JP2002043688A - リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 - Google Patents
リッジ型分布帰還半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JP2002043688A JP2002043688A JP2000228484A JP2000228484A JP2002043688A JP 2002043688 A JP2002043688 A JP 2002043688A JP 2000228484 A JP2000228484 A JP 2000228484A JP 2000228484 A JP2000228484 A JP 2000228484A JP 2002043688 A JP2002043688 A JP 2002043688A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ridge
- alinas
- oxidized
- inp
- 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光が外にしみ出すことがないような構成を備
え、レーザ特性の良好な横光結合型ＤＦＢレーザを提供
する。 【解決手段】 本ＤＦＢレーザ素子１０は、ｎ−ＩｎＰ
基板１２上に、ｎ−ＩｎＰ層１４、活性層１６、ｐ−Ｉ
ｎＰ層１８Ａ、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ、ｐ−
クラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−
クラッド層２４、及びｐ−コンタクト層２６の積層構造
を備える。活性層上の積層構造は、ストライプ状リッジ
になっている。ＩｎＰ層１８Ａはリッジの延在方向の周
期のグレイティングを形成し、Ａｌ被酸化層１８Ｂは、
グレイティング上に成膜される。Ａｌ被酸化層は、リッ
ジの中央領域を除いて、Ａｌが選択的に酸化されたＡｌ
酸化層２８、３０に転化している。Ａｌ被酸化層２２の
Ａｌ酸化層３０は電流狭窄層である。Ａｌ被酸化層１８
Ｂが酸化されてＡｌ酸化層に転化することにより、屈折
率が小さくなるため、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくな
るので、ＩｎＰ層と共に回折格子を形成する。
え、レーザ特性の良好な横光結合型ＤＦＢレーザを提供
する。 【解決手段】 本ＤＦＢレーザ素子１０は、ｎ−ＩｎＰ
基板１２上に、ｎ−ＩｎＰ層１４、活性層１６、ｐ−Ｉ
ｎＰ層１８Ａ、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ、ｐ−
クラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−
クラッド層２４、及びｐ−コンタクト層２６の積層構造
を備える。活性層上の積層構造は、ストライプ状リッジ
になっている。ＩｎＰ層１８Ａはリッジの延在方向の周
期のグレイティングを形成し、Ａｌ被酸化層１８Ｂは、
グレイティング上に成膜される。Ａｌ被酸化層は、リッ
ジの中央領域を除いて、Ａｌが選択的に酸化されたＡｌ
酸化層２８、３０に転化している。Ａｌ被酸化層２２の
Ａｌ酸化層３０は電流狭窄層である。Ａｌ被酸化層１８
Ｂが酸化されてＡｌ酸化層に転化することにより、屈折
率が小さくなるため、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくな
るので、ＩｎＰ層と共に回折格子を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リッジ型分布帰還
半導体レーザ素子に関し、更に詳細には、レーザ特性の
良好なリッジ型分布帰還半導体レーザ素子、特に横方向
結合型の分布帰還半導体レーザ素子に関するものであ
る。
半導体レーザ素子に関し、更に詳細には、レーザ特性の
良好なリッジ型分布帰還半導体レーザ素子、特に横方向
結合型の分布帰還半導体レーザ素子に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】分布帰還型半導体レーザ（Distributed
Feedback, 以下、ＤＦＢレーザと言う）は、単一縦モー
ドの安定性が高いので、光通信システムの分野での光源
用レーザとして、また高密度情報記録ＳＨＧ短波長レー
ザとして注目されている。特に、横光結合リッジ型分布
帰還半導体レーザは、活性層上に設けられたリッジ内
に、リッジの延在方向に伸びる光導波路と光導波路の両
側に設けられた回折格子とを有する半導体レーザであっ
て、比較的容易に作製できる半導体レーザ素子である。
Feedback, 以下、ＤＦＢレーザと言う）は、単一縦モー
ドの安定性が高いので、光通信システムの分野での光源
用レーザとして、また高密度情報記録ＳＨＧ短波長レー
ザとして注目されている。特に、横光結合リッジ型分布
帰還半導体レーザは、活性層上に設けられたリッジ内
に、リッジの延在方向に伸びる光導波路と光導波路の両
側に設けられた回折格子とを有する半導体レーザであっ
て、比較的容易に作製できる半導体レーザ素子である。
【０００３】ここで、図５を参照して、従来の横光結合
リッジ型ＤＦＢレーザの構成を説明する。図５は従来の
横光結合リッジ型ＤＦＢレーザの構成を示す透視斜視図
である。従来の横光結合リッジ型ＤＦＢレーザ素子４０
は、図５に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板４２と、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板４２の（１００）面上に順に成膜された、ｎ−
ＩｎＰクラッド層４４、ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ活性層
４６、ｐ−ＩｎＰクラッド層４８、及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層５０の積層構造とを備えている。積層
構造のうちコンタクト層５０及びクラッド層４８の上部
は、（０１−１）方向に延びるストライプ状リッジに加
工され、リッジの両側にはクラッド層４８の平面部５２
が形成されている。
リッジ型ＤＦＢレーザの構成を説明する。図５は従来の
横光結合リッジ型ＤＦＢレーザの構成を示す透視斜視図
である。従来の横光結合リッジ型ＤＦＢレーザ素子４０
