JP2550721B2 - 単一波長半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
単一波長半導体レーザおよびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、単一波長で発振する半導体レーザに関す
るものである。
るものである。
第5図は、例えば「Elect.Lett.1989 vol.25 No.3 p
p.220-221」に示された従来の単一波長半導体レーザの
構造を示す断面図である。図において、1はp型のInP
基板、2はアンドープのInGaAsP活性層、3および8は
n型のInPクラッド層、4は島状に形成されたn型のInG
aAsPガイド層、5は電極金属である。
p.220-221」に示された従来の単一波長半導体レーザの
構造を示す断面図である。図において、1はp型のInP
基板、2はアンドープのInGaAsP活性層、3および8は
n型のInPクラッド層、4は島状に形成されたn型のInG
aAsPガイド層、5は電極金属である。
第5図に示された従来の単一波長半導体レーザは、第
6図に示す工程に従って製造される。すなわち、まず第
6図(a)に示すように、p型InP基板1上にInGaAsP活
性層2、n型InPクラッド層3、n型InGaAsPガイド層4
を順次形成した後、第6図(b)に示すように、周期約
2000Å間隔でn型InGaAsPガイド層4をn型InPクラッド
層3までエッチングし、その後第6図(c)に示すよう
に、n型InGaAsPガイド層4を埋め込むようにn型InPク
ラッド層8を形成する。そして上下に電極金属5を形成
することにより第5図に示す単一波長半導体レーザが製
造される。
6図に示す工程に従って製造される。すなわち、まず第
6図(a)に示すように、p型InP基板1上にInGaAsP活
性層2、n型InPクラッド層3、n型InGaAsPガイド層4
を順次形成した後、第6図(b)に示すように、周期約
2000Å間隔でn型InGaAsPガイド層4をn型InPクラッド
層3までエッチングし、その後第6図(c)に示すよう
に、n型InGaAsPガイド層4を埋め込むようにn型InPク
ラッド層8を形成する。そして上下に電極金属5を形成
することにより第5図に示す単一波長半導体レーザが製
造される。
次に動作について説明する。素子の上下に電圧をかけ
電子およびホールを活性層2に注入すると、活性層2内
で発光再結合を生じ発光する。この光は、活性層2近辺
に設けられた周期的に島状に形成されたガイド層4によ
る等価屈折率の周期的変動により帰還がかけられ、これ
によりレーザ発振に至る。この等価屈折率の周期的変動
は、特定の波長の光の帰還量を大きくし、単一の波長で
発振させる機能、すなわち波長選択性を持つ。
電子およびホールを活性層2に注入すると、活性層2内
で発光再結合を生じ発光する。この光は、活性層2近辺
に設けられた周期的に島状に形成されたガイド層4によ
る等価屈折率の周期的変動により帰還がかけられ、これ
によりレーザ発振に至る。この等価屈折率の周期的変動
は、特定の波長の光の帰還量を大きくし、単一の波長で
発振させる機能、すなわち波長選択性を持つ。
この波長選択性の強度は、屈折率の周期的変動の強
度、すなわち島状に形成されたガイド層4の組成、高さ
および幅に依存するため、高い確率で単一波長で発振す
る半導体レーザ素子を得るためにはそれらを適切に制御
する必要がある。
度、すなわち島状に形成されたガイド層4の組成、高さ
および幅に依存するため、高い確率で単一波長で発振す
る半導体レーザ素子を得るためにはそれらを適切に制御
する必要がある。
第5図に示す従来の半導体レーザでは、第6図(b)
の工程に示すように、クラッド層3に達するまでガイド
層4をエッチングすることにより島状のガイド層4を形
成するものであるため、ガイド層4の高さについてはエ
ッチング量の違いによる変動をうけない。しかし化学的
なエッチングを用いた場合にはサイドエッチが生じるた
め、第7図に示すようにエッチング量の違いにより、第
8図に示すように、ガイド層4の幅が変動する。特にガ
イド層4の幅が狭くなりすぎると、屈折率の周期的変動
の強度が急激に低下し波長選択性が悪くなる。このよう
に、従来の単一波長半導体レーザでは、化学的なエッチ
ング時に生じるサイドエッチによりガイド層の幅が減少
するため、波長選択性が悪化し、高い確率で単一波長で
発振する素子を得られないという問題点があった。
