JPH10107364A

JPH10107364A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JPH10107364A
Application number: JP8254618A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Tomita; 章久富田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24
Anticipated expiration: 2016-09-26
Also published as: JP2930031B2; US6014394A

Abstract

(57)【要約】【課題】活性層からの電子の漏れ出しを抑えることに
より、長寿命で、温度によるしきい値電流の変化が小さ
く、かつ低雑音の半導体レーザを提供する。【解決手段】電子障壁層17を設け、また、ガイド層1
3,15をｎ型ドープすることにより、ガイド層15とｐ型ク
ラッド層20との間の電子障壁を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理用の光源
として用いられる半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】光情報処理用の光源として用いられる半
導体レーザは、長寿命で、温度によるしきい値電流の変
化が小さく、かつ低雑音のものが求められる。情報処理
機器に半導体レーザを用いる場合、半導体レーザに機器
の他の素子からの戻ってくる反射光によって誘起される
雑音が大きな問題となる。このような戻り光雑音を抑圧
するために半導体レーザの出力を高周波で変調してレー
ザ光の干渉性を低下させることが一般的に行われてきた
が、最近、外部に変調回路を設けず半導体レーザの出力
を周期的に変動させる、いわゆる自励発振レーザが、低
コストであることから関心を集めている。

【０００３】自励発振レーザの実現のためにはレーザ内
に吸収損失が光の強さによって変化する可飽和吸収層を
持つことが必要である。レーザ発振が起きるとき、いっ
たんレーザの強度が定常状態より大きくなってキャリア
を多く消費し、キャリア密度をしきい値以下にするため
光の強度が今度は小さくなるといった振動をする。この
振動が緩和振動であり、減衰して光強度は一定値にな
る。ところが、可飽和吸収層があると、光パルスが立ち
上がるとき吸収が小さくなり、光パルスが立ち下がると
き吸収が大きくなって、光強度を０に近づける。このた
め、緩和振動が減衰しなくなり、自励発振が起きる。レ
ーザが自励発振を行う条件は上野と覧具によってジャー
ナルオブアプライドフィジックス(Journal of Applied
Physics)58巻1682ページ(1985年)に報告されている。こ
れによると、可飽和吸収層による損失は共振器損失と同
程度必要であり、活性層にたいして可飽和吸収層のキャ
リア寿命が短く微分利得係数が大きいほど自励発振を起
こしやすい。

【０００４】可飽和吸収層を半導体レーザの中に形成す
る方法の一つが、玄永と栗原によって特開昭６１−８４
８９１号公報で提案されている。これと同じ方法が足立
らによってフォトニクステクノロジーレターズ(Photoni
cs technology Letters)７巻1406ページ(１９９５年)に
報告されている。図７に彼らの報告しているセルフパル
セーションレーザの概念図とバンドダイアグラムを示
す。ｎ型ＧａＡｓ基板11上にｎ型の(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｎ型クラッド層12、アンドープの
量子井戸活性層14、ｐ型の(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐからなるスペーサ層18、厚さ５ｎｍのｐ型のＧａ_0.5
Ｉｎ_0.5Ｐからなる可飽和吸収層19、ｐ型の(Ａｌ_0.45Ｇ
ａ_0.55)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる光ガイド層61、ｐ型の(Ａ
ｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｐ型クラッド層20
を順次積層したものである。このように可飽和吸収層を
活性層に積層する方法は可飽和吸収層の組成や厚さを活
性層と独立に選ぶことができ、可飽和吸収層の特性を制
御するための自由度が大きいことや、活性層との光的な
結合パラメータが結晶成長により再現性よく決められる
ことなど利点が多い。実際、足立らは可飽和吸収層18に
ｐ型不純物を２×１０¹⁸ｃｍ^-3ドープすることで可飽和
吸収層のキャリア寿命を短くして自励発振を実現してい
る。

【０００５】一方、高温時のしきい値電流の増加は活性
層から電子がクラッド層に漏れ出すことが原因とされ、
超格子を障壁として量子干渉により実効的な障壁の高さ
を大きくする多重量子障壁（ＭＱＢ）が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
自励発振レーザは高温では自励発振しなくなり、80℃ま
で自励発振を起こすためには可飽和吸収層のバンドギャ
ップを活性層よりも80meV小さくすることが必要となる
ことが足立らによって第４３回応用物理学関係連合講演
会26a-C-10で報告されている。このとき、可飽和吸収層
のバンドギャップが小さくなるために吸収損失が増大
し、25℃でのしきい値電流が100mAにもなっている。こ
のような高いしきい値電流では、発熱が大きく素子の信
頼性は十分ではない。長寿命のレーザを実現するにはし
きい値電流を室温で50mA以下にする必要がある。

