(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型クラッド層と、
ｎ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に設けられており多重量子井戸構造を有する活性領域と、
前記ｐ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、
前記ｎ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第２の光閉じ込め層とを備え、
前記第１の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含み、
前記多重量子井戸構造は前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた単一の第１の井戸層と、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層は前記第１の井戸層及び前記第２の井戸層のうち最も前記第１の光閉じ込め層に近く前記第１の光閉じ込め層に接し、前記バリア層は、前記第２の井戸層のうち最も前記第１の井戸層に近い第２の井戸層と前記第１の井戸層との間に位置し、前記第１の井戸層は、前記第１の井戸層における準位が前記第２の井戸層の準位とほぼ同じになるように前記第２の井戸層の厚みよりも薄い厚みを有する、ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１の井戸層のバンドギャップは前記第２の井戸層のバンドギャップと同じ、ことを特徴とする請求項１に記載された半導体レーザ。
【請求項３】
ｐ型クラッド層と、
ｎ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に設けられており多重量子井戸構造を有する活性領域と、
前記ｐ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、
前記ｎ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第２の光閉じ込め層とを備え、
前記第２の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含み、
前記多重量子井戸構造は、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた単一の第１の井戸層と、前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層は前記第１の井戸層及び前記第２の井戸層のうち最も前記第２の光閉じ込め層に近く前記第２の光閉じ込め層に接し、前記バリア層は、前記第２の井戸層のうち最も前記第１の井戸層に近い第２の井戸層と前記第１の井戸層との間に位置し、前記第１の井戸層は、前記第１の井戸層における準位が前記第２の井戸層の準位とほぼ同じになるように前記第２の井戸層の厚みよりも薄い厚みを有する、ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１の井戸層のバンドギャップは前記第２の井戸層のバンドギャップと同じ、ことを特徴とする請求項３に記載された半導体レーザ。
【請求項５】
前記第１の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造の前記バリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含む、ことを特徴とする請求項３に記載された半導体レーザ。
【請求項６】
前記多重量子井戸構造は、前記第２の井戸層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた単一の第３の井戸層を更に含み、前記第３の井戸層は前記第１の井戸層、第２の井戸層及び前記第３の井戸層のうち最も前記第１の光閉じ込め層に近く前記第１の光閉じ込め層に接し、
前記第３の井戸層の厚みは前記第２の井戸層の厚みよりも薄い、ことを特徴とする請求項５に記載された半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、ＳＣＨ層を含む単一量子井戸構造の埋め込みヘテロ構造半導体レーザが記載されている。この半導体レーザは高反射コーティングを持っており、そのしきい値電流は非常に小さい。
【０００３】
非特許文献２には、ＳＣＨ構造のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ半導体レーザが記載されている。この半導体レーザは多重量子井戸構造を有しており、１．５４マイクロメートルの光を発生する。しきい値電流は低く、量子効率は高く、ＣＷ光出力は高く、しきい値電流および量子効率は、キャビティ長にあまり依存しない。
【０００４】
非特許文献３には、半導体レーザについての解析結果が示されている。量子井戸構造の半導体レーザでは、キャリアトランスポートが高速応答特性に影響を与えるので、バルク半導体レーザで用いられるＫ因子（Ｋファクタ）では、その特性を記述できない。
【非特許文献１】"Ultralow-threshold graded-index separate-confinement singlequantum well buried heterostructure (Al,Ga)As lasers with high reflectivitycoatings" Pamela L. Derry, Amnon Yariv, Kam Y. Lau, Nadav Bar-Chaim, KevinLee, and Jan Rosenberg, Applied Physics Letters  Volume 50, Issue 25,(1987), pp. 1773-1775
【非特許文献２】"Low internal loss separate confinement heterostructureInGaAs/InGaAsP quantum well laser"U. Koren, B. I. Miller, Y. K. Su, T. L. Koch, and J. E.Bowers, AppliedPhysics Letters  Volume 51, Issue 21, (1987), pp. 1744-1746
