GaInAsP半導体薄膜分布反射型レーザの最適な光閉じ込めに関する考察

摘要

大規模集積回路はこれまで、スケーリング則に従い高性能化を実現してきた。しかし近年、スケーリング則に伴う素子の微細化によりグローバル電気配線層において配線遅延や発熱といった問題が生じてきている。そこで、グローバル電気配線層を光配線で置き換えるオンチップ光配線が期待されており、極低消費電力かつ超高速動作可能な光デバイスが必要と考えられる。我々は、従来の半導体レーザに比べ3倍程度高いモード利得が得られる半導体薄膜（メンブレン）構造を有する分布帰還（DFB）レーザおよび分布反射型（DR）レーザを提案し、その極低電流動作を報告してきた。今回、低消費電力動作に向けしきい値電流を低減する方法として、活性層への光閉じ込めに着目し、横方向光閉じ込めを強くすることができるリッジ構造導入の理論検討を行った結果、横方向の光閉じ込めを従来構造に比べ15%向上できることを明らかにした。またkの大きい薄膜レーザにおいて顕著に現れると懸念されるホールバーニングを抑制するためにACPM回折格子導入の検討を行い、電界集中を緩和しホールバーニングが抑制できることを理論的に示した。