の工程に示すように、クラッド層3に達するまでガイド
層4をエッチングすることにより島状のガイド層4を形
成するものであるため、ガイド層4の高さについてはエ
ッチング量の違いによる変動をうけない。しかし化学的
なエッチングを用いた場合にはサイドエッチが生じるた
め、第7図に示すようにエッチング量の違いにより、第
8図に示すように、ガイド層4の幅が変動する。特にガ
イド層4の幅が狭くなりすぎると、屈折率の周期的変動
の強度が急激に低下し波長選択性が悪くなる。このよう
に、従来の単一波長半導体レーザでは、化学的なエッチ
ング時に生じるサイドエッチによりガイド層の幅が減少
するため、波長選択性が悪化し、高い確率で単一波長で
発振する素子を得られないという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、サイドエッチによるガイド層の幅の減少
の影響をうけず、高い確率で単一波長で発振する半導体
レーザおよびその製造方法を得ることを目的とする。
されたもので、サイドエッチによるガイド層の幅の減少
の影響をうけず、高い確率で単一波長で発振する半導体
レーザおよびその製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る単一波長半導体レーザは、第1導電型
の第1半導体より成る基板と、この基板上に形成され、
第1半導体よりバンドギャップが小さく屈折率が大きい
第2半導体より成る第1の層と、この第1の層上に形成
され、第2導電型の第1半導体より成る第2の層と、こ
の第2の層上に形成され、第1半導体と屈折率が異なる
第2導電型の第3半導体より成る第3の層と、この第3
の層上に形成され、第2導電型の第1半導体より成る第
4の層と、この第4の層上に島状に形成され、第1半導
体と屈折率が異なる第2導電型の第4半導体より成る第
5の層と、この第5の層上に第5の層を埋め込むように
形成され、第2導電型の第1半導体より成る第6の層と
を備えて構成されている。
の第1半導体より成る基板と、この基板上に形成され、
第1半導体よりバンドギャップが小さく屈折率が大きい
第2半導体より成る第1の層と、この第1の層上に形成
され、第2導電型の第1半導体より成る第2の層と、こ
の第2の層上に形成され、第1半導体と屈折率が異なる
第2導電型の第3半導体より成る第3の層と、この第3
の層上に形成され、第2導電型の第1半導体より成る第
4の層と、この第4の層上に島状に形成され、第1半導
体と屈折率が異なる第2導電型の第4半導体より成る第
5の層と、この第5の層上に第5の層を埋め込むように
形成され、第2導電型の第1半導体より成る第6の層と
を備えて構成されている。
また、この発明に係る単一波長半導体レーザの製造方
法は、第1導電型の第1半導体より成る基板を準備する
工程と、この基板上に、第1半導体よりバンドギャップ
が小さく屈折率が大きい第2半導体より成る第1の層を
形成する工程と、この第1の層上に、第2導電型の第1
半導体より成る第2の層を形成する工程と、この第2の
層上に、第1半導体と屈折率が異なる第2導電型の第3
半導体より成る第3の層を形成する工程と、この第3の
層上に、第2導電型の第1半導体より成る第4の層を形
成する工程と、この第4の層上に、第1半導体と屈折率
が異なる第2導電型の第4半導体より成る第5の層を形
成する工程と、この第5の層をエッチングにより島状に
する工程と、この島状にされた第5の層上に第5の層を
埋め込むように、第2導電型の第1半導体より成る第6
の層を形成する工程とを備えて構成されている。
法は、第1導電型の第1半導体より成る基板を準備する
工程と、この基板上に、第1半導体よりバンドギャップ
が小さく屈折率が大きい第2半導体より成る第1の層を
形成する工程と、この第1の層上に、第2導電型の第1
半導体より成る第2の層を形成する工程と、この第2の
層上に、第1半導体と屈折率が異なる第2導電型の第3
半導体より成る第3の層を形成する工程と、この第3の
層上に、第2導電型の第1半導体より成る第4の層を形
成する工程と、この第4の層上に、第1半導体と屈折率
が異なる第2導電型の第4半導体より成る第5の層を形
成する工程と、この第5の層をエッチングにより島状に
する工程と、この島状にされた第5の層上に第5の層を
埋め込むように、第2導電型の第1半導体より成る第6
の層を形成する工程とを備えて構成されている。
この発明における第3半導体より成る第3の層は、島
状に形成された第4半導体より成る第5の層が与える屈
