JP3264369B2 - 光変調器集積半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
光変調器集積半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JP3264369B2 JP3264369B2 JP02840799A JP2840799A JP3264369B2 JP 3264369 B2 JP3264369 B2 JP 3264369B2 JP 02840799 A JP02840799 A JP 02840799A JP 2840799 A JP2840799 A JP 2840799A JP 3264369 B2 JP3264369 B2 JP 3264369B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光変調器半導体レー
ザに関し、更に詳しくは、分布帰還型半導体レーザと電
界吸収型光変調器とを選択成長法を利用して集積化した
光変調器集積半導体レーザに関する。
ザに関し、更に詳しくは、分布帰還型半導体レーザと電
界吸収型光変調器とを選択成長法を利用して集積化した
光変調器集積半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、長距離・大容量光通信用光源とし
て光変調器を集積した半導体レーザ光源が開発されてい
る。特に、このような光源においては、例えば、1992年
エレクトロニクス・レターズ、第28巻、第2号(ELECTRON
ICS LETTERS, VOL. 28, NO. 2,1992)の第153頁から第15
4頁に記載されているようなMOVPE（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇ
ａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）
選択成長技術を利用した作製方法が有望である。このよ
うな技術により作製した光変調器集積半導体レーザの構
造を図８に示す。この光源は、分布帰還型（DFB）レー
ザ部10と、変調器部11とにより構成され、これら各部の
光導波路3は選択成長法により一括して形成される。選
択成長法によって形成した光導波路３では、DFBレーザ
部10と変調器部11との間に、光導波路３の膜厚及びバン
ドギャップが１方向に向かってテーパー状に変化する遷
移領域9が形成される。
て光変調器を集積した半導体レーザ光源が開発されてい
る。特に、このような光源においては、例えば、1992年
エレクトロニクス・レターズ、第28巻、第2号(ELECTRON
ICS LETTERS, VOL. 28, NO. 2,1992)の第153頁から第15
4頁に記載されているようなMOVPE（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇ
ａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）
選択成長技術を利用した作製方法が有望である。このよ
うな技術により作製した光変調器集積半導体レーザの構
造を図８に示す。この光源は、分布帰還型（DFB）レー
ザ部10と、変調器部11とにより構成され、これら各部の
光導波路3は選択成長法により一括して形成される。選
択成長法によって形成した光導波路３では、DFBレーザ
部10と変調器部11との間に、光導波路３の膜厚及びバン
ドギャップが１方向に向かってテーパー状に変化する遷
移領域9が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光変調器集
積半導体レーザでは、DFBレーザ部１０と変調部１１と
の境界部に形成され、光導波路３の膜厚及びバンドギャ
ップが徐々に変化する遷移領域９は、この領域９の形状
やバンドギャップの変化が、選択成長マスクパタンより
も、むしろ成長条件に強く依存することから、ウエハ内
の素子特性について、その均一性や再現性に欠けるとい
う問題があった。
積半導体レーザでは、DFBレーザ部１０と変調部１１と
の境界部に形成され、光導波路３の膜厚及びバンドギャ
ップが徐々に変化する遷移領域９は、この領域９の形状
やバンドギャップの変化が、選択成長マスクパタンより
も、むしろ成長条件に強く依存することから、ウエハ内
の素子特性について、その均一性や再現性に欠けるとい
う問題があった。
【０００４】また、従来の光変調器集積半導体レーザで
は、DFBレーザ部１０と変調器部１１との境界における
反射の影響が大きく、変調時において変調器部１１から
の反射や変調器部１１からの漏れ電流により、DFBレー
ザ部１０自体が若干の変調を受けるという問題もある。
この変調は、レーザ光の波長を変化させる波長チャープ
を発生させることから、光伝送の距離に限界を与えてい
た。
は、DFBレーザ部１０と変調器部１１との境界における
反射の影響が大きく、変調時において変調器部１１から
の反射や変調器部１１からの漏れ電流により、DFBレー
ザ部１０自体が若干の変調を受けるという問題もある。
この変調は、レーザ光の波長を変化させる波長チャープ