は、図５に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板４２と、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板４２の（１００）面上に順に成膜された、ｎ−
ＩｎＰクラッド層４４、ＩｎＧａＡｓＰ−ＳＣＨ活性層
４６、ｐ−ＩｎＰクラッド層４８、及びｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層５０の積層構造とを備えている。積層
構造のうちコンタクト層５０及びクラッド層４８の上部
は、（０１−１）方向に延びるストライプ状リッジに加
工され、リッジの両側にはクラッド層４８の平面部５２
が形成されている。
【０００４】クラッド層４８の平面部５２は、図５に示
すように、（０１１）方向の延びる複数本の断面四角形
溝５４を所定のピッチで備え、（０１−１）方向の周期
構造の回折格子として構成されている。リッジの両側の
クラッド層４８の平面部５２上には、リッジを挟んで保
護絶縁膜５６がコンタクト層５０の上面まで成膜されて
いる。コンタクト層５０の上面にはｐ側電極５８が、ｎ
−ＩｎＰ基板４２の裏面にはｎ側電極６０が設けてあ
る。
すように、（０１１）方向の延びる複数本の断面四角形
溝５４を所定のピッチで備え、（０１−１）方向の周期
構造の回折格子として構成されている。リッジの両側の
クラッド層４８の平面部５２上には、リッジを挟んで保
護絶縁膜５６がコンタクト層５０の上面まで成膜されて
いる。コンタクト層５０の上面にはｐ側電極５８が、ｎ
−ＩｎＰ基板４２の裏面にはｎ側電極６０が設けてあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
横光結合リッジ型ＤＦＢレーザは、回折格子がリッジ内
でなくリッジ外側のクラッド層平面部に形成されている
ので、光が外にしみ出るという問題があって、そのため
に、光散乱損失が増大し、レーザ特性の劣化、特に注入
電流に対する光出力が低いという弱点があった。つま
り、ＢＨレーザのように、半導体層が発光部を覆った構
造では、光が外にしみ出ることはないが、リッジ構造で
はどうしても光が外にしみ出る。そこで、本発明の目的
は、光が外にしみ出すことがないような構成を備え、レ
ーザ特性の良好な横光結合型ＤＦＢレーザを提供するこ
とである。
横光結合リッジ型ＤＦＢレーザは、回折格子がリッジ内
でなくリッジ外側のクラッド層平面部に形成されている
ので、光が外にしみ出るという問題があって、そのため
に、光散乱損失が増大し、レーザ特性の劣化、特に注入
電流に対する光出力が低いという弱点があった。つま
り、ＢＨレーザのように、半導体層が発光部を覆った構
造では、光が外にしみ出ることはないが、リッジ構造で
はどうしても光が外にしみ出る。そこで、本発明の目的
は、光が外にしみ出すことがないような構成を備え、レ
ーザ特性の良好な横光結合型ＤＦＢレーザを提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子
は、活性層上に設けられたリッジ内に、リッジの延在方
向に伸びる光導波路と、光導波路の両側に設けられた回
折格子とを有するリッジ型分布帰還半導体レーザ素子で
あって、回折格子が、リッジ両側面からリッジ中央の光
導波路までの両領域に、リッジの延在方向に所定の周期
で交互に、それぞれ、リッジの延在方向に直交する方向
に延在する帯状の、ＡｌＩｎＡｓ酸化層と、ＩｎＰ層と
で形成されていることを特徴としている。
に、本発明に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子
は、活性層上に設けられたリッジ内に、リッジの延在方
向に伸びる光導波路と、光導波路の両側に設けられた回
折格子とを有するリッジ型分布帰還半導体レーザ素子で
あって、回折格子が、リッジ両側面からリッジ中央の光
導波路までの両領域に、リッジの延在方向に所定の周期
で交互に、それぞれ、リッジの延在方向に直交する方向
に延在する帯状の、ＡｌＩｎＡｓ酸化層と、ＩｎＰ層と
で形成されていることを特徴としている。
【０００７】本発明で、ＡｌＩｎＡｓ酸化層とは、Ａｌ
ＩｎＡｓ層のうちのＡｌが選択的に酸化された層であ
る。ＡｌＩｎＡｓ酸化層の厚さは、１００ｎｍである。
本発明では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のうちのＡｌが選択的
に酸化されてなるＡｌＩｎＡｓ酸化層の屈折率が約２．
４と小さくなって、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくなる
ので、交互に設けられた帯状のＡｌＩｎＡｓ酸化層とＩ
ｎＰ層とが回折格子を形成する。本発明のリッジ型分布
帰還半導体レーザ素子は、基板の種類、基板の導電型、
発振波長等には制約は無く、また、活性層、クラッド
層、コンタクト層の組成にも制約はない。
ＩｎＡｓ層のうちのＡｌが選択的に酸化された層であ
る。ＡｌＩｎＡｓ酸化層の厚さは、１００ｎｍである。
本発明では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層のうちのＡｌが選択的
に酸化されてなるＡｌＩｎＡｓ酸化層の屈折率が約２．
４と小さくなって、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくなる
ので、交互に設けられた帯状のＡｌＩｎＡｓ酸化層とＩ
ｎＰ層とが回折格子を形成する。本発明のリッジ型分布
帰還半導体レーザ素子は、基板の種類、基板の導電型、
発振波長等には制約は無く、また、活性層、クラッド
層、コンタクト層の組成にも制約はない。
【０００８】本発明では、回折格子がリッジ内部に設け
られていて、光のフィールドがリッジ内に存在し、光を
リッジの外にしみ出させる必要がないので、光散乱損失
が低下し、レーザ特性が向上すると共に、ＡｌＩｎＡｓ
酸化層とＩｎＰ層の屈折率差が大きいため、結合係数が
大きくなるので、レーザ素子の短共振器化が可能とな
る。また、本発明に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ
素子は、基板上に回折格子形成層までの積層構造を形成
する結晶成長工程及びグレーティング上にクラッド層等
の積層構造を形成する結晶成長工程の二回の結晶成長工
程、結晶成長工程間に行う、回折格子形成層をグレーテ
ィングに加工する工程、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層の酸化工
程、並びに、通常のリッジ型半導体レーザ素子の作製工
程によって作製することができるので、製造工程が簡単
