JPS61212084A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61212084A JPS61212084A JP5369485A JP5369485A JPS61212084A JP S61212084 A JPS61212084 A JP S61212084A JP 5369485 A JP5369485 A JP 5369485A JP 5369485 A JP5369485 A JP 5369485A JP S61212084 A JPS61212084 A JP S61212084A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- undulation
- substrate
- active
- semiconductor laser
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体レーザに関する。
（従来技術とその問題点）
従来開発された半導体レーザとして第２図に示すような
量子井戸構造レーザがある。このような量子井戸構造レ
ーザでは閉じ込め層２０によシミ子及び正孔が量子井戸
層２１内で層厚方向に閉じ込められて量子化され擬二次
元的にふるまうために、閾値電流密度が小さく、温度特
性が良いという優れた特性を有している（エレクトロニ
クス、レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）第１８巻１０９５ページ（１９８２年〕）。
量子井戸構造レーザがある。このような量子井戸構造レ
ーザでは閉じ込め層２０によシミ子及び正孔が量子井戸
層２１内で層厚方向に閉じ込められて量子化され擬二次
元的にふるまうために、閾値電流密度が小さく、温度特
性が良いという優れた特性を有している（エレクトロニ
クス、レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ）第１８巻１０９５ページ（１９８２年〕）。
しかしながら、このような従来の量子井戸構造レーザで
は層に垂直な方向にのみ量子化されるだけで量子井戸層
に平行な方向では量子化されていないため、閾値電流の
低減や温度特性の改善がまだまだ不十分であった。
は層に垂直な方向にのみ量子化されるだけで量子井戸層
に平行な方向では量子化されていないため、閾値電流の
低減や温度特性の改善がまだまだ不十分であった。
（発明の目的）
本発明の目的はこのような欠点を除去した、低閾値でか
つ温度特性に優れた半導体レーザを提供することＫある
。
つ温度特性に優れた半導体レーザを提供することＫある
。
（発明の構成）
本発明によれば、利得領域である一層ま九は多層活性層
を有しこの活性層の層厚が童子効果が現われるほど薄く
、かつこの活性層の面方向の一方向に量子効果が現われ
るほどに非常に周期の短かいうねりを有し、この活性層
に隣接して、活性層の素性帯幅より素性帯幅の大きい閉
じ込め層を有することを特徴とする半導体レーザが得ら
れる。
を有しこの活性層の層厚が童子効果が現われるほど薄く
、かつこの活性層の面方向の一方向に量子効果が現われ
るほどに非常に周期の短かいうねりを有し、この活性層
に隣接して、活性層の素性帯幅より素性帯幅の大きい閉
じ込め層を有することを特徴とする半導体レーザが得ら
れる。
（本発明の原理）
本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を解決した。
を解決した。
活性層が薄膜状であり、なおかつ面方向に非常に短かい
周期のうねりを有し、この活性層に隣接して閉じ込め層
を有する構造において、電子及び正孔は層厚方向に閉じ
込められるとともに、うねりの方向にも閉じ込められる
。このため電子及び正孔が自由に動けるのは活性層の面
内のうち、周期的なうねりの方向に垂直な方向のみであ
り、電子及び正孔は擬−次元的なふるまいをする。この
ときの状態密度は、量子化された離散的なエネルギー準
位の近傍でのみで大きいという一次元系に特有な形とな
る。このような系に電子及び正孔を注入した場合、大部
分の電子及び正孔は特定のエネルギー準位近傍に集中し
て存在しておシ、レーザとした場合、三次元系や二次元
系に較べ、発振に寄与しない電子及び正孔の数が著しく
減少する。
周期のうねりを有し、この活性層に隣接して閉じ込め層
を有する構造において、電子及び正孔は層厚方向に閉じ
込められるとともに、うねりの方向にも閉じ込められる
。このため電子及び正孔が自由に動けるのは活性層の面
内のうち、周期的なうねりの方向に垂直な方向のみであ
り、電子及び正孔は擬−次元的なふるまいをする。この
ときの状態密度は、量子化された離散的なエネルギー準
位の近傍でのみで大きいという一次元系に特有な形とな
る。このような系に電子及び正孔を注入した場合、大部
分の電子及び正孔は特定のエネルギー準位近傍に集中し
て存在しておシ、レーザとした場合、三次元系や二次元
系に較べ、発振に寄与しない電子及び正孔の数が著しく
減少する。
このため閾値Ｉｔｌ流密度が大きく減少する。また、温
度が変化した場合でも、電子及び正孔のエネルギー分布
の様子があまり変化しないので、閾値電流の増加が小さ
く温度特性に優れた半導体レーザとなる。
度が変化した場合でも、電子及び正孔のエネルギー分布
の様子があまり変化しないので、閾値電流の増加が小さ
く温度特性に優れた半導体レーザとなる。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。
