JP2508529B2 - 分布帰還形半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還形半導体レ−ザInfo
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- JP2508529B2 JP2508529B2 JP62087560A JP8756087A JP2508529B2 JP 2508529 B2 JP2508529 B2 JP 2508529B2 JP 62087560 A JP62087560 A JP 62087560A JP 8756087 A JP8756087 A JP 8756087A JP 2508529 B2 JP2508529 B2 JP 2508529B2
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- diffraction grating
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分布帰還形半導体レーザに関し、特に単一
縦モードで発振させるためのλ/4位相シフト構造に関す
る。
縦モードで発振させるためのλ/4位相シフト構造に関す
る。
〔発明の概要〕 本発明は、分布帰還形半導体レーザにおいて、ガイド
層に光の導波方向に沿って不連続部を有するリブ型の回
折格子を形成すると共に、不連続部の光の導波方向とほ
ぼ直交する両側のガイド層厚を小さくして、回折格子で
の導波機構と不連続部での導波機構を連続的にすること
によって、不連続部での光導波損失を少なくしてλ/4位
相シフトを実現するようにしたものである。
層に光の導波方向に沿って不連続部を有するリブ型の回
折格子を形成すると共に、不連続部の光の導波方向とほ
ぼ直交する両側のガイド層厚を小さくして、回折格子で
の導波機構と不連続部での導波機構を連続的にすること
によって、不連続部での光導波損失を少なくしてλ/4位
相シフトを実現するようにしたものである。
分布帰還形半導体レーザは、単一縦モード発振が得ら
れ易いことから長距離で大容量の光ファイバー通信に用
いる光源として期待されている。
れ易いことから長距離で大容量の光ファイバー通信に用
いる光源として期待されている。
分布帰還形半導体レーザ（以下DFBレーザという）
は、例えば第４図に示すように１の導電形例えばｐ形の
GaAsよりなる半導体基板（１）に、例えばAlGaAsよりな
るクラッド層（２）と、GaAsよりなる活性層（３）と、
さらにこれの上に他の導電形例えばｎ形のAlGaAsよりな
るガイド層（４）が順次形成され、ガイド層（４）には
回折格子（５）が形成される。このガイド層（５）上に
これと同導電形の例えばｎ形のAlGaAsよりなるクラッド
層（６）と、ｎ形のGaAsよりなるキャップ層（７）が形
成され、キャップ層（７）上からプロトン，ボロン等の
イオンが打ち込まれて高抵抗の電流制限領域（８）がキ
ャップ層（７）の中央部をストライプ状に残して両側に
選択形成されてなる。（９）及び（10）はキャップ層
（７）と半導体基板（１）の裏面にオーミックに設けら
れた対の対向電極である。
は、例えば第４図に示すように１の導電形例えばｐ形の
GaAsよりなる半導体基板（１）に、例えばAlGaAsよりな
るクラッド層（２）と、GaAsよりなる活性層（３）と、
さらにこれの上に他の導電形例えばｎ形のAlGaAsよりな
るガイド層（４）が順次形成され、ガイド層（４）には
回折格子（５）が形成される。このガイド層（５）上に
これと同導電形の例えばｎ形のAlGaAsよりなるクラッド
層（６）と、ｎ形のGaAsよりなるキャップ層（７）が形
成され、キャップ層（７）上からプロトン，ボロン等の
イオンが打ち込まれて高抵抗の電流制限領域（８）がキ
ャップ層（７）の中央部をストライプ状に残して両側に
選択形成されてなる。（９）及び（10）はキャップ層
（７）と半導体基板（１）の裏面にオーミックに設けら
れた対の対向電極である。
ところで、均一な回折格子を有する分布帰還形半導体
レーザは、原理的に利得の等しい２つの縦モードが存在
