JP2000058958A - 多波長面発光半導体レーザアレイ - Google Patents
多波長面発光半導体レーザアレイInfo
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- JP2000058958A JP2000058958A JP10222644A JP22264498A JP2000058958A JP 2000058958 A JP2000058958 A JP 2000058958A JP 10222644 A JP10222644 A JP 10222644A JP 22264498 A JP22264498 A JP 22264498A JP 2000058958 A JP2000058958 A JP 2000058958A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長の異なる複数のレーザ光を発生し得る多
波長面発光半導体レーザアレイを提供すること。 【解決手段】 第１のスペーサー層１４と第１の反射鏡
１２との間に、２種類の材料を交互に積層してなる第１
の位相制御層１３を設け、第２のスペーサー層１６と第
２の反射鏡１８との間に、２種類の材料を交互に積層し
てなる第２の位相制御層１７を設けるとともに、各素子
(a)〜(d)に対応した第２の位相制御層１７を構成する２
種類の材料の積層のペア数を変化させることにより、実
効的な共振器長を変化させて発振波長を制御する。
波長面発光半導体レーザアレイを提供すること。 【解決手段】 第１のスペーサー層１４と第１の反射鏡
１２との間に、２種類の材料を交互に積層してなる第１
の位相制御層１３を設け、第２のスペーサー層１６と第
２の反射鏡１８との間に、２種類の材料を交互に積層し
てなる第２の位相制御層１７を設けるとともに、各素子
(a)〜(d)に対応した第２の位相制御層１７を構成する２
種類の材料の積層のペア数を変化させることにより、実
効的な共振器長を変化させて発振波長を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重通信等
の光源として好適な、波長の異なる複数のレーザ光を発
生する多波長面発光半導体レーザアレイに関するもので
ある。
の光源として好適な、波長の異なる複数のレーザ光を発
生する多波長面発光半導体レーザアレイに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】光波長多重通信においては、波長の異な
る複数のレーザ光を発生する光源が必要であるが、従来
は、回折格子の周期を変化させて発振波長を制御する、
導波型のＤＦＢもしくはＤＢＲ半導体レーザアレイを用
いていた。
る複数のレーザ光を発生する光源が必要であるが、従来
は、回折格子の周期を変化させて発振波長を制御する、
導波型のＤＦＢもしくはＤＢＲ半導体レーザアレイを用
いていた。
【０００３】しかしながら、このレーザアレイは、回折
格子のパターンの作製に高い精度が要求され、また、半
導体導波路を構成する際の導波路幅、導波路形状、半導
体結晶の組成変動、半導体層のドーパン卜濃度の変化等
により、等価屈折率が変化してしまい、所望の発振波長
や複数の等間隔の発振波長を精度良く得ることが難し
く、歩留まりが悪いという問題があった。
格子のパターンの作製に高い精度が要求され、また、半
導体導波路を構成する際の導波路幅、導波路形状、半導
体結晶の組成変動、半導体層のドーパン卜濃度の変化等
により、等価屈折率が変化してしまい、所望の発振波長
や複数の等間隔の発振波長を精度良く得ることが難し
く、歩留まりが悪いという問題があった。
【０００４】一方、基板に垂直な方向の共振器を有する
面発光レーザは二次元高密度集積が可能なことから、光
信号処理や光情報処理用の光源として、その開発が非常
に望まれている。また、光通信の分野においても、面発
光レーザは低閾値で光ファイバと高効率なカップリング
が可能であるという優れた特性を有しているため、将来
のキーデバイスとして期待されている。
面発光レーザは二次元高密度集積が可能なことから、光
信号処理や光情報処理用の光源として、その開発が非常
に望まれている。また、光通信の分野においても、面発
光レーザは低閾値で光ファイバと高効率なカップリング
が可能であるという優れた特性を有しているため、将来
のキーデバイスとして期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、面発光
レーザの共振器は、極めて高い反射率を有する２枚の反
射鏡に挟まれた構造となっており、これらの反射鏡は、
一般に、エピタキシャル成長による半導体多層膜によっ
て作製されるため、均一な膜厚の結晶基板が得られると
発振波長が固定されてしまう。従って、波長の異なる複
数のレーザ光を発生する複数の素子を備えたアレイを作
製するためには、新しい発振制御法を考察する必要があ
った。
レーザの共振器は、極めて高い反射率を有する２枚の反
射鏡に挟まれた構造となっており、これらの反射鏡は、
一般に、エピタキシャル成長による半導体多層膜によっ
て作製されるため、均一な膜厚の結晶基板が得られると
発振波長が固定されてしまう。従って、波長の異なる複
