JP2000114652A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JP2000114652A JP2000114652A JP10282625A JP28262598A JP2000114652A JP 2000114652 A JP2000114652 A JP 2000114652A JP 10282625 A JP10282625 A JP 10282625A JP 28262598 A JP28262598 A JP 28262598A JP 2000114652 A JP2000114652 A JP 2000114652A
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- JP
- Japan
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- layer
- light confinement
- ingaasp
- diffraction grating
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制
するとともに、高い光出力を得るのに好適な半導体レー
ザを提供する。 【解決手段】 活性層１９を挟んで下側に設けられた光
閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２つのＩｎＧａＡ
ｓＰ層１７，１８から構成し、活性層１９を挟んで上側
に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２
つのＩｎＧａＡｓＰ層２０，２１から構成するととも
に、ＩｎＧａＡｓ光閉じ込め層２１のｐ型ＩｎＰクラッ
ド層２２側の面に回折格子を設けた。
するとともに、高い光出力を得るのに好適な半導体レー
ザを提供する。 【解決手段】 活性層１９を挟んで下側に設けられた光
閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２つのＩｎＧａＡ
ｓＰ層１７，１８から構成し、活性層１９を挟んで上側
に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２
つのＩｎＧａＡｓＰ層２０，２１から構成するととも
に、ＩｎＧａＡｓ光閉じ込め層２１のｐ型ＩｎＰクラッ
ド層２２側の面に回折格子を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光計測や光通信に
用いられる分布帰還型半導体レーザの構造に係り、特
に、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制すると
ともに、高い光出力を得るのに好適な半導体レーザに関
する。
用いられる分布帰還型半導体レーザの構造に係り、特
に、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制すると
ともに、高い光出力を得るのに好適な半導体レーザに関
する。
【０００２】
【従来の技術】単一波長が要求される光計測用の光源、
あるいは大容量また長距離の光通信用の光源として、分
布帰還型レーザ（ Distributed-Feedback Laser ：ＤＦ
Ｂレーザ）が広く用いられている。
あるいは大容量また長距離の光通信用の光源として、分
布帰還型レーザ（ Distributed-Feedback Laser ：ＤＦ
Ｂレーザ）が広く用いられている。
【０００３】図３は、ＤＦＢレーザの層構造を示す断面
図である。従来のＤＦＢレーザは、図３に示すように、
ｎ型ＩｎＰ基板１と、ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成された
ｎ型ＩｎＰクラッド層２と、ｎ型ＩｎＰクラッド層２上
に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層３と、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層３上に形成された活性層４と、活
性層４上に形成されかつ活性層４側とは反対側の面に回
折格子を有するＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層５と、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層５上に形成されたｐ型ＩｎＰク
ラッド層６と、ｐ型ＩｎＰクラッド層６上に形成された
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７と、で構成されてい
る。
図である。従来のＤＦＢレーザは、図３に示すように、
ｎ型ＩｎＰ基板１と、ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成された
ｎ型ＩｎＰクラッド層２と、ｎ型ＩｎＰクラッド層２上
に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層３と、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層３上に形成された活性層４と、活
性層４上に形成されかつ活性層４側とは反対側の面に回
折格子を有するＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層５と、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層５上に形成されたｐ型ＩｎＰク
ラッド層６と、ｐ型ＩｎＰクラッド層６上に形成された
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層７と、で構成されてい
