JP3024603B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JP3024603B2 JP3024603B2 JP9215068A JP21506897A JP3024603B2 JP 3024603 B2 JP3024603 B2 JP 3024603B2 JP 9215068 A JP9215068 A JP 9215068A JP 21506897 A JP21506897 A JP 21506897A JP 3024603 B2 JP3024603 B2 JP 3024603B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関
し、特に、高出力・高効率特性を有し、発振の単一モー
ド性に優れる半導体レーザおよびその製造方法に関す
る。
し、特に、高出力・高効率特性を有し、発振の単一モー
ド性に優れる半導体レーザおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ：Dist
ributed Feedback レーザ）は発振の単一モード性に優
れ、中・長距離の光伝送システム用光源として用いられ
ている。また、出射側となる一方の面に低反射率膜、他
方の面に高反射率膜を施すことにより高効率・高出力特
性が実現されている。しかし、従来のＤＦＢレーザで
は、劈開端面において回折格子の位相の影響を強く受け
るために、素子特性のばらつきが大きく、歩留まりが制
限されていた。
ributed Feedback レーザ）は発振の単一モード性に優
れ、中・長距離の光伝送システム用光源として用いられ
ている。また、出射側となる一方の面に低反射率膜、他
方の面に高反射率膜を施すことにより高効率・高出力特
性が実現されている。しかし、従来のＤＦＢレーザで
は、劈開端面において回折格子の位相の影響を強く受け
るために、素子特性のばらつきが大きく、歩留まりが制
限されていた。
【０００３】上記のような問題に対して、例えば、両端
面に低反射率コーティングを施し、共振器の中央部にλ
／４位相シフトを有する回折格子からなるλ／４位相シ
フト型ＤＦＢレーザが提案されている。このようなレー
ザでは、劈開端面において回折格子の位相の影響を受け
ないために高い素子歩留まりが実現されている。しか
し、λ／４位相シフト型レーザでは両端面のいずれも低
反射率コーティングされることからほぼ同じ光出力が出
射され、このために、高効率および高出力特性を得るこ
とは困難であった。
面に低反射率コーティングを施し、共振器の中央部にλ
／４位相シフトを有する回折格子からなるλ／４位相シ
フト型ＤＦＢレーザが提案されている。このようなレー
ザでは、劈開端面において回折格子の位相の影響を受け
ないために高い素子歩留まりが実現されている。しか
し、λ／４位相シフト型レーザでは両端面のいずれも低
反射率コーティングされることからほぼ同じ光出力が出
射され、このために、高効率および高出力特性を得るこ
とは困難であった。
【０００４】一方、特開昭６２−２１９６８４号公報お
よび米国特許５，１１１，４７５、特開平６−３１０８
０６号公報、特開平８−２６４８９７号公報には共振器
方向の一部に回折格子を形成する半導体レーザが提案さ
れている。これらはいずれも出射側となる一方の面が低
反射率、他方の面が高反射率の端面とされ、出射側とな
る一方の面から共振器内部に向かって共振器方向の一部
分に回折格子が形成された半導体レーザである。
よび米国特許５，１１１，４７５、特開平６−３１０８
０６号公報、特開平８−２６４８９７号公報には共振器
方向の一部に回折格子を形成する半導体レーザが提案さ
れている。これらはいずれも出射側となる一方の面が低
反射率、他方の面が高反射率の端面とされ、出射側とな
る一方の面から共振器内部に向かって共振器方向の一部
分に回折格子が形成された半導体レーザである。
【０００５】特開昭６２−２１９６８４号公報に記載の
半導体レーザ（第１の従来例）は、図６に示すような構
造を有するものであり、電極６０６−６０６間に設けら
れた活性層６０４に対して部分的に回折格子６０１が形
成されている。高反射率の端面６０２と低反射率の端面
６０３の間となる共振器長は約３００μｍで、回折格子
６０１の高さ（山谷の振幅）は３００Å程度とされ、回
折格子６０１の形成領域長は出射側となる一方の面から
５０〜１５０μｍとされており、その結合係数は約３０
ｃｍ-1である。
半導体レーザ（第１の従来例）は、図６に示すような構
造を有するものであり、電極６０６−６０６間に設けら
れた活性層６０４に対して部分的に回折格子６０１が形
