JPH01246891A - 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法Info
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- JPH01246891A JPH01246891A JP63075081A JP7508188A JPH01246891A JP H01246891 A JPH01246891 A JP H01246891A JP 63075081 A JP63075081 A JP 63075081A JP 7508188 A JP7508188 A JP 7508188A JP H01246891 A JPH01246891 A JP H01246891A
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は動的単一モード発振を得るために、縦モードを
レーザ内の回折格子により制御した分布帰還型半導体レ
ーザに関するものである。
レーザ内の回折格子により制御した分布帰還型半導体レ
ーザに関するものである。
〔従来技術〉
半導体レーザにおいて、モード制御はレーザ特性を決定
するうえで重要であり、単一モードで安定な発振特性の
得られるレーザは、光通信をはじめとする応用分野で大
きな需要をもち、活発な研究がなされている。
するうえで重要であり、単一モードで安定な発振特性の
得られるレーザは、光通信をはじめとする応用分野で大
きな需要をもち、活発な研究がなされている。
半導体レーザのモードには、垂直横モード、水平横モー
ド、縦モードの３形態がある。この内、垂直、水平横モ
ードの制御は各種のレーザ構造の提案により、よく制御
された良好なレーザが得られている。
ド、縦モードの３形態がある。この内、垂直、水平横モ
ードの制御は各種のレーザ構造の提案により、よく制御
された良好なレーザが得られている。
一方、縦モードは、これまで端面を反射面としたいわゆ
るファブリベロー型共振器により制御されるのが主流で
あった。しかしながら、この構造゛では高速変調時には
多モード化する、つまり多波長発振となる問題点があり
、より安定な単一モード化のための制御が要求されてい
た。そのような要求に対し、最近ではレーザ内部に回折
格子を設けて共振器とする構造が考えだされている。特
に利得領域内で回折格子により特定の波長のみが反射（
帰還）されるいわゆる分布帰還型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄ ｆｅｅｄ ｂａｃｋ以下ＤＦＢと称す）半導
体レーザに期待がかけられている。
るファブリベロー型共振器により制御されるのが主流で
あった。しかしながら、この構造゛では高速変調時には
多モード化する、つまり多波長発振となる問題点があり
、より安定な単一モード化のための制御が要求されてい
た。そのような要求に対し、最近ではレーザ内部に回折
格子を設けて共振器とする構造が考えだされている。特
に利得領域内で回折格子により特定の波長のみが反射（
帰還）されるいわゆる分布帰還型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄ ｆｅｅｄ ｂａｃｋ以下ＤＦＢと称す）半導
体レーザに期待がかけられている。
従来のＤＦＢ半導体レーザでは、回折格子は発光領域で
あるレーザ活性層に近接した層の凹凸により形成されて
いた。つまり、この凹凸を境界として、結晶組成の異な
る領域が活性層に近接して光軸に沿って周期的に形成さ
れ、活性層からしみ出して進行する光がこの領域で周期
的な屈折率変化をうけるような構成となっていた。
あるレーザ活性層に近接した層の凹凸により形成されて
いた。つまり、この凹凸を境界として、結晶組成の異な
る領域が活性層に近接して光軸に沿って周期的に形成さ
れ、活性層からしみ出して進行する光がこの領域で周期
的な屈折率変化をうけるような構成となっていた。
しかし、通常光が導波される領域では、利得の得られる
領域（レーザ活性層）を中心として存在するのだから、
活性層自体に屈折率変化を持たせることができれば、よ
り効率の高いレーザ発振を行うことが出来る。