を発生させることから、光伝送の距離に限界を与えてい
た。
【０００５】特開平9-92921号公報には、回折格子が形
成された領域に上記遷移領域が形成された場合には、DF
Bレーザの単一軸モード安定性が悪化することが指摘さ
れている。これは、遷移領域では光導波路の等価屈折率
が変化し、この領域に均一な周期を有する回折格子が形
成された場合に、DFBレーザが発振するブラッグ波長が
この領域で揺らぐためであるとされている。この問題に
対して、前記公報では、図９に示すように、DFBレーザ
部10内の遷移領域9に近い方の領域に、回折格子非形成
領域16を設けることを提案している。この構成による
と、遷移領域9におけるブラッグ波長の揺らぎの影響が
回避され、高い単一軸モード発振歩留まりが維持され
る。しかし、この技術は、上記遷移領域の反射等に起因
する均一性や再現性の不足を改善し、或いは、波長チャ
ープを低減することが出来ない。
成された領域に上記遷移領域が形成された場合には、DF
Bレーザの単一軸モード安定性が悪化することが指摘さ
れている。これは、遷移領域では光導波路の等価屈折率
が変化し、この領域に均一な周期を有する回折格子が形
成された場合に、DFBレーザが発振するブラッグ波長が
この領域で揺らぐためであるとされている。この問題に
対して、前記公報では、図９に示すように、DFBレーザ
部10内の遷移領域9に近い方の領域に、回折格子非形成
領域16を設けることを提案している。この構成による
と、遷移領域9におけるブラッグ波長の揺らぎの影響が
回避され、高い単一軸モード発振歩留まりが維持され
る。しかし、この技術は、上記遷移領域の反射等に起因
する均一性や再現性の不足を改善し、或いは、波長チャ
ープを低減することが出来ない。
【０００６】光変調器集積半導体レーザには、別々に形
成した半導体レーザ部及び光変調器部を、突き合わせ結
合によって集積したものも知られている。この型式の光
変調器集積半導体レーザでは、変調器部とDFBレーザ部
との境界部に電流注入がされない領域があり、この領域
における光損失が問題となっていた。特開平10-65275号
公報には、図１０に示すように、この領域の光導波路の
一部にも電流を注入して、光損失を抑制する技術が記載
されている。しかし、この技術も、前記公報と同様に、
遷移領域における均一性及び再現性の向上や、波長チャ
ープの低減には効果がない。
成した半導体レーザ部及び光変調器部を、突き合わせ結
合によって集積したものも知られている。この型式の光
変調器集積半導体レーザでは、変調器部とDFBレーザ部
との境界部に電流注入がされない領域があり、この領域
における光損失が問題となっていた。特開平10-65275号
公報には、図１０に示すように、この領域の光導波路の
一部にも電流を注入して、光損失を抑制する技術が記載
されている。しかし、この技術も、前記公報と同様に、
遷移領域における均一性及び再現性の向上や、波長チャ
ープの低減には効果がない。
【０００７】上記に鑑み、本発明は、選択成長法によっ
てDFBレーザ部及び変調器部の光導波路を一括して形成
する光変調器集積半導体レーザにおいて、DFBレーザ部
と変調器部との境界領域における光の反射を低く抑え、
DFBレーザの波長チャープを低減すると共に、素子特性
の均一性及び再現性を向上させることを目的とする。
てDFBレーザ部及び変調器部の光導波路を一括して形成
する光変調器集積半導体レーザにおいて、DFBレーザ部
と変調器部との境界領域における光の反射を低く抑え、
DFBレーザの波長チャープを低減すると共に、素子特性
の均一性及び再現性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光変調器集積半導体レーザは、分布帰還型
半導体レーザと電界吸収型光変調器とを同一基板上に集
積して成る光変調器集積半導体レーザにおいて、分布帰
還型半導体レーザと電界吸収型光変調器との境界部近傍
に、光導波路のバンドギャップ及び膜厚がテーパー状に
変化する遷移領域を形成し、該遷移領域を電流が注入さ
れる活性領域として構成したことを特徴とする。
に、本発明の光変調器集積半導体レーザは、分布帰還型
半導体レーザと電界吸収型光変調器とを同一基板上に集
積して成る光変調器集積半導体レーザにおいて、分布帰
還型半導体レーザと電界吸収型光変調器との境界部近傍
に、光導波路のバンドギャップ及び膜厚がテーパー状に
変化する遷移領域を形成し、該遷移領域を電流が注入さ
れる活性領域として構成したことを特徴とする。
【０００９】本発明の光変調器集積半導体レーザによる
と、遷移領域を活性領域として構成したことにより、こ
の遷移領域にはキャリアが多く存在するため、変調部か
らの反射戻り光が入射して光導波路中のキャリア量が変
化しても、その変化による擾乱は低く抑えられることか
ら、光導波路における波長の揺らぎは小さく、波長チャ
ープが低く抑えられる。
と、遷移領域を活性領域として構成したことにより、こ
の遷移領域にはキャリアが多く存在するため、変調部か
らの反射戻り光が入射して光導波路中のキャリア量が変
化しても、その変化による擾乱は低く抑えられることか
ら、光導波路における波長の揺らぎは小さく、波長チャ
