必要な量子井戸層
の厚さは薄くなると共に、量子井戸層の厚さの許容範囲
が狭くなる。この許容範囲が狭くなると、ＴＥモードと
ＴＭモードの利得の差を制御しにくくなってしまう。
半導体レーザ型光増幅器では、量子井戸層が受ける引っ
張り歪は、０．４５％程度と比較的大きい。このため、
引っ張り歪により素子が劣化しやすくなるという問題が
ある。また、引っ張り歪が大きいと、ＴＥモードとＴＭ
モードの利得の差を小さくするために必要な量子井戸層
の厚さは薄くなると共に、量子井戸層の厚さの許容範囲
が狭くなる。この許容範囲が狭くなると、ＴＥモードと
ＴＭモードの利得の差を制御しにくくなってしまう。
【０００５】このため、従来より、素子の劣化がしずら
く、ＴＥモードとＴＭモードの利得の差の制御がしやす
い半導体レーザ型光増幅器が望まれていた。
く、ＴＥモードとＴＭモードの利得の差の制御がしやす
い半導体レーザ型光増幅器が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このように劣化しにく
く、しかも、ＴＥモードとＴＭモードの利得の差の制御
を容易に行い得る素子とするため、この発明では、半導
体レーザ型光増幅器の構成を下記の通りにする。先ず、
この光増幅器は、ＩｎＰ単結晶基板と、この基板上にこ
の基板と同じ導電型であり、この基板と格子整合した第
１ＩｎＰクラッド層を具え、さらに、この第１クラッド
層上に活性層を具え、さらに、この活性層上に基板と異
なる導電型であり、基板と格子整合した第２ＩｎＰクラ
ッド層とを具えている。そして、この活性層は、ＩｎＧ
ａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓのいずれか一方により形成
される少なくとも１層の量子井戸層と基板に格子整合し
たＩｎＧａＡｓＰバリア層とで構成されている。さら
に、この量子井戸層は上下をバリア層によりはさまれて
いる。そして、このバリア層の格子定数に対する、量子
井戸層の格子定数とバリア層の格子定数の差の比を２／
１０００〜３／１０００の間の値とし、および、量子井
戸層の厚みを、軽い正孔のバンドが重い正孔のバンドと
エネルギー的に等しいか、または上に位置するような厚
みとする。
く、しかも、ＴＥモードとＴＭモードの利得の差の制御
を容易に行い得る素子とするため、この発明では、半導
体レーザ型光増幅器の構成を下記の通りにする。先ず、
この光増幅器は、ＩｎＰ単結晶基板と、この基板上にこ
の基板と同じ導電型であり、この基板と格子整合した第
１ＩｎＰクラッド層を具え、さらに、この第１クラッド
層上に活性層を具え、さらに、この活性層上に基板と異
なる導電型であり、基板と格子整合した第２ＩｎＰクラ
ッド層とを具えている。そして、この活性層は、ＩｎＧ
ａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓのいずれか一方により形成
される少なくとも１層の量子井戸層と基板に格子整合し
たＩｎＧａＡｓＰバリア層とで構成されている。さら
に、この量子井戸層は上下をバリア層によりはさまれて
いる。そして、このバリア層の格子定数に対する、量子
井戸層の格子定数とバリア層の格子定数の差の比を２／
１０００〜３／１０００の間の値とし、および、量子井
戸層の厚みを、軽い正孔のバンドが重い正孔のバンドと
エネルギー的に等しいか、または上に位置するような厚
みとする。
【０００７】この発明の好適実施例では、量子井戸層の
厚さを、１５ｎｍ〜２５ｎｍとするのが良い。
厚さを、１５ｎｍ〜２５ｎｍとするのが良い。
【０００８】
【作用】先ず、作用を説明する前に、半導体レーザ型光
増幅器を量子井戸構造の素子として構成する場合、この
素子の量子井戸層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用い、しか
もこの量子井戸層が０．２５％の引っ張り歪を受けてい
るものとする。その場合の量子井戸層の厚さとバンドギ
ャップ波長との関係を計算で求めてプロットしたのが図
１である。この図１において縦軸にバンドギャップ波長
（単位：μｍ）をとり、横軸に量子井戸層の厚さ（単
位：ｎｍ）をとって示してあり、曲線Ｉは重い正孔（Ｈ
Ｈ）のバンド（以下、このバンドをＨＨバンドと称する
場合がある。）と伝導帯との間（以下、ＨＨ−ｅと称す
る場合がある。）のバンドギャップ波長の変化を示し、
および、曲線ＩＩは軽い正孔（ＬＨ）のバンド（以下、
このバンドをＬＨバンドと称する場合がある。）と伝導
帯との間（以下、ＬＨ−ｅと称する場合がある。）のバ
ンドギャップ波長の変化を示す。なお、横軸の厚さは、
