JP3154244B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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JP3154244B2 JP25673491A JP25673491A JP3154244B2 JP 3154244 B2 JP3154244 B2 JP 3154244B2 JP 25673491 A JP25673491 A JP 25673491A JP 25673491 A JP25673491 A JP 25673491A JP 3154244 B2 JP3154244 B2 JP 3154244B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバー通信等
に必要な高性能の半導体レーザ装置およびその製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high performance semiconductor laser device required for optical fiber communication and the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】単一モード光ファイバーの損失は1.55μ
mの光に対して最小となる。しかし、1.55μm帯用単一
モード光ファイバーはクロマティック分散が存在し、光
源のLDにスペクトル広がりがある場合には、伝送帯域
が著しく制限される。このため、従来の半導体レーザ装
置においては、高速直接変調時においても単一縦モード
動作を維持する動的単一モードレーザ(DSM−LD)
が提案されてきた。このように縦モードを安定に制御す
るために、分布帰還型(DFB)レーザ(例えば、中村
他,アイ・イ・イ・イ ジャーナル オブ カンタム
エレクトロニクスIEEE J. Quantum Electron. QE-11,43
6 (1975))や、分布反射型(DBR)レーザ(例えば、
レインハート他,アプライド フィジックス レター,
Appl. Phys. Lett., 27, 45 (1975))や、複合共振器型
レーザ(例えば、末松他,エレクトロニクス レター
Electron. Lett., 17,954 (1981))などによる単一モー
ド化が試みられている。この中でもDFBレーザは安定
に高光出力が得られるため従来より盛んに研究がすすめ
られてきた。
2. Description of the Related Art The loss of a single mode optical fiber is 1.55μ.
m for light of m. However, the single-mode optical fiber for the 1.55 μm band has chromatic dispersion, and when the LD of the light source has a spectrum spread, the transmission band is significantly limited. For this reason, in a conventional semiconductor laser device, a dynamic single mode laser (DSM-LD) that maintains a single longitudinal mode operation even during high-speed direct modulation.
Has been proposed. In order to stably control the longitudinal mode, a distributed feedback (DFB) laser (for example, Nakamura et al., I.I.I.J. of Quantum)
Electronics IEEE J. Quantum Electron. QE-11,43
6 (1975)) and distributed reflection (DBR) lasers (for example,
Rainheart et al., Applied Physics Letter,
Appl. Phys. Lett., 27, 45 (1975)) and compound-cavity lasers (for example, Suematsu et al., Electronics Letter
Electron. Lett., 17,954 (1981)) and the like have attempted a single mode. Among them, DFB lasers have been studied more vigorously than ever since DFB lasers can stably provide high light output.

【0003】図6に従来のDFBレーザの構造を示す。
図6において、1はn−InP基板、2は分布帰還型グ
レーティング、5はInGaAsP(λ=1.3 μm)導
波路層、6はInGaAsP(λ=1.55μm)活性層、
7はp−n−pInP埋め込み層、8はp−InGaA
sP(λ=1.3 μm)キャップ層、9はAu/Znのp
側電極、10はAu−Snのn側電極、11は酸化珪素
/アモルファス珪素多層反射膜、12は窒化珪素無反射
膜である。しかしながら、回折格子の両方の終端におい
て反射が無い場合、DFBレーザでは回折格子の周期よ
り求まるブラッグ波長に対して対称に2つの縦モードが
存在することになる。従って、ファブリペロ発振を抑圧
できても2本の波長で発振するため単一モード発振を得
ることができない。この改善のため、通常DFBレーザ
では、光をとりだすために一端は反射面としてへき開面
を用い、他端はファブリペロモードの発振を抑圧するた
めに、端面反射率を抑える構造が採られる。端面反射の
ある非対称構造のDFBレーザの反射鏡損失特性はブラ
ッグ波長に対して非対称になり2つの縦モードにおいて
強度比に差を生じることになる。
FIG. 6 shows the structure of a conventional DFB laser.
In FIG. 6, 1 is an n-InP substrate, 2 is a distributed feedback grating, 5 is an InGaAsP (λ = 1.3 μm) waveguide layer, 6 is an InGaAsP (λ = 1.55 μm) active layer,
7 is a pn-pInP buried layer, 8 is p-InGaAs
sP (λ = 1.3 μm) cap layer, 9 is Au / Zn p
A side electrode, 10 is an Au-Sn n-side electrode, 11 is a silicon oxide / amorphous silicon multilayer reflective film, and 12 is a silicon nitride non-reflective film. However, when there is no reflection at both ends of the diffraction grating, the DFB laser has two longitudinal modes symmetrically with respect to the Bragg wavelength determined from the period of the diffraction grating. Therefore, even if the Fabry-Perot oscillation can be suppressed, single-mode oscillation cannot be obtained because of oscillation at two wavelengths. To improve this, a DFB laser usually employs a structure in which one end uses a cleavage surface as a reflection surface to extract light, and the other end suppresses end surface reflectance in order to suppress Fabry-Perot mode oscillation. The mirror loss characteristic of a DFB laser having an asymmetric structure with end face reflection is asymmetric with respect to the Bragg wavelength, resulting in a difference in intensity ratio between the two longitudinal modes.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、第1に、レーザの導波路層の反射鏡端面に
おいては光密度が急激に増大するために電子密度が減少
し、屈折率が減少する軸方向ホールバーニングにより高
出力時には単一モード特性が得られにくいことが報告さ
れている(嬰田他,信学技報,OQE-86-7, 49, 1986)。
図7にレーザ共振器内部の光強度,電子密度,屈折率の
分布を示す。レーザ共振器は反射端面に反射膜11を、
出射端面に無反射膜12をコーティングしてある。共振
器内部の光は反射膜11により反射されるため反射膜1
1付近の光強度は局所的に増大する。この光強度の増大
する位置では電子と孔子の再結合が促進され、電子の枯
渇を生ずる。電子の枯渇により屈折率が低下するために
ゲインおよび発振波長の変動を生じ安定した単一モード
発振は得られにくくなる。
However, in the above-mentioned conventional structure, firstly, at the end face of the reflector of the laser waveguide layer, the light density rapidly increases, so that the electron density decreases and the refractive index decreases. It has been reported that due to the axial hole burning, it is difficult to obtain single mode characteristics at high output (Koda et al., IEICE Technical Report, OQE-86-7, 49, 1986).
FIG. 7 shows the distribution of light intensity, electron density, and refractive index inside the laser resonator. The laser resonator has a reflection film 11 on the reflection end face,
An anti-reflection film 12 is coated on the emission end face. Since the light inside the resonator is reflected by the reflection film 11, the reflection film 1
The light intensity near 1 locally increases. At the position where the light intensity increases, the recombination of the electrons and the neutrons is promoted, and the electrons are depleted. Since the refractive index decreases due to the depletion of electrons, the gain and the oscillation wavelength fluctuate, and it becomes difficult to obtain stable single mode oscillation.