折率の周期的変動強度が低いときに、付加的に屈折率の
周期的変動を与え、屈折率の周期的変動強度の低下を補
うことができる。
状に形成された第4半導体より成る第5の層が与える屈
折率の周期的変動強度が低いときに、付加的に屈折率の
周期的変動を与え、屈折率の周期的変動強度の低下を補
うことができる。
第1図は、この発明による単一波長半導体レーザの一
実施例の構造を示す断面図である。図において、1は例
えばp型のInPより成る基板、2は基板1よりバンドギ
ャップが小さく屈折率が大きい例えばアンドープのInGa
AsPより成る1.3μm組成の活性層、3は例えばn型のIn
Pより成る第1クラッド層、4は島状に形成され基板1
と屈折率が異なる例えばn型のInGaAsPより成る1.15μ
m組成のガイド層、5は電極金属、6はこの発明により
導入された基板1と屈折率が異なる例えばn型のInGaAs
Pより成る1.15μm組成の屈折率変動調整層、7および
8はそれぞれ例えばn型のInPより成る第2,第3クラッ
ド層である。
実施例の構造を示す断面図である。図において、1は例
えばp型のInPより成る基板、2は基板1よりバンドギ
ャップが小さく屈折率が大きい例えばアンドープのInGa
AsPより成る1.3μm組成の活性層、3は例えばn型のIn
Pより成る第1クラッド層、4は島状に形成され基板1
と屈折率が異なる例えばn型のInGaAsPより成る1.15μ
m組成のガイド層、5は電極金属、6はこの発明により
導入された基板1と屈折率が異なる例えばn型のInGaAs
Pより成る1.15μm組成の屈折率変動調整層、7および
8はそれぞれ例えばn型のInPより成る第2,第3クラッ
ド層である。
第1図に示されたこの発明の一実施例である単一波長
半導体レーザは、第2図に示す工程に従って製造され
る。すなわち、まず第2図(a)に示すように、p型In
P基板1上にInGaAsP活性層2、n型InP第1クラッド層
3、n型InGaAsP屈折率変動調整層6、n型InP第2クラ
ッド層7、n型InGaAsPガイド層4を順次形成する。次
に、第2図(b)に示すように、周期約2000Å間隔でn
型InGaAsPガイド層4をn型InP第2クラッド層7までエ
ッチングする。続いて、第2図(c)に示すように、n
型InGaAsPガイド層4を埋め込むようにn型InP第3クラ
ッド層8を形成する。しかる後、上下に電極金属5を形
成することにより、第1図に示す単一波長半導体レーザ
が製造される。
半導体レーザは、第2図に示す工程に従って製造され
る。すなわち、まず第2図(a)に示すように、p型In
P基板1上にInGaAsP活性層2、n型InP第1クラッド層
3、n型InGaAsP屈折率変動調整層6、n型InP第2クラ
ッド層7、n型InGaAsPガイド層4を順次形成する。次
に、第2図(b)に示すように、周期約2000Å間隔でn
型InGaAsPガイド層4をn型InP第2クラッド層7までエ
ッチングする。続いて、第2図(c)に示すように、n
型InGaAsPガイド層4を埋め込むようにn型InP第3クラ
ッド層8を形成する。しかる後、上下に電極金属5を形
成することにより、第1図に示す単一波長半導体レーザ
が製造される。
動作において、第1図に示す構造の場合の動作、すな
わち屈折率変動調整層6がエッチングを受けていない場
合の動作は従来と同様であるので説明は省略する。屈折
率変動調整層6は、第3図に示すように、ガイド層4が
第2図(b)に示す工程において深くエッチングされす
ぎたときのみ部分的にエッチングされ、その際は第4図
に示すように、第2図(c)に示す工程において屈折率
変動調整層6上に回折格子が形成される。
わち屈折率変動調整層6がエッチングを受けていない場
合の動作は従来と同様であるので説明は省略する。屈折
率変動調整層6は、第3図に示すように、ガイド層4が
第2図(b)に示す工程において深くエッチングされす
ぎたときのみ部分的にエッチングされ、その際は第4図
に示すように、第2図(c)に示す工程において屈折率
変動調整層6上に回折格子が形成される。
屈折率変動調整層6上に形成された回折格子は、島状
に形成されたガイド層4と同様に、屈折率の周期的な変
動をもたらす。したがって、屈折率変動調整層6を第1
図に示すように、活性層2とガイド層4の間に導入する
ことにより、屈折率の周期的変動の強度が低下するほど
ガイド層4の幅が狭くなるように該ガイド層4がエッチ
ングされた場合においても、屈折率変動調整層6上の回
