(57)【要約】【課題】回折格子層内でのホールや電子の蓄積を抑制でき、発光効率を向上できる分布帰還型半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】分布帰還型半導体レーザ素子は、キャリア再結合を行う活性層２３と、活性層２３へホールを供給するｐ型半導体層であるクラッド層２４，２６層と、活性層２３へ電子を供給するｎ型半導体層であるバッファ層２２と、ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層２５などで構成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６のバンドギャップエネルギーＥＧｐより小さいバンドギャップエネルギーＥＧ１を有する層２５ａと、ＥＧ１より大きいバンドギャップエネルギーＥＧ２を有する層２５ｂとが交互に積層された積層構造を有し、層２５ａはホールの基底準位が存在しない層厚Ｌcladに形成される。【選択図】        図３
2004207435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層のバンドギャップエネルギーより小さいバンドギャップエネルギーを有する第１層と、この第１層が有するバンドギャップエネルギーより大きいバンドギャップエネルギーを有する第２層とが交互に積層された積層構造を有し、
上記第１層は、ホールの基底準位が存在しない層厚に形成されることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項２】
回折格子層は、層厚１．７ｎｍ以下のＩｎＧａＡｓからなる第１層と、ＩｎＰからなる第２層とを含むことを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項３】
回折格子層は、ｎ型半導体からなる第１層を含むことを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項４】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項５】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項６】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有する第１層と、第１層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有する第２層とが交互に積層された積層構造を有することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項７】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有する第１層と、第１層の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有する第２層とが交互に積層された積層構造を有することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【請求項８】
キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、バンドギャップエネルギーが層厚方向に沿って連続的または階段状に変化するバンド構造を有するように、化合物半導体材料の組成が層厚方向に沿って連続的または階段状に変化していることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信などの光源として好適な分布帰還型半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来の分布帰還型半導体レーザ素子の一例を示し、光軸方向に沿った断面図である。この半導体レーザ素子は、ｎ−ＩｎＰからなる基板１と、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層２と、多重量子井戸構造を有する活性層３と、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層４，６，７と、ｐ−ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層８とが、この順序で形成されている。クラッド層４とクラッド層６の界面付近には、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰからなる回折格子層５が形成され、光軸方向に沿って周期的な複素屈折率変化を設けることによって、分布帰還型半導体レーザが構成される。素子の前端面および後端面には、所定の光反射率を有する単層膜または多層膜が形成される。
【０００３】
コンタクト層８の上面には、Ｔｉ／Ａｕからなるアノード電極１０が形成される。基板１の下面には、Ｔｉ／Ａｕからなるカソード電極１４が形成される。
【０００４】
カソード電極１４を基準としてアノード電極１０に正の電圧を印加すると、ホールがアノード電極１０からクラッド層７、クラッド層６、クラッド層４を経由して活性層３に供給され、一方、電子がカソード電極１４から基板１、バッファ層２を経由して活性層３に供給される。活性層３では、ホールと電子とのキャリア再結合によって光増幅作用が生じ、光が活性層３に沿って往復し、回折格子層５の周期構造による光帰還によって、波長安定化したレーザ発振が生ずる。
