JP2004031402A - 分布帰還型半導体レーザ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】共振器長が５００μｍ以上で、高い単一モード歩留まりを有し、且つ、高出力下でも狭いスペクトル線幅を有する分布帰還型半導体レーザを提供する。
【解決手段】共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子は、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５が形成される領域の長さが共振器長の５０％以上であある。ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６の近傍では、後端部２６に向かってデューティ比を連続的に小さくする。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分布帰還型半導体レーザ素子に関し、特に、共振器長が５００μｍ以上で、且つ、高い単一モード歩留まりを有し、高出力下でも狭いスペクトル線幅を有する分布帰還型半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
分布帰還型半導体レーザ素子（以下、ＤＦＢレーザ素子と呼ぶ）は、単一波長性に優れ、中・長距離の光ファイバ伝送システムにおいて信号光源として用いられる。特に、外部変調器と組み合わせて用いられるＣＷ駆動ＤＦＢレーザ素子では、長距離伝送のため、高出力性、高い単一モード安定性に加え、狭いスペクトル線幅を有することが必要となる。また、ＤＦＢレーザ素子は通常、光出射側となる一方の面（以下、前端面と言う）に低反射率膜を、他方の面（以下、後端面と言う）に高反射率膜を施すことにより高効率化されている。
【０００３】
ＤＦＢレーザ素子の高出力化を実現するためには、結合係数κと共振器長Ｌの積κＬを小さくする必要がある。一方、κＬが小さ過ぎると、単一モード安定性に優れたＤＦＢレーザ素子を得るのが困難となるため、適度な範囲に制御する必要がある。
【０００４】
高出力化のためには、また、共振器長Ｌを長くすることが有効であり、それに伴って結合係数κを小さくする必要がある。この場合、小さい結合係数κを再現性良く実現することは困難であるため、回折格子を共振器の長さ方向の一部に形成することにより、実効的なκＬを小さくしたＤＦＢレーザ素子が特開平１１−６８２２０号公報に開示されている。
【０００５】
上記公報に記載のＤＦＢレーザ素子を図６（ａ）に示す。ＤＦＢレーザ素子４０では、回折格子４１を形成する領域の長さ（以下、回折格子長と言う）Ｌｇを素子長（共振器長）の５２％以上６４％以下で、且つ、κＬｇを０．８以上２以下とすることにより、単一モード安定性の強さを表す主モードと副モードとの反射鏡損失差（ΔαＬ）を大きくとり、高い単一モード安定性、高歩留まり特性、及び高効率・高出力特性を実現している。同図中、４４は活性層、４５は光ガイド層、４３は低反射率端面、４４は高反射率端面、４６は電極を夫々示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したＤＦＢレーザ素子４０では、以下のような問題があった。
第１には、同公報に記載の回折格子長は、主として共振器長が２５０μｍ以下の素子を考慮したものであり、更に高出力化を実現するために、共振器長を例えば５００μｍ以上としたＤＦＢレーザ素子に適用しようとした場合、高い単一モード歩留まりが得られなかった。
【０００７】
第２には、ＤＦＢレーザ素子４０では、光電界強度の分布が、図５（ａ）に示すように、共振器の後端面に近い側の回折格子の端部において急峻な変化を伴うため、高電流注入下でホールバーニングが起き易く、これに伴い高出力下でのスペクトル線幅の増大が発生していた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、共振器長が５００μｍ以上で、高い単一モード歩留まりを有し、且つ、高出力下でも狭いスペクトル線幅を有する分布帰還型半導体レーザを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決する研究の過程において、同公報に記載の回折格子長を共振器長５００μｍ以上の素子に適用した場合に、高い単一モード歩留まりが得られないのは、回折格子長が短かすぎるためではないかと考えた。そこで共振器長が長い場合には、共振器長が短い場合に比べて、回折格子長を長くした場合においても共振器内部の光電界強度分布が大きくなりにくい（ホールバーニングが起こりにくい）ことに着目した。すなわち、回折格子長を同公報に記載の値より大きく採ることにより、高い単一モード歩留まりを有するＤＦＢレーザ素子を得ることを着想し、後述のシミュレーションを行い、本発明を完成するに至った。
【００１０】
また、高出力下のスペクトル線幅の増大を抑制するために、共振器の後端面に近い側の回折格子の端部近傍において、回折格子が順次に消失する構造にすることを着想した。即ち、図６（ｂ）に示すように、共振器の後端面３３に近い側の回折格子３４の端部３１の近傍で、回折格子３４が順次に消失するように形成する構造について、その特性をシミュレーションした。その結果、図５（ｂ）に示すように、該端部３１の近傍で共振器内部の光電界強度の分布が平滑化され、高電流注入下でのホールバーニングを抑制し、高出力下の狭いスペクトル線幅を実現することを確認した。同図中、３２は前端面、３５は活性層を夫々示す。