ープが低く抑えられる。
【００１０】上記遷移領域の長さは、好ましくは、150
μm以上である。また、前記分布帰還型半導体レーザの
光導波路の全領域をテーパ状に形成することも本発明の
好ましい態様である。この場合、上記波長チャープの抑
制が特に有効に得られる。
μm以上である。また、前記分布帰還型半導体レーザの
光導波路の全領域をテーパ状に形成することも本発明の
好ましい態様である。この場合、上記波長チャープの抑
制が特に有効に得られる。
【００１１】更に、前記遷移領域における分布帰還形半
導体レーザの回折格子の周期を、光導波路の屈折率変化
に応じて変調することも好ましい。この場合、光の反射
が低く抑えられ、更に有効に波長チャープが抑制でき
る。
導体レーザの回折格子の周期を、光導波路の屈折率変化
に応じて変調することも好ましい。この場合、光の反射
が低く抑えられ、更に有効に波長チャープが抑制でき
る。
【００１２】本発明の光変調器半導体レーザの製造方法
は、上記本発明の光変調器集積半導体レーザを選択成長
法によって製造する方法であって、前記選択成長法に利
用するマスクが、前記分布帰還型半導体レーザに対応す
る第１領域と、前記電界吸収型光変調器に対応する第２
領域と、前記第１領域と第２領域との境界部に形成さ
れ、前記第１領域から前記第２領域に向かって幅が漸減
するテーパ領域とを有し、該テーパ領域の長さが150μm
以上であることを特徴とする。
は、上記本発明の光変調器集積半導体レーザを選択成長
法によって製造する方法であって、前記選択成長法に利
用するマスクが、前記分布帰還型半導体レーザに対応す
る第１領域と、前記電界吸収型光変調器に対応する第２
領域と、前記第１領域と第２領域との境界部に形成さ
れ、前記第１領域から前記第２領域に向かって幅が漸減
するテーパ領域とを有し、該テーパ領域の長さが150μm
以上であることを特徴とする。
【００１３】本発明方法によれば、上記利点を有する本
発明の光変調器集積半導体レーザが得られる。
発明の光変調器集積半導体レーザが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し本発明の実施
形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は
本発明の第１の実施形態例の光変調器集積半導体レーザ
（以下、単に半導体レーザと呼ぶ）を示す。本実施形態
例の半導体レーザは、ＤＦＢレーザ部１０と、変調器部
１１と、ＤＦＢレーザ１０部内に含まれ、ＤＦＢレーザ
部１０と変調器部１１との間の境界部近傍に形成され
た、厚み及びバンドギャップが変調器部１１側に向かっ
てテーパー状に小さくなる遷移領域９とを有する。
形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は
本発明の第１の実施形態例の光変調器集積半導体レーザ
（以下、単に半導体レーザと呼ぶ）を示す。本実施形態
例の半導体レーザは、ＤＦＢレーザ部１０と、変調器部
１１と、ＤＦＢレーザ１０部内に含まれ、ＤＦＢレーザ
部１０と変調器部１１との間の境界部近傍に形成され
た、厚み及びバンドギャップが変調器部１１側に向かっ
てテーパー状に小さくなる遷移領域９とを有する。
【００１５】ＤＦＢレーザ部１０の長さは約４００μ
ｍ、遷移領域の長さは約１００〜１２０μｍ、変調器部
１１の長さは約３００μｍである。この半導体レーザ
は、全体としてｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されており、
ｎ−ＩｎＰ基板１には、ＤＦＢレーザ部１０側に回折格
子２が形成され、変調器部１１側には回折格子２が形成
されていない。ＤＦＢレーザ１０側のｎ−ＩｎＰ基板１
上には、順次にｎ−光ガイド層１８、レーザ活性層から
成る光導波路３、ｐ−クラッド層１９、レーザ部電極４
が形成されている。また、変調器１１側のｎ−ＩｎＰ基
板１上には、順次に、ｎ−光ガイド層１８、光吸収層か
ら成る光導波路３、ｐ−クラッド層１９、及び、変調器
部電極５が形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面に
は、その全面に共通電極６が形成されている。
ｍ、遷移領域の長さは約１００〜１２０μｍ、変調器部
１１の長さは約３００μｍである。この半導体レーザ
は、全体としてｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されており、
ｎ−ＩｎＰ基板１には、ＤＦＢレーザ部１０側に回折格
子２が形成され、変調器部１１側には回折格子２が形成
されていない。ＤＦＢレーザ１０側のｎ−ＩｎＰ基板１
上には、順次にｎ−光ガイド層１８、レーザ活性層から
成る光導波路３、ｐ−クラッド層１９、レーザ部電極４
が形成されている。また、変調器１１側のｎ−ＩｎＰ基
板１上には、順次に、ｎ−光ガイド層１８、光吸収層か
ら成る光導波路３、ｐ−クラッド層１９、及び、変調器
部電極５が形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面に
は、その全面に共通電極６が形成されている。