数のレーザ光を発生する複数の素子を備えたアレイを作
製するためには、新しい発振制御法を考察する必要があ
った。
【０００６】この方法として、近年、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｌｅｔｔ．３０，１９９４，ｐｐ．１９４７に見られ
るように半導体の選択成長を用いて素子毎の成長膜厚の
速度を変化させる方法、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．
３４，１９９８，ｐｐ．７６８に見られるように素子毎
にスペーサー層をエッチングして厚さを変化させた後、
再成長する方法、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ２７，１９９
１，ｐｐ１３６８に見られるように基板を傾けてホルダ
ーにセットし、結晶成長中において基板面内の膜厚を変
化させる方法等が提案されている。
Ｌｅｔｔ．３０，１９９４，ｐｐ．１９４７に見られ
るように半導体の選択成長を用いて素子毎の成長膜厚の
速度を変化させる方法、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．
３４，１９９８，ｐｐ．７６８に見られるように素子毎
にスペーサー層をエッチングして厚さを変化させた後、
再成長する方法、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ
ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ２７，１９９
１，ｐｐ１３６８に見られるように基板を傾けてホルダ
ーにセットし、結晶成長中において基板面内の膜厚を変
化させる方法等が提案されている。
【０００７】しかしながら、選択成長法は成長速度の高
精度な制御が要求され、また、基板を傾ける方法は所望
の発振波長が得られる部分が基板面内に限られた部分で
あるという問題があり、さらにまた、再成長法はキャビ
ティ内に再成長界面を持つため、再成長する前では酸化
されない材料を表面にしておく必要が生じ、用いる材料
に制限が生じるという問題があった。
精度な制御が要求され、また、基板を傾ける方法は所望
の発振波長が得られる部分が基板面内に限られた部分で
あるという問題があり、さらにまた、再成長法はキャビ
ティ内に再成長界面を持つため、再成長する前では酸化
されない材料を表面にしておく必要が生じ、用いる材料
に制限が生じるという問題があった。
【０００８】さらにこれらの報告例は何れも短波長帯
（６００〜９８０ｎｍ）であり、光通信に用いられる長
波長帯（１．３〜１．５５μｍ）にこれらの手法を応用
することは困難であった。
（６００〜９８０ｎｍ）であり、光通信に用いられる長
波長帯（１．３〜１．５５μｍ）にこれらの手法を応用
することは困難であった。
【０００９】それは、一般に、通信波長帯の面発光レー
ザは、例えばＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６６，１
９９５，ｐｐ．１０３０に見られるようにＤＢＲ部分と
発光層とを別々の基板にエピタキシャル成長し、貼り合
わせるという手法により形成しているため、通信波長帯
（１．３〜１．５５μｍ）の面発光レーザに選択成長を
適用させることは困難であり、また、スペーサー層をエ
ッチングすると、基板に凹凸ができるため、上面の反射
鏡を貼り合わせることが原理的に不可能であるためであ
る。
ザは、例えばＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６６，１
９９５，ｐｐ．１０３０に見られるようにＤＢＲ部分と
発光層とを別々の基板にエピタキシャル成長し、貼り合
わせるという手法により形成しているため、通信波長帯
（１．３〜１．５５μｍ）の面発光レーザに選択成長を
適用させることは困難であり、また、スペーサー層をエ
ッチングすると、基板に凹凸ができるため、上面の反射
鏡を貼り合わせることが原理的に不可能であるためであ
る。
【００１０】本発明の目的は、材料が限定されることな
く、光通信等に用いられる波長の異なる複数のレーザ光
を発生し得る多波長面発光半導体レーザアレイを提供す
ることにある。
く、光通信等に用いられる波長の異なる複数のレーザ光
を発生し得る多波長面発光半導体レーザアレイを提供す
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記課題を
解決するため、活性層の両側に第１及び第２のスペーサ
ー層を形成し、さらにその両外側にそれぞれ、第１の光
学波長λ１の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交
互に積層してなる第１の反射鏡と、第２の光学波長λ２
の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交互に積層し
てなる第２の反射鏡とを配置し、該第１または第２の反
射鏡のいずれか一方を複数の独立した構造として複数の
素子を形成してなる多波長面発光半導体レーザアレイに
おいて、第１のスペーサー層と第１の反射鏡との間に、
第３の光学波長λ３の１／４に相当する膜厚で２種類の