【０００７】高温で自励発振が起こりにくくなる理由は
活性層からの電子の漏れにより、活性層の実効的なキャ
リア寿命が短くなると同時に可飽和吸収層に電子が流れ
込み、吸収を小さくしてしまうためである。高温でも自
励発振を起こさせるには電子の活性層からの漏れを抑え
ることが重要である。

【０００８】従来提案されている多重量子障壁は伝導帯
のΓ点の電子に対する障壁を高めるが、Ｘ点にある電子
に対しては有効に働かない。可視光レーザの材料である
ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系ではΓ点とＸ点のエネル
ギー差が数十meVしかなくＸ点を経由した電子の漏れが
大きい。このため、多重量子障壁で電子の活性層からの
漏れを止めるのは難しい。

【０００９】本発明の目的は活性層からの電子の漏れ出
しを抑えて長寿命で、温度によるしきい値電流の変化が
小さく、かつ低雑音の半導体レーザを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザは
以下のような特徴を持つ。

【００１１】本願第１の発明は、活性層と、該活性層上
に設けられたガイド層と、該ガイド層上に設けられたｐ
型クラッド層とを有する半導体レーザにおいて、前記ガ
イド層の少なくとも一部がｎ型にドープされたことを特
徴とする半導体レーザである。

【００１２】本願第２の発明は、前記活性層の少なくと
も一部がｎ型にドープされたことを特徴とする第１の発
明に記載の半導体レーザである。

【００１３】本願第３の発明は、前記ｐ型クラッド層の
中に可飽和吸収層を有することを特徴とする第１または
第２の発明に記載の半導体レーザである。

【００１４】本願第４の発明は、活性層と、該活性層上
に設けられたガイド層と、該ガイド層上に設けられたｐ
型クラッド層とを有する半導体レーザにおいて、前記ガ
イド層と前記ｐ型クラッド層との間または前記ｐ型クラ
ッド層の中に電子障壁層を有することを特徴とする半導
体レーザである。

【００１５】本願第５の発明は、前記ガイド層の少なく
とも一部がｎ型にドープされたことを特徴とする第４の
発明に記載の半導体レーザである。

【００１６】本願第６の発明は、前記活性層がＧａＩｎ
ＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなり、前記ｐ型クラッド層
がＡｌＧａＩｎＰからなり、前記電子障壁層がＡｌＡ
ｓ、ＩｎＡｌＡｓＰ、またはＩｎＧａＡｓＰからなるこ
とを特徴とする第４または第５の発明に記載の半導体レ
ーザである。

【００１７】本願第７の発明は、前記電子障壁層が、Ｉ
ｎ_1-xＡｌ_xＡｓ_yＰ_1-y（０≦x≦１、０．６≦y≦１）か
らなることを特徴とする第４〜第６のいずれかの発明に
記載の半導体レーザである。

【００１８】本願第８の発明は、前記活性層の少なくと
も一部がｎ型にドープされたことを特徴とする第４〜第
７のいずれかの発明に記載の半導体レーザである。

【００１９】本願第９の発明は、前記ｐ型クラッド層の
中に可飽和吸収層を有し、該可飽和吸収層と前記活性層
の間に前記電子障壁層を有することを特徴とする第４〜
第８のいずれかの発明に記載の半導体レーザである。

【００２０】本願第１０の発明は、前記可飽和吸収層の
バンドギャップの値が、前記活性層のバンドギャップの
値以下であることを特徴とする第３または第９の発明に
記載の半導体レーザである。

【００２１】本願第１１の発明は、可飽和吸収層を構成
する材料のアンドープにおけるバンドギャップの値が、
活性層を構成する材料のアンドープにおけるバンドギャ
ップの値よりも５meV乃至４５meV小さいことを特徴とす
る第３、第９、第１０のいずれかの発明に記載の半導体
レーザである。

【００２２】本願第１２の発明は、前記可飽和吸収層
が、量子井戸構造または歪量子井戸構造を有することを
特徴とする第３、９、１０および１１のいずれかの発明
に記載の半導体レーザである。