成されている。高反射率の端面６０２と低反射率の端面
６０３の間となる共振器長は約３００μｍで、回折格子
６０１の高さ（山谷の振幅）は３００Å程度とされ、回
折格子６０１の形成領域長は出射側となる一方の面から
５０〜１５０μｍとされており、その結合係数は約３０
ｃｍ-1である。
【０００６】上記の半導体レーザはＤＦＢレーザの高出
力化を目的としたものであり、結合係数（κ）と素子長
（Ｌ）の積κＬをκＬ＜０．５とすることを特徴として
いる。ＤＦＢレーザを高出力化するためにはκＬを小さ
くすることが必要であるが、高出力特性を得るためには
共振器長Ｌを短くできないために結合係数の方を小さく
する必要がある。しかし、結合係数を小さくするために
はＤＦＢレーザの光導波路に形成する回折格子の高さを
低くする必要があるが、低い回折絡子を再現性よく形成
することが困難である。そこで、回折格子の長さを短く
することにより、実質的にκＬを小さくしたものが第１
の従来の半導体レーザの特徴である。しかし、特開昭６
２−２１９６８４号公報に記載の半導体レーザは発振の
単一モード性を改善するものではなく、κＬの値が小さ
いために、単一モード安定性の優れた半導体レーザを得
るのは困雑であった。
力化を目的としたものであり、結合係数（κ）と素子長
（Ｌ）の積κＬをκＬ＜０．５とすることを特徴として
いる。ＤＦＢレーザを高出力化するためにはκＬを小さ
くすることが必要であるが、高出力特性を得るためには
共振器長Ｌを短くできないために結合係数の方を小さく
する必要がある。しかし、結合係数を小さくするために
はＤＦＢレーザの光導波路に形成する回折格子の高さを
低くする必要があるが、低い回折絡子を再現性よく形成
することが困難である。そこで、回折格子の長さを短く
することにより、実質的にκＬを小さくしたものが第１
の従来の半導体レーザの特徴である。しかし、特開昭６
２−２１９６８４号公報に記載の半導体レーザは発振の
単一モード性を改善するものではなく、κＬの値が小さ
いために、単一モード安定性の優れた半導体レーザを得
るのは困雑であった。
【０００７】一方、米国特許５１１１，４７５に記載の
半導体レーザ（第２の従来例）では、図７に示すように
素子長Ｌが２５０μｍ、回折格子形成領域長が１７５μ
ｍとされ、回折格子の結合係数と回折格子を形成する領
域の長さの積を１．６から２．５の範囲としている。こ
の半導体レーザはアナログ変調時における相互変調歪の
低減を目的としたものであり、電流注入に伴う共振器内
部の電界強度分布の変化に着目し、電流−光出力（Ｉ−
Ｌ）特性の微分（ｄＬ／ｄＩ）と電流の特性を所望の形
状に制御し、ｄＬ／ｄＩ−Ｉ曲線のピークを高バイアス
値になるように設計したものである。しかし、この発明
も発振の単一モード性に着目した設計ではなく、デジタ
ル変調時の単一モード発振の安定性は保証されていなか
った。
半導体レーザ（第２の従来例）では、図７に示すように
素子長Ｌが２５０μｍ、回折格子形成領域長が１７５μ
ｍとされ、回折格子の結合係数と回折格子を形成する領
域の長さの積を１．６から２．５の範囲としている。こ
の半導体レーザはアナログ変調時における相互変調歪の
低減を目的としたものであり、電流注入に伴う共振器内
部の電界強度分布の変化に着目し、電流−光出力（Ｉ−
Ｌ）特性の微分（ｄＬ／ｄＩ）と電流の特性を所望の形
状に制御し、ｄＬ／ｄＩ−Ｉ曲線のピークを高バイアス
値になるように設計したものである。しかし、この発明
も発振の単一モード性に着目した設計ではなく、デジタ
ル変調時の単一モード発振の安定性は保証されていなか
った。
【０００８】また、特開平６−３１０８０６号公報に記
載の半導体レーザ（第３の従来例），および特開平８−
２６４８９７号公報に記載の半導体レーザ（第４の従来
例）もアナログ変調を目的とし、アナログ変調時の相互
変調歪の原因となる共振器方向の電界強度分布を平坦化
し、同時に端面での回折格子位相の影響を抑制すること
により、高い素子歩留まりを得るという効果を得てい
る。
載の半導体レーザ（第３の従来例），および特開平８−
２６４８９７号公報に記載の半導体レーザ（第４の従来
例）もアナログ変調を目的とし、アナログ変調時の相互
変調歪の原因となる共振器方向の電界強度分布を平坦化
し、同時に端面での回折格子位相の影響を抑制すること
により、高い素子歩留まりを得るという効果を得てい
る。
【０００９】これらのレーザでは図８に示すように回折
格子の結合係数と回折格子を形成する領域の長さの積は
およそ０．４か０．６の範囲とし、回折格子形成領域長
を共振器長の約１／３とすることにより、共振器方向電