材料を交互に積層してなる第１の位相制御層を設け、第
２のスペーサー層と第２の反射鏡との間に、第４の光学
波長λ４の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交互
に積層してなる第２の位相制御層を設けるとともに、第
１の位相制御層もしくは第２の位相制御層のうち、前記
素子に対応して独立して設けられる位相制御層における
２種類の材料の積層のペア数を各素子毎に変化させたこ
とを特徴とする。
解決するため、活性層の両側に第１及び第２のスペーサ
ー層を形成し、さらにその両外側にそれぞれ、第１の光
学波長λ１の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交
互に積層してなる第１の反射鏡と、第２の光学波長λ２
の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交互に積層し
てなる第２の反射鏡とを配置し、該第１または第２の反
射鏡のいずれか一方を複数の独立した構造として複数の
素子を形成してなる多波長面発光半導体レーザアレイに
おいて、第１のスペーサー層と第１の反射鏡との間に、
第３の光学波長λ３の１／４に相当する膜厚で２種類の
材料を交互に積層してなる第１の位相制御層を設け、第
２のスペーサー層と第２の反射鏡との間に、第４の光学
波長λ４の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交互
に積層してなる第２の位相制御層を設けるとともに、第
１の位相制御層もしくは第２の位相制御層のうち、前記
素子に対応して独立して設けられる位相制御層における
２種類の材料の積層のペア数を各素子毎に変化させたこ
とを特徴とする。
【００１２】面発光レーザの共振波長λは、活性層及び
その両側に配置される第１及び第２のスペーサー層（ク
ラッド層）からなる共振器の長さＬcだけでなく、第１
及び第２の反射鏡の厚さに依存する位相項の影響をうけ
る。これは実効的な共振器長が各反射鏡の内部に侵入し
ているためで、レーザ発振するための位相条件として、
共振波長λは長さＬcと第１及び第２の反射鏡内の位相
項により、 φtop＋（２Ｌc・ｎr／λ）・２π＋φbot＝ｍ・２π を満たさなければならないからである。ここで、φbot
及びφtopはそれぞれ第１及び第２の反射鏡による位相
項、ｎrは共振器内の平均屈折率、ｍは実数である。
その両側に配置される第１及び第２のスペーサー層（ク
ラッド層）からなる共振器の長さＬcだけでなく、第１
及び第２の反射鏡の厚さに依存する位相項の影響をうけ
る。これは実効的な共振器長が各反射鏡の内部に侵入し
ているためで、レーザ発振するための位相条件として、
共振波長λは長さＬcと第１及び第２の反射鏡内の位相
項により、 φtop＋（２Ｌc・ｎr／λ）・２π＋φbot＝ｍ・２π を満たさなければならないからである。ここで、φbot
及びφtopはそれぞれ第１及び第２の反射鏡による位相
項、ｎrは共振器内の平均屈折率、ｍは実数である。
【００１３】このことからレーザ発振の波長は位相項に
より変化することがわかる。位相項は反射鏡を構成する
２種類の材料の屈折率、ペア数、厚さに依存する。従っ
て、素子毎に位相項を変化をさせれば、波長制御が可能
であることがわかる。
より変化することがわかる。位相項は反射鏡を構成する
２種類の材料の屈折率、ペア数、厚さに依存する。従っ
て、素子毎に位相項を変化をさせれば、波長制御が可能
であることがわかる。
【００１４】位相項の制御方法として、位相制御層の厚
さを光学波長で１／４の厚さから変化させるか、反射鏡
を構成する２種類の材料の光学波長の１／４の厚さから
変化させるという方法が考えられ、その位相項の影響を
素子毎に異なるようにすれば良いことがわかる。
さを光学波長で１／４の厚さから変化させるか、反射鏡
を構成する２種類の材料の光学波長の１／４の厚さから
変化させるという方法が考えられ、その位相項の影響を
素子毎に異なるようにすれば良いことがわかる。
【００１５】このように、本発明によれば、従来のよう
な選択成長を用いないため、通信波長帯に適用可能とな
る。また、再成長法を用いないため、スペーサー層の材
料に制限がない。また、結晶基板面内で均一なウェハー
を作製できれば、結晶基板面内のどの部分でも多波長面
発光半導体レーザアレイが作製可能である。また、素子
を作製する前に発振波長がウェハー状態で測定可能であ
り、従来の導波型ＤＦＢやＤＢＲ半導体レーザと比べて
も飛躍的に生産効率が上がり、精密な波長制御が可能と
なるという利点がある。
な選択成長を用いないため、通信波長帯に適用可能とな
る。また、再成長法を用いないため、スペーサー層の材
料に制限がない。また、結晶基板面内で均一なウェハー
を作製できれば、結晶基板面内のどの部分でも多波長面
発光半導体レーザアレイが作製可能である。また、素子
を作製する前に発振波長がウェハー状態で測定可能であ
り、従来の導波型ＤＦＢやＤＢＲ半導体レーザと比べて
も飛躍的に生産効率が上がり、精密な波長制御が可能と
なるという利点がある。
【００１６】
【実施の形態１】図１は本発明の多波長面発光半導体レ
ーザアレイの第１の実施の形態を示すもので、図中、１