である。よって、半導体レーザ素子の製品歩留まりが高
く、また半導体レーザ素子の低コスト化を実現すること
ができる。
られていて、光のフィールドがリッジ内に存在し、光を
リッジの外にしみ出させる必要がないので、光散乱損失
が低下し、レーザ特性が向上すると共に、ＡｌＩｎＡｓ
酸化層とＩｎＰ層の屈折率差が大きいため、結合係数が
大きくなるので、レーザ素子の短共振器化が可能とな
る。また、本発明に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ
素子は、基板上に回折格子形成層までの積層構造を形成
する結晶成長工程及びグレーティング上にクラッド層等
の積層構造を形成する結晶成長工程の二回の結晶成長工
程、結晶成長工程間に行う、回折格子形成層をグレーテ
ィングに加工する工程、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層の酸化工
程、並びに、通常のリッジ型半導体レーザ素子の作製工
程によって作製することができるので、製造工程が簡単
である。よって、半導体レーザ素子の製品歩留まりが高
く、また半導体レーザ素子の低コスト化を実現すること
ができる。
【０００９】本発明の好適な実施態様では、本発明に係
るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子では、回折格子に
並行する光導波路が、ＡｌＩｎＡｓ非酸化層で形成され
ている。ＡｌＩｎＡｓ非酸化層とは、ＡｌＩｎＡｓ層の
ままであって、ＡｌＩｎＡｓ酸化層のようにＡｌが選択
的に酸化されていないことを意味する。
るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子では、回折格子に
並行する光導波路が、ＡｌＩｎＡｓ非酸化層で形成され
ている。ＡｌＩｎＡｓ非酸化層とは、ＡｌＩｎＡｓ層の
ままであって、ＡｌＩｎＡｓ酸化層のようにＡｌが選択
的に酸化されていないことを意味する。
【００１０】また、本発明の更に好適な実施態様では、
回折格子を形成するＡｌＩｎＡｓ酸化層及びＩｎＰ層と
は異なる層位置でリッジ内に設けられ、リッジの中央領
域でリッジの延在方向に帯状に伸びる第２のＡｌＩｎＡ
ｓ非酸化層と、第２のＡｌＩｎＡｓ非酸化層の両側縁か
らリッジの両側壁までそれぞれ延在して電流狭窄領域と
して機能する第２のＡｌＩｎＡｓ酸化層とを有する。電
流狭窄構造をＡｌＩｎＡｓ酸化層によって構成すること
により、回折格子と電流狭窄構造とを同じＡｌ酸化工程
で形成することができる。
回折格子を形成するＡｌＩｎＡｓ酸化層及びＩｎＰ層と
は異なる層位置でリッジ内に設けられ、リッジの中央領
域でリッジの延在方向に帯状に伸びる第２のＡｌＩｎＡ
ｓ非酸化層と、第２のＡｌＩｎＡｓ非酸化層の両側縁か
らリッジの両側壁までそれぞれ延在して電流狭窄領域と
して機能する第２のＡｌＩｎＡｓ酸化層とを有する。電
流狭窄構造をＡｌＩｎＡｓ酸化層によって構成すること
により、回折格子と電流狭窄構造とを同じＡｌ酸化工程
で形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、実
施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る横方向結合リッジ型分布
帰還型半導体レーザ素子（以下、簡単にＤＦＢレーザ素
子と言う）の実施形態の一例であって、図１は本実施形
態例のＤＦＢレーザ素子の構成を示す断面図、並びに図
２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１の矢視Ｉ−Ｉ及
び矢視II−IIの断面図である。本実施形態例のＤＦＢレ
ーザ素子１０は、図１に示すように、厚さ１００μｍの
ｎ−ＩｎＰ基板１２と、ｎ−ＩｎＰ基板１２上に、ＭＯ
ＣＶＤ法等により順に成膜された、ｎ−ＩｎＰクラッド
層１４、波長１．５５μｍで発振するＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層１６、膜厚１００ｎｍのｐ−ＩｎＰ層１８Ａ、及び
ｐ−ＩｎＰ層１８Ａ上に成膜されている膜厚８０ｎｍの
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂの積層構造とを備えて
いる。更に、ＤＦＢレーザ素子１０は、ｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ層１８Ｂ上に、ｐ−第１ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−
ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層
２４、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６の積層構
造を備えている。
施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る横方向結合リッジ型分布
帰還型半導体レーザ素子（以下、簡単にＤＦＢレーザ素
子と言う）の実施形態の一例であって、図１は本実施形
態例のＤＦＢレーザ素子の構成を示す断面図、並びに図
２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１の矢視Ｉ−Ｉ及
び矢視II−IIの断面図である。本実施形態例のＤＦＢレ
ーザ素子１０は、図１に示すように、厚さ１００μｍの
ｎ−ＩｎＰ基板１２と、ｎ−ＩｎＰ基板１２上に、ＭＯ
ＣＶＤ法等により順に成膜された、ｎ−ＩｎＰクラッド
層１４、波長１．５５μｍで発振するＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層１６、膜厚１００ｎｍのｐ−ＩｎＰ層１８Ａ、及び
ｐ−ＩｎＰ層１８Ａ上に成膜されている膜厚８０ｎｍの
ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂの積層構造とを備えて
いる。更に、ＤＦＢレーザ素子１０は、ｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ層１８Ｂ上に、ｐ−第１ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−
ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層
２４、及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層２６の積層構
