JPH09312444A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザおよびその製造方法

Info

Publication number
JPH09312444A
JPH09312444A JP8129543A JP12954396A JPH09312444A JP H09312444 A JPH09312444 A JP H09312444A JP 8129543 A JP8129543 A JP 8129543A JP 12954396 A JP12954396 A JP 12954396A JP H09312444 A JPH09312444 A JP H09312444A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
laser
semiconductor laser
buried
phase shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8129543A
Other languages
English (en)
Inventor
Masato Ishino
正人 石野
Nobuyuki Otsuka
信之 大塚
Yuichi Inaba
雄一 稲葉
Shinji Nakamura
真嗣 中村
Masahiro Kito
雅弘 鬼頭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8129543A priority Critical patent/JPH09312444A/ja
Publication of JPH09312444A publication Critical patent/JPH09312444A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高いFM変調効率を有する半導体レーザを提供
する。 【解決手段】 InP基板10上に凹凸を形成し、凹部に
はInAsPが埋め込まれた埋め込み回折格子11が形
成されている。位相シフト領域17の両側で位相が4分
の1波長シフトしている。さらに歪MQW活性層14を含む
構成により共振器構造を形成する。埋め込み回折格子1
1を利用することにより、λ/4の位相シフトを正確に
調整できるので、高いFM変調効率の半導体レーザを実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光通
信等のキーデバイスとなるFM変調効率の大きい半導体
レーザおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】FM変調効率の大きな半導体レーザとし
ては、基板にエッチングにより回折格子を形成し、この
回折格子の位相を4分の1波長(λ/4)ずらせたシフト回
折格子を有する分布帰還型(DFB)レーザが用いられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような回折格子を
用いた従来のレーザでは、回折格子の凹凸の形状によっ
てレーザの特性がばらついてしまう。つまり、回折格子
はエッチングにより形成するが、このエッチングによ
り、回折格子の凸部が均一に尖った形状ばかりでなく、
なかには丸みをおびたものとか凸部の先端が平らになる
ものもある。この凹凸上には光導波路層が形成される
が、凹凸が共振器にわたって均一ではなく、回折格子の
凹凸のばらつきにより、レーザの発振特性等もばらつい
てしまうことになる。
【0004】そこで本発明は、埋め込み回折格子を用
い、凹凸の凸部の形状によらずに特性の安定な半導体レ
ーザとこのレーザを容易に作製できる製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決すべく、活性層と下凸形状の埋め込み回折格子
とを有し、前記回折格子が共振器中央付近を介してその
位相が実質的に4分の1波長分だけ位相シフトしており、
かつ回折格子周期で決まるレーザの発振波長に対しが前
記埋込み回折格子の吸収端が短波長にある半導体レーザ
とする。
【0006】位相シフト回折格子の凹部がW形状をして
おり、前記W形状部に埋め込み層が埋め込まれて埋め込
み回折格子とするか、または、位相シフト回折格子の凹
部がM形状をしており、前記M形状部に埋め込み層が埋
め込まれて埋め込み回折格子とした半導体レーザとす
る。
【0007】さらにFM変調用狭スペクトル線幅レーザと
局発用狭スペクトル線幅用レーザをヘテロダイン検波す
る光伝送方法であって、FM変調用レーザに埋め込み回折
格子を有するl/4位相シフト型DFBレーザを用いるととも
に、局発レーザに位相シフト領域において回折格子の非
形成もしくは結合定数が小さい回折格子の小さいl/4位
相シフト型DFBレーザを用いる光伝送方法とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)図1は、本発明の半導体レーザの一実
施例を示す共振器方向の構成断面図である。本実施の形
態では、基板に埋め込み回折格子を形成して実効的に屈
折率分布を形成している。また埋め込み回折格子の位相
が共振器の中央部でλ/4シフトしている。
【0009】図1に示すように、本半導体レーザの層構
造は、InP基板10上に埋め込み回折格子11、n-InPクラ
ッド層13、アンドープ歪MQW活性層14、p-InPクラッ
ド層(p =7x1017cm-3)15、p-InGaAsPコンタクト層1
6よりなる。
【0010】活性層14は図2のように共振器方向に幅
1.5mmのストライプ状に加工されており、その共振器長
は1.8mmである。また端面はSiNにより反射率1%以下の
無反射膜でコートされている。歪多重量子活性層14は3
層のInGaAsP(組成波長λg=1.62mm、歪量0.9%、膜厚6n
m)井戸層14wおよび4層のInGaAsP(組成波長λg=1.1
5μm、膜厚10nm)障壁層14bの交互に積層されてお
り、活性層からのフォトルミネッセンスピーク波長は1.