１はＧａＡｓ基板、１２は第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）、１３は第１の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ層）、１４は第１のスペーサー層（ＩｎＰクラ
ッド層）、１５はＭＱＷ活性層、１６は第２のスペーサ
ー層（ＩｎＰクラッド層）、１７は第２の位相制御層
（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）、１８は第２の反射鏡
（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、１９は裏面電極、２０はリン
グ電極、２１はＡＲコートである。
ーザアレイの第１の実施の形態を示すもので、図中、１
１はＧａＡｓ基板、１２は第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）、１３は第１の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ層）、１４は第１のスペーサー層（ＩｎＰクラ
ッド層）、１５はＭＱＷ活性層、１６は第２のスペーサ
ー層（ＩｎＰクラッド層）、１７は第２の位相制御層
（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）、１８は第２の反射鏡
（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、１９は裏面電極、２０はリン
グ電極、２１はＡＲコートである。
【００１７】以下、本多波長面発光半導体レーザアレイ
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
【００１８】まず、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｌｅｔｔ．３
２，１９９６，ｐｐ．１４８３に見られるように、Ｇａ
Ａｓ基板１１上に、第１の光学波長λ１＝１．５５μｍ
の１／４に相当する膜厚でＧａＡｓ及びＡｌＡｓを交互
にエピタキシャル成長して第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）１２を形成する。
２，１９９６，ｐｐ．１４８３に見られるように、Ｇａ
Ａｓ基板１１上に、第１の光学波長λ１＝１．５５μｍ
の１／４に相当する膜厚でＧａＡｓ及びＡｌＡｓを交互
にエピタキシャル成長して第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）１２を形成する。
【００１９】また、図示しないＩｎＰ基板上に、第４の
光学波長λ４＝１．５５μｍの１／４に相当する膜厚で
ＩｎＧａＡｓＰ及びＩｎＰを交互に１０ペア、エピタキ
シャル成長して第２の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ層）１７を形成し、その上に第２のスペーサー層
（ＩｎＰクラッド層）１６、活性層１５及び第１のスペ
ーサー層（ＩｎＰクラッド層）１４を順次エピタキシャ
ル成長して形成し、さらに第３の光学波長λ３＝１．５
５μｍの１／４に相当する膜厚でＩｎＧａＡｓＰ及びＩ
ｎＰを交互に５ペア、エピタキシャル成長して第１の位
相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）１３を形成す
る。
光学波長λ４＝１．５５μｍの１／４に相当する膜厚で
ＩｎＧａＡｓＰ及びＩｎＰを交互に１０ペア、エピタキ
シャル成長して第２の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ層）１７を形成し、その上に第２のスペーサー層
（ＩｎＰクラッド層）１６、活性層１５及び第１のスペ
ーサー層（ＩｎＰクラッド層）１４を順次エピタキシャ
ル成長して形成し、さらに第３の光学波長λ３＝１．５
５μｍの１／４に相当する膜厚でＩｎＧａＡｓＰ及びＩ
ｎＰを交互に５ペア、エピタキシャル成長して第１の位
相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）１３を形成す
る。
【００２０】次に、前述した如くして各層を成長させた
ＧａＡｓ基板１１及びＩｎＰ基板に対し前処理を施した
上でそれらの半導体成長面同士を接触させ、水素雰囲気
中でアニールを施し、Ｗａｆｅｒ−ｆｕｓｉｏｎを行
う。その後、ＩｎＰ基板を化学エッチングで取り除き、
第２の位相制御層１７を露出させる。
ＧａＡｓ基板１１及びＩｎＰ基板に対し前処理を施した
上でそれらの半導体成長面同士を接触させ、水素雰囲気
中でアニールを施し、Ｗａｆｅｒ−ｆｕｓｉｏｎを行
う。その後、ＩｎＰ基板を化学エッチングで取り除き、
第２の位相制御層１７を露出させる。
【００２１】次に、第２の位相制御層１７を同一ウェハ
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）５ペ
ア、（ｃ）７ペア、（ｄ）９ペアとなるように選択的に
化学エッチング処理し、その後、素子を形成するために
大きさ５μｍφの円形のメサ構造に加工する。
