JP3192750B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JP3192750B2 JP3192750B2 JP10294892A JP10294892A JP3192750B2 JP 3192750 B2 JP3192750 B2 JP 3192750B2 JP 10294892 A JP10294892 A JP 10294892A JP 10294892 A JP10294892 A JP 10294892A JP 3192750 B2 JP3192750 B2 JP 3192750B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光出力信号の平均電力あ
るいは尖頭値電力の変動に応じてバイアス電流あるいは
信号電流を制御するためレーザ光をモニタリングするこ
とのできる半導体レーザ装置の構造に関する。
るいは尖頭値電力の変動に応じてバイアス電流あるいは
信号電流を制御するためレーザ光をモニタリングするこ
とのできる半導体レーザ装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信用レーザダイオードの素子
特性の変動があっても、レーザの安定な光出力特性を得
られるように制御する方式としてＡＰＣ（Ａutomatic p
ower control)方式が一般的に採用されてきた。このＡ
ＰＣ方式について、文献：「半導体レーザ、伊藤良一、
培風館、１９８９年４月２５日、ｐｐ．２７２〜２７
３」に開示されているものがある。
特性の変動があっても、レーザの安定な光出力特性を得
られるように制御する方式としてＡＰＣ（Ａutomatic p
ower control)方式が一般的に採用されてきた。このＡ
ＰＣ方式について、文献：「半導体レーザ、伊藤良一、
培風館、１９８９年４月２５日、ｐｐ．２７２〜２７
３」に開示されているものがある。
【０００３】このＡＰＣ方式は光出力信号の平均電力あ
るいは尖頭値電力の変動に応じてバイアス電流あるいは
信号電流を制御するものである。
るいは尖頭値電力の変動に応じてバイアス電流あるいは
信号電流を制御するものである。
【０００４】この光出力信号の平均電力あるいは尖頭値
電力の変動を検出するため、従来、図３に示すような構
成によりレーザ光をモニタリングし、変動に応じてバイ
アス電流あるいは信号電流を制御していた。
電力の変動を検出するため、従来、図３に示すような構
成によりレーザ光をモニタリングし、変動に応じてバイ
アス電流あるいは信号電流を制御していた。
【０００５】従来の構成では、レーザダイオード１００
の活性層１０１から出力された光をフォトダイオード１
０２の受光面１０３にあてて、フォトダイオード１０２
によりモニタリングを行なっていた。
の活性層１０１から出力された光をフォトダイオード１
０２の受光面１０３にあてて、フォトダイオード１０２
によりモニタリングを行なっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザ光をモニタリングする半導体レーザ装置では、図
３に示したレーザダイオード１００を図４に示すように
アレイ化１０４しようとすると装置全体が大きくなり、
またレーザダイオードの活性層１０１からの光の出力を
フォトダイオード１０２の受光面１０３にあてて、フォ
トダイオード１０２によりモニタリングを行なう際、隣
のレーザダイオードの光と干渉しあい、特定のレーザダ
イオードからの光の出力のみをモニタすることができな
いという問題があった、従って各レーザダイオード毎に
光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変動に応じ
てバイアス電流あるいは信号電流を制御（ＡＰＣ）する
ことを行なうことが困難であった。
レーザ光をモニタリングする半導体レーザ装置では、図
３に示したレーザダイオード１００を図４に示すように
アレイ化１０４しようとすると装置全体が大きくなり、
またレーザダイオードの活性層１０１からの光の出力を
フォトダイオード１０２の受光面１０３にあてて、フォ
トダイオード１０２によりモニタリングを行なう際、隣
のレーザダイオードの光と干渉しあい、特定のレーザダ
イオードからの光の出力のみをモニタすることができな
いという問題があった、従って各レーザダイオード毎に
光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変動に応じ
てバイアス電流あるいは信号電流を制御（ＡＰＣ）する
ことを行なうことが困難であった。
【０００７】本発明は、上述の問題点について鑑みなさ
れたものであり、高集積化が図れ、かつ各レーザダイオ
ードに対して独立にＡＰＣを行なうことができる半導体
