JP2013168513A - Semiconductor laser and optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回析格子を有する半導体レーザに関する。 The present invention relates to a semiconductor laser having a diffraction grating.
光通信システムの普及に伴い、通信用光源として使用される半導体レーザの重要性が増している。このような状況下において、例えば非特許文献1に開示された分布帰還形(DFB)レーザでは、活性領域の上に回析格子を設け、回析格子の波長選択により、複数の縦モードの中から一つのモードを選択して、単一モード発振を得るようにしている。
With the spread of optical communication systems, the importance of semiconductor lasers used as communication light sources is increasing. Under such circumstances, for example, in a distributed feedback (DFB) laser disclosed in
非特許文献1に開示されたDFBレーザでは、活性領域の全体にわたって回析格子を形成した構成となっている。しかしながら、共振器内部に閉じ込められる光が強くなりすぎて、光出力のパワーが小さくなりやすい。
The DFB laser disclosed in Non-Patent
そこで本発明は、光出力のパワーを向上させることができる半導体レーザおよび光半導体装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser and an optical semiconductor device that can improve the power of optical output.
上記の目的を達成するための半導体レーザは、基板上に形成された光の活性層と、前記活性層の上に形成され、回析格子領域、および、非回析格子領域を有する形成層と、前記形成層の上に形成されたクラッド層と、を含み、前記形成層において、前記回析格子領域は光の出射端面から離れた領域に形成され、前記非回析格子領域は前記出射端面側に形成されており、前記形成層の全領域に対する、前記出射端面側の前記非回析格子領域の占める比率が、所定の値になるように設定されているものである。 A semiconductor laser for achieving the above object includes a light active layer formed on a substrate, a formation layer formed on the active layer and having a diffraction grating region and a non-diffraction lattice region. A cladding layer formed on the formation layer, wherein the diffraction grating region is formed in a region away from the light emission end face, and the non-diffraction grating region is the emission end face. The ratio of the non-diffraction grating region on the emission end face side to the entire region of the formation layer is set to be a predetermined value.
ここで、前記回析格子領域、および、非回析格子領域に電流を注入する共通の電極をさらに含むようにしてもよい。 Here, a common electrode for injecting a current into the diffraction grating region and the non-diffraction lattice region may be further included.
前記出射端面とは反対側の光の後端面は、無反射コーティングが施されているようにしてもよい。 The rear end surface of the light opposite to the emission end surface may be provided with a non-reflective coating.
前記出射端面とは反対側の光の後端面は、高反射コーティングが施されているようにしてもよい。 The rear end surface of the light opposite to the emission end surface may be provided with a highly reflective coating.
前記出射端面は、無反射コーティングが施されているようにしてもよい。 The exit end face may be provided with a non-reflective coating.
前記回析格子領域は、光の位相をシフトする構造を有するようにしてもよい。 The diffraction grating region may have a structure that shifts the phase of light.
同一基板上に、前記半導体レーザと、前記半導体レーザの変調器とを含み、前記変調器側の光の出射端面は、無反射コーティングが施されているようにしてもよい。 The semiconductor laser may include the semiconductor laser and the modulator of the semiconductor laser on the same substrate, and the light emitting end face on the modulator side may be provided with a non-reflective coating.
前記回析格子領域に対応する光導波路の幅は同じであり、前記非回析格子領域に対応する光導波路の幅は光の出射端面に向かって漸増するように形成されるようにしてもよい。 The width of the optical waveguide corresponding to the diffraction grating region may be the same, and the width of the optical waveguide corresponding to the non-diffraction grating region may be formed so as to gradually increase toward the light exit end face. .
本発明によれば、光出力のパワーを向上させることができる。 According to the present invention, the power of light output can be improved.
以下、本発明の複数の実施形態について説明する。各実施形態に係る半導体レーザは、回析格子を含んで構成され、回析格子を利用して光を出力するための装置である。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described. The semiconductor laser according to each embodiment is configured to include a diffraction grating and is an apparatus for outputting light using the diffraction grating.
