JP2944438B2 - 光半導体素子 - Google Patents
光半導体素子Info
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- JP2944438B2 JP2944438B2 JP6317394A JP31739494A JP2944438B2 JP 2944438 B2 JP2944438 B2 JP 2944438B2 JP 6317394 A JP6317394 A JP 6317394A JP 31739494 A JP31739494 A JP 31739494A JP 2944438 B2 JP2944438 B2 JP 2944438B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光半導体素子に関し、特
に素子端部での光の反射率を低減させる機能を備えた光
半導体素子に関する。
に素子端部での光の反射率を低減させる機能を備えた光
半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光半導体素子（ＬＤアンプともいう。）
は、光通信、光交換用において強く要望されている。光
半導体素子は、活性層とそれを埋め込むクラッド層とか
らなる光導波路を有しており、入力光信号はその光導波
路を進行する際に増幅される。この光半導体素子を実用
化するにあたり第１に重要な特性は「利得」すなわち入
力信号光の増幅の度合いである。
は、光通信、光交換用において強く要望されている。光
半導体素子は、活性層とそれを埋め込むクラッド層とか
らなる光導波路を有しており、入力光信号はその光導波
路を進行する際に増幅される。この光半導体素子を実用
化するにあたり第１に重要な特性は「利得」すなわち入
力信号光の増幅の度合いである。
【０００３】光半導体素子の利得を向上させるには、光
導波路を進行する光の素子端部での反射率を下げること
が重要で、例えば２５ｄＢの利得を得るためには反射率
を２×１０-4程度以下にする必要がある。そして、素子
端部での反射率を下げるためには、従来、活性層が素子
端部で途切れる窓領域付き構造が採用されている。
導波路を進行する光の素子端部での反射率を下げること
が重要で、例えば２５ｄＢの利得を得るためには反射率
を２×１０-4程度以下にする必要がある。そして、素子
端部での反射率を下げるためには、従来、活性層が素子
端部で途切れる窓領域付き構造が採用されている。
【０００４】図１１は従来の窓領域付き光半導体素子の
斜視図である。この斜視図は部分的に断面を表示する。
この光半導体素子は、基板５０上に活性層５１とこの活
性層５１を覆うクラッド層５２とからなる光導波路５３
を有し、さらに、クラッド層５２の上部をキャップ層５
４が覆い、そのキャップ層５４の上部をパッシベーショ
ン膜（絶縁膜）５５が覆い、かつキャップ層５４の水平
面上のみパッシベーション膜５５を除去し、さらにその
パッシベーション膜５５の上部を電極５６が覆ってい
る。
斜視図である。この斜視図は部分的に断面を表示する。
この光半導体素子は、基板５０上に活性層５１とこの活
性層５１を覆うクラッド層５２とからなる光導波路５３
を有し、さらに、クラッド層５２の上部をキャップ層５
４が覆い、そのキャップ層５４の上部をパッシベーショ
ン膜（絶縁膜）５５が覆い、かつキャップ層５４の水平
面上のみパッシベーション膜５５を除去し、さらにその
パッシベーション膜５５の上部を電極５６が覆ってい
る。
【０００５】また、活性層端部５１ａと光半導体素子端
部５７間には窓領域５８が形成されている。この窓領域
５８は、光導波路５３を進行する光が光半導体素子端部
５７で反射して再び光導波路５３に結合する率、すなわ
ち実効的反射率を低下させる機能を有する。
部５７間には窓領域５８が形成されている。この窓領域
５８は、光導波路５３を進行する光が光半導体素子端部
５７で反射して再び光導波路５３に結合する率、すなわ
ち実効的反射率を低下させる機能を有する。
【０００６】例えば、２５ｄＢの利得を得るためには反
射率を２×１０-4以下にすることが望ましいが、この窓
領域５８を形成することにより反射率を１０-2程度にす
ることができる。すなわち実効的反射率は１０-2倍とな
る。
射率を２×１０-4以下にすることが望ましいが、この窓
領域５８を形成することにより反射率を１０-2程度にす
ることができる。すなわち実効的反射率は１０-2倍とな
る。
【０００７】また、このような窓領域を設けた光半導体
素子例として以下の文献が開示されている。いずれも窓
領域と素子端面のＡＲ被覆（無反射被覆）によって、１
０-4台の実効的反射率を実現したものである。
素子例として以下の文献が開示されている。いずれも窓
領域と素子端面のＡＲ被覆（無反射被覆）によって、１
０-4台の実効的反射率を実現したものである。
【０００８】（１）Ｒ．Ｌｕｄｗｉｇ，ｅｔ ａｌ．，
ＥＣＯＣ´９２ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｖｏｌ．１，
ＷｅＢ８．３，ｐｐ３８１−３８４（１９９２） （２）Ｐ．Ｄｏｕｓｓｉｅ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｏ
ｔｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ＰＴＬ−
６，ｐｐ１７０−１７２（１９９４） （３）Ｉ．Ｃｈａ，ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒ．Ｌｅ
ｔｔ．，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ１２４１−１２４２（１９
８９） （４）Ｓ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈ
ｏｔｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ＰＴＬ
−６，ｐｐ１７３−１７５（１９９４） （５）Ｙ．Ｈｕａｎｇ，ｅｔ ａｌ．，ＯＡＡ´９３
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ ＴｕＣ２，ｐｐ２９
６−２９９（１９９３） （６）Ｔ．Ｔｏｙｏｎａｋａ，ｅｔ ａｌ．，ＯＡＡ´
９３ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＭＤ４，ｐ
ｐ１６２−１６５（１９９３） （７）Ｐ．Ｏｊａｌａ．ｅｔ ａｌ．，ＥＣＯＣ´９３
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｖｏｌ．２，ＷｅＣ７．４，
ｐｐ３２１−３２４（１９９３） 文献（１）〜（４）は利得が入力光の偏光状態に依存し
ない偏光無依存型で、ストライプ状の活性層を有し、２
５ｄＢ程度の利得を得ている。また、偏光無依存の方法
として、文献（１）では歪量子井戸活性層を用いる方法
が採られ、文献（２）〜（４）では活性層をサブミクロ
ンと狭くする方法が採られている。また、文献（４）で
は偏光無依存化のために採られるサブミクロン幅の活性
層を、選択ＭＯＶＰＥ法を用いて再現性良く形成し、利
得２０ｄＢの均一した特性の４ｃｈ−ＬＤアンプアレイ
を実現している。この選択ＭＯＶＰＥ法とは、基板上に
２本のストライプ状Ｓｉｏ2 マスクを２μｍ以下の間隔
を空けて形成し、この間隔部にストライプ状活性層を均
一に結晶成長により形成するものである。
ＥＣＯＣ´９２ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｖｏｌ．１，
ＷｅＢ８．３，ｐｐ３８１−３８４（１９９２） （２）Ｐ．Ｄｏｕｓｓｉｅ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｏ
ｔｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ＰＴＬ−
６，ｐｐ１７０−１７２（１９９４） （３）Ｉ．Ｃｈａ，ｅｔ ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒ．Ｌｅ
ｔｔ．，Ｖｏｌ．２５，ｐｐ１２４１−１２４２（１９
８９） （４）Ｓ．Ｋｉｔａｍｕｒａ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈ
ｏｔｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ＰＴＬ
−６，ｐｐ１７３−１７５（１９９４） （５）Ｙ．Ｈｕａｎｇ，ｅｔ ａｌ．，ＯＡＡ´９３
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔ ＴｕＣ２，ｐｐ２９
６−２９９（１９９３） （６）Ｔ．Ｔｏｙｏｎａｋａ，ｅｔ ａｌ．，ＯＡＡ´
９３ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＭＤ４，ｐ
ｐ１６２−１６５（１９９３） （７）Ｐ．Ｏｊａｌａ．ｅｔ ａｌ．，ＥＣＯＣ´９３
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ Ｖｏｌ．２，ＷｅＣ７．４，
ｐｐ３２１−３２４（１９９３） 文献（１）〜（４）は利得が入力光の偏光状態に依存し
ない偏光無依存型で、ストライプ状の活性層を有し、２
５ｄＢ程度の利得を得ている。また、偏光無依存の方法
として、文献（１）では歪量子井戸活性層を用いる方法
が採られ、文献（２）〜（４）では活性層をサブミクロ
ンと狭くする方法が採られている。また、文献（４）で
は偏光無依存化のために採られるサブミクロン幅の活性
層を、選択ＭＯＶＰＥ法を用いて再現性良く形成し、利
得２０ｄＢの均一した特性の４ｃｈ−ＬＤアンプアレイ
を実現している。この選択ＭＯＶＰＥ法とは、基板上に
２本のストライプ状Ｓｉｏ2 マスクを２μｍ以下の間隔
を空けて形成し、この間隔部にストライプ状活性層を均
一に結晶成長により形成するものである。
【０００９】文献（５），（６）はそれぞれ長さ３００
μｍおよび８２μｍの領域にわたり活性層幅が出力側に
向かって徐々に広がるテーパー状の活性層を有してお
り、利得として２０ｄＢを得ている。
μｍおよび８２μｍの領域にわたり活性層幅が出力側に
向かって徐々に広がるテーパー状の活性層を有してお