【0005】第2に、反射損失特性が端面反射鏡のグレ
ーティング上の位置に依って著しく変化するため、2つ
の縦モード間の強度比は端面における回折格子の周期に
依存することになる。図8に最低損失の主モードと次の
副モードとのモード間損失差ΔAと端面の回折格子の端
面反射鏡に於ける位相θの関係を示す。これより、位相
θ=πの場合、モード間損失差ΔAは両方の端面で反射
の無い場合と同様で0となり、2本の等しい出力の縦モ
ード発振を生ずる。通常のDFBレーザでは回折格子の
位相θを制御することは不可能であるため、一定の割合
で2つの縦モードが存在するDFB発振が得られ、歩留
まりが著しく低下していた。
[0005] Second, since the reflection loss characteristic varies significantly depending on the position of the end face mirror on the grating, the intensity ratio between the two longitudinal modes depends on the period of the diffraction grating at the end face. FIG. 8 shows the relationship between the mode loss difference ΔA between the main mode having the lowest loss and the next submode and the phase θ at the end face reflection mirror of the end face diffraction grating. Thus, when the phase θ = π, the loss difference ΔA between the modes becomes 0 as in the case where there is no reflection at both end faces, and two longitudinal mode oscillations having the same output are generated. Since it is impossible to control the phase θ of the diffraction grating with a normal DFB laser, DFB oscillation in which two longitudinal modes exist at a fixed ratio is obtained, and the yield is significantly reduced.

【0006】この単一モード発振の不安定性を除去する
ために、DFBレーザの中心部で回折格子の周期をλ/
4シフトさせてブラッグ波長と縦モードを一致させる方
法(λ/4シフトDFB−LD)や、共振器の軸方向に
対称な等価屈折率の分布をもたせる方法がある。しかし
ながら、いずれの場合も端面の反射の影響をなくするた
め、両端面に無反射コーティングを施す必要があり、こ
のため工程の増加とコーティング条件のばらつきによる
デバイス特性のばらつき、一方の端面に高反射膜を施し
た片端面光出射に対して両端面からの光出射にともなう
出力の低下という問題点を有していた。
In order to remove the instability of the single mode oscillation, the period of the diffraction grating at the center of the DFB laser is set to λ /
There are a method of making the Bragg wavelength and the longitudinal mode coincide with each other by four shifts (λ / 4 shift DFB-LD), and a method of giving an equivalent refractive index distribution symmetrical in the axial direction of the resonator. However, in either case, it is necessary to apply an anti-reflection coating to both end faces in order to eliminate the influence of the reflection on the end faces. Therefore, variations in device characteristics due to an increase in the number of processes and variations in coating conditions, and high reflection on one end face. There is a problem in that the output is reduced due to the light emission from both end faces with respect to the light emission from one end face provided with the film.

【0007】さらに、レーザ内部でグレーティングの位
相をλ/4変化させる手法は数多く報告されているが、
レーザ内部でグレーティングをθ=π/2の状態で一部
分だけ形成したり、θ=π/2の状態を滑らかに実現す
るためにグレーティングの振幅を漸減させる試みは報告
されていない。この発明はかかる点に鑑み、安定した単
一モード発振が得られ、かつ高光出力の得られる半導体
レーザ装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。
Further, there have been reported many techniques for changing the phase of the grating by λ / 4 inside the laser.
No attempt has been made to form a grating only partially in the state of θ = π / 2 inside the laser or to gradually reduce the amplitude of the grating in order to smoothly realize the state of θ = π / 2. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device capable of obtaining stable single mode oscillation and obtaining a high optical output, and a method of manufacturing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体レ
ーザ装置は、半導体単結晶基板上に形成した活性層およ
び導波路層からなり反射端面および出射端面を有するレ
ーザ共振器を備えた半導体レーザ装置であって、レーザ
共振器の反射端面およびその近傍の50μm程度の長さ
の領域を除く導波路層全ての表面に、レーザ共振器の出
射端面から反射端面方向にかけて振幅が徐々に小さくな
るように回折格子を設けるとともに、導波路層表面のう
ち反射端面およびその近傍の50μm程度の長さの領域
には回折格子を設けないようにしたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face. A device, comprising: a laser cavity having a laser cavity formed on a surface of the entire waveguide layer except for a reflection end surface of the laser cavity and a region having a length of about 50 μm in the vicinity thereof.
The amplitude gradually decreases from the launch end to the reflection end.
It provided with a diffraction grating so that, in the region of the reflecting end face and 50μm approximately the length of the vicinity of the waveguide layer surface is characterized in that not be provided a diffraction grating.

【0009】請求項2記載の半導体レーザ装置は、半導
体単結晶基板上に形成した活性層および導波路層からな
り反射端面および出射端面を有するレーザ共振器を備え
た半導体レーザ装置であって、レーザ共振器の反射端面
およびその近傍の30μm程度の長さの領域を除く導波
路層全ての表面に、レーザ共振器の出射端面から反射端
面方向にかけて振幅が徐々に小さくなるように回折格子
を設けるとともに、導波路層表面のうち反射端面および
その近傍の30μm程度の長さの領域には回折格子を設
けないようにしたことを特徴とする。請求項3記載の半
導体レーザ装置は、半導体単結晶基板上に形成した活性
層および導波路層からなり反射端面および出射端面を有
するレーザ共振器を備えた半導体レーザ装置であって、
レーザ共振器の反射端面およびその近傍の10μm程度
の長さの領域を除く導波路層全ての表面に、レーザ共振
器の出射端面から反射端面方向にかけて振幅が徐々に小
さくなるように回折格子を設けるとともに、導波路層表
面のうち反射端面およびその近傍の10μm程度の長さ
の領域には回折格子を設けないようにしたことを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face. On the surface of the waveguide layer except for the reflection end face of the resonator and the vicinity of a region having a length of about 30 μm , the reflection end face from the emission end face of the laser resonator is provided.
Provided with a diffraction grating so that the amplitude gradually decreases toward a surface direction, the area of the reflective facet and 30μm approximately the length of the neighborhood of the waveguide layer surface and characterized in that so as not provided diffraction grating I do. The semiconductor laser device according to claim 3, comprising a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face,
Laser resonance is applied to the entire surface of the waveguide layer excluding the reflection end face of the laser resonator and the area of about 10 μm in the vicinity thereof.
The amplitude gradually decreases from the exit end face of the device to the reflection end face.
Provided with a diffraction grating so that fence, the areas of the reflective facet and 10μm approximately the length of the proximity of the waveguide layer surface is characterized in that not be provided a diffraction grating.

