DE69113288T2

DE69113288T2 - Laserstruktur mit verteilter Rückkopplung und Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE69113288T2
Application number: DE69113288T
Authority: DE
Inventors: Roeland Gustaaf Frans Baets; Geert Jozef Ivo Morthier
Original assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Current assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: ATE128579T1; NL9000164A; DE69113288D1; EP0439236A1; EP0439236B1

Description

Seit dem Artikel "Coupled-wave theory of distributed feedback lasers" von H. Kogelnik und C.V. Schank in dem Journal von Applied Physics, Band 43, Nr. 5, Mai 1972 ist der Trend zunehmend zu Lasern mit verteilter Rückkopplung gegangen. Diese DFB- Laser weisen ein Leistungsspektrum schmal in der Wellenlänge auf und sind zur Benutzung in der optischen Telekommunikation und ähnlichem geeignet. Bei diesen bekannten DFB-Lasern ist ein wellenartiger Übergang oder ein sogenanntes Gitter zwischen einer ersten und einer zweiten Mantelschicht angeordnet, wodurch verteilte Bragg-Reflektionen zwischen den optischen Wellen, die vorwärts und rückwärts laufen, stattfinden.
Bei langen DFB-Lasern, die zum Erhalten einer schmalen Linienbreite wichtig sind, treten Probleme in bezug auf die Stabilität ihrer Modenselektivität auf. Dies ist die Konsequenz der Variation der Leistungsdichte in der Längsrichtung des DFB-Lasers.
Die US-A-4847857 offenbart einen DFB-Laser, in dem der Kopplungskoeffizient in dem mittleren Abschnitt gesenkt ist und nahe den Endoberflächen ansteigt.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Laserstruktur nach Anspruch 1 und Herstellungsverfahren derselben nach Ansprüchen 3 und 4 vor.
Insbesondere bei hoher Leistung ist das Obige von Wichtigkeit.
Weitere Vorteile und Merkmale der Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden im Lichte der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich, in der:
Figur 1 eine schematische Ansicht im Schnitt einer ersten Ausführungsform einer Laserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Figur 2 ein schematisches Detail einer zweiten Ausführungsform einer Laserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt und
Figur 3 eine schematische Ansicht im Schnitt einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Aufgebracht auf ein Substrat 1 (Figur 1), zum Beispiel InP ist eine aktive Schicht 2, zum InGaAsP, auf die eine erste Mantelschicht 3 zum Beispiel auch aus InGaAsP mit einem anderen Brechungsindex aufgebracht ist, auf die eine zweite Mantelschicht 4, zum Beispiel aus InP aufgebracht ist, auf der eine Elektrode 5 angeordnet ist. Die Brechungsindizes der Schichten 1, 2, 3 und 4 betragen 3,1, 3,5, 3,2, bzw. 3,1. Zwischen der ersten und zweiten Mantelschicht 3 und 4 ist ein Übergang 6 vorgesehen, der mit einer periodischen Struktur versehen ist, deren Amplitude sich in die Laufrichtung der Wellen in der aktiven Schicht 2 (d.h. in der Längsrichtung von Figur 2) ändert. Als ein Resultat der variierenden Amplitude wird eine mindestens geringfügig gleichförmigere Leistungsdichte in die Längsrichtung der aktiven Schicht 2 als im Stand der Technik erzeugt.
Bevorzugt wird die periodische Struktur derart gebildet, daß der Kopplungskoeffizient zwischen den beiden Wellen sich der folgenden Formel annähert:
wobei L die Länge des Lasers ist und z die Koordinate in die Längsrichtung des Lasers ist.
Die oben erwähnte Ausführungsform kann zum Beispiel unter Benutzung holographischer Techniken hergestellt werden; die Muster mit gegenseitig leicht unterschiedlichen periodischen Längenabmessungen sehen den gezeigten Übergang 6 vor. Für eine typische Wellenlänge von λ = 1,3 - 1,6 um beläuft sich eine typische Messung des Überganges 6 zum Beispiel auf λ = 0,2 um.
Eine Übergangsstruktur 6', die bevorzugt durch Elektronenstrahlen (Figur 2) hergestellt wird, weist ungefähr den Charakter einer Blockform mit variierenden positiven und negativen Oberflächen ähnlich einer Blockwelle mit variierendem Arbeitszyklus auf.
Bei einer Struktur, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, ist eine Richtungskoppelschicht 7 unter einer aktiven Schicht 2' angeordnet, wobei unter der Schicht 7 eine zweite aktive Schicht 8 über einer Substratschicht 9 angeordnet ist. Auf die aktive Schicht 2' ist oben drauf eine erste Mantelschicht 3' und eine zweite Mantelschicht 4' aufgebracht, zwischen denen ein Übergang mit periodischer Struktur von im wesentlichen konstanter Amplitude vorgesehen ist. Aufgrund der Kuppelschicht 7 variiert der Kopplungskoeffizient zwischen der Welle, die nach links läuft und der Welle, die nach rechts in Figur 3 läuft, über die Längsrichtung der aktiven Schicht 2'. Eine gleichförmigere Leistungsdichte wird auch über die Länge der aktiven Schicht 2' bei dieser Ausführungsform im Vergleich zum Stand der Technik erreicht.

Claims

1. Laserstruktur mit variierender verteilter Rückkoppelung, mit:

- einem Substrat;

- einer an dem Substrat angebrachten aktiven Schicht;

- einer an der aktiven Schicht angebrachten ersten Mantelschicht;

- einer an der ersten Mantelschicht angebrachten zweiten Mantelschicht; und

- einer Variationseinrichtung zum Variieren eines Kopplungskoeffizienten zwischen der in der aktiven Schicht rückwärts und vorwärts laufenden Welle, wobei die Variationseinrichtung eine periodische Struktur oder ein Gitter zwischen der ersten Mantelschicht und der zweiten Mantelschicht aufweist, worin die periodische Struktur an einer Position z entlang der Laserstruktur derart gebildet ist, daß sich der Kopplungskoeffizient k (z) zwischen der rückwärtslaufenden Welle und der vorwärtslaufenden Welle der folgenden Formel annähert:

worin L die Gesamtlänge der Laserstruktur ist.

2. Laserstruktur nach Anspruch 1, bei der die Variationseinrichtung eine zweite aktive Schicht aufweist, die mit der ersten aktiven Schicht über eine Richtungskopplungsschicht gekoppelt ist.

3, Verfahren zum Herstellen der Laserstruktur nach Anspruch 1, bei dem die periodische Struktur durch zwei holographische Interferenzmuster mit gegenseitig unterschiedlichen Wiederholungsintervallen gebildet wird.

4. Verfahren zum Herstellen einer Laserstruktur nach Anspruch 1, bei dem die periodische Struktur den Charakter einer Blockwelle mit variierendem Arbeitszyklus, die mittels Elektronenstrahlen angeordnet ist, aufweist.