【００１６】上記実施形態例の半導体レーザは、DFBレ
ーザ部10と変調器部11との間に形成される光導波路の遷
移領域9がDFBレーザ部10に属し、キャリア（電流）が注
入される活性な領域であることにその特徴がある。
ーザ部10と変調器部11との間に形成される光導波路の遷
移領域9がDFBレーザ部10に属し、キャリア（電流）が注
入される活性な領域であることにその特徴がある。
【００１７】DFBレーザ部10内に光導波路の遷移領域9を
設けたことにより、この領域９が常にキャリアが注入さ
れる活性領域であることから、変調器部11から反射戻り
光が入射してキャリアの変動が生じても、これによる擾
乱は小さく抑えられ、DFBレーザの波長チャープが小さ
く抑制される。
設けたことにより、この領域９が常にキャリアが注入さ
れる活性領域であることから、変調器部11から反射戻り
光が入射してキャリアの変動が生じても、これによる擾
乱は小さく抑えられ、DFBレーザの波長チャープが小さ
く抑制される。
【００１８】上記実施形態例の半導体レーザを作成する
には、まず、通常の干渉露光法や電子ビーム露光法によ
って、n-InP基板上1のＤＦＢレーザ１０側に回折格子2
を形成する。次いで、光ガイド層１８を形成した後に、
選択成長用のSiO2膜を堆積し、ホトリソグラフィ技術を
利用して、図２に示すような選択成長マスクパタン15に
加工する。次いでMOVPE法により、SiO2パタンがない領
域のみに光導波路層を選択成長し、遷移領域９を含む光
導波路３を形成する。ここで、選択成長において、図５
に示すマスクパタンを用いた場合には、３０μｍの幅を
有する、マスク幅の広い領域２１と、１０μｍの幅を有
する、マスク幅が狭い領域２２との境界からそれぞれ50
μｍの長さ、合計で100μｍの長さで、前述した遷移領
域９が形成される。
には、まず、通常の干渉露光法や電子ビーム露光法によ
って、n-InP基板上1のＤＦＢレーザ１０側に回折格子2
を形成する。次いで、光ガイド層１８を形成した後に、
選択成長用のSiO2膜を堆積し、ホトリソグラフィ技術を
利用して、図２に示すような選択成長マスクパタン15に
加工する。次いでMOVPE法により、SiO2パタンがない領
域のみに光導波路層を選択成長し、遷移領域９を含む光
導波路３を形成する。ここで、選択成長において、図５
に示すマスクパタンを用いた場合には、３０μｍの幅を
有する、マスク幅の広い領域２１と、１０μｍの幅を有
する、マスク幅が狭い領域２２との境界からそれぞれ50
μｍの長さ、合計で100μｍの長さで、前述した遷移領
域９が形成される。
【００１９】図１に戻り、選択成長による光導波路３の
形成の後に、ｐ−クラッド層１９を埋め込み成長し、通
常の電極形成工程により、ＤＦＢレーザ１０側及び変調
器１１側のｐ側電極４、５と、基板裏面のｎ側電極６と
を形成する。この場合に、DFBレーザ部１０のｐ側電極
４が、遷移領域９を覆うように形成することで、遷移領
域９をキャリアが注入される活性領域として形成する。
電極形成工程の後に、素子を切り出して、前面に低反射
率膜８、後面に高反射率膜７を形成することで、半導体
レーザが得られる。
形成の後に、ｐ−クラッド層１９を埋め込み成長し、通
常の電極形成工程により、ＤＦＢレーザ１０側及び変調
器１１側のｐ側電極４、５と、基板裏面のｎ側電極６と
を形成する。この場合に、DFBレーザ部１０のｐ側電極
４が、遷移領域９を覆うように形成することで、遷移領
域９をキャリアが注入される活性領域として形成する。
電極形成工程の後に、素子を切り出して、前面に低反射
率膜８、後面に高反射率膜７を形成することで、半導体
レーザが得られる。
【００２０】図３は、本発明の第２の実施形態例の半導
体レーザを示す。本実施形態例は、DFBレーザ部１０の
光導波路１３のほぼすべてがテーパ状に形成された厚み
を有する点において、第１の実施形態例と異なる。本実
施形態例の構成により、DFBレーザ部１０と変調器部１
１との間における等価屈折率の急峻な変化に起因する光
の反射が最大限に抑制される。このような光導波路１３
を形成するには、図４に示すような選択成長用マスクパ
タンを用いればよい。図４のマスクパタンでは、DFBレ
ーザ部１０に対応する、長さが３７５μｍのマスク領域
２３と、変調器部１１に対応する、長さが３２５μｍの
マスク領域２４との間では、導波路幅が急峻に変化しな
いことから、光導波路は殆どがこのマスクパタン２３、
２４に一致した形状となる。一方、図２に示したテーパ
形状としない通常のマスクパタン２１、２２を利用して
作製する場合には、導波路幅が変化する領域の前後で比
較的大きな変化を有する遷移領域が形成される。このよ
うな遷移領域では、その形状が成長条件のバラツキによ
り比較的敏感に変化する。本実施形態例は、マスクパタ
ン２３自体にテーパ導波路を形成するための構成を採用
したので、遷移領域の形状が成長条件に対して安定であ
るため、再現性や制御性に優れる利点が生ずる。
体レーザを示す。本実施形態例は、DFBレーザ部１０の
光導波路１３のほぼすべてがテーパ状に形成された厚み
を有する点において、第１の実施形態例と異なる。本実
施形態例の構成により、DFBレーザ部１０と変調器部１
