(57)【要約】【課題】光出力低下を抑制し、かつ、電流スイープ駆動時の温度変化を増加させた環境ガスモニタ用半導体レーザを提供する。【解決手段】半導体基板(8)と、該半導体基板の上に順次形成された、バッファー層(5)、第１のＳＣＨ層(2)、活性層(1)（量子井戸層又は量子井戸層と障壁層を含む）、第２のＳＣＨ層(3)、クラッド層(6)及びキャップ層(7)からなるレーザエピタキシャル層とを備えた半導体レーザにおいて、クラッド層(6)を、アクセプタ濃度が１×１０１７ｃｍ−３以上且つ４×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型半導体とした。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に順次形成された、バッファー層、第１のＳＣＨ層、活性層、第２のＳＣＨ層、クラッド層及びキャップ層からなるレーザエピタキシャル層と
を備えた半導体レーザであって、
前記クラッド層は、アクセプタ濃度が１×１０17ｃｍ-3以上且つ４×１０17ｃｍ-3以下のｐ型半導体であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
発振波長が１．７μｍより長く２．４μｍより短いことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、より詳細には、吸収線を用いたガス濃度計測用の半導体レーザ光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境ガスモニタ用の光源として、単一縦モード発振半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）が注目されている。これは、ガス計測システムの光源を実用的な半導体レーザにすることにより、システムの小型化、低消費電力化及び低価格化が一層進むことが期待されるためである。
【０００３】
半導体レーザは、既に、通信用、及びＣＤ・ＤＶＤ記録・再生用として開発され商用化されている。これらの中で、通信用ＩｎＧａＡｓＰ（活性層）／ＩｎＰ（基板）系ＤＦＢ（Distributed feedback）レーザは、１．５μｍと１．３μｍの近赤外の波長において単一縦モードで発振する。従って、活性層の組成を変化させ１．６μｍより長波長側でも高品質な活性層を実現できれば、ＩｎＰ基板を使った通信用半導体レーザの作製技術をそのまま利用し、２μｍ波長帯半導体レーザの開発が可能となる。ここで、２μｍ波長帯半導体レーザとは、光ファイバ通信では用いられない１．７μｍよりも長い発振波長を持ち、一方でＩｎＰ基板を使った通信用半導体レーザ活性層の作製技術で実現できる２．４μｍよりも短い発振波長を持つ半導体レーザのことである。
【０００４】
これまでに、高品質な高歪み活性層を実現するため、障壁層の格子歪み制御、少量のＳｂ添加、成長温度の低減の技術が開発され、２．１μｍ帯（高歪みＩｎＧａＡｓ）と２．３μｍ帯（高歪みＩｎＡｓ）の埋込み構造型ＤＦＢレーザが実現されている。
【０００５】
図１に、従来の２μｍ波長帯半導体レーザの一例として、非特許文献１に示されたｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ埋込み構造型ＤＦＢレーザの構造を示す。図１に示すＤＦＢレーザは、ｎ−ＩｎＰ基板８上に順次積層されたｎ−ＩｎＰバッファー層５、下部ＳＣＨ層（１．３μｍ組成のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層）２、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）層１、上部ＳＣＨ層（１．３μｍ組成のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層）３、ｐ−ＩｎＰクラッド層６及びｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を備える。ｎ−ＩｎＰバッファー層５、下部ＳＣＨ層２、ＭＱＷ層１、上部ＳＣＨ層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層６はメサ構造１２である。上部ＳＣＨ層３にはグレーティング４が形成されており、ｐ−ＩｎＰクラッド層６は当該グレーティング４上に積層される。ＭＱＷ層１は、活性層を構成している。例えば、ＭＱＷ層１は、ＩｎＧａＡｓ障壁層（図示しない）とともに、活性層（ＩｎＧａＡｓ活性層）を構成している。
【０００６】
また、図１に示すＤＦＢレーザは、ｎ−ＩｎＰバッファー層５とｐ−ＩｎＰクラッド層６との間に、メサ構造１２の両側に接したｐ−ＩｎＰ埋込み層１５及び該ｐ−ＩｎＰ埋込み層１５上に積層されたｎ−ＩｎＰ埋込み層１６を備える。
【０００７】
さらに、図１に示すＤＦＢレーザは、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７上にメサ構造１２の長手方向（レーザ出射方向）に沿って形成されたｐ電極１０を備え、ｐ電極１０には電極パッド１１が接続されている。ＩｎＰ基板８のｎ−ＩｎＰバッファー層５が積層された面と別の面にｎ電極９を備える。
【０００８】
さらにまた、図１に示すＤＦＢレーザは、レーザ出射端面に低反射膜（ＡＲ（Antireflection）膜）１７を備え、当該低反射膜１７と対抗する端面に高反射膜（ＨＲ（High reflection）膜）１８を備える。
【０００９】
電流はｐ電極１０から注入され、ｐ−ＩｎＰ埋込み層１５とｎ−ＩｎＰ埋込み層１６により電流ブロックされ、効率よく活性層１に集中される構造になっている。さらに、この活性層１で発生したレーザ光は活性層を中心に導波し、主に低反射膜１７から出射される構造になっている。レーザチップはＡｌＮヒートシンク上にマウントされ、マウント全体を５．６ｍｍＴＯ Ｃａｎ（Transistor Outline Can）に実装される。