【非特許文献３】"Effects of Carrier Transport on Relative Intensity Noise AndCritique Of K Factor Predictions Of Modulation Responce"R. Nagarajan, M. Ishikawa, and J. E. Bowers, ELECTRONICS Letters  Volume 28, No 9, (1992),pp. 846-848
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多重量子井戸（ＭＱＷ）構造およびその両側に設けられた光閉じ込め層を有する半導体レーザでは、活性層における光閉じ込めを高くするために、次のような方策が採られる。その一つの方策として、光閉じ込め層（ＳＣＨ層）の厚みを厚くすることがあり、また別の方策として。ＭＱＷ構造内におけるバリア層のバンドギャップを小さくすることがある。
【０００６】
しかしながら、光閉じ込め層の厚みを厚くすると、半導体レーザにおける内部量子効率の低下が大きくなってくる。原因としては、ＳＣＨ層の厚みが大きくなると、半導体レーザへのキャリア注入時に、ＳＣＨ層に蓄積するキャリア量が増加していくからである。このキャリアの蓄積のため、キャリアがＳＣＨ層内を走行するために長い時間がかかり、これにより、半導体レーザの動特性が劣化する。さらには、キャリアの蓄積のため、量子井戸へキャリアが有効的に注入されなくなり、半導体レーザにおける内部量子効率が低下してしまう。
【０００７】
ＭＱＷ構造内におけるバリア層のバンドギャップを狭くすると、ＭＱＷ構造の実効屈折率が上がる。しかしながら、高温時における内部量子効率の低下が大きくなる。原因としては、実効屈折率を上げようとして、バリア層のバンドギャップを狭くすることは、等価的に、量子井戸構造において井戸層に対してバリア層の高さを低くすることになる。特に、伝導帯においてバリアの高さが低くなると、高温においてキャリアがオーバーフローしやすくすり、量子井戸構造へ注入されない無効キャリアが増加する。したがって、半導体レーザにおける内部量子効率が低下する。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、光閉じ込め層におけるキャリア走行時間の増加および高温におけるキャリアのリーク電流の増加を抑えつつ、活性層へのキャリアの閉じ込め効率を向上可能な半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によれば、半導体レーザは、（ａ）ｐ型クラッド層と、（ｂ）ｎ型クラッド層と、（ｃ）前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に設けられており多重量子井戸構造を有する活性領域と、（ｄ）前記ｐ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、（ｅ）前記ｎ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第２の光閉じ込め層とを備え、前記第１の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含む。前記多重量子井戸構造は前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた単一の第１の井戸層と、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層は前記第１の井戸層及び前記第２の井戸層のうち最も前記第１の光閉じ込め層に近く前記第１の光閉じ込め層に接し、前記バリア層は、前記第２の井戸層のうち最も前記第１の井戸層に近い第２の井戸層と前記第１の井戸層との間に位置する。前記第１の井戸層は、前記第１の井戸層における準位が前記第２の井戸層の準位とほぼ同じになるように前記第２の井戸層の厚みよりも薄い厚みを有する。
【００１０】
この半導体レーザによれば、第１の光閉じ込め層のバンドギャップは、多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいので、第１の光閉じ込め層の厚みを厚くすること無く、またバリア層の障壁を低くすること無く、活性層への閉じ込め効率を向上できる。第１の光閉じ込め層の厚みを厚くすることが無くてもキャリア走行時間の増加が抑えられ、またバリア層の障壁を低くすることが無くてもキャリアのリークの増加を抑えることができる。
【００１１】
本発明に係る半導体レーザでは、前記多重量子井戸構造は、前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた第１の井戸層と、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層の厚みは前記第２の井戸層の厚みよりも薄い。
【００１２】
この半導体レーザによれば、第１の井戸層の厚みが第２の井戸層の厚みよりも薄いので、第１の井戸層からの光の波長成分と第２の井戸層からの光の波長成分との差を小さくできるので、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。
【００１３】
本発明の別の側面によれば、半導体レーザは、（ａ）ｐ型クラッド層と、（ｂ）ｎ型クラッド層と、（ｃ）前記ｐ型クラッド層と前記ｎ型クラッド層との間に設けられており多重量子井戸構造を有する活性領域と、（ｄ）前記ｐ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第１の光閉じ込め層と、（ｅ）前記ｎ型クラッド層と前記活性領域との間に設けられた第２の光閉じ込め層とを備え、前記第２の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含む。前記多重量子井戸構造は、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた単一の第１の井戸層と、前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層は前記第１の井戸層及び前記第２の井戸層のうち最も前記第２の光閉じ込め層に近く前記第２の光閉じ込め層に接し、前記バリア層は、前記第２の井戸層のうち最も前記第１の井戸層に近い第２の井戸層と前記第１の井戸層との間に位置する。前記第１の井戸層は、前記第１の井戸層における準位が前記第２の井戸層の準位とほぼ同じになるように前記第２の井戸層の厚みよりも薄い厚みを有する。
