JP2819557B2 - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体発光装置に関し、 1/4波長シフト部近傍の電界集中を緩和して、光強度
分布を共振器全域にわたって均一化することを目的と
し、 所定のバンドギャップと屈折率を有する化合物半導体
からなる活性層と、該活性層の両側に、該活性層よりバ
ンドギャップが広く且つ屈折率が小さい化合物半導体よ
りなる導波層およびクラッド層が配設されてなり、且つ
前記導波層の前記活性層と接する側の反対側の面の中央
の均一部を除く両端部に回折格子が形成されており、該
回折格子と中央の均一部の間にそれぞれ波長シフト部が
形成された構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体発光装置に関する。
〔従来の技術〕
近年コヒーレント光通信が注目されているが、コヒー
レント光通信用の光源として、安定な単一モード発振が
可能で、且つそのスペクトル線幅ができるだけ狭い半導
体レーザが必要である。
かかる目的のため、第３図に示す1/4波長シフト分布
帰還形DFB（Distributed Feedback）レーザが提唱され
ている。1/4波長シフト分布帰還形DFBレーザは、活性層
１の両側にクラッド層２と導波層３を配設し、更に導波
層３の活性層と接する面の反対側の面に回折格子４を形
成してある。この回折格子４は、導波層３内を図の左右
に伝播する光の位相を一致させるため、中央部に1/4波
長シフト部５を設けて、位相を1/4波長ずらした構成と
している。なお同図の６は、InP等からなる基板を示
す。
〔発明が解決しようとする課題〕
かかる構成の1/4波長シフト分布帰還形DFBレーザは、
安定に単一モード発振するレーザの一つであると言われ
ている。このレーザのスペクトル線幅を狭くするには、
従来よりレーザの共振器長Ｌを長くすることが知られて
いる。しかしＬが長くなると第４図に示す如く、中央部
の1/4波長シフト部５近傍における電界集中が著しくな
り、共振器長さ方向に対する光強度分布が不均一とな
る。そのため共振器長さ方向にホールバーニングが起こ
り、レーザ発振が不安定となる欠点がある。
本発明は1/4波長シフト部近傍の電界集中を緩和し
て、光強度分布を共振器全域にわたって均一化すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、所定のバンドギャップと屈折率を有する
化合物半導体からなる活性層と、該活性層の両側に該活
性層よりバンドギャップが広く、且つ屈折率が小さい化
合物半導体よりなる導波層およびクラッド層が配設され
てなり、且つ前記導波層の前記活性層と接する側の反対
側の面の中央の均一部を除く両端部に、回折格子が形成
されており、該回折格子と中央の均一部の間にそれぞれ
波長シフト部が形成されていることを特徴とする半導体
発光装置によって解決される。
〔作 用〕
回折格子を持たない通常のファブリペローレーザで
は、安定な単一モード発振を得ることは困難であるが、
光強度分布は端部で大きく中央部で小さい双曲線関数の
cosh分布を示す。
本発明は1/4波長シフトDFBレーザにおいて電界が集中
し、光強度分布が大となる中央部のみを、上記ファブリ
ペローレーザの構造としたことにより、端部では1/4波
長シフトDFBレーザの特性を有し、中央部においてはフ
ァブリペローレーザの特性を示すので、中央部における
電界集中が緩和され、光強度分布が均一化する。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明に係る半導体発光装置の一実施例を示
す図で、前記第３図と同一部分は同一符号を付して示
す。
本実施例は図示した如く、管内波長λｇ≒1.5μｍの
ｉ型InGaAsPからなる活性層１の、相対向する一対の主
面の一方にｐ型のInPからなるクラッド層２を配設し、
他方に管内波長λｇ≒1.3μｍのｉ型InGaAsPからなる導
波層３を配設した。端面７は通常ミラー面とし、結晶を
劈開した劈開面を使用する。ここまでの構造は従来と同
様である。
本実施例においては回折格子４を導波層３の全域に形
成するのではなく、端面７近傍の両端部にのみ回折格子
4,4′を形成し、中央領域には回折格子を設けない。従
って、中央領域は従来のファブリペローレーザと同様
に、導波層３の厚さが均一な均一部８とする。但し1/4
波長シフト型の構成とするためには、均一部８と２つの
回折格子4,4′との接続部における回折格子４の空間的
な位相を、1/4波長シフトさせておく。即ち本実施例
は、従来構成における1/4波長シフト部において回折格
子を分離し、分離した２つの回折格子4,4′間に設けた
均一部８との接続部を、1/4波長シフト部9,9′とした。
かかる構成としたことにより、本実施例の光強度分布
は第２図に実線Ｉで示す如く、中央部のピークが存在せ
ず、従来〔同図の点線II参照〕に比較して大幅に均一化
する。なお同図は、上記構造で回折格子４の長さ，均一
部８の長さ，回折格子４′の長さを300:600:300μｍと
し、結合定数Ｋと共振器長Ｌとの積KL＝2.0とした例で
ある。
上述した如く本実施例では光強度分布が共振器長全域
にわたって均一化され、狭線幅レーザで且つ従来の1/4
波長シフトDFBレーザに比較して安定なレーザ動作が維
持できる。
なお従来より、活性層１を共振器の一方の端部から所
定の長さにのみ活性層１を設け、活性層が存在しない部
分にのみ回折格子を設けた構造のDRBレーザや、上記共
振器の長さ方向の一部に設けた活性層直下にのみ回折格
子を設けた構造の分布ブラッグ反射器型レーザも存在す
るが、これらの構造では光強度の電流に対する特性が滑
らかななものとならず、使用しにくい欠点がある。本実
施例では光強度の対電流特性は滑らかに変化し、上記問
題も解消される。
以上の如く本実施例においては、電界集中の著しい中
央領域の回折格子を取り除くことにより、光強度分布を
改善することができた。従って共振器長Ｌを長くして
も、安定なレーザ動作が維持でき、狭線幅レーザが実現
できる。
なお本発明は上記一実施例を種々変形して実施できる
ことは言うまでもなく、例えば、活性層１やクラッド層
2,導波層３を構成する材料やその組成，及び導電型、或
いは管内波長、また、回折格子4,4′の長さや均一部８
の長さは、その目的によって種々選択し得るものであ
る。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば光強度
分布を改善することができ、共振器長Ｌを長くしても安
定な動作を維持でき、狭線幅の半導体発光装置を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明一実施例の構成説明図、 第２図は上記一実施例の光強度分布図、 第３図は従来の1/4波長シフトレーザ説明図、 第４図は従来の1/4波長シフトレーザ光強度分布を示す
図である。 図において、１は活性層、２はクラッド層、３は導波
層、4,4′は回折格子、5,9,9′は1/4波長シフト部、６
は基板、８は均一部を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定のバンドギャップと屈折率を有する化
    合物半導体からなる活性層（１）と、該活性層の両側
    に、該活性層よりバンドギャップが広く且つ屈折率が小
    さい化合物半導体よりなる導波層（３）およびクラッド
    層（２）が配設されてなり、且つ前記導波層（３）の前
    記活性層と接する側の反対側の面の中央の均一部（８）
    を除く両端部に回折格子（4,4′）が形成されており、
    該回折格子と中央の均一部（８）の間にそれぞれ波長シ
    フト部（9,9′）が形成されていることを特徴とする半
    導体発光装置。
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