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）５ペ
ア、（ｃ）７ペア、（ｄ）９ペアとなるように選択的に
化学エッチング処理し、その後、素子を形成するために
大きさ５μｍφの円形のメサ構造に加工する。
【００２２】次に、ＧａＡｓ基板１１の下部に裏面電極
１９及びＡＲコート２１を蒸着し、各素子に対応する第
２の位相制御層１７上にリング電極２０及び電極パッド
を蒸着し、第２の光学波長λ２＝１．５８μｍの１／４
に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に蒸着して
第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）１８を形成し、そ
の後、電極パット部分を取り除く。
１９及びＡＲコート２１を蒸着し、各素子に対応する第
２の位相制御層１７上にリング電極２０及び電極パッド
を蒸着し、第２の光学波長λ２＝１．５８μｍの１／４
に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に蒸着して
第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）１８を形成し、そ
の後、電極パット部分を取り除く。
【００２３】図２は図１中の（ａ）〜（ｄ）の４つの素
子に対応した注入電流が５ｍＡの時のスペクトルを示す
ものである。各素子の閾値電流はいずれも１．２ｍＡ
で、それぞれの発振波長は（ａ）１５５３．０ｎｍ、
（ｂ）１５５２．５ｎｍ、（ｃ）１５５２．２ｎｍ、
（ｄ）１５５１．８ｎｍであった。
子に対応した注入電流が５ｍＡの時のスペクトルを示す
ものである。各素子の閾値電流はいずれも１．２ｍＡ
で、それぞれの発振波長は（ａ）１５５３．０ｎｍ、
（ｂ）１５５２．５ｎｍ、（ｃ）１５５２．２ｎｍ、
（ｄ）１５５１．８ｎｍであった。
【００２４】
【実施の形態２】図３は本発明の多波長面発光半導体レ
ーザアレイの第２の実施の形態を示すもので、図中、３
１はＧａＡｓ基板、３２は第１の反射鏡及び第１の位相
制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）、３３は第１のスペー
サー層（ＡｌＧａＡｓクラッド層）、３４はＭＱＷ活性
層、３５は第２のスペーサー層（ＡｌＧａＡｓクラッド
層）、３６は第２の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
層）、３７は第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、３
８はポリイミド、３９は裏面電極、４０はリング電極、
４１はＡＲコートである。
ーザアレイの第２の実施の形態を示すもので、図中、３
１はＧａＡｓ基板、３２は第１の反射鏡及び第１の位相
制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）、３３は第１のスペー
サー層（ＡｌＧａＡｓクラッド層）、３４はＭＱＷ活性
層、３５は第２のスペーサー層（ＡｌＧａＡｓクラッド
層）、３６は第２の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ
層）、３７は第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、３
８はポリイミド、３９は裏面電極、４０はリング電極、
４１はＡＲコートである。
【００２５】以下、本多波長面発光半導体レーザアレイ
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
【００２６】まず、ＭＯＣＶＤ法によりＧａＡｓ基板３
１上に、第１及び第３の光学波長λ１＝λ３＝９８０ｎ
ｍの１／４に相当する膜厚でＡｌＡｓ及びＧａＡｓを交
互に合わせて２５ペア、エピタキシャル成長して第１の
反射鏡及び第１の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）
３２を形成する。
１上に、第１及び第３の光学波長λ１＝λ３＝９８０ｎ
ｍの１／４に相当する膜厚でＡｌＡｓ及びＧａＡｓを交
互に合わせて２５ペア、エピタキシャル成長して第１の
反射鏡及び第１の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）
３２を形成する。
【００２７】次に、連続して、第１のスペーサー層（Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層）３３、ＭＱＷ活性層３４、第２
のスペーサー層（ＡｌＧａＡｓクラッド層）３５を順次
エピタキシャル成長して形成し、さらに、第４の光学波
長λ４＝１０００ｎｍの１／４に相当する膜厚でＡｌＡ
ｓ及びＧａＡｓを交互に１０ペア、エピタキシャル成長
して第２の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）３６を
成長する。
ｌＧａＡｓクラッド層）３３、ＭＱＷ活性層３４、第２
のスペーサー層（ＡｌＧａＡｓクラッド層）３５を順次
エピタキシャル成長して形成し、さらに、第４の光学波
