JPS6320036B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6320036B2 JPS6320036B2 JP55021436A JP2143680A JPS6320036B2 JP S6320036 B2 JPS6320036 B2 JP S6320036B2 JP 55021436 A JP55021436 A JP 55021436A JP 2143680 A JP2143680 A JP 2143680A JP S6320036 B2 JPS6320036 B2 JP S6320036B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductivity type
- compound semiconductor
- stripe
- layer
- periodically
- 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.)
- Expired
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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
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は繰り返しの速い超短光パルス列を発生
する光半導体発光装置に関するものである。
する光半導体発光装置に関するものである。
半導体レーザの共振器内に微少の非発光領域が
存在する場合、セルフパルセーシヨンSPと呼ば
れる現象が生じ、直流動作でも光出力がパルス状
になることが知られている。レーザ出力はパルス
ごとに毎回零近くまで落ち込む。セルフパルセー
シヨンSPは光通信等の応用においてはへい害を
及ぼすが、出力がナノ秒以下の狭いパルスとなる
ため、光物性側定のための励起光源等への応用が
ある。セルフパルセーシヨンSPが生じる原因と
なる非発光領域はレーザ素子の劣化に伴つて発生
するダークライン、ダーク領域や電子トラツプに
よつて形成されるが、これらは意図的につくり得
るものではない。セルフパルセーシヨンSPによ
る短光パルスの発生や光スイツチの用途の目的で
非発光領域を設けたものとして、第１図に示すタ
ンデム形レーザがある。このレーザは共振器を共
にする二つのレーザを並べて配置した形をしてい
る。
存在する場合、セルフパルセーシヨンSPと呼ば
れる現象が生じ、直流動作でも光出力がパルス状
になることが知られている。レーザ出力はパルス
ごとに毎回零近くまで落ち込む。セルフパルセー
シヨンSPは光通信等の応用においてはへい害を
及ぼすが、出力がナノ秒以下の狭いパルスとなる
ため、光物性側定のための励起光源等への応用が
ある。セルフパルセーシヨンSPが生じる原因と
なる非発光領域はレーザ素子の劣化に伴つて発生
するダークライン、ダーク領域や電子トラツプに
よつて形成されるが、これらは意図的につくり得
るものではない。セルフパルセーシヨンSPによ
る短光パルスの発生や光スイツチの用途の目的で
非発光領域を設けたものとして、第１図に示すタ
ンデム形レーザがある。このレーザは共振器を共
にする二つのレーザを並べて配置した形をしてい
る。
タンデム形レーザでは第１図から明かなよう
に、二つのセクシヨンＡ，Ｂに独立の電流I1，I2
を供給するために、片側電極を分割して設ける必
要があつたり、独立な電流供給源が二つ以上必要
であるなどの短所がある。
に、二つのセクシヨンＡ，Ｂに独立の電流I1，I2
を供給するために、片側電極を分割して設ける必
要があつたり、独立な電流供給源が二つ以上必要
であるなどの短所がある。
本発明は上記短所を除き、製作が極めて容易で
あり、簡単な駆動方法で繰返しの速い超短パルス
列を発生する半導体レーザを提供するものであ
る。このために、レーザ構造をpnpn構造にし、
三つの接合のうちnp接合でおこるブレークダウ
ンが共振器方向に分布して生じ、活性層に注入さ
れる電流を空間的に分布させることにより、発光
領域と非発光領域を共振器内に形成させるもので
ある。
あり、簡単な駆動方法で繰返しの速い超短パルス
列を発生する半導体レーザを提供するものであ
る。このために、レーザ構造をpnpn構造にし、
三つの接合のうちnp接合でおこるブレークダウ
ンが共振器方向に分布して生じ、活性層に注入さ
れる電流を空間的に分布させることにより、発光
領域と非発光領域を共振器内に形成させるもので
ある。
以下本発明の実施例を詳述する。第２図は本発
明の半導体発光装置である。第２図ａは斜視図，
第２図ｂ，ｃは第２図ａのXX′断面図である。
明の半導体発光装置である。第２図ａは斜視図，
第２図ｂ，ｃは第２図ａのXX′断面図である。
第２図ａで、ｎ形GaAs基板１の上にｎ形
Ga0.65Al0.35As層２を2μｍ、Ｐ形
Ga0.93Al0.07A5層３を0.1μｍ、Ｐ形
Ga0.65Al0.35As層４を1.3〜1.5μｍ、オーミツク
コンタクト用のｎ形GaAs層５を1.3〜1.5μｍに順
次連続液相エピタキシヤル法により作る。この後
活性層面内での発振領域或は電流注入領域を限定
するために約15μｍ巾のストライプ領域にＰ形不
