DE69117488T2

DE69117488T2 - Halbleiterlaser mit verteilter rückkoppelung

Info

Publication number: DE69117488T2
Application number: DE69117488T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Inoue; Takeshi Irita; Hideto Iwaoka; Yi Luo; Shin-Ichi Nakajima; Yoshiaki Nakano; Kunio Tada
Original assignee: Optical Measurement Technology Development Co Ltd
Current assignee: Optical Measurement Technology Development Co Ltd
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1991-10-17
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-18
Also published as: DE69117488D1; EP0507956B1; EP0507956A4; WO1992007401A1; EP0507956A1; US5289494A

Description

[Technisches Gebiet]

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung, der als ein elektrooptischer Wandler verwendet werden kann. Diese Erfindung bezieht sich genauer gesagt auf eine verstärkungsgekoppelte Laserdiode mit verteilter Rückkopplung (GC - DFB - LD).
Diese Erfindung ist hochgeeignet als eine Lichtquelle für ein Langstrecken- und hohe Kapazität aufweisendes optisches Kommunikationssystem, ein optisches Informationsverarbeitungssystem, ein optisches Speichersystem, ein optisches Meßinstrument und andere optoelektronische Komponenten.

[Technischer Hintergrund]

Der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung erzeugt stimulierte Emission von Licht durch verteilte optische Rückkopplung auf eine aktive Schicht mit einem Beugungsgitter, das nahe der aktiven Schicht vorgesehen ist. Die Komponente kann stimulierte Emission von ausgezeichneten spektralen Laser-Kennwerten durch einen relativ einfachen Aufbau erzeugen. Deshalb ist es das Ziel verschiedener Forschungs und Entwicklungsanstrengungen gewesen und es wird erwartet, daß sie als eine Lichtquelle eingesetzt wird, geeignet für ein optisches Langstreckenkommunikationssystem hoher Kapazität, ein optisches Informationsverarbeitungssystem, ein optisches Speichersystem und als ein optisches Meßinstrument.
Ein solcher Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung hat eine optische Wellenleiterstruktur, bei der eine aktive Schicht umgeben ist von transparenten Hetero-Sperrschichthalbleiterschichten für eine effiziente stimulierte Emission. Die Forschungs und Entwicklungsanstrengungen wurden in jüngerer Zeit auf verteilte Riickkopplung von Licht durch periodische Änderung des Beugungsindex in einer transparenten optischen Wellenleiterschicht gerichtet, die sehr dicht der aktiven Schicht plaziert ist. In diesem Falle wird ein Beugungsgitter mit bei spielsweise Dreieckquerschnitt auf der Grenzfläche der optischen Wellenleiterschicht auf der Seite gebildet, die weiter von der aktiven Schicht ist.
In dem Licht, das verteilt rückgekoppelt wird mittels solcher Indexkopplung, kann jedoch die Rückkopplung zur Phase nicht angepaßt werden für das Licht in der Bragg-Wellenlänge, das entsprechend der Periode der Dickenänderung in der optischen Wellenleiterschicht reflektiert wird. Wegen dieser Phasenanpaßbedingung kann stabile Laserwirkung nicht erreicht werden, und zwei Längslasermoden, deren Wellenlängen symmetrisch in Vertikalrichtung über der Bragg-Wellenlänge getrennt sind, können möglicherweise gleichzeitig erzeugt werden. Selbst wenn nur eine solche Längsmoduslaserwirkung erfolgt, ist es schwierig, vorher auszuwählen, welche der beiden Wellenlängen im Laserbetrieb ist. Somit wird die Genauigkeit der Einstellung der Laserwellenlänge ernsthaft beeinträchtigt.
Zusammengefaßt, hat die verteilte Lichtrückkopplung unter Verwendung der Indexkopplung, basierend auf der periodischen Störung des Refraktionsindex in der optischen Wellenleiterschicht, ein inhärentes Problem der Degeneration durch Längslasermodus von zwei Wellenlängen, was schwierig zu vermeiden ist.
Es sind verschiedene Lösungen für das Problem vorgeschlagen worden. Eine von ihnen schlug eine Struktur vor, um die Phase um 1/4 Wellenlänge im wesentlichen am Zentrum des Beugungsgitters zu verschieben. Jene Vorschläge sind jedoch nicht sehr effizient, da sie die Tendenz haben, den Aufbau eines Lasers komplizierter zu machen, zusätzliche Fertigungsschritte nur für die Lösung der Degeneration zu erfordern und die Bildung von Anti-Reflexionsbeschichtungen auf den Facetten des Lasers zu erfordern.
Kogelnik et al. schlugen eine Theorie in ihrer Veröffentlichung unter dem Titel "Coupled-Wave Theory of Distributed Feedback Lasers", Journal of Applied Physics, 1972, Band 43, Seiten 2327-2335, vor, wonach ein Stopband rings um die Bragg-Frequenz erzeugt wird, wenn die verteilte Rückkopplung des Lichtes durch Indexkopplung geführt wird, falls verteilte Rückkopplung ausgeführt wird mittels Verstärkungskopplung, basierend auf der periodischen Störung von Verstärkungsfaktoren, würde ein solches Stopband nicht hergestellt und Längslasermodus von exklusiv einzelner Wellenlänge würde erzielt. Sie erwähnten in ihrer Veröffentlichung nicht den spezifischen Aufbau zur Realisierung der Theorie, stattdessen diskutierten sie bloß das Ergebnis ihrer theoretischen Untersuchungen.
Einige der vorliegenden Erfinder haben neuartige Halbleiterlaser erfunden unter Anwendung der Basistheorie von Kogelnik et al. und reichten Patentanmeldungen wie folgt ein:
Japanische Patentanmeldung Nr. 63-189593, angemeldet am 30. Juli 1988
Japanische Patentanmeldung Nr. 1-168729, angemeldet am 30. Juni 1989 (Veröffentlichungs-Nr. JP-A 3-34489)
Japanische Patentanmeldung Nr. 1-185001 bis 1-185005, angemeldet am 18. Juli 1989 (Veröffentlichungs-Nr. JP-A 3-49283 bis 3-49287)
Die Erfinder waren erfolgreich bei der Realisierung der verteilten Rückkopplung mittels Verstärkungskopplung gemäß den erfindungsgemäßen Konstruktionen, die in den jeweiligen Beschreibungen und Zeichnungen angegeben sind. Viele der Konstruktionen, gezeigt in diesen Patentanmeldungen, sind mit periodischen Wellungen auf der Oberfläche einer aktiven Schicht versehen zum Ausnutzen der periodischen Störungen von Verstärkungsfaktoren, hervorgerufen durch die Dickenänderungen.
Der Refraktionsindex der aktiven Schicht ist üblicherweise abweichend von dem der umgebenden Schichten, da es erforderlich ist, das Licht einzuschließen. Wenn die aktive Schicht gewellt ist, ändert sich unvermeidlich der Refraktionsindex periodisch. Mit anderen Worten, erreichte die Konstruktion mit einer gewellten Oberfläche auf der aktiven Schicht nicht die verteilte Rückkopplung nur mittels Verstärkungskopplung, sondern unterlag immer noch dem Effekt der Störungen, hervorgerufen durch die Indexkopplung.
Einige der Erfinder schlugen deshalb eine Konstruktion vor, welche die Störungen, hervorgerufen durch die Indexkopplung, unterdrücken könnte, um so die Störung zu erhalten, hervorgerufen ausschließlich durch die Verstärkungskopplung, in der Veröffentlichung "Purely gain-coupled distributed feedback semiconductor lasers" von Y. Luo, Y. Nakano, K. Tada, T. Inoue, H. Hosomatsu und H. Iwaoka, Appl. Phys. Lett. 56 (17), 23. April 1990, Seiten 1620-1622. Gemäß dem vorgeschlagenen Aufbau wird die Dicke einer aktiven Schicht periodisch geändert, um Verstärkungskopplungskomponenten bereitzustellen, und die Störung des Refraktionsindex infolge der gewellten Oberfläche der aktiven Schicht wird ausgelöscht durch Refraktionsindexstörung einer anderen Wellung, vorgesehen in der Nähe, mit entgegengesetzter Phase. Die GC - DFB - LD, die keine erheblichen Indexkopplungskomponenten enthält, wird nachstehend als eine "reine GC - DFB - LD" bezeichnet.
Da das Überströmen von Trägern von der aktiven Schicht unterdrückt werden sollte, sollten die Materialien der Schichten beidseits der aktiven Schicht hinreichend breite Bandlücken im Vergleich mit der der aktiven Schicht haben. Solche Materialien haben jedoch niedrigen Refraktionsindex und tendieren daher dahin, die Größe der Störung der Refraktionsindexempfindlichkeit zu ändern in Formen von zwei Wellungen, beispielsweise der Zahnhöhe von zwei Wellungen. Um wirksam die Störung durch den Refraktionsindex zu unterdrücken, ist eine extrem hohe Herstellungsgenauigkeit erforderlich.
Bei dem GC - DFB - LD aus auf GaAs basierenden Materialien, welche bisher realisiert wurden, wurde es nicht als ein Problem betrachtet, da hohe Reproduzierbarkeit sowohl in ihren Defraktionsgittern als auch in der Wachstumsform relativ leicht mit AlGaAs realisierbar war. Wenn jedoch versucht wird, Indexkopplungskomponenten vollständig in einer Komponente aus GaAs-basierenden Materialien zu eliminieren, oder wenn das Material schlechter in der Herstellungsgenauigkeit ist für das Unterdrücken der Störung durch den Refraktionsindex, muß der Prozeß sorgfältig und strikt gesteuert werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung zu schaffen, der die oben erwähnten Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen im Stande ist, der verteilte Rückkopplung, hervorgerufen durch Indexkopplung, unterdrücken kann und der die verteilte Rückkopplung, hauptsächlich hervorgerufen durch Verstärkungskopplung, erzielen kann.