長λ４＝１０００ｎｍの１／４に相当する膜厚でＡｌＡ
ｓ及びＧａＡｓを交互に１０ペア、エピタキシャル成長
して第２の位相制御層（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）３６を
成長する。
【００２８】次に、第２の位相制御層３６を同一ウェハ
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）５ペ
ア、（ｃ）７ペア、（ｄ）９ペアとなるようにフォトリ
ソグラフィを用いてパターニングし、化学的選択による
エッチングを行う。
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）５ペ
ア、（ｃ）７ペア、（ｄ）９ペアとなるようにフォトリ
ソグラフィを用いてパターニングし、化学的選択による
エッチングを行う。
【００２９】次に、ＧａＡｓ基板３１の下部に裏面電極
３９を蒸着し、各素子に対応する第２の位相制御層３６
上にリング電極４０を蒸着し、大きさ５μｍφの円形の
メサ構造に加工し、素子間の分離のため、溝をポリイミ
ド３８で埋め込んだ後、電極パッドを形成する。また、
ＧａＡｓ基板３１の下部にＡＲコート４１を施す。
３９を蒸着し、各素子に対応する第２の位相制御層３６
上にリング電極４０を蒸着し、大きさ５μｍφの円形の
メサ構造に加工し、素子間の分離のため、溝をポリイミ
ド３８で埋め込んだ後、電極パッドを形成する。また、
ＧａＡｓ基板３１の下部にＡＲコート４１を施す。
【００３０】その後、第２の光学波長λ２＝９８０ｎｍ
の１／４に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に
蒸着して第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）３７を形
成する。
の１／４に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に
蒸着して第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）３７を形
成する。
【００３１】図４は図３中の（ａ）〜（ｄ）の４つの素
子に対応したスペクトルを示すものである。各素子の閾
値電流はいずれも０．４ｍＡで、それぞれの発振波長は
（ａ）９８４ｎｍ、（ｂ）９８３ｎｍ、（ｃ）９８２ｎ
ｍ、（ｄ）９８１ｎｍ、即ち１ｎｍ間隔であった。
子に対応したスペクトルを示すものである。各素子の閾
値電流はいずれも０．４ｍＡで、それぞれの発振波長は
（ａ）９８４ｎｍ、（ｂ）９８３ｎｍ、（ｃ）９８２ｎ
ｍ、（ｄ）９８１ｎｍ、即ち１ｎｍ間隔であった。
【００３２】
【実施の形態３】図５は本発明の多波長面発光半導体レ
ーザアレイの第３の実施の形態を示すもので、図中、５
１はＧａＡｓ基板、５２は第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）、５３は第１の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ層）、５４は第１のスペーサー層（ＩｎＰクラ
ッド層）、５５はＭＱＷ活性層、５６は第２のスペーサ
ー層（ＩｎＰクラッド層）、５７は第２の位相制御層
（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）、５８は第２の反射鏡
（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、５９は裏面電極、６０はリン
グ電極、６１はＡＲコート、６２はポリイミドである。
ーザアレイの第３の実施の形態を示すもので、図中、５
１はＧａＡｓ基板、５２は第１の反射鏡（ＧａＡｓ／Ａ
ｌＡｓ層）、５３は第１の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ層）、５４は第１のスペーサー層（ＩｎＰクラ
ッド層）、５５はＭＱＷ活性層、５６は第２のスペーサ
ー層（ＩｎＰクラッド層）、５７は第２の位相制御層
（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）、５８は第２の反射鏡
（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）、５９は裏面電極、６０はリン
グ電極、６１はＡＲコート、６２はポリイミドである。
【００３３】以下、本多波長面発光半導体レーザアレイ
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
の詳細な構造を、その製造過程とともに説明する。
【００３４】まず、ＧａＡｓ基板５１上に、第１の光学
波長λ１＝１．５５μｍの１／４に相当する膜厚でＧａ
Ａｓ及びＡｌＡｓを交互にエピタキシャル成長して第１
の反射鏡（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）５２を形成する。
波長λ１＝１．５５μｍの１／４に相当する膜厚でＧａ
Ａｓ及びＡｌＡｓを交互にエピタキシャル成長して第１
の反射鏡（ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ層）５２を形成する。