０〜３０ｎｍまでをプロットして示してある。 図１に
示す曲線ＩおよびＩＩからも理解出来るように、量子井
戸層の厚さが、約１５ｎｍより薄い場合、ＨＨ−ｅのバ
ンドギャップ波長の方がＬＨ−ｅのバンドギャップ波長
より大きい。これは、ＨＨバンドのバンド端が、ＬＨバ
ンドのバンド端よりもエネルギ−的に上に位置している
ことを示している。
増幅器を量子井戸構造の素子として構成する場合、この
素子の量子井戸層としてＩｎＧａＡｓＰ層を用い、しか
もこの量子井戸層が０．２５％の引っ張り歪を受けてい
るものとする。その場合の量子井戸層の厚さとバンドギ
ャップ波長との関係を計算で求めてプロットしたのが図
１である。この図１において縦軸にバンドギャップ波長
（単位：μｍ）をとり、横軸に量子井戸層の厚さ（単
位：ｎｍ）をとって示してあり、曲線Ｉは重い正孔（Ｈ
Ｈ）のバンド（以下、このバンドをＨＨバンドと称する
場合がある。）と伝導帯との間（以下、ＨＨ−ｅと称す
る場合がある。）のバンドギャップ波長の変化を示し、
および、曲線ＩＩは軽い正孔（ＬＨ）のバンド（以下、
このバンドをＬＨバンドと称する場合がある。）と伝導
帯との間（以下、ＬＨ−ｅと称する場合がある。）のバ
ンドギャップ波長の変化を示す。なお、横軸の厚さは、
０〜３０ｎｍまでをプロットして示してある。 図１に
示す曲線ＩおよびＩＩからも理解出来るように、量子井
戸層の厚さが、約１５ｎｍより薄い場合、ＨＨ−ｅのバ
ンドギャップ波長の方がＬＨ−ｅのバンドギャップ波長
より大きい。これは、ＨＨバンドのバンド端が、ＬＨバ
ンドのバンド端よりもエネルギ−的に上に位置している
ことを示している。
【０００９】また、量子井戸層の厚さが１５ｎｍ付近で
は、ＨＨ−ｅおよびＬＨ−ｅのバンドギャップ波長がほ
ぼ同じの約１．５６μｍとなる。厚さが１５ｎｍを越え
て、さらに厚くなっていくと、ＨＨ−ｅのバンドギャッ
プ波長がＬＨ−ｅのバンドギャップ波長より小さくな
る。このことは厚さが１５ｎｍ付近では、ＨＨバンドの
バンド端が、ＬＨバンドのバンド端とエネルギ−的にほ
ほ同じになり、量子井戸層の厚さが１７ｎｍ付近から上
側では、ＬＨバンドのバンド端の方が、ＨＨバンドのバ
ンド端よりエネルギ−的に上に位置していることを示し
ている。
は、ＨＨ−ｅおよびＬＨ−ｅのバンドギャップ波長がほ
ぼ同じの約１．５６μｍとなる。厚さが１５ｎｍを越え
て、さらに厚くなっていくと、ＨＨ−ｅのバンドギャッ
プ波長がＬＨ−ｅのバンドギャップ波長より小さくな
る。このことは厚さが１５ｎｍ付近では、ＨＨバンドの
バンド端が、ＬＨバンドのバンド端とエネルギ−的にほ
ほ同じになり、量子井戸層の厚さが１７ｎｍ付近から上
側では、ＬＨバンドのバンド端の方が、ＨＨバンドのバ
ンド端よりエネルギ−的に上に位置していることを示し
ている。
【００１０】以上の事実から、量子井戸層の厚さが大き
くなるにつれて、ＬＨバンドと伝導帯の間の電子間の遷
移が起こりやすくなり、その結果、ＴＭモードの利得が
大きくなることが理解できる。
くなるにつれて、ＬＨバンドと伝導帯の間の電子間の遷
移が起こりやすくなり、その結果、ＴＭモードの利得が
大きくなることが理解できる。
【００１１】一方、ＨＨバンドのバンド端とＬＨバンド
のバンド端がエネルギー的に等しい場合、通常は、ＨＨ
バンドと伝導帯の間の電子間の遷移確率の方がＬＨバン
ドと伝導帯の間の電子間の遷移確率より大きく、その結
果、ＴＥモードの利得の方がＴＭモードの利得より大き
いことが知られている。
のバンド端がエネルギー的に等しい場合、通常は、ＨＨ
バンドと伝導帯の間の電子間の遷移確率の方がＬＨバン
ドと伝導帯の間の電子間の遷移確率より大きく、その結
果、ＴＥモードの利得の方がＴＭモードの利得より大き
いことが知られている。
【００１２】従って、ＴＥモードとＴＭモードの利得の
差を無くすためには、ＬＨバンドのバンド端をＨＨバン
ドのバンド端よりも、エネルギー的に適当に上に位置す
るように量子井戸層の厚さを設定する必要がある。
差を無くすためには、ＬＨバンドのバンド端をＨＨバン
ドのバンド端よりも、エネルギー的に適当に上に位置す
るように量子井戸層の厚さを設定する必要がある。
【００１３】図１に示す計算結果によれば、量子井戸層
の厚さが、２５ｎｍ程度までは、ＨＨ−ｅのバンドギャ
ップ波長（厚さ約２５ｎｍで、約１．５８μｍ）とＬＨ
−ｅのバンドギャップ波長（厚さ約２５ｎｍで、約１．
６０μｍ）の差は、それほど大きくない。よって、量子
井戸層の厚さが、２５ｎｍ程度までは、ＴＥモードとＴ
Ｍモードの利得の差がほとんど無いと考えられる。ま
た、量子井戸層の厚さが、２５ｎｍより大きくなると、
