JPH01241191A - 集積型半導体レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、複数の導波路を隣接して設けるとともに各出
射光の位相を同期させた集積型半導体レーザ（以下単に
集積型レーザと呼ぶ）の製造方法に関する。

〈従来の技術） 集積型レーザは、単一導波路から成る半導体レーザでは
得られない大きな光出力を有する半導体レーザの要請か
ら考え出されたものである。しかし複数の導波路を集積
する為に、この集積型レーザの遠視野像を多くの応用分
野で要求される単峰・性とすることは、単一導波路の半
導体レーザに比べて格段に難しい。

単峰性の遠視野像を得るには、各導波路を基本モードで
、且つ互いに同位相で発振させることか必要である。そ
の為の一つの方法として、従来、第４図の断面図で示す
様な、各導波路における活性領域と光吸収領域との間隔
を不均一にした構造の集積型レーザが工夫されている（
特開昭６２−２０２５８２）　　。

この様な構造とすることにより、各導波路の等側屈折率
Ｎｅと伝搬損失αの分布を、第５図（ａ）、（ｂ）に示
す如く、Ｎｅのより高い部分とαのより大きい部分とが
逆の関係、つまりこの場合にはＮｅの分布は右下かり、
αの分布は右上かつという不均一な状態にすることがで
きる。その結果、基本アレイモードに対するモード利得
を高次アレイモードに対するモード利得より大きくして
、集積型レーザの横モードを基本モードに制御すること
ができ、遠視野像を単峰性とし得る。

そしてこの様な構造とする為に上記文献においては、ｐ
−ＧａＡＳ基板２１と電流阻止層（光吸収領域）２２な
く１００〉方向から（０１１）方向へ０．５”だけずれ
た面を持つ様に形成するとともに、ストライプ２３をく
旧ｒ＞方向に形成している。更にＰクラッド層２４、傾
斜活性層２５．ｎクラッド層２６．ｎキャップ層２７を
液相成長によフて順次形成している。

上記ｐクラッド層２４の液相成長においては、特異面で
ある　（１００）面からずれた面の上にミクロな段差が
存在し、この段差が（０１１）方向に移動することによ
って成長が起きる。この為、成長層が薄い間はストライ
プ部の両側で層厚差が生じ、結果的にストライプ部の活
性層が傾斜した状態、つまり各導波路における活性領域
と光吸収領域との間隔が不均一になる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし上記製造方法では、集積するストライプ数が３〜
５本と少数の場合には上述の様な構造が得られるが、よ
り高出力な集積型レーザを実現すべくストライプ数を増
していくと、液相融液の過飽和度Δｔの局所的分布差が
大きくなる為に所望の構造が得られなくなる。

例えばストライプ数を千木とした場合、両端のストライ
プ上の融液のΔｔ１と、中央部分つまり端から五、六番
目のストライプ上の融液のΔｔ２とでは、見掛は上Δ１
．＞Δｔ２となり、Ｐクラッド層２４の厚さは中央部分
のストライプ上の方が大きくなる。この様な液相融液の
過飽和度Δｔの局所的分布差に基づく成長層の層厚差の
発生と、（１００）オフ基板を用いたことによる層厚差
の発生とが相乗して、成長層の層厚分布は複雑となり、
所望の構造は得られなくなる。

本発明は、上記欠点を除去して、集積するストライプ数
が多い場合でも製造可使な、発振モードを基本モードに
制御し得る集積型半導体レーザの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成する為に本発明の製造方法では、光吸収
層上にクラッド層を液相成長させる際に、該クラッド層
を液相成長させる融液で上記光吸収層をメルトエツチン
グすることにより、各導波路における活性領域と光吸収
領域との間隔を不均一にする。

〈作用〉 上記クラッド層を液相成長させる融液の過飽和度を適宜
に設定することにより、光吸収層に対するメルトエツチ
ングか、両端部分のストライプの外側においてのみ抑制
される為に、光吸収層に段差が生じ、結果として各導波
路における活性領域と光吸収領域との間隔か不均一な集
積型半導体レーザが形成される。

（実施例〉 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。

第１図は１本発明の製造方法により製造された集積型レ
ーザの構造を示す断面図、又第２図は第１図の部分拡大
図である。本実施例では、集積するストライプ数を土木
とし、発振波長を８３０ｎｍとして設計した。

先ず（ｔｏｏｌジャストの面方位を持つｐ−ＧａＡｓ基
板ｌ上に、Ｓｎドープｎ−ＧａＡｓ電流阻止層（光吸収
層）２をｌＩＬｍの−様な厚さに液相成長させる。ここ
でエツチング処理によって千木のＶ溝を形成し、その後
再び液相成長させる。

上記Ｖ溝によって形成される千木のストライプ３の間隔
を６ｐＬｍとした。その理由は、７ＪＬｍ以上とすると
各ストライプ３が独立に発振してしまい、位相同期をか
けることができなくなる為である。又各ストライプ３の
幅Ｗを４１Ｌｍとした。大出力化の目的からは、この＠
Ｗを大きくする方が有利であるが、大きくし過ぎると各
ストライプ３の内部で高次の横モードが発生して、安定
した発振が得られなくなる。

次いで上記ストライプ３を形成した電流阻止層２上に＋
　　ｐ−Ａｕ　Ｏ，：＋＋Ｇａｏ、　６７ＡＳクラッド
層４（以下２９９９８層４と呼ぶ）、光導波層５を順次
液相成長させる。その際、光導波層５の厚さを、中央部
分のストライプ３ａの近傍では約０．４ＪＬｍと薄く、
両端部分のストライプ３ｂの近傍では約１．０ｇｍと厚
く形成する。その為に２９９９８層４と光導波層５を次
の様に液相成長させる。

即ち、２９９９８層４を液相成長させる時に。

このｐクラッドＲ４を成長させる為の融液で、中央部分
のストライプ３ａ近傍の電流阻止層２を０．５１Ｌｍ程
度メルトエツチングすることによって、成長融液の飽和
度が２９９９８層４の成長終了直前に過飽和とな、る様
にする。モして２９９９８層４を僅かに成長させた後、
直ちに次の光導波層５の成長を開始させる。

具体的には、成長温度８００’Ｃにおいて２９９９８層
４を成長させる融液の過飽和度をｌ　’Ｃ以下とし、０
．５°Ｃ／分の冷却速度のスーパークーリング法を用い
た。この様な過飽和度を選ぶと、■溝部分では成長が速
く、平坦部分では成長が遅いといつ液相成長の特性から
、成長初期にはＶ溝部分での７５ＬＪ＆長し、平坦部分
では融液が局所的に未飽和となって電流阻止層２がメル
トエッチされる。−方、両端部分のストライプ３ｂ近傍
については、ストライプ３ｂの外側の広い平坦部分から
のメルトの対流の為にメルトエッチは抑制される。従っ
て両端部分のストライプ３ｂの外側では電流阻止層２は
厚いままである。尚、上記ｐクラッド層４を成長させる
融液の過飽和度を３°Ｃとした場合には、電流阻止層２
に段差を生じさせることができず、よって所望の構造を
得ることができなかった。

そして上記電流阻止層２上に成長させたｐクラッド層４
上に光導波層５を成長させることにより、その光導波層
５の厚さは第１図の如く不均一となる。

次いで上記光導波層５上に、ｐ−ＡＩ。。６Ｇａｏ、　
９４Ａｓ活性層６　、　　ｎ−ＡＭ　Ｏ，５Ｇａｏ、　
ＳＡＳ層７　、ｎ−Ａｌ１　Ｏ，：１ａＧａｏ、　６２
ＡＳ層８　、　ｎ−ＧａＡｓ層９を順次液相成長させる
。これにより各導波路における活性領域と光吸収領域と
の間隔を不均一にした集積型レーザが形成される。素子
化においては、最後に成長させるｎ−ＧａＡｓ層９を完
全に平坦にする必要がある為、活性層６　、　　ｎ−Ａ
ＪＩ　ｏ、　５Ｇａｏ、　ｓＡｓ層７　、　　ｎ−Ａｆ
ＬＯ，：ｌ６Ｇａｏ６２ＡＳ層８を成長させる際の融液
の過飽和度も小さく（３°Ｃ以下）する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、上述の如く製造された第１図
の集積型レーザにおける各導波路の等側屈折率Ｎｅと伝
搬損失αの分布を示す図で、等側屈折率Ｎｅは各導波路
つまり各ストライプ３の部分で高くなり、伝搬損失αは
逆に低くなっている。しかもＮｅの分布は中央で高く、
逆にαの分布は中央で低くなるといった不均一な状態に
なっている。その結果、基本アレイモートに対するモー
ド利得が高次アレイモードに対するモード利得より大き
くなって、集積型レーザの横モードを基本モードに制御
することができ、よって単峰性の遠視野像が得られる。

又上記集積型レーザの各ストライプ３の構造は、活性層
６に隣接させて先導波層５を設けたもので、高出力発振
に適した構造となっている。即ち、第２図の如く活性層
６と電流阻止層２との１■隔ｄを発振波長（８３０ｎｍ
）の半分以下にして光の吸収損失を生じさせ、ストライ
プ３の部分とそれ以外の部分との実効屈折率に差異を付
けて光を閉じ込める様にしている。更にストライプ３の
部分とそれ以外の部分との光導波層５の厚さに差異を付
けることにより、上記光の閉じ込め効果を一層高めてい
る。しかも上記先導波層５を設けたことにより、発振光
の大半が吸収損失の小さいこの光導波層５を伝搬す゛る
為に光出力が大幅に増大する。

本実施例においては、集積するストライプ３の数を中本
としたが、より多くのストライプ３を集積させた集積型
レーザな製造することも可ｆｌである。その場合、上記
ｐクラッド層４を成長させる融液の過飽和度は、集積す
るストライプ３の数によって異なってくる為、上記過飽
和度をストライプ数に応じて適切に設定することが必要
である。

又ストライプ数を増すにつれて、中央部分のストライプ
３ａ近傍の電流阻止層２をメルトエッチする量を増さな
ければならないが、これについては、電流阻止層２を予
め厚く形成しておくことにより対応し得る。

〈発明の効果） 以上述べた様に本発明の製造方法によれば、各導波路に
おける活性領域と光吸収領域との間隔を不均一にして発
振光の横モードを基本モードに制御し得る集積型半導体
レーザな、その集積ストライプ数が多い場合でも容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法により製造した集積型半導
体レーザの、構造を示す断面図、第２図は、第１図の部
分拡大図。 第３図（ａ）、（ｂ）は、第１図に示した集積型半導体
レーザにおける各導波路の等側屈折率Ｎｅと伝搬損失α
の分布を示す図、 第４図、従来例を説明する断面図、 第５図（ａ）、（ｂ）は、従来例における各導波路の等
側屈折率Ｎｅと伝搬損失αの分布を示す図である。 ２・・・電流阻止層（光吸収層）。 ３　、３ａ、　３ｂ・・・ストライブ、　　６・・・活
性層。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数の導波路を隣接して設け、且つ各導波路における
   活性領域と光吸収領域との間隔を不均一にした位相同期
   集積型半導体レーザの製造方法において、 光吸収層上にクラッド層を液相成長させる際に、該クラ
   ッド層を液相成長させる融液で前記光吸収層をメルトエ
   ッチングすることにより、各導波路における活性領域と
   光吸収領域との間隔を不均一にすることを特徴とする集
   積型半導体レーザの製造方法。