り、利得として２０ｄＢを得ている。
【００１０】文献（７）は半導体レーザと半導体光変調
器（ＥＡ−ＭＯＤ）が一体となった集積素子で、変調光
を出力する素子である。図１２にこの集積素子の横断面
図を示す。この断面図は基板上方から見下ろした場合の
断面図で、この集積素子は窓領域６０を有するととも
に、ストライプ状光吸収層６１の端部６１ａを湾曲さ
せ、かつストライプ状光吸収層６１の幅を端部６１ａ近
傍にてテーパー状に広げて、光導波路からの光の出力方
向を端部６１ａの面の法線方向Ｗに傾けている。このよ
うに端部６１ａの面を傾けることにより、集積素子端面
６３ａで反射された光が再び光導波路に結合するのを防
止している。
器（ＥＡ−ＭＯＤ）が一体となった集積素子で、変調光
を出力する素子である。図１２にこの集積素子の横断面
図を示す。この断面図は基板上方から見下ろした場合の
断面図で、この集積素子は窓領域６０を有するととも
に、ストライプ状光吸収層６１の端部６１ａを湾曲さ
せ、かつストライプ状光吸収層６１の幅を端部６１ａ近
傍にてテーパー状に広げて、光導波路からの光の出力方
向を端部６１ａの面の法線方向Ｗに傾けている。このよ
うに端部６１ａの面を傾けることにより、集積素子端面
６３ａで反射された光が再び光導波路に結合するのを防
止している。
【００１１】また、（８）特開平３−７７３８８号公報
に、複数の導波路を順次交互に分離して配列させ、対向
する導波路端面を所定の角度に傾斜させた半導体光増幅
装置が開示されている。これは、光の増幅利得が横偏波
と縦偏波とで異なるため入射光に対して忠実な光を出力
として得られないという不都合を解決するもので、導波
路端面を所定の角度に傾斜させることにより、最適な横
偏波および縦偏波の透過率が得られ、もって入射光に忠
実な光が出力として得られるというものである。
に、複数の導波路を順次交互に分離して配列させ、対向
する導波路端面を所定の角度に傾斜させた半導体光増幅
装置が開示されている。これは、光の増幅利得が横偏波
と縦偏波とで異なるため入射光に対して忠実な光を出力
として得られないという不都合を解決するもので、導波
路端面を所定の角度に傾斜させることにより、最適な横
偏波および縦偏波の透過率が得られ、もって入射光に忠
実な光が出力として得られるというものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、文献（１）〜
（７）に掲載された従来の窓領域付き光半導体素子で
は、光の反射は図１１に示すように光半導体素子端部５
７のみならず活性層端部５１ａでも生じていた。そし
て、この活性層端部５１ａでの反射率は、大きい場合は
２×１０-4程度になることもあった。この場合、２５ｄ
Ｂ以上の高利得化にあたっては、１ｄＢ以上のリップ
ル、すなわち入力光波長による利得の振動が生じてしま
う。このリップルは利得向上を阻む原因となる他、その
周期が数オングストロームと短いため、入力光波長や温
度のわずかの変動で出力を変動させるため実用上問題と
なる。
（７）に掲載された従来の窓領域付き光半導体素子で
は、光の反射は図１１に示すように光半導体素子端部５
７のみならず活性層端部５１ａでも生じていた。そし
て、この活性層端部５１ａでの反射率は、大きい場合は
２×１０-4程度になることもあった。この場合、２５ｄ
Ｂ以上の高利得化にあたっては、１ｄＢ以上のリップ
ル、すなわち入力光波長による利得の振動が生じてしま
う。このリップルは利得向上を阻む原因となる他、その
周期が数オングストロームと短いため、入力光波長や温
度のわずかの変動で出力を変動させるため実用上問題と
なる。
【００１３】そこで、文献（２）、（３）にこの活性層
端面での反射率を低減させるために、５０００オングス
トロームと幅の狭い活性層を端部に近づくに従いさらに
狭める先細の形状に形成する技術が開示されている。そ
して、この活性層を平坦な半導体層からエッチングによ
る切り出しで形成している。
端面での反射率を低減させるために、５０００オングス
トロームと幅の狭い活性層を端部に近づくに従いさらに
狭める先細の形状に形成する技術が開示されている。そ
して、この活性層を平坦な半導体層からエッチングによ
る切り出しで形成している。
【００１４】ところで、偏光無依存化のために必要なサ
ブミクロンと狭い幅の活性層を形成する場合、半導体の
エッチング法を用いるよりも、文献（４）のように選択
ＭＯＶＰＥ法を用いた方が再現性および均一性よく形成
できることが知られている。
ブミクロンと狭い幅の活性層を形成する場合、半導体の
エッチング法を用いるよりも、文献（４）のように選択
ＭＯＶＰＥ法を用いた方が再現性および均一性よく形成
できることが知られている。
【００１５】ところが、選択ＭＯＶＰＥ法を用いた場
合、活性層の端部を先細の形状にすることができない。
合、活性層の端部を先細の形状にすることができない。
【００１６】また、文献（７）の集積素子は、ストライ
プ状光吸収層６１の端部６１ａの面は導波光の進行方向
と垂直であるため、ストライプ状光吸収層６１の端部６
１ａで反射した光は光導波路と再度結合することにな
る。従って、端部６１ａで反射する光により利得が低下
するおそれがある。