１との間における等価屈折率の急峻な変化に起因する光
の反射が最大限に抑制される。このような光導波路１３
を形成するには、図４に示すような選択成長用マスクパ
タンを用いればよい。図４のマスクパタンでは、DFBレ
ーザ部１０に対応する、長さが３７５μｍのマスク領域
２３と、変調器部１１に対応する、長さが３２５μｍの
マスク領域２４との間では、導波路幅が急峻に変化しな
いことから、光導波路は殆どがこのマスクパタン２３、
２４に一致した形状となる。一方、図２に示したテーパ
形状としない通常のマスクパタン２１、２２を利用して
作製する場合には、導波路幅が変化する領域の前後で比
較的大きな変化を有する遷移領域が形成される。このよ
うな遷移領域では、その形状が成長条件のバラツキによ
り比較的敏感に変化する。本実施形態例は、マスクパタ
ン２３自体にテーパ導波路を形成するための構成を採用
したので、遷移領域の形状が成長条件に対して安定であ
るため、再現性や制御性に優れる利点が生ずる。
【００２１】また、遷移領域自体の長さを長くしたこと
により、遷移領域での等価屈折率の急峻な変化が抑制さ
れるので、光の反射が小さく抑えられる。この反射抑制
によっても、DFBレーザ部での波長チャープが抑制され
る。
により、遷移領域での等価屈折率の急峻な変化が抑制さ
れるので、光の反射が小さく抑えられる。この反射抑制
によっても、DFBレーザ部での波長チャープが抑制され
る。
【００２２】従来の選択成長法で形成する半導体レーザ
では、例えば図５(a)に示すように、選択成長マスクパ
タン１５は、DFBレーザ部10に対応するマスク領域と変
調器部11に対応するマスク領域との境界部で幅が急峻に
変化するような形状としていた。これは、従来は、原料
の気相中拡散及びマイグレーションを、選択成長マスク
ストライプに対して垂直な方向だけで考えて、不連続な
矩形的変化が生ずると考えたためである。しかし、現実
は、この理想的な膜厚変化とは異なり、実際の境界部で
の膜厚変化は図５（ａ）のグラフに示すように、境界部
両側で徐々に変化する遷移領域が形成される。この遷移
領域は、成長条件に対して敏感であり、実際の形状を正
確に制御することは困難なため、得られる光導波路の厚
みにばらつきが生じ易いという問題があった。
では、例えば図５(a)に示すように、選択成長マスクパ
タン１５は、DFBレーザ部10に対応するマスク領域と変
調器部11に対応するマスク領域との境界部で幅が急峻に
変化するような形状としていた。これは、従来は、原料
の気相中拡散及びマイグレーションを、選択成長マスク
ストライプに対して垂直な方向だけで考えて、不連続な
矩形的変化が生ずると考えたためである。しかし、現実
は、この理想的な膜厚変化とは異なり、実際の境界部で
の膜厚変化は図５（ａ）のグラフに示すように、境界部
両側で徐々に変化する遷移領域が形成される。この遷移
領域は、成長条件に対して敏感であり、実際の形状を正
確に制御することは困難なため、得られる光導波路の厚
みにばらつきが生じ易いという問題があった。
【００２３】上記第２の実施形態例の半導体レーザを製
造する際には、図５(b)に示すように、選択成長マスク
パタンのＤＦＢレーザ部１０に対応するマスク領域２３
に、変調器部１１側に向かって狭くなるテーパー部を形
成し、このテーパー部の長さを図５（ａ）の方法によっ
て形成される遷移領域の長さよりも長くしている。この
ようなテーパー状のマスクパタン２３を用いた場合に
は、その成長条件のバラツキによる膜厚変化のゆらぎが
小さくなる。つまり、テーパー部を設けてもともと急峻
性を失わせていること、言い換えるとマイグレーション
と気相拡散のマスク形状不連続の２次元的影響を空間的
に分散させてあること、更に、このテーパ部の長さを通
常の遷移領域の長さより長くしていることから、たとえ
成長条件が微妙に変化しても、急峻に変わるマスクパタ
ンを用いる場合に比較して、形成される膜厚のゆらぎは
小さく抑えられる。その結果、素子特性の均一性及び再
現性が向上する。
造する際には、図５(b)に示すように、選択成長マスク
パタンのＤＦＢレーザ部１０に対応するマスク領域２３
に、変調器部１１側に向かって狭くなるテーパー部を形
成し、このテーパー部の長さを図５（ａ）の方法によっ
て形成される遷移領域の長さよりも長くしている。この
ようなテーパー状のマスクパタン２３を用いた場合に
は、その成長条件のバラツキによる膜厚変化のゆらぎが
小さくなる。つまり、テーパー部を設けてもともと急峻
性を失わせていること、言い換えるとマイグレーション
と気相拡散のマスク形状不連続の２次元的影響を空間的
に分散させてあること、更に、このテーパ部の長さを通
常の遷移領域の長さより長くしていることから、たとえ
成長条件が微妙に変化しても、急峻に変わるマスクパタ
ンを用いる場合に比較して、形成される膜厚のゆらぎは
小さく抑えられる。その結果、素子特性の均一性及び再
現性が向上する。
【００２４】図６は本発明の第３の実施形態例の半導体
レーザを示す。本実施形態例の半導体レーザは、DFBレ
ーザ部１０の光導波路３の一部のみをテーパ状導波路１
３とし、更に、このテーパ状光導波路１３の部分に形成
された回折格子２の部分を周期変調回折格子領域１４と