【００１４】
この半導体レーザによれば、第２の光閉じ込め層のバンドギャップは、多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいので、光閉じ込め層の厚みを厚くすること無く、またバリア層の障壁を低くすること無く、活性層への閉じ込め効率を向上できる。光閉じ込め層の厚みを厚くすることが無いので、キャリアの走行時間の増加が抑えられ、またバリア層の障壁を低くすることが無いので、キャリアのリークの増加を抑えることができる。
【００１５】
本発明に係る半導体レーザでは、前記多重量子井戸構造は、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた第１の井戸層と、前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた一または複数の第２の井戸層とを含み、前記第１の井戸層の厚みは前記第２の井戸層の厚みよりも薄い。
【００１６】
この半導体レーザによれば、第１の井戸層からの光の波長成分と第２の井戸層からの光の波長成分との差を小さくできるので、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。
【００１７】
本発明に係る半導体レーザでは、前記第１の光閉じ込め層は、前記多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する部分を含む。
【００１８】
この半導体レーザによれば、第１および第２の光閉じ込め層のバンドギャップは、多重量子井戸構造のバリア層のバンドギャップよりも小さいので、光閉じ込め層の厚みを厚くすること無く、またバリア層の障壁を低くすること無く、活性層へのキャリア（電子、正孔）の閉じ込め効率を向上できる。光閉じ込め層の厚みを厚くすることが無くても、キャリア（電子、正孔）の走行時間の増加が抑えられる。また、バリア層の障壁を低くすることが無くても、キャリア（電子、正孔）のリークの増加を抑えることができる。
【００１９】
本発明に係る半導体レーザでは、前記多重量子井戸構造は、前記バリア層と前記第１の光閉じ込め層との間に設けられた第１の井戸層と、前記バリア層と前記第２の光閉じ込め層との間に設けられた第２の井戸層と、前記第１の井戸層と前記第２の井戸層との間に設けられた一または複数の第３の井戸層とを含み、前記第１の井戸層の厚みは前記第３の井戸層の厚みよりも薄く、前記第２の井戸層の厚みは前記第３の井戸層の厚みよりも薄い。
【００２０】
この半導体レーザによれば、第１および第３の井戸層の厚みが第２の井戸層の厚みよりも薄いので、第１の井戸層からの光の波長成分と第２の井戸層からの光の波長成分との差を小さくできると共に、第３の井戸層からの光の波長成分と第２の井戸層からの光の波長成分との差を小さくできるので、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。
【００２１】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、光閉じ込め層におけるキャリア走行時間の増加および高温におけるキャリアのリーク電流の増加を抑えつつ活性層への閉じ込め効率を向上可能な半導体レーザが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明の半導体レーザに係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、本実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。シンボルＥｃは伝導帯のエネルギレベルを示し、シンボルＥｖは価電子帯のエネルギレベルを示す。図１（Ｂ）は、本実施の形態に係る半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ａは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ａと、第１の光閉じ込め層１９ａと、第２の光閉じ込め層２１ａとを備える。活性領域１７ａはｐ型クラッド層１３とｎ型クラッド層１５との間に設けられており、また半導体レーザ１１ａは多重量子井戸構造２３ａを有する。第１の光閉じ込め層１９ａは、ｐ型クラッド層１３と活性領域１７ａとの間に設けられている。第２の光閉じ込め層２１ａは、ｎ型クラッド層１５と活性領域１７ａとの間に設けられている。多重量子井戸構造２３ａはバリア層２５ａを含み、第１の光閉じ込め層１９ａは、多重量子井戸構造２３ａのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいバンドギャップＥＳＣＨ１を有する。第１の光閉じ込め層１９ａのバンドギャップＥＳＣＨ１は、多重量子井戸構造２３ａの井戸層２７のバンドギャップＥＷよりも大きいを有する。
【００２５】
この半導体レーザ１１ａによれば、第１の光閉じ込め層１９ａのバンドギャップＥＳＣＨ１が多重量子井戸構造２３ａのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層１９ａ、２１ａの厚みを厚くすること無く、またバリア層２５ａの障壁を低くすること無く、活性領域２１ａへの電子の閉じ込め効率を向上できる。この結果、正孔Ｈの走行時間Ｔ１の増加が抑えられる。また、高温において正孔および電子が多重量子井戸構造２３ａのバリア層２５ａから溢れてしまうキャリアリークを抑えることができる。ｐ型クラッド層１３の伝導帯と第１の光閉じ込め層１９ａの伝導帯とのエネルギ差が、ｐ型クラッド層１３の伝導帯とバリア層２５ａの伝導帯とのエネルギ差より大きくなる。
【００２６】
半導体レーザ１１ａでは、多重量子井戸構造２３ａは複数の井戸層２７を含む。バリア層２５ａおよび井戸層２７は交互に配列されている。また、バリア層２５ａのバンドギャップＥＢは井戸層２７のバンドギャップＥＷより大きい。活性領域１７ａ、第１の光閉じ込め層１９ａおよび第２の光閉じ込め層２１ａは、光導波構造２９を構成する。
【００２７】
第１の光閉じ込め層１９ａの導電型はｉ型またはｐ型であることが好ましい。第２の光閉じ込め層２１ａの導電型は、ｉ型またはｎ型であることが好ましい。
【００２８】