る。
【０００４】図４は、図３中のＤＦＢレーザにおける光
強度分布を模式的に示した図である。ＤＦＢレーザの共
振器長方向における導波光の結合状態を記述するのに、
結合定数κと共振器長Ｌの積とである規格化結合定数κ
Ｌがよく用いられる。結合定数κは、近似的に下式
（１）で与えられることが知られている(G.P.Agrawal e
tal.,"Long-Wavelength Semiconductor Laser,"p.306,N
ew York:Van Nostrand Company,1986.)。
強度分布を模式的に示した図である。ＤＦＢレーザの共
振器長方向における導波光の結合状態を記述するのに、
結合定数κと共振器長Ｌの積とである規格化結合定数κ
Ｌがよく用いられる。結合定数κは、近似的に下式
（１）で与えられることが知られている(G.P.Agrawal e
tal.,"Long-Wavelength Semiconductor Laser,"p.306,N
ew York:Van Nostrand Company,1986.)。
【０００５】 ここで、ｎ1 は、図４のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層５
の屈折率、ｎ2 は、図４のｐ型ＩｎＰクラッド層６の屈
折率、Γは、回折格子領域における光強度の割合（光閉
じ込め係数）、λは、導波光の波長、ｎeqは、導波光の
等価屈折率である。共振器の長さ方向における誘導放出
光の光強度分布は、規格化結合定数κＬが大きい場合に
は共振器中央部で大きくなり、逆に規格化結合定数κＬ
が小さい場合には共振器端面付近で大きくなる。共振器
の長さ方向において誘導放出光の光強度分布が不均一な
場合、活性層４で消費される注入キャリアの分布も不均
一になる。半導体薄膜の屈折率は、注入キャリアの濃度
に依存するため、共振器の長さ方向において誘導放出光
に光強度分布がある場合、屈折率にも分布が発生してし
まう（Journal Of Applied Physics４４巻４６９６頁
「F.R.Nash,J.Appl.Phys.44(1973)4696.」）。
の屈折率、ｎ2 は、図４のｐ型ＩｎＰクラッド層６の屈
折率、Γは、回折格子領域における光強度の割合（光閉
じ込め係数）、λは、導波光の波長、ｎeqは、導波光の
等価屈折率である。共振器の長さ方向における誘導放出
光の光強度分布は、規格化結合定数κＬが大きい場合に
は共振器中央部で大きくなり、逆に規格化結合定数κＬ
が小さい場合には共振器端面付近で大きくなる。共振器
の長さ方向において誘導放出光の光強度分布が不均一な
場合、活性層４で消費される注入キャリアの分布も不均
一になる。半導体薄膜の屈折率は、注入キャリアの濃度
に依存するため、共振器の長さ方向において誘導放出光
に光強度分布がある場合、屈折率にも分布が発生してし
まう（Journal Of Applied Physics４４巻４６９６頁
「F.R.Nash,J.Appl.Phys.44(1973)4696.」）。
【０００６】一方、ＤＦＢレーザにおける発振波長は、
共振器の等価屈折率に依存しており、この等価屈折率は
しーザ導波路を構成する各層の屈折率に依存している。
前述のように、ＤＦＢレーザにおいて共振器の長さ方向
に光強度分布が存在する場合、注入電流の変化により屈
折率が変化し、したがって、等価屈折率も変化するた
め、発振波長が変動してしまうという問題が発生する。
この問題を回避するためには、共振器の長さ方向におい
て誘導放出光の光強度分布を小さくする必要がある。誘
導放出光の光強度分布を小さくするには、規格化結合定
数κＬが１．２５程度の値となればよいことが知られて
いる（IEEE Journal Of Quantum Electronics ２３巻８
０４頁「H.Soda et al.,IEEE J. Quantum Electron.QE-
23(1987)804.」）。
共振器の等価屈折率に依存しており、この等価屈折率は
しーザ導波路を構成する各層の屈折率に依存している。
前述のように、ＤＦＢレーザにおいて共振器の長さ方向
に光強度分布が存在する場合、注入電流の変化により屈
折率が変化し、したがって、等価屈折率も変化するた
め、発振波長が変動してしまうという問題が発生する。
この問題を回避するためには、共振器の長さ方向におい
て誘導放出光の光強度分布を小さくする必要がある。誘
導放出光の光強度分布を小さくするには、規格化結合定
数κＬが１．２５程度の値となればよいことが知られて
いる（IEEE Journal Of Quantum Electronics ２３巻８
０４頁「H.Soda et al.,IEEE J. Quantum Electron.QE-
23(1987)804.」）。
【０００７】また一方、光計測用あるいは光通信用の光
源として用いるためには、高い光出力が好ましい。レー
ザにおいて光出力を増大させるには、共振器を長くする
方法が有効である。半導体レーザの場合、共振器長Ｌを
９００［μｍ］以上にすれば高い光出力が得られること
が知られている（IEEE Photonics Technology Letter３
巻４１５頁「H.Asano et al.,IEEE Photon.Technol.Let
t.3(1991)415. 」）。
源として用いるためには、高い光出力が好ましい。レー
ザにおいて光出力を増大させるには、共振器を長くする
方法が有効である。半導体レーザの場合、共振器長Ｌを
９００［μｍ］以上にすれば高い光出力が得られること
が知られている（IEEE Photonics Technology Letter３
巻４１５頁「H.Asano et al.,IEEE Photon.Technol.Let