【００１０】
図２に、雰囲気温度による光出力・電圧の駆動電流依存性を示す。閾値電圧は約０．７Ｖとなり、ＩｎＧａＡｓ活性層の低バンドギャップを反映した特性となっている。光出力は駆動電流の増加とともにリニアに増加し、ｐ−ＩｎＰ埋込み層１５及びｎ−ＩｎＰ埋込み層１６が良好な電流ブロック特性が実現されている。その結果、最大光出力は雰囲気温度２５℃で８ｍＷ以上となり、６０℃までのレーザ発振が得られている。
【００１１】
図３に、従来の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの駆動電流による発振波長依存性を示す。発振波長２．１μｍにはＮ２Ｏの吸収線波長があり、Ｎ２Ｏガスの検知に有用な光源となる。図３に示すように、駆動電流を２０ｍＡから１４０ｍＡに増加させると、発振波長は約０．４９ｎｍ長波長にシフトしている。ここで、０．１ｎｍ／Ｋと仮定すると、この場合、レーザ内部で４．９℃温度上昇していると見積もられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｔａｋｅｓｈｉｔａ，  Ｔ．  Ｓａｔｏ，  Ｍ．  Ｍｉｔｓｕｈａｒａ，  Ｙ．  Ｋｏｎｄｏ，  Ｍ．  Ｓｕｇｏ  ａｎｄ  Ｋ．  Ｋａｔｏ，  “Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ２−μｍ  ＤＦＢ  Ｌａｓｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｅａｍ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，”  ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＮ  ＤＥＶＩＣＥＳ，  Ｖｏｌ．  ５４，  Ｎｏ．  １０，  ｐｐ．  ２６４４−２６４９，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２００７
【非特許文献２】Ｈ．  Ｃａｓｅｙ  ａｎｄ  Ｐ．  Ｃａｒｔｅｒ，  “Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｖａｌｅｎｃｅ  ｂａｎｄ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｈｏｌｅ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｐ−ｔｙｐｅ  ＩｎＰ，”  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ４４，  Ｎｏ．  １，  ｐｐ．  ８２−８３，  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
発振波長が１．２６μｍから１．６７５μｍの通信用半導体レーザは光出力一定又は電流一定で動作させ、波長変化はほとんどないことが望まれる。具体的には、レーザにおいては注入電流による発熱の影響を抑制する層構成が求められる。
【００１４】
一方、環境ガスモニタ用の光源である２μｍ波長帯半導体レーザはこれとは異なり、発振波長の変化が大きいことが望ましい。これは環境ガスモニタでは波長をスイープさせ、ガス吸収線波長と一致した波長で光がガスに吸収され透過率が下がることを利用して測定するためである。レーザの発振波長は、レーザ素子をマウントしたヒートシンクの温度を変化させるか、レーザへの注入電流を変化させることによりスイープさせることができる。前者のヒートシンクの温度を変化させる方法では波長スイープに長い時間がかかるが、後者の注入電流を変化させる方法では短時間での波長スイープが可能である。このため、実用的な環境ガスモニタ用の光源では、後者の注入電流により波長スイープを行う必要がある。しかしながら、従来の２μｍ波長帯半導体レーザでは、注入電流による発振波長の変化は小さく、スイープできる波長範囲が狭いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上に順次形成された、バッファー層、第１のＳＣＨ層、活性層、第２のＳＣＨ層、クラッド層及びキャップ層からなるレーザエピタキシャル層とを備えた半導体レーザであって、前記クラッド層は、アクセプタ濃度が１×１０１７ｃｍ−３以上且つ４×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型半導体であることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体レーザであって、発振波長が１．７μｍより長く２．４μｍより短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、アクセプタ濃度が１×１０１７ｃｍ−３以上且つ４×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型半導体をクラッド層とすることにより、クラッド層の抵抗は数Ωとなり、レーザへの注入電流を増減させることにより、従来の構造よりも効果的に活性層の温度を増減させることができ、その結果、電流スイープ駆動時の半導体レーザの温度変化が大きくなり、発振波長を大きく変化させることができる。さらに、アクセプタ濃度が１×１０１７ｃｍ−３以上且つ４×１０１７ｃｍ−３以下のｐ型半導体をクラッド層とすることにより２μｍ波長帯半導体レーザで顕著となるｐ型半導体における光損失も抑制することもできる。従来の２μｍ波長帯半導体レーザでは、注入電流によりクラッド層を効率的に発熱させ、発振波長を大きく変化させるという概念はなく、また、アクセプタ濃度を低減することにより光損失を抑制するという概念もなかった。