し、２モードで発振する可能性があり、実際２モード発
振，モードホッピングを生じる事が少なくない。この欠
点を回避し、単一縦モード発振を実現する方法としてλ
/4位相シフト構造のDFBレーザが提案されている。λ/4
位相シフトを実現する１つの方法として、例えば第５図
に示すようにストライプ状の回折格子（５）において中
央部の回折格子を除去して平坦領域（所謂位相シフト領
域）（12）とし、この領域（12）で実効的な位相シフト
をさせるようにした構成が知られている（特開昭61−88
584号公報参照）。
レーザは、原理的に利得の等しい２つの縦モードが存在
し、２モードで発振する可能性があり、実際２モード発
振，モードホッピングを生じる事が少なくない。この欠
点を回避し、単一縦モード発振を実現する方法としてλ
/4位相シフト構造のDFBレーザが提案されている。λ/4
位相シフトを実現する１つの方法として、例えば第５図
に示すようにストライプ状の回折格子（５）において中
央部の回折格子を除去して平坦領域（所謂位相シフト領
域）（12）とし、この領域（12）で実効的な位相シフト
をさせるようにした構成が知られている（特開昭61−88
584号公報参照）。
上述の第５図の構成をとるDFBレーザは、ｘ（水平）
方向及びｙ（垂直）方向の横モード（ａ）及び（ｂ）
（第４図参照）でみたとき、第６図Ａに示すようにｙ方
向のモード分布を変化させ（実線が回折格子領域（13）
のモード分布、点線が平坦領域即ち位相シフト領域（1
2）のモード分布）、これで生じる有効屈折率差ΔＮを
用い実効的な位相シフトを得ている。
方向及びｙ（垂直）方向の横モード（ａ）及び（ｂ）
（第４図参照）でみたとき、第６図Ａに示すようにｙ方
向のモード分布を変化させ（実線が回折格子領域（13）
のモード分布、点線が平坦領域即ち位相シフト領域（1
2）のモード分布）、これで生じる有効屈折率差ΔＮを
用い実効的な位相シフトを得ている。
しかし、第６図Ｂに示すようにｘ方向のモード分布も
変化を生じ、横モードが全体的に位相シフト領域（12）
の境界部で大きく変化するため反射などの損失が生ず
る。即ち位相シフト領域（12）では両側の平坦部（14）
と同一面であるため、回折格子領域（13）では屈折率導
波機構であるも、位相シフト領域（12）では導波機構が
屈折率導波型から利得導波型に変化するため、ここでの
光導波損失が生じやすくなる。
変化を生じ、横モードが全体的に位相シフト領域（12）
の境界部で大きく変化するため反射などの損失が生ず
る。即ち位相シフト領域（12）では両側の平坦部（14）
と同一面であるため、回折格子領域（13）では屈折率導
波機構であるも、位相シフト領域（12）では導波機構が
屈折率導波型から利得導波型に変化するため、ここでの
光導波損失が生じやすくなる。
本発明は、上述の点に鑑み、光導波機構に変化を与え
ずにλ/4位相フトを実現したDFBレーザを提供するもの
である。
ずにλ/4位相フトを実現したDFBレーザを提供するもの
である。
本発明の分布帰還形半導体レーザは、クラッド層
（２）（６）と活性層（３）とガイド層（４）を有し、
ガイド層（４）に光の導波方向とほぼ直交する方向に屈
折率差を有するリブ型の回折格子（５）を形成すると共
に、この回折格子（５）に不連続部（12）を形成し、不
連続部の光の導波方向とほぼ直交する両側（14b）のガ
イド層厚を不連続部（12）のそれより小さくして回折格
子での導波機構と不連続部での導波機構を連続的にする
ように構成する。
（２）（６）と活性層（３）とガイド層（４）を有し、
ガイド層（４）に光の導波方向とほぼ直交する方向に屈
折率差を有するリブ型の回折格子（５）を形成すると共
に、この回折格子（５）に不連続部（12）を形成し、不
連続部の光の導波方向とほぼ直交する両側（14b）のガ
イド層厚を不連続部（12）のそれより小さくして回折格
子での導波機構と不連続部での導波機構を連続的にする
ように構成する。
光の導波方向に沿う回折格子（５）に不連続部（12）
を形成することによって、ｙ方向の横モード分布に変化
が与えられ、これによって生じる有効屈折率差ΔＮで実
