JPH06283799A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH06283799A
JPH06283799A JP6634393A JP6634393A JPH06283799A JP H06283799 A JPH06283799 A JP H06283799A JP 6634393 A JP6634393 A JP 6634393A JP 6634393 A JP6634393 A JP 6634393A JP H06283799 A JPH06283799 A JP H06283799A
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JP
Japan
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layer
active layer
inp
width
mqw
Prior art date
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Pending
Application number
JP6634393A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoko Ishida
朋子 石田
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
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Priority to EP94104451A priority patent/EP0621665B1/en
Priority to DE69404367T priority patent/DE69404367T2/de
Priority to US08/217,174 priority patent/US5400355A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Optical Time Domain
Reflectmeter(OTDR)用高出力半導体
レーザ、または光加入者通信系に用いる耐環境用半導体
レーザでは、活性層からの発熱を抑制するために、でき
る限り駆動電流が小さいことが望ましく、かつ単一横モ
ード発振モード発振する必要がある。従来構造の埋め込
み型レーザの欠点を除去し、駆動電流の低減を図り、高
出力特性、または耐環境用レーザの特性を改善すること
にある。 【構成】 埋め込み型半導体レーザにおいて、活性層9
が多重量子井戸(MQW)でかつ活性層幅が1.6μm
以上2.2μm以下であることを特徴とする。単一モー
ド発振が保証されるとともに、漏れ電流が抑制され効果
的な電流注入が可能となり、高温でも良好な物性の半導
体レーザが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザに関し、特
に光通信用半導体レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】図5に従来の埋め込み型半導体レーザの
断面図を示す。従来の埋め込み型レーアにおいて、活性
層幅は通常1.0μmから1.4μm程度であり、この
素子では85℃−光出力20mW時における動作電流は
90mAから105mA程度と高かった。
【0003】活性層がパルクの場合において、水戸らが
活性層幅が1.0μmから3.0μm(文献)アイイー
イーイー ジャーナル オブ ライトウェーブテクノロ
ジー、IEEE J.T.L.,vol.LT−1,N
O.1,pp.185−202(1983)“InGa
AsP Double−Channel−Planar
−Buried−Heterostructure L
aser Diode(DC−PBH LD)With
Effective CurrentConfine
ment”によると)を試作しているが、発振閾値電流
密度の顕著な差は見られていない。またこのような素子
では活性層幅が1.5μm以上と広くなると横高次モー
ド発振しやすくなる。またはDC−PBHレーザについ
て、特公昭63−50873号公報参照。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】Optical Ti
me Domain Reflectmeter(OT
DR)用高出力半導体レーザ、または光加入者通信系に
用いる耐環境用半導体レーザにおいては、活性層からの
発熱を抑制するために、できる限り駆動電流が小さいこ
とが望ましく、かつ単一横モード発振しなければならな
い。本発明の目的はこの様な従来構造の埋め込み型レー
ザの欠点を除去し、駆動電流の低減を図ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、n型、あるいはp型半導体基板上に形成される埋め
込み型半導体レーザにおいて、活性層が多重量子井戸
(MQW)でかつ活性層幅が1.6μm以上2.2μm
以下であることを特徴とする。
【0006】
【作用】半導体レーザにおいて低発振閾値電流、高スロ
ープ効率を実現するには、活性層以外の部分を流れる不
要な漏れ電流を低減することが重要である。活性層の両
脇を流れる漏れ電流は、電流ブロック層のpnpn構造