t.3(1991)415. 」）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＦＢ
レーザにおいて共振器長Ｌを長くし、併せて発振波長の
変動も抑制しようとすると、規格化結合定数κＬを１．
２５程度の値にするという条件から、結合定数κの値を
小さくせざるを得ない。結合定数κは、上式（１）に示
すように光閉じ込め係数Γに比例している。ここで、光
閉じ込め係数Γは、図４に示すように、回折格子の高さ
ｈの増減に伴い増減する。一般に、回折格子の高さｈが
大きい場合、回折格子上に成長した結晶には欠陥が発生
しやすく、良好な膜質が得られにくいという問題が発生
する。また、小さくすることも、後述するように限界が
あり、通常は、３０［Å］から３００［Å］程度であ
る。
レーザにおいて共振器長Ｌを長くし、併せて発振波長の
変動も抑制しようとすると、規格化結合定数κＬを１．
２５程度の値にするという条件から、結合定数κの値を
小さくせざるを得ない。結合定数κは、上式（１）に示
すように光閉じ込め係数Γに比例している。ここで、光
閉じ込め係数Γは、図４に示すように、回折格子の高さ
ｈの増減に伴い増減する。一般に、回折格子の高さｈが
大きい場合、回折格子上に成長した結晶には欠陥が発生
しやすく、良好な膜質が得られにくいという問題が発生
する。また、小さくすることも、後述するように限界が
あり、通常は、３０［Å］から３００［Å］程度であ
る。
【０００９】結合定数κの値を減少させるためには、上
記のように、回折格子の高さｈを減少させる必要があ
る。つまり、ＤＦＢレーザにおいて共振器長Ｌを長くし
ていった場合、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を
抑制するためには、回折格子の高さｈを小さくする必要
がある。例えば、共振器長Ｌが１．５［μｍ］から２．
０［μｍ］程度のＤＦＢレーザの場合、規格化結合定数
κＬを１．２５程度の値にするには、３０［Å］以下の
高さの回折格子が必要となる。ＤＦＢレーザの回折格子
は、酸性溶液を用いたウエットエッチングにより形成さ
れることが一般的である。回折格子の高さの制御は、エ
ッチング時間やエッチング溶液を変化させることにより
行われるが、微細な制御は困難であり、３０［Å］以下
の高さを有する回折格子をウエットエッチングにより形
成することは困難である。このため、高出力でかつ注入
電流の変化に伴う発振波長の変動の少ないＤＦＢレーザ
を実現するのは困難であった。
記のように、回折格子の高さｈを減少させる必要があ
る。つまり、ＤＦＢレーザにおいて共振器長Ｌを長くし
ていった場合、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を
抑制するためには、回折格子の高さｈを小さくする必要
がある。例えば、共振器長Ｌが１．５［μｍ］から２．
０［μｍ］程度のＤＦＢレーザの場合、規格化結合定数
κＬを１．２５程度の値にするには、３０［Å］以下の
高さの回折格子が必要となる。ＤＦＢレーザの回折格子
は、酸性溶液を用いたウエットエッチングにより形成さ
れることが一般的である。回折格子の高さの制御は、エ
ッチング時間やエッチング溶液を変化させることにより
行われるが、微細な制御は困難であり、３０［Å］以下
の高さを有する回折格子をウエットエッチングにより形
成することは困難である。このため、高出力でかつ注入
電流の変化に伴う発振波長の変動の少ないＤＦＢレーザ
を実現するのは困難であった。
【００１０】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、注入電
流の変化に伴う発振波長の変動を抑制するとともに、高
い光出力を得るのに好適な半導体レーザを提供すること
を目的としている。
未解決の課題に着目してなされたものであって、注入電
流の変化に伴う発振波長の変動を抑制するとともに、高
い光出力を得るのに好適な半導体レーザを提供すること
を目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載の半導体レーザは、Ｉｎ
ＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの少なくとも一方を用い
た多重量子井戸構造を活性層とし、前記活性層がＩｎＰ
基板上に形成された分布帰還型半導体レーザにおいて、
前記活性層を挟んで上下両側に設けられた光閉じ込め層
を、異なる屈折率を有する複数のＩｎＧａＡｓＰ層から
構成するとともに、前記両光閉じ込め層のＩｎＧａＡｓ
Ｐ層のうち、前記活性層に接する層以外の層に回折格子
を設けた。
に、本発明に係る請求項１記載の半導体レーザは、Ｉｎ
ＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの少なくとも一方を用い
た多重量子井戸構造を活性層とし、前記活性層がＩｎＰ
基板上に形成された分布帰還型半導体レーザにおいて、
前記活性層を挟んで上下両側に設けられた光閉じ込め層
を、異なる屈折率を有する複数のＩｎＧａＡｓＰ層から
構成するとともに、前記両光閉じ込め層のＩｎＧａＡｓ
Ｐ層のうち、前記活性層に接する層以外の層に回折格子
を設けた。
【００１２】このような構成であれば、ＤＦＢレーザに
おいて光閉じ込め層にＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded-Index
Separate-Confinement Heterostructure ）構造を用い
ることにより、回折格子の高さを従来のＤＦＢレーザと
同様に３０［Å］から３００［Å］としても、回折格子
における光強度率Γを小さくすることができ、結合定数
κを小さくすることができる。したがって、共振器長Ｌ
を大きくしても、注入電流の変化に伴う発振波長の変動
を抑制することができる。