【００３５】また、図示しないＩｎＰ基板上に、第４の
光学波長λ４＝１．５３μｍの１／４に相当する膜厚で
ＩｎＧａＡｓＰ及びＩｎＰを交互に１０ペア、エピタキ
シャル成長して第２の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ層）５７を形成し、その上に第２のスペーサー層
（ＩｎＰクラッド層）５６、活性層５５及び第１のスペ
ーサー層（ＩｎＰクラッド層）５４を順次エピタキシャ
ル成長して形成し、さらに第３の光学波長λ３＝１．５
３μｍの１／４に相当する膜厚でＩｎＧａＡｓＰ及びＩ
ｎＰを交互に５ペア、エピタキシャル成長して第１の位
相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）５３を形成す
る。
光学波長λ４＝１．５３μｍの１／４に相当する膜厚で
ＩｎＧａＡｓＰ及びＩｎＰを交互に１０ペア、エピタキ
シャル成長して第２の位相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ層）５７を形成し、その上に第２のスペーサー層
（ＩｎＰクラッド層）５６、活性層５５及び第１のスペ
ーサー層（ＩｎＰクラッド層）５４を順次エピタキシャ
ル成長して形成し、さらに第３の光学波長λ３＝１．５
３μｍの１／４に相当する膜厚でＩｎＧａＡｓＰ及びＩ
ｎＰを交互に５ペア、エピタキシャル成長して第１の位
相制御層（ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ層）５３を形成す
る。
【００３６】次に、前述した如くして各層を成長させた
ＧａＡｓ基板５１及びＩｎＰ基板に対し前処理を施した
上でそれらの半導体成長面同士を接触させ、水素雰囲気
中でアニールを施し、Ｗａｆｅｒ−ｆｕｓｉｏｎを行
う。その後、ＩｎＰ基板を化学エッチングで取り除き、
第２の位相制御層５７を露出させる。
ＧａＡｓ基板５１及びＩｎＰ基板に対し前処理を施した
上でそれらの半導体成長面同士を接触させ、水素雰囲気
中でアニールを施し、Ｗａｆｅｒ−ｆｕｓｉｏｎを行
う。その後、ＩｎＰ基板を化学エッチングで取り除き、
第２の位相制御層５７を露出させる。
【００３７】次に、第２の位相制御層５７を同一ウェハ
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）４ペ
ア、（ｃ）６ペア、（ｄ）８ペアとなるように選択的に
化学エッチング処理し、その後、素子を形成するために
大きさ５μｍφの円形のメサ構造に加工し、素子間の分
離のため、溝をポリイミド６２で埋め込む。
ー内で部分的、即ち（ａ）〜（ｄ）の４つの部分におい
て、積層のペア数がそれぞれ（ａ）３ペア、（ｂ）４ペ
ア、（ｃ）６ペア、（ｄ）８ペアとなるように選択的に
化学エッチング処理し、その後、素子を形成するために
大きさ５μｍφの円形のメサ構造に加工し、素子間の分
離のため、溝をポリイミド６２で埋め込む。
【００３８】次に、ＧａＡｓ基板５１の下部に裏面電極
５９及びＡＲコート６１を蒸着し、各素子に対応する第
２の位相制御層５７上にリング電極６０及び電極パッド
を蒸着し、第２の光学波長λ２＝１．５５μｍの１／４
に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に蒸着して
第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）５８を形成し、そ
の後、電極パット部分を取り除く。
５９及びＡＲコート６１を蒸着し、各素子に対応する第
２の位相制御層５７上にリング電極６０及び電極パッド
を蒸着し、第２の光学波長λ２＝１．５５μｍの１／４
に相当する膜厚でＳｉＯ2及びＴｉＯ2を交互に蒸着して
第２の反射鏡（ＳｉＯ2／ＴｉＯ2層）５８を形成し、そ
の後、電極パット部分を取り除く。
【００３９】図６は図５中の（ａ）〜（ｄ）の４つの素
子に対応した注入電流が５ｍＡの時のスペクトルを示す
ものである。各素子の閾値電流はいずれも０．８ｍＡ
で、それぞれの素子の発振波長は（ａ）１５４０．３ｎ
ｍ、（ｂ）１５３９．５ｎｍ、（ｃ）１５３９ｎｍ、
（ｄ）１５３８．５ｎｍであった。
子に対応した注入電流が５ｍＡの時のスペクトルを示す
ものである。各素子の閾値電流はいずれも０．８ｍＡ
で、それぞれの素子の発振波長は（ａ）１５４０．３ｎ
ｍ、（ｂ）１５３９．５ｎｍ、（ｃ）１５３９ｎｍ、
（ｄ）１５３８．５ｎｍであった。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多波長面
発光半導体レーザアレイによれば、スペーサー層の材料
に制限がなく、また、結晶基板面内で均一なウェハーを
作製できれば、結晶基板面内のどの部分にも素子を作製
可能であり、また、発振波長をウェハー状態で測定可能
で、短波長帯だけなく長波長帯にも応用可能となる。
発光半導体レーザアレイによれば、スペーサー層の材料
に制限がなく、また、結晶基板面内で均一なウェハーを
作製できれば、結晶基板面内のどの部分にも素子を作製
可能であり、また、発振波長をウェハー状態で測定可能
で、短波長帯だけなく長波長帯にも応用可能となる。
【図１】本発明の多波長面発光半導体レーザアレイの第