【0010】請求項4記載の半導体レーザ装置の製造方
法は、半導体単結晶基板上に基板と組成が異なる結晶を
成長する第1の結晶成長工程と、結晶をレーザ共振器の
反射端面およびその近傍を構成する部分をストライプ状
に残すようにエッチング除去するエッチング工程と、レ
ーザ共振器の出射端面から反射端面方向にかけて除々に
厚くなるようにレジストを基板およびストライプ状に残
した結晶の表面全面に塗布し、レジスト上に2干渉露光
法により回折格子を描画し、エッチングにより基板およ
び結晶に回折格子を転写する回折格子形成工程と、回折
格子上に結晶を再び成長する第2の結晶成長工程とを含
んでいる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: a first crystal growing step of growing a crystal having a composition different from that of a substrate on a semiconductor single crystal substrate; An etching step of etching away portions that constitute the stripes, and applying a resist over the entire surface of the substrate and the crystals left in a stripe shape so that the thickness gradually increases from the emission end face to the reflection end face direction of the laser resonator. Then, a diffraction grating is drawn on the resist by a two-interference exposure method, and a diffraction grating forming step of transferring the diffraction grating to the substrate and the crystal by etching, and a second crystal growth step of growing the crystal again on the diffraction grating are performed. Contains.

【0011】[0011]

【作用】請求項1〜3記載の構成によれば、反射端面付
近に回折格子を形成しないことにより、端面反射におけ
る光密度の上昇に加えて分布帰還による光密度の上昇を
防ぐことができる。DFBレーザの場合の共振器内部の
光強度に及ぼす端面反射と回折格子の帰還による影響は
それぞれの和として考えられる。共振器内の反射端面付
近では端面における光の反射による光強度の増大が生じ
る。したがってこの部分には回折格子を形成しないこと
で、フィードバック効果をなくして光強度の集中を緩和
する。さらに、回折格子の位相についても考察すること
によりさらに安定した単一モード発振が可能となる。す
なわち、レーザの反射鏡で回折格子が存在していないた
めに、反射鏡での回折格子の位相は0と近似される。一
方、光の出射面である無反射コートした端面では、回折
格子の位相は意味をもたないため0にきわめて近い値を
とる。その結果端面における位相差は0となり、安定し
た一定のモード間損失差をもつこととなる。この場合、
サイドモードは最高に抑圧された状態とはならないが、
反射面に於ける反射効率を最適化することで、サイドモ
ード抑圧比は30dB以上という設定値をクリアするこ
とができる。この場合、すべてのレーザチップにおいて
同様に安定して30dB以上の抑圧比がえられることに
より、歩留まりが飛躍的に向上する。
According to the first to third aspects of the present invention, since no diffraction grating is formed near the reflection end face, it is possible to prevent an increase in light density due to distributed feedback in addition to an increase in light density at end face reflection. In the case of the DFB laser, the influence of the end face reflection and the feedback of the diffraction grating on the light intensity inside the resonator can be considered as the sum of the respective effects. Near the reflection end face in the resonator, the light intensity increases due to the reflection of light on the end face. Therefore, by forming no diffraction grating in this portion, the feedback effect is eliminated and the concentration of light intensity is reduced. Further, by considering the phase of the diffraction grating, a more stable single mode oscillation can be realized. That is, since no diffraction grating is present in the laser reflecting mirror, the phase of the diffraction grating in the reflecting mirror is approximated to zero. On the other hand, the phase of the diffraction grating at the end surface coated with anti-reflection, which is the light emission surface, has a value very close to 0 because it has no meaning. As a result, the phase difference at the end face becomes zero, and a stable and constant inter-mode loss difference is obtained. in this case,
Side mode is not the most suppressed state,
By optimizing the reflection efficiency on the reflection surface, the set value of the side mode suppression ratio of 30 dB or more can be cleared. In this case, the suppression ratio of 30 dB or more is similarly stably obtained in all the laser chips, so that the yield is dramatically improved.

【0012】なお、回折格子の振幅をレーザ共振器の出
射端面から反射端面方向にかけて除々に小さくすること
で、回折格子による屈折率の変化を漸減させることがで
き、モード間損失差を大きく改善することができる。反
射鏡の位置で回折格子が存在しない場合は、反射鏡の位
置での電磁場の位相との関係が重要となってくる。も
し、回折格子の終端と反射鏡との間隔が極めて近い場合
には界面での電磁場の位相は回折格子の位相を反射鏡の
位置に外挿したものとなる。しかしながら、反射鏡と回
折格子の終端が離れるに伴い電磁場の位相は回折格子に
より誘起される位相から端面に於ける利得を向上させる
位相へとシフトする。このシフトによる効果は回折格子
の振幅が除々に変化して結合が可能になる場合に大きく
なる。その結果、反射鏡位置に於ける電磁場の位相はλ
/4シフトと同様に0へと漸近してゆきモード間損失差
は安定に増大することになる。
[0012] Note that, by reducing gradually toward the reflecting end face direction the amplitude of the diffraction grating from the emission end face of the laser resonator, it is possible to gradually decrease the change in refractive index by the diffraction grating, greatly improves the loss difference between the modes be able to. If there is no diffraction grating at the position of the reflector, the relationship with the phase of the electromagnetic field at the position of the reflector becomes important. If the distance between the end of the diffraction grating and the reflecting mirror is extremely short, the phase of the electromagnetic field at the interface is obtained by extrapolating the phase of the diffraction grating to the position of the reflecting mirror. However, the phase of the electromagnetic field shifts from the phase induced by the diffraction grating to the phase that improves the gain at the end face as the end of the reflection mirror and the diffraction grating are separated. The effect of this shift increases when the amplitude of the diffraction grating gradually changes to enable coupling. As a result, the phase of the electromagnetic field at the position of the reflector is λ
As in the case of the / 4 shift, the loss difference between the modes gradually approaches 0, and stably increases.