おいて光閉じ込め層にＧＲＩＮ−ＳＣＨ（Graded-Index
Separate-Confinement Heterostructure ）構造を用い
ることにより、回折格子の高さを従来のＤＦＢレーザと
同様に３０［Å］から３００［Å］としても、回折格子
における光強度率Γを小さくすることができ、結合定数
κを小さくすることができる。したがって、共振器長Ｌ
を大きくしても、注入電流の変化に伴う発振波長の変動
を抑制することができる。
【００１３】また、本発明に係る請求項２記載の半導体
レーザは、請求項１記載の半導体レーザにおいて、共振
器長Ｌが９００［μｍ］以上である。
レーザは、請求項１記載の半導体レーザにおいて、共振
器長Ｌが９００［μｍ］以上である。
【００１４】このような構成であれば、注入電流の変化
に伴う発振波長の変動を抑制しつつ、高い光出力を得る
ことができる。
に伴う発振波長の変動を抑制しつつ、高い光出力を得る
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体レーザ
の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１およ
び図２は、本発明に係る半導体レーザの実施の形態を示
す図である。
の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１およ
び図２は、本発明に係る半導体レーザの実施の形態を示
す図である。
【００１６】この実施の形態は、本発明に係る半導体レ
ーザを、図１に示すように、ＤＦＢレーザにおいて光閉
じ込め層にＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造を用いる場合に適用し
たものである。
ーザを、図１に示すように、ＤＦＢレーザにおいて光閉
じ込め層にＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造を用いる場合に適用し
たものである。
【００１７】まず、本発明に係る半導体レーザの構成を
説明する。図１は、本発明に係る半導体レーザの層構造
を示す断面図である。
説明する。図１は、本発明に係る半導体レーザの層構造
を示す断面図である。
【００１８】本発明に係る半導体レーザは、図１に示す
ように、ｎ型ＩｎＰ基板１５と、ｎ型ＩｎＰ基板１５上
に形成されたｎ型ＩｎＰクラッド層１６と、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層１６上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層１７と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１７上に形成
されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８と、ＩｎＧａＡ
ｓＰ光閉じ込め層１８上に形成された活性層１９と、活
性層１９上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２
０と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０上に形成された
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１と、ＩｎＧａＡｓＰ光
閉じ込め層２１上に形成されたｐ型ＩｎＰクラッド層２
２と、ｐ型ＩｎＰクラッド層２２上に形成されたｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２３と、で構成されている。
ように、ｎ型ＩｎＰ基板１５と、ｎ型ＩｎＰ基板１５上
に形成されたｎ型ＩｎＰクラッド層１６と、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層１６上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層１７と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１７上に形成
されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８と、ＩｎＧａＡ
ｓＰ光閉じ込め層１８上に形成された活性層１９と、活
性層１９上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２
０と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０上に形成された
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１と、ＩｎＧａＡｓＰ光
閉じ込め層２１上に形成されたｐ型ＩｎＰクラッド層２
２と、ｐ型ＩｎＰクラッド層２２上に形成されたｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２３と、で構成されている。
【００１９】ここで、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１
７，２１は、バンドギャップ波長が１．１μｍとなって
おり、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８，２０は、バン
ドギャップ波長が１．３μｍとなっている。また、活性
層１９は、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの少なく
とも一方を用いた多重量子井戸構造からなっている。
７，２１は、バンドギャップ波長が１．１μｍとなって
おり、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８，２０は、バン