58mmである。
【0011】ここで埋め込み回折格子11は、逆三角形形
状をしており、活性層14の下側のn-InPクラッド層13
とn-InP基板10間に埋め込まれている。また位相シフ
ト領域17で埋め込み回折格子はつながっており、この
シフト領域17の両側で位相が4分の1波長分互いにシフ
トしている。埋め込み回折格子はInAsPで構成され、そ
の室温でのフォトルミネッセンスピーク波長は1.4mmで
ある。この回折格子の周期は242nmで発振波長に対応す
るブラッグ波長は1.53mmである。この場合波長ディチュ
ーニングとして-50nmが得られている。
【0012】本構造においてしきい値20mA,片端面から
の外部微分量子効率として0.25mW/mAと低しきい値発振
が得られている。またFM変調効率としては80MHz/mA以
上の高い値が得られている。また本構造における特徴で
ある埋め込み回折格子は、逆三角形状であるため異方性
エッチとマストランスポート法が利用でき、1.8mmの長
共振器構造でも回折格子が性格に形成できるので300mA
以上の高バイアスまでので単一波長動作が得られる。ま
たレーザ光のスペクトル線幅も100kHz以下の狭ス
ペクトル線幅が得られる。
【0013】図3(a)〜(d)に本発明の構造の製造方法
を示す。まずn−InP基板10表面にポジレジストを
塗布し、位相シフトマスクを密着させ、2光束干渉露光
を行い、(100)面を主面とするn-InP基板10上に周期2
42nm、中央部に形成された位相シフト領域17で両側の
位相が4分の1波長分だけシフトした位相シフト型回折格
子11aが形成できる。ここで位相シフト回折格子の形
成は、干渉露光法と臭素とりん酸の混合水溶液による異
方性エッチングにより形成され、(111)面を側面とす
るのこぎり型形状が得られている。回折格子の凹凸の凸
部は、位相シフト領域17で中央部で少し小さくなって
いる(図3(d))。
【0014】この基板10を有機金属気相成長(MOVP
E)装置に入れ、AsH3ガス(分圧2.0×10-3torr)とPH
3ガス(分圧2.7×10-1torr)の水素混合ガス34中で熱処
理するこによりマストランスポートにより、図3(b)の
ように溝の底部に選択的にInAsP層が埋めこまれ、
レーザの埋め込み回折格子11となる。この現象は、マ
ストランスポートと呼ばれ、回折格子(基板)のInと
混合ガスの成分であるAsおよびPによりInAsP層
が形成できる方法であり、再現性が良く制御性良く均一
にこの層を成長できる。
【0015】引き続いてMOVPE成長によりn-InPクラッド
層13、InGaAsP歪MQW活性層14およびp-InP層15を順
次成長する。さらにメサエッチングとpーInP、nー
InPの埋め込み成長により幅1.5mmの活性層ストライ
プと電流挟窄構造およびp-InGaAsPコンタクト層16を形
成したのち上下に電極18p、18n1およびSiN無反射
コート膜12a、12bを堆積し図1の構造を得ること
ができる。
【0016】ここで本発明による埋め込みInAsP回折格
子11は、異方性エッチングによるばらつきの小さいV溝
底部と、マストランスポート法により溝底部に再現性良
く一辺0.05mmの逆三角形形状が得られるので1.8mm以
上の長共振器構造においても均一性の高い回折格子を得
ることができる。また本発明の製造方法においても、埋
めこみ回折格子を形成するにあたって特別な装置を用い
ることもなく、比較的単純な方法でFM変調効率の大き
な半導体レーザを得ることができる。
【0017】本実施の形態のように埋め込み回折格子を
用いる場合は、たとえ基板にのこぎり状の凹凸を形成し
た時点で、この凹凸の凸部が尖らずにまるみを帯びた形
状になったり少し平らになったりしても、凹部をInA
sP結晶で埋め込み、それを回折格子とし、凸部は基板
と同じn−InP結晶で埋め込まれてしまうので、凸部
のばらつきが多少あってもレーザの特性に悪影響を及ぼ
すこととはほとんどない。また、製造の面でも多少この
凹凸が所定の凹凸形状になっていなくてもよいので、歩
留まりが向上するという利点がある。またλ/4シフト
した回折格子をほぼ設計通りに形成できるので、FM変
調効率を大きくすることができる。
【0018】(実施の形態2)実施の形態1では、回折
格子11bの凹凸を位相シフト領域でアルファベットの
Wの形状のようになっているが、この実施の形態では、
図4のように位相シフト領域17bでの凹部が小さくM
の形状になっている。このシフト領域で位相はλ/4シ
フトしている。この形状であってもこの凹部をInAs
Pで埋め込むことによって埋め込み回折格子を形成する
ことができる。埋め込み回折格子の形成、および活性層
の形成は実施の形態1と同様である。
【0019】(実施の形態3)狭スペクトル半導体レー
ザを用いたコヒーレント光通信システムの実施の形態を
図5を用いて説明する。この光通信システムでは、FM変
調用レーザ50と局発用狭スペクトル線幅レーザ51を
ヘテロダイン検波する光伝送方式を用いている。
【0020】FM変調用レーザ50には変調効率(ΔF/
ΔI:Fは周波数、Iは電流)の高いレーザを用いる。
たとえば、実施の形態1または2ようなl/4位相シフト
型DFBレーザを用いる。ここでこのレーザのバイアス電
流は300mAで動作させる。
【0021】局発レーザ51には、スペクトル線幅の小