図２は、図１に示された半導体レーザの全体を概略的に示す図面である。半導体レーザ１１ａは、導電性を有する基板３１を含む。基板３１の表面３１ａ上には、ｎ型クラッド層１５、光導波構造２９（第２の光閉じ込め層２１ａ、活性領域１７ａ、第１の光閉じ込め層１９ａ）およびｐ型クラッド層１３が順に設けられている。また、ｎ型クラッド層１５、第２の光閉じ込め層２１ａ、活性領域１７ａ、第１の光閉じ込め層１９ａおよびｐ型クラッド層１３はストライプ状のメサ構造３３を有している。メサ構造３３は、ブロック領域３５によって埋め込まれている。メサ構造３３およびブロック領域３５上には、第２のｐ型クラッド層３７が設けられている。第２のｐ型クラッド層３７上には、ｐ型コンタクト層３９が設けられている。アノード電極４０ａは、ｐ型コンタクト層３９上に設けられており、またｐ型コンタクト層３９に電気的に接続されている。カソード電極４０ｂは、基板３１の裏面３１ｂに設けられており、基板３１に電気的に接続されている。
【００２９】
ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザの一例を以下に示すと、
基板３１：Ｓｎドープｎ型ＩｎＰ基板、不純物濃度２×１０１８ｃｍ−３
ｎ型クラッド層１５：
シリコンドープＩｎＰ、５００ｎｍ、不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３
第２の光閉じ込め層２１ａ：
ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．１０μｍ、厚さ５０ｎｍ
活性領域１７ａ：多重量子井戸構造（発光波長：１．４９μｍ帯）
井戸層：ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．６２μｍ
バリア層：ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．１０μｍ
第１の光閉じ込め層１９ａ：
ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．２０μｍ、厚さ２０ｎｍ
ｐ型クラッド層１３：
亜鉛ドープＩｎＰ、５００ｎｍ、不純物濃度０．８×１０１８ｃｍ−３
ブロック領域３５：ＩｎＰ
第２のｐ型クラッド層３７：
亜鉛ドープＩｎＰ、１５００ｎｍ、不純物濃度１．５×１０１８ｃｍ−３
ｐ型コンタクト層３９：
亜鉛ドープＧａＩｎＡｓ、５００ｎｍ、不純物濃度２．０×１０１９ｃｍ−３
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザでは、高温動作においても電子の閉じ込めが弱まることがない。
【００３０】
また、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザの一例を以下に示すと、
基板３１：Ｓｎドープｎ型ＩｎＰ基板、不純物濃度２×１０１８ｃｍ−３
ｎ型クラッド層１５：
シリコンドープＩｎＰ、５００ｎｍ、不純物濃度１×１０１８ｃｍ−３
第２の光閉じ込め層２１ａ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．２０μｍ（バリア層と同じ）
活性領域１７ａ：多重量子井戸構造（発光波長：１．５５μｍ帯）
井戸層：ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．７２μｍ
バリア層：ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．２０μｍ
第１の光閉じ込め層１９ａ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．３０μｍ（バリア層より小さい）
ｐ型クラッド層１３：
亜鉛ドープＩｎＰ、５００ｎｍ、不純物濃度０．８×１０１８ｃｍ−３
ブロック領域３５：ＩｎＰ
第２のｐ型クラッド層３７：
亜鉛ドープＩｎＰ、１５００ｎｍ、不純物濃度１．５×１０１８ｃｍ−３
ｐ型コンタクト層３９：
亜鉛ドープＧａＩｎＡｓ、１０００ｎｍ、不純物濃度２．０×１０１９ｃｍ−３
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザでは、伝導帯エネルギー不連続ΔＥｃがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のものよりも、一般的に大きい。つまり、本構造を用いることで閉じ込めを下げることなく、さらに大きいΔＥｃを取れるようになると考えられるため、温度特性の向上が考えられる。
【００３１】
図３（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ｂは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ｂと、第１の光閉じ込め層１９ａと、第２の光閉じ込め層２１ａとを備える。半導体レーザ１１ｂは、多重量子井戸構造２３ｂを有しており、また多重量子井戸構造２３ｂは、ｐ型クラッド層１３とｎ型クラッド層１５との間に位置する。半導体レーザ１１ｂでは、多重量子井戸構造２３ｂは、バリア層２５ａと、第１の井戸層２７ａと、一または複数の第２の井戸層２７ｂとを含む。第１の井戸層２７ａは、バリア層２５ａと第１の光閉じ込め層１９ａとの間に位置している。第２の井戸層２７ｂは、バリア層２５ａと第２の光閉じ込め層２１ａとの間に設けられている。第１の井戸層２７ａの厚みＤＷ１は第２の井戸層２７ｂの厚みＤＷ２よりも薄い。
【００３２】
この半導体レーザ１１ｂによれば、第１の井戸層２７ａの厚みＤＷ１が第２の井戸層２７ｂの厚みＤＷ２よりも薄いので、第１の井戸層２７ａからの光の波長成分と第２の井戸層２７ｂからの光の波長成分との差を小さくでき、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。つまり、第１の光閉じ込め層１９ａのエネルギバンドギャップがバリア層２５ａのエネルギバンドギャップと異なるので、多重量子井戸構造２３ｂ内の最も第１の光閉じ込め層１９ａに近い井戸層における準位が他の井戸層の準位とほぼ同じになるように、井戸層２７ａの厚みＤＷ１を第２の井戸層２７ｂの厚みＤＷ２よりも薄くする。この半導体レーザ１１ｂによっても、第１の光閉じ込め層１９ａのバンドギャップＥＳＣＨ１は、多重量子井戸構造２３ａのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層１９ａ、２１ａの厚みを厚くすること無く、またバリア層２５ａの障壁を低くすること無く、活性領域２１ａへの閉じ込め効率を向上できる。この結果、キャリア走行時間Ｔ１の増加が抑えられる。また、高温におけるキャリアリークを抑えることができる。