ドギャップ波長が１．３μｍとなっている。また、活性
層１９は、ＩｎＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓＰの少なく
とも一方を用いた多重量子井戸構造からなっている。
【００２０】ＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造は、半導体レーザの
光出力を増大させる方法として有用であることが知られ
ている（IEEE Photonics Technology Letter６巻４頁
「A.Kasukawa et al.,IEEE Photon.Technol.Lett.6(199
4)4.」）。図２は、本発明に係るＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造
の光閉じ込め層を用いたＤＦＢレーザにおける光強度分
布を模式的に示した図である。
光出力を増大させる方法として有用であることが知られ
ている（IEEE Photonics Technology Letter６巻４頁
「A.Kasukawa et al.,IEEE Photon.Technol.Lett.6(199
4)4.」）。図２は、本発明に係るＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造
の光閉じ込め層を用いたＤＦＢレーザにおける光強度分
布を模式的に示した図である。
【００２１】図２のＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造の光閉じ込め
層において、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８，２０の
バンドギャップ波長は、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１
７，２１のものより大きいため、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ
込め層１８，２０の屈折率は、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層１７，２１のものよりも大きくなる。同じ回折格子
の高さを考えた場合、従来のＤＦＢに比べ、図２では回
折格子における光閉じ込め係数Γが小さくなるので、小
さい結合係数κが容易に得られる。
層において、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８，２０の
バンドギャップ波長は、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１
７，２１のものより大きいため、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ
込め層１８，２０の屈折率は、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層１７，２１のものよりも大きくなる。同じ回折格子
の高さを考えた場合、従来のＤＦＢに比べ、図２では回
折格子における光閉じ込め係数Γが小さくなるので、小
さい結合係数κが容易に得られる。
【００２２】次に、本発明に係る半導体レーザの製造方
法を説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１５上に、ｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層１６を５００［ｎｍ］成長させ、ｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層１６上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
光閉じ込め層１７を、バンドギャップ波長が１．１［μ
ｍ］となるように３０［ｎｍ］成長させる。次いで、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１７上に、ノンドープのＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８を、バンドギャップ波長が
１．３［μｍ］となるように３０［ｎｍ］成長させ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８上に、約１．６５［％］
の圧縮歪みを加えた６層の多重量子井戸からなる活性層
１９を、バンドギャップ波長が２．０５［μｍ］となる
ように１４０［ｎｍ］成長させる。
法を説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１５上に、ｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層１６を５００［ｎｍ］成長させ、ｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層１６上に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
光閉じ込め層１７を、バンドギャップ波長が１．１［μ
ｍ］となるように３０［ｎｍ］成長させる。次いで、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１７上に、ノンドープのＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８を、バンドギャップ波長が
１．３［μｍ］となるように３０［ｎｍ］成長させ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１８上に、約１．６５［％］