【００２３】本願第１３の発明は、前記活性層が、量子
井戸構造または歪量子井戸構造を有することを特徴とす
る第１〜第１２のいずれかの発明に記載の半導体レーザ
である。

【００２４】本願第１４の発明は、前記ガイド層と前記
ｐ型クラッド層の間に、少なくとも一層以上のアンドー
プのスペーサ層を有することを特徴とする第１〜第１３
のいずれかの発明に記載の半導体レーザである。

【００２５】

【発明の実施の形態】高温で動作するレーザを得るため
には、活性層からの電子の漏れをなくすことが必要であ
る。本発明では以下に示す手段によって電子の漏れを低
減している。

【００２６】第１の手段は、ガイド層とクラッド層との
間に静電ポテンシャルを生成し、実効的な電子障壁を大
きくすることである。図３に本発明と従来例の比較を示
す。図からわかるように、本発明ではガイド層がｎ型ド
ープされているためｎ型ドープされた層とｐ型ドープさ
れた層が近接し、電気双極子が発生する。このため、ガ
イド層とクラッド層との間のポテンシャル差が大となる
ために電子の漏れ出しを抑制できるのである。図４はこ
の原理をさらに詳細に説明する図である。ガイド層とｐ
型クラッド層が離れているときの伝導帯端のエネルギー
とフェルミ準位をそれぞれ図４(A)のようにEc1,Ec2,EF
(1),EF(2)であるとする。ガイド層がｎ型ドープされ、
かつ、ｐ型クラッド層と接合した場合には、図４(B)の
ようになる。すなわち、バンド不連続によるポテンシャ
ルに加えてｐｎ接合によるポテンシャルが生成する。電
子に対するポテンシャル障壁は順方向バイアスを印加し
た場合でも図４(B)のように Δφ＝ΔＥc＋ＶD−eＶj ＝ΔＥc＋（ＥF(1)−ＥF(2)）−eＶj で与えられる大きな値となる。ここで、Ｖjはジャンク
ション電圧であり、ＶD−eＶj だけポテンシャル障壁が
増大する。

【００２７】第２の手段は、図１(B)のように、大きな
伝導帯のエネルギーを持つ物質からなる電子障壁層をガ
イド層15とｐ型クラッド層20の間に挿入することであ
る。電子障壁層の伝導帯のバンド端のエネルギーはガイ
ド層およびｐ型クラッド層よりもΓ点では３００meV以
上、Ｘ点では１００meV以上高いことが望ましい。以
下、ＧａＡｓ基板を用いｐ型クラッド層をＡｌＧａＩｎ
Ｐとした場合に、電子障壁層として好適な材料について
説明する。伝導帯のエネルギーが大きく、かつ、ＧａＡ
ｓ基板に格子整合するものとしてＩｎ_1-xＡｌ_xＡｓ_yＰ
_1-yがある。図６はＧａＡｓ基板に格子整合するＩｎ_1-x
Ａｌ_xＡｓ_yＰ_1-yのバンド端のエネルギーをＡｓ組成に
対して示したものである。図中破線で示したものは(Ａ
ｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐのバンド端のエネルギー、
１点鎖線で示したのは(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐの
バンド端のエネルギーである。ただし、伝導帯について
はΓ点とＸ点のうちエネルギーの高い方を示した。図６
からわかるように、ｐ型クラッド層として(Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐまたは(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
を用いた場合、前述のようにＸ点で100meV以上のエネル
ギー差を得るためには、Ａｓ組成が０．６以上であるこ
とが必要である。このときΓ点のエネルギー差は600meV
以上であることから、前記条件を満たす電子障壁層の材
料としてＡｓ組成が０．６以上のＩｎ_1-xＡｌ_xＡｓ_yＰ
_1-yが好適であることがわかる。ここではＧａＡｓ基板
に格子整合する材料について詳しく述べたが、薄い電子
障壁層では格子定数を基板と異なるものとすることがで
きる。特に、格子定数が基板より小さい材料を用い引っ
張り歪を与えたものは、歪の効果によりＸ点のエネルギ
ーが上昇するため電子障壁層の材料として適している。
ＧａＡｓ基板を用いた場合、これより格子定数が小さい
Ｉｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-yが電子障壁層に利用できる。