効的にλ/4位相シフトが実現し、単一縦モードの発振が
生じる。そして不連続部（12）の両側（14b）のガイド
層厚が不連続部のそれより小さいことによって、不連続
部（12）と両側（14b）との間に屈折率差が生じ、これ
によって不連続部（12）での導波機構も回折格子（５）
の領域（13）と同等の屈折率導波機構となり、回折格子
（５）の領域（13）と不連続部（12）との導波機構が連
続的になる。従って、不連続部での光導波損失が少なく
なる。
を形成することによって、ｙ方向の横モード分布に変化
が与えられ、これによって生じる有効屈折率差ΔＮで実
効的にλ/4位相シフトが実現し、単一縦モードの発振が
生じる。そして不連続部（12）の両側（14b）のガイド
層厚が不連続部のそれより小さいことによって、不連続
部（12）と両側（14b）との間に屈折率差が生じ、これ
によって不連続部（12）での導波機構も回折格子（５）
の領域（13）と同等の屈折率導波機構となり、回折格子
（５）の領域（13）と不連続部（12）との導波機構が連
続的になる。従って、不連続部での光導波損失が少なく
なる。
第１図乃至第３図を参照にして本発明の一例を説明す
る。第１図は本発明によるリブ型のDFBレーザの一例の
略線的拡大断面図、第２図はそのＡ−Ａ線上の断面図、
第３図はその回折格子を示す要部の拡大断面図である。
第１図及び第２図において、第４図と対応する部分には
同一符号を付す。
る。第１図は本発明によるリブ型のDFBレーザの一例の
略線的拡大断面図、第２図はそのＡ−Ａ線上の断面図、
第３図はその回折格子を示す要部の拡大断面図である。
第１図及び第２図において、第４図と対応する部分には
同一符号を付す。
本例においては、１の導電形の半導体基板（１）例え
ばｎ形のGaAs基板を用意し、その一主面上に同導電形即
ちｎ形の例えばAlGaAsよりなるクラッド層（２）と、さ
らにこれの上に例えば真性GaAsよりなる活性層（３）と
他の導電形の例えばｐ形のAlGaAsよりなるガイド層
（４）とを順次エピタキシャル成長し、このガイド層
（４）の表面に光の導波方向に沿って幅w1で均一なピッ
チを有する回折格子（５）を形成する。この回折格子
（５）は第３図に示すように光の導波方向のほぼ中央の
領域に長さｌの平坦な不連続部即ち位相シフト領域（1
2）を有して形成する。回折格子（５）の両側の表面は
平坦な面となるように形成する。ここで回折格子（５）
の形成された領域即ち回折格子領域（13）とその両側の
平坦部（14a）との間には回折格子（５）の高さをＤと
したとき実効的にｄD/2の段差（すなわちガイド層
（４）の厚み差）が形成される。一方、位相シフト領域
（12）においても、平坦な位相シフト領域（12）とその
両側の平坦部（14b）との間にｄD/2程度の段差ｄを形
成する。即ち両側の平坦部（14b）では位相シフト領域
（12）よりガイド層厚がｄだけ小となるように形成す
る。
ばｎ形のGaAs基板を用意し、その一主面上に同導電形即
ちｎ形の例えばAlGaAsよりなるクラッド層（２）と、さ
らにこれの上に例えば真性GaAsよりなる活性層（３）と
他の導電形の例えばｐ形のAlGaAsよりなるガイド層
（４）とを順次エピタキシャル成長し、このガイド層
（４）の表面に光の導波方向に沿って幅w1で均一なピッ
チを有する回折格子（５）を形成する。この回折格子
（５）は第３図に示すように光の導波方向のほぼ中央の
領域に長さｌの平坦な不連続部即ち位相シフト領域（1
2）を有して形成する。回折格子（５）の両側の表面は
平坦な面となるように形成する。ここで回折格子（５）
の形成された領域即ち回折格子領域（13）とその両側の
平坦部（14a）との間には回折格子（５）の高さをＤと
したとき実効的にｄD/2の段差（すなわちガイド層
（４）の厚み差）が形成される。一方、位相シフト領域
（12）においても、平坦な位相シフト領域（12）とその
両側の平坦部（14b）との間にｄD/2程度の段差ｄを形
成する。即ち両側の平坦部（14b）では位相シフト領域
（12）よりガイド層厚がｄだけ小となるように形成す
る。
そして、このような中央で不連続となる回折格子
（５）を有し、その両側に平坦面を有するガイド層