量子効果が得られなくなることが考えられる。
の厚さが、２５ｎｍ程度までは、ＨＨ−ｅのバンドギャ
ップ波長（厚さ約２５ｎｍで、約１．５８μｍ）とＬＨ
−ｅのバンドギャップ波長（厚さ約２５ｎｍで、約１．
６０μｍ）の差は、それほど大きくない。よって、量子
井戸層の厚さが、２５ｎｍ程度までは、ＴＥモードとＴ
Ｍモードの利得の差がほとんど無いと考えられる。ま
た、量子井戸層の厚さが、２５ｎｍより大きくなると、
量子効果が得られなくなることが考えられる。
【００１４】図１は、計算結果であるため、実際には、
量子井戸層の厚さが、１５ｎｍ程度から、ＴＥモードと
ＴＭモードの利得の差が無くなる可能性が考えられる。
量子井戸層の厚さが、１５ｎｍ程度から、ＴＥモードと
ＴＭモードの利得の差が無くなる可能性が考えられる。
【００１５】上述した図１の計算結果は、量子井戸層を
ＩｎＧａＡｓＰ層とし、かつ、量子井戸層が受ける引っ
張り歪量を０．２５％と仮定したが、量子井戸層が受け
る引っ張り歪が０．２〜０．３％の範囲内にあるなら
ば、図１に示した曲線ＩおよびＩＩと実質的に変わらな
い結果が得られることを確認した。また、量子井戸層を
ＩｎＧａＡｓＰ層の代わりにＩｎＧａＡｓ層を用い、し
かもその量子井戸層が受ける引っ張り歪を０．２〜０．
３％の範囲内とした場合にも、図１の曲線ＩおよびＩＩ
と実質的に変わらない結果が得られることも確認してあ
る。
ＩｎＧａＡｓＰ層とし、かつ、量子井戸層が受ける引っ
張り歪量を０．２５％と仮定したが、量子井戸層が受け
る引っ張り歪が０．２〜０．３％の範囲内にあるなら
ば、図１に示した曲線ＩおよびＩＩと実質的に変わらな
い結果が得られることを確認した。また、量子井戸層を
ＩｎＧａＡｓＰ層の代わりにＩｎＧａＡｓ層を用い、し
かもその量子井戸層が受ける引っ張り歪を０．２〜０．
３％の範囲内とした場合にも、図１の曲線ＩおよびＩＩ
と実質的に変わらない結果が得られることも確認してあ
る。
【００１６】従って、上述したこの発明によれば、バリ
ア層の格子定数に対する、量子井戸層の格子定数とこの
バリア層の格子定数との差の比を２／１０００〜３／１
０００（すなわち、引っ張り歪量に換算すると、０．２
〜０．３％）の間の値としているので、従来の素子の場
合よりも歪に起因した素子劣化は起こりにくい。
ア層の格子定数に対する、量子井戸層の格子定数とこの
バリア層の格子定数との差の比を２／１０００〜３／１
０００（すなわち、引っ張り歪量に換算すると、０．２
〜０．３％）の間の値としているので、従来の素子の場
合よりも歪に起因した素子劣化は起こりにくい。
【００１７】さらに、この発明によれば、量子井戸層は
軽い正孔のバンドが重い正孔のバンドとエネルギー的に
等しいか、または上に位置するような厚さを有している
ので、量子井戸層の厚さを従来よりも厚くし得ると共
に、この厚さの許容範囲も広くなる。このため、ＴＥモ
ードとＴＭモードの利得の差を制御しやすくなり、その
結果、偏波無依存特性をもった半導体レーザ型光増幅器
を得る。
軽い正孔のバンドが重い正孔のバンドとエネルギー的に
等しいか、または上に位置するような厚さを有している
ので、量子井戸層の厚さを従来よりも厚くし得ると共
に、この厚さの許容範囲も広くなる。このため、ＴＥモ
ードとＴＭモードの利得の差を制御しやすくなり、その
結果、偏波無依存特性をもった半導体レーザ型光増幅器
を得る。
【００１８】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
つき説明する。なお、以下の説明において、この発明の
素子構造の理解を容易にするために、この素子の製造に
つき簡単に説明し、その後で、この発明の素子につき説
明する。
つき説明する。なお、以下の説明において、この発明の
素子構造の理解を容易にするために、この素子の製造に
つき簡単に説明し、その後で、この発明の素子につき説
明する。
【００１９】図２（Ａ）〜（Ｃ）、図３（Ａ）〜
（Ｃ）、図４は、この発明の実施例である半導体レーザ
型光増幅器を構成する素子を作製する工程を概略的に示
す断面図である。また、図５は、活性層１５の一部分を
拡大して示す略線図である。
（Ｃ）、図４は、この発明の実施例である半導体レーザ
型光増幅器を構成する素子を作製する工程を概略的に示
す断面図である。また、図５は、活性層１５の一部分を
拡大して示す略線図である。
【００２０】ｎ−ＩｎＰ単結晶基板１１上に、ｎ−Ｉｎ
Ｐ単結晶基板１１に格子整合するｎ−ＩｎＰクラッド層
１３をＭＯＶＰＥ法により形成する。次に、ｎ−ＩｎＰ
クラッド層１３上に、活性層１５をＭＯＶＰＥ法により