【００１１】
そこで、上記目的を達成する本発明に係る分布帰還型半導体レーザ素子は、共振器と平行に形成された回折格子を有し、光出射端となる一方の端面（前端面）に低反射率膜が、他方の端面（後端面）に高反射率膜が夫々形成された、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子であって、
前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の５０％以上であることを特徴としている。
【００１２】
回折格子が形成される領域の長さを共振器長の５０％以上とすることにより、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子において、高い単一モード歩留まりを得ることができる。ここで、単一モード歩留まりとは、製造した半導体レーザ素子に対して、主モードに対する副モード抑圧比（ＳＭＳＲ：ＳｉｄｅＭｏｄｅ　Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｒａｔｉｏ）が、所定の値以上を保つ半導体レーザ素子の数の比率である。
【００１３】
本発明では、前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の６５％以上であることが望ましい。回折格子が形成される領域の長さを共振器長の６５％以上とすることにより、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子において、更に高い単一モード歩留まりを得ることができる。
【００１４】
本発明では、前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の９５％以下であることが望ましい。回折格子が形成される領域の長さを共振器長の９５％以下とすることにより、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子において、反射鏡損失の増大を抑制し、スペクトル線幅の広がりを抑制することができる。
【００１５】
本発明の好適な実施態様では、前記他方の端面に近い側の回折格子の端部（後端部）近傍では、該端部に向かって前記回折格子が順次に消失する。この場合、後端部近傍における光電界強度の分布を平滑化し、高電流注入下でのホールバーニングを抑制し、高出力下でも狭いスペクトル線幅を実現することができる。なお、回折格子が順次に消失するのは、例えば、連続的に消失してもよく、或いは段階的に消失してもよい。
【００１６】
またこの場合、前記他方の端面に近い側の回折格子の端部近傍では、該端部に向かってデューティ比が順次に小さくなるのが好ましい。或いはこれに代えて、前記他方の端面に近い側の回折格子の端部近傍では、該端部に向かって前記回折格子の幅が順次に小さくなる、つまり、回折格子の帯状片の長さが順次に小さくなるのが好ましい。
後端部に向かってデューティ比又は回折格子の帯状片の長さを順次に小さくする回折格子の作製は、回折格子パターンを有するレジスト膜を形成する工程において、電子ビーム（ＥＢ）描画装置を使用し、後端部近傍の電子ビーム照射量を調節するだけでよいので、従来の作製方法に対して極めて少ない変更を加えた方法で作製でき、スループット及び製造コストのレベルを維持することができる。
【００１７】
上記以外にも、後端部に向かって、回折格子の帯状片を順次に間引いたり、或いは、回折格子の帯状片の厚さを順次に小さくすることにより、上記同様の効果を得ることができる。
【００１８】
本発明は、好適には、前記回折格子の結合係数κと、前記回折格子が形成される領域の長さＬｇとの積κＬｇが、０．５以上１．５以下であることが望ましい。κＬｇが０．５以下だと、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子において、回折格子による光の共振器内への閉じ込めが弱いため、しきい値電流密度の上昇、単一モード歩留まりの低下といった問題が起きてしまうことがあり、またκＬｇが１．５以上だと、回折格子による光の共振器内への閉じ込めが強くなるため、スロープ効率が低下し、高出力化に不向きであるからである。
【００１９】
本発明の分布帰還型半導体レーザ素子では、光出力が６０ｍＷ以上で１ＭＨｚ以下のスペクトル線幅を達成することが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に際して、共振器長が５００μｍ以上のＤＦＢレーザ素子についてシミュレーションを行い、回折格子長と単一モード歩留まり、及び反射鏡損失αとの関係を調べ、下記に要約する事実を見出した。
【００２１】
図４（ａ）に、共振器長が８００μｍで、結合係数κと回折格子長Ｌｇとの積κＬｇを１とし、共振器長に対する回折格子長Ｌｇを変化させた際の単一モード歩留まりの変化をシミュレーションした結果を示す。単一モード歩留まりでは、主モードと副モードとの反射鏡損失差（ΔαＬ）が０．１以上を単一モード発振達成の目安とした。同図より、単一モード歩留まり６０％以上を得るためには、回折格子長の比率を５０％以上、更に単一モード歩留まり８０％以上を得るためには、回折格子長の比率を６５％以上にすると良いことが判かる。
【００２２】