<第1実施形態>
本発明の半導体レーザの第1実施形態について、図1ないし図7を参照して説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the semiconductor laser of the present invention will be described with reference to FIGS.
[半導体レーザの構成]
図1は、本実施形態における半導体レーザ10の構成例を示す図である。
[Configuration of semiconductor laser]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
図1に示すように、この半導体レーザ10は、全体としてn型のInP基板1上に形成されており、基板1の上には、活性層2、形成層3、コンタクト層を含むp型のクラッド層4、および、p型の電極5の順に、それらが積層されている。
As shown in FIG. 1, the
なお、基板1の裏面には、その全面に不図示の共通電極が形成されている。
A common electrode (not shown) is formed on the entire back surface of the
この半導体レーザ10において、導波路は、例えば、クラッド層4を下側の活性層3まで切り込んだリッジ構造で示されている。
In this
この実施形態では、基板1として例えばInP基板を適用する一例を示している。一般に、光通信に用いられる光の波長は1.3〜1.5μm帯であるため、その波長帯にバンドギャップをもつInP系の基板が広く用いられている。
In this embodiment, an example in which an InP substrate, for example, is applied as the
活性層2は、例えばInGaAlAs歪量子井戸層を含んでいる。この場合、活性層2では、フォトルミネッセンス(Photoluminescence Spectroscopy)のピーク(PLピーク)が例えば1.3μm付近の光を発光するような量子井戸構造としている。
The
形成層3は、回析格子を有する。この場合、回析格子の周期および深さは、ブラッグ波長が例えば1.3μm程度となるように設定される。この形成層3の構成については、後に詳細に説明する。形成層3の材料としては、例えばInGaAsPが用いられる。
The
クラッド層4は、光の出力方向であるz軸方向に沿って、同じ幅で形成されている。この場合、クラッド層4の材料としては、例えばInPが用いられる。
The
電極5は、クラッド層4を覆うように形状されている。
The
半導体レーザ10の両端面6,7、すなわち、前端面6および出射端面7は、いずれも無反射コーティングが施されている。
Both end faces 6 and 7 of the
図2は、半導体レーザ10のz軸方向に沿った断面図である。
図2に示した半導体レーザ10では、図1に示したように、基板1上に、活性層2、形成層3、クラッド層4、および、電極5が、順次形成されている。そして、図2では、基板1、活性層2、形成層3およびクラッド層4の両端面、すなわち前端面6および出射端面7が示してある。また、光出力11が、出射端面7から出射する様子が示してある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
In the
また、この実施形態では、図2に示したように、形成層3では、回析格子が形成されている領域(以下、「回析格子領域」という。)31と、回析格子が形成されていない領域(以下、「非回析格子領域」という。)32,33とが設けられている。これらの領域31,32,33には、共通の電極5によって電流が注入される。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the
非回析格子領域33は前端面6側に形成され、非回析格子領域32は出射端面7側に形成されている。非回析格子領域32は、電流が注入される活性領域として機能する。この場合、非回析格子領域32,33の長さは、それぞれL12、L13とする。
The
回析格子領域31は、2つの非回析格子領域32,33の間に位置するように形成されている。回析格子領域31には、位相シフト構造sが設けられる。図2の例では、回析格子領域31における位相を波線で表してある。位相シフト構造sの位置は、変更可能である。
The
また、位相シフト構造sのシフト量は、良好な単一モード発振を得るために、例えばπ/4に設定される。 Further, the shift amount of the phase shift structure s is set to π / 4, for example, in order to obtain a good single mode oscillation.
図2では、回析格子領域31の長さをL11、形成層3全体の長さをL1(=L11+L12+L13)とする。この場合には、半導体レーザ10の共振器長も、L1となる。
In FIG. 2, the length of the
[半導体レーザの作製方法]
次に、本実施形態における半導体レーザ10の作製方法について図1および図2を参照して説明する。
[Method of manufacturing semiconductor laser]
Next, a method for manufacturing the
まず、図1および図2に示したように、n−InP基板1上に、PLピーク波長1.3μm付近のInGaAlAs歪量子井戸構造を有する活性層2、および、InGaAsP形成層3を成長させる。
First, as shown in FIGS. 1 and 2, an
次に、InGaAsP形成層3をウェットまたは/およびドライエッチングして、図2に示した回析格子領域31に、ブラッグ波長を1.3μm程度とする回析格子を形成する。
Next, the
次に、コンタクト層を含むp−InPクラッド層4を成長させて、半導体レーザ10の積層構造を形成する。
Next, the p-InP clad
次に、コンタクト層のうち、図1の電極5を形成する部分を除く部分をウェットまたは/およびドライエッチングして、電極5を形成する部分以外の部分を露出させる。
Next, wet etching and / or dry etching is performed on portions of the contact layer excluding the portion where the
次に、形成されたクラッド層4を、形成層3までウェットまたは/およびドライエッチングして、図1に示したようなリッジ構造のメサ導波路を形成した後、スパッタリングにより絶縁膜を形成層3表面上に施す。
Next, the formed
次に、電極5を形成するとともに、基板1の裏面を研磨して基板1の裏面にn形の共通電極を形成する。その後、半導体レーザ10のへき開面処理により、共振器の長さが例えば400μm、すなわちL=400μmの半導体レーザ10を作製する。
Next, the
そして、半導体レーザ10の両端面6、7に無反射コーティングを施して完成させる。なお、無反射コーティングは、例えば、TiO2とSiO2の多層膜をレーザ端面に堆積することにより実現できる。
Then, non-reflective coating is applied to both end faces 6 and 7 of the
[電流と出力パワーとの関係]
次に、半導体レーザ10に注入される電流と出力パワーとの関係について図3を参照して説明する。図3は、電流と出力パワーとの関係の一例を示す図である。
[Relationship between current and output power]
Next, the relationship between the current injected into the
図3では、例えば、L1=400μm(共振器長)、L11=235μm、L12=160μm、L13=5μmとなる。また、回析格子の結合係数κは例えば35cm-1とするが、通常は、κL11=0.7〜2.5程度にする。 In FIG. 3, for example, L1 = 400 μm (resonator length), L11 = 235 μm, L12 = 160 μm, and L13 = 5 μm. Further, the coupling coefficient κ of the diffraction grating is, for example, 35 cm −1, but is usually about κL11 = 0.7 to 2.5.
この場合、L1に対するL12の比率Ra(=L12/L1)は、400μm/160μmとなるので、図3に示したように、Ra=0.4となる。 In this case, since the ratio Ra (= L12 / L1) of L12 to L1 is 400 μm / 160 μm, Ra = 0.4 as shown in FIG.
また、図3の例では、室温は、25℃、または、85℃とすることによって、与えられた温度に応じた結果を得ている。 In the example of FIG. 3, the room temperature is set to 25 ° C. or 85 ° C., thereby obtaining a result corresponding to the given temperature.
例えば、室温が25℃の場合は、出力パワーは、注入する電流の値に応じて、図3の破線に示すような値をとる。すなわち、出力パワーが最大になるのは、電流が150mAのときに、36mWとなる。 For example, when the room temperature is 25 ° C., the output power takes a value as shown by a broken line in FIG. 3 according to the value of the injected current. That is, the maximum output power is 36 mW when the current is 150 mA.
これに対し、室温が85℃の場合は、出力パワーは、注入する電流の値に応じて、図3の実線に示すような値をとる。すなわち、出力パワーが最大になるのは、電流が150mAのときに、21mWとなる。 On the other hand, when the room temperature is 85 ° C., the output power takes a value as shown by the solid line in FIG. 3 according to the value of the injected current. That is, the maximum output power is 21 mW when the current is 150 mA.
一般的な半導体レーザは、図4に示すような構成とすることが知られている。図4は、一般的な半導体レーザ200の構成を示す図である。
It is known that a general semiconductor laser has a configuration as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a
半導体レーザ200が第1実施形態と異なるのは、形成層203の全領域に回析格子を形成した点である。形成層203は、位相シフト構造sを有する構成となっている。
The
なお、図4では、半導体レーザ200も、図1の半導体レーザ10と同様に、n−InP基板201、InGaAlAs歪量子井戸構造を有する活性層202、InGaAsP形成層203、コンタクト層を含むp−InPクラッド層204、および、p型の電極205を備える。また、半導体レーザ200の両端面206,207には、無反射コーティングが施されている。
In FIG. 4, the
このような半導体レーザ200の場合、出力パワーは、注入する電流の値に応じて、図5に示すような値をとる。図5は、一般的な半導体レーザ200における電流と出力パワーとの関係を示す図である。
In the case of such a
図5において、L1=L11=400μm(共振器の長さ)、室温=25℃または85℃となる条件が与えられる。 In FIG. 5, conditions are given such that L1 = L11 = 400 μm (resonator length), room temperature = 25 ° C. or 85 ° C.
例えば、室温が25℃の場合に、出力パワーが最大になるのは、上述した図3の場合と同じ150mAのときであるが、21mWとなる。図3では36mWであったため、図3の場合には、図5の場合よりも1.7倍の出力パワーが得られる。 For example, when the room temperature is 25 ° C., the output power is maximized at 150 mA, which is the same as in the case of FIG. 3 described above, but is 21 mW. Since it was 36 mW in FIG. 3, in the case of FIG. 3, 1.7 times as much output power as the case of FIG. 5 is obtained.
室温が85℃の場合に、出力パワーが最大になるのは、上述した図3の場合と同じ150mAのときであるが、13.5mWとなる。図3では24mWであったため、図3の場合には、図5の場合よりも約2倍の出力パワーが得られる。これにより、半導体レーザ10を、温度調整が不要なアンクール半導体レーザとして適用するのに好適である。
When the room temperature is 85 ° C., the output power is maximized at 150 mA, which is the same as in FIG. 3 described above, but is 13.5 mW. Since it was 24 mW in FIG. 3, the output power in the case of FIG. 3 is about twice that in the case of FIG. Thus, the
以上から、本実施形態の半導体レーザ10においては、一般的な半導体レーザ200より、大きな出力パワーが得られることがわかる。
From the above, it can be seen that the
また、図3の場合、室温が25℃のときに、21mWの出力パワーを得るのに必要な注入電流は、94mA程度となるが、図5の場合は、150mAである。すなわち、本実施形態の半導体レーザ10は、一般的な半導体レーザ200よりも消費電力を約60%に抑えることができる。
In the case of FIG. 3, when the room temperature is 25 ° C., the injection current required to obtain an output power of 21 mW is about 94 mA, but in the case of FIG. 5, it is 150 mA. That is, the
一般に、半導体光増幅器(SOA)を備えた半導体光源は、図6に示すような構成とされることが知られている。図6は、一般的な半導体光源300を示す図である。
In general, it is known that a semiconductor light source including a semiconductor optical amplifier (SOA) is configured as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a general
図6に示すように、半導体光源300は、同一基板301上に、回析格子領域からなる形成層303を含む半導体レーザ300Aと、非回析格子領域からなる形成層303を含む半導体光増幅器300Bとを集積することになる、しかし、この半導体光源300では、パッシブ導波路304を生成する必要がある。これは、半導体光源300の作製時において、活性層302の結晶成長を行った後に、パッシブ導波路304を再成長させることになるため、作製工程が増加し複雑になる。
As shown in FIG. 6, a
なお、図6において、半導体レーザ300Aは、活性層302、クラッド層305および電極306も備える。半導体増幅器300Bは、活性層302、クラッド層305および電極307も備える。
In FIG. 6, the
また、図6では、半導体光源300の両端面308,309が示されている。また、光出力310が示されている。
In FIG. 6, both end
図6では、半導体レーザ300Aおよび半導体光増幅器300Bでは、同一の活性層302として示してある。しかし、半導体光増幅器300Bの最適化のため、活性層302を半導体光増幅器300Bの活性層を別に生成する場合には、その生成に伴う結晶の再成長やエッチングなどによる作製工程が必要となるため、作製工程がより複雑になる。
In FIG. 6, the
一方、本実施形態の半導体レーザ10では、回析格子領域31および非回析格子領域32,33からなる形成層303が形成されるが、パッシブ導波路304のようなコアを作製する必要がない。
On the other hand, in the
また、半導体レーザ10では、形成層304の上に1つの電極5を形成すればよいため、2つの電極306,307を形成する半導体光源300の場合よりも、作製が簡易になり、作製コストも低減する。
Further, in the
図7は、各種レーザ特性の一例を示す図である。横軸はL1に対するL12の比率Ra(=L12/L1)、縦軸はηf,SMGRが表してある。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of various laser characteristics. The horizontal axis represents the ratio Ra (= L12 / L1) of L12 to L1, and the vertical axis represents ηf and SMGR.
ηfは、前面端6および出射端面7からの光出力パワーの和(Pf+Pt)に対する、出射端面7からの光出力パワーPtの比率{Pt/(Pf+Pt)}を示す。また、SMGRは、メインモードのしきい値利得をg0、サイドモードのしきい値利得をg1とすると、(g1-g0)/g0の値を示す。
ηf represents a ratio {Pt / (Pf + Pt)} of the optical output power Pt from the
Raは、比率(L12/L1)の値となる。すなわち、Raは、形成層3の全領域31,32,33に対する、出射端面7側の非回析格子領域32の占める比率となる。
Ra is a value of the ratio (L12 / L1). That is, Ra is a ratio of the
例えば、SMGRの場合は、Raが0〜0.8において、図7の破線で示すような値をとる。すなわち、SMGRの値が最大になるのは、Raが0.2の場合である。そして、Raが0.2よりも大きくなると、SMGRの値は小さくなっている。一般に、CW光源用の半導体レーザの場合、SMGRの値は、0.1以上になるように設定される。SMGRの値が0.1の場合のRaは、0.55程度となる。 For example, in the case of SMGR, when Ra is 0 to 0.8, the value shown by the broken line in FIG. That is, the value of SMGR is maximized when Ra is 0.2. And when Ra becomes larger than 0.2, the value of SMGR becomes smaller. In general, in the case of a semiconductor laser for a CW light source, the value of SMGR is set to be 0.1 or more. When the value of SMGR is 0.1, Ra is about 0.55.
ηfの場合は、Raが0〜0.8において、図7の実線で示すような値をとる。すなわち、ηfの値は、Raの値が大きくなるにつれて、0.5から0.85程度まで増加している。 In the case of ηf, when Ra is 0 to 0.8, the value shown by the solid line in FIG. 7 is taken. That is, the value of ηf increases from about 0.5 to about 0.85 as the value of Ra increases.
なお、図7において、点は、Ra=0,0.2,0.4の場合におけるηfの測定値である。これらの測定値は、図7の実線で示したηfの理論値と近似することから、理論値が妥当であることがわかる。 In FIG. 7, the points are measured values of ηf when Ra = 0, 0.2, and 0.4. These measured values are approximate to the theoretical value of ηf shown by the solid line in FIG.
図7によると、上述したηfおよびSMGRの値から、Ra=0.2〜0.55(20%〜55%)程度の範囲において、安定なレーザ発振を保ちつつ、光出力を大きくできることがわかる。特に、Ra=0.2付近の場合には、ηfの値が図7の破線で示したように最大となるので、レーザ光は、より安定し、かつより大きい出力パワーとなる。 According to FIG. 7, it can be seen from the above-described values of ηf and SMGR that the light output can be increased while maintaining stable laser oscillation within the range of Ra = 0.2 to 0.55 (20% to 55%). . In particular, in the vicinity of Ra = 0.2, the value of ηf becomes the maximum as shown by the broken line in FIG. 7, so that the laser beam is more stable and has a larger output power.
また、例えば、Ra=0.02〜0.1(2%〜10%)では、ηfの値が0.5〜0.53程度となり、SMGRの値が0.72〜0.75程度となる。したがって、SMGRの値は0.1以上となるようにしつつ、前面端6および出射端面7からの光出力パワーの和(Pf+Pt)に対する、出射端面7からの光出力パワーPtの割合を50%以上にさせることができる。この場合も光出力を増大させることができる。
For example, when Ra = 0.02 to 0.1 (2% to 10%), the value of ηf is about 0.5 to 0.53, and the value of SMGR is about 0.72 to 0.75. . Therefore, the ratio of the light output power Pt from the
以上説明したように、本実施形態の半導体レーザ10によれば、形成層3において回析格子領域31は光の出射端面7から離れた領域に形成され、非回析格子領域32,33のうちの領域32は出射端面7側に形成されている。そして、形成層3の全領域31,32,33に対する非回析格子領域32の占める比率Raは、所定の値(例えば、2%〜55%)になるように設定される。これにより、半導体レーザ10は、より大きい出力パワーを得ることができる。さらに半導体レーザ10は、安定的なレーザを得ることができる。
As described above, according to the
<第2実施形態>
図8は、第2実施形態の半導体レーザ10aの構成例を示す図である。
Second Embodiment
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the semiconductor laser 10a of the second embodiment.
図8の半導体レーザ10Aが第1実施形態と異なるのは、活性層2、形成層3およびクラッド層4の両端面に、埋め込み部21,22を備えた点である。
The
埋め込み部21,22の材料としては、例えば半絶縁性InPが用いられる。
For example, semi-insulating InP is used as the material of the embedded
このように構成しても、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Even if comprised in this way, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.
<第3実施形態>
次に、半導体レーザの一実施形態として、回析格子に位相シフト構造を備えないようにした半導体レーザについて説明する。
<Third Embodiment>
Next, a semiconductor laser in which a diffraction grating is not provided with a phase shift structure will be described as an embodiment of the semiconductor laser.
図9は、第3実施形態の半導体レーザ10Bの構成例を示す図である。図9は示した半導体レーザ10Bが第1実施形態と異なるのは、形成層3Aに、位相シフト構造をもたない回析格子領域31Aを備えた点である。この場合、回析格子領域31Aでは、回析格子の周期は均等となる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the
このように構成しても、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Even if comprised in this way, the effect similar to 1st Embodiment is acquired.
<第4実施形態>
次に、半導体レーザの一実施形態として、半導体レーザの前面端に、高反射コーティングを施すようにした半導体レーザについて説明する。
<Fourth embodiment>
Next, as an embodiment of the semiconductor laser, a semiconductor laser in which a highly reflective coating is applied to the front end of the semiconductor laser will be described.
図10は、第4実施形態の半導体レーザ10Cの構成例を示す図である。図10は図2に比べて、半導体レーザの前面端6Aを有する点のみが異なる。この場合、前面端6Aには、高反射コーティングが施されている。高反射コーティングは、例えば、SiとSiO2の多層膜をレーザ端面に堆積することにより実現できる。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a
このように構成することで、半導体レーザ10Cの前端面6Aから出射される光出力11を減少させ、より大きな光出力11のパワーを得ることが可能となる。
With this configuration, it is possible to reduce the
<第5実施形態>
図11は、第5実施形態の半導体レーザ10Dの構成例を示す図である。図11は図10に比べて、形成層3Aに、位相シフト構造をもたない回析格子領域31Aを備えた点である。この場合、回析格子領域31Aでは、回析格子の周期は均等となる。
<Fifth Embodiment>
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a
このように構成しても、第4実施形態と同様の効果が得られる。 Even if comprised in this way, the effect similar to 4th Embodiment is acquired.