【００３３】
本実施の形態に係る半導体レーザ１１ａ、１１ｂでは、第１の光閉じ込め層１９ａと多重量子井戸構造２３ａのバリア層２５ａとの伝導帯エネルギー差ΔＥｃは電子の熱揺らぎｋＢＴ（ｋＢ：ボルツマン定数、温度３００Ｋは２５．８ｍｅＶに相当する）以上大きいことが好ましい。熱揺らぎによって、電子が光閉じ込め層から量子井戸層へ戻ってしまうことがないからである。第１の光閉じ込め層１９ａと多重量子井戸構造２３ａの井戸層２７との伝導帯エネルギー差ΔＥｃは電子の熱揺らぎｋＢＴ（温度３００Ｋは２５．８ｍｅＶに相当する）以上大きいことが好ましい。熱揺らぎによって、電子が量子井戸層から井戸層へ漏れてしまうことのないからである。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）は、本実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図４（Ｂ）は、本実施の形態に係る半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ｃは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ａと、第１の光閉じ込め層１９ｃと、第２の光閉じ込め層２１ｃとを備える。第１の光閉じ込め層１９ｃは、ｐ型クラッド層１３と活性領域１７ａとの間に設けられている。半導体レーザ１１ｃは多重量子井戸構造２３ｃを有している。第２の光閉じ込め層２１ｃは、ｎ型クラッド層１５と活性領域１７ａとの間に設けられている。第２の光閉じ込め層２１ｃは、多重量子井戸構造２３ｃのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいバンドギャップＥＳＣＨ２を有する。
【００３５】
この半導体レーザ１１ｃによれば、第２の光閉じ込め層２１ｃのバンドギャップＥＳＣＨ２が多重量子井戸構造２３ｃのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層２１ｃの厚みを厚くすること無く、またバリア層２５ａの障壁△Ｂを低くすること無く、多重量子井戸構造２３ｃへの正孔の閉じ込め効率を向上できる。この結果、電子のキャリア走行時間Ｔ３の増加が抑えられる。また、高温において正孔および電子が多重量子井戸構造２３ｃから溢れてしまうキャリアリークを抑えることができる。ｎ型クラッド層１５の伝導帯と第１の光閉じ込め層１９ｃの伝導帯とのエネルギ差が、ｎ型クラッド層１５の伝導帯とバリア層２５ａの伝導帯とのエネルギ差より大きくなる。
【００３６】
第２の光閉じ込め層２１ｃの導電型は、ｉ型またはｎ型であることが好ましい。また、第１の光閉じ込め層１９ｃの導電型はｉ型またはｐ型であることが好ましい。
【００３７】
ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザの一例を以下に示すと、
第１の光閉じ込め層２１ｃ：
ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．１μｍ、厚さ５０ｎｍ
第２の光閉じ込め層１９ｃ：
ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．２μｍ、厚さ２０ｎｍ
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザでは、高温動作においても電子の閉じ込めが弱まることがない。
【００３８】
また、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザの一例を以下に示すと、
第１の光閉じ込め層１９ｃ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．２０μｍ（バリア層と同じ）
第２の光閉じ込め層２１ｃ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．３０μｍ（バリア層より小さい）
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザでは、伝導帯エネルギー不連続ΔＥｃがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のものよりも、一般的に大きい。つまり、本構造を用いることで閉じ込めを下げることなく、さらに大きいΔＥｃを取れるようになると考えられるため、温度特性の向上が考えられる。
【００３９】
図５（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ｄは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ｄと、第１の光閉じ込め層１９ｃと、第２の光閉じ込め層２１ｃとを備える。活性領域１７ｄは、多重量子井戸構造２３ｄを有しており、またｐ型クラッド層１３とｎ型クラッド層１５との間に位置する。半導体レーザ１１ｄでは、多重量子井戸構造２３ｄは、バリア層２５ａと、第１の井戸層２７ｃと、一または複数の第２の井戸層２７ｄとを含む。第１の井戸層２７ｃは、バリア層２５ａと第１の光閉じ込め層１９ｃとの間に位置している。第２の井戸層２７ｄは、バリア層２５ａと第２の光閉じ込め層２１ｃとの間に設けられている。第２の井戸層２７ｄの厚みＤＷ３は第１の井戸層２７ｃの厚みＤＷ４よりも薄い。
【００４０】