領域（レーザ活性層）を中心として存在するのだから、
活性層自体に屈折率変化を持たせることができれば、よ
り効率の高いレーザ発振を行うことが出来る。
但し、活性層自体に、エツチング等により凹凸を形成し
たり、凹凸に加工された層上に活性層を成長させるのは
、活性層内に欠陥が導入されて、特性が劣化してしまう
ことが考えられた。
たり、凹凸に加工された層上に活性層を成長させるのは
、活性層内に欠陥が導入されて、特性が劣化してしまう
ことが考えられた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、高効
率で安定した単一モード発振を行うＤＦＢ半導体レーザ
を提供することにある。
率で安定した単一モード発振を行うＤＦＢ半導体レーザ
を提供することにある。
本発明の上記目的は、レーザ共振器を構成する回折格子
を内蔵したＤＦＢ半導体レーザにおいて、回折格子を、
超格子構造を有する領域と、超格子構造を無秩序化した
領域とを共振方向に周期的に配置したレーザ活性層で形
成することによって達成される。
を内蔵したＤＦＢ半導体レーザにおいて、回折格子を、
超格子構造を有する領域と、超格子構造を無秩序化した
領域とを共振方向に周期的に配置したレーザ活性層で形
成することによって達成される。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図及び第２図は、本発明に基づ＜ＤＦＢ半導体レー
ザの一実施例を示し、夫々第１図は説明の為一部を切り
欠いた斜視図、第２図（ａ）は矢印Ｒで示す共振方向と
垂直な方向の略断面図、（ｂ）は共振方向Ｒの略断面図
である。図において、１３はｎ型半導体基板、１４はｎ
型バッファ層、１５はｎ型クラッド層、１６はレーザ活
性層、１７はｐ型りラッド層、１８はキャップ層を示す
。ｐ型クラッド層１７及びキャップ層１８は、共振方向
Ｒに延びたストライブ状の領域を残して、クラッド層１
７の途中までメサエッチングされている。そして、この
上にリッジの頂上部を除いて形成された絶縁層１９を介
して、上部電極２０が設けられている。また基板１３の
下には下部室８ｉ２１が設けられている。
ザの一実施例を示し、夫々第１図は説明の為一部を切り
欠いた斜視図、第２図（ａ）は矢印Ｒで示す共振方向と
垂直な方向の略断面図、（ｂ）は共振方向Ｒの略断面図
である。図において、１３はｎ型半導体基板、１４はｎ
型バッファ層、１５はｎ型クラッド層、１６はレーザ活
性層、１７はｐ型りラッド層、１８はキャップ層を示す
。ｐ型クラッド層１７及びキャップ層１８は、共振方向
Ｒに延びたストライブ状の領域を残して、クラッド層１
７の途中までメサエッチングされている。そして、この
上にリッジの頂上部を除いて形成された絶縁層１９を介
して、上部電極２０が設けられている。また基板１３の
下には下部室８ｉ２１が設けられている。
上記レーザ活性層１６は、超格子構造を有する領域１１
と、超格子構造を無秩序化した領域１２とが、共振方向
Ｒに周期的に配置されている。ここで、超格子構造とは
、異なる物質を結晶中の電子の量子力学的波長と同程度
の厚さで、規則的に層状に積み重ねた構造を言う。従っ
て、領域１１は、異なる物質（代表的にはＧａＡｓとＡ
ｕＧａＡｓ）をおのおのの層厚が２０〜１００人程度と
なるように交互に成膜することによって形成される。ま
た、領域１２は、このように形成された超格子構造に、
不純物の拡散或はイオンの注入を行い、超格子の原子配
列の規則性を乱すことによって形成される。このように
超格子構造が無秩序化した領域１２は、結晶が混晶化し
ており、超格子構造の領域１１とはバンドギャップエネ
ルギーが異なり、屈折率も変化している。従フて、レー
ザ活性層１６は、共振方向Ｒに周期的な利得分布を有し
、回折格子を構成している。
と、超格子構造を無秩序化した領域１２とが、共振方向
Ｒに周期的に配置されている。ここで、超格子構造とは
、異なる物質を結晶中の電子の量子力学的波長と同程度
の厚さで、規則的に層状に積み重ねた構造を言う。従っ
て、領域１１は、異なる物質（代表的にはＧａＡｓとＡ
ｕＧａＡｓ）をおのおのの層厚が２０〜１００人程度と