の圧縮歪みを加えた６層の多重量子井戸からなる活性層
１９を、バンドギャップ波長が２．０５［μｍ］となる
ように１４０［ｎｍ］成長させる。
【００２３】活性層１９を成長させた後、活性層１９上
に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０を、
バンドギャップ波長が１．３［μｍ］となるように３０
［ｎｍ］成長させ、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０上
に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１を、
バンドギャップ波長が１．１［μｍ］となるように４０
［ｎｍ］成長させる。次いで、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層２１上に、周期３２２［ｎｍ］、高さ８０［Å］と
なる回折格子を形成し、回折格子を形成したＩｎＧａＡ
ｓＰ光閉じ込め層２１上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層２２
を１８００［ｎｍ］成長させ、ｐ型ＩｎＰクラッド層２
２上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２３を２５０
［ｎｍ］成長させる。
に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０を、
バンドギャップ波長が１．３［μｍ］となるように３０
［ｎｍ］成長させ、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２０上
に、ノンドープのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１を、
バンドギャップ波長が１．１［μｍ］となるように４０
［ｎｍ］成長させる。次いで、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込
め層２１上に、周期３２２［ｎｍ］、高さ８０［Å］と
なる回折格子を形成し、回折格子を形成したＩｎＧａＡ
ｓＰ光閉じ込め層２１上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層２２
を１８００［ｎｍ］成長させ、ｐ型ＩｎＰクラッド層２
２上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２３を２５０
［ｎｍ］成長させる。
【００２４】そして、規格化結合定数κＬが１．２５と
なるように共振器長Ｌを２．２［ｍｍ］とし、共振器の
中央部にλ／４シフトと呼ばれる回折格子の周期の１／
２となる位相シフトを加え、さらに両端面には反射を抑
えるためにＡＲコートを施す。最後に、上記のウエハ
を、埋め込み構造型ＤＦＢレーザに加工する。
なるように共振器長Ｌを２．２［ｍｍ］とし、共振器の
中央部にλ／４シフトと呼ばれる回折格子の周期の１／
２となる位相シフトを加え、さらに両端面には反射を抑
えるためにＡＲコートを施す。最後に、上記のウエハ
を、埋め込み構造型ＤＦＢレーザに加工する。
【００２５】なお、このように製造したＤＦＢレーザの
場合、レーザ導波路の等価屈折率ｎ eqは、３．１８５と
なるため、上式（１）により結合定数κは、５．７［ｃ
ｍ-1］となる。また、レーザの発振波長は、２．０５
［μｍ］となり、最大光出力は、２０［ｍＷ］以上とな
るとともに、注入電流による発振波長の変動率は、０．
００２［ｎｍ／ｍＡ］以下となる。
場合、レーザ導波路の等価屈折率ｎ eqは、３．１８５と
なるため、上式（１）により結合定数κは、５．７［ｃ
ｍ-1］となる。また、レーザの発振波長は、２．０５
［μｍ］となり、最大光出力は、２０［ｍＷ］以上とな
るとともに、注入電流による発振波長の変動率は、０．
００２［ｎｍ／ｍＡ］以下となる。
【００２６】このようにして、活性層１９を挟んで下側
に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２
つのＩｎＧａＡｓＰ層１７，１８から構成し、活性層１
９を挟んで上側に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈
折率を有する２つのＩｎＧａＡｓＰ層２０，２１から構
成するとともに、ＩｎＧａＡｓ光閉じ込め層２１のｐ型
ＩｎＰクラッド層２２側の面に回折格子を設けたから、
回折格子の高さを従来のＤＦＢレーザと同様に３０
［Å］から３００［Å］としても、回折格子における光
強度率Γを小さくすることができ、結合定数κを小さく
することができるので、共振器長Ｌを大きくしても、従
来に比して、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑
制することができる。
に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２
つのＩｎＧａＡｓＰ層１７，１８から構成し、活性層１
９を挟んで上側に設けられた光閉じ込め層を、異なる屈
折率を有する２つのＩｎＧａＡｓＰ層２０，２１から構
成するとともに、ＩｎＧａＡｓ光閉じ込め層２１のｐ型
ＩｎＰクラッド層２２側の面に回折格子を設けたから、
回折格子の高さを従来のＤＦＢレーザと同様に３０
［Å］から３００［Å］としても、回折格子における光
強度率Γを小さくすることができ、結合定数κを小さく
することができるので、共振器長Ｌを大きくしても、従
来に比して、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑
制することができる。
【００２７】また、共振器長Ｌを２．２［ｍｍ］とした