【0013】[0013]

【0014】請求項4記載の半導体レーザ装置の製造方
法によれば、導波路層と同様な組成からなるストライプ
状の結晶を形成しておき、その上にストライプを利用し
ゆるやかに厚みの変化したレジストを塗布し、回折格子
を形成することで、回折格子の振幅が反射端面に近づく
につれて小さくなり、位相θ=0の状態で消滅する領域
を連続的に形成することができる。これにより、電磁場
は位相θ=0の状態で容易に回折格子と再結合するため
高いモード間損失差が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, a stripe-shaped crystal having the same composition as that of the waveguide layer is formed, and the thickness of the crystal is gradually changed by using the stripe. By applying a resist and forming a diffraction grating, it is possible to continuously form a region where the amplitude of the diffraction grating decreases as approaching the reflection end face and disappears when the phase θ = 0. As a result, the electromagnetic field is easily recombined with the diffraction grating in the state of the phase θ = 0, so that a high inter-mode loss difference is obtained.

【0015】[0015]

【実施例】〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実
施例における半導体レーザ装置の構成図を示すものであ
る。図1において、1はn−InP基板(半導体単結晶
基板)、2は分布帰還型グレーティング(回折格子)、
4はグレーティングの存在しない平坦面、5はInGa
AsP(λ=1.3 μm)導波路層、6はInGaAsP
(λ=1.55μm)活性層、7はp−n−pInP埋め込
み層、8はp−InGaAsP(λ=1.3 μm)キャッ
プ層、9はAu/Znのp側電極、10はAu−Snの
n側電極、11は酸化珪素/アモルファス珪素多層反射
膜、12は膜厚がλ/4の窒化珪素無反射膜である。
FIG. 1 is a block diagram showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an n-InP substrate (semiconductor single crystal substrate), 2 is a distributed feedback grating (diffraction grating),
4 is a flat surface on which no grating exists, 5 is InGa
AsP (λ = 1.3 μm) waveguide layer, 6 is InGaAsP
(Λ = 1.55 μm) active layer, 7 is a pn-pInP buried layer, 8 is a p-InGaAsP (λ = 1.3 μm) cap layer, 9 is a p-side electrode of Au / Zn, and 10 is n of Au-Sn. The side electrode, 11 is a silicon oxide / amorphous silicon multilayer reflection film, and 12 is a silicon nitride anti-reflection film having a film thickness of λ / 4.

【0016】以上のように構成されたこの実施例の半導
体レーザ装置において、以下その動作を説明する。電流
はAu/Znのp側電極9より供給され、埋め込み層7
により挟窄された後、活性層6に注入される。活性層6
で発生した光は導波路層5にしみだし、グレーティング
2の周期により決定される波長の光が発振する。導波路
層に反射膜11を形成した端面付近でグレーティングが
存在していないため、グレーティングによる光の帰還が
なく光学利得が低下し端面の反射による光強度の増大を
打ち消すことができる。
The operation of the semiconductor laser device according to this embodiment having the above-described structure will be described below. The current is supplied from the Au / Zn p-side electrode 9 and the buried layer 7
After that, it is injected into the active layer 6. Active layer 6
The light generated in step (1) seeps into the waveguide layer 5, and light having a wavelength determined by the period of the grating 2 oscillates. Since no grating exists near the end face where the reflection film 11 is formed on the waveguide layer, there is no feedback of light due to the grating, so that the optical gain is reduced and the increase in light intensity due to reflection on the end face can be canceled.

【0017】この実施例のレーザ共振器内部の光強度,
電子密度,屈折率の分布を図2に示す。これより、共振
器内部の光強度分布が極めて平坦化され、屈折率変化が
少ないことがわかる。レーザの発振波長の注入電流依存
性を測定した結果、従来0.1nm/mAのものが0.045nm/mA以
下に低下し、チャーピング量も3MHzから900KH
zへと減少した。一方、反射鏡端面でグレーティングが
存在していないことより、グレーティングの位相は0と
近似される。一方、光の出射面である無反射コートした
端面では、グレーティングの位相は意味を持たないため
0にきわめて近い値をとる。その結果端面における位相
差は0となり、安定して一定のモード間損失差を持つこ
ととなる。
The light intensity inside the laser resonator of this embodiment,
FIG. 2 shows the distribution of the electron density and the refractive index. This indicates that the light intensity distribution inside the resonator is extremely flattened and the change in the refractive index is small. As a result of measuring the injection current dependency of the laser oscillation wavelength, the conventional 0.1 nm / mA was reduced to 0.045 nm / mA or less, and the chirping amount was increased from 3 MHz to 900 KH.
z. On the other hand, since no grating exists on the end face of the reflecting mirror, the phase of the grating is approximated to 0. On the other hand, the phase of the grating on the non-reflection coated end surface, which is the light emission surface, has a value very close to 0 because it has no meaning. As a result, the phase difference at the end face becomes zero, and a stable and constant inter-mode loss difference is obtained.

【0018】この実施例では、サイドモードは最高に抑
圧された状態とはならないが、反射面に於ける反射効率
を最適化することで、従来のサイドモード抑圧比が30
dB程度にたいして40dBと特性が約1.3 倍に抑圧さ
れた。この場合、全てのレーザチップに対して反射端面
の位相差一定であるため、サイドモードは全てのレーザ
チップにおいて同様に安定して40dB以上の抑圧比が
得られることにより、歩留まりが向上した。
In this embodiment, the side mode is not in the state of being suppressed to the maximum, but by optimizing the reflection efficiency on the reflecting surface, the conventional side mode suppression ratio becomes 30%.
The characteristic was suppressed to about 40 dB, which is about 1.3 times that of the dB. In this case, since the phase difference of the reflection end face is constant for all the laser chips, the suppression of the side mode is similarly stabilized in all the laser chips, and the suppression ratio of 40 dB or more is obtained, thereby improving the yield.

【0019】〔第2の実施例〕図3はこの発明の第2の
実施例における半導体レーザ装置の構成図を示すもので
ある。図3において、1はn−InP基板、2は分布帰
還型グレーティング、3はグレーティング2の振幅が漸
減する領域、4はグレーティングの存在しない平坦面、
5はInGaAsP(λ=1.3 μm)導波路層、6はI
nGaAsP(λ=1.55μm)活性層、7はp−n−p
InP埋め込み層、8はp−InGaAsP(λ=1.3
μm)キャップ層、9はAu/Znのp側電極、10は
Au−Snのn側電極、11は酸化珪素/アモルファス
珪素多層反射膜、12は膜厚がλ/4の窒化珪素無反射
膜である。
[Second Embodiment] FIG. 3 shows a configuration diagram of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, 1 is an n-InP substrate, 2 is a distributed feedback grating, 3 is a region where the amplitude of the grating 2 is gradually reduced, 4 is a flat surface having no grating,
5 is an InGaAsP (λ = 1.3 μm) waveguide layer, 6 is I
nGaAsP (λ = 1.55 μm) active layer, 7 is pnp
InP buried layer 8 is p-InGaAsP (λ = 1.3
μm) cap layer, 9 is an Au / Zn p-side electrode, 10 is an Au-Sn n-side electrode, 11 is a silicon oxide / amorphous silicon multilayer reflective film, and 12 is a λ / 4 silicon nitride non-reflective film. It is.