レーザ装置を提供することを目的とする。
れたものであり、高集積化が図れ、かつ各レーザダイオ
ードに対して独立にＡＰＣを行なうことができる半導体
レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め本発明の半導体レーザ装置では、主表面にレーザダイ
オード領域とこの領域とは離間する光検出領域とを有す
る半導体基板と、レーザダイオード領域に形成される第
１のクラッド層と、第１のクラッド層上に形成される活
性層と、活性層上に形成される第２のクラッド層と、光
検出領域側の前記活性層の側壁に形成される反射率低減
膜と、この反射率低減膜の形成された前記活性層の側壁
とは対向する活性層の側壁に電極材料により形成される
光反射膜と、光検出領域に形成される光吸収層とを有す
ることを特徴とする。
め本発明の半導体レーザ装置では、主表面にレーザダイ
オード領域とこの領域とは離間する光検出領域とを有す
る半導体基板と、レーザダイオード領域に形成される第
１のクラッド層と、第１のクラッド層上に形成される活
性層と、活性層上に形成される第２のクラッド層と、光
検出領域側の前記活性層の側壁に形成される反射率低減
膜と、この反射率低減膜の形成された前記活性層の側壁
とは対向する活性層の側壁に電極材料により形成される
光反射膜と、光検出領域に形成される光吸収層とを有す
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】上述の本発明の半導体レーザ装置によれば、レ
ーザダイオード領域に形成された活性層からしみ出した
光は光検出領域側のレーザダイオード領域の活性層の側
壁（モニター光取り出し面）から光検出領域側に等方向
に広がっていき、光検出領域の光吸収層である活性層に
光が入る。この時、光検出領域と反対方向に向かってい
く光はレーザダイオード領域の活性層のもう一方の側壁
に形成された光反射膜によって反射され、モニター光取
り出し面側から取り出されることになり、しみ出した光
を有効に利用できる。また、モニター光取り出し面側に
は反射率低減膜が設けられていて、光がレーザダイオー
ド領域のデバイス側部で反射されて内部に戻るのを防い
でいる。
ーザダイオード領域に形成された活性層からしみ出した
光は光検出領域側のレーザダイオード領域の活性層の側
壁（モニター光取り出し面）から光検出領域側に等方向
に広がっていき、光検出領域の光吸収層である活性層に
光が入る。この時、光検出領域と反対方向に向かってい
く光はレーザダイオード領域の活性層のもう一方の側壁
に形成された光反射膜によって反射され、モニター光取
り出し面側から取り出されることになり、しみ出した光
を有効に利用できる。また、モニター光取り出し面側に
は反射率低減膜が設けられていて、光がレーザダイオー
ド領域のデバイス側部で反射されて内部に戻るのを防い
でいる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。
ながら詳細に説明する。
【００１１】図１は本発明の半導体レーザ装置の断面構
造図である。この半導体レーザ装置は同一のＮ−ＩｎＰ
基板６上にレーザダイオード領域（以下、ＬＤ領域と略
す）と光検出領域（以下、ＰＤ領域と略す）とを有して
いる。
造図である。この半導体レーザ装置は同一のＮ−ＩｎＰ
基板６上にレーザダイオード領域（以下、ＬＤ領域と略
す）と光検出領域（以下、ＰＤ領域と略す）とを有して
いる。
【００１２】ＬＤ領域は、ダブルチャンネル構造を有し
ている。このダブルチャンネル構造とは、ＬＤ領域のＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層５の両端には通常寄生容量が生じる
が本発明では、図１のようにＬＤ領域とＰＤ領域との間
には溝を設けるようにしたため寄生容量が大幅に減少
し、この結果、よってレーザダイオード素子の高速化が
図れる、またこの溝によりＬＤ領域の側面から光を取り
出すことができ、この光をモニター光として使う。
ている。このダブルチャンネル構造とは、ＬＤ領域のＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層５の両端には通常寄生容量が生じる
が本発明では、図１のようにＬＤ領域とＰＤ領域との間
には溝を設けるようにしたため寄生容量が大幅に減少
し、この結果、よってレーザダイオード素子の高速化が
図れる、またこの溝によりＬＤ領域の側面から光を取り
出すことができ、この光をモニター光として使う。
【００１３】本発明の半導体レーザ装置の構成はＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層５とＰ−ＩｎＰクラッド層９，１１、ｎ
−ＩｎＰクラッド層８、Ｐ−ＩｎＰブロック層４、ｎ−