プ状光吸収層６１の端部６１ａの面は導波光の進行方向
と垂直であるため、ストライプ状光吸収層６１の端部６
１ａで反射した光は光導波路と再度結合することにな
る。従って、端部６１ａで反射する光により利得が低下
するおそれがある。
【００１７】また（８）の公報に開示された半導体光増
幅装置における導波路端面は、反射する光の方向を変え
るために傾斜させたのでなく、光の透過率を調整するた
め、すなわち光を透過させるために傾斜させたものであ
る。したがって、この導波路端面を傾斜させても光の反
射による利得の低下を防止するという効果は発揮されな
い。
幅装置における導波路端面は、反射する光の方向を変え
るために傾斜させたのでなく、光の透過率を調整するた
め、すなわち光を透過させるために傾斜させたものであ
る。したがって、この導波路端面を傾斜させても光の反
射による利得の低下を防止するという効果は発揮されな
い。
【００１８】そこで、本発明の目的は活性層端部での実
効的反射率を低下させることが可能な光半導体素子を提
供することにある。
効的反射率を低下させることが可能な光半導体素子を提
供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、ストライプ状の活性層を有する光半導体素
子であって、前記光半導体素子の端部と前記活性層の端
部間に窓領域が形成され、かつ前記活性層の端部の面に
立てた垂線の方向と前記活性層から放出される光の方向
とが異なるよう前記活性層端部の面を傾斜させ、かつ前
記活性層端部での光導波路への反射を抑えるため前記活
性層の幅を前記活性層端部から２０μｍ以内の領域で広
げたことを特徴とする。
に本発明は、ストライプ状の活性層を有する光半導体素
子であって、前記光半導体素子の端部と前記活性層の端
部間に窓領域が形成され、かつ前記活性層の端部の面に
立てた垂線の方向と前記活性層から放出される光の方向
とが異なるよう前記活性層端部の面を傾斜させ、かつ前
記活性層端部での光導波路への反射を抑えるため前記活
性層の幅を前記活性層端部から２０μｍ以内の領域で広
げたことを特徴とする。
【００２０】
【作用】活性層の端部の面に立てた垂線の方向と活性層
から放出される光の方向とが異なるよう活性層の端部の
面を形成することにより、活性層から放出される光が活
性層の端部の面で反射しても再度光導波路に結合しなく
なる。従って、放出光と反射光とが干渉し合って利得が
低下するのを防止することができる。
から放出される光の方向とが異なるよう活性層の端部の
面を形成することにより、活性層から放出される光が活
性層の端部の面で反射しても再度光導波路に結合しなく
なる。従って、放出光と反射光とが干渉し合って利得が
低下するのを防止することができる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図１は本発明に係る光半導体素子
の第１実施例の斜視図である。この斜視図は部分的に断
面を表示している。この光半導体素子が従来の光半導体
素子と異なる点は、主に活性層の形状である。従って、
以下活性層の形状を中心に説明し、従来例と同様な部分
は説明を省略する。
照しながら説明する。図１は本発明に係る光半導体素子
の第１実施例の斜視図である。この斜視図は部分的に断
面を表示している。この光半導体素子が従来の光半導体
素子と異なる点は、主に活性層の形状である。従って、
以下活性層の形状を中心に説明し、従来例と同様な部分
は説明を省略する。
【００２２】光半導体素子は、基板（ｎ型ＩｎＰ）１上
に、バッファ層（ｎ型ＩｎＰ層、厚さ１０００オングス
トローム）２と、ストライプ状の活性層（波長１．３４
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ層、厚さ３０００
オングストローム）３と、クラッド層（ｐ型ＩｎＰ層、
厚さ５μｍ）４と、キャップ層（ｐ＋型ＩｎＧａＡ
ｓ層、厚さ３０００オングストローム）５と、パッシベ
ーション膜（絶縁膜；ＳｉＯ2 ）６と、電極７（Ａｕ、
厚さ４０００オングストローム／Ｔｉ、厚さ５０００オ
ングストローム）とを積層してなり、バッファ層２と活
性層３とクラッド層４とで光導波路１０が形成される。
に、バッファ層（ｎ型ＩｎＰ層、厚さ１０００オングス
トローム）２と、ストライプ状の活性層（波長１．３４
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰ層、厚さ３０００
オングストローム）３と、クラッド層（ｐ型ＩｎＰ層、
厚さ５μｍ）４と、キャップ層（ｐ＋型ＩｎＧａＡ
ｓ層、厚さ３０００オングストローム）５と、パッシベ
ーション膜（絶縁膜；ＳｉＯ2 ）６と、電極７（Ａｕ、
厚さ４０００オングストローム／Ｔｉ、厚さ５０００オ
ングストローム）とを積層してなり、バッファ層２と活
性層３とクラッド層４とで光導波路１０が形成される。
【００２３】また、活性層端部３ａと光半導体素子端部
１１間には窓領域１２が形成される。この窓領域１２は
光導波路１０を進行する光が光半導体素子端部１１で反
射し、進行する光と反射する光とが干渉し合って光半導
体素子の利得を低下させるのを防止するものである。
１１間には窓領域１２が形成される。この窓領域１２は