界強度分布の平坦化と高歩留まり特性を実現している。
格子の結合係数と回折格子を形成する領域の長さの積は
およそ０．４か０．６の範囲とし、回折格子形成領域長
を共振器長の約１／３とすることにより、共振器方向電
界強度分布の平坦化と高歩留まり特性を実現している。
【００１０】通常のＤＦＢレーザでは劈開端面における
回折格子の位相が制御できないために素子特性にばらつ
きが生じ、理論的に歩留まりが制限されていたが、この
発明では、回折格子自体を高反射率の端面から離すこと
により、端面での回折格子の影響を抑制し、歩留まりを
改善している。また、出射側となる一方の面近傍に形成
された回折格子の結合係数をうまく与えることにより、
共振器内部の電界強度分布を平坦化し、これらの効果を
得て、アナログ変調用として低歪特性と高歩留まり特性
を実現したものである。
回折格子の位相が制御できないために素子特性にばらつ
きが生じ、理論的に歩留まりが制限されていたが、この
発明では、回折格子自体を高反射率の端面から離すこと
により、端面での回折格子の影響を抑制し、歩留まりを
改善している。また、出射側となる一方の面近傍に形成
された回折格子の結合係数をうまく与えることにより、
共振器内部の電界強度分布を平坦化し、これらの効果を
得て、アナログ変調用として低歪特性と高歩留まり特性
を実現したものである。
【００１１】しかし、これらのレーザは発振の単一モー
ド性よりも共振器方向の電界強度分布の平坦化と素子特
性の均一性を優先させた設計であるために、デジタル変
調用として用いるには発振の単一モード性が不十分であ
った。
ド性よりも共振器方向の電界強度分布の平坦化と素子特
性の均一性を優先させた設計であるために、デジタル変
調用として用いるには発振の単一モード性が不十分であ
った。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体レーザでは、高い単一モード安定性と高歩留まり
特性および高効率・高出力特性を両立することは困難で
あった。本発明の目的は、高い単一モード安定性と高歩
留まり特性と高効率・高出力特性を併せ持つ半導体レー
ザおよびその製造方法を実現することにある。
半導体レーザでは、高い単一モード安定性と高歩留まり
特性および高効率・高出力特性を両立することは困難で
あった。本発明の目的は、高い単一モード安定性と高歩
留まり特性と高効率・高出力特性を併せ持つ半導体レー
ザおよびその製造方法を実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、共振器方向についての一部に形成される回折格子
と、共振器方向の全体にわたって形成される活性層と、
光出射側となる一方の面には低反射膜が形成され、他方
の面には高反射膜が形成された半導体レーザであって、
回折格子を形成する領域の長さが素子長の５２％以上６
４％以下で、回折格子の結合係数と回折格子形成領域長
の積が０．８以上２以下であることを特徴とする。
は、共振器方向についての一部に形成される回折格子
と、共振器方向の全体にわたって形成される活性層と、
光出射側となる一方の面には低反射膜が形成され、他方
の面には高反射膜が形成された半導体レーザであって、
回折格子を形成する領域の長さが素子長の５２％以上６
４％以下で、回折格子の結合係数と回折格子形成領域長
の積が０．８以上２以下であることを特徴とする。
【００１４】また、上記においては、回折格子を形成す
る領域の長さが素子長の５８％以上６２％以下で、かつ
回折格子の結合係数と回折格子形成領域長の積が０．８
以上１．０以下であることが好適である。
る領域の長さが素子長の５８％以上６２％以下で、かつ
回折格子の結合係数と回折格子形成領域長の積が０．８
以上１．０以下であることが好適である。
【００１５】上記のいずれにおいても、素子長が２５０
μｍ以下であり、前記活性層および回折格子は、回折格
子が基板上に形成された活性層に対して基板と反対側と
なる位置に形成されるとともに回折格子の山谷の振幅が
３００Å以上であることとしてもよい。
μｍ以下であり、前記活性層および回折格子は、回折格
子が基板上に形成された活性層に対して基板と反対側と
なる位置に形成されるとともに回折格子の山谷の振幅が
３００Å以上であることとしてもよい。
【００１６】本発明の半導体レーザの製造方法において
は、上記の半導体レーザを実現するために、素子長、回
折格子を形成する領域の長さの素子長に対する割合、回
折格子の結合係数、回折格子形成領域長の積および回折
格子の山谷の振幅が決定されている。
は、上記の半導体レーザを実現するために、素子長、回