図４（ｂ）に、上記同様の条件で、共振器長に対する回折格子長Ｌｇを変化させた際の反射鏡損失αの変化をシミュレーションした結果を示す。反射鏡損失αは、スペクトル線幅を示す目安であり、理論的には、スペクトル線幅は反射鏡損失αが小さい程狭くなる。同図より、回折格子長の割合を９５％以上とすることは、反射鏡損失αが極めて増大するため望ましくないと言える。なお、反射鏡損失αが小さいほど発振しきい値電流は下がるが、効率は減少する。
【００２３】
上記により、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子において、高い単一モード歩留まりを得るために最適な回折格子長Ｌｇは、共振器長の５０％以上で、好適には６５％以上で、且つ９５％以下であると言える。なお、共振器内部で回折格子を形成する領域は、前端面寄りに限定する必要はなく、何れの位置であっても、上記の結果を得ることができる。
【００２４】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。
実施形態例１
図１は、本実施形態例のＤＦＢレーザ素子の部分断面を示す斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０は、共振器長が８００μｍで、発振波長を１５５０ｎｍに設定したＤＦＢレーザ素子であって、図１及び図２に示すように、膜厚３５０μｍ程度のｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＩｎＰバッファ層１２、波長に換算したバンドギャップが１５６０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰからなるＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１４、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５、回折格子１５を埋め込んだｐ−ＩｎＰ埋め込み層１６、及びｐ−ＩｎＰクラッド層１７の積層構造を有する。
【００２５】
活性層の利得ピーク波長と発振波長との差は、デチューニング量と呼ばれ、ＤＦＢレーザ素子の特性を大きく左右するパラメータである。狭いスペクトル線幅を実現するためには、負のデチューニング量を採ることが有効であると考えられている。本実施形態例では、このデチューニング量として、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３の利得ピーク波長と発振波長との差が−１０ｎｍとなるように設定した。
【００２６】
ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５は、膜厚が２０ｎｍ、周期が２４０ｎｍであり、前端面２４寄りで長さが５５０μｍの領域に形成される。この長さは、共振器長の６９％に相当する。デューティ比は約２５％であり、且つ、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６の近傍で、連続的に小さくなるように形成される。ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の結合係数κと、回折格子長Ｌｇとの積である回折格子強度κＬｇは、１．０である。ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の膜厚は、３０ｎｍとしてもよい。
【００２７】
積層構造のうち、ｐ−ＩｎＰクラッド層１７、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層１６、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１４、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３、及びｎ−ＩｎＰバッファ層１２の上部層は、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３が約２μｍの幅を有するように、メサストライプ状に加工されている。
メサストライプの両側は、ｐ−ＩｎＰ層２０及びｎ−ＩｎＰ層２１の積層構造からなる電流ブロック層で埋め込まれている。
【００２８】
ｐ−ＩｎＰクラッド層１７及びその両側のｎ−ＩｎＰ層２１上には、膜厚約２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１８及び高ドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１９が、順次に、積層されている。
高ドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１９上には、ｐ側電極２２としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ多層金属膜が、ｎ−ＩｎＰ基板１１の裏面にはｎ側電極２３としてＡｕＧｅＮｉ膜が、夫々設けてある。ＤＦＢレーザ素子１０の前端面２４には無反射コーティング膜（図示なし）が、後端面２５には高反射コーティング膜（図示なし）が、夫々成膜されている。
【００２９】
ＤＦＢレーザ素子１０の作製に当っては、先ず、ＭＯＣＶＤ装置を使って、成長温度６００℃で、ｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ｎ−ＩｎＰバッファ層１２、波長に換算したバンドギャップが１５６０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰからなるＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１４、膜厚２０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の形成層を成長させた。