光導波路１０を進行する光が光半導体素子端部１１で反
射し、進行する光と反射する光とが干渉し合って光半導
体素子の利得を低下させるのを防止するものである。
【００２４】なお、活性層３の端部３ａを表示するた
め、素子端部１１で活性層３を埋め込んでいるクラッド
層４は部分的に除いて表示している。
め、素子端部１１で活性層３を埋め込んでいるクラッド
層４は部分的に除いて表示している。
【００２５】この基板１の素子長は６５０μｍであり、
活性層３は波長１．３４μｍ組成のバルク活性層であ
り、端部３ａ近傍の領域（長さ１０μｍ）では幅が端部
３ａに近づく程徐々に広がるよう形成されている。
活性層３は波長１．３４μｍ組成のバルク活性層であ
り、端部３ａ近傍の領域（長さ１０μｍ）では幅が端部
３ａに近づく程徐々に広がるよう形成されている。
【００２６】図２は光半導体素子の第１実施例の横断面
図である。活性層端部３ａの面３ｂは傾斜しており、そ
の端面３ｂに立てた垂線Ｖは活性層３のストライプ方向
と１３度の角度をなしている。そして、活性層端部３ａ
の幅は３μｍ、光導波路１０の幅は７μｍである。ま
た、光半導体素子の中央部３ｃにおける活性層３の形状
は厚さ３０００オングストローム、幅５０００オングス
トロームであり均一となっている。
図である。活性層端部３ａの面３ｂは傾斜しており、そ
の端面３ｂに立てた垂線Ｖは活性層３のストライプ方向
と１３度の角度をなしている。そして、活性層端部３ａ
の幅は３μｍ、光導波路１０の幅は７μｍである。ま
た、光半導体素子の中央部３ｃにおける活性層３の形状
は厚さ３０００オングストローム、幅５０００オングス
トロームであり均一となっている。
【００２７】このように活性層端面３ｂを傾斜させるこ
とにより、活性層３内を進行する光が活性層端面３ｂで
反射しても進行する光と再度結合しなくなる。すなわ
ち、実効的反射率を低下させることができる。
とにより、活性層３内を進行する光が活性層端面３ｂで
反射しても進行する光と再度結合しなくなる。すなわ
ち、実効的反射率を低下させることができる。
【００２８】また、この活性層端面３ｂの傾きが反射光
の戻り方向に与える影響を強くするには、活性層端部３
ａの幅を導波光のスポットサイズよりも大きくする必要
がある。特に活性層幅がサブミクロンと狭いとき、スポ
ットサイズはしばしば活性層幅の２倍程度となるため、
広げる端部３ａの幅としては少なくとも２μｍ以上とす
ることが重要である。また、活性層端部３ａの幅を拡大
することによって、活性層端面３ｂを所望の形状にする
ことが製作工程上容易となる。
の戻り方向に与える影響を強くするには、活性層端部３
ａの幅を導波光のスポットサイズよりも大きくする必要
がある。特に活性層幅がサブミクロンと狭いとき、スポ
ットサイズはしばしば活性層幅の２倍程度となるため、
広げる端部３ａの幅としては少なくとも２μｍ以上とす
ることが重要である。また、活性層端部３ａの幅を拡大
することによって、活性層端面３ｂを所望の形状にする
ことが製作工程上容易となる。
【００２９】また、活性層端面３ｂを傾ける角度として
は、少なくとも７度が必要である。本発明の場合、活性
層端面３ｂでの実効的反射率は一般に活性層端面３ｂの
傾きが大きいほど小さくなる。
は、少なくとも７度が必要である。本発明の場合、活性
層端面３ｂでの実効的反射率は一般に活性層端面３ｂの
傾きが大きいほど小さくなる。
【００３０】図３は第１実施例の活性層端面における実
効的反射率の特性図である。本実施例では、活性層３
を、波長１．３μｍ帯偏光無依存型アンプの典型的サイ
ズである幅５０００オングストローム、厚み３０００オ
ングストロームとし、端部３ａまでの長さ１０μｍの領
域で幅３μｍまで広がるよう形成した。また、活性層３
の組成は波長１．３４μｍ、信号光波長１．３１μｍで
計算した。同図の特性によれば、本発明の効果が十分現
れるのは活性層端面３ｂの傾きが７度以上の場合であ
る。
効的反射率の特性図である。本実施例では、活性層３
を、波長１．３μｍ帯偏光無依存型アンプの典型的サイ
ズである幅５０００オングストローム、厚み３０００オ
ングストロームとし、端部３ａまでの長さ１０μｍの領
域で幅３μｍまで広がるよう形成した。また、活性層３
の組成は波長１．３４μｍ、信号光波長１．３１μｍで
計算した。同図の特性によれば、本発明の効果が十分現
れるのは活性層端面３ｂの傾きが７度以上の場合であ
る。
【００３１】本発明では端部３ａにて活性層端部３ａの
幅を広げたため、窓領域１２と光導波路１０との屈折率
差およびそれに伴い生じる反射自体は通常の端部構造に
おける場合より大きくなる。このため、活性層端面３ｂ
の傾きが５〜６度以下の場合においては通常の場合より
も実効的反射率が大きくなってしまう。そこで、本発明
は活性層端面３ｂを傾け、かつ端部３ａの幅を広げる構
造とした。
幅を広げたため、窓領域１２と光導波路１０との屈折率
差およびそれに伴い生じる反射自体は通常の端部構造に
おける場合より大きくなる。このため、活性層端面３ｂ
の傾きが５〜６度以下の場合においては通常の場合より
も実効的反射率が大きくなってしまう。そこで、本発明
は活性層端面３ｂを傾け、かつ端部３ａの幅を広げる構
造とした。
【００３２】なお、活性層端部を広げる構造としては従