折格子を形成する領域の長さの素子長に対する割合、回
折格子の結合係数、回折格子形成領域長の積および回折
格子の山谷の振幅が決定されている。
【００１７】「作用」図３は、本発明の半導体レーザの
単一モード発振する素子の所定の性能に対する歩留まり
の回折格子形成領域長および結合係数依存性を計算した
結果を示す等高線図である。等高線の状態は素子に要求
される性能に応じて異なるものとはなるが、等高線が変
化する様子は図３に示すものと等しいものとなる。本発
明においては、素子長、回折格子を形成する領域の長さ
の素子長に対する割合、回折格子の結合係数、回折格子
形成領域長の積および回折格子の山谷の振幅を上記のよ
うに決定することにより高い単一モード安定性と高歩留
まり特性と高効率・高出力特性を実現することができる
ものとなる。
単一モード発振する素子の所定の性能に対する歩留まり
の回折格子形成領域長および結合係数依存性を計算した
結果を示す等高線図である。等高線の状態は素子に要求
される性能に応じて異なるものとはなるが、等高線が変
化する様子は図３に示すものと等しいものとなる。本発
明においては、素子長、回折格子を形成する領域の長さ
の素子長に対する割合、回折格子の結合係数、回折格子
形成領域長の積および回折格子の山谷の振幅を上記のよ
うに決定することにより高い単一モード安定性と高歩留
まり特性と高効率・高出力特性を実現することができる
ものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず、本発明の原理について説明する。図
２は、本発明における半導体レーザの発振の単一モード
性の指標となる規格化反射鏡損失差特性を示すグラフで
ある。
て説明する。まず、本発明の原理について説明する。図
２は、本発明における半導体レーザの発振の単一モード
性の指標となる規格化反射鏡損失差特性を示すグラフで
ある。
【００１９】図２においては半導体レーザの出射側とな
る一方の面の反射率を１％、他方の面の反射率を９０％
とし、結合係数を６０ｃｍ-1、回折格子形成領域長を１
００μｍとした場合に、回折格子を形成しない領域の長
さを変化させたときの規格化反射鏡損失差特性を示し、
図２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、共振器長（Ｌ）を１
００μｍ、１５０μｍおよび３００μｍとした半導体レ
ーザをモデルとしている。ここで、共振器長を１００μ
ｍとした場合には通常のＤＦＢレーザとなる。各図では
横軸を相対波長差δβとし、縦軸を規格化反射鏡損失と
している。
る一方の面の反射率を１％、他方の面の反射率を９０％
とし、結合係数を６０ｃｍ-1、回折格子形成領域長を１
００μｍとした場合に、回折格子を形成しない領域の長
さを変化させたときの規格化反射鏡損失差特性を示し、
図２（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、共振器長（Ｌ）を１
００μｍ、１５０μｍおよび３００μｍとした半導体レ
ーザをモデルとしている。ここで、共振器長を１００μ
ｍとした場合には通常のＤＦＢレーザとなる。各図では
横軸を相対波長差δβとし、縦軸を規格化反射鏡損失と
している。
【００２０】相対波長はブラッグ波長λＢ、導波路の等
価屈折率ｎeqを用いてδβ＝２ｎeqπ（１／λ−１／λ
Ｂ）と表される。また、縦軸は簡単のために、規格化反
射鏡損失の最小値（△αＬmin）からの差を示してお
り、この値が大きなほど発振の単一モード性がよいこと
になる。実際の発振モードは図２（ａ）〜（ｃ）中に実
線で示した反射鏡の特性と、端面により決まるファブリ
ーペローモードが一致する点で決まる。図２ではこれら
を黒丸で示しているが、ファブリーペローモードは全共
振器を反映した間隔で位置し、発振の位相条件を満たす
と同時に回折格子の反射鏡損失の最も小さい点が主モー
ドとなって発振する。したがって、２番目に反射鏡損失
が小さくなる発振点である副モードの反射鏡損失と主モ
ードの反射鏡損失の差（反射鏡損失差）が大きいほど発
振の単一モード性がよいことになる。
価屈折率ｎeqを用いてδβ＝２ｎeqπ（１／λ−１／λ
Ｂ）と表される。また、縦軸は簡単のために、規格化反
射鏡損失の最小値（△αＬmin）からの差を示してお
り、この値が大きなほど発振の単一モード性がよいこと
になる。実際の発振モードは図２（ａ）〜（ｃ）中に実
線で示した反射鏡の特性と、端面により決まるファブリ
ーペローモードが一致する点で決まる。図２ではこれら
を黒丸で示しているが、ファブリーペローモードは全共
振器を反映した間隔で位置し、発振の位相条件を満たす