この半導体レーザ１１ｄによれば、第２の井戸層２７ｄの厚みＤＷ３が第１の井戸層２７ｃの厚みＤＷ４よりも薄いので、第１の井戸層２７ｃからの光の波長成分と第２の井戸層２７ｄからの光の波長成分との差を小さくでき、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。つまり、第２の光閉じ込め層２１ｃのエネルギバンドギャップがバリア層２５ａのエネルギバンドギャップと異なるので、多重量子井戸構造２３ｄ内の最も第２の光閉じ込め層２１ｃに近い井戸層における準位が他の井戸層の準位とほぼ同じになるように、第２の井戸層２７ｄの厚みＤＷ３が第１の井戸層２７ｃの厚みＤＷ４よりも薄い。この半導体レーザ１１ｄによっても、第２の光閉じ込め層２１ｃのバンドギャップＥＳＣＨ２は、多重量子井戸構造２３ｄのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層１９ｃ、２１ｃの厚みを厚くすること無く、またバリア層２５ａの障壁を低くすること無く、活性領域２１ｄへの閉じ込め効率を向上できる。また、電子のキャリア走行時間Ｔ３の増加が抑えられる。また、高温におけるキャリアリークの増加を抑えることができる。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図６（Ａ）は、本実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ｅは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ａと、第１の光閉じ込め層１９ｅと、第２の光閉じ込め層２１ｅとを備える。第１の光閉じ込め層１９ｅは、ｐ型クラッド層１３と活性領域１７ａとの間に設けられている。半導体レーザ１１ｅは多重量子井戸構造２３ｅを有している。第２の光閉じ込め層２１ｅは、ｎ型クラッド層１５と活性領域１７ａとの間に設けられている。第１の光閉じ込め層１９ｅは、多重量子井戸構造２３ｃのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいバンドギャップＥＳＣＨ３を有する。第２の光閉じ込め層２１ｅは、多重量子井戸構造２３ｃのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいバンドギャップＥＳＣＨ４を有する。
【００４２】
この半導体レーザ１１ｃによれば、第１および第２の光閉じ込め層１９ｅ、２１ｅのバンドギャップＥＳＣＨ３、ＥＳＣＨ４が多重量子井戸構造２３ｅのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層１９ｅ、２１ｅの厚みを厚くすること無く、またバリア層２５ａの障壁△Ｂを低くすること無く、多重量子井戸構造２３ｅへの正孔および電子の閉じ込め効率を向上できる。この結果、電子のキャリア走行時間Ｔ４および正孔のキャリア走行時間Ｔ５の増加が抑えられる。また、高温において正孔および電子が多重量子井戸構造２３ｅから溢れてしまうキャリアリークを抑えることができる。
【００４３】
第１および第２の実施の形態と同様に、第１の光閉じ込め層１９ｅの導電型はｉ型またはｐ型であることが好ましい。また、第２の光閉じ込め層２１ｅの導電型は、ｉ型またはｎ型であることが好ましい。
【００４４】
ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザの一例を以下に示すと、
第１の光閉じ込め層２１ｅ：ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．２０μｍ
第２の光閉じ込め層１９ｅ：ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．２０μｍ
バリア層２５ａ：ＧａＩｎＡｓＰ、バンドギャップ波長１．１０μｍ
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系埋め込みヘテロ構造半導体レーザでは、高温動作においても電子の閉じ込めが弱まることがない。
【００４５】
また、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザの一例を以下に示すと、
バリア層２５ａ：ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．２０μｍ
第１の光閉じ込め層１９ｅ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．３０μｍ（バリア層より小さい）
第２の光閉じ込め層２１ｅ：
ＡｌＧａＩｎＡｓ、バンドギャップ波長１．３０μｍ（バリア層より小さい）
である。この実施例によれば、ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＡｓ系半導体レーザでは、伝導帯エネルギー不連続ΔＥｃがＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のものよりも、一般的に大きい。つまり、本構造を用いることで閉じ込めを下げることなく、さらに大きいΔＥｃを取れるようになると考えられるため、温度特性の向上が考えられる。
【００４６】
図７（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。半導体レーザ１１ｆは、ｐ型クラッド層１３と、ｎ型クラッド層１５と、活性領域１７ｆと、第１の光閉じ込め層１９ｅと、第２の光閉じ込め層２１ｅとを備える。活性領域１７ｆは、多重量子井戸構造２３ｆを有しており、またｐ型クラッド層１３とｎ型クラッド層１５との間に位置する。半導体レーザ１１ｆでは、多重量子井戸構造２３ｆは、バリア層２５ａと、第１の井戸層２７ｆと、第２の井戸層２７ｇと、一または複数の第３の井戸層２７ｈとを含む。第１の井戸層２７ｆは、バリア層２５ａと第１の光閉じ込め層１９ｅとの間に位置している。第２の井戸層２７ｇは、バリア層２５ａと第２の光閉じ込め層２１ｅとの間に位置している。第３の井戸層２７ｈは第１の井戸層２７ｆと第２の井戸層２７ｇとの間に位置している。バリア層２５ａと、第１〜第３の井戸層２７ｆ、２７ｇ、２７ｈは交互に配列されている。第１の井戸層２７ｆの厚みＤＷ５は第３の井戸層２７ｈの厚みＤＷ６よりも薄く、また第２の井戸層２７ｇの厚みＤＷ７は第３の井戸層２７ｈの厚みＤＷ６よりも薄い。
【００４７】
この半導体レーザ１１ｆによれば、第１および第２の井戸層２７ｆ、２７ｇからの光の波長成分と第３の井戸層２７ｈからの光の波長成分との差を小さくでき、半導体レーザからの光の波長成分の単色性が良好になる。つまり、光閉じ込め層１９ｅ、２１ｅのバンドギャップエネルギがバリア層２５ａのバンドギャップエネルギと異なるので、多重量子井戸構造２３ｆ内の最も第１の光閉じ込め層１９ｅに近い井戸層における準位が他の井戸層の準位とほぼ同じになるように、井戸層２７ｆの厚みＤＷ５を第３の井戸層２７ｈの厚みＤＷ６よりも薄くすると共に、多重量子井戸構造２３ｆ内の最も第２の光閉じ込め層２１ｅに近い井戸層における準位が他の井戸層の準位とほぼ同じになるように、井戸層２７ｇの厚みＤＷ７を第３の井戸層２７ｈの厚みＤＷ６よりも薄くする。この半導体レーザ１１ｆによっても、第１および第２の光閉じ込め層１９ｅ、２１ｅのバンドギャップＥＳＣＨ３、ＥＳＣＨ４が多重量子井戸構造２３ｆのバリア層２５ａのバンドギャップＥＢよりも小さいので、光閉じ込め層１９ｅ、２１ｅの厚みを大きくすること無く、またバリア層２５ａの障壁を下げること無く、活性領域２１ｆへの閉じ込め効率を向上できる。また、電子および正孔のキャリア走行時間Ｔ４、Ｔ５の増加が抑えられる。また、高温におけるキャリアリークを抑えることができる。