【0020】以上のように構成されたこの実施例の半導
体レーザ装置において、以下その動作を説明する。電流
はAu/Znのp側電極9より供給され、埋め込み層7
により挟窄された後、活性層6に注入される。活性層6
で発生した光は導波路層5にしみだし、グレーティング
2の周期により決定される波長の光が発振する。共振器
内部では、回折格子による導波路層5の膜厚変動が導波
モード全体の屈折率変化を誘起し、活性層6内部の実効
屈折率はグレーティング2の形状に即して分布する。こ
の活性層6内部の実効屈折率の変化の周期に対応した波
長の光が帰還・増幅されるために特定の波長の光が選択
的に発振する。
The operation of the semiconductor laser device according to this embodiment having the above-described configuration will be described below. The current is supplied from the Au / Zn p-side electrode 9 and the buried layer 7
After that, it is injected into the active layer 6. Active layer 6
The light generated in step (1) seeps into the waveguide layer 5, and light having a wavelength determined by the period of the grating 2 oscillates. Inside the resonator, a change in the thickness of the waveguide layer 5 due to the diffraction grating induces a change in the refractive index of the entire waveguide mode, and the effective refractive index inside the active layer 6 is distributed according to the shape of the grating 2. Since light having a wavelength corresponding to the period of change in the effective refractive index inside the active layer 6 is fed back and amplified, light having a specific wavelength oscillates selectively.

【0021】しかしながら、分布帰還型の場合はグレー
ティング2の位相と進行波および後進波の位相が一致し
ないためにブラッグ波長を挟んだ2つのモードが同時に
発振する可能性がある。この確率はレーザ端面に反射−
無反射コーティングを施すことで減少するが、反射端面
におけるグレーティングの位相の状態により2つのモー
ドの同時発振の可能性は残る。
However, in the case of the distributed feedback type, since the phase of the grating 2 does not match the phases of the traveling wave and the backward wave, two modes sandwiching the Bragg wavelength may oscillate simultaneously. This probability is reflected on the laser end face-
Although it is reduced by applying the anti-reflection coating, the possibility of simultaneous oscillation of the two modes remains depending on the state of the phase of the grating on the reflection end face.

【0022】この実施例の半導体レーザは、グレーティ
ング2の振幅が反射端面において20μmに渡り漸減す
る領域3および50μm(約32波長分の長さ)の平坦
面4を有している。反射鏡の位置でグレーティングが存
在せず、グレーティング2の終端と反射鏡の間隔がきわ
めて近い場合には、界面での電磁場の位相はグレーティ
ング2の位相を反射鏡の位置に外挿したものとなる。し
かしながら、反射鏡とグレーティング2の終端が50μ
m程度離れており、グレーティング2の振幅が除々に大
きくなり結合が可能となる場合に、電磁場の位相はグレ
ーティング2により誘起される位相から端面に於ける利
得を向上させる位相へとシフトすることが可能となる。
その結果反射鏡位置に於ける電磁場の位相は、λ/4シ
フトと同様にθ=0へと漸近してゆきモード間損失差は
安定に増大し、グレーティング2の反射端面に於ける周
期により生ずる発振モードの不安定をなくすことが可能
とすることができた。
The semiconductor laser of this embodiment has a region 3 in which the amplitude of the grating 2 gradually decreases over 20 μm at the reflection end face, and a flat surface 4 of 50 μm (length of about 32 wavelengths) . In the case where no grating exists at the position of the reflecting mirror and the distance between the end of the grating 2 and the reflecting mirror is extremely short, the phase of the electromagnetic field at the interface is obtained by extrapolating the phase of the grating 2 to the position of the reflecting mirror. . However, the end of the reflector and the grating 2 is 50 μm.
m, and when the amplitude of the grating 2 gradually increases and coupling becomes possible, the phase of the electromagnetic field may shift from the phase induced by the grating 2 to the phase that improves the gain at the end face. It becomes possible.
As a result, the phase of the electromagnetic field at the position of the reflecting mirror asymptotically approaches θ = 0 as in the case of the λ / 4 shift, the loss difference between the modes increases steadily, and is caused by the period at the reflecting end face of the grating 2. It was possible to eliminate the instability of the oscillation mode.

【0023】この実施例では、従来のサイドモード抑圧
比が30dB程度にたいして53dBと特性が、約1.7
倍に抑圧された。この場合、全てのレーザチップに対し
てθ=0が実現され、安定して50dB以上の抑圧比が
得られることにより、歩留まりが飛躍的に向上した。
ぎに、上記第2の実施例と同様な半導体レーザ装置を製
造する方法について、その一例を図4を参照しながら説
明する。図4は第2の実施例と同様な半導体レーザ装置
の製造方法の一例を示すものである。
In this embodiment, the characteristic is 53 dB, which is about 1.7 dB, compared to the conventional side mode suppression ratio of about 30 dB.
It was suppressed twice. In this case, θ = 0 was realized for all the laser chips, and a suppression ratio of 50 dB or more was obtained stably, thereby significantly improving the yield. One
Next, a semiconductor laser device similar to that of the second embodiment is manufactured.
An example of the method of manufacturing will be described with reference to FIG.
I will tell. FIG. 4 shows an example of a method for manufacturing a semiconductor laser device similar to that of the second embodiment .