形成する。活性層１５は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧ
ａＡｓのいずれか一方により形成される少なくとも１層
の量子井戸層１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・（各量子
井戸層を代表して１７で示す。）と基板１１に格子整合
したＩｎＧａＡｓＰバリア層１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、
・・・（各バリア層を代表して１９で示す。）とで構成
されている。量子井戸層１７ａは、上下をバリア層１９
ａおよび１９ｂによりはさまれている（図５参照）。同
様に、量子井戸層１７ｂは、バリア層１９ｂおよび１９
ｃによりはさまれている。このように、量子井戸層の各
層は、上下をバリア層ではさまれている。
Ｐ単結晶基板１１に格子整合するｎ−ＩｎＰクラッド層
１３をＭＯＶＰＥ法により形成する。次に、ｎ−ＩｎＰ
クラッド層１３上に、活性層１５をＭＯＶＰＥ法により
形成する。活性層１５は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧ
ａＡｓのいずれか一方により形成される少なくとも１層
の量子井戸層１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、・・・（各量子
井戸層を代表して１７で示す。）と基板１１に格子整合
したＩｎＧａＡｓＰバリア層１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、
・・・（各バリア層を代表して１９で示す。）とで構成
されている。量子井戸層１７ａは、上下をバリア層１９
ａおよび１９ｂによりはさまれている（図５参照）。同
様に、量子井戸層１７ｂは、バリア層１９ｂおよび１９
ｃによりはさまれている。このように、量子井戸層の各
層は、上下をバリア層ではさまれている。
【００２１】量子井戸層１７は、バリア層１９の格子定
数に対する量子井戸層１７の格子定数とバリア層１９の
格子定数との差の比が２／１０００〜３／１０００の間
の値となるように原料の供給量を変えて形成し、量子井
戸層１７に０．２〜０．３％程度の引っ張り歪を受ける
ようにする。また、量子井戸層１７の厚さを、軽い正孔
のバンドが重い正孔のバンドとエネルギー的に等しい
か、または上に位置するようにする。この実施例では、
量子井戸層１７の厚さは、約１７ｎｍである。次に、活
性層１５上に、第１ｐ−ＩｎＰクラッド層２１をＭＯＶ
ＰＥ法により形成する。次に、第１ｐ−ＩｎＰクラッド
層２１上に、ＩｎＧａＡｓＰ保護層２３をＭＯＶＰＥ法
により形成する（図２（Ａ））。
数に対する量子井戸層１７の格子定数とバリア層１９の
格子定数との差の比が２／１０００〜３／１０００の間
の値となるように原料の供給量を変えて形成し、量子井
戸層１７に０．２〜０．３％程度の引っ張り歪を受ける
ようにする。また、量子井戸層１７の厚さを、軽い正孔
のバンドが重い正孔のバンドとエネルギー的に等しい
か、または上に位置するようにする。この実施例では、
量子井戸層１７の厚さは、約１７ｎｍである。次に、活
性層１５上に、第１ｐ−ＩｎＰクラッド層２１をＭＯＶ
ＰＥ法により形成する。次に、第１ｐ−ＩｎＰクラッド
層２１上に、ＩｎＧａＡｓＰ保護層２３をＭＯＶＰＥ法
により形成する（図２（Ａ））。
【００２２】次に、ＩｎＧａＡｓＰ保護層２３上に、フ
ォトリソグラフィ工程を用いて、幅３〜４μｍのＳｉＯ
2 ストライプ２５を形成する（図２（Ｂ））。
ォトリソグラフィ工程を用いて、幅３〜４μｍのＳｉＯ
2 ストライプ２５を形成する（図２（Ｂ））。
【００２３】次に、化学エッチングによりメサストライ
プ２７を形成する。このとき、メサの高さを１〜２μ
ｍ、活性層の幅を１．５μｍとなるようにエッチング時
間を制御する。この実施例では、エッチング液として、
ＨＢｒ、Ｈ2 Ｏ2 およびＨ2 Ｏの３種類の混合液を用
い、１０秒前後、エッチングを行う（図２（Ｃ））。
プ２７を形成する。このとき、メサの高さを１〜２μ
ｍ、活性層の幅を１．５μｍとなるようにエッチング時
間を制御する。この実施例では、エッチング液として、
ＨＢｒ、Ｈ2 Ｏ2 およびＨ2 Ｏの３種類の混合液を用
い、１０秒前後、エッチングを行う（図２（Ｃ））。
【００２４】次に、ストライプの両側をｐ−ＩｎＰ、ｎ
−ＩｎＰで選択的に埋め込み、Ｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２９、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３１を形成する（図