造を備えている。
【００１２】積層構造のうち、活性層１６上のｐ−Ｉｎ
Ｐ層１８Ａ、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ、ｐ−第
１ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２
２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層２４、及びｐ−ＧａＩｎ
Ａｓコンタクト層２６は、幅１０μｍで（０１−１）の
方向に延びるストライプ状リッジとして加工されてい
る。尚、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層とは、ＡｌＩｎＡｓ層の
ことで、ＡｌＩｎＡｓ層の一部の領域で、ＡｌＩｎＡｓ
層中のＡｌを選択的に酸化するので、被酸化層と呼んで
いる。
Ｐ層１８Ａ、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ、ｐ−第
１ＩｎＰクラッド層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２
２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層２４、及びｐ−ＧａＩｎ
Ａｓコンタクト層２６は、幅１０μｍで（０１−１）の
方向に延びるストライプ状リッジとして加工されてい
る。尚、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層とは、ＡｌＩｎＡｓ層の
ことで、ＡｌＩｎＡｓ層の一部の領域で、ＡｌＩｎＡｓ
層中のＡｌを選択的に酸化するので、被酸化層と呼んで
いる。
【００１３】ｐ−ＩｎＰ層１８Ａは、図２（ｂ）に示す
ように、ピッチ（Ｐ）が２４０ｎｍ（λ＝１．５５μ
ｍ）の（０１−１）の方向の（リッジの延在方向の）周
期構造で、（０１１）の方向に直交する方向に帯状に伸
びてグレイティングを構成している。なお、ここでリッ
ジの延在方向とグレイティングの延在方向は互いに直交
していることが重要であり、よって両者の方向が入れ換
っても何ら問題はない。この場合リッジの延在方向は
（０１１）グレイティングの延在方向は（０１−１）と
なる。ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂは、図２（ｂ）
に示すように、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａからなるグレイティ
ング上にそれに沿って形成されている。尚、図２（ａ）
及び（ｂ）の線III −III での断面のｐ−ＩｎＰ層１８
Ａ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂが、図１のそれ
ぞれ矢視Ｉ−I 及びII−IIの断面に示されている。
ように、ピッチ（Ｐ）が２４０ｎｍ（λ＝１．５５μ
ｍ）の（０１−１）の方向の（リッジの延在方向の）周
期構造で、（０１１）の方向に直交する方向に帯状に伸
びてグレイティングを構成している。なお、ここでリッ
ジの延在方向とグレイティングの延在方向は互いに直交
していることが重要であり、よって両者の方向が入れ換
っても何ら問題はない。この場合リッジの延在方向は
（０１１）グレイティングの延在方向は（０１−１）と
なる。ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂは、図２（ｂ）
に示すように、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａからなるグレイティ
ング上にそれに沿って形成されている。尚、図２（ａ）
及び（ｂ）の線III −III での断面のｐ−ＩｎＰ層１８
Ａ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂが、図１のそれ
ぞれ矢視Ｉ−I 及びII−IIの断面に示されている。
【００１４】ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ及びｐ−
ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２は、図１に示すように、リッ
ジの中央領域を除いて、それぞれ、リッジの両側面から
中央領域まで、Ａｌが選択的に酸化されたＡｌＩｎＡｓ
酸化層２８、３０に転化している。中央領域は、ｐ−Ａ
ｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化
層２２のまま、つまりＡｌＩｎＡｓ非酸化層となってい
る。ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８ＢのＡｌＩｎＡｓ酸
化層２８は、後述するように、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａと共
に回折格子３２として機能する。また、ｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ被酸化層２２のＡｌＩｎＡｓ酸化層３０は電流狭窄層
として機能する。
ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２は、図１に示すように、リッ
ジの中央領域を除いて、それぞれ、リッジの両側面から
中央領域まで、Ａｌが選択的に酸化されたＡｌＩｎＡｓ
酸化層２８、３０に転化している。中央領域は、ｐ−Ａ
ｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化
層２２のまま、つまりＡｌＩｎＡｓ非酸化層となってい
る。ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８ＢのＡｌＩｎＡｓ酸
化層２８は、後述するように、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａと共
に回折格子３２として機能する。また、ｐ−ＡｌＩｎＡ
ｓ被酸化層２２のＡｌＩｎＡｓ酸化層３０は電流狭窄層
として機能する。
【００１５】リッジ上部のコンタクト層２６を除いて、
活性層１６上及びリッジ側面には、ＳｉＮX 膜３４が保
護膜として成膜されている。また、コンタクト層２６上
にはｐ側電極３６が、ｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面にはｎ
側電極３８が形成されている。
活性層１６上及びリッジ側面には、ＳｉＮX 膜３４が保