来例の文献（５）〜（７）にも開示されているが、文献
（５），（６）では出力側において、それぞれ３００μ
ｍおよび８２μｍにわたり活性層幅を徐々に広げテーパ
ー状活性層を形成している。一方、本発明では活性層の
広がる領域を両端から２０μｍ以内と限定している。す
なわち、文献（５），（６）は出力光の出力向上を目的
として採られた構造であり、構造は本発明と似ているが
活性層の広がりが緩やかであるため、本発明の構造に比
べ戻り光が光導波路に結合し易く実効的反射率は低くな
りにくい。また、素子全体として均一な構造でないの
で、ＬＤアンプとして偏光無依存化のためには適当な歪
量子井戸構造を導入する等の工夫が必要となる。
来例の文献（５）〜（７）にも開示されているが、文献
（５），（６）では出力側において、それぞれ３００μ
ｍおよび８２μｍにわたり活性層幅を徐々に広げテーパ
ー状活性層を形成している。一方、本発明では活性層の
広がる領域を両端から２０μｍ以内と限定している。す
なわち、文献（５），（６）は出力光の出力向上を目的
として採られた構造であり、構造は本発明と似ているが
活性層の広がりが緩やかであるため、本発明の構造に比
べ戻り光が光導波路に結合し易く実効的反射率は低くな
りにくい。また、素子全体として均一な構造でないの
で、ＬＤアンプとして偏光無依存化のためには適当な歪
量子井戸構造を導入する等の工夫が必要となる。
【００３３】本発明は、素子の大部分において均一な構
造を有するＬＤアンプであることを前提とし、そのよう
な均一構造を有するＬＤアンプにおける実効的反射率を
低下させることを目的としている。
造を有するＬＤアンプであることを前提とし、そのよう
な均一構造を有するＬＤアンプにおける実効的反射率を
低下させることを目的としている。
【００３４】また、文献（７）で活性層端部を広げる構
造を採ったのは素子端面で反射された光が再び光導波路
に結合するのを防ぐためであり、光吸収層端面での反射
光が再び光導波路に結合するのを防ぐためではない。
造を採ったのは素子端面で反射された光が再び光導波路
に結合するのを防ぐためであり、光吸収層端面での反射
光が再び光導波路に結合するのを防ぐためではない。
【００３５】次に、光半導体素子の製造方法について説
明する。図４，６は光半導体素子の第１実施例の製造過
程を示す横断面図、図５，７〜８は光半導体素子の第１
実施例の製造過程を示すａ−ａ´縦断面図である。
明する。図４，６は光半導体素子の第１実施例の製造過
程を示す横断面図、図５，７〜８は光半導体素子の第１
実施例の製造過程を示すａ−ａ´縦断面図である。
【００３６】まず、図４において表面が（１００）面
（半導体結晶の面方位を示す番号）のｎ型ＩｎＰ基板１
上で、＜０１１＞方向（半導体結晶の結晶方位を示す番
号）に長さ６５０μｍの空隙部３２を複数個有する全幅
３０μｍのストライプ状のマスク３１を形成する。そし
て、空隙部３２はその端部３２ａから１０μｍの領域で
広がり、かつ端部３２ａはストライプの延出方向に対し
て１３度傾斜している。また、この端部から１０μｍの
領域を除き空隙部３２の幅は０．７μｍと均一である。
また、マスク３１は厚さ７００オングストロームのＳｉ
Ｏ2 膜で形成し、かつ隣接する空隙部３２との距離は５
０μｍとした。
（半導体結晶の面方位を示す番号）のｎ型ＩｎＰ基板１
上で、＜０１１＞方向（半導体結晶の結晶方位を示す番
号）に長さ６５０μｍの空隙部３２を複数個有する全幅
３０μｍのストライプ状のマスク３１を形成する。そし
て、空隙部３２はその端部３２ａから１０μｍの領域で
広がり、かつ端部３２ａはストライプの延出方向に対し
て１３度傾斜している。また、この端部から１０μｍの
領域を除き空隙部３２の幅は０．７μｍと均一である。
また、マスク３１は厚さ７００オングストロームのＳｉ
Ｏ2 膜で形成し、かつ隣接する空隙部３２との距離は５
０μｍとした。
【００３７】次に、図５において選択ＭＯＶＰＥ法によ
り、空隙部３２にバッファ層２と、活性層３と、クラッ
ド層４とからなる半導体ストライプ３４を形成する。な
お、活性層３の層厚は上辺３ｄと下辺３ｅとの中央で５
０００オングストロームである。
り、空隙部３２にバッファ層２と、活性層３と、クラッ
ド層４とからなる半導体ストライプ３４を形成する。な
お、活性層３の層厚は上辺３ｄと下辺３ｅとの中央で５
０００オングストロームである。
【００３８】次に、図６において半導体ストライプ３４
の両側近辺のマスク３１を除去して空隙部３２の幅を７
μｍに広げる。
の両側近辺のマスク３１を除去して空隙部３２の幅を７
μｍに広げる。
【００３９】次に、図７において選択ＭＯＶＰＥ法によ
り半導体ストライプ３４をクラッド層４およびキャップ
層５で覆う。このとき、半導体ストライプ３４の存在し
ない領域上にもクラッド層４を形成するが、この領域が
窓領域１２となる。
り半導体ストライプ３４をクラッド層４およびキャップ
層５で覆う。このとき、半導体ストライプ３４の存在し
ない領域上にもクラッド層４を形成するが、この領域が
窓領域１２となる。
【００４０】次に、図８において全面をパッシベーショ
ン膜６で覆い、かつキャップ層５の水平面上のみパッシ
ベーション膜６を除去し、さらにそのパッシベーション