から、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制しつ
つ、高い光出力を得ることができる。
から、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制しつ
つ、高い光出力を得ることができる。
【００２８】なお、上記実施の形態においては、発振波
長として２．０５［μｍ］について説明したが、ＤＦＢ
レーザの発振波長は２．０５［μｍ］に限られるもので
はなく、ｎ型ＩｎＰ基板１５上で作製可能なレーザ構造
の波長領域であれば、上記実施の形態と同様の効果が得
られることは明らかである。
長として２．０５［μｍ］について説明したが、ＤＦＢ
レーザの発振波長は２．０５［μｍ］に限られるもので
はなく、ｎ型ＩｎＰ基板１５上で作製可能なレーザ構造
の波長領域であれば、上記実施の形態と同様の効果が得
られることは明らかである。
【００２９】また、上記実施の形態においては、回折格
子を、活性層１９に対してｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層２３側のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１とｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層２２との間に形成する、いわゆる上方グレ
ーティングの場合を示したが、これに限らず、回折格子
を、活性層１９に対してｎ型ＩｎＰ基板１５側のＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層１７とＩｎＰクラッド層１６との
間に形成する、いわゆる下方ゲレーティングの場合も、
上記実施の形態と同様の効果が得られることは明らかで
ある。
子を、活性層１９に対してｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層２３側のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１とｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層２２との間に形成する、いわゆる上方グレ
ーティングの場合を示したが、これに限らず、回折格子
を、活性層１９に対してｎ型ＩｎＰ基板１５側のＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層１７とＩｎＰクラッド層１６との
間に形成する、いわゆる下方ゲレーティングの場合も、
上記実施の形態と同様の効果が得られることは明らかで
ある。
【００３０】また、上記実施の形態においては、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２つの
ＩｎＧａＡｓＰ層１７，１８から構成した場合について
示したが、これに限らず、異なる屈折率を有する３以上
のＩｎＧａＡｓＰ層から構成した場合であっても、上記
実施の形態と同様の効果が得られる。
ａＡｓＰ光閉じ込め層を、異なる屈折率を有する２つの
ＩｎＧａＡｓＰ層１７，１８から構成した場合について
示したが、これに限らず、異なる屈折率を有する３以上
のＩｎＧａＡｓＰ層から構成した場合であっても、上記
実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３１】また、上記実施の形態においては、ＩｎＧ
ａＡｓＰ光閉じ込め層２１とｐ型ＩｎＰクラッド層２２
との界面に回折格子が形成される場合について示した
が、回折格子の形成箇所はＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層
２１とｐ型ＩｎＰクラッド層２２との界面に限られるも
のではなく、異なる屈折率を有する３以上のＩｎＧａＡ
ｓＰ層からなる構造では、ＩｎＧａＡｓＰ層同士の界面
に回折格子を形成する場合も、上記実施の形態と同様の
効果が得られることは明らかである。
ａＡｓＰ光閉じ込め層２１とｐ型ＩｎＰクラッド層２２
との界面に回折格子が形成される場合について示した
が、回折格子の形成箇所はＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層
２１とｐ型ＩｎＰクラッド層２２との界面に限られるも
のではなく、異なる屈折率を有する３以上のＩｎＧａＡ
ｓＰ層からなる構造では、ＩｎＧａＡｓＰ層同士の界面
に回折格子を形成する場合も、上記実施の形態と同様の
効果が得られることは明らかである。
【００３２】また、上記実施の形態のように共振器長が
大きい場合は、活性層１９から離れたＳＣＨ層に回折格
子を設けて結合定数κを小さくすることができる。つま
り、どの位置のＳＣＨ層に回折格子を設けるかで、同じ
回折格子の高さでも様々な結合定数κをえることができ
る。
大きい場合は、活性層１９から離れたＳＣＨ層に回折格
子を設けて結合定数κを小さくすることができる。つま
り、どの位置のＳＣＨ層に回折格子を設けるかで、同じ
回折格子の高さでも様々な結合定数κをえることができ
る。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体レーザによれば、共振器長Ｌを大きくしても、従来に
比して、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制す
ることができるという効果が得られる。
体レーザによれば、共振器長Ｌを大きくしても、従来に
比して、注入電流の変化に伴う発振波長の変動を抑制す
ることができるという効果が得られる。
【００３４】また、本発明に係る請求項２記載の半導体
レーザによれば、注入電流の変化に伴う発振波長の変動
を抑制しつつ、高い光出力を得ることができるという効