。
第１図は一実施例を示す斜視図で、周期が２００ｎｍ以
下の凹凸を形成したｎ をＧａ Ａｓからなる基板１０
上に結晶成長されたｎ型ＧａＡｓからなるバッファ一層
ＩＬｎ型ＩＪ ｘＧａ １−、Ａｓからなるｎ型クラッ
ド層１２、ＡｌｙＧａ１．Ａｓからなる第１ガイド層ｌ
３、ＧａＡｓからなる厚さが３９ ｎｍの活性層１４
、Ａ−ｌｘ（Ｊａ １−、Ａｓからなる第２ガイド層１
５、Ｐ Ｗ ＡＡ！ｕＧａ （、、）ＡｓからなるＰ型
クラッド層１６、Ｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層１７
及びＰ電極１８、ｎ電極１９から構成されている。
下の凹凸を形成したｎ をＧａ Ａｓからなる基板１０
上に結晶成長されたｎ型ＧａＡｓからなるバッファ一層
ＩＬｎ型ＩＪ ｘＧａ １−、Ａｓからなるｎ型クラッ
ド層１２、ＡｌｙＧａ１．Ａｓからなる第１ガイド層ｌ
３、ＧａＡｓからなる厚さが３９ ｎｍの活性層１４
、Ａ−ｌｘ（Ｊａ １−、Ａｓからなる第２ガイド層１
５、Ｐ Ｗ ＡＡ！ｕＧａ （、、）ＡｓからなるＰ型
クラッド層１６、Ｐ型ＧａＡｓからなるキャップ層１７
及びＰ電極１８、ｎ電極１９から構成されている。
基板上の周期的な凹凸は、三光束干渉露光法によシレジ
ストパターンを形成したのちケミカルエツチングを行な
うことにより裏作した。また、基板上の結晶成長層は分
子線結晶成長法により製作した。
ストパターンを形成したのちケミカルエツチングを行な
うことにより裏作した。また、基板上の結晶成長層は分
子線結晶成長法により製作した。
便宜的に座標系を定めることにし活性層１４の溝に平行
な方向をＸ、周期的なうねりの方向をｙ、層厚方向ｔ−
２とする。第１ガイド層１３及び第２ガイド層１５によ
って作られる電子及び正孔に対するポテンシャルはＸ方
向には一定でｓ＃）ｘの値にはよらないがｙ−ｚ平面で
はｙ、ｚの関数であり、周期的変動をしているため、電
子及び正孔は２方向はもちろんＸ方向にも自由な運動を
行なうことができない。このためｓＹ Ｚの二次元方
向に量子化され、Ｙ”方向のエネルギー準位は離散的な
値をとる、これ金石とすると電子のエネルギーεは ’ ” ’ｕ ＋ＬＬｉ ２ｍｅ と表わされる。ただし、ｋ、はＸ方向の波数でありｍｅ
は電子の有効質量である。このようなバンド構造の状態
密度は１／ζに比例するため、Ｉ＝６１．で非常に大き
くなる。正孔に関しても状況は全く同じである。
な方向をＸ、周期的なうねりの方向をｙ、層厚方向ｔ−
２とする。第１ガイド層１３及び第２ガイド層１５によ
って作られる電子及び正孔に対するポテンシャルはＸ方
向には一定でｓ＃）ｘの値にはよらないがｙ−ｚ平面で
はｙ、ｚの関数であり、周期的変動をしているため、電
子及び正孔は２方向はもちろんＸ方向にも自由な運動を
行なうことができない。このためｓＹ Ｚの二次元方
向に量子化され、Ｙ”方向のエネルギー準位は離散的な
値をとる、これ金石とすると電子のエネルギーεは ’ ” ’ｕ ＋ＬＬｉ ２ｍｅ と表わされる。ただし、ｋ、はＸ方向の波数でありｍｅ
は電子の有効質量である。このようなバンド構造の状態
密度は１／ζに比例するため、Ｉ＝６１．で非常に大き
くなる。正孔に関しても状況は全く同じである。
このような擬−次元的なバンド構造では、大部分の電子
及び正孔がｙ−ｚ方向のエネルギー準位ｇｕに近いエネ
ルギーを持っておシ、このため利得スペクトルが非常に
狭く、わずかの注入電流によシ、レーザ発振を行なうこ
とができる。また、温度が変化した場合でも大部分の電
子及び正孔はｙ −ｚ方向のエネルギー準位近傍に分布
しており、発振閾値電流の増加の原因となる高いエネル
ギーを持った電子及び正孔の数があまり増えないので温
度特性に優れた半導体レーザとなる。
及び正孔がｙ−ｚ方向のエネルギー準位ｇｕに近いエネ
ルギーを持っておシ、このため利得スペクトルが非常に
狭く、わずかの注入電流によシ、レーザ発振を行なうこ
とができる。また、温度が変化した場合でも大部分の電
子及び正孔はｙ −ｚ方向のエネルギー準位近傍に分布
しており、発振閾値電流の増加の原因となる高いエネル
ギーを持った電子及び正孔の数があまり増えないので温
度特性に優れた半導体レーザとなる。
本実施例は活性層に１つとしたがこれに限らず多層の量
子井戸構造でも原理は同じであるので同様の効果が得ら
れる。
子井戸構造でも原理は同じであるので同様の効果が得ら
れる。
また上述の実施例では組成の一様な第１ガイド層及び第
２ガイド層を設けたがこれに限らず、グレードインデッ
クス構造や、ガイド層を特に設けない構造でも良い。
２ガイド層を設けたがこれに限らず、グレードインデッ
クス構造や、ガイド層を特に設けない構造でも良い。
また上述の実施例ではＪＩＪＩ Ｇａ ＡＳ系混晶を素
材としたがこれに限らずＩｎＧａＡｓ系等他の半導体を
用いてもよいことは明らかである。
材としたがこれに限らずＩｎＧａＡｓ系等他の半導体を
用いてもよいことは明らかである。
（発明の効果）
本発明によれば閾値電流密度が小さく、かつ温度特性に
優れた高性能半導体レーザを得ることができる。
優れた高性能半導体レーザを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は従来
の量子井戸構造レーザの斜視図である。 図において １０・・・基板 １１・・・バッファ一層 １２・・・
ｎ型クラッド層 １３・・・第１ガイド層 １４・・・
活性層 １５・・・第２ガイド層 １６・・・Ｐ型クラ
ッド層 １７・・・キャップ層 １８・・・Ｐ電極 １
