2001 Fiscal Year Annual Research Report
細線状活性層による低電流・高効率分布反射型レーザの研究
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12555098
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
荒井 滋久 東京工業大学, 量子効果エレクトロニクス研究センター, 教授 (30151137)
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| Keywords | 半導体レーザ / 単一波長レーザ / 分布反射型レーザ / 分布帰還レーザ / GalnAsP混晶 / 電子線リソグラフィー / 極微構造形成法 / ドライエッチング |
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| Research Abstract |
本研究では、現状の1.5〜1.6μm波長帯単一波長光ファイバ通信用光源を本質的に凌駕する低電流・高効率動作レーザを実現すると共に、その設計および製造法を確立することを目的としている。
本年度は、共振器内の定在波の光強度ピーク位置に細線状活性層を配置する利得整合構造を導入したレーザを設計・試作すると共に、エッチング/表面処理/再成長界面における非発光再結合速度の極低減化を図り、低電流・高効率化を推進することを目的として行い、以下に挙げる成果を得た。
1)昨年度に試作した周期240nm、幅90nmの2層細線状活性層を有する分布帰還形(DFB)レーザの室温連続寿命試験を行った結果、8,000時間以上経過後でもしきい値電流、微分量子効率および発振波長に変化の無い実用水準の良好な特性が得られた。なお、しきい値電流O.7mA、および微分量子効率23%/端面はいずれも1.5〜1.6μm波長DFBレーザの中で世界記録であり、これらの結果より、本研究で開拓した細線状活性層を有するDFBレーザは、低電流・高効率・安定単一波長動作可能なだけでなく、実用水準の信頼性も有していることを実証した。
2)光出力を片端面に集中させるために、細線状活性層の幅が90nmで構成される領域と120nmで構成される領域を結合させた共振器構造を有する分布反射型(DR)レーザを試作し、低しきい値電流(1.8mA)動作、および両方の端面からの光出力の比8:1を達成した。
3)利得整合構造を導入した分布反射型(DR)レーザの動作特性解析を行い、低電流・高効率・安定単一波長動作のための構造設計を行った。さらに、活性層に量子細線構造を導入する場合の構造についても設計した。
4)さらに低電流動作化を推進することを目的として、層厚方向の光閉じ込めを強力に行う半導体薄膜構造の細線状活性層を有する分布帰還形(DFB)レーザを試作し、低しきい値励起光入力4.8mW(電流換算値88μA)での室温連続動作を実現した。
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[Publications] N.Nunoya: "High-performance 1.55 μm wavelength GaInAsP/InP distributed feedback lasers with wirelike active regions"IEEE J. Select. Topics Quantum Electron.. 7・2. 249-258 (2001)
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[Publications] M.M.Raj: "High-reflectivity semiconductor/benzocyclobutene Bragg reflector mirrors for GaInAsP/InP lasers"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・4A. 2269-2277 (2001)
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[Publications] J.Wiedmann: "Deeply etched semiconductor/benzocyclobutene distributed Bragg reflector laser combined with multiple cavities for 1.5 μm wavelength single-mode operation"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・6A. 4031-4037 (2001)
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[Publications] J.Wiedmann: "1.5μm-wavelength distributed reflector lasers with vertical grating"Electron. Lett.. 37・13. 831-832 (2001)
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[Publications] J.Wiedmann: "Deeply etched vertical gratings applied to 1.5 μm-wavelength semiconductor lasers for single-mode operation"Jpn. J. Appl. Phys.. 40・12A. 6845-6851 (2001)
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[Publications] H.Yagi: "GaInAsP/InP strain-compensated quantum-wire lasers fabricated by CH_4/H_2 dry etching and organometallic vapor-phase-epitaxial regrowth"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・2B(掲載予定). (2002)
