JPH0118591B2 - - Google Patents
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- JPH0118591B2 JPH0118591B2 JP59004721A JP472184A JPH0118591B2 JP H0118591 B2 JPH0118591 B2 JP H0118591B2 JP 59004721 A JP59004721 A JP 59004721A JP 472184 A JP472184 A JP 472184A JP H0118591 B2 JPH0118591 B2 JP H0118591B2
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- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、分布帰還形半導体レーザ（以下
「DFBレーザ」と略す）の改善に関するものであ
る。
「DFBレーザ」と略す）の改善に関するものであ
る。
（従来技術）
DFBレーザは、単一波長動作が可能な高性能
光源として、低損失光フアイバ通信への応用など
の目的で開発が進められている。第１図に従来の
DFBレーザの一例であり、光が進行する方向に
沿う断面図である。同図はInPを基板としてこれ
と格子整合のとれるInGaAsP系材料を例にとつ
たもので、ｎ形InP基板１の上にｎ形InGaAsP導
波路層２、InGaAsP発光層３、ｐ形InGaAsPバ
ツフア層４、ｐ形InPクラツド層５、およびｐ形
InGaAsPキヤツプ層７が積層され、電極８，９
がキヤツプ層７と基板１の面上に配置された構成
となつている。光の進行方向に沿つて周期的な凹
凸１０が導波路層２に形成されており、発光層３
に電流を注入することによつてレーザ発振が得ら
れる。発光層３が存在するレーザ領域（長さld）
の一方の延長上に、ｐ形InP５およびｎ形InP６
から成る窓領域（長さlw）が設けられている。こ
の窓領域は導波機能を有しないため、両端面の反
射によるフアブリーペローモードの発振は著しく
制限され、発光層３の存在するレーザ発振領域で
窓領域がない左端では約30％の反射があり、一方
窓領域がある右端では極めて小さな反射率の非対
称構造となつているので、周期的な凹凸１０によ
るDFBモードのみが低い発振閾値となり、単一
波長発振が起こり易い。
光源として、低損失光フアイバ通信への応用など
の目的で開発が進められている。第１図に従来の
DFBレーザの一例であり、光が進行する方向に
沿う断面図である。同図はInPを基板としてこれ
と格子整合のとれるInGaAsP系材料を例にとつ
たもので、ｎ形InP基板１の上にｎ形InGaAsP導
波路層２、InGaAsP発光層３、ｐ形InGaAsPバ
ツフア層４、ｐ形InPクラツド層５、およびｐ形
InGaAsPキヤツプ層７が積層され、電極８，９
がキヤツプ層７と基板１の面上に配置された構成
となつている。光の進行方向に沿つて周期的な凹
凸１０が導波路層２に形成されており、発光層３
に電流を注入することによつてレーザ発振が得ら
れる。発光層３が存在するレーザ領域（長さld）
の一方の延長上に、ｐ形InP５およびｎ形InP６
から成る窓領域（長さlw）が設けられている。こ
の窓領域は導波機能を有しないため、両端面の反
射によるフアブリーペローモードの発振は著しく
制限され、発光層３の存在するレーザ発振領域で
窓領域がない左端では約30％の反射があり、一方
窓領域がある右端では極めて小さな反射率の非対
称構造となつているので、周期的な凹凸１０によ
るDFBモードのみが低い発振閾値となり、単一
波長発振が起こり易い。
一方、このような窓構造DFBレーザでは出射
される光出力も非対称となる。窓領域からの出力
をPw、窓領域と対向する端面からの出力をPMと
すると、PWおよびPMと注入電流との関係（入出
力特性）は通常第２図の破線のようになる。すな
わち、窓領域からの出力PWの方が大きく、しか
るに、第１図の従来例では窓領域は単にフアブイ
ーペローモードを抑圧するために配置されている
ので、窓領域の長さlWは、数10〜数100μｍと長
い。そのため、窓領域内で出射光が破線で示した
ように電極８，９で反射され、窓領域からの出力
PWの出射パターンは乱れたものとなり、PWを出
力として利用することが難しく、専らPWが出力
として用いらてきた。従つて、利用される出力の
効率が低いという欠点があつた。
される光出力も非対称となる。窓領域からの出力
をPw、窓領域と対向する端面からの出力をPMと
すると、PWおよびPMと注入電流との関係（入出
力特性）は通常第２図の破線のようになる。すな
わち、窓領域からの出力PWの方が大きく、しか
るに、第１図の従来例では窓領域は単にフアブイ
ーペローモードを抑圧するために配置されている
ので、窓領域の長さlWは、数10〜数100μｍと長
い。そのため、窓領域内で出射光が破線で示した
ように電極８，９で反射され、窓領域からの出力
PWの出射パターンは乱れたものとなり、PWを出
力として利用することが難しく、専らPWが出力
として用いらてきた。従つて、利用される出力の
効率が低いという欠点があつた。
（発明の目的）
本発明は、上述のような従来の窓構造レーザの
欠点を解決するためになされたもので、出力効率
の向上と発振しきい値電流の低減化を実現し得る
分布帰還形半導体レーザを提供するものである。
欠点を解決するためになされたもので、出力効率
の向上と発振しきい値電流の低減化を実現し得る
分布帰還形半導体レーザを提供するものである。
（発明の構成）
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明の１つの実施例を示したもので
あり、窓領域内で出射光の実質的な反射が起こら
ないようにその長さlWは発光層３と電極８，９と
の間の厚さ、あるいはその数倍程度に制限されて
いる。このようにすれば、出射パターンの乱れは
なく、出力を効率良く集光することができ、PW