１の実施の形態を示す構成図
１の実施の形態を示す構成図
【図２】図１に示した多波長面発光半導体レーザアレイ
の発振スペクトルを示す図
の発振スペクトルを示す図
【図３】本発明の多波長面発光半導体レーザアレイの第
２の実施の形態を示す構成図
２の実施の形態を示す構成図
【図４】図３に示した多波長面発光半導体レーザアレイ
の発振スペクトルを示す図
の発振スペクトルを示す図
【図５】本発明の多波長面発光半導体レーザアレイの第
３の実施の形態を示す構成図
３の実施の形態を示す構成図
【図６】図５に示した多波長面発光半導体レーザアレイ
の発振スペクトルを示す図
の発振スペクトルを示す図
１１，３１，５１：ＧａＡｓ基板、１２，５２：第１の
反射鏡、１３，５３：第１の位相制御層、１４，３３，
５４：第１のスペーサー層、１５，３４，５５：ＭＱＷ
活性層、１６，３５，５６：第２のスペーサー層、１
７，３６，５７：第２の位相制御層、１８，３７，５
８：第２の反射鏡、１９，３９，５９：裏面電極、２
０，４０，６０：リング電極、２１，４１，６１：ＡＲ
コート、３２：第１の反射鏡及び第１の位相制御層、３
８，６２：ポリイミド。
反射鏡、１３，５３：第１の位相制御層、１４，３３，
５４：第１のスペーサー層、１５，３４，５５：ＭＱＷ
活性層、１６，３５，５６：第２のスペーサー層、１
７，３６，５７：第２の位相制御層、１８，３７，５
８：第２の反射鏡、１９，３９，５９：裏面電極、２
０，４０，６０：リング電極、２１，４１，６１：ＡＲ
コート、３２：第１の反射鏡及び第１の位相制御層、３
８，６２：ポリイミド。
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層の両側に第１及び第２のスペーサ
ー層を形成し、さらにその両外側にそれぞれ、第１の光
学波長λ１の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交
互に積層してなる第１の反射鏡と、第２の光学波長λ２
の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交互に積層し
てなる第２の反射鏡とを配置し、該第１または第２の反
射鏡のいずれか一方を複数の独立した構造として複数の
素子を形成してなる多波長面発光半導体レーザアレイに
おいて、 第１のスペーサー層と第１の反射鏡との間に、第３の光
学波長λ３の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交
互に積層してなる第１の位相制御層を設け、 第２のスペーサー層と第２の反射鏡との間に、第４の光
学波長λ４の１／４に相当する膜厚で２種類の材料を交
互に積層してなる第２の位相制御層を設けるとともに、 第１の位相制御層もしくは第２の位相制御層のうち、前
記素子に対応して独立して設けられる位相制御層におけ
る２種類の材料の積層のペア数を各素子毎に変化させた
ことを特徴とする多波長面発光半導体レーザアレイ。 - 【請求項２】 波長λ１、λ３及びλ４が等しく、λ２
のみが異なることを特徴とする請求項１記載の多波長面
発光半導体レーザアレイ。 - 【請求項３】 波長λ１、λ２及びλ３が等しく、λ４
のみが異なることを特徴とする請求項１記載の多波長面
発光半導体レーザアレイ。 - 【請求項４】 波長λ１及びλ２が等しく、λ３及びλ
４が等しいことを特徴とする請求項１記載の多波長面発
光半導体レーザアレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10222644A JP2000058958A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 多波長面発光半導体レーザアレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10222644A JP2000058958A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 多波長面発光半導体レーザアレイ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058958A true JP2000058958A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16785690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10222644A Pending JP2000058958A (ja) | 1998-08-06 | 1998-08-06 | 多波長面発光半導体レーザアレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058958A (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-08-06 JP JP10222644A patent/JP2000058958A/ja active Pending
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