３（Ａ））。
−ＩｎＰで選択的に埋め込み、Ｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２９、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３１を形成する（図
３（Ａ））。
【００２５】次に、ＳｉＯ2 ストライプ２５、ＩｎＧａ
ＡｓＰ保護層２３を化学エッチングにより除去する。こ
の実施例では、エッチング液として、ＨＦとＨＮＯ3 の
混合液を用いる（図３（Ｂ））。
ＡｓＰ保護層２３を化学エッチングにより除去する。こ
の実施例では、エッチング液として、ＨＦとＨＮＯ3 の
混合液を用いる（図３（Ｂ））。
【００２６】次に、ＳｉＯ2 ストライプ２５、ＩｎＧａ
ＡｓＰ保護層２３の化学エッチング後に現れる第１ｐ−
ＩｎＰクラッド層２１とｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３１
を覆うように第２ｐ−ＩｎＰクラッド層３３を形成する
（図３（Ｃ））。
ＡｓＰ保護層２３の化学エッチング後に現れる第１ｐ−
ＩｎＰクラッド層２１とｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３１
を覆うように第２ｐ−ＩｎＰクラッド層３３を形成する
（図３（Ｃ））。
【００２７】次に、第２ｐ−ＩｎＰクラッド層３３上
に、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５を形成する（図
４）。
に、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層３５を形成する（図
４）。
【００２８】その後、基板１１表面にｎ型電極、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層３５表面にｐ型電極を形成する
（図示せず）。
ｎＧａＡｓコンタクト層３５表面にｐ型電極を形成する
（図示せず）。
【００２９】このように形成した後、素子に劈開する。
そして、素子の両端面に反射率０．１％以下の低反射膜
を形成する。この実施例では、低反射膜としてＳｉＯx
を用いる。
そして、素子の両端面に反射率０．１％以下の低反射膜
を形成する。この実施例では、低反射膜としてＳｉＯx
を用いる。
【００３０】図６は、この発明の実施例である半導体レ
ーザ型光増幅器を構成する素子について、活性層部分の
バンド構造を示す概略図である。バリア層１９には、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層を用いる。この実施例では、バリア層１
９のバンドギャップ波長（以下、λｇと称する場合があ
る。）は１．３μｍである。量子井戸層１７には、Ｉｎ
ＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層を用いる。量子井戸
層１７は、０．２〜０．３％程度の引っ張り歪を受けて
いる。この実施例では、量子井戸層１７の厚さは、約１
７ｎｍである。
ーザ型光増幅器を構成する素子について、活性層部分の
バンド構造を示す概略図である。バリア層１９には、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層を用いる。この実施例では、バリア層１
９のバンドギャップ波長（以下、λｇと称する場合があ
る。）は１．３μｍである。量子井戸層１７には、Ｉｎ
ＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層を用いる。量子井戸
層１７は、０．２〜０．３％程度の引っ張り歪を受けて
いる。この実施例では、量子井戸層１７の厚さは、約１
７ｎｍである。
【００３１】量子井戸層１７に使用するＩｎＧａＡｓ層
またはＩｎＧａＡｓＰ層が、０．２〜０．３％程度の引
っ張り歪を受ける場合、量子井戸層１７のバンドギャッ
プ波長は１．６μｍ程度である。量子井戸層１７にＩｎ
ＧａＡｓ層を使用する場合、ＩｎＧａＡｓ層のバンドギ
ャップは引っ張り歪量と１対１の関係にある。さらに、
これらの引っ張り歪を受けた量子井戸層１７からの室温
でのフォトルミネッセンスのピーク波長は、１５８０〜
１５９０ｎｍになる。
またはＩｎＧａＡｓＰ層が、０．２〜０．３％程度の引
っ張り歪を受ける場合、量子井戸層１７のバンドギャッ
プ波長は１．６μｍ程度である。量子井戸層１７にＩｎ
ＧａＡｓ層を使用する場合、ＩｎＧａＡｓ層のバンドギ