を出力として利用することができる。一方、窓領
域の長さlWがこのように短かくなつてもフアブリ
ーペローモードは充分抑圧可能である。また、窓
領域と対向する端面に反射率を高める被膜１２が
施されている。そのため、第２図に実線で示した
ように発振しきい値電流が低減され、かつ、出力
の非対称性が大きくなる。従つて、利用される出
力の効率は大幅に改善される。また、PMは非常
に小さくなるが、モニタ用として充分利用可能で
ある。
あり、窓領域内で出射光の実質的な反射が起こら
ないようにその長さlWは発光層３と電極８，９と
の間の厚さ、あるいはその数倍程度に制限されて
いる。このようにすれば、出射パターンの乱れは
なく、出力を効率良く集光することができ、PW
を出力として利用することができる。一方、窓領
域の長さlWがこのように短かくなつてもフアブリ
ーペローモードは充分抑圧可能である。また、窓
領域と対向する端面に反射率を高める被膜１２が
施されている。そのため、第２図に実線で示した
ように発振しきい値電流が低減され、かつ、出力
の非対称性が大きくなる。従つて、利用される出
力の効率は大幅に改善される。また、PMは非常
に小さくなるが、モニタ用として充分利用可能で
ある。
第４図は本発明の他の実施例を示したもので、
周期的な凹凸１０はバツフア層４に施されてい
る。また、TMモードを抑圧してTEモードによ
る安定な単一波長動作を実現させるために、金属
電極８の一部が長さlgに亘つて、発光層３に近接
して配置されている。さらに、窓領域の端面に反
射率を低減させる被膜１３、例えば無反射コーテ
イング膜が施されており、窓領域からの出力効率
が一層改善される構造となつている。電極８とｐ
形InPクラツド層５にはさまれる形で配置されて
いるｐ形InGaAsP層１４は、電極８の一部を発
光層３に切接して配置する際に、電極の位置を選
択的化学エツチングで制御し易くするために設け
られている。
周期的な凹凸１０はバツフア層４に施されてい
る。また、TMモードを抑圧してTEモードによ
る安定な単一波長動作を実現させるために、金属
電極８の一部が長さlgに亘つて、発光層３に近接
して配置されている。さらに、窓領域の端面に反
射率を低減させる被膜１３、例えば無反射コーテ
イング膜が施されており、窓領域からの出力効率
が一層改善される構造となつている。電極８とｐ
形InPクラツド層５にはさまれる形で配置されて
いるｐ形InGaAsP層１４は、電極８の一部を発
光層３に切接して配置する際に、電極の位置を選
択的化学エツチングで制御し易くするために設け
られている。
以上の実施例において、反射膜１２は使用波長
λの1/4の厚さでAl2O3とＣ（又はSiO2）を交互に
多層に積層するか、又は、厚さλ／２のSiO2と
金属膜を積層して形成することができる。また、
反射防止膜１３は、λ／４の厚さのAl2O3により
形成することができる。
λの1/4の厚さでAl2O3とＣ（又はSiO2）を交互に
多層に積層するか、又は、厚さλ／２のSiO2と
金属膜を積層して形成することができる。また、
反射防止膜１３は、λ／４の厚さのAl2O3により
形成することができる。
以上の説明では、横モードを安定化するための
ストライプ構造については触れなかつたが、本発
明は埋込みヘテロ構造、平凸導波路構造など各種
のストライプ構造に適用されることは言うまでも
ない。また、InGaAsP／InP系だけでなく、
InAlGaAs／InP系、AlGaAs／GaAs系など他の
半導体材料にも適応可能である。
ストライプ構造については触れなかつたが、本発
明は埋込みヘテロ構造、平凸導波路構造など各種
のストライプ構造に適用されることは言うまでも
ない。また、InGaAsP／InP系だけでなく、
InAlGaAs／InP系、AlGaAs／GaAs系など他の
半導体材料にも適応可能である。
（発明の効果）
以上のように、本発明の分布帰還形レーザは、
従来のものに比べて低い発振しきい値を有し、か
つ、出力効率の大幅な向上を達成するものであ
る。また、本発明のDFBレーザは、窓領域から
出力を取り出すため、光フアイバ等を窓領域端面
に密着させてもレーザ特性への影響がなく、光フ
アイバ等への入射まで考慮した結合効率も改善さ
れる。従つて、本発明のDFBレーザは低損失光
フアイバ通信等へ応用することができ、その効果
は極めて大きい。
従来のものに比べて低い発振しきい値を有し、か
つ、出力効率の大幅な向上を達成するものであ
る。また、本発明のDFBレーザは、窓領域から
出力を取り出すため、光フアイバ等を窓領域端面
に密着させてもレーザ特性への影響がなく、光フ
アイバ等への入射まで考慮した結合効率も改善さ
れる。従つて、本発明のDFBレーザは低損失光
フアイバ通信等へ応用することができ、その効果
は極めて大きい。
第１図は従来の窓構造分布帰還形レーザの断面
模式図、第２図は従来と本発明によるDFBレー
ザの入出力特性の例を示す特性図、第３図及び第
４図は本発明によるDFBレーザの断面模式図で
ある。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InGaAsP導波
路層、３……InGaAsP発光層、４……ｐ形
InGaAsPバツフア層、５……ｐ形InPクラツド
層、６……ｎ形InP層、７……ｐ形InGaAsPキヤ
ツプ層、８，９……電極、１０……周期的な凹
凸、１２……反射率を高める被膜、１３……反射
率を低減させる被膜、１４……ｐ形InGaAsP層。
模式図、第２図は従来と本発明によるDFBレー
ザの入出力特性の例を示す特性図、第３図及び第
４図は本発明によるDFBレーザの断面模式図で
ある。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InGaAsP導波
路層、３……InGaAsP発光層、４……ｐ形
InGaAsPバツフア層、５……ｐ形InPクラツド
層、６……ｎ形InP層、７……ｐ形InGaAsPキヤ
ツプ層、８，９……電極、１０……周期的な凹
凸、１２……反射率を高める被膜、１３……反射
率を低減させる被膜、１４……ｐ形InGaAsP層。