膜６を電極７で覆う。
ン膜６で覆い、かつキャップ層５の水平面上のみパッシ
ベーション膜６を除去し、さらにそのパッシベーション
膜６を電極７で覆う。
【００４１】次に、アロイ処理、裏面研磨、および裏面
電極の付着後、半導体ストライプ３４の存在しない領域
の中央３５（図６参照のこと。）の中央でへき開し、６
５０μｍ長の複数の素子に切り出し、これらの素子の両
端面に１０-3程度の無反射被覆を施すことにより複数個
の光半導体素子が完成する。
電極の付着後、半導体ストライプ３４の存在しない領域
の中央３５（図６参照のこと。）の中央でへき開し、６
５０μｍ長の複数の素子に切り出し、これらの素子の両
端面に１０-3程度の無反射被覆を施すことにより複数個
の光半導体素子が完成する。
【００４２】図９は光半導体素子の第２実施例の横断面
図である。この第２実施例は第１実施例に係る半導体素
子と構成が同様で形状のみが異なるものである。この光
半導体素子は、活性層４１の端部４１ａから活性層４１
のストライプ延出方向に対して１３度の角度の方向に上
下に第２の活性層４２を形成したものである。この構成
によっても第１実施例と同様に利得のリップルを抑える
ことができる。
図である。この第２実施例は第１実施例に係る半導体素
子と構成が同様で形状のみが異なるものである。この光
半導体素子は、活性層４１の端部４１ａから活性層４１
のストライプ延出方向に対して１３度の角度の方向に上
下に第２の活性層４２を形成したものである。この構成
によっても第１実施例と同様に利得のリップルを抑える
ことができる。
【００４３】図１０は光半導体素子の第３実施例の横断
面図である。この第３実施例は、幅２μｍ、厚さ０．１
μｍのストライプ状バルク活性層を有する光半導体素子
で、活性層４５の幅は２μｍのままで端面４５ａの角度
を１３度に傾けたものである。この構成によれば、活性
層面を全く傾けない従来の構造に比べリップルを低減さ
せることができる。
面図である。この第３実施例は、幅２μｍ、厚さ０．１
μｍのストライプ状バルク活性層を有する光半導体素子
で、活性層４５の幅は２μｍのままで端面４５ａの角度
を１３度に傾けたものである。この構成によれば、活性
層面を全く傾けない従来の構造に比べリップルを低減さ
せることができる。
【００４４】なお、ストライプ状のマスク３１およびパ
ッシベーション膜６としてＰＳＧ，ＳｉＯＮ等の他の絶
縁膜を、キャップ層５としてＰ+ −ＩｎＧａＡｓＰを、
また電極７について他の導電性部材（金属）を用いても
よい。
ッシベーション膜６としてＰＳＧ，ＳｉＯＮ等の他の絶
縁膜を、キャップ層５としてＰ+ −ＩｎＧａＡｓＰを、
また電極７について他の導電性部材（金属）を用いても
よい。
【００４５】一方、活性層３，４１，４５の代わりに光
吸収層または受動光導波路層を用いてもよい。この光吸
収層または受動光導波路層としては、例えば波長１．５
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層がある。さらに、量子井
戸層を含み、発振波長が１．３または１．５５μｍとな
る組み合わせの多層構造を用いてもよい。これらによっ
ても第１実施例と同様に利得のリップルを抑える効果を
得ることができる。
吸収層または受動光導波路層を用いてもよい。この光吸
収層または受動光導波路層としては、例えば波長１．５
５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ層がある。さらに、量子井
戸層を含み、発振波長が１．３または１．５５μｍとな
る組み合わせの多層構造を用いてもよい。これらによっ
ても第１実施例と同様に利得のリップルを抑える効果を
得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、光半導体素子の活性層
端面に立てた垂線の方向と活性層から放出される光の方
向とが異なるよう活性層端面を傾斜させたので、活性層
から放出される光が活性層の端部の面で反射しても再度
光導波路に結合しなくなる。従って、放出光と反射光と
が干渉し合って利得が低下するのを防止することができ
る。
端面に立てた垂線の方向と活性層から放出される光の方
向とが異なるよう活性層端面を傾斜させたので、活性層
から放出される光が活性層の端部の面で反射しても再度
光導波路に結合しなくなる。従って、放出光と反射光と
が干渉し合って利得が低下するのを防止することができ
る。
【図１】本発明に係る光半導体素子の第１実施例の斜視
図である。
図である。
【図２】同第１実施例の横断面図である。
【図３】同第１実施例の活性層端面における実効的反射
率の特性図である。
率の特性図である。
【図４】同第１実施例の製造過程を示す横断面図であ
る。
る。
【図５】同第１実施例の製造過程を示すａ−ａ´縦断面
図である。
図である。
【図６】同第１実施例の製造過程を示す横断面図であ
る。
る。
【図７】同第１実施例の製造過程を示すａ−ａ´縦断面
図である。
図である。
【図８】同第１実施例の製造過程を示すａ−ａ´縦断面
図である。
図である。
【図９】同第２実施例の横断面図である。
【図１０】同第３実施例の横断面図である。
【図１１】従来の窓領域付き光半導体素子の斜視図であ