【0024】図4において、まず第1のエピタキシャル
成長においてn−InP基板1上にn−InGaAsP
(結晶)グレーティングストップ層13を50nm、n
−InGaAs選択エッチング層16を20nm成長し
た後、硫酸:過酸化水素水:水=1:1:500溶液で
表面処理を行なう。その後、レーザ端面とする位置から
10μmのストライプ状の酸化膜17を形成し、ストラ
イプ部分を残すように硫酸系エッチング溶液で選択エッ
チング層16とグレーティングストップ層13とを部分
的にエッチング除去し、図4(a) の構造を得る。ここ
で、硫酸系エッチング溶液は硫酸:過酸化水素水:水=
1:1:300とすることで、InGaAs/InGa
AsPエッチングレート比=100とすることができ、
約1/100の勾配のエッチング領域を20μm形成す
ることができる。
In FIG. 4, first, in the first epitaxial growth, n-InGaAsP is formed on the n-InP substrate 1.
(Crystal) The grating stop layer 13 has a thickness of 50 nm and n
After growing the InGaAs selective etching layer 16 to a thickness of 20 nm, surface treatment is performed with a solution of sulfuric acid: aqueous hydrogen peroxide: water = 1: 1: 500. Thereafter, a 10 μm striped oxide film 17 is formed from the position to be the laser end face, and the selective etching layer 16 and the grating stop layer 13 are partially etched away with a sulfuric acid-based etching solution so as to leave the striped portion. 4 (a) is obtained. Here, the sulfuric acid-based etching solution is sulfuric acid: hydrogen peroxide solution: water =
By setting the ratio to 1: 1: 300, InGaAs / InGa
AsP etching rate ratio = 100,
An etching region having a gradient of about 1/100 can be formed at 20 μm.

【0025】次に、酸化膜17を全面除去した後、全体
を硫酸:過酸化水素水:水=1:1:200溶液でエッ
チングし、n−InGaAs選択エッチング層16を除
去する。その後全面にホログラフィック露光法によりグ
レーティング2を形成して図4(b) の構造を得る。次
に、全面にn−InGaAsP(結晶)導波路層5を0.
15μm、InGaAsP活性層6を0.1 μm、p−In
Pクラッド層14を0.5 μm成長して図4(c) の構造を
得る。ここで、グレーティングストップ層13は光導波
路層5と一体化するため、振幅が除々に減少するグレー
ティング領域3と下部にグレーティングが存在しない平
坦面4を有することとなる。この平坦面4はエッチング
されていないため位相としてはθ=π/2となる。
Next, after the oxide film 17 is entirely removed, the whole is etched with a solution of sulfuric acid: hydrogen peroxide solution: water = 1: 1: 200 to remove the n-InGaAs selective etching layer 16. Thereafter, a grating 2 is formed on the entire surface by holographic exposure to obtain the structure shown in FIG. Next, an n-InGaAsP (crystal) waveguide layer 5 is formed on the entire surface to a thickness of 0.1 mm.
15 μm, 0.1 μm of InGaAsP active layer 6, p-In
The structure of FIG. 4C is obtained by growing the P cladding layer 14 by 0.5 μm. Here, since the grating stop layer 13 is integrated with the optical waveguide layer 5, the grating stop layer 13 has a grating region 3 where the amplitude is gradually reduced and a flat surface 4 where no grating is present below. Since the flat surface 4 is not etched, the phase becomes θ = π / 2.

【0026】次にクラッド層14,活性層6,光導波路
層5および基板1の一部を幅1μmに渡り、<011>
方向にエッチングによりストライプ15を形成した後、
p−InP層・n−InP層・p−InP層7およびp
−InGaAsPキャップ層8を成長し、その後、Au
/Znのp側電極9とAu−Snのn側電極10を蒸着
により形成し、無反射コーティングとして膜厚がλ/4
の窒化珪素無反射膜12と、反射コーティングとして酸
化珪素膜とアモルファス珪素膜の多層反射膜11を堆積
し、図4(d) の構造を得る。
Next, the cladding layer 14, the active layer 6, the optical waveguide layer 5, and a part of the substrate 1 are spread over a width of 1 μm.
After forming the stripe 15 by etching in the direction,
p-InP layer, n-InP layer, p-InP layer 7 and p
-Grow an InGaAsP cap layer 8 and then Au
/ Zn p-side electrode 9 and Au-Sn n-side electrode 10 are formed by vapor deposition and have a film thickness of λ / 4 as an anti-reflection coating.
The silicon nitride non-reflective film 12 and the multilayer reflective film 11 of a silicon oxide film and an amorphous silicon film as a reflective coating are deposited to obtain the structure shown in FIG.

【0027】この実施例では、除々に振幅が減少するグ
レーティング遷移領域3を得るために、導波路層5と同
じ組成を持つグレーティングストップ層13とn−In
GaAs選択エッチング層16のエッチングレート比の
違いを利用して、グレーティングストップ層13に1/
100の傾斜面を20μm、平坦面を30μm部分的に
形成しておき、結晶全面にグレーティング2を形成する
だけでよいことが特徴である。この場合、ホログラムな
どにより光の分布を変調して平坦面を作製する場合と異
なり位相に影響を与えず、かつ広い範囲に渡って従来技
術をもちいて振幅が漸減するグレーティング2を容易に
形成することが可能となる。また、この場合、グレーテ
ィング2の存在しない平坦面4は30μm(約19波
長)の長さとなる。
In this embodiment, in order to obtain a grating transition region 3 in which the amplitude gradually decreases, the grating stop layer 13 having the same composition as the waveguide layer 5 and the n-In
By utilizing the difference in the etching rate ratio of the GaAs selective etching layer 16, 1 /
It is characterized in that it is only necessary to form an inclined plane of 100 μm 20 μm and a flat plane 30 μm partially, and to form the grating 2 over the entire crystal surface. In this case, unlike the case where the light distribution is modulated by a hologram or the like to produce a flat surface, the grating 2 which does not affect the phase and has a gradually decreasing amplitude over a wide range using the conventional technique is easily formed. It becomes possible. In this case,
The flat surface 4 without the ring 2 is 30 μm (about 19 waves).
Length).

【0028】〔第3の実施例〕 図5はこの発明の第3の実施例における半導体レーザ装
置の製造方法を示すものである。図5において、まず第
1のエピタキャル成長においてn−InP基板1 上にn
−InGaAsPグレーティングストップ層13を1μ
m成長した後、端面から10μmのストライプを残して
硫酸系エッチング溶液でグレーティングストップ層13
を部分的にエッチング除去する。次に全面にレジスト1
8を3μm程度塗布する事で、厚みがストライプの近傍
で除々に変化したレジスト構造となり、図5(a) を得
る。
Third Embodiment FIG. 5 shows a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 5, first, n is grown on the n-InP substrate 1 in the first epitaxy growth.
1 μm of the InGaAsP grating stop layer 13
After the growth of the grating stop layer 13 with a sulfuric acid-based etching solution, leaving a 10 μm stripe from the end face.
Is partially removed by etching. Next, resist 1 on the entire surface
By coating 8 of about 3 μm, a resist structure whose thickness gradually changes in the vicinity of the stripe is obtained, and FIG. 5A is obtained.