【００３０】
次いで、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の形成層上に電子ビーム（ＥＢ）描画用レジストを約１００ｎｍの膜厚で塗布し、ＥＢ描画装置を使って、回折格子パターンを有するレジスト膜（図示なし）を形成した。
回折格子パターンは、前端面２４寄りで長さが５５０μｍの領域に、周期が約２４０ｎｍ、デューティ比が約２５％で、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６に対応する回折格子パターン端部（図示なし）の近傍でデューティ比が連続的に小さくなるように形成した。また、回折格子強度κＬｇが、１．０になるように形成した。
【００３１】
本実施形態例の上記作製方法では、ＥＢ描画装置を使用し、レジスト膜の上記回折格子パターン端部の近傍に照射する電子ビーム照射量を調節するだけで、上述のようにＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６の近傍でデューティ比が連続的に小さくなるように形成することが可能である。
【００３２】
続いて、ドライエッチング装置を使ってレジスト膜上からＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の形成層を貫通するようにエッチングして、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５を形成した。次いで、ＭＯＣＶＤ装置を使って、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層１６及びｐ−ＩｎＰクラッド層１７を成長させ、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の埋め込み再成長を行った。
【００３３】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、基板全面にＳｉＮｘ膜を成膜し、フォトリソグラフィ技術と反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法により、ＳｉＮｘ膜をエッチングして、回折格子１５の周期方向に延びるストライプ状のＳｉＮｘ膜マスク（図示せず）を形成した。
続いて、ストライプ状のＳｉＮｘ膜マスクをエッチングマスクとして、ｐ−ＩｎＰクラッド層１７、ｐ−ＩｎＰ埋め込み層１６、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５、ｐ−ＩｎＰスペーサ層１４、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３、及びｎ−ＩｎＰバッファ層１２の上部をエッチングして、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３が約２μｍの幅を有するメサストライプ状に加工した。
【００３４】
次いで、ＳｉＮｘ膜マスクを選択成長マスクとして使い、ｐ−ＩｎＰ層２０及びｎ−ＩｎＰ層２１を、順次に、選択成長させて、メサストライプの両脇を埋め込み、電流ブロック層とした。ＳｉＮｘ膜マスクを除去した後、膜厚約２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１８及び高ドープＩｎＧａＡｓ層１９を、順次に、成長させた。
【００３５】
次いで、高ドープＩｎＧａＡｓコンタクト層１９上に、ｐ側電極２２としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ多層金属膜を設けた。また、基板厚が約３５０μｍになるように、ｎ−ＩｎＰ基板１１の裏面を研磨し、研磨後の裏面に、ｎ側電極２３としてＡｕＧｅＮｉ膜を設けた。更に、ウエハを前端面２４及び後端面２５で壁開し、各前端面２４には無反射コーティング膜を、各後端面２５には高反射コーティング膜を成膜し、次いで個々のレーザ素子に分割した後に、チップ化しボンディングした。
【００３６】
本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０は、前述のように、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５を形成する領域の長さを共振器長の６９％とすることにより、共振器長が８００μｍの本実施形態例のＤＦＢレーザ素子でも、高い単一モード歩留まりを得ることができた。
また、後端部２６の近傍で、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５のデューティ比が連続的に小さくなる構造を有することにより、後端部２６の近傍における共振器内部の光電界強度の分布を平滑化し、高電流注入下でのホールバーニングを抑制し、高出力下でも狭いスペクトル線幅を実現することができた。なお、デューティ比が、連続的に小さくなる態様に代えて、段階的に小さくなるデューティ比を形成しても同様の効果が得られる。
【００３７】