さいレーザを用いる。たとえば、図1の構造において、
位相シフト領域に回折格子の形成していない構造(図
6)のように発振波長のレーザ光の結合定数が小さいl/
4位相シフト型DFBレーザを用いる。バイアス電流を400m
Aで動作をおこなう。このように、FM変調用レーザに
は45Mhz以上のFM変調効率の大きいレーザを用
い、局発レーザには100kHz以下の狭スペクトルの
レーザを用いることで、ビートスペクトルで50kHz以下
であり、FMレーザに40チャンネルのサブキャリヤに対し
FM一括変換信号のキャリヤ/雑音比CNR>50dB以上が得る
ことができる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、埋め込み回折格子を用
いて回折格子を形成しているので、λ/4の位相シフト
を正確に調整できるので、FM変調効率の大きな半導体
レーザを得ることができる。また、回折格子の凹凸形状
の凸部の形状が多少くずれていても、埋め込み回折格子
は凹部に形成されるため、レーザ特性の変動も少なく、
歩留まりも大きい。さらに本発明のレーザをFM変調用レ
ーザに用い、スペクトル線幅の小さい半導体レーザを局
発レーザに用いた光伝送方式においては、超低雑音特性
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの共振器断面構造図
【図2】本発明の半導体レーザの構成斜視図
【図3】本発明の半導体レーザの製造工程断面図
【図4】本発明の半導体レーザの製造工程における共振
器断面図
【図5】本発明の光通信システムの構成図
【図6】狭スペクトル半導体レーザの共振器断面構造図
【符号の説明】
10 InP基板 11 埋め込み回折格子 13 n-InPクラッド層 14 InGaAsP歪MQW井戸層 15 p-InPクラッド層 16 p-InGaAsPコンタクト層 17 位相シフト領域 34 AsH3+PH3混合ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 真嗣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鬼頭 雅弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】活性層と下凸形状の埋め込み回折格子とを
    有し、前記回折格子が共振器中央付近を介してその位相
    が実質的に4分の1波長分だけ位相シフトしており、かつ
    回折格子周期で決まるレーザの発振波長に対しが前記埋
    込み回折格子の吸収端が短波長にある半導体レーザ。
  2. 【請求項2】位相シフト回折格子の凹部がW形状をして
    おり、前記W形状部に埋め込み層が埋め込まれて埋め込
    み回折格子とした請求項1に記載の半導体レーザ。
  3. 【請求項3】位相シフト回折格子の凹部がM形状をして
    おり、前記M形状部に埋め込み層が埋め込まれて埋め込
    み回折格子とした請求項1に記載の半導体レーザ。
  4. 【請求項4】活性層が歪量子井戸構造である請求項1に
    記載の半導体レーザ。
  5. 【請求項5】低反射コートされた出射端面を有する請求
    項1、2または3に記載の半導体レーザ。
  6. 【請求項6】基板表面上に位相シフト領域を含む周期的
    凹凸形状を形成する工程と、前記凹凸形状を含む基板を
    AH3とPH3の混合ガス中で熱処理し埋め込み回折格子とな
    る半導体層を形成する工程と、活性層を含むエピタキシ
    ャル層を結晶成長する工程とを有する半導体レーザの製
    造方法。
  7. 【請求項7】位相シフト領域で回折格子の位相が実質的
    にλ/4シフトしている請求項6に記載の半導体レーザ
    の製造方法。
  8. 【請求項8】FM変調用狭スペクトル線幅レーザと局発用
    狭スペクトル線幅用レーザをヘテロダイン検波する光伝
    送方法であって、FM変調用レーザに埋め込み回折格子を
    有するl/4位相シフト型DFBレーザを用いるとともに、局
    発レーザに位相シフト領域において回折格子の非形成も
    しくは結合定数が小さい回折格子の小さいl/4位相シフ
    ト型DFBレーザを用いる光伝送方法。
  9. 【請求項9】FM変調用レーザをバイアス電流200mA以上
    で動作させ、局発レーザをバイアス電流300mA以上で動
    作させる請求項11に記載の光伝送方法。
  10. 【請求項10】発振波長のレーザ光のFM変調効率が80
    MHz/mA以上であり、発振波長のレーザ光のスペクトル線
    幅が100kHz以下の狭スペクトルである半導体レー
    ザ。
JP8129543A 1996-05-24 1996-05-24 半導体レーザおよびその製造方法 Pending JPH09312444A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129543A JPH09312444A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体レーザおよびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8129543A JPH09312444A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体レーザおよびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09312444A true JPH09312444A (ja) 1997-12-02