した点において、第２の実施形態例と異なる。第２の実
施形態例ではDFBレーザ部１０の光導波路全体をテーパ
状にしているが、変調器１１部との反射を抑制する目的
のためには、幾分短いテーパ長でも効果がある。また、
テーパ長を長くすることにより素子の効率が悪化するこ
ともあり、変調器部１１からの光反射を或る程度抑制で
きる程度ならば、テーパ長は短い方が好ましい。本実施
形態例では、DFBレーザ部１０の400μｍのうち150μｍ
をテーパ領域１３としている。
レーザを示す。本実施形態例の半導体レーザは、DFBレ
ーザ部１０の光導波路３の一部のみをテーパ状導波路１
３とし、更に、このテーパ状光導波路１３の部分に形成
された回折格子２の部分を周期変調回折格子領域１４と
した点において、第２の実施形態例と異なる。第２の実
施形態例ではDFBレーザ部１０の光導波路全体をテーパ
状にしているが、変調器１１部との反射を抑制する目的
のためには、幾分短いテーパ長でも効果がある。また、
テーパ長を長くすることにより素子の効率が悪化するこ
ともあり、変調器部１１からの光反射を或る程度抑制で
きる程度ならば、テーパ長は短い方が好ましい。本実施
形態例では、DFBレーザ部１０の400μｍのうち150μｍ
をテーパ領域１３としている。
【００２５】上記のように１５０μｍと比較的短いテー
パ長を採用する場合には、回折格子２上で等価屈折率が
変化することに起因するブラッグ波長ゆらぎが発生し、
DFBレーザの単一軸モード歩留まりの悪化が懸念され
る。これは、第２の実施形態例の緩やかなテーパ形状に
比して、本実施形態例では、若干テーパを急峻にしてい
るためである。本実施形態例では、このような単一軸モ
ード安定性の悪化を解消するために、DFBレーザ部１０
におけるテーパ導波路領域１３に対応する回折格子部分
を周期変調回折格子１４とし、DFBレーザ部１０から変
調器部１１に向かって格子周期が長くなるような構成と
する。
パ長を採用する場合には、回折格子２上で等価屈折率が
変化することに起因するブラッグ波長ゆらぎが発生し、
DFBレーザの単一軸モード歩留まりの悪化が懸念され
る。これは、第２の実施形態例の緩やかなテーパ形状に
比して、本実施形態例では、若干テーパを急峻にしてい
るためである。本実施形態例では、このような単一軸モ
ード安定性の悪化を解消するために、DFBレーザ部１０
におけるテーパ導波路領域１３に対応する回折格子部分
を周期変調回折格子１４とし、DFBレーザ部１０から変
調器部１１に向かって格子周期が長くなるような構成と
する。
【００２６】図７は、本実施形態例の半導体レーザを製
造するためのマスクパターンを示している。マスクパタ
ーンは、ＤＦＢレーザ部１０の平坦部に対応するマスク
領域２５と、遷移領域に対応するテーパー状のマスク領
域２６と、平坦な光変調器部１１に対応するマスク領域
２７とから成る。テーパー状のマスク領域の長さは約１
５０μｍである。ＤＦＢレーザ部１０の全体長さは３７
５μｍ、光変調器部１１の長さは３２５μｍである。
造するためのマスクパターンを示している。マスクパタ
ーンは、ＤＦＢレーザ部１０の平坦部に対応するマスク
領域２５と、遷移領域に対応するテーパー状のマスク領
域２６と、平坦な光変調器部１１に対応するマスク領域
２７とから成る。テーパー状のマスク領域の長さは約１
５０μｍである。ＤＦＢレーザ部１０の全体長さは３７
５μｍ、光変調器部１１の長さは３２５μｍである。
【００２７】上記周期変調回折格子１４は、最近の電子
ビーム露光法によって容易に形成可能なものである。こ
のようにすることにより、高い単一軸モード安定性と光
出力特性と保ちつつ、波長チャープを低減することがで
きる。
ビーム露光法によって容易に形成可能なものである。こ
のようにすることにより、高い単一軸モード安定性と光
出力特性と保ちつつ、波長チャープを低減することがで
きる。
【００２８】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の光変調器集積半導体レーザ
は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではな
く、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施
したものも、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明の光変調器集積半導体レーザ
は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではな
く、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施
したものも、本発明の範囲に含まれる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光変調器
集積半導体レーザは、半導体レーザ部と光変調器部との
間の境界部に形成される光導波路の遷移領域を活性領域
としたことにより、この遷移領域でのキャリア濃度が高
く維持されるため、光反射等に起因するキャリア濃度の
変化が生じても、その変化の影響が小さく抑えられるの