護膜として成膜されている。また、コンタクト層２６上
にはｐ側電極３６が、ｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面にはｎ
側電極３８が形成されている。
【００１６】以上の構成により、ＤＦＢレーザ素子１０
では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂが酸化されてＡ
ｌ酸化膜２８に転化することにより、屈折率が約２．４
と小さくなるため、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａとの屈折率差が
大きくなる。これにより、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層１８Ｂの
ＡｌＩｎＡｓ酸化層２８は、グレイティングを構成する
ｐ−ＩｎＰ層１８Ａと共に波長λが１．５５μｍの回折
格子３２を形成することができる。
では、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂが酸化されてＡ
ｌ酸化膜２８に転化することにより、屈折率が約２．４
と小さくなるため、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａとの屈折率差が
大きくなる。これにより、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ層１８Ｂの
ＡｌＩｎＡｓ酸化層２８は、グレイティングを構成する
ｐ−ＩｎＰ層１８Ａと共に波長λが１．５５μｍの回折
格子３２を形成することができる。
【００１７】本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０は、
図１に示すように、リッジ内部に回折格子３２を備えて
いるので、光をリッジの外にしみ出させる必要がないの
で、光散乱損失が低下し、横方向結合型ＤＦＢレーザの
レーザ特性を向上させることができると共に、結合係数
が大きくなるので、ＤＦＢレーザ素子の短共振器化が可
能となる。
図１に示すように、リッジ内部に回折格子３２を備えて
いるので、光をリッジの外にしみ出させる必要がないの
で、光散乱損失が低下し、横方向結合型ＤＦＢレーザの
レーザ特性を向上させることができると共に、結合係数
が大きくなるので、ＤＦＢレーザ素子の短共振器化が可
能となる。
【００１８】次いで、図３及び図４を参照して、実施形
態例のＤＦＢレーザ素子１０の作製方法を説明する。図
３（ａ）から（ｃ）及び図４（ｄ）と（ｅ）は、それぞ
れ、本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０を作製する際
の工程を示しており、図３（ａ）から（ｃ）はストライ
プ状リッジと平行方向、図４（ｄ）と（ｅ）はストライ
プ状リッジと直交する方向の断面図である。ＤＦＢレー
ザ素子１０を作製する際には、先ず、図３（ａ）に示す
ように、ｎ−ＩｎＰ基板１２上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り、順次、ｎ−ＩｎＰクラッド層１４、波長１．５５μ
ｍで発振するＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６、及びｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１８Ａを成膜する。次いで、ＥＢ露光用の
レジスト膜を成膜し、ＥＢ露光装置を用いて、ピッチが
２４０ｎｍ（λ＝１．５５μｍ）の（０１−１）方向の
周期構造で、（０１１）の方向に直交する方向に帯状に
伸びるを有するグレイティング（回折格子）をパターニ
ングしてエッチングマスクを形成した後、図３（ｂ）に
示すように、ドライエッチング法によってｐ−ＩｎＰ層
１８Ａをエッチングしてピッチが２４０ｎｍの複数本の
溝を形成する。溝底には、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６が
露出している。
態例のＤＦＢレーザ素子１０の作製方法を説明する。図
３（ａ）から（ｃ）及び図４（ｄ）と（ｅ）は、それぞ
れ、本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０を作製する際
の工程を示しており、図３（ａ）から（ｃ）はストライ
プ状リッジと平行方向、図４（ｄ）と（ｅ）はストライ
プ状リッジと直交する方向の断面図である。ＤＦＢレー
ザ素子１０を作製する際には、先ず、図３（ａ）に示す
ように、ｎ−ＩｎＰ基板１２上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り、順次、ｎ−ＩｎＰクラッド層１４、波長１．５５μ
ｍで発振するＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６、及びｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１８Ａを成膜する。次いで、ＥＢ露光用の
レジスト膜を成膜し、ＥＢ露光装置を用いて、ピッチが
２４０ｎｍ（λ＝１．５５μｍ）の（０１−１）方向の
周期構造で、（０１１）の方向に直交する方向に帯状に
伸びるを有するグレイティング（回折格子）をパターニ
ングしてエッチングマスクを形成した後、図３（ｂ）に
示すように、ドライエッチング法によってｐ−ＩｎＰ層
１８Ａをエッチングしてピッチが２４０ｎｍの複数本の
溝を形成する。溝底には、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６が
露出している。
【００１９】引き続いて、図３（ｃ）に示すように、Ｍ
ＯＣＶＤ法により、溝底及び残留した凸状のｐ−ＩｎＰ
層１８Ａ上に、順次、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８
Ｂ、ｐ−ＩｎＰ層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２
２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層２４、ｐ−ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層２６を成膜する。
ＯＣＶＤ法により、溝底及び残留した凸状のｐ−ＩｎＰ
層１８Ａ上に、順次、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８