ャップは引っ張り歪量と１対１の関係にある。さらに、
これらの引っ張り歪を受けた量子井戸層１７からの室温
でのフォトルミネッセンスのピーク波長は、１５８０〜
１５９０ｎｍになる。
【００３２】素子に適正なバイアスをかけ駆動し、１．
５５μｍのレーザ光を活性層１５に入射する。このとき
ＴＥモードとＴＭモードの利得の差がほとんどない出射
光を半導体レーザ型光増幅器から得ることが出来る。
５５μｍのレーザ光を活性層１５に入射する。このとき
ＴＥモードとＴＭモードの利得の差がほとんどない出射
光を半導体レーザ型光増幅器から得ることが出来る。
【００３３】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではないことは明らかである。例えば、上述の実
施例では、ｎ型ＩｎＰ単結晶基板を用いているが、導電
型をｎとｐとを入れ換えることにより、ｐ型ＩｎＰ単結
晶基板を用いることができる。
るものではないことは明らかである。例えば、上述の実
施例では、ｎ型ＩｎＰ単結晶基板を用いているが、導電
型をｎとｐとを入れ換えることにより、ｐ型ＩｎＰ単結
晶基板を用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明による半導体レーザ型光増幅器によれば、量子井戸
層の引っ張り歪量は０．２〜０．３％程度である。この
ため、歪による素子の劣化が起こりにくくなる。
発明による半導体レーザ型光増幅器によれば、量子井戸
層の引っ張り歪量は０．２〜０．３％程度である。この
ため、歪による素子の劣化が起こりにくくなる。
【００３５】また、量子井戸層は、ＬＨバンドがＨＨバ
ンドとエネルギー的に等しいか、または上に位置するよ
うな厚さを有している。その結果、量子井戸層は厚く、
かつ厚さの許容範囲が広くなり、ＴＥモードとＴＭモー
ドの利得の差を制御しやすくなる。その結果、偏波無依
存特性をもった出射光を半導体レーザ型光増幅器から得
ることが出来る。
ンドとエネルギー的に等しいか、または上に位置するよ
うな厚さを有している。その結果、量子井戸層は厚く、
かつ厚さの許容範囲が広くなり、ＴＥモードとＴＭモー
ドの利得の差を制御しやすくなる。その結果、偏波無依
存特性をもった出射光を半導体レーザ型光増幅器から得
ることが出来る。
【図１】量子井戸層の厚さとバンドギャップ波長の関係
を示す計算結果である。
を示す計算結果である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例である半導体レーザ
型光増幅器を構成する素子を作製するための工程図であ
る。
型光増幅器を構成する素子を作製するための工程図であ
る。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例である半導体レーザ
型光増幅器を構成する素子を作製するための図２に続く
工程図である。
型光増幅器を構成する素子を作製するための図２に続く
工程図である。
【図４】実施例である半導体レーザ型光増幅器を構成す
る素子を作製するための図３に続く工程図である。
る素子を作製するための図３に続く工程図である。
【図５】活性層の量子井戸構造を拡大して部分的に示す
概略図である。
概略図である。
【図６】実施例である半導体レーザ型光増幅器を構成す
る素子の活性層部分のバンド構造を示す概略図である。
る素子の活性層部分のバンド構造を示す概略図である。
１１：ｎ−ＩｎＰ単結晶基板 １３：ｎ−ＩｎＰクラッド層 １５：活性層 １７：量子井戸層 １９：バリア層 ２１：第１ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２３：ＩｎＧａＡｓＰ保護層 ２５：ＳｉＯ2 ストライプ ２７：メサストライプ ２９：ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 ３１：ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ３３：第２ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３５：ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
Claims (2)
- 【請求項１】 ＩｎＰ単結晶基板と、該基板上に該基板
と同じ導電型であり、該基板と格子整合した第１ＩｎＰ
クラッド層と、該第１クラッド層上に活性層と、該活性
層上に前記基板と異なる導電型であり、前記基板と格子
整合した第２ＩｎＰクラッド層とを具える半導体レーザ