【００１８】
上述の２μｍ波長帯半導体レーザで顕著となるｐ型半導体における光損失も抑制について、以下に説明する。ｐ型半導体における光吸収は、そのアクセプタ濃度の増加に伴って増大し、さらに光の波長が長くなるに従って増大することが知られている（例えば、非特許文献２参照）。この光吸収の増加によりレーザ光が吸収されるため、光損失が増大する。図４は、非特許文献２をもとに、ＩｎＰ基板を使った半導体レーザでクラッド層に用いられるＩｎＰにおける波長１．５５μｍと２μｍの光の光吸収係数とアクセプタ濃度の関係を示した図である。図４より、アクセプタ濃度が同じ場合、波長２μｍの光吸収係数は波長が１．５５μｍの光吸収係数よりも大きいことが分かる。一方、前述したように通信用半導体レーザでは、注入電流による発熱の影響を抑制する層構成が求められており、ＩｎＰクラッド層のアクセプタ濃度を増加させ、抵抗を小さくする必要がある。具体的には、一般的な通信用半導体レーザのｐ型ＩｎＰクラッド層では、５×１０７ｃｍ−３以上のアクセプタ濃度が必要とされる。しかしながら、図４で示されるようにアクセプタが濃度５×１０７ｃｍ−３の場合、波長２μｍの光吸収係数は通信用波長帯である波長１．５５μｍの光吸収係数（約１１ｃｍ−１）の１．５倍にもなる。このため、２μｍ波長帯半導体レーザを通信用波長帯レーザと同程度の光吸収係数にするためには、アクセプタ濃度を４×１０１７ｃｍ−３以下に設定する必要がある。なお、アクセプタ濃度が１×１０１７ｃｍ−３以下の場合、抵抗が十Ω以上となり、さらに、この領域ではアクセプタ濃度により急激に抵抗が変化することから、再現性に問題が残る。このため、アクセプタ濃度の下限は１×１０１７ｃｍ−３となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ埋込み構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの構造図である。
【図２】従来のｐ−ＩｎＰ／ｎ−ＩｎＰ埋込み構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの雰囲気温度による光出力・電圧と駆動電流特性を示す図である。
【図３】従来と本発明に係る２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの駆動電流による発振波長依存性を示す図である。
【図４】ＩｎＰにおける波長１．５５μｍと２μｍの光の光吸収係数とアクセプタ濃度の関係を示した図である。
【図５】本発明に係るリッジ導波路構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの構造図である。
【図６】従来と本発明に係る２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの光出力の駆動電流依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の要素は、同一または類似の参照符号を用い、詳細な説明は省略する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図５に、本発明に係る半導体レーザの一実施形態のリッジ導波路構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの構造図を示す。図５に示すＤＦＢレーザは、ｎ−ＩｎＰ基板８上に順次積層されたｎ−ＩｎＰバッファー層５、下部ＳＣＨ層（１．３μｍ組成のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層）２、ＭＱＷ（Multiple Quantum Well：多重量子井戸）層１、上部ＳＣＨ層（１．３μｍ組成のｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層）３、ｐ−ＩｎＰクラッド層６及びｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を備える。上部ＳＣＨ層３にはグレーティング４が形成されており、ｐ−ＩｎＰクラッド層６は当該グレーティング４上に積層される。ＭＱＷ層１は、ＩｎＧａＡｓ障壁層（図示しない）とともに、活性層（ＩｎＧａＡｓ活性層）を構成している。本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは、ｐ−ＩｎＰクラッド層６及びｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７がリッジ構造１３である点で、図１に示した半導体レーザと異なる。
【００２２】
また、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは、ｎ−ＩｎＰバッファー層５、下部ＳＣＨ層２、ＭＱＷ層１、上部ＳＣＨ層３及びｐ−ＩｎＰクラッド層６がメサ構造では無い点で、図１に示した半導体レーザと異なる。すなわち、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザには、図１に示したような、ｎ−ＩｎＰバッファー層５とｐ−ＩｎＰクラッド層６との間に、メサ構造１２の両側に接したｐ−ＩｎＰ埋込み層１５及び該ｐ−ＩｎＰ埋込み層１５上に積層されたｎ−ＩｎＰ埋込み層１６が形成されてない。
【００２３】
本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは、上部ＳＣＨ層３のリッジ１３が形成されていない部分にＳｉＯ２膜（絶縁膜）１４が形成されている。ＳｉＯ２膜（絶縁膜）１４は、リッジ１３の側面を覆うように形成されている。