【0029】次に、全面にホログラフィック露光法によ
りグレーティング2を形成することで、レジスト18の
膜厚の薄い部分では基板1にグレーティング2が形成さ
れるが、ストライプ付近ではレジスト18が除々に厚く
なりグレーティング2の深さがレジスト18の厚みに対
応して浅くなり図5(b) の構造を得る。次に、n−In
GaAsP光導波路層5を0.15μm、InGaAsP活
性層6を0.1 μm、p−InPクラッド層14を0.5 μ
m成長して、グレーティングの振幅が漸減する領域3と
グレーティングの存在しない平坦面4とが得られ、図5
(c) の構造となる。ここで、グレーティングストップ層
13は導波路層5と一体化するため下部に10μm(約
6波長)の長さのグレーティングが存在しない平坦面4
を有することとなる。この平坦面4はエッチングされて
いないため位相としてはθ=π/2となる。
Next, by forming the grating 2 on the entire surface by the holographic exposure method, the grating 2 is formed on the substrate 1 in a portion where the film thickness of the resist 18 is small, but the resist 18 becomes gradually thick near the stripe. The depth of the grating 2 becomes shallower in accordance with the thickness of the resist 18, and the structure shown in FIG. Next, n-In
The GaAsP optical waveguide layer 5 is 0.15 μm, the InGaAsP active layer 6 is 0.1 μm, and the p-InP cladding layer 14 is 0.5 μm.
As a result, a region 3 where the amplitude of the grating is gradually reduced and a flat surface 4 where no grating is present are obtained.
The structure of (c) is obtained. Here, the grating stop layer 13 has a lower portion of about 10 μm (about
Flat surface 4 without grating having length of 6 wavelengths)
Will be provided. Since the flat surface 4 is not etched, the phase becomes θ = π / 2.

【0030】次にクラッド層14,活性層6,光導波路
層5および基板1の一部を幅1μmに渡り、<011>
方向にエッチングによりストライプ15を形成した後、
p−InP層・n−InP層・p−InP層7、n−I
nGaAs層8を成長し、その後、Au/Znのp側電
極9とAu−Snのn側電極10を蒸着により形成し、
無反射コーティングとして膜厚がλ/4の窒化珪素無反
射膜12と、反射コーティングとして酸化珪素膜とアモ
ルファス珪素膜の多層反射膜11を堆積し、図5(d) の
構造を得る。
Next, the cladding layer 14, the active layer 6, the optical waveguide layer 5 and a part of the substrate 1 are spread over a width of 1 μm.
After forming the stripe 15 by etching in the direction,
p-InP layer, n-InP layer, p-InP layer 7, nI
An nGaAs layer 8 is grown, and then a Au / Zn p-side electrode 9 and an Au-Sn n-side electrode 10 are formed by vapor deposition.
A silicon nitride antireflection film 12 having a film thickness of λ / 4 is deposited as a nonreflection coating, and a multilayer reflection film 11 of a silicon oxide film and an amorphous silicon film is deposited as a reflection coating to obtain a structure shown in FIG.

【0031】この実施例では、θ=π/2の位相を持つ
平坦面4を得るために、導波路層5と同じ組成を持つグ
レーティングストップ層13を部分的に形成しておき、
結晶全面にグレーティング2を形成するだけでよいこと
が特徴である。この場合、ホログラムなどにより光の分
布を変調して平坦面を作製する場合と異なり位相に影響
を与えず、かつ広い範囲に渡って従来技術をもちいてグ
レーティング2を形成することが可能となる。
In this embodiment, in order to obtain a flat surface 4 having a phase of θ = π / 2, a grating stop layer 13 having the same composition as the waveguide layer 5 is formed partially.
The feature is that only the grating 2 needs to be formed on the entire surface of the crystal. In this case, unlike the case where the light distribution is modulated by a hologram or the like to produce a flat surface, the phase is not affected, and the grating 2 can be formed over a wide range using the conventional technology.

【0032】なお、上記第1〜第3の実施例において、
グレーティング2の位置を活性層6の下としたが、活性
層6の上部に形成してもよい。さらに、多層反射膜11
としては酸化珪素/アモルファス珪素多層膜、無反射膜
12としては窒化珪素膜としたが、多層反射膜11及び
無反射膜12はこの材料に限るものではない。また、半
導体結晶基板にInP基板1を用いたが、GaAsなど
の他の半導体結晶基板を用いてもよい。
In the first to third embodiments,
Although the position of the grating 2 is below the active layer 6, it may be formed above the active layer 6. Further, the multilayer reflective film 11
Although the silicon oxide / amorphous silicon multilayer film and the antireflection film 12 are silicon nitride films, the multilayer reflection film 11 and the antireflection film 12 are not limited to this material. Further, although the InP substrate 1 is used as the semiconductor crystal substrate, another semiconductor crystal substrate such as GaAs may be used.

【0033】また実施例では導波路層5と活性層6を隣
接しているが、この限りではない。また、第3の実施例
では、エッチング溶液を硫酸系としたが他の選択エッチ
ング溶液でもよい。また、第3の実施例においてレジス
ト18の膜厚を3μmとしたがレジスト18の厚みを変
化することができればこの限りではない。
In the embodiment, the waveguide layer 5 and the active layer 6 are adjacent to each other, but this is not a limitation. In the third embodiment, the etching solution is a sulfuric acid-based solution, but another selective etching solution may be used. In the third embodiment, the thickness of the resist 18 is 3 μm. However, the thickness is not limited as long as the thickness of the resist 18 can be changed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、サイドモード抑圧比が大きく、安定した単一モード
発振が得られ、かつ片端面反射コーティングを適応する
ことで高出力化が図れる。特に、回折格子の結合領域で
深さを除々に変化することでλ/4シフト効果によるサ
イドモード抑圧比を向上した半導体レーザ装置を実現で
き、レーザの歩留まり向上など実用上非常に大きな影響
力を持つものである。
As described above, according to the present invention, a large single mode suppression ratio can be obtained, a stable single mode oscillation can be obtained, and a high output can be achieved by applying a one-side reflection coating. In particular, by gradually changing the depth in the coupling region of the diffraction grating, it is possible to realize a semiconductor laser device having an improved side mode suppression ratio due to the λ / 4 shift effect. Have.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施例における半導体レーザ
装置の構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における光強度,電子密度,屈折率の
分布図である。
FIG. 2 is a distribution diagram of light intensity, electron density, and refractive index in the example.