Ｂ、ｐ−ＩｎＰ層２０、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２
２、ｐ−第２ＩｎＰクラッド層２４、ｐ−ＧａＩｎＡｓ
コンタクト層２６を成膜する。
【００２０】次に、図４（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2
膜をマスクとし、コンタクト層２６、クラッド層２４、
被酸化層２２、ＩｎＰ層２０、被酸化層１８Ｂ及び溝を
形成したＩｎＰ層１８ＡをＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６の
上面までエッチングして、幅１０μｍで（０１−１）の
方向、即ち周期構造の方向に延びるストライプ状リッジ
を形成する。これにより、リッジ側面にはｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ被酸化層１８Ｂ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２
がそれぞれ露出する。
膜をマスクとし、コンタクト層２６、クラッド層２４、
被酸化層２２、ＩｎＰ層２０、被酸化層１８Ｂ及び溝を
形成したＩｎＰ層１８ＡをＳＣＨ−ＭＱＷ活性層１６の
上面までエッチングして、幅１０μｍで（０１−１）の
方向、即ち周期構造の方向に延びるストライプ状リッジ
を形成する。これにより、リッジ側面にはｐ−ＡｌＩｎ
Ａｓ被酸化層１８Ｂ及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２
がそれぞれ露出する。
【００２１】次いで、水蒸気雰囲気中にて、約５００℃
の温度で１２０分間熱処理を施すことにより、図４
（ｅ）に示すように、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ
及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２をリッジ両側面から
中央領域までそれぞれ酸化させ、ＡｌＩｎＡｓ酸化層２
８及びＡｌＩｎＡｓ酸化層３０を形成する。中央領域
は、ＡｌＩｎＡｓ層のままである。これにより、ＡｌＩ
ｎＡｓ酸化層３０は電流狭窄層として機能し、ＡｌＩｎ
Ａｓ酸化層２８は、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａともに回折格子
３２として機能する。
の温度で１２０分間熱処理を施すことにより、図４
（ｅ）に示すように、ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層１８Ｂ
及びｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層２２をリッジ両側面から
中央領域までそれぞれ酸化させ、ＡｌＩｎＡｓ酸化層２
８及びＡｌＩｎＡｓ酸化層３０を形成する。中央領域
は、ＡｌＩｎＡｓ層のままである。これにより、ＡｌＩ
ｎＡｓ酸化層３０は電流狭窄層として機能し、ＡｌＩｎ
Ａｓ酸化層２８は、ｐ−ＩｎＰ層１８Ａともに回折格子
３２として機能する。
【００２２】次に、リッジ上面のコンタクト層２６を除
く部分に、ＳｉＮX 膜３４を成膜した後、厚さが１００
μｍ程度になるまでｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面を研磨す
る。続いて、コンタクト層２６上にｐ側電極３６を、ｎ
−ＩｎＰ基板１２の裏面にｎ側電極３８をそれぞれ形成
する。これにより、図１に示すＤＦＢレーザ素子１０を
作製することができる。このように作製したＤＦＢレー
ザ素子では、ＡｌＩｎＡｓ層のＡｌが選択的に酸化され
てＡｌ酸化膜に転化することにより、屈折率が約２．４
と小さくなるので、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくな
り、このＡｌＩｎＡｓ酸化層２８とＩｎＰ層１８Ａによ
り回折格子３２が形成される。
く部分に、ＳｉＮX 膜３４を成膜した後、厚さが１００
μｍ程度になるまでｎ−ＩｎＰ基板１２の裏面を研磨す
る。続いて、コンタクト層２６上にｐ側電極３６を、ｎ
−ＩｎＰ基板１２の裏面にｎ側電極３８をそれぞれ形成
する。これにより、図１に示すＤＦＢレーザ素子１０を
作製することができる。このように作製したＤＦＢレー
ザ素子では、ＡｌＩｎＡｓ層のＡｌが選択的に酸化され
てＡｌ酸化膜に転化することにより、屈折率が約２．４
と小さくなるので、ＩｎＰ層との屈折率差が大きくな
り、このＡｌＩｎＡｓ酸化層２８とＩｎＰ層１８Ａによ
り回折格子３２が形成される。
【００２３】上述のように、本実施形態例のＤＦＢレー
ザ素子１０は、二回の結晶成長工程、酸化工程、及び通
常のリッジ型レーザの作製工程によって作製することが
できるので、製造工程が簡単である。よって、ＤＦＢレ
ーザ素子の製品歩留まりが高く、またＤＦＢレーザ素子
の低コスト化を実現することができる。尚、本実施形態
例として、ｎ−ＩｎＰ基板上に波長１．５５μｍで発振
するＤＦＢレーザ素子を作製した例を挙げて本発明を説
明しているが、基板の導電型や、発振波長等には制約は
ない。
ザ素子１０は、二回の結晶成長工程、酸化工程、及び通
常のリッジ型レーザの作製工程によって作製することが
できるので、製造工程が簡単である。よって、ＤＦＢレ
ーザ素子の製品歩留まりが高く、またＤＦＢレーザ素子
の低コスト化を実現することができる。尚、本実施形態
例として、ｎ−ＩｎＰ基板上に波長１．５５μｍで発振
するＤＦＢレーザ素子を作製した例を挙げて本発明を説
明しているが、基板の導電型や、発振波長等には制約は
ない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、回折格子がリッジ内部
に設けられていて、光をリッジの外にしみ出させる必要
がないので、光散乱損失が低下し、レーザ特性が向上す
ると共に、結合係数が大きくなるので、リッジ型分布帰
還レーザ素子の短共振器化が可能となる。また、本発明
に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子は、基板上に
回折格子形成層までの積層構造を形成する結晶成長工程
及びグレーティング上にクラッド層等の積層構造を形成
する結晶成長工程の二回の結晶成長工程、結晶成長工程
間に行う、回折格子形成層をグレーティングに加工する
工程、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層の酸化工程、並びに、通常
のリッジ型半導体レーザ素子の作製工程によって作製す
ることができるので、製造工程が簡単である。よって、