本実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０の性能を評価するために、種々の測定を行った。ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層１３のバンドギャップ波長を揃えるため、測定には、基板中心附近で作製されたものを用いた。
単一モード歩留まりは８７％で、十分高い値が得られたと評価できる。また、光出力６０ｍＷ時のスペクトル強度比−３ｄＢにおけるスペクトル線幅は０．６ＭＨｚで、標準偏差が０．０２ＭＨｚであり、高出力下のスペクトル線幅として、十分狭い値が得られたと評価できる。
【００３８】
比較例
実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０との比較を行うために、従来のＤＦＢレーザ素子を試作した。
従来のＤＦＢレーザ素子（図示なし）は、共振器長が８００μｍで、発振波長を１５５０ｎｍに設定したＤＦＢレーザ素子であって、実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０とは、以下の点を除いて同様の構成をしている。即ち、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５が、前端面２４寄りで長さが５５０μｍの領域に形成される構成に代えて、前端面２４寄りで長さが４５０μｍの領域に形成される。この長さは、共振器長の５６％に相当する。また、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５のデューティ比が、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５が形成される全ての領域で２５％で、後端部２６で不連続的に０になる。
【００３９】
従来のＤＦＢレーザ素子の製造にあたっては、実施形態例１の回折格子パターン（図示なし）を有するレジスト膜を形成する工程において、回折格子パターンを、長さが５５０μｍに代えて、長さが４５０μｍの領域に形成する。また、回折格子パターンのデューティ比を、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５を形成する全ての領域で２５％とし、後端部２６に対応する回折格子パターン端部（図示なし）で不連続的に０になるように形成した。
【００４０】
このような従来のＤＦＢレーザ素子を試作し、実施形態例１と同様の測定を行ったところ、単一モード歩留まりが６２％、光出力６０ｍＷ時のスペクトル強度比−３ｄＢにおけるスペクトル線幅は１．０ＭＨｚで、標準偏差が０．０２３ＭＨｚであった。測定には、ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層（図示なし）のバンドギャップ波長を揃えるため、基板中心附近で作製されたものを用いた。
【００４１】
上述の実施形態例１及び比較例の試験結果より、実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０は、従来のＤＦＢレーザ素子と比較して、高い単一モード歩留まり、及び高出力下での狭いスペクトル線幅を実現するものと評価できる。
【００４２】
実施形態例２
図３（ａ）に本実施形態例のＤＦＢレーザ素子のＩｎＧａＡｓＰ回折格子の平面図を示し、図３（ｂ）に製造途中の一工程段階における平面詳細図を示す。同図中で、図１及び図２に示すＤＦＢレーザ素子１０と同様の構成を有する部分については、同じ符号を付した。
ＤＦＢレーザ素子３０は、共振器長が８００μｍで、発振波長を１５５０ｎｍに設定したＤＦＢレーザ素子であって、実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０とは、後端部２６の近傍でＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５のデューティ比が連続的に小さくなる構成に代えて、図３（ａ）に示すように、後端部２６の近傍でＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の帯状片の長さが連続的に小さくなるように形成されることを除いて、同様の構成をしている。
【００４３】
従って、本実施形態例のＤＦＢレーザ素子３０は、回折格子パターン２８の後端部２９の近傍で帯状片の長さが連続的に小さくなるように形成することを除いて、先の実施形態例のＤＦＢレーザ素子１０と同様の作製方法で作製することができる。
【００４４】
本実施形態例のＤＦＢレーザ素子３０は、上述の構成を採ることにより、実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０と同様の効果が得られた。なお、ＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６の近傍における形状は、帯状片の長さが連続的に小さくなるものであれば、上記形状に限定されない。また、帯状片の長さが、連続的に小さくなる構成に代えて、段階的に小さくなるように形成しても同様の効果が得られる。
【００４５】
本実施形態例の作製方法でも、ＥＢ描画装置を使用し、レジスト膜の上記回折格子パターン端部の近傍に照射する電子ビーム照射量を調節するだけで、上述のようにＩｎＧａＡｓＰ回折格子１５の後端部２６の近傍で帯状片の長さが連続的に小さくなるように形成することが可能である。