【０００５】
なお、関連する先行技術（例えば特許文献１，２）には、回折格子の構造を工夫した分布帰還型半導体レーザが記載されているが、いずれもバンド間吸収によりレーザ光に対して損失となる回折格子が設けられている点で相違する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２４２０３５号公報（第３頁、図３、図５）
【特許文献２】
特開平６−２４４４９３号公報（第３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、図８に示した半導体レーザ素子のバンド構造を示す説明図である。従来の分布帰還型半導体レーザ素子において、閾値電流を低減するには、回折格子の結合定数κを大きくする必要がある。結合定数κは、κ＝│（回折格子層の屈折率−クラッド層の屈折率）│×π／（４×波長）で表されることから、κを大きくするには、回折格子層の屈折率がクラッド層の屈折率より大きくなるように、回折格子層の材料を選定することになる。
【０００８】
一方、ＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓなど、ＩｎＰに格子整合する混晶半導体材料では、一般に、混晶比を制御して屈折率を大きくすると、材料のバンドギャップエネルギーが小さくなる。
【０００９】
従って、回折格子層をｐ型半導体層の中に設けた場合、回折格子層のバンドギャップエネルギーが小さくなると、回折格子層内のホールの基底準位が下がるため、回折格子層内において多数キャリアであるホールが蓄積しやすくなる。また、少数キャリアである電子は、有効質量が小さいため、活性層を超えて回折格子層内に蓄積するようになる。その結果、回折格子層の内部においてホールと電子が１×１０１８（ｃｍ−３）以上のキャリア濃度で蓄積し、キャリアの再結合が生ずるようになる。回折格子層でのキャリア再結合は、レーザ発振には寄与しないため、レーザの発光効率が低下してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのホールや電子の蓄積を抑制でき、発光効率を向上できる分布帰還型半導体レーザ素子を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子は、キャリア再結合を行うための活性層と、
活性層へホールを供給するためのｐ型半導体層と、
活性層へ電子を供給するためのｎ型半導体層と、
ｐ型半導体層の中に形成された回折格子層とを備え、
該回折格子層は、隣接したｐ型半導体層のバンドギャップエネルギーより小さいバンドギャップエネルギーを有する第１層と、この第１層が有するバンドギャップエネルギーより大きいバンドギャップエネルギーを有する第２層とが交互に積層された積層構造を有し、
上記第１層は、ホールの基底準位が存在しない層厚に形成されることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子の一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。ｎ−ＩｎＰからなる基板２１の上に、順次、ｎ−ＩｎＰからなるバッファ層２２と、ＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓなどの混晶比制御によって形成した多重量子井戸構造を有する活性層２３と、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層２４と、回折格子層２５とがＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）等を用いて形成される。
【００１４】
回折格子層２５は、エッチング等を用いて、発振波長に対応したピッチで離散的に配置され、レーザ光軸方向に沿って周期的な複素屈折率変化を付与している。クラッド層２４の上には、回折格子層２５を埋め込むようにして、クラッド層２４と同じ組成であるｐ−ＩｎＰからなるクラッド層２６がＭＯＣＶＤ等を用いて形成される。
【００１５】
バッファ層２２からクラッド層２６までの各層は、エッチング等を用いてリッジ形状に形成した後、活性層２３を埋め込むようにして、順次、ｐ−ＩｎＰからなる電流ブロック層３１と、ｎ−ＩｎＰからなる電流ブロック層３２と、ｐ−ＩｎＰからなる電流ブロック層３３とがＭＯＣＶＤ等を用いて形成される。
【００１６】
クラッド層２６および電流ブロック層３３の上には、順次、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層２７と、ｐ−ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層２８とがＭＯＣＶＤ等を用いて形成される。
【００１７】
さらに、コンタクト層２８からバッファ層２２に達するストライプ溝が、エッチング等を用いて活性層２３の両側に形成され、コンタクト層２８の上面の一部だけが露出するようにして、ＳｉＯ２  からなる電気絶縁膜２９で覆われる。
【００１８】