半導体レーザ素子の製品歩留まりが高く、また半導体レ
ーザ素子の低コスト化を実現することができる。
に設けられていて、光をリッジの外にしみ出させる必要
がないので、光散乱損失が低下し、レーザ特性が向上す
ると共に、結合係数が大きくなるので、リッジ型分布帰
還レーザ素子の短共振器化が可能となる。また、本発明
に係るリッジ型分布帰還半導体レーザ素子は、基板上に
回折格子形成層までの積層構造を形成する結晶成長工程
及びグレーティング上にクラッド層等の積層構造を形成
する結晶成長工程の二回の結晶成長工程、結晶成長工程
間に行う、回折格子形成層をグレーティングに加工する
工程、ＡｌＩｎＡｓ被酸化層の酸化工程、並びに、通常
のリッジ型半導体レーザ素子の作製工程によって作製す
ることができるので、製造工程が簡単である。よって、
半導体レーザ素子の製品歩留まりが高く、また半導体レ
ーザ素子の低コスト化を実現することができる。
【図１】実施形態例のＤＦＢレーザ素子の構成を示す断
面図である。
面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１の矢
視Ｉ−Ｉ及び矢視II−IIの断面図である。
視Ｉ−Ｉ及び矢視II−IIの断面図である。
【図３】図３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例のＤＦＢレーザ素子を作製する際の工程毎の断面図で
ある。
例のＤＦＢレーザ素子を作製する際の工程毎の断面図で
ある。
【図４】図４（ｄ）と（ｅ）は、それぞれ、図３（ｃ）
に次いで、実施形態例のＤＦＢレーザ素子を作製する際
の工程毎の断面図である。
に次いで、実施形態例のＤＦＢレーザ素子を作製する際
の工程毎の断面図である。
【図５】従来の横光結合リッジ型ＤＦＢレーザの構成を
示す透視斜視図である。
示す透視斜視図である。
１０ 実施形態例のＤＦＢレーザ素子 １２ ｎ−ＩｎＰ基板 １４ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １６ ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 １８Ａ ｐ−ＩｎＰ層 １８Ｂ ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層 ２０ ｐ−第１ＩｎＰクラッド層 ２２ ｐ−ＡｌＩｎＡｓ被酸化層 ２４ ｐ−第２ＩｎＰクラッド層 ２６ ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層 ２８、３０ ＡｌＩｎＡｓ酸化層 ３２ 回折格子 ３４ ＳｉＮX 膜 ３６ ｐ側電極 ３８ ｎ側電極 ４０ 従来の横光結合リッジ型ＤＦＢレーザ素子 ４２ ｎ−ＩｎＰ基板 ４２ ｎ−ＩｎＰ基板 ４４ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４６ ＳＣＨ活性層 ４８ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ５０ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ５２ 平面部 ５４ 回折格子 ５６ 保護絶縁膜 ５８ ｐ側電極 ６０ ｎ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粕川 秋彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA64 AA74 CA12 DA05 DA24 DA27 EA29
Claims (3)
- 【請求項１】 活性層上に設けられたリッジ内に、リッ
ジの延在方向に伸びる光導波路と、光導波路の両側に設
けられた回折格子とを有するリッジ型分布帰還半導体レ
ーザ素子であって、 回折格子が、リッジ両側面からリッジ中央の光導波路ま
での両領域に、リッジの延在方向に所定の周期で交互
に、それぞれ、リッジの延在方向に直交する方向に延在
する帯状の、ＡｌＩｎＡｓ酸化層と、ＩｎＰ層とで形成
されていることを特徴とするリッジ型分布帰還半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項２】 回折格子に並行する光導波路が、ＡｌＩ
ｎＡｓ非酸化層で形成されていることを特徴とする請求
項１に記載のリッジ型分布帰還半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 回折格子を形成するＡｌＩｎＡｓ酸化層
及びＩｎＰ層とは異なる層位置でリッジ内に設けられ、 リッジの中央領域でリッジの延在方向に帯状に伸びる第
２のＡｌＩｎＡｓ非酸化層と、 第２のＡｌＩｎＡｓ非酸化層の両側縁からリッジの両側
壁までそれぞれ延在して電流狭窄領域として機能する第
２のＡｌＩｎＡｓ酸化層とを有することを特徴とする請
求項１又は２に記載のリッジ型半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228484A JP2002043688A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228484A JP2002043688A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043688A true JP2002043688A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=18721759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000228484A Pending JP2002043688A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002043688A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010199219A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP2011199040A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| CN103311804A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-18 | 南京威宁锐克信息技术有限公司 | 边耦合半导体激光器的制造方法 |