と同時に回折格子の反射鏡損失の最も小さい点が主モー
ドとなって発振する。したがって、２番目に反射鏡損失
が小さくなる発振点である副モードの反射鏡損失と主モ
ードの反射鏡損失の差（反射鏡損失差）が大きいほど発
振の単一モード性がよいことになる。
【００２１】上述したように図２（ａ）は通常のＤＦＢ
レーザの場合の結果であるが、１００μｍの共振器長を
反映した間隔で発振モードが位置し、反射鏡損失特性は
ゆるやかなカーブを示している。ここで、回折格子を形
成しない領域を設け、共振器長を１５０μｍとした場合
の結果が図２（ｂ）となる。
レーザの場合の結果であるが、１００μｍの共振器長を
反映した間隔で発振モードが位置し、反射鏡損失特性は
ゆるやかなカーブを示している。ここで、回折格子を形
成しない領域を設け、共振器長を１５０μｍとした場合
の結果が図２（ｂ）となる。
【００２２】図２（ｂ）に示す例では、共振器内に回折
格子を形成しない領域が存在することにより、ファブリ
ーペロー間隔が狭くなる一方で、副モードに相当する波
長で反射鏡損失が局所的に増大する部分が現れ、反射鏡
損失差が大きくなることがわかる。これは、両端面で構
成される共振器と回折格子が形成された領域のみで形成
される共振器の２つで構成される複合共振器の効果があ
らわれることによる。また、共振器長が長くなるため
に、ファブリーペローモード位置間隔が狭くなり、ちょ
うど局所的に反射鏡損失が高い波長領域に副モードが位
置することにより、高い反射鏡損失差が得られることに
なる。
格子を形成しない領域が存在することにより、ファブリ
ーペロー間隔が狭くなる一方で、副モードに相当する波
長で反射鏡損失が局所的に増大する部分が現れ、反射鏡
損失差が大きくなることがわかる。これは、両端面で構
成される共振器と回折格子が形成された領域のみで形成
される共振器の２つで構成される複合共振器の効果があ
らわれることによる。また、共振器長が長くなるため
に、ファブリーペローモード位置間隔が狭くなり、ちょ
うど局所的に反射鏡損失が高い波長領域に副モードが位
置することにより、高い反射鏡損失差が得られることに
なる。
【００２３】さらに、回折格子を形成しない領域を延長
し、共振器長を３００μｍとした場合には、図２（ｃ）
に示すように、副モードが主モードに近くなるために、
反射鏡損失差は小さくなる。したがって、回折格子を形
成しない領域を共振器の一部に設けることにより、共振
器全休にわたって回折格子を形成した通常のＤＦＢレー
ザよりも、発振の単一モード性を高くすることが可能で
あり、そのためには共振器長と回折格子形成領域長をう
まく設計することが必要であることがわかる。図３は、
上述したように本発明の半導体レーザの単一モード発振
する素子の所定の性能に対する歩留まりの回折格子形成
領域長および結合係数依存性を計算した結果を示す等高
線図である。ここでは、共振器長を２５０μｍの場合に
ついて、端面での回折格子位相の異なる２５６素子につ
いて規格化反射鏡損失差（△αＬ）を計算し、△αＬ＞
０．３となる素子の割合を歩留まりとしている。比較と
して、従来の半導体レーザの構造も図中に示している。
ただし、第１の従来例の半導体レーザは結合係数が３０
ｃｍ-1と小さいので図で示した範囲からはずれている。
実際の半導体レーザの生産においては、５０％以上の歩
留まりが要求されるため、製造工程での不良を考慮する
と、理論的歩留まりとしては６５％以上の歩留まりが要
求される。
し、共振器長を３００μｍとした場合には、図２（ｃ）
に示すように、副モードが主モードに近くなるために、
反射鏡損失差は小さくなる。したがって、回折格子を形
成しない領域を共振器の一部に設けることにより、共振
器全休にわたって回折格子を形成した通常のＤＦＢレー
ザよりも、発振の単一モード性を高くすることが可能で
あり、そのためには共振器長と回折格子形成領域長をう
まく設計することが必要であることがわかる。図３は、
上述したように本発明の半導体レーザの単一モード発振
する素子の所定の性能に対する歩留まりの回折格子形成
領域長および結合係数依存性を計算した結果を示す等高
線図である。ここでは、共振器長を２５０μｍの場合に
ついて、端面での回折格子位相の異なる２５６素子につ
いて規格化反射鏡損失差（△αＬ）を計算し、△αＬ＞
０．３となる素子の割合を歩留まりとしている。比較と
して、従来の半導体レーザの構造も図中に示している。
ただし、第１の従来例の半導体レーザは結合係数が３０
ｃｍ-1と小さいので図で示した範囲からはずれている。
実際の半導体レーザの生産においては、５０％以上の歩
留まりが要求されるため、製造工程での不良を考慮する