【００２８】以上述べた２つの手段により、光ガイド層
とｐ型クラッド層との間に高い電子障壁をつくることが
でき、高温でも電子の漏れを抑えることができる。これ
らの手段は単独で用いても良いし、両方を同時に用いて
も良い。また上記の手段は、自励発振を行わなず可飽和
吸収層を持たないレーザに対しても温度特性を向上させ
るのに有効である。このようなレーザにおいても高温で
の電子の漏れは動作電流を増加させる原因となるからで
ある。

【００２９】

【実施例】図１(A)は本発明の半導体レーザの構造を示
す図である。また、図１(B)は本発明の半導体レーザの
伝導帯のバンドダイアグラムである。ｎ型ＧａＡｓ基板
11上にＳｉがドープされた(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐからなるｎ型クラッド層12、Ｓｉがドープされた厚さ
50nmの(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるガイド層
13、アンドープで厚さ8nmのＧａ_0.58Ｉｎ_0.42Ｐからな
る井戸層141と中央の6nmの部分にＳｉがドープされた厚
さ8nmの(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.47Ｉｎ_0.53Ｐからなるバリ
ア層142で構成される量子井戸活性層14、Ｓｉがドープ
された厚さ50nmの(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからな
るガイド層15、アンドープの厚さ10nmの(Ａｌ_0.7Ｇａ
_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなる第１スペーサ層16、Ｚｎがド
ープされた厚さ2nmのＡｌＡｓからなる電子障壁層17、
Ｚｎがドープされた厚さ10nmの(Ａｌ_0. ₇Ｇａ_0.3)_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐからなる第２スペーサ層18、Ｚｎがドープされ
た厚さ10nmのＧａ_0.58Ｉｎ_0.42Ｐ量子井戸からなる可飽
和吸収層19、Ｚｎがドープされた(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5
Ｉｎ_0.5Ｐからなるｐ型クラッド層20を順次積層してダ
ブルヘテロ構造を作成する。さらに、エッチングによっ
てメサストライプを形成し、ｎ型ＡｌＩｎＰとｎ型Ｇａ
Ａｓを順次積層した電流狭窄層21を選択的に埋め込み成
長する。最後にｐ型ＧａＡｓのコンタクト層を積層して
半導体レーザとする。メサストライプの幅は4mmとし、
メサストライプの内外の等価屈折率差を２．２×１０^-2
となるようにエッチング深さを調整した。これにより、
レーザは最低次の横モードで発振する。

【００３０】可飽和吸収層19はこの半導体レーザを自励
発振させる役割を有する。本実施例では、Ｇａ_0.58Ｉｎ
_0.42Ｐを用いた。可飽和吸収層19における光の閉じ込め
係数は約１％でモード損失として３０cm^-1程度とほぼ共
振器損失と同程度の値を与える。この値は自励発振を起
こさせるのに十分な値である。閉じ込め係数は第１スペ
ーサ層16と第２スペーサ層18の厚さによって調節でき
る。

【００３１】先に述べたように自励発振を起こすために
は活性層に対して可飽和吸収層のキャリア寿命が短く、
微分利得係数を大きくする必要がある。可飽和吸収層の
キャリア寿命はｐドープによって短くすることができ
る。本発明者が行った実験によればＺｎを２×１０¹⁸cm
^-2ドープした可飽和吸収層のキャリア寿命は0.4nsまで
短縮される。活性層のキャリア寿命は1ns程度であるか
ら、本発明の可飽和吸収層はこの点で自励発振の条件を
満たしている。なお、アンドープの第１スペーサ層15は
Ｚｎがnドープ層まで拡散しないようにするため設けて
いる。次に、高い微分利得を得るために可飽和吸収層19
のバンドギャップを適正に決める必要がある。図２は可
飽和吸収層の設計のためにｐ型にドープした量子井戸の
利得スペクトルをキャリア密度を変えて計算したもので
ある。同じ量子井戸のキャリアが注入されていない時の
バンドギャップ（光遷移のエネルギー）は1985meVであ
る。参考のため、同じ組成と厚さを持つアンドープ活性
層の利得スペクトルも示している。可飽和吸収層の組成
や厚さは活性層と独立に決められるから、可飽和吸収層
と活性層の利得スペクトルの光子エネルギーの原点をず
らせるものと考えてよい。可飽和吸収層の利得がキャリ
ア密度によって大きく変化する（微分利得が大きい）の
は図２に示す通り光子エネルギーが1960meVから2000meV
の範囲である。この範囲にレーザ発振時の光子エネルギ
ー、つまり、活性層の利得ピークがあればよい。活性層
のの利得ピークはキャリアが注入されていない時の光遷
移のエネルギーよりも30meV程度低エネルギー側にあ
る。これより、活性層のキャリアが注入されていない時
の光遷移のエネルギーは1990meVから2030meVの間にあれ
ばよい。これは、キャリアが注入されていない時の光遷
移のエネルギーでいうと可飽和吸収層のバンドギャップ
エネルギーが活性層のそれより5meVから45meV低エネル
ギー側にあればよいことになる。可飽和吸収層のバンド
ギャップが上記範囲よりも低エネルギー側にある場合
は、キャリア密度の増加によってバンドギャップエネル
ギーが小さくなり（バンドギャップシュリンケージ）吸
収がかえって増加する。また、高エネルギー側にある場
合は高次のサブバンド間の遷移が影響して吸収の変化が
打ち消される。実施例の可飽和吸収層は活性層と同じ組
成で厚さが2nm厚い量子井戸を用いているため光遷移エ
ネルギーにして約20meV低エネルギーにあり、この条件
を満たしている。