折格子が付加的な屈折率の周期的変動を与えることによ
り、屈折率の周期的変動の強度の低下を防止することが
可能となる。すなわち、化学的なエッチング時に生じる
サイドエッチによりガイド層4の幅の減少があっても、
それによる悪影響は屈折率変動調整層6上の回折格子に
より防止される。その結果、高い確率で単一波長で発振
する半導体レーザを得ることができる。
に形成されたガイド層4と同様に、屈折率の周期的な変
動をもたらす。したがって、屈折率変動調整層6を第1
図に示すように、活性層2とガイド層4の間に導入する
ことにより、屈折率の周期的変動の強度が低下するほど
ガイド層4の幅が狭くなるように該ガイド層4がエッチ
ングされた場合においても、屈折率変動調整層6上の回
折格子が付加的な屈折率の周期的変動を与えることによ
り、屈折率の周期的変動の強度の低下を防止することが
可能となる。すなわち、化学的なエッチング時に生じる
サイドエッチによりガイド層4の幅の減少があっても、
それによる悪影響は屈折率変動調整層6上の回折格子に
より防止される。その結果、高い確率で単一波長で発振
する半導体レーザを得ることができる。
以上説明したように、この発明の単一波長半導体レー
ザによれば、第2半導体より成る第1の層と島状に形成
された第4半導体より成る第5の層との間に第3半導体
より成る第3の層を導入したので、第5の層の幅が減少
したときに第3の層上に回折格子を形成して付加的な屈
折率の周期的変動を与えることにより、第5の層の幅の
減少による屈折率の周期的変動の強度の低下を防止し
て、高い確率で単一波長で発振する半導体レーザを得る
ことができるという効果がある。
ザによれば、第2半導体より成る第1の層と島状に形成
された第4半導体より成る第5の層との間に第3半導体
より成る第3の層を導入したので、第5の層の幅が減少
したときに第3の層上に回折格子を形成して付加的な屈
折率の周期的変動を与えることにより、第5の層の幅の
減少による屈折率の周期的変動の強度の低下を防止し
て、高い確率で単一波長で発振する半導体レーザを得る
ことができるという効果がある。
また、この発明の単一波長半導体レーザの製造方法に
よれば、第2半導体より成る第1の層と第4半導体より
成る第5の層との間に第3半導体より成る第3の層を設
けた後、第5の層を島状にエッチングするようにしたの
で、屈折率の周期的変動の強度が低下するほど第5の層
の幅が狭くなるように該第5の層がエッチングされた場
合には第3の層も部分的にエッチングされて該第3の層
上に回折格子が形成されるようにすることにより、該回
折格子によって付加的な屈折率の周期的変動が与えら
れ、これにより屈折率の周期的変動の強度の低下を防止
して、高い確率で単一波長で発振する半導体レーザの製
造方法を得ることができるという効果がある。
よれば、第2半導体より成る第1の層と第4半導体より
成る第5の層との間に第3半導体より成る第3の層を設
けた後、第5の層を島状にエッチングするようにしたの
で、屈折率の周期的変動の強度が低下するほど第5の層
の幅が狭くなるように該第5の層がエッチングされた場
合には第3の層も部分的にエッチングされて該第3の層
上に回折格子が形成されるようにすることにより、該回
折格子によって付加的な屈折率の周期的変動が与えら
れ、これにより屈折率の周期的変動の強度の低下を防止
して、高い確率で単一波長で発振する半導体レーザの製
造方法を得ることができるという効果がある。
第1図はこの発明による単一波長半導体レーザの一実施
例の構造を示す断面図、第2図はその製造工程を示す断
面図、第3図および第4図はその製造工程における過エ
ッチングを示す断面図、第5図は従来の単一波長半導体
レーザの構造を示す断面図、第6図はその製造工程を示
す断面図、第7図および第8図はその製造工程における
過エッチングを示す断面図である。 図において、1はp型InP基板、2はInGaAsP活性層、3
はn型InP第1クラッド層、4はn型InGaAsPガイド層、
5は電極金属、6はn型InGaAsP屈折率変動調整層、7
はn型InP第2クラッド層、8はn型InP第3クラッド層
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
例の構造を示す断面図、第2図はその製造工程を示す断
面図、第3図および第4図はその製造工程における過エ
ッチングを示す断面図、第5図は従来の単一波長半導体
レーザの構造を示す断面図、第6図はその製造工程を示