と、理論的歩留まりとしては６５％以上の歩留まりが要
求される。
【００２４】上記のような要求に対して、図３から、結
合係数を５５ｃｍ-1から７５ｃｍ-1の範囲に、また回折
格子形成領域長を１３０μｍから１６０μｍの範囲にす
ることにより６５％以上の歩留まりが実現できる。さら
に、結合係数を５８ｃｍ-1から６２ｃｍ-1の範囲に、ま
た回折格子形成領城長を１４５μｍから１５５μｍの範
囲にすることにより７０％以上の歩留まりが得られるこ
とが分かる。
合係数を５５ｃｍ-1から７５ｃｍ-1の範囲に、また回折
格子形成領域長を１３０μｍから１６０μｍの範囲にす
ることにより６５％以上の歩留まりが実現できる。さら
に、結合係数を５８ｃｍ-1から６２ｃｍ-1の範囲に、ま
た回折格子形成領城長を１４５μｍから１５５μｍの範
囲にすることにより７０％以上の歩留まりが得られるこ
とが分かる。
【００２５】このような知見は、本発明の原理に基づけ
ば、上記の２５０μｍの共振器長以外にも適用可能であ
り、共振器長が異なる場合でも、結合係数と回折格子形
成領域長の積を０．８から１．２、回折格子形成領域長
を共振器長の５２％以上６４％以下とすれば、６５％以
上の歩留まりが得られる。
ば、上記の２５０μｍの共振器長以外にも適用可能であ
り、共振器長が異なる場合でも、結合係数と回折格子形
成領域長の積を０．８から１．２、回折格子形成領域長
を共振器長の５２％以上６４％以下とすれば、６５％以
上の歩留まりが得られる。
【００２６】また、回折格子形成領域長を共振器長の５
８％以上６２％以下とし、結合係数と回折格子形成領域
長の積が０．８以上１．０以下であれば、７０％以上の
歩留まりが得られることになる。
８％以上６２％以下とし、結合係数と回折格子形成領域
長の積が０．８以上１．０以下であれば、７０％以上の
歩留まりが得られることになる。
【００２７】
【実施例】まず、第１の実施例について図面を参照しな
がら説明する。図１に本発明の半導体レーザの第１の実
施例の構造を示す断面図である。
がら説明する。図１に本発明の半導体レーザの第１の実
施例の構造を示す断面図である。
【００２８】図１に示す実施例は、電極１０６−１０６
間に設けられた活性層１０４を挟み込む光ガイド層１０
５の一部に回折格子１０１が形成されている。高反射率
の端面１０２と低反射率の端面１０３の間となる共振器
長は２５０μｍとされ、回折格子形成領域長は解析結果
から最適とされる１５０μｍとされている。
間に設けられた活性層１０４を挟み込む光ガイド層１０
５の一部に回折格子１０１が形成されている。高反射率
の端面１０２と低反射率の端面１０３の間となる共振器
長は２５０μｍとされ、回折格子形成領域長は解析結果
から最適とされる１５０μｍとされている。
【００２９】図４は回折格子の高さをパラメータとして
計算した光ガイド層組成と結合係数の関係を示す図であ
る。なお、ここで得られた結合係数の値は、光ガイド層
の厚さを１０００Åとして計算した結果であるが、８０
０Å〜１２００Åの範囲でほとんど同じ値が得られてい
る。したがって、このような回折格子構造では図３の結
果から結合係数は６０ｃｍ-1付近にすればよい。さら
に、再現性良く回折格子を形成するためには、回折格子
の高さは２００Åから３００Åの範囲にすることが望ま
しいために、光ガイド層のバンドギャップ波長組成は
１．０５μｍから１．２μｍの範囲にすればよい。
計算した光ガイド層組成と結合係数の関係を示す図であ
る。なお、ここで得られた結合係数の値は、光ガイド層
の厚さを１０００Åとして計算した結果であるが、８０
０Å〜１２００Åの範囲でほとんど同じ値が得られてい
る。したがって、このような回折格子構造では図３の結
果から結合係数は６０ｃｍ-1付近にすればよい。さら
に、再現性良く回折格子を形成するためには、回折格子
の高さは２００Åから３００Åの範囲にすることが望ま
しいために、光ガイド層のバンドギャップ波長組成は
１．０５μｍから１．２μｍの範囲にすればよい。
【００３０】作製した半導体レーザの規格化反射鏡損失
差（△αＬ）を評価したところ、約５０％の素子が△α
Ｌ＞０．３を満足した。一方、同時に作製した同じ共振
器長のＤＦＢレーザでは、３５％であった。
差（△αＬ）を評価したところ、約５０％の素子が△α
Ｌ＞０．３を満足した。一方、同時に作製した同じ共振
器長のＤＦＢレーザでは、３５％であった。
【００３１】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照しながら説明する。図５は本発明の半導体レーザ
の第２の実施例の構造を示す断面図である。