Family

ID=15012124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8129543A Pending JPH09312444A (ja) 1996-05-24 1996-05-24 半導体レーザおよびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09312444A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453814B1 (ko) * 2002-02-07 2004-10-20 한국전자통신연구원 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법
KR100464359B1 (ko) * 2002-03-11 2005-01-03 삼성전자주식회사 파장 가변형 레이저 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453814B1 (ko) * 2002-02-07 2004-10-20 한국전자통신연구원 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법
KR100464359B1 (ko) * 2002-03-11 2005-01-03 삼성전자주식회사 파장 가변형 레이저 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6573116B2 (en) Ridge type semiconductor laser of laterally-coupled distributed feedback and method of manufacturing the same
US5020072A (en) Semiconductor laser device
US6577660B1 (en) Distributed feedback type semiconductor laser device having gradually-changed coupling coefficient
JP2536390B2 (ja) 半導体レ―ザおよびその製造方法
US5357538A (en) Distributed feedback laser structure
JP3450169B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ
US5469459A (en) Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristic
JPH09312444A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JPH09312437A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JPH0231488A (ja) 半導体レーザ装置及びその製造方法
JPS63166281A (ja) 分布帰還型半導体レ−ザ装置
JP3298619B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JP3683416B2 (ja) スーパールミネッセントダイオード
Yap et al. High‐performance InGaAsP/InP buried‐heterostructure lasers and arrays defined by ion‐beam‐assisted etching
US5027368A (en) Semiconductor laser device
JP2950297B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法
JPH08274406A (ja) 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法
JP3239387B2 (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JPH06196799A (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JP3166236B2 (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2003309321A (ja) 分布帰還型半導体レーザ
JP2004128372A (ja) 分布帰還型半導体レーザ素子
JPH05102597A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
JPS63305582A (ja) 半導体レ−ザ
JPH10270789A (ja) 光通信等に用いる半導体光素子及びその製造方法