る。
る。
【図１２】同光半導体素子の横断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３，４１，４５ 活性層 ３ａ，４１ａ 活性層端部 ３ｂ，４５ａ 活性層端面 ４ クラッド層 ５ キャップ層 ６ パッシベーション膜 ７ 電極 １０ 光導波路 １１ 光半導体素子端部 １２ 窓領域 ４２ 第２の活性層
───────────────────────────────────────────────────── 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 G02F 1/35 G02B 6/10
Claims (2)
- 【請求項１】 ストライプ状の活性層を有する光半導体
素子であって、前記光半導体素子の端部と前記活性層の
端部間に窓領域が形成され、かつ前記活性層の端部の面
に立てた垂線の方向と前記活性層から放出される光の方
向とが異なるよう前記活性層端部の面を傾斜させ、かつ
前記活性層端部での光導波路への反射を抑えるため前記
活性層の幅を前記活性層端部から２０μｍ以内の領域で
広げたことを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】 ストライプ状の活性層を有する光半導体
素子であって、前記光半導体素子の端部と前記活性層の
端部間に窓領域が形成され、かつ前記活性層の端部の面
に立てた垂線の方向と前記活性層から放出される光の方
向とが異なるよう前記活性層端部の面を傾斜させ、かつ
前記活性層端部を前記活性層から放出される光の方向と
異なる方向に延出させたことを特徴とする光半導体素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6317394A JP2944438B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 光半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6317394A JP2944438B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 光半導体素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181376A JPH08181376A (ja) | 1996-07-12 |
| JP2944438B2 true JP2944438B2 (ja) | 1999-09-06 |
Family
ID=18087765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6317394A Expired - Fee Related JP2944438B2 (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | 光半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2944438B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10163563A (ja) * | 1996-11-29 | 1998-06-19 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ |
| JP5551928B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-07-16 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び半導体光素子の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3070016B2 (ja) * | 1990-12-07 | 2000-07-24 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路デバイス |
| JPH0560928A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路形スポツトサイズ変換素子 |
| JP3017869B2 (ja) * | 1991-12-25 | 2000-03-13 | 株式会社東芝 | 半導体光増幅器 |
| JPH08162712A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-06-21 | Hitachi Cable Ltd | 半導体光増幅器 |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP6317394A patent/JP2944438B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08181376A (ja) | 1996-07-12 |
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