を参照しながら説明する。図５は本発明の半導体レーザ
の第２の実施例の構造を示す断面図である。
【００３２】本実施例は電極５０６−５０６間に設けら
れた活性層５０４を挟み込む光ガイド層５０５の一部に
回折格子５０１が形成されている。高反射率の端面１０
２と低反射率の端面５０３の間となる共振器長は２００
μｍとされ、この場合の最適な回折格子形成領域長は１
２０μｍで結合係数は約７５ｃｍ-1となる。このような
短共振器長のレーザはウエハからの収率が高く、低コス
ト化に適しているが、反面、温度による内部損失の増大
が大きく、良好な温度特性が得られにくいことが知られ
ている。したがって、本実施例のような２５０μｍより
も短い共振器長の素子の場合、内部損失を低減するため
に、短波長組成の光ガイド層を適用する必要がある。
れた活性層５０４を挟み込む光ガイド層５０５の一部に
回折格子５０１が形成されている。高反射率の端面１０
２と低反射率の端面５０３の間となる共振器長は２００
μｍとされ、この場合の最適な回折格子形成領域長は１
２０μｍで結合係数は約７５ｃｍ-1となる。このような
短共振器長のレーザはウエハからの収率が高く、低コス
ト化に適しているが、反面、温度による内部損失の増大
が大きく、良好な温度特性が得られにくいことが知られ
ている。したがって、本実施例のような２５０μｍより
も短い共振器長の素子の場合、内部損失を低減するため
に、短波長組成の光ガイド層を適用する必要がある。
【００３３】しかし、例えば１．０５μｍ波長組成の光
ガイド層を用いた場合、必要となる回折格子の高さ（山
谷の振幅）は約４００Åとなり、このような高い回折格
子上に活性層を成長させることは困難である。そこで、
本実施例では図５に示すように、活性層５０４の上部に
光ガイド層５０５と回折格子５０１を形成した構造を用
いている。このようにすることにより、活性層５０４に
影響を与えることなしに高い回折格子５０１を形成する
ことが可能となり、短い共振器長で発振の単一モード性
と温度特性にすぐれた半導体レーザを実現することがで
きた。
ガイド層を用いた場合、必要となる回折格子の高さ（山
谷の振幅）は約４００Åとなり、このような高い回折格
子上に活性層を成長させることは困難である。そこで、
本実施例では図５に示すように、活性層５０４の上部に
光ガイド層５０５と回折格子５０１を形成した構造を用
いている。このようにすることにより、活性層５０４に
影響を与えることなしに高い回折格子５０１を形成する
ことが可能となり、短い共振器長で発振の単一モード性
と温度特性にすぐれた半導体レーザを実現することがで
きた。
【００３４】
【発明の効果】本発明による半導体レーザおよびその製
造方法によれば、高い単一モード安定性と高歩留まり特
性と高効率・高出力特性を併せ持つ半導体レーザを実現
することができる効果がある。
造方法によれば、高い単一モード安定性と高歩留まり特
性と高効率・高出力特性を併せ持つ半導体レーザを実現
することができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の原理を示す図である。
【図３】本発明の原例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図６】従来の半導体レーザを説明するための図であ
る。
る。
【図７】従来の半導体レーザを説明するための図であ
る。
る。
【図８】従来の半導体レーザを説明するための図であ
る。
る。
１０１ 回折格子 １０２ 高反射率端面 １０３ 低反射率端面 １０４ 活性層 １０５ 光ガイド層 １０６ 電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−279651（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264897（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−85398（ＪＰ，Ａ) ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥ ＲＳ Ｖｏｌ．32，Ｎｏ．11，ｐｐ. 1008−1009 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏ ｌ．98，Ｎｏ．43，ｐ．73−78 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 共振器方向についての一部に形成される
回折格子と、共振器方向の全体にわたって形成される活