[Offenbarung der Erfindung]

Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 3 definiert.
Der erste Aspekt dieser Erfindung schafft einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung, umfassend eine Schicht mit einem niedrigeren Refraktionsindex als dem der aktiven Schicht, angebracht an den Spitzen der Wellungen, eine Schicht eines mittleren Refraktionsindex, angebracht an den Wellungen, und eine Schicht mit einem Refraktionsindex, der höher ist als der der Schicht niedrigen Refraktionsindex und niedriger als jener der aktiven Schicht. Die Wellung ist auf der Oberfläche der aktiven Schicht als ein Beugungsgitter angebracht.
Die Refraktionsindizes der aktiven Schicht der Zwischenrefraktionsindexschicht und der Niederrefraktionsindexschicht, die Tiefe der Wellungen und die Dicke der Zwischenrefraktionsindexschicht sind vorzugsweise so festgelegt, daß die periodischen Änderungen des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die aktive Schicht und die Zwischenrefraktionsindexschicht, durch die periodischen Änderungen des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Niederrefraktionsindexschicht und die Zwischenrefraktionsindexschicht, ausgelöscht werden.
Um eine solche Laserdiode herzustellen, läßt man eine aktive Schicht auf einem Substrat aufwachsen, dann eine Niederrefraktionsindexschicht mit einem Refraktionsindex, der niedriger ist als jener der aktiven Schicht, wird darauf wachsen gelassen. Die Niederrefraktionsindexschicht und die aktive Schicht werden geätzt, um eine periodische Wellung als ein Beugungsgitter zu erhalten. Dann wird eine Zwischenrefraktionsindexschicht mit einem Refraktionsindex, der höher ist als der der Niederrefraktionsindexschicht und niedriger als jener der aktiven Schicht, aufwachsen gelassen.
Durch Einstellen des Refraktionsindex und der Dicke der Zwischenrefraktionsindexschicht derart, daß sie den Formen des geätzten Beugungsgitters auf der Niederrefraktionsindexschicht und der aktiven Schicht entspricht, können die Komponenten der Indexkopplung mit Genauigkeit kontrolliert werden.
Der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung erhält die periodische Störung von Verstärkungsfaktoren durch periodische Änderung der Dicke der aktiven Schicht.
Durch Vorsehen einer Niederrefraktionsindexschicht auf jeder Spitze der Wellung auf der Oberfläche der aktiven Schicht und durch weiteres Vorsehen einer Zwischenrefraktionsindexschicht nahe der Wellung wird eine periodische Struktur an den Tälern der Wellung gebildet, umfassend die aktive Schicht, die Zwischenrefraktionsindexschicht, die aktive Schicht, die Zwischenrefraktionsindexschicht und deren Wiederholung. Eine andere periodische Struktur wird an den Spitzen der Wellung gebildet, umfassend die Niederrefraktionsindexschicht, die Zwischenrefraktionsindexschicht, die Niederrefraktionsindexschicht, die Zwischenrefraktionsindexschicht und deren Wiederholung. Die Refraktionsindizes jener Teile werden also wie nachstehend:
Auf der Talseite:
Hoch (aktive Schicht) - mittel - hoch - mittel....
Auf der spitzen Seite:
Niedrig - mittel - niedrig - mittel....
Mit anderen Worten, werden die periodischen Strukturen auf der Talseite und auf der spitzen Seite in der Phase zueinander umgekehrt, wodurch die periodischen Änderungen der Refraktionsindizes derselben ausgelöscht werden können.
Dies beschränkt die periodische Störung von Indexkopplung, ermöglicht verteilte Rückkopplung, hauptsächlich durch die periodische Störung der Verstärkungsfaktoren, die hervorgerufen wird durch die periodischen Änderungen in der Dicke der aktiven Schicht, und erzeugt stabilen Einzelmoduslaserbetrieb.
Der zweite Aspekt dieser Erfindung zielt darauf ab, einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung zu schaffen, umfassend eine aktive Schicht zum Erzeugen stimulierter Emission, und eine absorptive Schicht, die nahe der aktiven Schicht vorgesehen ist und aus einem Material hergestellt ist, die die stimulierte Emission von Licht von der aktiven Schicht absorbiert. Die absorptive Schicht hat periodisch sich ändernde Dicken zum Erzielen der verteilten Rückkopplung der stimulierten Emission von der aktiven Schicht. Sie ist dadurch charakterisiert, daß die periodischen Änderungen in dem Refraktionsindex, welche durch die Dickenänderungen der absorptiven Schicht hervorgerufen wird, ausgelöscht wird mit einer Kombination von Schichten unterschiedlicher Refraktionsindizes.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Dicke der aktiven Schicht periodisch geändert und die Störung des Refraktionsindex wird ausgelöscht durch die Kombination von unterschiedlichen Refraktionsindizes. Gemäß dem zweiten Aspekt dieser Erfindung werden durch periodisches Ändern der Dicke der absorptiven Schicht anstelle der aktiven Schicht Verstärkungsfaktoren effizient geändert. Darüber hinaus wird die Störung des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Änderungen in der Dicke der absorptiven Schicht, ausgelöscht durch die Kombination von Schichten unterschiedlicher Refraktionsindizes. Dies eliminiert Komponenten der Indexkopplung und verteilte Rückkopplung kann erzielt werden im wesentlichen ausschließlich durch die Änderungen in der optischen Absorption oder die Änderungen in der effizienten Verstärkung.
Der Aufbau zum Erzielen verteilter Rückkopplung durch Verstärkungskopplung mittels Bereitstellung einer periodischen absorptiven Schicht nahe der aktiven Schicht ist im einzelnen in der Veröffentlichung diskutiert: "Fabrication and Characteristics of a Gain-coupled Distributed-feedback Laser Diode" von Y. Luo, Y. Nakano und K. Tada, Extended Abstracts of the 20th (1988 International) Conference on the Solid State Devices and Materials, Tokyo, Seiten 327-330.
Der Schichtaufbau für das Auslöschen der periodischen Änderungen im Refraktionsindex umfaßt vorzugsweise eine Niederrefraktionsindexschicht, bei der ihre Dicke sich mit derselben Phase ändert, wie die periodische Änderung der Dicke der absorptiven Schicht, die jedoch einen Refraktionsindex aufweist, der niedriger ist als der der absorptiven Schicht, und eine Zwischenrefraktionsindexschicht, bei der ihre Dicke sich in entgegengesetzter Phase zu der periodischen Änderung der Dicke der absorptiven Schicht ändert und deren Refraktionsindex zwischen jenem der absorptiven Schicht und jenem der Niederrefraktionsindexschicht liegt.