<第6実施形態>
次に、半導体レーザの一実施形態として、同一基板上に、電界吸収型変調器も集積するようにした半導体レーザ(光半導体装置)について説明する。
<Sixth Embodiment>
Next, a semiconductor laser (optical semiconductor device) in which an electroabsorption modulator is also integrated on the same substrate will be described as an embodiment of the semiconductor laser.
図12は、第6実施形態の半導体レーザ10Eの構成例を示す断面図である。図11は図2に比べて、基板11上に、変調器も集積した点が異なるので、変調器を主に説明する。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration example of the
図12において、半導体レーザ10Eは、変調器として、n−InP基板11上に、電界吸収層17、エッチングストップ層18、InGaAsP形成層14およびp型の電極19を備える。
In FIG. 12, a
電界吸収層17は、PLピークが例えば1.24μm付近の光を発光するような量子井戸構造としている。
The
さらに、半導体レーザ10Eは、InGaAsPコア層17、および、エッチングストラップ層18を備える。
Further, the
なお、半導体レーザ10Eは、レーザ装置として、n−InP基板11上に、InGaAlAs歪量子井戸構造を有する活性層12、InGaAsP形成層13、コンタクト層を含むp−InPクラッド層14、および、p型の電極15を備える。これらのレーザ装置の構成は、第1実施形態の半導体レーザ10の場合と同様である。
As a laser device, the
また、半導体レーザ10Eの両端面16,20は、無反射コーティングが施されている。
Further, both end faces 16 and 20 of the
本実施形態の半導体レーザ10Eによると、高出力でかつ低消費電力の光源として好適である。
The
<第7実施形態>
次に、半導体レーザの一実施形態として、マッハツェンダー型変調器も集積するようにした半導体レーザ(光半導体装置)について説明する。
<Seventh embodiment>
Next, a semiconductor laser (optical semiconductor device) in which a Mach-Zehnder type modulator is also integrated will be described as an embodiment of the semiconductor laser.
図13は、第7実施形態の半導体レーザ10Fの構成例を示す平面図である。
図13において、半導体レーザ10Fは、同一基板上に、レーザ装置31と、変調器32とを集積している。この場合、変調器32は、2本のアームを有するマッハツェンダー型導波路33を有する。変調器32は、各アームに加える電圧に応じて、光の強度を変化させる。
FIG. 13 is a plan view showing a configuration example of the
In FIG. 13, a
また、レーザ装置31は、第6実施形態のレーザ装置と同様に構成されている。なお、図13において、回析格子312は、位相シフト構造sを有する。
The
このように構成しても、高出力でかつ低消費電力の光源として好適である。 Even if comprised in this way, it is suitable as a light source of high output and low power consumption.
<第8実施形態>
次に、半導体レーザの一実施形態として、光導波路の幅を変化させるようにした半導体レーザ(光半導体装置)10Gについて説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, a semiconductor laser (optical semiconductor device) 10G in which the width of the optical waveguide is changed will be described as an embodiment of the semiconductor laser.
図14は、第8実施形態の半導体レーザ10Gの構成例を示す図であって、(a) 半導体レーザ10Gの平面、(b)半導体レーザ10Gの断面を示している。図14は図1,図2に比べて、上部からみた光導波路の形状のみが異なる。 FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the semiconductor laser 10G according to the eighth embodiment, in which (a) a plane of the semiconductor laser 10G and (b) a cross section of the semiconductor laser 10G are illustrated. 14 differs from FIGS. 1 and 2 only in the shape of the optical waveguide as viewed from above.
図14の(a)(b)において、回析格子領域31に対応する光導波路の幅は同じであり、非回析格子領域31に対応する光導波路の幅は光の出射端面7に向かって漸増するように形成されている。
14A and 14B, the width of the optical waveguide corresponding to the
この場合、第1実施形態の効果のほか、レーザ半導体10Gのメサ幅が出射端面7に向かって漸増することで、電流が注入する領域が増えて、光出力11がより大きくなる。また、前端面6からの反射光が減少し、戻り光に対する耐性を強くすることが可能となる。なお、第8実施形態の光導波路の幅の形状については、上記第1ないし第7実施形態に適用するようにしてもよい。
In this case, in addition to the effects of the first embodiment, the mesa width of the laser semiconductor 10G gradually increases toward the
<変形例>
以上では、第1実施形態ないし第8実施形態を参照して、高出力を実現することができる半導体レーザについて説明したが、他の形状の構成を適用することもできる。
<Modification>
In the above, the semiconductor laser capable of realizing a high output has been described with reference to the first to eighth embodiments. However, other shapes of configurations can be applied.
各実施形態等の半導体レーザでは、活性層の材料をInGaAlAsとしたが、別の材料、例えばInGaAsP、GaInNAsを適用してもよい。 In the semiconductor laser of each embodiment, the material of the active layer is InGaAlAs, but other materials such as InGaAsP and GaInNAs may be applied.
あるいは、InP基板31を用いる場合について説明しているが、例えば、GaAs、サファイア基板、シリコン基板、または、他の半導体基板を適用することもできる。
Or although the case where the
レーザの長さは400μmとしたが、変更可能である。n形の基板を例にとって示しているが、p形、または、絶縁性の基板を適用してもよい。光の波長範囲については、1.3μm付近の場合の例のみを示しているが、他の波長帯、例えば、1.55μm付近の光に対しても同様の効果を得ることができる。 The length of the laser is 400 μm, but can be changed. Although an n-type substrate is shown as an example, a p-type or insulating substrate may be applied. For the wavelength range of light, only an example in the vicinity of 1.3 μm is shown, but the same effect can be obtained for light in other wavelength bands, for example, near 1.55 μm.
各実施形態等の回析格子層は、形成層内のほぼ中央となる位置に形成するようにしたが、例えば、形成層内の中央から前端面側にずれた位置に形成するようにしてもよいし、あるいは、形成層内の中央から出射端面側にずれた位置に形成するようにしてもよい。 The diffraction grating layer of each embodiment or the like is formed at a position that is substantially at the center in the formation layer. For example, it may be formed at a position that is shifted from the center in the formation layer to the front end face side. Alternatively, it may be formed at a position shifted from the center in the formation layer to the emission end face side.
導波路の構造をリッジ導波路構造として説明したが、ハイメサ構造、または、埋め込み構造としてもよい。 Although the waveguide structure has been described as a ridge waveguide structure, it may be a high mesa structure or a buried structure.
10 半導体レーザ
1 基板
2 活性層
3 形成層
4 クラッド層
5 電極
31,33 非回析格子領域
32 回析格子領域
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記活性層の上に形成され、回析格子領域、および、非回析格子領域を有する形成層と、
前記形成層の上に形成されたクラッド層と、を含み、
前記形成層において、前記回析格子領域は光の出射端面から離れた領域に形成され、前記非回析格子領域は前記出射端面側に形成されており、
前記形成層の全領域に対する、前記出射端面側の前記非回析格子領域の占める比率が、所定の値になるように設定されている、
半導体レーザ。 An active layer of light formed on the substrate;
A formation layer formed on the active layer and having a diffraction lattice region and a non-diffraction lattice region;
A clad layer formed on the formation layer,
In the formation layer, the diffraction grating region is formed in a region away from the light emission end face, and the non-diffraction grating region is formed on the emission end face side,
The ratio of the non-diffraction grating region on the emission end face side to the entire region of the formation layer is set to be a predetermined value.
Semiconductor laser.
前記変調器側の光の出射端面は、無反射コーティングが施されている、
光半導体装置。 Including the semiconductor laser according to any one of claims 1 to 6 and a modulator of the semiconductor laser on the same substrate;
The light emitting end face of the modulator side is provided with a non-reflective coating,
Optical semiconductor device.
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