性層と、光出射側となる一方の面には低反射膜が形成さ
れ、他方の面には高反射膜が形成された半導体レーザで
あって、 回折格子を形成する領域の長さが素子長の５２％以上６
４％以下で、回折格子の結合係数と回折格子形成領域長
の積が０．８以上２以下であることを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 回折格子を形成する領域の長さが素子長の５８％以上６
２％以下で、回折格子の結合係数と回折格子形成領域長
の積が０．８以上１．０以下であることを特微とする半
導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
において、 素子長が２５０μｍ以下であり、前記活性層および回折
格子は、回折格子が基板上に形成された活性層に対して
基板と反対側となる位置に形成されるとともに回折格子
の山谷の振幅が３００Å以上であることを特徴とする半
導体レーザ。 - 【請求項４】 前記回折格子は共振器方向についての一
部に形成される回折格子と、共振器方向の全体にわたっ
て形成される活性層と、光出射側となる一方の面には低
反射膜が形成され、他方の面には高反射膜が形成される
半導体レーザの製造方法であって、 回折格子を形成する領域の長さを素子長の５２％以上６
４％以下とし、回折格子の結合係数と回折格子形成領域
長の積を０．８以上２以下とすることを特徴とする半導
体レーザの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４に記載の半導体レーザの製造方
法において、 回折格子を形成する領域の長さを素子長の５８％以上６
２％以下とし、回折格子の結合係数と回折格子形成領域
長の積を０．８以上１．０以下とすることを特微とする
半導体レーザの製造方法。 - 【請求項６】 請求項４または５に記載の半導体レーザ
製造の方法において、 素子長を２５０μｍ以下とし、前記活性層および回折格
子は、回折格子が基板上に形成された活性層に対して基
板と反対側となる位置に形成するとともに回折格子の山
谷の振幅を３００Å以上とすることを特徴とする半導体
レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9215068A JP3024603B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP9215068A JP3024603B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1168220A JPH1168220A (ja) | 1999-03-09 |
| JP3024603B2 true JP3024603B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=16666232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9215068A Expired - Fee Related JP3024603B2 (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024603B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200477538Y1 (ko) * | 2014-12-16 | 2015-06-22 | 정성옥 | 생명줄 걸이봉 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119312A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP9215068A patent/JP3024603B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１００８−１００９ |
| 電子情報通信学会技術研究報告 Ｖｏｌ．９８，Ｎｏ．４３，ｐ．７３−７８ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200477538Y1 (ko) * | 2014-12-16 | 2015-06-22 | 정성옥 | 생명줄 걸이봉 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1168220A (ja) | 1999-03-09 |
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