Claims (1)
- １ 発光層もしくは該発光層に隣接する層に光の
進行方向に沿う周期的な凹凸を有し、該発光層の
存在するレーザ領域の一方の端の延長上に該発光
層に比べて大なる禁制帯幅を有する半導体層から
成る窓領域が配置された分布帰還形半導体レーザ
において、前記窓領域の長さが該窓領域内で出射
光の実質的な反射が起こらないように制限され、
かつ、該窓領域と対向する端面に反射率を高める
被膜が施されていることを特徴とする分布帰還形
半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004721A JPS60149183A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
| US06/688,566 US4653059A (en) | 1984-01-17 | 1985-01-03 | Distributed feedback semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59004721A JPS60149183A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60149183A JPS60149183A (ja) | 1985-08-06 |
| JPH0118591B2 true JPH0118591B2 (ja) | 1989-04-06 |
Family
ID=11591748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59004721A Granted JPS60149183A (ja) | 1984-01-17 | 1984-01-17 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4653059A (ja) |
| JP (1) | JPS60149183A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194691A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-27 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
| JPS64785A (en) * | 1986-07-29 | 1989-01-05 | Ricoh Co Ltd | Manufacture of mask semiconductor laser |
| JPS63198390A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-17 | Ricoh Co Ltd | マスク半導体レ−ザ−の製作方法 |
| JPS63222485A (ja) * | 1987-03-12 | 1988-09-16 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | モニタ付分布帰還形半導体レ−ザ |
| US4745617A (en) * | 1987-03-27 | 1988-05-17 | Hughes Aircraft Company | Ideal distributed Bragg reflectors and resonators |
| NL8700904A (nl) * | 1987-04-16 | 1988-11-16 | Philips Nv | Halfgeleiderlaserinrichting en werkwijze voor het vervaardigen daarvan. |
| JP3242955B2 (ja) * | 1991-10-21 | 2001-12-25 | 株式会社東芝 | 半導体レーザ装置 |
| JP3558717B2 (ja) * | 1995-02-07 | 2004-08-25 | 富士通株式会社 | レーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システム |
| JPH0964460A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-07 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レーザ |
| SE516784C2 (sv) * | 1999-07-08 | 2002-03-05 | Ericsson Telefon Ab L M | Förfarande för effektivt urval av DFB-lasrar |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5878487A (ja) * | 1981-10-29 | 1983-05-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レ−ザ |
| JPS58140177A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-08-19 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レ−ザ |
-
1984
- 1984-01-17 JP JP59004721A patent/JPS60149183A/ja active Granted
-
1985
- 1985-01-03 US US06/688,566 patent/US4653059A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60149183A (ja) | 1985-08-06 |
| US4653059A (en) | 1987-03-24 |
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