【００４８】
図８〜図１２を参照しながら、量子井戸構造における電子および正孔の振る舞いを説明する。多くの半導体レーザでは、バリア層のバンドギャップＥＢは、光閉じ込め層のバンドギャップＥＳＣＨに等しいか或いはより狭い。図８（Ａ）は、バリア層の材料が光閉じ込め層の材料と同じ半導体レーザのバンド構造を示す図面である。半導体レーザ４１は、ｎ型ＩｎＰ基板４３、ｎ型ＩｎＰクラッド層４５、第１の光閉じ込め層４７、井戸層４９、バリア層５１、第２の光閉じ込め層５３およびｐ型クラッド層５５を含む。ｎ型ＩｎＰ基板４３は、錫（Ｓｎ）濃度２×１０１８ｃｍ−３のｎ導電型を示す。井戸層４９は、５ｎｍ厚さおよび発光波長λｇ１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。バリア層５１は、８ｎｍ厚さおよびバンドギャップ波長λｇ１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。ｐ型クラッド層５５の亜鉛（Ｚｎ）濃度は、０．８×１０１８ｃｍ−３であり、またｐ型クラッド層５５の厚みは５００ｎｍである。
【００４９】
半導体レーザとして、低しきい値および低光損失(つまり、高出力)の特性を得るためには、活性層への光閉じ込めが高いことが好ましい。量子井戸構造は、活性層へのキャリアの閉じ込めを行うために役立ち、また活性層を挟む光閉じ込め層は、活性層への光閉じ込めを高めるために役立つ。光閉じ込め層のバンドギャップは、光閉じ込め層から井戸層へキャリアが有効に注入されるように、バリア層のバンドギャップ以上である。このような事情により、光閉じ込め層のバンドギャップが決定されるので、さらに光閉じ込めを向上するためには、光閉じ込め層の厚みを大きくことになる。光閉じ込め層の厚みを大きくすると、光導波路の実効屈折率が大きくなり、この結果、光閉じ込め性能が高くなる。
【００５０】
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示された半導体レーザの光閉じ込め層よりも厚い光閉じ込め層を有する半導体レーザのバンド構造を示す図面である。半導体レーザ４１ａは、光閉じ込め層４７、５３の代わりに、光閉じ込め層４７ａ、５３ａを有する。第１の光閉じ込め層４７ａおよび第２の光閉じ込め層５３ａは、それぞれ、厚さ１２０ｎｍおよびバンドギャップ波長λｇ１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００５１】
図９は、光閉じ込め（ＳＣＨ）層の厚みと光閉じ込め係数との関係を示す図面である。図９では、発振波長１．５５μｍ、歪み１％、井戸層の数８、バリア層８ｎｍおよび井戸層の厚み５ｎｍを有する半導体レーザの特性を示す。ＳＣＨ波長とは、光閉じ込め層のバンドギャップ波長を示す。図９を参照すると、光閉じ込め層の厚みを大きくすると、光閉じ込め係数が大きくなる。しかしながら、光閉じ込め層の厚みを大きくすると、光閉じ込め層にキャリアが蓄積することになり、キャリアが光閉じ込め層を走行する時間ＴＥ、ＴＨが長くなる。この結果、非特許文献３にも記載されているように動特性が劣化する。
【００５２】
図１０（Ａ）および図１０（Ａ）は、バリア層の障壁を低くして実効屈折率を上げた半導体レーザのバンド構造を示す図面である。半導体レーザ４１ｂは、ｎ型ＩｎＰ基板４３、ｎ型ＩｎＰクラッド層４５、第１の光閉じ込め層４７ｂ、井戸層４９ｂ、バリア層５１ｂ、第２の光閉じ込め層５３ｂおよびｐ型クラッド層５５を含む。井戸層４９ｂは、５ｎｍ厚さおよび発光波長λｇ１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。バリア層５１ｂは、８ｎｍ厚さおよびバンドギャップ波長λｇ１．２５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。第１の光閉じ込め層４７ｂおよび第２の光閉じ込め層５３ｂは、それぞれ、８０ｎｍ厚さおよびバンドギャップ波長λｇ１．２５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００５３】
図１０（Ａ）には、常温におけるキャリアの振る舞いが示されている。この半導体レーザ４１ｂでは、バリア層の障壁が低くなっているので、量子井戸構造の実効屈折率が高くなり、光閉じ込め係数が大きくなる。光閉じ込め層の厚みを大きくしていないので、キャリアが光閉じ込め層を走行する時間ＴＥ、ＴＨが長くなることはない。図１０（Ｂ）には、高温におけるキャリアの振る舞いが示されている。高温では、井戸層に対する障壁の高さが常温に比べて下がることにより、高温でキャリアのリークＬＥ、ＬＨ、ＩＥ、ＩＨが増え、逆に光出力が劣化する。
【００５４】
図１１は、光閉じ込め係数とバリア層のバンドギャップ波長との関係を示す図面である。図１１では、図１２（Ａ）に示される半導体レーザの特性を示す。半導体レーザ６１は、ｎ型ＩｎＰ基板６３、ｎ型ＩｎＰクラッド層６５、第１の光閉じ込め層６７、井戸層６９、バリア層７１、第２の光閉じ込め層７３およびｐ型クラッド層７５を含む。ｎ型ＩｎＰ基板６３は、錫（Ｓｎ）濃度２×１０１８ｃｍ−３のｎ導電型を示す。井戸層６９は、厚さ５ｎｍおよび発光波長λｇ１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。バリア層７１は、厚さ８ｎｍおよびバンドギャップ波長λｇ１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰからなる。ｐ型クラッド層７５は、亜鉛（Ｚｎ）濃度０．８×１０１８ｃｍ−３のｎ導電型を示し、５００ｎｍ厚さを有する。この半導体レーザ６１では、光閉じ込め層６７、７３の厚さは８０ｎｍである。図１１を参照すると、図１２（Ａ）に示される半導体レーザでは、バリア層のバンドギャップ波長を固定して光閉じ込め層のバンドギャップ波長を小さくしても、シンボル「■」に示されるように光閉じ込め係数を高く維持できる。これと異なり、図８（Ａ）に示される半導体レーザでは、バリア層のバンドギャップ波長を光閉じ込め層のバンドギャップ波長と同じにして短くしても、シンボル「◆」に示されるように光閉じ込め係数が低下する。