す断面図、第7図および第8図はその製造工程における
過エッチングを示す断面図である。 図において、1はp型InP基板、2はInGaAsP活性層、3
はn型InP第1クラッド層、4はn型InGaAsPガイド層、
5は電極金属、6はn型InGaAsP屈折率変動調整層、7
はn型InP第2クラッド層、8はn型InP第3クラッド層
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項1】第1導電型の第1半導体より成る基板と、 前記基板上に形成され、前記第1半導体よりバンドギャ
ップが小さく屈折率が大きい第2半導体より成る第1の
層と、 前記第1の層上に形成され、第2導電型の前記第1半導
体より成る第2の層と、 前記第2の層上に形成され、前記第1半導体と屈折率が
異なる第2導電型の第3半導体より成る第3の層と、 前記第3の層上に形成され、第2導電型の前記第1半導
体より成る第4の層と、 前記第4の層上に島状に形成され、前記第1半導体と屈
折率が異なる第2導電型の第4半導体より成る第5の層
と、 前記第5の層上に該第5の層を埋め込むように形成さ
れ、第2導電型の前記第1半導体より成る第6の層とを
備える単一波長半導体レーザ。 - 【請求項2】第1導電型の第1半導体より成る基板を準
備する工程と、 前記基板上に、前記第1半導体よりバンドギャップが小
さく屈折率が大きい第2半導体より成る第1の層を形成
する工程と、 前記第1の層上に、第2導電型の前記第1半導体より成
る第2の層を形成する工程と、 前記第2の層上に、前記第1半導体と屈折率が異なる第
2導電型の第3半導体より成る第3の層を形成する工程
と、 前記第3の層上に、第2導電型の前記第1半導体より成
る第4の層を形成する工程と、 前記第4の層上に、前記第1半導体と屈折率が異なる第
2導電型の第4半導体より成る第5の層を形成する工程
と、 前記第5の層をエッチングにより島状にする工程と、 前記島状にされた第5の層上に該第5の層を埋め込むよ
うに、第2導電型の前記第1半導体より成る第6の層を
形成する工程とを備える単一波長半導体レーザの製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1223427A JP2550721B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 単一波長半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1223427A JP2550721B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 単一波長半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0385786A JPH0385786A (ja) | 1991-04-10 |
JP2550721B2 true JP2550721B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=16797975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1223427A Expired - Fee Related JP2550721B2 (ja) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | 単一波長半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2550721B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4097950B2 (ja) * | 2002-02-12 | 2008-06-11 | 三菱電機株式会社 | 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 |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP1223427A patent/JP2550721B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0385786A (ja) | 1991-04-10 |
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