コンタクト層２８および電気絶縁膜２９の上には、Ｔｉ／Ａｕからなるアノード電極３０が形成される。基板２１の下面には、Ｔｉ／Ａｕからなるカソード電極３４が形成される。
【００１９】
素子の前端面および後端面には、所定の光反射率を有するように、Ａｌ２Ｏ３，Ｓｉ，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２等からなる単層膜または多層膜が形成される。
【００２０】
素子の動作に関して、カソード電極３４を基準としてアノード電極３０に正の電圧を印加すると、ホールがアノード電極３０からクラッド層２７、クラッド層２６、クラッド層２４を経由して活性層２３に供給され、一方、電子がカソード電極３４から基板２１、バッファ層２２を経由して活性層２３に供給される。活性層２３では、ホールと電子とのキャリア再結合によって光増幅作用が生じ、光が活性層２３に沿って往復し、回折格子層５の周期構造による光帰還によって、波長安定化したレーザ発振が生ずる。
【００２１】
図３（ａ）は図２に示すレーザ素子のエネルギーバンド図であり、図３（ｂ）はその部分拡大図である。活性層２３のバンド構造は、バッファ層２２およびクラッド層２４のバンドギャップエネルギーから徐々に小さくなるように階段状に変化し、中央において周期的な井戸型ポテンシャルが形成された多重量子井戸構造を有する。
【００２２】
回折格子層２５は、クラッド層２４とクラッド層２６との界面付近において、ｐ−ＩｎＰからなるｐ型半導体層の中に周期的に形成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６のバンドギャップエネルギーＥＧｐより小さいバンドギャップエネルギーＥＧ１を有する層２５ａと、ＥＧ１より大きいバンドギャップエネルギーＥＧ２を有する層２５ｂとが交互に積層された積層構造を有する。層２５ａは、ホールの基底準位が存在しない層厚Ｌcladに形成される。
【００２３】
ホールの基底準位は、下記の波動方程式を数値解析により解くことによって容易に算出できる。
【００２４】
【数１】
2004207435.tif 000003
【００２５】
ここで、Ｅ：エネルギー準位の固有値、Ｅguide：回折格子層のうちバンドギャップエネルギーの小さい層２５ａにおけるホールのポテンシャルエネルギー、Ｅclad：回折格子層のうちバンドギャップエネルギーの大きい層２５ｂにおけるホールのポテンシャルエネルギー、Ｌclad：回折格子層のうちバンドギャップエネルギーの小さい層２５ａの層厚、ｆ（ｘ）：ホールの波動関数の時間に依存しない成分、ｈp ：プランク定数（ｈ／２π）、ｍh ：ホールの有効質量、Ｖ（ｘ）：ホールのポテンシャル関数、である。
【００２６】
この式（１）において、固有値Ｅが存在しないように層２５ａの層厚Ｌcladを設定することによって、層２５ａの中にホールが蓄積しなくなる。その結果、回折格子層において電子が仮に存在していてもホールが不存在であるため、キャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００２７】
また、回折格子層２５の積層回数を所望の屈折率差が得られるまで増やすことによって、回折格子の結合定数κを大きくすることができ、閾値電流を低減できる。従って、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのホール蓄積を抑制でき、発光効率が向上した分布帰還型半導体レーザ素子を実現できる。
【００２８】
回折格子層２５の具体例として、層２５ａをＩｎＰに格子整合するＩｎＧａＡｓで形成し、層２５ｂをＩｎＰで形成し、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰの積層構造を採用できる。この材料の組合せに対応したポテンシャルエネルギーＥguide，Ｅcladを式（１）に代入し、波動方程式を数値的に解くことによって、ホール基底準位の固有値Ｅが計算される。すると、この固有値Ｅが存在しない条件は、層２５ａの層厚が１．７ｎｍ以下となる。
【００２９】
従って、ＩｎＧａＡｓからなる層２５ａの層厚を１．７ｎｍ以下に設定することによって、層２５ａの中にホールが蓄積しなくなる。その結果、回折格子層において電子が仮に存在していてもホールが不存在であるため、キャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００３０】
実施の形態２．
ここでは、図２に示した回折格子層２５のうち、バンドギャップエネルギーＥＧ１を有する層２５ａ、あるいはＥＧ１より大きいバンドギャップエネルギーＥＧ２を有する層２５ｂ、または層２５ａおよび層２５ｂをｎ型半導体で形成する。このとき、回折格子層内でのホールのフェルミ準位が下がって、回折格子層内のホール濃度を低減でき、層２５ａの中にホールが蓄積しなくなる。その結果、回折格子層において電子が仮に存在していてもホールが不存在であるため、キャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。従って、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのホール蓄積を抑制でき、発光効率が向上した分布帰還型半導体レーザ素子を実現できる。
【００３１】
実施の形態３．