で、波長チャープを低元することが出来る。
集積半導体レーザは、半導体レーザ部と光変調器部との
間の境界部に形成される光導波路の遷移領域を活性領域
としたことにより、この遷移領域でのキャリア濃度が高
く維持されるため、光反射等に起因するキャリア濃度の
変化が生じても、その変化の影響が小さく抑えられるの
で、波長チャープを低元することが出来る。
【００３０】また、半導体レーザ部と光変調器部との間
の境界部に形成される光導波路の遷移領域を、通常の遷
移領域に比して長くとる構成を採用すれば、境界部にお
ける光反射が低く抑えられると共に、DFBレーザ部と変
調器部の境界の遷移領域の形状をより正確に制御できる
ので、素子特性の均一性及び再現性が向上する。
の境界部に形成される光導波路の遷移領域を、通常の遷
移領域に比して長くとる構成を採用すれば、境界部にお
ける光反射が低く抑えられると共に、DFBレーザ部と変
調器部の境界の遷移領域の形状をより正確に制御できる
ので、素子特性の均一性及び再現性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態例の光変調器集積半導
体レーザの構断面図。
体レーザの構断面図。
【図２】図１の実施形態例の光変調器集積半導体レーザ
の選択成長マスクを示す平面図。
の選択成長マスクを示す平面図。
【図３】本発明の第２の実施形態例の光変調器集積半導
体レーザの断面図。
体レーザの断面図。
【図４】図３の実施形態例の光変調器集積半導体レーザ
の選択成長マスクを示す平面図。
の選択成長マスクを示す平面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は夫々、選択成長マスクの形
状の相違に起因する光導波路の形状変化を示す説明図。
状の相違に起因する光導波路の形状変化を示す説明図。
【図６】本発明の第３の実施形態例の光変調器集積半導
体レーザの断面図。
体レーザの断面図。
【図７】図６の実施形態例の光変調器半導体レーザの選
択成長マスクを示す平面図。
択成長マスクを示す平面図。
【図８】第１の従来例の光変調器集積半導体レーザの断
面図。
面図。
【図９】第２の従来例の光変調器集積半導体レーザの断
面図。
面図。
【図１０】第３の従来例の光変調器集積半導体レーザの
断面図。
断面図。
【符号の説明】 １ n-InP基板 ２ 回折格子 ３ 光導波路 ４ DFBレーザ部電極 ５ 変調器部電極 ６ 電極 ７ 高反射率膜 ８ 低反射率膜 ９ 遷移領域 １０ DFBレーザ部 １１ 変調器部 １２ 光出力 １３ テーパ状導波路 １４ 周期変調回折格子領域 １５ SiO2マスク １６ 回折格子非形成領域 １７ 光吸収層領域中の電流注入領域 １８ ｎ−光ガイド層 １９ ｐ−クラッド層 ２１〜２７ 選択成長マスクの領域
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−291695（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−92921（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−312457（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−163456（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−20089（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−65275（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−317563（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／24787（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 27/15
Claims (6)
- 【請求項１】 分布帰還型半導体レーザと電界吸収型光
変調器とを同一基板上に集積して成る光変調器集積半導
体レーザにおいて、 分布帰還型半導体レーザの光導波路の全領域を、該光導
波路のバンドギャップ及び膜厚がテーパ状に変化する遷
移領域として形成し、該遷移領域は電流が注入される活
性領域として構成したことを特徴とする光変調器集積半
導体レーザ。 - 【請求項２】 分布帰還型半導体レーザと電界吸収型光
変調器とを同一基板上に集積して成る光変調器集積半導
体レーザにおいて、 分布帰還型半導体レーザと電界吸収型光変調器との境界
部近傍に、電流が注入される活性領域として光導波路の
バンドギャップ及び膜厚がテーパ状に変化する遷移領域
を形成し、該遷移領域全体にわたる光導波路部に回析格
子を形成し、該回折格子の周期を光導波路の屈折率変化
に応じて変調したことを特徴とする光変調器集積半導体
レーザ。 - 【請求項３】 請求項２に記載の光変調器集積半導体レ
ーザにおいて、前記遷移領域の長さが１５０μm以上で