【００２４】
さらに、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは、リッジ１３の頂上部（ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７の上部）に接して形成されたｐ電極１０を備え、ｐ電極１０には電極パッド１１が接続されている。ＩｎＰ基板８のｎ−ＩｎＰバッファー層５が積層された面と別の面にｎ電極９を備える。
【００２５】
さらにまた、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは、レーザ出射端面に低反射膜（ＡＲ（Antireflection）膜）１７を備え、当該低反射膜１７と対向する端面に高反射膜（ＨＲ（High reflection）膜）１８を備える。
【００２６】
本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザにおいて、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング濃度を４×１０１７ｃｍ−３とした。導波路は埋込み構造に比べ放熱の小さいリッジ１３の幅を２μｍとした。このリッジ１３はｐ−ＩｎＰクラッド層６とｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７から成っている。また、リッジ頂上を除く半導体表面にはＳｉＯ2絶縁膜１４があり、半導体とｐ電極１０を絶縁する構造になっている。素子長は６００μｍである。電流はリッジ１３の頂上から注入される。活性層１で発生したレーザ光は、垂直方向には活性層１を中心に、また、水平方向にはリッジ領域１３を中心に閉じ込められ導波する構造となっている。レーザチップはＡｌＮヒートシンク上にマウントし、マウント全体を５．６ｍｍのＴＯ Ｃａｎ（Transistor Outline Can）に実装した。また、比較のために図１に示した２μｍ波長帯ＤＦＢレーザ（以下、従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザという）も作製した。従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング濃度だけを５×１０１７ｃｍ−３に変えて作製した。従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの実装方法は、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと同じである。
【００２７】
図６に、従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの光出力の駆動電流依存性を示す。図６は、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザが従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザに比べ、スロープ効率が１．０７倍増加（駆動電流の低い５０ｍＡ付近）し、光損失が低下したことを示している。さらに、光損失の低下を反映し、閾値電流が低下している。本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの光出力は、駆動電流が１４０ｍＡの時、７．８ｍＷで従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと一致している。この光出力の飽和傾向は駆動電流の増加とともに発熱し、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの温度上昇が大きいことによるものである。従って、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは、スロープ効率と閾値電流が改善され、素子温度上昇による光出力低下が補償されることが確認された。
【００２８】
図３に、従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの駆動電流による発振波長依存性を示す。本実施形態のＤＦＢレーザでは駆動電流を２０ｍＡから１４０ｍＡに増加させると、発振波長は約０.６１ｎｍ長波長にシフトしている。０．１ｎｍ／Ｋと仮定すると、この場合、レーザ内部で温度が６．１℃上昇したと見積もられる。従って、従来型の埋込み構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザに比べて、本実施形態のリッジ導波路型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは波長変動は約１．２４倍大きくなり、波長変動が大きくなることが確認された。
【００２９】
さらに、温度を４５℃、光出力を３ｍＷ一定とし、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザのエイジングを実施したところ、５０００時間を経過しても安定に動作することが確認できた。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング濃度の低減により光出力低下が補償され、電流スイープにおける波長変動が改善された。さらに、信頼性も問題がないことが確認された。
【００３１】
なお、本実施形態では、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング（アクセプタ）濃度を３×１０１７ｃｍ−３とした例を示したが、上述したようにアクセプタ濃度が１×１０１７以上４×１０１７ｃｍ−３以下の時に同様の効果が得られる。
【００３２】
［第２の実施の形態］
本実施形態のリッジ導波路構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの構造は、図５に示した第１の実施形態で示した構造と同様である。但し、本実施形態のＤＦＢレーザでは、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング濃度を３×１０１７ｃｍ−３とした。導波路は埋込み構造に比べ放熱の小さいリッジ構造とし、幅を２μｍ、素子長を６００μｍ、とした。レーザチップはＡｌＮヒートシンク上にマウントされ、マウント全体は５．６ｍｍのＴＯ Ｃａｎ（Transistor Outline Can）に実装した。なお、リッジ導波路構造を採用することにより、埋込みに関連した作製不良がなくなり、歩留まりが向上した。
【００３３】
図６に、第１の実施形態で説明した従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの光出力の駆動電流依存性を示す。図６は、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザは従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザに比べ、スロープ効率が１．０７倍増加（駆動電流の低い５０ｍＡ付近）し、光損失が低下したことを示している。さらに、光損失の低下を反映して、閾値電流が低下している。本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザ出力は１３０ｍＡの時、７ｍＷで従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと一致し、第１の実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザより温度上昇が大きいことを示している。このように、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは、スロープ効率と閾値電流が改善され、素子温度上昇による光出力低下が補償されることが確認された。
【００３４】
図３に、従来型の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザと本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザの駆動電流による発振波長依存性を示す。本実施形態の２μｍＤＦＢレーザでは駆動電流を２０ｍＡから１４０ｍＡに増加させると、発振波長は約０.７９ｎｍ長波長にシフトしている。０．１ｎｍ／Ｋと仮定すると、この場合、レーザ内部で温度が７．９℃上昇していると見積もられる。この結果、従来型の埋込み構造型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザに比べて、本実施形態のリッジ導波路型２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは波長変動は約１．６倍大きくなり、大きな波長変動が確認された。
【００３５】
また、温度を４５℃、光出力を３mW一定とし、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザのエイジングを実施し、３０００時間を経過しても安定に動作することを確認した。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の２μｍ波長帯ＤＦＢレーザでは、ｐ−ＩｎＰクラッド層６のドーピング濃度の低減により光出力低下が補償され、電流スイープにおける波長変動が大きくなった。さらに、信頼性も問題がないことが確認された。
【００３７】
上記第１および第２の実施形態で述べたように、ｐ−ＩｎＰクラッド層のドーピング濃度の低減により、素子温度が上昇しても光出力の低下を補償し、電流スイープ駆動時の半導体レーザの温度変化を大きくすることができた。また、信頼性も問題ないことが確認された。
【００３８】
なお、ｐ電極の抵抗を増加させても同様の効果が得られることは自明である。また、ここではＮ２Ｏガスの吸収線波長の光源として２．１μｍ波長発振のリッジ導波路構造型ＤＦＢレーザを示したが、ＣＯ２ガス検知として２．０５μｍ発振のリッジ導波路構造型ＤＦＢレーザ、ＣＯガス検知として２．３３μｍ発振のリッジ導波路構造型ＤＦＢレーザでも同様の効果が得られ、さらに、２μｍ波長帯以外の波長帯（１μｍ）であっても同様の効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＭＱＷ層
２  下部ＳＣＨ層（１.３μｍ組成ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層）
３  上部ＳＣＨ層（１.３μｍ組成ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層）
４  グレーティング
５  ｎ−ＩｎＰバッファー層
６  ｐ−ＩｎＰクラッド層
７  ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層
８  ｎ−ＩｎＰ基板
９  ｎ電極
１０  ｐ電極
１１  電極パッド
１２  メサ
１３  リッジ
１４  ＳｉＯ２膜（絶縁膜）
１５  ｐ−ＩｎＰ埋込み層
１６  ｎ−ＩｎＰ埋込み層
１７  低反射膜（ＡＲ膜）
１８  高反射膜（ＨＲ膜）
【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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