| CN103606816A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-02-26 | 南京威宁锐克信息技术有限公司 | 单片集成边耦合半导体激光器及多波长激光器阵列的制备方法 |
| CN110880675A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-13 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 侧面光栅氧化限制结构单纵模边发射激光器及其制备方法 |
| CN114188819A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 一种1342纳米波长大功率微结构dfb激光器 |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228484A patent/JP2002043688A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010199219A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Hamamatsu Photonics Kk | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP2011199040A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| CN103311804A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-09-18 | 南京威宁锐克信息技术有限公司 | 边耦合半导体激光器的制造方法 |
| CN103606816A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-02-26 | 南京威宁锐克信息技术有限公司 | 单片集成边耦合半导体激光器及多波长激光器阵列的制备方法 |
| CN103606816B (zh) * | 2013-10-25 | 2016-08-17 | 南京威宁锐克信息技术有限公司 | 单片集成边耦合半导体激光器及多波长激光器阵列的制备方法 |
| CN110880675A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-03-13 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 侧面光栅氧化限制结构单纵模边发射激光器及其制备方法 |
| WO2021102722A1 (zh) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 侧面光栅氧化限制结构单纵模边发射激光器及其制备方法 |
| CN114188819A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 江苏华兴激光科技有限公司 | 一种1342纳米波长大功率微结构dfb激光器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5287460B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| US7496127B2 (en) | Optical device coupling light propagating in optical waveguide with diffraction grating | |
| JP4312239B2 (ja) | 光素子及びその製造方法 | |
| JP5177285B2 (ja) | 光素子及びその製造方法 | |
| JPWO2009116140A1 (ja) | 光半導体素子及びその製造方法 | |
| JP6588859B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP3682367B2 (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| JP2982422B2 (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP3576560B2 (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000269587A (ja) | 光半導体装置及びその製造方法 | |
| JP2002043688A (ja) | リッジ型分布帰還半導体レーザ素子 | |
| US20060120428A1 (en) | Distributed feedback (DFB) semiconductor laser and fabrication method thereof | |
| JP2950302B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| US20030091080A1 (en) | Semiconductor laser device | |
| JP4842983B2 (ja) | 半導体光集積素子及びその作製方法 | |
| US20210126430A1 (en) | Semiconductor Laser | |
| JP5163355B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2002057405A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| KR100723833B1 (ko) | 분포귀환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 | |
| JP2671317B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2001111169A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2019012769A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPS6237834B2 (ja) | ||
| JP2003023209A (ja) | 半導体素子の製造方法および半導体素子 | |
| JP2004128372A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ素子 |