Um die Indexkopplungskomponente unter gehöriger Berücksichtigung der elektrischen Feldintensität zu unterdrücken, sollten die Refraktionsindizes, die Dicken und die Tastverhältnisse der absorptiven Schicht der Zwischenrefraktionsindexschicht und der Niederrefraktionsindexschicht jeweils bestimmt werden, um eine der folgenden Bedingungen zu erfüllen:
(1) Die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die absorptive Schicht, und die Zwischenrefraktionsindexschicht werden ausgelöscht durch die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Niederrefraktionsindexschicht und die Zwischenrefraktionsindexschicht.
(2) Die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die absorptive Schicht und die Niederrefraktionsindexschicht, werden ausgelöscht durch die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Niederrefraktionsindexschicht und die Zwischenrefraktionsindexschicht.
Zusätzlich zu diesen Bedingungen könnten in dem Falle, wo ein Beugungsgitter höherer Ordnung verwendet wird, die Refraktionsindizes, Dicken und Tastverhältnisse der absorptiven Schicht, der Zwischenrefraktionsindexschicht und der Niederrefraktionsindexschicht bestimmt werden, um eine der beiden folgenden Bedingungen zu erfüllen, wo die Phasen der periodischen Änderungen im Refraktionsindex von den oben erwähnten Bedingungen verschoben sind:
(3) Die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die absorptive Schicht und die Zwischenrefraktionsindexschicht, werden ausgelöscht durch die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Zwischenrefraktionsindexschicht und die Niederrefraktionsindexschicht.
(4) Die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die absorptive Schicht und die Niederrefraktionsindexschicht, werden ausgelöscht durch die periodischen Änderungen im Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Zwischenrefraktionsindexschicht und die Niederrefraktionsindexschicht.
In diesen Fällen werden die absorptive Schicht und die Niederrefraktionsindexschicht vorzugsweise nahe oder beieinander angeordnet. Die Zwischenrefraktionsindexschicht kann auf der gegenüberliegenden Seite der Niederrefraktionsindexschicht über der absorptiven Schicht angeordnet sein oder auf der gegenüberliegenden Seite der absorptiven Schicht über der Niederrefraktionsindexschicht.
In der oben angegebenen Anordnung wird der Imaginärteil des Kopplungskoeffizienten oder der Verstärkunskopplungskoeffizient erzeugt durch Absorption mittels der absorptiven Schicht und wird nicht ausgelöscht. Deshalb wird die verteilte Rückkopplung des Lichtes im wesentlichen nur durch Verstärkungskopplung erreicht.
Es ist bevorzugt, den dünneren Abschnitt der absorptiven Schicht so dünn wie möglich herzustellen, um nicht unnötigerweise den Verlust zu vergrößern, der durch die optische Absorption hervorgerufen wird. Es ist ferner bevorzugt, die absorptive Schicht zu segmentieren, so daß der dickere Abschnitt oder der Abschnitt, wo die absorptive Schicht existiert, sich konzentriert in übereinstimmung mit den Knoten der stehenden Welle.
Die genannte Kombination von Refraktionsindizes, die die Störung des Refraktionsindex bezüglich des ersten und des zweiten Aspekts auslöscht, wird derart ausgewählt, daß der Realteil des Kopplungskoeffizienten κ ausgelöscht, ausgedrückt durch die untenstehende Gleichung: Der Realteil des Kopplungskoeffizienten κ repräsentiert die Komponente der Indexkopplung. Genauer gesagt, wird der Kopplungskoeffizient κ repräsentiert durch die folgende Gleichung, gegeben in der Richtung senkrecht zur Seite des Beugungsgitters x und der Richtung der optischen Ausbreitung z.
worin: k&sub0; : Wellennummer in einem freien Raum
β&sub0; : Ausbreitungskonstante in z-Richtung
Aq : Komponente der q-ten Ordnung, wenn die Quadrate der Refraktionsindizes Fourier-expandiert werden in z- Richtung
&epsi;&sub0; : elektrische Feldstärke
P : Konstante, erhalten durch Integration {&epsi;&sub0; (x) &epsi;&sub0; * (x)} in der x-Richtung
Im Falle von Gittern erster Ordnung wird das Vorzeichen des Fourier-Koeffizienten Aq (x) nur bestimmt durch das Vorzeichen der Differenz in den Quadraten der Refraktionsindizes. Deshalb wird das Vorzeichen der Differenz in den Quadraten der Refraktionsindizes bei der Integration invertiert, der Kopplungskoeffizient wird ausgelöscht und wird unterdrückt, und in einem optimalen Falle kann die Komponente der Indexkopplung bis auf Null konstruiert werden. Zusätzlich kann im Falle von Beugungsgittern höherer Ordnung das Vorzeichen ebenfalls invertiert werden durch die Breite pro eine Periode oder das Tastverhältnis Die Konstruktion sollte das Tastverhältnis berücksichtigen. Die obige Gleichung wird wiedergegeben zum Erhalten des Kopplungskoeffizienten unter Verwendung von Fourier-Expansion und ist beschrieben in der Veröffentlichung von W. Streifer et al., IEEE J. Quantum Electronics QE-13, Seite 134, 1977.
Mindestens eine der Oberflächen der Niederrefraktionsindexschicht kann gewellt sein. Jede Wellung kann beispielsweise von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt sein. Zumindest eine der Oberflächen der Zwischenrefraktionsindexschicht kann gewellt sein. Wiederum kann jede Wellung beispielsweise von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt sein. Zumindest eine der Oberflächen der Absorptionsschicht kann gewellt sein, wobei jede Wellung beispielsweise von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt sein kann. Die Absorptionsschicht kann eine Mehrzahl von Streifen umfassen. Die Streifen können beispielsweise von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt sein. Vorzugsweise ist die Absorptionsschicht so angeordnet, daß im Betrieb die Knoten der stehenden Welle auftreten, wo die Absorptionsschicht am dicksten ist.
Die Ausdrücke "oben" oder "über" in dieser Beschreibung bedeuten die Richtung entsprechend der Richtung des Kristallwachstums bei der Herstellung oder die Richtung weg von dem Substrat und der Ausdruck "unten" bedeutet die dazu entgegengesetzte Richtung.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