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。レーザ素子の全体構成および動作は図１のものと同様であるが、回折格子層２５がいわゆるtypeIIの接合でｐ型半導体層の中に形成されている。typeIIの接合は、例えば回折格子層２５をＡｌＩｎＡｓで形成し、クラッド層２４，２６をＩｎＰで形成することで実現できる。
【００３２】
まず図４（ａ）において、回折格子層２５は、ｐ−ＩｎＰからなるｐ型半導体層の中に光軸方向に沿って周期的に形成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有する単層構造を有する。
【００３３】
まず伝導帯に関して、回折格子層２５の伝導帯準位は、クラッド層２４，２６の伝導帯準位より低いことから、電子は回折格子層２５の中に蓄積されるようになる。一方、価電子帯に関して、回折格子層２５の価電子帯準位は、クラッド層２４，２６の価電子帯準位より低いことから、ホールは回折格子層２５の中に蓄積されない。その結果、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００３４】
次に図４（ｂ）において、回折格子層２５は、ｐ−ＩｎＰからなるｐ型半導体層の中に光軸方向に沿って周期的に形成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有する単層構造を有する。
【００３５】
まず伝導帯に関して、回折格子層２５の伝導帯準位は、クラッド層２４，２６の伝導帯準位より高いことから、電子は回折格子層２５の中に蓄積されない。一方、価電子帯に関して、回折格子層２５の価電子帯準位は、クラッド層２４，２６の価電子帯準位より高いことから、ホールは回折格子層２５の中に蓄積されるようになる。その結果、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００３６】
このように回折格子層２５をtypeIIの接合で形成することによって、一方のキャリアが不存在になるとともに、隣接したクラッド層２４，２６との屈折率差が充分に大きくなるように材料を選定することによって、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのキャリア再結合を抑制でき、発光効率が向上した分布帰還型半導体レーザ素子を実現できる。
【００３７】
実施の形態４．
図５（ａ）（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。レーザ素子の全体構成および動作は図１のものと同様であるが、回折格子層２５がいわゆるtypeIIの接合を持つ積層構造を有する。typeIIの積層構造は、例えばＡｌＩｎＡｓ膜とＩｎＰ膜の組合せで実現できる。
【００３８】
まず図５（ａ）において、回折格子層２５は、ｐ−ＩｎＰからなるｐ型半導体層の中に光軸方向に沿って周期的に形成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有する層２５ｃと、層２５ｃの伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有する層２５ｄとが交互に積層された積層構造を有する。
【００３９】
まず伝導帯に関して、層２５ｃの伝導帯準位は、クラッド層２４，２６の伝導帯準位より低いことから、電子は層２５ｃの中に蓄積されるようになる。また、層２５ｄの伝導帯準位は、層２５ｃの伝導帯準位より高いことから、電子は層２５ｄの中に蓄積されない。
【００４０】
一方、価電子帯に関して、層２５ｃの価電子帯準位は、クラッド層２４，２６の価電子帯準位より低いことから、ホールは層２５ｃの中に蓄積されない。また、層２５ｄの価電子帯準位は、層２５ｃの伝導帯準位より高いことから、ホールは層２５ｄの中に蓄積される。その結果、電子は層２５ｃに、ホールは層２５ｄにそれぞれ別個の層に存在するようになるため、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００４１】
次に図５（ｂ）において、回折格子層２５は、ｐ−ＩｎＰからなるｐ型半導体層の中に光軸方向に沿って周期的に形成される。回折格子層２５は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ高い伝導帯準位および価電子帯準位を有する層２５ｅと、層２５ｅの伝導帯準位および価電子帯準位と比べてそれぞれ低い伝導帯準位および価電子帯準位を有する層２５ｆとが交互に積層された積層構造を有する。
【００４２】
まず伝導帯に関して、層２５ｅの伝導帯準位は、クラッド層２４，２６の伝導帯準位より高いことから、電子は層２５ｅの中に蓄積されない。また、層２５ｆの伝導帯準位は、層２５ｅの伝導帯準位より低いことから、電子は層２５ｆの中に蓄積される。
【００４３】
一方、価電子帯に関して、層２５ｅの価電子帯準位は、クラッド層２４，２６の価電子帯準位より高いことから、ホールは層２５ｅの中に蓄積される。また、層２５ｆの価電子帯準位は、層２５ｅの伝導帯準位より低いことから、ホールは層２５ｆの中に蓄積されない。その結果、電子は層２５ｆに、ホールは層２５ｅにそれぞれ別個の層に存在するようになるため、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。
【００４４】
実施の形態５．