【図3】この発明の第2の実施例における半導体レーザ
装置の構造図である。
FIG. 3 is a structural view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2の実施例における半導体レーザ
装置を製造する方法の一例を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing an example of a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第3の実施例における半導体レーザ
装置の製造方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来のDFBレーザの構造図である。FIG. 6 is a structural diagram of a conventional DFB laser.

【図7】従来のDFBレーザのレーザ共振器内部の光強
度,電子密度,屈折率の分布図である。
FIG. 7 is a distribution diagram of light intensity, electron density, and refractive index inside a laser resonator of a conventional DFB laser.

【図8】モード間損失差と位相の関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a loss difference between modes and a phase.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n−InP基板(単結晶半導体基板) 2 分布帰還型グレーティング(回折格子) 3 グレーティングの振幅が漸減する領域 4 グレーティングの存在しない平坦面 5 n−InGaAsP(結晶)導波路層 6 InGaAsP活性層 13 n−InGaAsP(結晶)グレーティングス
トップ層 18 レジスト
REFERENCE SIGNS LIST 1 n-InP substrate (single crystal semiconductor substrate) 2 distributed feedback grating (diffraction grating) 3 region where the amplitude of grating is gradually reduced 4 flat surface where no grating exists 5 n-InGaAsP (crystal) waveguide layer 6 InGaAsP active layer 13 n-InGaAsP (crystal) grating stop layer 18 resist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−287187(JP,A) 特開 平2−280394(JP,A) 特開 昭62−219684(JP,A) 特表 平4−505687(JP,A) 国際公開90/12436(WO,A1) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Yasushi Matsui 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-61-287187 (JP, A) JP-A-2-2 280394 (JP, A) JP-A-62-219684 (JP, A) Japanese Translation of PCT International Publication No. 4-505687 (JP, A) WO 90/12436 (WO, A1)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体単結晶基板上に形成した活性層お
よび導波路層からなり反射端面および出射端面を有する
レーザ共振器を備えた半導体レーザ装置であって、 前記レーザ共振器の反射端面およびその近傍の50μm
程度の長さの領域を除く前記導波路層全ての表面に、前
記レーザ共振器の出射端面から反射端面方向にかけて振
幅が徐々に小さくなるように回折格子を設けるととも
に、前記導波路層表面のうち前記反射端面およびその近
傍の50μm程度の長さの領域には回折格子を設けない
ようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser device comprising a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face, wherein the reflection end face of the laser resonator and the reflection end face thereof are provided. Near 50 μm
Said waveguide layer all surfaces except the region of the extent of the length, before
The oscillation from the emission end face to the reflection end face of the laser cavity
A diffraction grating is provided so that the width is gradually reduced, and no diffraction grating is provided on the reflection end face and the vicinity of the area having a length of about 50 μm on the waveguide layer surface.
A semiconductor laser device characterized by doing so .
【請求項2】 半導体単結晶基板上に形成した活性層お
よび導波路層からなり反射端面および出射端面を有する
レーザ共振器を備えた半導体レーザ装置であって、 前記レーザ共振器の反射端面およびその近傍の30μm
程度の長さの領域を除く前記導波路層全ての表面に、前
記レーザ共振器の出射端面から反射端面方向にかけて振
幅が徐々に小さくなるように回折格子を設けるととも
に、前記導波路層表面のうち前記反射端面およびその近
傍の30μm程度の長さの領域には回折格子を設けない
ようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A semiconductor laser device comprising: a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face, wherein the reflection end face of the laser resonator and the reflection end face thereof are provided. Nearby 30μm
Said waveguide layer all surfaces except the region of the extent of the length, before
The oscillation from the emission end face to the reflection end face of the laser cavity
A diffraction grating is provided so that the width becomes gradually smaller, and no diffraction grating is provided on the reflection end face and the vicinity of the area having a length of about 30 μm on the surface of the waveguide layer.
A semiconductor laser device characterized by doing so .
【請求項3】 半導体単結晶基板上に形成した活性層お
よび導波路層からなり反射端面および出射端面を有する
レーザ共振器を備えた半導体レーザ装置であって、 前記レーザ共振器の反射端面およびその近傍の10μm
程度の長さの領域を除く前記導波路層全ての表面に、前
記レーザ共振器の出射端面から反射端面方向にかけて振
幅が徐々に小さくなるように回折格子を設けるととも
に、前記導波路層表面のうち前記反射端面およびその近
傍の10μm程度の長さの領域には回折格子を設けない
ようにしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
3. A semiconductor laser device comprising a laser resonator comprising an active layer and a waveguide layer formed on a semiconductor single crystal substrate and having a reflection end face and an emission end face, wherein the reflection end face of the laser resonator and the reflection end face thereof are provided. Nearby 10 μm
Said waveguide layer all surfaces except the region of the extent of the length, before
The oscillation from the emission end face to the reflection end face of the laser cavity
A diffraction grating is provided so that the width is gradually reduced, and no diffraction grating is provided on the reflection end face and a region of about 10 μm in the vicinity thereof on the waveguide layer surface.
A semiconductor laser device characterized by doing so .
【請求項4】 半導体単結晶基板上に前記基板と組成が
異なる結晶を成長する第1の結晶成長工程と、 前記結晶をレーザ共振器の反射端面およびその近傍を構
成する部分をストライプ状に残すようにエッチング除去
するエッチング工程と、 前記レーザ共振器の出射端面から反射端面方向にかけて
除々に厚くなるようにレジストを前記基板および前記ス
トライプ状に残した結晶の表面全面に塗布し、前記レジ
スト上に2干渉露光法により回折格子を描画し、エッチ
ングにより前記基板および結晶に回折格子を転写する回
折格子形成工程と、 前記回折格子上に前記結晶を再び成長する第2の結晶成
長工程とを含む半導体レーザ装置の製造方法。
4. A first crystal growth step of growing a crystal having a composition different from that of the substrate on a semiconductor single crystal substrate, and leaving a portion of the crystal forming a reflection end face of a laser resonator and its vicinity in a stripe shape. An etching step of removing the etching so as to apply a resist over the entire surface of the crystal remaining in the substrate and the stripe so that the thickness gradually increases from the emission end face to the reflection end face direction of the laser resonator, and on the resist. 2. A semiconductor, comprising: a diffraction grating forming step of drawing a diffraction grating by an interference exposure method and transferring the diffraction grating to the substrate and the crystal by etching; and a second crystal growth step of growing the crystal again on the diffraction grating. A method for manufacturing a laser device.
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