FIG. 1 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Aufbaus einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung.
FIG. 2 ist ein Querschnitt zur Darstellung der Schichtstruktur in der Nähe einer aktiven Schicht.
FIG. 3 ist eine Ansicht zur Darstellung der Verteilung von Refraktionsindizes längs der Linie 3-3 in FIG. 2.
FIG. 4 ist eine Ansicht zur Darstellung der Verteilung von Refraktionsindizes längs der Linie 4-4 in FIG. 2.
FIG. 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der Struktur der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
FIG. 6 ist ein Querschnitt längs des Streifens.
FIG. 7 ist ein Querschnitt zur Darstellung der Struktur der dritten Ausführungsform dieser Erfindung längs des Streifens.
FIG. 8 ist ein Querschnitt zur Darstellung der Struktur der vierten Ausführungsform dieser Erfindung längs des Streifens.
FIG. 9 ist ein Querschnitt zur Darstellung der Struktur der fünften Ausführungsform dieser Erfindung längs des Streifens.

[Optimale Art der Realisierung der Erfindung]

FIG. 1 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform des Halbleiterlasers mit verteilter Rückkopplung gemäß dieser Erfindung.
Der Laser umfaßt eine aktive Schicht 5 für das Erzeugen von stimulierter Lichtemission und ein Beugungsgitter, das als Wellung auf der Oberfläche der aktiven Schicht 5 gebildet wird für das Erzielen verteilter Rückkopplung der stimulierten Emission von der Schicht 5.
Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht 6 mit einem Refraktionsindex, der niedriger ist als jener der aktiven Schicht 5, auf jeder Spitze der Wellung vorgesehen ist, während eine Schicht mit mittlerem Refraktionsindex 7 einen Refraktionsindex aufweist, der höher ist als jener der Schicht 6, jedoch niedriger als jener der aktiven Schicht 5, und welche Schicht nahe der Wellung vorgesehen ist.
Der Aufbau wie auch das Herstellungsverfahren des Lasers werden weiter unten im einzelnen beschrieben. Die InP-basierten Materialien, wo die Schichten gitterangepaßt an InP sind, werden als ein Beispiel beschrieben.
Schichten von Doppelhetero-Sperrschichtstrukturen läßt man epitaxial in zwei Stufen auf einem n-InP-Substrat von hoher Trägerkonzentration aufwachsen. Die Schichten sind an das InP-Substrat 1 gitterangepaßt.
In der ersten Stufe des epitaxialen Wachstums werden auf dem Substrat 1 sequentiell in Kristallen beispielsweise eine n-InP-Deckschicht 3 der Dicke von 1 µm, eine aktive Schicht 5 von In0,53Ga0,47As von niedriger Dotierungsmittelkonzentration mit einer Dicke von 0,12 µm und eine Niederrefraktionsindexschicht 6 von p-InP in der Dicke von 40 nm aufwachsen gelassen. Dann werden durch holographische Expositionsverfahren und chemisches Ätzen die Niederrefraktionsindexschicht 6 und die aktive Schicht 5 geätzt zur Bildung eines Beugungsgitters (in Wellung) der Periode von 256 nm und der Tiefe von 80 nm.
In der zweiten Stufe des Epitaxilawachstums läßt man eine Zwischenrefraktionsindexschicht 7 vom p-Typ InGaAsP der mittleren Dicke von 60 nm aufwachsen (die Bandlücke λg = 1,3 µm in Ausdrücken der optischen Wellenlänge) auf der aktiven Schicht 5 und der Niederrefraktionsindexschicht 6, die geätzt sind mit dem Beugungsgitter. Die obere Oberfläche der Schicht 7 wird flach ausgebildet. Dann werden eine p-InP- Deckschicht 8 der Dicke von 1 µm und eine hohe Trägerkonzentration aufweisende p-In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 9 der Dicke von 0,5 µm sequentiell aufwachsen gelassen, um die Doppelhetero-Sperrschichtstruktur zu vollenden.
Da die Seiten der aktiven Schicht 5 nach dem Ätzen exponiert sind, ist es erforderlich, sie leicht zu ätzen unmittelbar vor dem Kristallwachstum zum Vermeiden der Bildung von Defekten. In den auf InP-basierenden Materialien gibt es keine Möglichkeit von Defekten, wenn eine angemessene Bearbeitung ausgeführt wird, wie diskutiert ist in J. Cryst. Growth, 93 (1988), Seiten 365-369.
Nach dem zweiten Epitaxialwachstum wird eine Si02-Isolationsschicht 12 auf der oberen Oberfläche der Kontaktschicht 9 aufgebracht, um Fenster in Form von Streifen der Breite von 10 µm zu bilden, danach werden die Elektrodenschichten 10 und 11 evaporiert. Danach wird die Struktur in einzelne Halbleiterlaser zerlegt.
Die Wachsbedingungen in metallorganischer Dampfphasenepitaxie (MOVPE) sind beispielsweise wie nachstehend.

[Materialien]

Phosphin PH&sub3;
Arsin AsH&sub3;
Triethylindium (C&sub2;H&sub5;) &sub3;In
Triethylgalhum (C&sub2;H&sub5;) &sub3;Ga
Dimethylzink (CH&sub3;) &sub2;Zn
Wasserstoffsulfid H&sub2;S

[Bedingungen]