【００４６】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のＤＦＢレーザ素子は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したＤＦＢレーザ素子も、本発明の範囲に含まれる。
例えば、実施形態例で示した成膜方法、化合物半導体層の組成及び膜厚、メサ幅、プロセス条件等は、本発明の理解を容易にするための一つの例示であって、本発明はこの例示に限定されるものではない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、回折格子が形成される領域の長さを共振器長の５０％以上にすることによって、共振器長が５００μｍ以上のＤＦＢレーザ素子において、高い単一モード歩留まりを有するＤＦＢレーザ素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態例１のＤＦＢレーザ素子１０の部分断面を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。
【図３】（ａ）は実施形態例２のＤＦＢレーザ素子のＩｎＧａＡｓＰ回折格子の平面図であり、（ｂ）は製造途中の一工程段階における平面詳細図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態のシミュレーションに係る共振器長に対する回折格子長の比率と単一モード歩留まりとの関係を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態のシミュレーションに係る共振器長に対する回折格子長の比率と反射鏡損失αとの関係を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、特開平１１−６８２２０号公報に記載の半導体レーザにおける、レーザ共振方向の内部光電界強度の分布を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明のＤＦＢレーザ素子における、レーザ共振方向の内部光電界強度の分布を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、従来の半導体レーザの構造を示す断面図であり、（ｂ）は、本発明のＤＦＢレーザ素子の構造を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１０　ＤＦＢレーザ素子
１１　ｎ−ＩｎＰ基板
１２　ｎ−ＩｎＰバッファ層
１３　ＭＱＷ−ＳＣＨ活性層
１４　ｐ−ＩｎＰスペーサ層
１５　ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層
１６　ＩｎＰ埋め込み層
１７　ｐ−ＩｎＰクラッド層
１８　ｐ−ＩｎＰクラッド層
１９　ＩｎＧａＡｓコンタクト層
２０　ｐ−ＩｎＰ層
２１　ｎ−ＩｎＰ層
２２　ｐ側電極
２３　ｎ側電極
２４　前端面（出射端面）
２５　後端面
２６　回折格子の後端部
２７　回折格子の形成層
２８　回折格子パターンが形成されたレジスト膜
２９　回折格子パターンの後端部
３０　実施形態例２のＤＦＢレーザ素子
４０　特開平１１−６８２２０号公報に記載の半導体レーザ
４１　回折格子
４２　高反射率端面
４３　低反射率端面
４４　活性層
４５　光ガイド層
４６　電極

Claims (8)

1. 共振器と平行に形成された回折格子を有し、光出射端となる一方の端面に低反射率膜が、他方の端面に高反射率膜が夫々形成された、共振器長が５００μｍ以上の分布帰還型半導体レーザ素子であって、
   前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の５０％以上であることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
2. 前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の６５％以上である、請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
3. 前記回折格子が形成される領域の長さが、共振器長の９５％以下である、請求項１又は２に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
4. 前記他方の端面に近い側の回折格子の端部近傍では、該端部に向かって前記回折格子が順次に消失する、請求項１〜３に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
5. 前記他方の端面に近い側の回折格子の端部近傍では、該端部に向かってデューティ比が順次に小さくなる、請求項１〜４に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
6. 前記他方の端面に近い側の回折格子の端部近傍では、該端部に向かって前記回折格子の幅が順次に小さくなる、請求項１〜４に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
7. 前記回折格子の結合係数κと、前記回折格子が形成される領域の長さＬｇとの積κＬｇが、０．５以上１．５以下である、請求項１〜６に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。
8. 光出力６０ｍＷ以上におけるスペクトル線幅が１ＭＨｚ以下である、請求項１〜７に記載の分布帰還型半導体レーザ素子。

Images