（４）の全表面上にこれと同導電形を有し、このガイド
層（４）及び活性層（３）に比してバンドギャップが大
なる例えばｐ形のAlGaAsよりなるクラッド層（６）と、
さらにこれの上にこれと同導電形の例えばｐ形のGaAsよ
りなるギャップ層（７）をエピタキシャル成長する。
（５）を有し、その両側に平坦面を有するガイド層
（４）の全表面上にこれと同導電形を有し、このガイド
層（４）及び活性層（３）に比してバンドギャップが大
なる例えばｐ形のAlGaAsよりなるクラッド層（６）と、
さらにこれの上にこれと同導電形の例えばｐ形のGaAsよ
りなるギャップ層（７）をエピタキシャル成長する。
そしてキャップ層（７）の表面から回折格子（５）が
形成された中央ストライプ部と対向する部分上をストラ
イプ状に残し、他部に選択的にプロトンあるいはボロン
等のイオンの打ち込みを行って高比抵抗の電流制限領域
（８）を選択的に形成する。また、この場合においても
キャップ層（７）上及び基板（１）の裏面にそれぞれ電
極（９）及び（10）をオーミックに被着する。
形成された中央ストライプ部と対向する部分上をストラ
イプ状に残し、他部に選択的にプロトンあるいはボロン
等のイオンの打ち込みを行って高比抵抗の電流制限領域
（８）を選択的に形成する。また、この場合においても
キャップ層（７）上及び基板（１）の裏面にそれぞれ電
極（９）及び（10）をオーミックに被着する。
このような構成において、両電極（９）及び（10）間
に順方向電圧を印加することによって電流制限領域
（８）によって中央ストライプ状に活性層（３）にスト
ライプ状の電流注入すなわちキャリア注入領域が形成さ
れ、これの上のガイド層（４）の回折格子（５）で選択
された単一縦モード発振が得られる。
に順方向電圧を印加することによって電流制限領域
（８）によって中央ストライプ状に活性層（３）にスト
ライプ状の電流注入すなわちキャリア注入領域が形成さ
れ、これの上のガイド層（４）の回折格子（５）で選択
された単一縦モード発振が得られる。
すなわち、このような構成によれば、幅w1で光の導波
方向に沿って回折格子（５）を形成すると共に、そのほ
ぼ中央部に回折格子のない平坦な位相シフト領域（12）
を形成したことにより、ｙ方向の横モード分布に変化を
与えて、これによって生ずる有効屈折率差ΔＮで実効的
なλ/4位相シフトを生じる。そして、第３図に示すよう
に位相シフト領域（12）とその両側の平坦部（14b）の
段差ｄの関係は、回折格子領域（13）とその両側の平坦
部（14a）との段差の関係と同じようにしているため、
位相シフト領域（12）においても回折格子領域（13）と
同等の機能の屈折率導波機構となり、回折格子領域（1
3）と位相シフト領域（12）の導波機構は連続的とな
る。したがって、ｘ方向の横モード分布はほとんど変化
せず位相シフト領域での光導波損失を少なくすることが
できる。
方向に沿って回折格子（５）を形成すると共に、そのほ
ぼ中央部に回折格子のない平坦な位相シフト領域（12）
を形成したことにより、ｙ方向の横モード分布に変化を
与えて、これによって生ずる有効屈折率差ΔＮで実効的
なλ/4位相シフトを生じる。そして、第３図に示すよう
に位相シフト領域（12）とその両側の平坦部（14b）の
段差ｄの関係は、回折格子領域（13）とその両側の平坦
部（14a）との段差の関係と同じようにしているため、
位相シフト領域（12）においても回折格子領域（13）と
同等の機能の屈折率導波機構となり、回折格子領域（1
3）と位相シフト領域（12）の導波機構は連続的とな
る。したがって、ｘ方向の横モード分布はほとんど変化
せず位相シフト領域での光導波損失を少なくすることが
できる。
本発明によれば、光の導波方向に沿って不連続部を有
するリブ型の回折格子を形成し、その不連続部の両側の
ガイド層厚を不連続部のそれより小さくして段差を設け
るように構成したことにより、回折格子の形成された領
域及び回折格子のない不連続部を通じて光導波機構に変
化を与えずにλ/4位相シフトを実現することができる。
従って、光導波損失の少ない単一縦モード発振のDFBレ
ーザを提供することができる。