Druck 76 Torr
Gesamtströmungsrate 6 slm
Substrattemperatur
700ºC (für die erste Wachstumsstufe)
650ºC (für die zweite Wachstumsstufe)
Die Leitungstypen und Zusammensetzungen der oben erwähnten Schichten sind nachstehend gezeigt.
Substrat 1 n&spplus;-InP
Deckschicht 3 n-InP
aktive Schicht 5 i-1n0,53Ga0,47As
Niederrefraktionsindexschicht 6 p-InP
Zwischenrefraktionsindexschicht 7 p-InGaAsP (λg=1,3 µm)
Deckschicht 8 p-InP
Kontaktschicht 9 p&spplus;-In0,53Ga0,47As
FIG. 2 zeigt die Schichtstruktur in der Nähe der aktiven Schicht der vorerwähnten Ausführungsform. Figuren 3 und 4 zeigen jeweils die Verteilung der Refraktionsindizes längs der Linien 3-3 bzw. 4-4 in FIG. 2.
Die Störung des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die aktive Schicht 5, mit einem geätzten Beugungsgitter und der Zwischenrefraktionsindexschicht 7, welche die geätzten Vertiefungen füllt, wird ausgelöscht durch die Störung des Refraktionsindex, hervorgerufen mit umgekehrter Phase, durch die segmentierte Niederrefraktionsindexschicht 6 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 7, welche die Einschnitte füllt. Die Zusammensetzung und Dicke der Schichten, die oben erwähnt werden, sind ein Beispiel der Konstruktion, welche die Störung des Refraktionsindex im wesentlichen auf Null bringen kann.
Die obere Oberfläche der Zwischenrefraktionsindexschicht 7 wird flach ausgebildet zum Vereinfachen der Konstruktionsberechnungen. Wenn irgendwelche Unregelmäßigkeiten auf der oberen Oberfläche belassen werden, sollte die Störung des Refraktionsindex derselben Berücksichtigung finden, um die Störungen insgesamt auszulöschen.
Wie vorstehend festgehalten, kann ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung erhalten werden, der die Störung des Refraktionsindex unterdrücken kann, um so die verteilte Rückkopplung hauptsächlich durch die Störung des Verstärkungsfaktors der aktiven Schicht 5 zu realisieren, geätzt mit einem Beugungsgitter zum Führen von Einzelmoduslaseraktion in der Bragg-Wellenlänge entsprechend der Periode des Verstärkungsfaktors.
FIG. 5 ist eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Aufbaus der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung des Halbleiterlasers mit verteilter Rückkopplung und FIG. 6 ist ein Querschnitt längs des Streifens.
Auf einem Substrat 1 ist eine Deckschicht 3 angeordnet und eine aktive Schicht 5, welche stimulierte Emission auf der Deckschicht 3 erzeugt. Eine Einschlußschicht für Träger 14 ist auf der aktiven Schicht 5 vorgesehen und eine Niederrefraktionsindexschicht 15 und eine absorptive Schicht 16 werden nacheinander auf der Schicht 14 aufwachsen gelassen. Eine Zwischenrefraktionsindexschicht 17 ist auf der Niederrefraktionsindexschicht 16 vorgesehen. Auf der Zwischenrefraktionsindexschicht 17 sind eine Deckschicht 8 und eine Kontaktschicht 9 vorgesehen. Eine Elektrode 10 ist mit der unteren Oberfläche des Substrats 1 verbunden, während eine Elektrode 11 mit der oberen Oberfläche der Kontaktschicht 9 über ein streifenförmiges Fenster verbunden ist, vorgesehen auf einer Isolierschicht 12.
Eine periodische Wellung ist auf der oberen Oberfläche der Niederrefraktionsindexschicht 15 gebildet und die absorptive Schicht 16 ist auf deren Spitzen angeordnet. Diese Struktur erhält man durch epitaxiales Wachstum der Schichten 15 und 16 flach und nachfolgendes Ätzen derselben, um die Schicht 16 zu segmentieren. Sie kann auch erhalten werden durch Aufwachsenlassen der Schichten 15 und 16, während die Kristallebenen gesteuert werden. Die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 wird in einer Weise gebildet, daß die segmentierte absorptive Schicht 16 vergraben wird. Da die Schicht 16 periodisch segmentiert ist, ändert sich die Absorption mit der Periode und verteilte Rückkopplung wird realisiert.
Die Niederrefraktionsindexschicht 15 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 sind so konstruiert, daß die periodischen Änderungen des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Änderungen in der Dicke der Schicht 16, mittels einer Kombination von unterschiedlichen Refraktionsindizes ausgelöscht werden. Mit anderen Worten, sind die Refraktionsindizes und die Dicken der Schichten 15 bzw. 17 so bezüglich des Refraktionsindex und der Dicke der absorptiven Schicht 16 festgelegt, daß die periodischen Änderungen des Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Schichten 16 und 17, ausgelöscht werden mit den periodischen Änderungen in dem Refraktionsindex, hervorgerufen durch die Schichten 15 und 17.
In dem Bereich, wo die Schichten 16 und 17 alternierend auf derselben Ebene oder längs der Linie A-A in FIG. 6 angeordnet sind und wo die Schichten 15 und 17 alternierend in derselben Ebene oder längs Linie B-B der Figur angeordnet sind, ändert sich der Refraktionsindex wie nachstehend:
A-A: mittel - hoch - mittel - hoch - mittel
B-B: mittel - niedrig - mittel - niedrig - mittel
Der Refraktionsindex ist hoch in der absorptiven Schicht 16. Deshalb werden die Änderungen in den Refraktionsindizes gegeneinander aufgehoben. Die genauen Bedingungen für die Auslöschung erhält man entsprechend dem Verfahren der Berechnung des Kopplungskoeffizienten von Streifer et al. Die verteilte Rückkopplung kann deshalb realisiert werden durch Änderung der Absorption oder der Nettoverstärkung.