ＩｎＰブロック層３、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７
から成り、ダブルチャンネルの片側をモニタ光取り出し
面１３とする。もう一方には光反射膜１２を設けてい
て、この光反射膜１２にはボンディングパッドに使われ
るような電極材料が良く、例えばＴｉ−Ａｕ膜を用い
る。また、モニター光取り出し面１３側からの光の取出
しを良好にし、同時にＰＤ領域の受光面での反射を低減
するために反射率低減膜２として、例えばＳｉＯ2 膜，
Ｓｉ3 Ｎ4 膜，ＡＩ2 Ｏ3 膜を用いる。
ａＡｓＰ活性層５とＰ−ＩｎＰクラッド層９，１１、ｎ
−ＩｎＰクラッド層８、Ｐ−ＩｎＰブロック層４、ｎ−
ＩｎＰブロック層３、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７
から成り、ダブルチャンネルの片側をモニタ光取り出し
面１３とする。もう一方には光反射膜１２を設けてい
て、この光反射膜１２にはボンディングパッドに使われ
るような電極材料が良く、例えばＴｉ−Ａｕ膜を用い
る。また、モニター光取り出し面１３側からの光の取出
しを良好にし、同時にＰＤ領域の受光面での反射を低減
するために反射率低減膜２として、例えばＳｉＯ2 膜，
Ｓｉ3 Ｎ4 膜，ＡＩ2 Ｏ3 膜を用いる。
【００１４】本発明の半導体レーザ装置の動作について
説明すると、ＬＤ領域に形成された活性層５からしみ出
した光はモニター光取り出し面１３からＰＤ領域側に等
方向に広がっていきＰＤ領域の光吸収層である活性層５
に光が入ると光検出領域には予め逆バイアスがかかって
いるため、電流が流れる。また、光検出領域に逆バイア
スをかけなくても、単にＰＤ領域の光吸収層である活性
層５に光が入ると光検出領域でこの光が吸収されて、こ
の領域で光が誘起されることによっても電流は流れる。
説明すると、ＬＤ領域に形成された活性層５からしみ出
した光はモニター光取り出し面１３からＰＤ領域側に等
方向に広がっていきＰＤ領域の光吸収層である活性層５
に光が入ると光検出領域には予め逆バイアスがかかって
いるため、電流が流れる。また、光検出領域に逆バイア
スをかけなくても、単にＰＤ領域の光吸収層である活性
層５に光が入ると光検出領域でこの光が吸収されて、こ
の領域で光が誘起されることによっても電流は流れる。
【００１５】この時、ＰＤ領域と反対方向に向かってい
く光はＬＤ領域に形成された光反射膜１２によって反射
され、モニター光取り出し面１３側から取り出されるこ
とになり、しみ出した光を有効に利用できる。また、モ
ニター光取り出し面１３側には反射率低減膜２が設けら
れていて、光がＬＤ領域のデバイス側部で反射されて内
部に戻るのを防いでいる。光検出領域に流れる電流によ
る光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変動に応
じてバイアス電流あるいは信号電流を制御する。
く光はＬＤ領域に形成された光反射膜１２によって反射
され、モニター光取り出し面１３側から取り出されるこ
とになり、しみ出した光を有効に利用できる。また、モ
ニター光取り出し面１３側には反射率低減膜２が設けら
れていて、光がＬＤ領域のデバイス側部で反射されて内
部に戻るのを防いでいる。光検出領域に流れる電流によ
る光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変動に応
じてバイアス電流あるいは信号電流を制御する。
【００１６】次に、図２を用いて、本発明の半導体レー
ザ装置の製造方法について説明する。
ザ装置の製造方法について説明する。
【００１７】Ｎ−ＩｎＰ基板６上にＮ−ＩｎＰ層８、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層５、Ｐ−ＩｎＰ層９を順次形成す
る。形成方法はＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Va
por deposition) , ＭＢＥ(Molecular beam epitaxy),
ＶＰＥ(Vapor-phase epitaxy),ＬＰＥ(Liquid-phase ep
itaxy)のいずれでも良い。（図２（ａ）参照） Ｐ−ＩｎＰ層９上にＳｉＯ2 膜１０をマスクパターンと
して形成し、これをエッチングマスクとしてＮ−ＩｎＰ
層８，ＩｎＧａＡｓＰ活性層５、Ｐ−ＩｎＰ層９の所定
部をエッチングする。エッチング方法としてはウエット
エッチング、ドライエッチングのどちらでも良いがダメ
ージの問題を考慮するとウエットエッチングが望まし
い。（図２（ｂ）参照） エッチングマスクとして用いたＳｉＯ2 膜１０をそのま
ま利用し、選択成長を行なってＰ−ＩｎＰ層４、Ｎ−Ｉ
ｎＰ層３を形成する。形成方法としては、ＬＰＥが良い
