[其他]半導體激光器

無效

• 申請號: 86105580
• 申請日: 1986-07-25
• 公開（公告）號: CN86105580A
• 公開（公告）日: 1987-01-21
• 發明（設計）人: 茅根直樹;魚見和久;福澤董;松枝秀明;梶村俊
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01S3/18
• 分類號: H01S3/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙蓉民

本發明所涉及的內容是半導體激光器，而且重點是介紹以高調制速度和低閾值電流的特征的半導體激光器的結構。

半導體激光器的調制速度與半導體激光器的最大調制頻率成正比。因此，為了提高半導體激光器的速度，半導體激光器直接調制的最大頻率應該盡可能的高些。通常，半導體激光器直接調制的最大頻率近似為5GHZ。最近在理論上做出的予測表明，使用所謂的量子井型激光器可以提高最大頻率，在所謂的量子井型激光器中，一種激活層的厚度小于晶體內部的電子波包（Y.ARAKAWA????et????al：Applied????Physics????Letters，45，950（1984）另一方面，在實驗中已經證實，對于普通的半導體激光器來說，當激活層使用某一種雜質進行重摻雜時，該最大頻率也可以提高（C、B、SU????et????al：Applied????Physics????Letters，46，344（1985）。然而，無論在哪一種情況下，不用其它的特殊方法，直接調制的最大頻率在10GHZ附近。

在第九屆激光器會議的資料PP.162-3中，C.B.SU等人揭示出，當P-型激活層中的雜質濃度增加時，半導體激光器的調制頻率也將增大。它所根據的事實是，增益系數的增量與注入載流子的增量的比值由于雜質的摻雜而增大。然而，這個方法還存在有問題，即激活層載流子的壽命縮短以至使閾值電流增加且發射效率降低。

本發明的目的是為了消除以前工藝上的缺點，并且以提供這樣一種激光器為目標，這種激光器具有低的閾值電流和高發射效率，能在10GHZ或更高的頻率下進行直接調制。

事實上，一個半導體激光器直接調制的最大頻率主要決定于馳豫振蕩頻率f_r。馳豫振蕩頻率f_r由光和電子變化的相移所產生。作為增加頻率fr的一種有效方法，可考慮增加增益的增量△g對于載流子密度的增量△n的比值（△g/△n），這是一種微分增益。在上述Y.ARAKAWA等人的文獻中報導，使用所謂的量子井型激光器可以使該微分增益增大，在這種激光器中，半導體激光器的激活層的厚度被減小，以至于小于晶體內自由電子的波包。另一方面，據上述C.B.SU等人的報導，當普通半導體激光器的激活層摻有一種較高濃度的雜質時，頻率f_r將增大。其根據也被認為是，高的雜質濃度可使微分增益增加。

本發明人已經發現，為了通過進一步增加激光器的頻率fr來增加調制速度，例如是量子井型激光器，在其內部，激活層的厚度小于晶體內自由電子的波包，可將一種雜質引入到迄今尚未進行摻雜的激活層內，或者引入到2個或更多個包含在量子井型激光器內的激活層中，或者引入到位于這些激活層之間的阻擋層內，此外對于雜質的濃度來說，需要引入的雜質濃度要高于載流子的濃度，這些載流子以光激射型式注入到激活層內部。在這方面已經揭示出，當一種施主作為雜質型被引入時，電子的兩維性有發生退化而減小微分增益的傾向，這樣，一種受體就更為有效。此外，在多量子井型激光器中，激光器眾多薄的激活層由于中間放入了阻擋層而得到了改善，由阻擋層所摻雜的雜質所產生的載流子被激活層所捕獲。在這種情況下，已經知道，由于摻雜的雜質而形成的帶尾不會惡化電子或空穴的二維性，而且也不會降低微分增益，因此調制速度能夠增大。就是說，在一個半導體激光器內，在那里，激活層的厚度小于晶體內部自由電子的波包，根據本發明的一種半導體激光器，它由摻有一種雜質的激活層或一阻擋層組成，雜質的密度要高于被注入到激活層中的載流子的密度，阻擋層的帶隙至少要大于包括兩個激活層帶隙，從而，量子井型激光器的馳豫振蕩頻率fr被增大并使最大頻率提高，乃至使調制速度增加。