によってある程度抑制される。しかし、活性層の上部の
p型クラッド層からp型電流ブロック層に流れ込み、チ
ャネル部のpn接合を通過して流れるゲート電流が増加
すると発振閾値電流、スロープ効率が劣化する。
【0007】従来の構造では、活性層上部のp型クラッ
ド層からp型電流ブロック層に流れ込むゲート電流の発
生は不可避だった。特に高温においては、p型電流ブロ
ック層のタンオン電圧が低下し、更に発振閾値電流が高
く、スロープ効率も小さくなる。漏れ電流を減少させる
手段として、活性層幅を増加させるのは有効であるが、
活性層幅を大きくすると高次横モードで発振するという
問題があった。
【0008】次に2次元光デバイスシミュレータによ
り、85℃、光出力5mW時における駆動電流、漏れ電
流の活性層幅依存性を解析した結果を図3に示す。活性
層はMQW構造でその幅は1.0μmから2.0μmの
範囲で計算を行った。駆動電流、及び漏れ電流は活性層
幅の増加と共に単調に減少している。
【0009】よって、活性層幅の増加に従い、光閉じ込
め係数が増加すると共に、漏れ電流が減少するため、駆
動電流が増加することが分かる。また、漏れ電流が減少
する原因としては、活性層幅が減少することで活性層の
抵抗が低下し、ここへの電流が注入されやすくなるため
であり、結果としてp型クラッド層からp型電流ブロッ
ク層へ注入される漏れ電流は減少する。
【0010】図4はMQWレーザの水平横モードカット
オフ条件を示している。活性層幅は大きい程よいと考え
られるが、図4よりMQWのウェル数が7の場合は、
2.2μm以上になると高次横モード発振しやすくなる
ことが分かる。活性層幅は2.2m以下である必要があ
る。
【0011】ところで、従来例にあるバルク活性層のレ
ーザでは、単一横モード発振するためには活性層幅は
1.5μm以下でなければならない。また、発振閾値電
流密度の活性層依存性は殆どなかった。
【0012】従って、活性層をMQWにすることと、そ
の活性層を1.6μm以上2.2m以下にすることによ
り、単一横モード発振し、かつ高温特性が良好なレーザ
が得られる。
【0013】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。図1は一実施例であるInGaAsP/InP系
MQW DC−PBHレーザの断面図である。まず最初
に、n−InP(001)基板1上にMOVPE法を用
いて、n−InPバッファー層2(Si:1.2×10
1 8 cm- 3 ドープ)0.5μm、1.13μm組成n
−InGaAsP SCH層(Si:1.2×101 8
cm- 3 ドープ)600A(オングストローム)、57
A厚の1.40μm組成InGaAsPウェル(ノンド
ープ)及び100A厚の1.13μm組成InGaAs
Pバリア(ノンドープ)からなる7層MQW構造9、p
−InPクラッド層4(Zn:7×101 7 cm- 3
ープ)0.6μmを成長し、MQWウェハを成長する。
本実施例ではMOVPE法を用いるが、これはLPE法
あるいはMBE法等においても可能である。
【0014】次に、DC−PBHメサ形成用の中心間隔
5.4μm、ダブルチャネル部の幅3.0μmのストラ
イプマスクを用いて、Br−メタノール系のエッチャン
トによりMQWウェハ上にダブルチャネル10を形成す
る。そして、LPE法を用いてMQWウェハ上に形成さ
れたダブルチャネル10を埋め込み成長する。この場
合、素子の活性層は1.8μmとなる。
【0015】更に、以上に示す工程に基づいて作製した
ウェハのp側、及びn側に電極を形成した後、素子長3
00μmに切り出し、後面に70%の高反射コーティン
グを施して評価したところ、85℃−20mWの動作電
流は80mA程度となり、従来の素子(90mA〜10
5mA)と比較し、高温における特性が10mA以上改
善される。
【0016】本発明の第2の実施例について図面を参照
して説明する。図2は一実施例であるInGaAsP/
InP系MQW PBHレーザの断面図である。まず最
初に、n−InP(001)基板21上にMOVPE法
を用いて、n−InPバッファ−層22(Si:1.2
×101 8 cm- 3 ドープ)0.5μm、1.13μm
組成n−InGaAsP SCH層(Si:1.2×1
1 8 cm- 3 ドープ)600A、57A厚の1.40
μm組成InGaAsPウェル(ノンドープ)及び10
0A厚の1.13μm組成InGaAsPバリア(ノン
ドープ)からなる7層MQW構造28、p−InPクラ
ッド層27(Zn:7×101 7 cm-3 ドープ)0.
6μmを成長し、MQWウェハを成長する。本実施例で
はMOVPE法を用いるが、これはLPE法あるいはM
BE法等においても可能である。
【0017】次に、Br−メタノール系のエッチャント
によりMQWウェハをメサストライプ形状29に加工す
る。そして、LPE法を用いてMQWウェハ上に形成さ
れたメサストライプ29を埋め込み成長する。この場
合、素子の活性層幅は1.8μmとなる。
【0018】更に、以上に示す工程に基づいて作製した
ウェハのp側、及びn側に電極を形成した後、素子長3
00μmに切り出し、後面に70%の高反射コーティン
グを施して評価したところ、従来の素子と比較し、高温
における特性が改善される。
【0019】
【発明の効果】Optical Time Domai
n Reflectmeter(OTDR)用高出力半