が、選択成長をできればどのような形成方法でも良い。
（図２（ｃ）参照） ＳｉＯ2 膜１０を除去した後、Ｐ−ＩｎＰ層１１、Ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰ層７を形成する。形成方法としてはＭＯ
ＣＶＤ，ＭＢＥ，ＶＰＥ，ＬＰＥのいずれでも良い。
（図２（ｄ）参照） 選択エッチングにより、ＰＤ形成領域とＬＤ形成領域と
の間の所定部のＰ−ＩｎＰ層４、Ｎ−ＩｎＰ層３、Ｐ−
ＩｎＰ層１１、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層７をＮ−ＩｎＰ基
板６表面が露出するまでエッチングする。（図２（ｅ）
参照） 薄い誘電体膜２、例えばＳｉＯ2 膜を形成する、この誘
電体膜２は反射率低減膜であり、ＬＤ領域のモニター光
取り出し面側からでる光を効率よくＰＤ領域に入射す
る、次に電極引出し部となる誘電体膜２を選択エッチン
グしＰＤ領域とＬＤ領域の其々にコンタクト部を形成す
る、さらにＬＤ領域とＰＤ領域のコンタクト部および、
ＬＤ領域のコンタクト部からこの領域のモニター光取り
出し面側と対抗する側面に延在する部分に電極１を形成
する。モニター光取り出し面側と対抗する側面に形成さ
れる電極１はＬＤ領域で作られるレーザ光をモニター光
取り出し面側へ反射する光反射膜１となる。（図２
（ｆ）参照） 本発明の半導体レーザ装置のレーザダイオードの構造は
上述の構造に限定されるものではなく、例えばＤＣ−Ｐ
ＢＨ構造(Double channeled-planar buried heterostru
cture)、 ＣＭ−ＢＨ構造(Constricted-mesa buried het
erostructure)、ＶＳＢ構造(v-grooved substrate burie
d heterostructure)、ＢＣ構造(buriedcrescent hetero
structure) でも良い。
ｎＧａＡｓＰ活性層５、Ｐ−ＩｎＰ層９を順次形成す
る。形成方法はＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Va
por deposition) , ＭＢＥ(Molecular beam epitaxy),
ＶＰＥ(Vapor-phase epitaxy),ＬＰＥ(Liquid-phase ep
itaxy)のいずれでも良い。（図２（ａ）参照） Ｐ−ＩｎＰ層９上にＳｉＯ2 膜１０をマスクパターンと
して形成し、これをエッチングマスクとしてＮ−ＩｎＰ
層８，ＩｎＧａＡｓＰ活性層５、Ｐ−ＩｎＰ層９の所定
部をエッチングする。エッチング方法としてはウエット
エッチング、ドライエッチングのどちらでも良いがダメ
ージの問題を考慮するとウエットエッチングが望まし
い。（図２（ｂ）参照） エッチングマスクとして用いたＳｉＯ2 膜１０をそのま
ま利用し、選択成長を行なってＰ−ＩｎＰ層４、Ｎ−Ｉ
ｎＰ層３を形成する。形成方法としては、ＬＰＥが良い
が、選択成長をできればどのような形成方法でも良い。
（図２（ｃ）参照） ＳｉＯ2 膜１０を除去した後、Ｐ−ＩｎＰ層１１、Ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰ層７を形成する。形成方法としてはＭＯ
ＣＶＤ，ＭＢＥ，ＶＰＥ，ＬＰＥのいずれでも良い。
（図２（ｄ）参照） 選択エッチングにより、ＰＤ形成領域とＬＤ形成領域と
の間の所定部のＰ−ＩｎＰ層４、Ｎ−ＩｎＰ層３、Ｐ−
ＩｎＰ層１１、Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層７をＮ−ＩｎＰ基
板６表面が露出するまでエッチングする。（図２（ｅ）
参照） 薄い誘電体膜２、例えばＳｉＯ2 膜を形成する、この誘
電体膜２は反射率低減膜であり、ＬＤ領域のモニター光
取り出し面側からでる光を効率よくＰＤ領域に入射す
る、次に電極引出し部となる誘電体膜２を選択エッチン
グしＰＤ領域とＬＤ領域の其々にコンタクト部を形成す
る、さらにＬＤ領域とＰＤ領域のコンタクト部および、
ＬＤ領域のコンタクト部からこの領域のモニター光取り
出し面側と対抗する側面に延在する部分に電極１を形成
する。モニター光取り出し面側と対抗する側面に形成さ
れる電極１はＬＤ領域で作られるレーザ光をモニター光
取り出し面側へ反射する光反射膜１となる。（図２
（ｆ）参照） 本発明の半導体レーザ装置のレーザダイオードの構造は
上述の構造に限定されるものではなく、例えばＤＣ−Ｐ
ＢＨ構造(Double channeled-planar buried heterostru
cture)、 ＣＭ−ＢＨ構造(Constricted-mesa buried het
erostructure)、ＶＳＢ構造(v-grooved substrate burie