あることを特徴とする光変調器集積半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の光変調器
集積半導体レーザにおいて、前記分布帰還型半導体レー
ザの光導波路の全領域をテーパ状に形成したことを特徴
とする光変調器集積半導体レーザ。 - 【請求項５】 請求項1又は請求項３又は請求項４に記
載の光変調器集積半導体レーザを選択成長法によって製
造する方法であって、 前記選択成長法に利用するマスクが、前記分布帰還型半
導体レーザに対応する第１領域と、前記電界吸収型光変
調器に対応する第２領域と、前記第１領域と第２領域と
の境界部に形成され、前記第１領域から前記第２領域に
向かって幅が漸減するテーパ領域とを有し、該テーパ領
域の長さが１５０μm以上であることを特徴とする方
法。 - 【請求項６】 分布帰還型半導体レーザと電界吸収型光
変調器とを同一基板上に集積して成る光変調器集積半導
体レーザにおいて、 分布帰還型半導体レーザと電界吸収型光変調器との境界
部近傍に、光導波路のバンドギャップ及び膜厚がテーパ
状に変化する遷移領域を形成し、該遷移領域全体にわた
る光導波路部に回析格子を形成し、該回折格子の周期を
光導波路の屈折率変化に応じて変調し、該遷移領域の長
さを１５０μｍ以上としたことを特徴とする光変調器集
積半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02840799A JP3264369B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 光変調器集積半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02840799A JP3264369B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 光変調器集積半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228558A JP2000228558A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3264369B2 true JP3264369B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=12247816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02840799A Expired - Fee Related JP3264369B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 光変調器集積半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3264369B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| KR100594108B1 (ko) | 2005-01-21 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 단일 모드 분포 귀환 레이저 |
| US7333689B2 (en) | 2005-09-30 | 2008-02-19 | The Trustees Of Princeton University | Photonic integrated devices having reduced absorption loss |
| US7343061B2 (en) | 2005-11-15 | 2008-03-11 | The Trustees Of Princeton University | Integrated photonic amplifier and detector |
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| US7826693B2 (en) | 2006-10-26 | 2010-11-02 | The Trustees Of Princeton University | Monolithically integrated reconfigurable optical add-drop multiplexer |
| JP6499268B2 (ja) * | 2017-12-26 | 2019-04-10 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光素子及び光通信モジュール |
| CN111541149B (zh) * | 2020-05-15 | 2021-06-08 | 陕西源杰半导体技术有限公司 | 一种10g抗反射激光器及其制备工艺 |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP02840799A patent/JP3264369B2/ja not_active Expired - Fee Related
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