【００５５】
本発明の実施の形態によれば、光閉じ込め性能を低くすることなく、光閉じ込め層のキャリアの走行時間ＴＥ、ＴＨを長くすることなく、高温でのキャリアリークＬＥ、ＬＨを増やすことがない半導体レーザを提供できる。この半導体レーザの構造では、光閉じ込め層のバンドギャップエネルギをバリア層のバンドギャップエネルギよりも小さくする。この構造では、光閉じ込め層のバンドギャップエネルギを小さくするので、光閉じ込めを高くすることが可能となる。
【００５６】
これ故に、高温での動作特性に対する利点が大きく、半導体レーザの特性温度等の温度特性の側面で大きく有利になる。また、光閉じ込め層とクラッド層との間のバンドギャップ差△Ｅ１、△Ｅ２も大きくなるので、高温においてクラッド層へリークするキャリアＩＥ、ＩＨも抑えることができる。
【００５７】
本発明の実施の形態によれば、光閉じ込め層を厚くしなければ、光閉じ込め層におけるキャリア走行時間が長くなることはなく、動特性が劣化することない。また、バリア層のバンドギャップエネルギを狭くしたりしなければ、高温でのキャリアオーバーフローＬＥ、ＬＨが増えることもない。
【００５８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。
【図２】図２は図１に示された半導体レーザの全体を概略的に示す図面である。
【図３】図３（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。
【図４】図４（Ａ）は、第２の実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図４（Ｂ）は、本実施の形態に係る半導体レーザの構造を示す図面である。
【図５】図５（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。
【図６】図６（Ａ）は、第３の実施の形態に係る半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。
【図７】図７（Ａ）は、本実施の形態に係る一変形例の半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示された半導体レーザの構造を示す図面である。
【図８】図８（Ａ）は、バリア層の材料が光閉じ込め層の材料と同じ半導体レーザのバンド構造を示す図面である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示された半導体レーザの光閉じ込め層よりも長い光閉じ込め層を有する半導体レーザのバンド構造を示す図面である。
【図９】図９は、光閉じ込め層の厚みと光閉じ込め係数との関係を示す図面である。
【図１０】図１０（Ａ）および図１０（Ａ）は、バリア層の障壁を低くして実効屈折率を上げた半導体レーザのバンド構造を示す図面である。
【図１１】図１１は、光閉じ込め係数とバリア層のバンドギャップ波長との関係を示す図面である。
【図１２】図１２（Ａ）は、本実施の形態に係る一例の半導体レーザの構造を示す図面である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に示された半導体レーザの高温におけるキャリアの振る舞いを示す図面である。
【符号の説明】
【００６０】
Ｅｃ…伝導帯エネルギレベル、Ｅｖ…価電子帯エネルギレベル、１１ａ…半導体レーザ、１３…ｐ型クラッド層、１５…ｎ型クラッド層、１７ａ…活性領域、１９ａ…第１の光閉じ込め層、２１ａ…第２の光閉じ込め層、２３ａ…多重量子井戸構造、ＥＢ…バリア層バンドギャップ、ＥＳＣＨ１…第１の光閉じ込め層のバンドギャップ、ＥＷ…井戸層バンドギャップ、Ｈ…正孔、Ｔ１…正孔の走行時間、２９…光導波構造、３１…基板、３１ａ…基板表面、３１ｂ…基板裏面、３３…メサ構造、３５…ブロック領域、３７…第２のｐ型クラッド層、３９…ｐ型コンタクト層、４０ａ…アノード電極、４０ｂ…カソード電極、
１１ｂ…半導体レーザ、１７ｂ…活性領域、２３ｂ…多重量子井戸構造、２７ａ…第１の井戸層、２７ｂ…第２の井戸層、ＤＷ１…第１の井戸層の厚み、ＤＷ２…第２の井戸層の厚み、１１ｃ…半導体レーザ、１９ｃ…第１の光閉じ込め層、２１ｃ…第２の光閉じ込め層、ＥＳＣＨ２…第２の光閉じ込め層のバンドギャップ、２３ｃ…多重量子井戸構造、１１ｄ…半導体レーザ、１７ｄ…活性領域、２３ｄ…多重量子井戸構造、２７ｃ…第１の井戸層、２７ｄ…第２の井戸層、ＤＷ３…第２の井戸層の厚み、ＤＷ４…第１の井戸層の厚み、Ｔ３…電子のキャリア走行時間、１１ｅ…半導体レーザ、１９ｅ…第１の光閉じ込め層、２１ｅ…第２の光閉じ込め層、２３ｅ…多重量子井戸構造、ＥＳＣＨ３…第１の光閉じ込め層のバンドギャップ、ＥＳＣＨ４…第２の光閉じ込め層のバンドギャップ、Ｔ４…電子のキャリア走行時間、Ｔ５…正孔のキャリア走行時間、１１ｆ…半導体レーザ、１７ｆ…活性領域、２３ｆ…多重量子井戸構造、２７ｆ…第１の井戸層、２７ｇ…第２の井戸層、２７ｈ…第３の井戸層、ＤＷ５…第１の井戸層の厚み、ＤＷ６…第３の井戸層の厚み、ＤＷ７…第２の井戸層２７ｇの厚み、４１…半導体レーザ、４３…ｎ型ＩｎＰ基板、４５…ｎ型ＩｎＰクラッド層、４７…第１の光閉じ込め層、４９…井戸層、５１…バリア層、５３…第２の光閉じ込め層、５５…ｐ型クラッド層、４１ａ…半導体レーザ、４７ａ…第１の光閉じ込め層、５３ａ…第２の光閉じ込め層、ＴＥ、ＴＨ…キャリアが光閉じ込め層を走行する時間、４１ｂ…半導体レーザ、４７ｂ…第１の光閉じ込め層、５３ｂ…第２の光閉じ込め層、４９ｂ…井戸層、５１ｂ…バリア層、５５…ｐ型クラッド層、４９ｂ…井戸層、６１…半導体レーザ、６３…ｎ型ＩｎＰ基板、６５…ｎ型ＩｎＰクラッド層、６７…第１の光閉じ込め層、６９…井戸層、７１…バリア層、７３…第２の光閉じ込め層、７５…ｐ型クラッド層、△Ｅ１、△Ｅ２…光閉じ込め層とクラッド層との間のバンドギャップ差、ＩＥ、ＩＨ…高温におけるクラッド層へリークするキャリア、ＬＥ、ＬＨ…高温でのキャリアオーバーフロー  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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