型光増幅器において、 前記活性層は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｓのい
ずれか一方により形成される少なくとも１層の量子井戸
層と前記基板に格子整合したＩｎＧａＡｓＰバリア層と
で構成されており、 前記量子井戸層は上下を前記バリア層によりはさまれて
おり、 前記バリア層の格子定数に対する、前記量子井戸層の格
子定数と前記バリア層の格子定数との差の比が２／１０
００〜３／１０００の間の値であること、 前記量子井戸層は軽い正孔のバンドが重い正孔のバンド
とエネルギー的に等しいか、または上に位置するような
厚さを有することを特徴とする半導体レーザ型光増幅
器。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザ型光増幅
器において、前記量子井戸層の厚さが、１５ｎｍ〜２５
ｎｍであることを特徴とする半導体レーザ型光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17290894A JPH0837344A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 半導体レーザ型光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17290894A JPH0837344A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 半導体レーザ型光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837344A true JPH0837344A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15950578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17290894A Pending JPH0837344A (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 半導体レーザ型光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837344A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH118442A (ja) * | 1996-10-07 | 1999-01-12 | Canon Inc | 光半導体デバイス、それを用いた光通信システム及び方法 |
| JP2002171027A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Fujitsu Ltd | 半導体光増幅器 |
| JP2005005468A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2007220922A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17290894A patent/JPH0837344A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH118442A (ja) * | 1996-10-07 | 1999-01-12 | Canon Inc | 光半導体デバイス、それを用いた光通信システム及び方法 |
| JP2002171027A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Fujitsu Ltd | 半導体光増幅器 |
| JP2005005468A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2007220922A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Furukawa Electric Co Ltd:The | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
| JP4706970B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-06-22 | 古河電気工業株式会社 | フォトニック結晶半導体光増幅器および集積型光半導体素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000307 |