９・・・ｎ電極２０・・・閉じ込め層 ２１・・・量子
井戸層１５ ： 癩４２がイＦ層
の量子井戸構造レーザの斜視図である。 図において １０・・・基板 １１・・・バッファ一層 １２・・・
ｎ型クラッド層 １３・・・第１ガイド層 １４・・・
活性層 １５・・・第２ガイド層 １６・・・Ｐ型クラ
ッド層 １７・・・キャップ層 １８・・・Ｐ電極 １
９・・・ｎ電極２０・・・閉じ込め層 ２１・・・量子
井戸層１５ ： 癩４２がイＦ層
Claims (1)
- 利得領域である一層または多層の活性層を有しこの活性
層の層厚が量子効果が現われるほど薄くかつこの活性層
の面方向の一方向に量子効果が現われるほどに周期の短
かいうねりを有し、この活性層に隣接してこの活性層の
禁制帯幅より禁制帯幅の大きい閉じ込め層を有すること
を特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5369485A JPS61212084A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5369485A JPS61212084A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61212084A true JPS61212084A (ja) | 1986-09-20 |
Family
ID=12949915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5369485A Pending JPS61212084A (ja) | 1985-03-18 | 1985-03-18 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61212084A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61287288A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| EP0525971A2 (en) * | 1991-06-24 | 1993-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor device and a method for producing the same |
| US6815886B2 (en) * | 2000-04-14 | 2004-11-09 | Seiko Epson Corporation | Light emitting device comprising a substrate, a transparent electrode, a layer of light emitting material and a second electrode and a method of manufacturing the light emitting device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607190A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多次元超格子及びその製法 |
| JPS61201492A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
-
1985
- 1985-03-18 JP JP5369485A patent/JPS61212084A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS607190A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多次元超格子及びその製法 |
| JPS61201492A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61287288A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| EP0525971A2 (en) * | 1991-06-24 | 1993-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | A semiconductor device and a method for producing the same |
| US5309472A (en) * | 1991-06-24 | 1994-05-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and a method for producing the same |
| US6815886B2 (en) * | 2000-04-14 | 2004-11-09 | Seiko Epson Corporation | Light emitting device comprising a substrate, a transparent electrode, a layer of light emitting material and a second electrode and a method of manufacturing the light emitting device |
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