図６は、本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。レーザ素子の全体構成および動作は図１のものと同様であるが、回折格子層２５のバンドギャップエネルギーが層厚方向に沿って連続的に変化している。こうしたバンド構造は、回折格子層２５を構成するＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓなどの化合物半導体材料の組成を層厚方向に沿って連続的に変化させることによって実現できる。
【００４５】
まず伝導帯に関して、回折格子層２５の伝導帯準位は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位から回折格子層２５の中心に向かって下に凸の曲線、例えば放物線状で連続的に変化している。一方、回折格子層２５の価電子帯準位は、隣接したクラッド層２４，２６の価電子帯準位から回折格子層２５の中心に向かって上に凸の曲線、例えば放物線状で連続的に変化している。
【００４６】
こうしたバンド構造は、回折格子層２５でのポテンシャルエネルギー障壁が層厚方向の距離に対して緩やかに変化している。そのため電界が層厚方向に印加された場合、回折格子層２５内の電子およびホールが外に抜けやすくなり、回折格子層内に蓄積される電子およびホールのキャリア濃度が小さくなる。その結果、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。さらに、隣接したクラッド層２４，２６との屈折率差が充分に大きくなるように回折格子層２５の材料を選定することによって、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのキャリア再結合を抑制でき、発光効率が向上した分布帰還型半導体レーザ素子を実現できる。
【００４７】
実施の形態６．
図７は、本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。レーザ素子の全体構成および動作は図１のものと同様であるが、回折格子層２５のバンドギャップエネルギーが層厚方向に沿って階段状に変化している。こうしたバンド構造は、回折格子層２５を構成するＩｎＧａＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓなどの化合物半導体材料の組成を層厚方向に沿って階段状に変化させることによって実現できる。
【００４８】
まず伝導帯に関して、回折格子層２５の伝導帯準位は、隣接したクラッド層２４，２６の伝導帯準位から回折格子層２５の中心に向かって下に凸の曲線、例えばＶ字ラインに沿って階段状に変化している。一方、回折格子層２５の価電子帯準位は、隣接したクラッド層２４，２６の価電子帯準位から回折格子層２５の中心に向かって上に凸の曲線、例えばＶ字ラインに沿って階段状に変化している。
【００４９】
こうしたバンド構造は、回折格子層２５でのポテンシャルエネルギー障壁が層厚方向の距離に対して緩やかに変化している。そのため電界が層厚方向に印加された場合、回折格子層２５内の電子およびホールが外に抜けやすくなり、回折格子層内に蓄積される電子およびホールのキャリア濃度が小さくなる。その結果、回折格子層２５においてキャリア再結合が生じなくなり、高い発光効率を達成できる。さらに、隣接したクラッド層２４，２６との屈折率差が充分に大きくなるように回折格子層２５の材料を選定することによって、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、回折格子層内でのキャリア再結合を抑制でき、発光効率が向上した分布帰還型半導体レーザ素子を実現できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳説したように、回折格子層内でのホールや電子の蓄積を抑制することによって、回折格子層においてキャリア再結合が生じなくなるため、回折格子の結合定数κを大きくしつつ、レーザ発光効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２に示すレーザ素子のエネルギーバンド図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示すエネルギーバンド図である。
【図８】従来の分布帰還型半導体レーザ素子の一例を示し、光軸方向に沿った断面図である。
【図９】図８に示した半導体レーザ素子のバンド構造を示す説明図である。
【符号の説明】
２１  基板、  ２２  バッファ層、  ２３  活性層、  ２４，２６，２７  クラッド層、  ２５  回折格子層、  ２８  コンタクト層、  ２９  電気絶縁膜、３０  アノード電極、  ３１，３２，３３  電流ブロック層、  ３４  カソード電極。
【図１】
2004207435.tif 000004
【図２】
2004207435.tif 000005
【図３】
2004207435.tif 000006
【図４】
2004207435.tif 000007
【図５】
2004207435.tif 000008
【図６】
2004207435.tif 000009
【図７】
2004207435.tif 000010
【図８】
2004207435.tif 000011
【図９】
2004207435.tif 000012