【００３２】以上のように本実施例の可飽和吸収層19は
吸収損失、キャリア寿命、微分利得の条件を満たしてい
るため、本実施例の半導体レーザは自励発振する。

【００３３】次に、高温での動作を得るためには活性層
からの電子の漏れをなくすことが必要である。正孔は有
効質量が大きいため漏れは問題にならない。本実施例で
は前述の２つの手段を用いて電子の漏れを低減してい
る。

【００３４】第１の手段は、ガイド層とクラッド層との
間に静電ポテンシャルを生成し、実効的な電子障壁を大
きくすることである。本実施例では、ガイド層１５をｎ
型にドープし、クラッド層２０をｐ型にドープすること
によって実現している。ガイド層１５とクラッド層２０
との間に生じる静電ポテンシャルのために電子が閉じ込
められて可飽和吸収層まで漏れ出さず、高温時の可飽和
吸収層の損失を抑えることができる。このため、可飽和
吸収層のバンドギャップを高めに設定することができ、
室温でのしきい値電流の増加を防ぐことができる。ま
た、活性層をｎ型にドープすることにより、しきい値キ
ャリア密度が小さくなり、微分利得が小さくなる。これ
により、ｐ型ドープによる可飽和吸収層の微分利得の増
大とあわせて、可飽和吸収層の損失をさらに抑制でき
る。なお、本実施例では、バリア層142の一部にだけ不
純物をドープした、変調ドープ構造をとっているが井戸
層141とバリア層142に一様にドープすることや井戸層14
1のみにドープする構造も可能である。これらドープ構
造の選択は、結晶品質などの条件を満たすように行う。

【００３５】第２の手段は大きな伝導帯のエネルギーを
持つ物質からなる電子障壁層をガイド層15とｐ型クラッ
ド層20の間に挿入することである。図５に本実施例のよ
うに(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるガイド層15
と(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ₀ _.5Ｐからなるｐ型クラッド
層20の間にＡｌＡｓからなる電子障壁層17を挿入したと
きのバンドダイアグラムを示す。計算によると、電子障
壁層のＡｌＡｓの価電子帯の頂上は(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐと(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐの価電子
帯の頂上からそれぞれ170meVと240meVだけ高エネルギー
にある。ＡｌＡｓの伝導帯のΓ点は(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐと(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐの伝導帯
のΓ点よりも1eV以上高エネルギーにある。また、伝導
帯のＸ点のエネルギーは(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
の伝導帯のＸ点より160meV、(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐの伝導帯のＸ点より200meV高い。このように、電
子障壁層17の伝導帯のエネルギーがΓ点、Ｘ点ともに
(Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるガイド層15と
(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるｐ型クラッド層
20から十分高いところにあるから電子の漏れ出しはこの
層で効果的に止められる。一方この電子障壁層は正孔に
対してはポテンシャルが低い、いわゆるタイプIIの量子
井戸となっている。このため、この層が正孔のシンクに
なって正孔の活性層への輸送が阻害されという懸念もあ
るが、ポテンシャルの深さが170meVとあまり大きくない
ことと電子障壁層もｐ型にドープされて正孔が過剰な状
態になっていることから問題にはならない。

【００３６】以上述べた２つの手段により、ガイド層１
５とｐ型クラッド層２０との間に高い電子障壁をつくる
ことができ、高温時においても活性層からの電子の漏れ
を抑えることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、活性層
とクラッド層若しくは可飽和吸収層との間に高い電子障
壁を挿入することにより活性層からの電子も漏れを抑
え、長寿命で、温度によるしきい値電流の変化が小さ
く、かつ低雑音の半導体レーザを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】(A)本発明に係る一実施例の半導体レーザの構
造を示す図である。 (B)上記実施例の伝導帯のバンドダイアグラムである。

【図２】可飽和吸収層のバンドギャップの設計に用いる
図である。

【図３】ｐｎ接合の位置をずらすことでガイド層とｐ型
クラッド層の間の電子障壁が増大することを説明する図
である。

【図４】(A)ガイド層とｐ型クラッド層が離れていると
きのバンドダイアグラムである。 (B)ガイド層とｐ型クラッド層が接合され、順方向にバ
イアスされているときのバンドダイアグラムである。

【図５】ＡｌＡｓからなる電子障壁層を挿入したときの
バンドダイアグラムである。

【図６】ＩｎＡｌＡｓＰからなる電子障壁層の設計に用
いる図である。

【図７】従来の可視光低雑音レーザの構造図である。

【符号の説明】

１１基板１２ｎ型クラッド層１３ガイド層１４量子井戸活性層１５ガイド層１６第１スペーサ層１７電子障壁層１８第２スペーサ層１９可飽和吸収層２０ｐ型クラッド層２１電流狭窄層２２コンタクト層１４１井戸層１４２バリア層６１光ガイド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層と、該活性層上に設けられたガイ
ド層と、該ガイド層上に設けられたｐ型クラッド層とを
有する半導体レーザにおいて、前記ガイド層の少なくと
も一部がｎ型にドープされたことを特徴とする半導体レ
ーザ。
【請求項２】前記活性層の少なくとも一部がｎ型にド
ープされたことを特徴とする請求項１に記載の半導体レ
ーザ。
【請求項３】前記ｐ型クラッド層の中に可飽和吸収層
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半
導体レーザ。
【請求項４】活性層と、該活性層上に設けられたガイ
ド層と、該ガイド層上に設けられたｐ型クラッド層とを
有する半導体レーザにおいて、前記ガイド層と前記ｐ型
クラッド層との間または前記ｐ型クラッド層の中に電子
障壁層を有することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項５】前記ガイド層の少なくとも一部がｎ型に
ドープされたことを特徴とする請求項４に記載の半導体
レーザ。
【請求項６】前記活性層がＧａＩｎＰまたはＡｌＧａ
ＩｎＰからなり、前記ｐ型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ
からなり、前記電子障壁層がＡｌＡｓ、ＩｎＡｌＡｓ
Ｐ、またはＩｎＧａＡｓＰからなることを特徴とする請
求項４または５に記載の半導体レーザ。
【請求項７】前記電子障壁層が、Ｉｎ_1-xＡｌ_xＡｓ_y
Ｐ_1-y（０≦x≦１、０．６≦y≦１）からなることを特
徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の半導体レー
ザ。
【請求項８】前記活性層の少なくとも一部がｎ型にド
ープされたことを特徴とする請求項４〜７のいずれかに
記載の半導体レーザ。
【請求項９】前記ｐ型クラッド層の中に可飽和吸収層
を有し、該可飽和吸収層と前記活性層の間に前記電子障
壁層を有することを特徴とする請求項４〜８のいずれか
に記載の半導体レーザ。
【請求項１０】前記可飽和吸収層のバンドギャップの
値が、前記活性層のバンドギャップの値以下であること
を特徴とする請求項３または９に記載の半導体レーザ。
【請求項１１】可飽和吸収層を構成する材料のアンド
ープにおけるバンドギャップの値が、活性層を構成する
材料のアンドープにおけるバンドギャップの値よりも５
meV乃至４５meV小さいことを特徴とする請求項３、９、
１０のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１２】前記可飽和吸収層が、量子井戸構造ま
たは歪量子井戸構造を有することを特徴とする請求項
３、９、１０および１１のいずれかに記載の半導体レー
ザ。
【請求項１３】前記活性層が、量子井戸構造または歪
量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１〜１２
のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１４】前記ガイド層と前記ｐ型クラッド層の
間に、少なくとも一層以上のアンドープのスペーサ層を
有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記
載の半導体レーザ。