純物であるZnを拡散する。但し、通常のレーザ
とは異なり、 Zn拡散のフロント７はｎ形GaAs層５の途中に
とめている。第２図ｂはZn拡散のフロント７と
Ｐ形Ga0.65Al0.35As層４（Ｐクラツド層）の距
離を共振器長にわたつて周期的に変えている。こ
のようなZn拡散の深さをかえるのは、ｎ形の
GaAs層５（キヤツプ層）の上面に電流注入スト
ライプと直角にW1相当の周期、W2相当の巾であ
らかじめエツチングによる凹凸をつけた後にZn
拡散を行なえば良い。W1＝10μｍ、W2＝5μｍ、
d1＝0.1〜0.2μｍ、d2＝0.2〜0.3μｍ程度とすれば
よい。第２図ｃはZn濃度を周期的に変えた例で
ある。このようにZn拡散層の濃度を変えるのは、
GaAs層５（キヤツプ層）の上面に電流注入スト
ライプと直角にW1相当の周期W2相当の巾であら
かじめ酸化膜を設けておき、W2部分の酸化膜を
除去して１回目のZn拡散を行い、次いでストラ
イプ上の酸化膜を除去し、ストライプ全面に２回
目のZn拡散を行えば良い。Zn拡散層６ａのフロ
ント部分の濃度は５×1019／cm3、６ｂのフロント
部分の濃度は1017／cm3である。なお、第２図ｂ，
ｃではZn拡散層を周期的に変える例を示したが、
非周期的に変えても良い。第３図〜第５図に本発
明の半導体発光装置の動作特性を示す。第３図は
光出力対電流特性である。破線ｃで示すところは
不安定な領域でわずかの電流増加で光出力が急激
に増加する。第４図は電流Ｉを発振しきい値電流
Ithよりわずか上に、すなわちＩ＝104ｍＡに設定
したときの光出力の時間波形を示す。周期Ｔ≒
2.5ns、パルス巾△ｔ〜300ps、ピーク出力約15ｍ
Ｗの光パルス列が得られている。第５図は電流を
変化したときのパルスのくり返し周波数の変化を
示したものである。電流を変化することにより
200MHz〜1GHzにくり返し周波数が変化する。
Ga0.65Al0.35As層２を2μｍ、Ｐ形
Ga0.93Al0.07A5層３を0.1μｍ、Ｐ形
Ga0.65Al0.35As層４を1.3〜1.5μｍ、オーミツク
コンタクト用のｎ形GaAs層５を1.3〜1.5μｍに順
次連続液相エピタキシヤル法により作る。この後
活性層面内での発振領域或は電流注入領域を限定
するために約15μｍ巾のストライプ領域にＰ形不
純物であるZnを拡散する。但し、通常のレーザ
とは異なり、 Zn拡散のフロント７はｎ形GaAs層５の途中に
とめている。第２図ｂはZn拡散のフロント７と
Ｐ形Ga0.65Al0.35As層４（Ｐクラツド層）の距
離を共振器長にわたつて周期的に変えている。こ
のようなZn拡散の深さをかえるのは、ｎ形の
GaAs層５（キヤツプ層）の上面に電流注入スト
ライプと直角にW1相当の周期、W2相当の巾であ
らかじめエツチングによる凹凸をつけた後にZn
拡散を行なえば良い。W1＝10μｍ、W2＝5μｍ、
d1＝0.1〜0.2μｍ、d2＝0.2〜0.3μｍ程度とすれば
よい。第２図ｃはZn濃度を周期的に変えた例で
ある。このようにZn拡散層の濃度を変えるのは、
GaAs層５（キヤツプ層）の上面に電流注入スト
ライプと直角にW1相当の周期W2相当の巾であら
かじめ酸化膜を設けておき、W2部分の酸化膜を
除去して１回目のZn拡散を行い、次いでストラ
イプ上の酸化膜を除去し、ストライプ全面に２回
目のZn拡散を行えば良い。Zn拡散層６ａのフロ
ント部分の濃度は５×1019／cm3、６ｂのフロント
部分の濃度は1017／cm3である。なお、第２図ｂ，
ｃではZn拡散層を周期的に変える例を示したが、
非周期的に変えても良い。第３図〜第５図に本発
明の半導体発光装置の動作特性を示す。第３図は
光出力対電流特性である。破線ｃで示すところは
不安定な領域でわずかの電流増加で光出力が急激
に増加する。第４図は電流Ｉを発振しきい値電流
Ithよりわずか上に、すなわちＩ＝104ｍＡに設定
したときの光出力の時間波形を示す。周期Ｔ≒
2.5ns、パルス巾△ｔ〜300ps、ピーク出力約15ｍ
Ｗの光パルス列が得られている。第５図は電流を
変化したときのパルスのくり返し周波数の変化を
示したものである。電流を変化することにより
200MHz〜1GHzにくり返し周波数が変化する。
上述のような動作特性は次のように説明でき
る。第２図ｃに示すような共振器長に亘り不均一
なZn拡散を行うと、ｎ形GaAs層５とＰ形
Ga0.65Al0.35A5層４の逆バイアス接合のブレー
クダウンはZn拡散プロフアイルに従つて不均一
に生ずる。ブレークダウン電圧はｎ形GaAs層５
が0.1μｍ程度と非常に狭いため2V程度の逆電圧
で生じる。空間的不均一なブレークダウンは活性
層３への注入電流の不均一さをもたらす。このた
め共振器長に亘り利得領域と損失領域が生じ、セ
ルフパルセーシヨンSPの発生条件が整う。発光
領域（利得領域）と非発光領域（損失領域）の割
合や、それぞれの利得係数、損失係数の比は拡散
プロフアイルを変えることにより簡単に変更でき
る。
る。第２図ｃに示すような共振器長に亘り不均一
なZn拡散を行うと、ｎ形GaAs層５とＰ形
Ga0.65Al0.35A5層４の逆バイアス接合のブレー
クダウンはZn拡散プロフアイルに従つて不均一
に生ずる。ブレークダウン電圧はｎ形GaAs層５
が0.1μｍ程度と非常に狭いため2V程度の逆電圧
で生じる。空間的不均一なブレークダウンは活性
層３への注入電流の不均一さをもたらす。このた
め共振器長に亘り利得領域と損失領域が生じ、セ
ルフパルセーシヨンSPの発生条件が整う。発光
領域（利得領域）と非発光領域（損失領域）の割
合や、それぞれの利得係数、損失係数の比は拡散
プロフアイルを変えることにより簡単に変更でき
る。
以上の説明から明かな如く、プレナストライプ
構造を考えると本発明の半導体発光装置はほとん
ど従来の半導体発光装置の製造工程と同じ工程で
製作できる。また、動作方法、動作手段が簡単で
ある。サブナノ秒の巾、ピーク数10ｍＷの超短光
パルスが得られる。
構造を考えると本発明の半導体発光装置はほとん
ど従来の半導体発光装置の製造工程と同じ工程で
製作できる。また、動作方法、動作手段が簡単で
ある。サブナノ秒の巾、ピーク数10ｍＷの超短光
パルスが得られる。
第１図は従来のタンデム形レーザの斜視図、第
２図は本発明の半導体発光装置の斜視図及び断面
図、第３図は光出力対電流特性、第４図は光出力
の時間波形（パルセーシヨン）を示す図、第５図
はパルスのくり返し周波数対電流特性を示す図で
ある。 １：GaAs基板、２：ｎクラツド層、３：活性
層、４：Ｐクラツド層、５：キヤツプ層、６：
Zn拡散層、８：ｎ形電極、９：Ｐ形電極。
２図は本発明の半導体発光装置の斜視図及び断面
図、第３図は光出力対電流特性、第４図は光出力
の時間波形（パルセーシヨン）を示す図、第５図
はパルスのくり返し周波数対電流特性を示す図で
ある。 １：GaAs基板、２：ｎクラツド層、３：活性
層、４：Ｐクラツド層、５：キヤツプ層、６：
Zn拡散層、８：ｎ形電極、９：Ｐ形電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一導電型の化合物半導体基板１上に、 一導電型の化合物半導体クラツド層２、 導電性の化合物半導体活性層３、 逆導電型の化合物半導体クラツド層４、 一導電型の化合物半導体キヤツプ層５、が順次
形成され、該一導電型の化合物半導体キヤツプ層
５の表面から逆導電性を付与する不純物の拡散に
より形成され、該不純物拡散のフロント７が該一
導電型の化合物半導体キヤツプ層５の途中にとめ
られた、活性層３面内での発振領域を限定する、
逆導電型のストライプ領域６を設けた発光領域を
構成する順方向ｐ−ｎ接合を含むpnpn構造半導
体レーザであり、 該逆導電型のストライプ領域６の該不純物拡散
のフロント７と該逆導電型のクラツド層４の距離
を共振器長にわたつて、電流注入ストライプと直
角に周期的もしくは非周期的に変えるかもしく
は、 該逆導電型のストライプ領域６の不純物濃度
を、共振器長にわたつて電流注入ストライプと直
角に周期的もしくは非周期的に変えることによ
り、該順方向ｐ−ｎ接合に平行で、かつ半導体レ
ーザの共振器長方向に周期的、非周期的のうちい
ずれかに分布する不均一な逆バイアス接合を設け
たことを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143680A JPS56118384A (en) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143680A JPS56118384A (en) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | Semiconductor light emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56118384A JPS56118384A (en) | 1981-09-17 |
| JPS6320036B2 true JPS6320036B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=12054915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143680A Granted JPS56118384A (en) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | Semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56118384A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5074388A (ja) * | 1973-11-01 | 1975-06-19 | ||
| JPS5171684A (ja) * | 1974-12-18 | 1976-06-21 | Nippon Telegraph & Telephone | Bunpukikangatahandotaireeza |
-
1980
- 1980-02-22 JP JP2143680A patent/JPS56118384A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56118384A (en) | 1981-09-17 |
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