果も得られる。
レーザによれば、注入電流の変化に伴う発振波長の変動
を抑制しつつ、高い光出力を得ることができるという効
果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザの層構造を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明に係るＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造の光閉じ込
め層を用いたＤＦＢレーザにおける光強度分布を模式的
に示した図である。
め層を用いたＤＦＢレーザにおける光強度分布を模式的
に示した図である。
【図３】従来のＤＦＢレーザの層構造を示す断面図であ
る。
る。
【図４】従来のＤＦＢレーザにおける光強度分布を模式
的に示した図である。
的に示した図である。
１５ ｎ型ＩｎＰ基板 １６ ｎ型ＩｎＰクラッド層 １７，１８ ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 １９ 活性層 ２０，２１ ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 ２２ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２３ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 英雄 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA22 AA46 AA64 AA74 BA02 BA09 CA07 CA12 EA03 EA08
Claims (2)
- 【請求項１】 ＩｎＧａＡｓ及びＩｎＧａＡｓＰの少な
くとも一方を用いた多重量子井戸構造を活性層とし、前
記活性層がＩｎＰ基板上に形成された分布帰還型半導体
レーザにおいて、 前記活性層を挟んで上下両側に設けられた光閉じ込め層
を、異なる屈折率を有する複数のＩｎＧａＡｓＰ層から
構成するとともに、前記両光閉じ込め層のＩｎＧａＡｓ
Ｐ層のうち、前記活性層に接する層以外の層に回折格子
を設けたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１において、 共振器長が９００［μｍ］以上であることを特徴とする
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282625A JP2000114652A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10282625A JP2000114652A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000114652A true JP2000114652A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17654966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10282625A Pending JP2000114652A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000114652A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003234540A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザ装置、半導体光装置および分布帰還型レーザ装置の製造方法 |
| JP2003273452A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
| JP2003283046A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2003283049A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2017123445A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP10282625A patent/JP2000114652A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003234540A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザ装置、半導体光装置および分布帰還型レーザ装置の製造方法 |
| US6912239B2 (en) | 2002-02-12 | 2005-06-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Distributed feedback laser device |
| JP2003273452A (ja) * | 2002-03-19 | 2003-09-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
| JP2003283049A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2003283046A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2017123445A (ja) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
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