導体レーザ、または光加入者通信系に用いる耐環境用半
導体レーザにおいては、活性層からの発熱を抑制するた
めに、できる限り駆動電流が小さいことが望ましく、か
つ単一横モード発生しなければならない。本発明によれ
ば、この様な従来構造の埋め込み型レーザの欠点を除去
し、駆動電流の低減を図ることによって、高出力特性、
あるいは耐環境用レーザの特性を改善される。本発明は
実施例に示したInGaAsP/InP系埋め込み型レ
ーザのみならずAlGaAs/GaAs系埋め込み型レ
ーザにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるInGaAsP/InP系MQW
DC−PBH半導体レーザの断面図。
【図2】本発明によるInGaAsP/InP系MQW
PBH半導体レーザの断面図。
【図3】駆動電流と漏れ電流の活性層幅依存性を説明す
るための図。
【図4】水平線モードカットオフ条件を説明するための
図。
【図5】従来のDC−PBH構造半導体レーザの断面
図。
【符号の説明】
1 n−InP(001)基板 2 n−InPバッファー層 3 MQW構造 4 p−InPクラッド層 5 p−InP電流ブロック層 6 n−InP電流ブロック層 7 p−InP層 8 p−InGaAsPキャップ層 9 MQW活性層 10 ダブルチャネル 11 n−InP(001)基板 12 n−InPバッファー層 13 MQW構造 14 p−InPクラッド層 15 p−InP電流ブロック層 16 n−InP電流ブロック層 17 p−InP層 18 p−InGaAsPキャップ層 19 MQW活性層 20 ダブルチャネル 21 n−InP(001)基板 22 n−InPバッファー層 23 p−InP電流ブロック層 24 n−InP電流ブロック層 25 p−InP層 26 p−InGaAsPキャップ層 27 P−InPクラッド層 28 MQW活性層 29 メサストライプ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型、またはp型半導体基板上に形成さ
    れる埋め込み型半導体レ−ザにおいて、活性層が多重量
    子井戸(MQW)で、かつ活性層幅が1.6μm以上
    2.2μm以下であることを特徴とする半導体レーザ。
JP6634393A 1993-03-25 1993-03-25 半導体レーザ Pending JPH06283799A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6634393A JPH06283799A (ja) 1993-03-25 1993-03-25 半導体レーザ
EP94104451A EP0621665B1 (en) 1993-03-25 1994-03-21 Semiconductor double-channel-planar-buried-heterostructure laser diode effective against leakage current
DE69404367T DE69404367T2 (de) 1993-03-25 1994-03-21 Planar-Vergrabene-Heterostruktur-Laserdiode mit zwei Kanälen und niedrigem Leckstrom
US08/217,174 US5400355A (en) 1993-03-25 1994-03-24 Semiconductor double-channel-planar-buried-heterostructure laser diode effective against leakage current

Applications Claiming Priority (1)

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JP6634393A JPH06283799A (ja) 1993-03-25 1993-03-25 半導体レーザ

Publications (1)

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JPH06283799A true JPH06283799A (ja) 1994-10-07

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ID=13313124

Family Applications (1)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125263A (ja) * 1994-10-27 1996-05-17 Nec Corp 多重量子井戸構造半導体レーザ

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60132381A (ja) * 1983-12-21 1985-07-15 Hitachi Ltd 半導体レ−ザ装置
JPH05160509A (ja) * 1991-12-04 1993-06-25 Nec Corp 量子井戸構造埋め込み半導体レーザ

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Effective date: 19950919