Es ist bevorzugt, die Zusammensetzungen für die Niederrefraktionsindexschicht 15 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 so zu wählen, daß hinreichend niedrige optische Absorption vorliegt und gleichwohl die Refraktionsindizes nahe jenem der absorptiven Schicht 16 liegt. Als Beispiel für InP-basierte Materialien werden Leitfähigkeitstypen und Zusammensetzungen wie nachstehend wiedergegeben gewählt:
Substrat 1 n&spplus;-InP
Deckschicht 3 n-InP
aktive Schicht 5 Mehrquantensenkeschicht (effektiv λg=1,55 µm) aus i-InGaAsP (λg=1,3 µm) und In0,53Ga0,47As
Trägereinschlußschicht 14 p-InP
Niederrefraktionsindexschicht 15 p-InGaAsP (λg=1,3 µm)
absorptive Schicht 16 p-InGaAsP (λg=1,55 µm)
Zwischenrefraktionsindexschicht 17 p-InGaAsP (λg=1,4 µm)
Deckschicht 8 p-InP
Kontaktschicht 9 p&spplus;-In0,53Ga0,47As
worin: λg die Wellenlänge des Lichtes entsprechend der Bandlückenenergie bezeichnet und die quaternäre Legierung gitterangepaßt ist an InP.
Die aktive Schicht 5 und die absorptive Schicht 16 können entweder Einzelquantensenkeschichten oder Multiquantensenkeschichten sein. Legierungen können eingesetzt werden. Die Positionen der absorptiven Schicht 16 und der Niederrefraktionsindexschicht 15 sind gegeneinander vertauschbar.
FIG. 7 ist eine Querschnittsdarstellung der dritten Ausführungsform dieser Erfindung, wiedergegeben längs des Streifens. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform durch die relativen Positionen und Formen der Niederrefraktionsindexschicht 15, der absorptiven Schicht 16 und der Zwischenrefraktionsindexschicht 17. Genauer gesagt, ist die Zwischenrefraktionsindexschicht 17, auf deren Oberfläche eine periodische Wellung ausgebildet ist, auf der Trägereinschlußschicht 14 ausgebildet. Eine Niederrefraktionsindexschicht 15 ist auf der Zwischenrefraktionsindexschicht 17 derart ausgebildet, daß die Wirkung der Wellung auf der Oberfläche reflektiert wird. Eine absorptive Schicht 16 ist ferner darauf ausgebildet in einer Weise, um die Zähne in den Wellungen zu füllen und um im wesentlichen die obere Oberfläche flach zu halten. Mit anderen Worten, ändert sich die Dicke der absorptiven Schicht 16 periodisch.
In dem Bereich, wo die absorptive Schicht 16 und die Niederrefraktionsindexschicht 15 alternierend innerhalb derselben Ebene oder längs der mit A-A bezeichneten Linie angeordnet sind, und in dem Bereich, wo die Niederrefraktionsindexschicht 15 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 alternierend innerhalb derselben Ebene oder längs der mit B-B in FIG. 7 bezeichneten Linie angeordnet sind, ändern sich die Refraktionsindizes wie folgt:
A-A : hoch - niedrig - hoch - niedrig - hoch
B-B : niedrig - mittel - niedrig - mittel - niedrig
Deshalb werden Änderungen in dem Refraktionsindex ausgelöscht. Alternativ können diese beiden gewellten Bereiche ineinanderdringend kombiniert werden, um einen Bereich auszubilden, wo der Refraktionsindex sich wie folgt ändert:
- hoch - niedrig - mittel - niedrig - hoch - niedrig - mittel - niedrig - hoch --
Der Kopplungskoeffizient kann in ähnlicher Weise berechnet werden.
Die Leitungstypen und Zusammensetzungen der Schichten in dieser Ausführungsform können ähnlich jenen sein, die oben erwähnt wurden.
FIG. 8 zeigt im Schnitt die vierte Ausführungsform dieser Struktur gemäß der Erfindung längs der Streifen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, daß die absorptive Schicht 16 ersetzt ist durch die Niederrefraktionsindexschicht 15. Die Wirkungsweise ist ähnlich jener der dritten Ausführungsform.
FIG. 9 zeigt im Schnitt die fünfte Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Struktur längs der Streifen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform dadurch, daß die Position des Abschnitts, umfassend die Niederrefraktionsindexschicht 15, die absorptive Schicht 16 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 ersetzt ist durch die Position der aktiven Schicht5. Mit anderen Worten, auf der Deckschicht 3 werden die Niederrefraktionsindexschicht 15, die absorptive Schicht 16 und die Zwischenrefraktionsschicht 17 gebildet. Darüber hinaus wird darauf die aktive Schicht 5 über einer Trägereinschlußschicht 14 gebildet. In dieser Struktur werden die Leitfähigkeitstypen einiger der Schichten entgegengesetzt jener der zweiten Ausführungsform. Ein Beispiel der Leitfähigkeitstypen und Zusammensetzungen ist nachstehend wiedergegeben:
Substrat 1 n&sbplus;-InP
Deckschicht 3 n-InP
Niederrefraktionsindexschicht 15 n-InGaAsP (λg=1,3 µm)
absorptive Schicht 16 n-InGaAsP (λg=1,55 µm)
Zwischenrefraktionsindexschicht 17 n-InGaAsP (λ =1,4 µm)
Trägereinschlußschicht 14 n-InP
aktive Schicht 5 Mehrquantensenkeschicht (effektiv λg=1,55 µm) aus i-InGaAsP (λg=1,3 µm) und In0,53Ga0,47As
Deckschicht 8 p-InP
Kontaktschicht 9 p&spplus;-In0,53Ga0,47As
worin: λg die Wellenlänge des Lichtes entsprechend der Bandlückenenergie bezeichnet und die quaternäre Legierung gitterangepaßt ist an InP.
In der dritten und vierten Ausführungsform sind die Positionen der Bereiche, umfassend die Niederrefraktionsindexschicht 15, die absorptive Schicht 16 und die Zwischenrefraktionsindexschicht 17 und jene der aktiven Schicht 5 gegeneinander austauschbar.

[Gewerbliche Anwendbarkeit]

Wie vorstehend beschrieben, hat der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gemäß dieser Erfindung kleinere Änderungen des Refraktionsindex insgesamt, um dadurch periodische Störungen des Refraktionsindex zu unterdrücken. Dies ermöglicht verteilte Rückkopplung hauptsächlich aufgrund der periodischen Störung des Verstärkungsfaktors, die hervorgerufen wird durch die periodischen Änderungen in der Dicke der aktiven Schicht oder der absorptiven Schicht, was seinerseits den Laserbetrieb im Einzelmodus ermöglicht.
Anders als Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach dem Stand der Technik vom Indexkopplungstyp erreicht der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gemäß der Erfindung die verteilte Rückkopplung durch Verstärkungsfaktorkopplung und ist in der Lage, vollständig mit einer einzigen Wellenlänge den Laserbetrieb aufrechtzuerhalten, und die Instabilität in den Laserwellenlängen, die häufig im Stand der Technik beobachtet wurde, ist als überwunden zu erwarten. Vollständiger Einzellängsmoduslaserbetrieb kann erreicht werden mit Lasern nach dem Stand der Technik, doch hat dies derartige Nachteile, wie daß die Struktur des Halbleiterlasers sehr kompliziert wird und daß die Anzahl der Herstellungsschritte zunimmt, da die Bildung von Anti-Reflexionsbeschichtungen auf der Facette der Laserdiode erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Laser kann Einzellängsmoduslaserbetrieb realisieren, ohne die Notwendigkeit, die herkömmlichen Herstellungsschritte zu modifizieren oder Anti-Reflexionsbeschichtung vorzusehen. Da darüber hinaus der Laser gemäß der Erfindung verteilte Rückkopplung durch Verstärkungsfaktorkopplung erreicht, kann das Rauschen, hervorgerufen durch die externe optische Rückkopplung von entweder einem fernen Ende oder einem nahen Ende, falls vorhanden, deutlich reduziert werden gegenüber jenem, das man bei Lasern nach dem Stand der Technik unter Verwendung von Indexkopplung erwartet.
Da der Laser gemäß der Erfindung ohne weiteres Quantensenkeschicht als aktive Schicht verwenden kann, kann er deren Vorteile vollständig ausschöpfen. Beispielsweise hat eine Quantensenkeaktivschicht die Verstärkung im TE-Modus, die größer ist als jene im TM-Modus, um dadurch selektiv Laserbetrieb im TE-Modus zu ermöglichen. Der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gemäß dieser Erfindung kann sehr kurze Impulse in Hochgeschwindigkeitsstrommodulation erzeugen, und von ihm wird erwartet, daß er weniger zirpt in der Laserwellenlänge.
Der Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gemäß dieser Erfindung ist deshalb nicht nur vielversprechend als hochqualifizierte Lichtquelle, erforderlich für optische Langstreckenkommunikationssysteme mit hoher Kapazität, sondern es wird auch erwartet, daß er als Lichtquelle kleiner Abmessungen von hoher Qualität verwendet wird, welche konventionelle Gaslaser oder Festkörperlaser ersetzen kann, wie sie in den Gebieten der optischen Informationsverarbeitungs- und Aufzeichnungssysteme, optischen Meßinstrumenten und als Lichtquelle für optische Hochgeschwindigkeitsphänomene eingesetzt werden.
Wenn verteilte Rückkopplung, basierend auf der Störung der Absorption oder periodischen Änderungen der Nettoverstärkung verwendet wird, können die Komponenten der Indexkopplung verringert werden im Vergleich mit der konventionellen Struktur, der einfach eine absorptive Schicht hinzugefügt wird, und in den Schwellenverstärkungsfaktoren können Differenzen erhöht werden, um dadurch die Charakteristiken zu verbessern.
Im Vergleich mit der Struktur, bei der die Komponenten der Indexkopplung ausgelöscht werden durch Auslegung der Formen in der Nähe der aktiven Schicht mit periodischer Dickenänderung, wird die Herstellung der Laser gemäß der vorliegenden Erfindung unter den folgenden Aspekten vereinfacht.
Erstens wird das Auslöschen der Indexkopplungskomponenten einfacher. Dies deshalb, weil ungleich dem Fall, wo die Aktivschichtdicke verändert wird, die Anwendung der absorptiven Schicht die Beschränkungen bezüglich der Zusammensetzungen der Niederrefraktionsindexschicht und der Zwischenrefraktionsindexschicht aufhebt, erzwungen durch das Problem des Trägerüberfließens, und die Differenz in den Refraktionsindizes der absorptiven Schicht und der Niederrefraktionsindexschicht können kleiner gemacht werden. Selbst wenn kleinere Variationen in den Formen vorliegen, kann die Höhe der Restindexkopplung infolge der Veränderungen verringert werden durch die Abnahme der Refraktionsindexdifferenz (genauer gesagt, der Differenz in den Quadraten der Refraktionsindizes), was Spielraum in der Herstellungsgenauigkeit gibt.
Zweitens kann, da die absorptive Schicht in der Dicke verringert werden kann durch Auswählen einer adäquaten Zusammensetzung, um das Licht effektiv zu absorbieren, die notwendige Tiefe der Wellungen verringert werden. Dies trägt bei zur Erleichterung der Bedingungen für das Ätzen der Wellungen oder für das Wiederaufwachsenlassen auf diesen.
Drittens, im Vergleich mit dem Falle, wo die aktive Schicht gewellt ist, ist die aktive Schicht weniger durch Beschädigungen gefährdet. Die absorptive Schicht wird weniger beeinflußt durch das Problem des Wiederaufwachsens als die aktive Schicht.
Die Erfindung kann realisiert werden, ohne hinsichtlich der Materialien extrem beschränkt zu sein, und eine reine GC - DFB - LD realiseren unter Verwendung verschiedener Materialien, wie InP-basierten Materialien zusätzlich zu GaAs-basierten Materialien.

Claims

1. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung, umfassend eine aktive Schicht (5) zum Erzeugen stimulierter Emission, eine periodische Struktur zum Ergeben der verteilten Lichtrückkopplung von stimulierter Emission von der aktiven Schicht, und eine Brechungsindex-Auslöschstruktur zum Auslöschen der periodischen Änderungen in dem Brechungsindex, hervorgerufen durch die periodische Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Struktur als eine Riffelung auf der Oberfläche der aktiven Schicht ausgebildet ist, und daß die Brechungsindex-Auslöschstruktur eine Niederbrechungsindexschicht (6) umfaßt mit einem Brechungsindex, der niedriger ist, als der der aktiven Schicht, und auf jeder Spitze der Riffelung vorgesehen ist, und eine Zwischenbrechungsindexschicht (7) umfaßt, vorgesehen in Kontakt mit jedem Zahn der Riffelung und mit einem Brechungsindex, der höher ist als jener der Niederbrechungsindexschicht und niedriger ist als jener der aktiven Schicht (5).

2. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 1, bei dem entsprechende Indizes der aktiven Schicht (5), der Zwischenbrechungsindexschicht (7) und der Niederbrechungsindexschicht (6), die Tiefe der Riffelung und die Dicke der Zwischenbrechungsindexschicht (7) derart bestimmt sind, daß die periodischen Änderungen des Brechungsindex ausgelöscht werden, die hervorgerufen werden durch die aktive Schicht (5) und die Zwischenbrechungsindexschicht (7) mit den periodischen Änderungen des Brechungsindex, hervorgerufen durch die Niederbrechungsindexschicht (6) und die Zwischenbrechungsindexschicht (7).

3. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung, umfassend eine aktive Schicht (5) zum Erzeugen stimulierter Emission, eine periodische Struktur zum Ergeben der verteilten Lichtrückkopplung der stimulierten Emission von der aktiven Schicht, und eine Brechungsindex-Auslöschstruktur zum Auslöschen der periodischen Änderungen des Brechungsindex, hervorgerufen durch die periodische Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absorptionsschicht (16) in der Nähe der aktiven Schicht (5) ausgebildet ist mit einem Material, das die stimulierte Emission, erzeugt von der aktiven Schicht (5), absorbiert, daß die periodische Struktur als Änderungen in der Dicke der Absorptionsschicht (16) ausgebildet ist, und daß die Brechungsindex-Auslöschstruktur eine Schichtstruktur umfaßt, die die periodischen Änderungen im Brechungsindex auslöschen kann, hervorgerufen durch die Änderungen in der Dicke der Absorptionsschicht (16) durch eine adäquate Kombination von Schichten (15, 17) unterschiedlicher Brechungsindizes.

4. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 3, bei dem die Schichtstruktur für das Auslöschen der periodischen Änderungen des Brechungsindex eine Niederbrechungsindexschicht (15) umfaßt, deren Dickeänderungen in derselben Phase wie die Periode der Absorptionsschicht (16) ist, und die einen Brechungsindex aufweist, der niedriger ist als jener der Absorptionsschicht (16), sowie eine Zwischenbrechungsindexschicht (17) umfaßt, deren Dickeänderungen in Gegenphase zu der Periode der Dicke der Absorptionsschicht (16) sind und die einen Brechungsindex zwischen jenem der Absorptionsschicht (16) und der Niederbrechungsindexschicht (15) besitzt.

5. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 4, bei dem die Absorptionsschicht (16) zwischen der Niederbrechungsindexschicht (15) und der Zwischenbrechungsindexschicht (17) angeordnet ist.

6. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 4, bei dem die Niederbrechungsindexschicht (15) zwischen der Absorptionsschicht (16) und der Zwischenbrechungsindexschicht (17) angeordnet ist.

7. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem mindestens eine der Oberflächen der Niederbrechungsindexschicht (15) geriffelt ist.

8. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 7, bei dem jede Riffel der Niederbrechungsindexschicht (15) von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt ist.

9. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem zumindest eine der Oberflächen der Zwischenbrechungsindexschicht (17) geriffelt ist.

10. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 9, bei dem jede Riffel der Zwischenbrechungsindexschicht (17) von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt ist.

11. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem zumindest eine der Oberflächen der Absorptionsschicht (16) geriffelt ist.

12. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 11, bei dem jede Riffel der Absorptionsschicht (16) von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt ist.

13. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 9, bei dem die Absorptionsschicht (16) eine Mehrzahl von Streifen umfaßt.

14. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach Anspruch 13, bei dem zumindest einer der Streifen von im wesentlichen dreieckigem Querschnitt ist.

15. Ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, bei dem die Absorptionsschicht (16) so angeordnet ist, daß im Betrieb die Knoten der stehenden Welle auftreten, wo die Absorptionsschicht (16) am dicksten ist.