するリブ型の回折格子を形成し、その不連続部の両側の
ガイド層厚を不連続部のそれより小さくして段差を設け
るように構成したことにより、回折格子の形成された領
域及び回折格子のない不連続部を通じて光導波機構に変
化を与えずにλ/4位相シフトを実現することができる。
従って、光導波損失の少ない単一縦モード発振のDFBレ
ーザを提供することができる。
第１図は本発明による分布帰還形半導体レーザの一例を
示す略線的拡大断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線上の
断面図、第３図は回折格子を示す要部の斜視図、第４図
は従来の分布帰還形半導体レーザの例を示す略線的拡大
斜視図、第５図は従来のλ/4位相シフト構造の回折格子
の斜視図、第６図Ａ及びＢは第５図の場合のｙ方向及び
ｘ方向の横モード分布図である。 （２）はクラッド層、（３）は活性層、（４）はガイド
層、（５）は回折格子、（６）はクラッド層、（12）は
位相シフト領域、（13）は回折格子領域である。
示す略線的拡大断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線上の
断面図、第３図は回折格子を示す要部の斜視図、第４図
は従来の分布帰還形半導体レーザの例を示す略線的拡大
斜視図、第５図は従来のλ/4位相シフト構造の回折格子
の斜視図、第６図Ａ及びＢは第５図の場合のｙ方向及び
ｘ方向の横モード分布図である。 （２）はクラッド層、（３）は活性層、（４）はガイド
層、（５）は回折格子、（６）はクラッド層、（12）は
位相シフト領域、（13）は回折格子領域である。
Claims (1)
- 【請求項１】クラッド層と活性層とガイド層を有し、該
ガイド層に光の導波方向とほぼ直交する方向に屈折率差
を有するリブ型の回折格子を形成し、 該回折格子には不連続部を有し、 該不連続部の上記光の導波方向とほぼ直交する両側のガ
イド層厚を小さくして上記回折格子での導波機構と上記
不連続部での導波機構を連続的にして成ることを特徴と
する分布帰還形半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087560A JP2508529B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62087560A JP2508529B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252493A JPS63252493A (ja) | 1988-10-19 |
| JP2508529B2 true JP2508529B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=13918373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62087560A Expired - Fee Related JP2508529B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508529B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2677499A1 (fr) * | 1991-06-07 | 1992-12-11 | Alsthom Cge Alcatel | Laser semiconducteur monomodal a retroaction distribuee et son procede de fabrication. |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP62087560A patent/JP2508529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63252493A (ja) | 1988-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |