JPS6332985A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS6332985A JPS6332985A JP17597386A JP17597386A JPS6332985A JP S6332985 A JPS6332985 A JP S6332985A JP 17597386 A JP17597386 A JP 17597386A JP 17597386 A JP17597386 A JP 17597386A JP S6332985 A JPS6332985 A JP S6332985A
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Links
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 22
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- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 11
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Landscapes
- 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〕
この発明は半導体レーザに関し、特に発振波長を選択、
切り換えを可能とした半導体レーザに関する。
切り換えを可能とした半導体レーザに関する。
第2図は従来の量子井戸型半導体レーザを示す斜視図で
あり、図において、1.2は電流端子、3.4は電極、
5はn型GaAs基板、6はn型AlGaAsクラッド
層、7は量子井戸活性層、8はp型AlGaAsクラッ
ド層、9はp型GaAsコンタクト層、IOは絶縁膜、
11.12は対向する臂開面である。
あり、図において、1.2は電流端子、3.4は電極、
5はn型GaAs基板、6はn型AlGaAsクラッド
層、7は量子井戸活性層、8はp型AlGaAsクラッ
ド層、9はp型GaAsコンタクト層、IOは絶縁膜、
11.12は対向する臂開面である。
AlGaAsクラフトJ!6.8と量子井戸層7は層の
厚さ方向の光の閉じ込めを行う導波路を構成する。臂開
面11.12はファプリベローキャビティ (共振器)
を構成する。
厚さ方向の光の閉じ込めを行う導波路を構成する。臂開
面11.12はファプリベローキャビティ (共振器)
を構成する。
第3図は、利得スペクトルの注入キャリア濃度依存性を
示す図である。ここで注入電流計を増していくと、まず
n−1の量子準位に対応する波長λ1でピークを保ちな
がら利得g1が増す、さらに注入電流を増すとn−’l
の量子準位にもバンドがキャリアに満たされることによ
り新たにn=2の量子準位に対応する波長λ8でピーク
を保ちながら利得g2が増し、ある電流量以上ではg2
がg、より大きくなる。このg2がglより大き(なる
ことに対してはn=2の量子準位におけるキャリ゛アの
状態密度がn−1の量子準位におけるそれよりも大きい
ことと、バンドフィリングとが関与している。
示す図である。ここで注入電流計を増していくと、まず
n−1の量子準位に対応する波長λ1でピークを保ちな
がら利得g1が増す、さらに注入電流を増すとn−’l
の量子準位にもバンドがキャリアに満たされることによ
り新たにn=2の量子準位に対応する波長λ8でピーク
を保ちながら利得g2が増し、ある電流量以上ではg2
がg、より大きくなる。このg2がglより大き(なる
ことに対してはn=2の量子準位におけるキャリ゛アの
状態密度がn−1の量子準位におけるそれよりも大きい
ことと、バンドフィリングとが関与している。
なお、ここでいうn−1の量子準位に対応する波長λ1
とは最低のサブ量子準位にある自由電子と最低のサブ量
子準位にある重い正孔との結合によって生ずる光の波長
のことであり、n=2の量子準位に対応する波長λ2と
はその次のサブ量子準位にある自由電子と重い正孔との
結合による光の波長のことである。軽い正孔の寄与に関
しては説明を簡単にするため考えないものとする。
とは最低のサブ量子準位にある自由電子と最低のサブ量
子準位にある重い正孔との結合によって生ずる光の波長
のことであり、n=2の量子準位に対応する波長λ2と
はその次のサブ量子準位にある自由電子と重い正孔との
結合による光の波長のことである。軽い正孔の寄与に関
しては説明を簡単にするため考えないものとする。
次に動作について説明する。を流端子1.2に順方向の
電流を流すと電子はp型GaAsコンタクト719、p
型A I G a A sクラッド層8を通って量子井
戸活性層7に注入され同時に正孔がn型GaAs基板5
、n型AlGaAsクラッドN6を通って量子井戸活性
層7に注入される。この2種のキャリアが量子井戸活性
N7で発光再結合する。絶縁膜10は電流注入される領
域をストライプ状に制限する役割を持つ。従ってストラ
イプ状の量子井戸活性層7の領域で発光再結合が起こる
。
電流を流すと電子はp型GaAsコンタクト719、p
型A I G a A sクラッド層8を通って量子井
戸活性層7に注入され同時に正孔がn型GaAs基板5
、n型AlGaAsクラッドN6を通って量子井戸活性
層7に注入される。この2種のキャリアが量子井戸活性
N7で発光再結合する。絶縁膜10は電流注入される領
域をストライプ状に制限する役割を持つ。従ってストラ
イプ状の量子井戸活性層7の領域で発光再結合が起こる
。
注入電流密度によって決まる利得gが上記ストライプ状
の導波路の吸収損失αとファブリペロエタロンキャビテ
ィーの長さLと臂開面11の反射率Rで決まる反射損失 との和を越えると、この発光はレーザ発振に変わる。こ
の発振波長は量子井戸層厚をL8とすれば、次に示すエ
ネルギーに対応する。
の導波路の吸収損失αとファブリペロエタロンキャビテ
ィーの長さLと臂開面11の反射率Rで決まる反射損失 との和を越えると、この発光はレーザ発振に変わる。こ
の発振波長は量子井戸層厚をL8とすれば、次に示すエ
ネルギーに対応する。
ここでEgはGaAsのバンド間隙に相当するエネルギ
ー、m、” 、m、”はそれぞれ電子と正孔の有効質量
であり、nは1.2.3・・・なる整数である。
ー、m、” 、m、”はそれぞれ電子と正孔の有効質量
であり、nは1.2.3・・・なる整数である。
従来の半導体レーザは動作電流を低くするためが満たさ
れ、n−1の量子準位に相当する波長でのみ発振する。
れ、n−1の量子準位に相当する波長でのみ発振する。
そのためさらに短い波長発振、複数の波長の同時発振は
行えず不便であるなどの問題があった。
行えず不便であるなどの問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、発振波長の切り換え、及び複数波長の同時
発振が可能な半導体レーザを得ることを目的とする。
れたもので、発振波長の切り換え、及び複数波長の同時
発振が可能な半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、電流注入すべき電極を
分割し、該分割した電極への電流注入量を個々に制御す
ることにより、実効的に吸収損失α及び反射損失 □l、、□を変化させるように構成したL
R 毒ものである。
分割し、該分割した電極への電流注入量を個々に制御す
ることにより、実効的に吸収損失α及び反射損失 □l、、□を変化させるように構成したL
R 毒ものである。
この発明においては、電流を注入すべき電極を分割し、
該実効的に吸収損失及び反射損失を変化させるように構
成したから、発振のおこる量子準位を制御することがで
きる。
該実効的に吸収損失及び反射損失を変化させるように構
成したから、発振のおこる量子準位を制御することがで
きる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1.2A、2Bは電流端子。
図において、1.2A、2Bは電流端子。
3.4A、4Bは電極、5はn” −GaAs基板、6
はn−AlGaAsクラッド層、7は量子井戸活性層、
8はp−AlGaAsクラフト層、9はp”−GaAs
コンタクト層、10は絶縁膜、13はp型ドーパントの
拡散フロント、14は電極4Aと4Bを分離するための
溝である。11.12は臂開面でありファプリーペロー
共振器を構成する。拡散されたp型ドーパントは共振器
の軸に垂直なストライプ状の光導波路を量子井戸活性層
7に形成する役割を果たす。一般にストライプ幅をせま
くするとその導波路の近傍の拡散領域において導波され
ている光の自由キャリアによる吸収が生じる。
はn−AlGaAsクラッド層、7は量子井戸活性層、
8はp−AlGaAsクラフト層、9はp”−GaAs
コンタクト層、10は絶縁膜、13はp型ドーパントの
拡散フロント、14は電極4Aと4Bを分離するための
溝である。11.12は臂開面でありファプリーペロー
共振器を構成する。拡散されたp型ドーパントは共振器
の軸に垂直なストライプ状の光導波路を量子井戸活性層
7に形成する役割を果たす。一般にストライプ幅をせま
くするとその導波路の近傍の拡散領域において導波され
ている光の自由キャリアによる吸収が生じる。
次に動作について説明する。電極4Aの下にある光導波
路の共振器長方向の長さをLA%該光導光導波路域にお
ける電流利得をgA、該領域における共振器内部損失を
α1とし、電極4Bの下にある光導波路の共振器長方向
の長さをLw、該光導波路の領域における電流利得をg
B、該領域における共振器内部損失をα3として、臂開
面11゜12の反射率をRとした場合に、電流端子1と
2A、及び電流端子1と2Bの間に順方向電流を流し、
この電流注入によって利得gA、gmを増加させ、 ga La +g、 L、 >αALA+α、L3+れ
−・・・(2)が満たされたとき、このレーザは発振
する。ここで電極4Aを発振させるための電極、電極4
Bを波長制御のための電極と考えると、(2)式を次式
のように書きかえることが出来る。
路の共振器長方向の長さをLA%該光導光導波路域にお
ける電流利得をgA、該領域における共振器内部損失を
α1とし、電極4Bの下にある光導波路の共振器長方向
の長さをLw、該光導波路の領域における電流利得をg
B、該領域における共振器内部損失をα3として、臂開
面11゜12の反射率をRとした場合に、電流端子1と
2A、及び電流端子1と2Bの間に順方向電流を流し、
この電流注入によって利得gA、gmを増加させ、 ga La +g、 L、 >αALA+α、L3+れ
−・・・(2)が満たされたとき、このレーザは発振
する。ここで電極4Aを発振させるための電極、電極4
Bを波長制御のための電極と考えると、(2)式を次式
のように書きかえることが出来る。
この式は電極を分割していない場合の不等式(1)に比
べて実効的に損失(αyr ga ) Ls /LA
が付加された形となっている。
べて実効的に損失(αyr ga ) Ls /LA
が付加された形となっている。
今、電極4Bに電流を流さず(gm−0となる)、電極
4Aに電流を流していくとして、αIILI/LAをあ
る程度大きくとっておけば、n=1の量子準位に対する
利得gA+では上記(3)式を満たすことができず、n
−1の量子準位に対するレーザ発振はおこらない。さら
に注入電流量を増すと、n=2の量子準位に対する電流
利得ghzがgA+より大きくなり、gatによって(
3)式が満たされることとなる。このとき、本実施例に
よる半導体レーザはn=2の量子準位に対応する波長で
レーザ発振を行う。
4Aに電流を流していくとして、αIILI/LAをあ
る程度大きくとっておけば、n=1の量子準位に対する
利得gA+では上記(3)式を満たすことができず、n
−1の量子準位に対するレーザ発振はおこらない。さら
に注入電流量を増すと、n=2の量子準位に対する電流
利得ghzがgA+より大きくなり、gatによって(
3)式が満たされることとなる。このとき、本実施例に
よる半導体レーザはn=2の量子準位に対応する波長で
レーザ発振を行う。
次にこの状態で電i4Bに電流を流していくと、利得g
、が増大していき、(3)式における実効的な損失(α
m−g箇)Lm /Laの大きさは減少していくため、
利得gA+でも(3)式を満たしうる状態となりn−1
の量子準位に対応する波長のレーザ発振を行うようにな
る。
、が増大していき、(3)式における実効的な損失(α
m−g箇)Lm /Laの大きさは減少していくため、
利得gA+でも(3)式を満たしうる状態となりn−1
の量子準位に対応する波長のレーザ発振を行うようにな
る。
従って本実施例では電極4Bからの注入電流を変えるこ
とによりレーザ発振をn−1の発振とn−2の発振との
間で切換えることができる。また、n=2からn=1の
レーザ発振に遷移するときの過渡的な状態を用いれば、
n−2とn−1の両波長のレーザ発振を同時に行なわせ
ることが可能である。
とによりレーザ発振をn−1の発振とn−2の発振との
間で切換えることができる。また、n=2からn=1の
レーザ発振に遷移するときの過渡的な状態を用いれば、
n−2とn−1の両波長のレーザ発振を同時に行なわせ
ることが可能である。
なお、本発明による半導体レーザにおいては光伝播の損
失を大きくするとともに注入されたキャリアがエネルギ
ー緩和されに<クシで高次の量子準位の占有率が高めら
れるようにするために量子井戸活性層の層厚は300Å
以下、横とじこめによる先導波路のストライプ幅は3ミ
クロン以下にすることが望ましい。
失を大きくするとともに注入されたキャリアがエネルギ
ー緩和されに<クシで高次の量子準位の占有率が高めら
れるようにするために量子井戸活性層の層厚は300Å
以下、横とじこめによる先導波路のストライプ幅は3ミ
クロン以下にすることが望ましい。
また上記実施例では活性層を単一量子井戸層としたが、
多重量子井戸層、あるいはいわゆるセパレートコンファ
インメント構造をあわせもつ量子井戸層でもよい。
多重量子井戸層、あるいはいわゆるセパレートコンファ
インメント構造をあわせもつ量子井戸層でもよい。
また電極の分割数は2としたが、これをより多(すると
、制御が困難な損失αの不確定さを補償することができ
、上記切換機能を持つ半導体レーザを容易に作ることが
できる。
、制御が困難な損失αの不確定さを補償することができ
、上記切換機能を持つ半導体レーザを容易に作ることが
できる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、量子井戸型半導体レ
ーザにおいて電流注入電極を複数に分割してそれぞれ独
立に電流注入量を制御できるようにしたので波長の切り
換え、及び複数波長の同時発振を電流により制御できる
半導体レーザを安価に得られる効果がある。
ーザにおいて電流注入電極を複数に分割してそれぞれ独
立に電流注入量を制御できるようにしたので波長の切り
換え、及び複数波長の同時発振を電流により制御できる
半導体レーザを安価に得られる効果がある。
第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザを示す
斜視図である。第2図は従来の半導体レーザを示す斜視
図である。第3図は量子井戸層を活性層とする半導体レ
ーザの利得スペクトルのキャリア濃度依存性を示す図で
ある。 1.2,2A、2Bは電流端子、3,4.4A。 4Bは’ai、5はn”−GaAs基板、6はn−Al
GaAsクラッド層、7は量子井戸活性層、8はp−A
lGaAsクラッド層、9はP″″−〇aAsコンタク
ト層、10は絶縁膜、11.12は臂開面、13はp型
ドーパントの拡散フロント、14は電極分離のための溝
。
斜視図である。第2図は従来の半導体レーザを示す斜視
図である。第3図は量子井戸層を活性層とする半導体レ
ーザの利得スペクトルのキャリア濃度依存性を示す図で
ある。 1.2,2A、2Bは電流端子、3,4.4A。 4Bは’ai、5はn”−GaAs基板、6はn−Al
GaAsクラッド層、7は量子井戸活性層、8はp−A
lGaAsクラッド層、9はP″″−〇aAsコンタク
ト層、10は絶縁膜、11.12は臂開面、13はp型
ドーパントの拡散フロント、14は電極分離のための溝
。
Claims (2)
- (1)量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザにお
いて、 該半導体レーザの電流注入用の電極を複数に分割し、各
注入用電極への注入電流レベルを各電極で独立に制御す
ることにより種々の量子準位での発振を可能にしたこと
を特徴とする半導体レーザ。 - (2)上記分割した電極のうちの1つはレーザ発振用の
電流を供給するために用いられ、他の1つは吸収領域に
対し電流を供給するために用いられることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17597386A JPS6332985A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
DE87306520T DE3787769T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaservorrichtung. |
DE3751548T DE3751548T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
EP93200581A EP0547038B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
DE3751549T DE3751549T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
EP93200588A EP0547043B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
EP93200589A EP0547044B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
EP19930200587 EP0547042A3 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
EP87306520A EP0254568B1 (en) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | A semiconductor laser device |
DE3751535T DE3751535T2 (de) | 1986-07-25 | 1987-07-23 | Halbleiterlaser. |
US07/078,393 US4817110A (en) | 1986-07-25 | 1987-07-24 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17597386A JPS6332985A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6332985A true JPS6332985A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=16005479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17597386A Pending JPS6332985A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6332985A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0231474A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの発振制御法 |
US5161164A (en) * | 1990-08-28 | 1992-11-03 | Mitsubishi Deni Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US6052400A (en) * | 1997-04-17 | 2000-04-18 | Nec Corporation | Variable wavelength semiconductor laser |
US6396861B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-05-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP17597386A patent/JPS6332985A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0231474A (ja) * | 1988-07-20 | 1990-02-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの発振制御法 |
US5161164A (en) * | 1990-08-28 | 1992-11-03 | Mitsubishi Deni Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US5177749A (en) * | 1990-08-28 | 1993-01-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device |
US6052400A (en) * | 1997-04-17 | 2000-04-18 | Nec Corporation | Variable wavelength semiconductor laser |
US6396861B1 (en) | 1999-01-11 | 2002-05-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | N-type modulation-doped multi quantum well semiconductor laser device |
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