d heterostructure)、ＢＣ構造(buriedcrescent hetero
structure) でも良い。
【００１８】
【発明の効果】上述の説明からも明らかなように、本発
明の半導体レーザ装置によれば、同一基板上でレーザダ
イオード毎に光検出装置を設けるような構成のため、レ
ーザダイオードをアレイ化した場合でも、特定のレーザ
ダイオードの出力のみをモニタリングすることができ、
かつ高集積化が図れる、また各レーザダイオードに対し
て独立に光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変
動に応じてバイアス電流あるいは信号電流を制御（ＡＰ
Ｃ）することができる。
明の半導体レーザ装置によれば、同一基板上でレーザダ
イオード毎に光検出装置を設けるような構成のため、レ
ーザダイオードをアレイ化した場合でも、特定のレーザ
ダイオードの出力のみをモニタリングすることができ、
かつ高集積化が図れる、また各レーザダイオードに対し
て独立に光出力信号の平均電力あるいは尖頭値電力の変
動に応じてバイアス電流あるいは信号電流を制御（ＡＰ
Ｃ）することができる。
【図１】本発明の半導体レーザ装置の断面構造図。
【図２】本発明の半導体レーザ装置の製造工程図。
【図３】従来のレーザ光のモニタリング装置の簡略図。
【図４】従来のレーザ光のモニタリング装置の問題点を
説明するための図。
説明するための図。
１ 電極 ２ 反射率低減膜 ３ ｎ−ＩｎＰブロック層 ４ Ｐ−ＩｎＰブッロク層 ５ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ６ ｎ−ＩｎＰ基板 ７ Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ８ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ９ Ｐ−ＩｎＰクラッド層 １１ Ｐ−ＩｎＰクラッド層 １２ 光反射膜 １３ モニタ光取り出し面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】 （ａ）主表面上にレーザダイオード領域
とこの領域とは離間する光検出領域とを有する半導体基
板と、 （ｂ）前記レーザダイオード領域に形成される第１のク
ラッド層と、 （ｃ）前記第１のクラッド層上に形成される活性層と、 （ｄ）前記活性層上に形成される第２のクラッド層と、 （ｅ）光検出領域側の前記活性層の側壁に形成される反
射率低減膜と、 （ｆ）前記反射率低減膜の形成された前記活性層の側壁
とは対向する前記活性層の側壁に電極材料により形成さ
れる光反射膜と、 （ｇ）前記光検出領域に形成される光吸収層と、 を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 前記反射率低減膜はＳｉＯ2膜，Ｓｉ3Ｎ
4膜，Ａｌ2Ｏ3膜のうちいずれか一つを選択することを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10294892A JP3192750B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10294892A JP3192750B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299778A JPH05299778A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3192750B2 true JP3192750B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=14341046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10294892A Expired - Fee Related JP3192750B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192750B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3878868B2 (ja) | 2002-03-01 | 2007-02-07 | シャープ株式会社 | ＧａＮ系レーザ素子 |
-
1992
- 1992-04-22 JP JP10294892A patent/JP3192750B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05299778A (ja) | 1993-11-12 |
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