なるように交互に成膜することによって形成される。ま
た、領域１２は、このように形成された超格子構造に、
不純物の拡散或はイオンの注入を行い、超格子の原子配
列の規則性を乱すことによって形成される。このように
超格子構造が無秩序化した領域１２は、結晶が混晶化し
ており、超格子構造の領域１１とはバンドギャップエネ
ルギーが異なり、屈折率も変化している。従フて、レー
ザ活性層１６は、共振方向Ｒに周期的な利得分布を有し
、回折格子を構成している。
上記のＤＦＢ半導体レーザにおいて、電［２０及び２１
の間に不図示の電源によって電流を流すと、レーザ活性
層１６内でキャリアの再結合による光を発生する。この
光はストライブ状の領域をＲ方向に共振し、レーザの端
面よりレーザ光りを出射する。このとき、レーザ光りの
波長は、活性層１６内に形成された前述゛の回折格子の
周期によって決定される。即ち、この半導体レーザは、
単一縦モードで動作することになる。ここで、回折格子
の周期式と、ブラッグ波長λ６との関係は、活性層１６
の有効屈折率をｎ ａｆｆ％ｍを整数とすると、次のよ
うに表わせる。
の間に不図示の電源によって電流を流すと、レーザ活性
層１６内でキャリアの再結合による光を発生する。この
光はストライブ状の領域をＲ方向に共振し、レーザの端
面よりレーザ光りを出射する。このとき、レーザ光りの
波長は、活性層１６内に形成された前述゛の回折格子の
周期によって決定される。即ち、この半導体レーザは、
単一縦モードで動作することになる。ここで、回折格子
の周期式と、ブラッグ波長λ６との関係は、活性層１６
の有効屈折率をｎ ａｆｆ％ｍを整数とすると、次のよ
うに表わせる。
λ５
Δ＝−・□ （１）
２ ｎ＠ｆｆ
実施例１
以下のようにして、第１図示の構造を有するＤＦＢ半導
体レーザを作製した。
体レーザを作製した。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１３上に順次、厚さ１μｍのｎ
型ＧａＡｓバッファ層１４および厚さ２μｍのｎ型Ａｕ
ｏ４Ｇａｏ、６ Ａｓクラッド層１５を形成した。その
上に厚さ１００人のノンドープＧａＡｓ層および３０人
のノンドープＡβ０．２０ａｏ、Ｂ Ａｓ層を交互に４
回繰り返し積層して、最後に厚さ１００人のＧａＡｓ層
を積層することによって、多重量子井戸構造のレーザ活
性層１６を形成した。更に、この活性層１６の上に、厚
さ１０００人のｐ型Ａｊ２０．４ Ｇａｏ、ａ Ａｓク
ラッド層１７を形成した。これらの成膜は、全て分子線
エピタキシ法で行った。
型ＧａＡｓバッファ層１４および厚さ２μｍのｎ型Ａｕ
ｏ４Ｇａｏ、６ Ａｓクラッド層１５を形成した。その
上に厚さ１００人のノンドープＧａＡｓ層および３０人
のノンドープＡβ０．２０ａｏ、Ｂ Ａｓ層を交互に４
回繰り返し積層して、最後に厚さ１００人のＧａＡｓ層
を積層することによって、多重量子井戸構造のレーザ活
性層１６を形成した。更に、この活性層１６の上に、厚
さ１０００人のｐ型Ａｊ２０．４ Ｇａｏ、ａ Ａｓク
ラッド層１７を形成した。これらの成膜は、全て分子線
エピタキシ法で行った。
続いて、上記積層体の上部から、スポット状に集中した
Ｓｔイオンビームを、Ｒ方向に格子状のパターンを描く
ように照射した。この方法は所謂ＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅ
ｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法として知られている。こ
のときのドーズ量はほぼ５Ｘ１０１３ｃｍ−２であり、
格子パターンのピッチは０．３５μｍとした。
Ｓｔイオンビームを、Ｒ方向に格子状のパターンを描く
ように照射した。この方法は所謂ＦＩＢ（ｆｏｃｕｓｅ
ｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ）法として知られている。こ
のときのドーズ量はほぼ５Ｘ１０１３ｃｍ−２であり、
格子パターンのピッチは０．３５μｍとした。
つぎに、再度厚さ１．５μｍのｐ型Ａ℃。４Ｇａｏ、ａ
Ａｓクラッド層１７を形成し、その上に厚さ０．５μｍ
のＧａＡｓキャップ層１８を分子線エピタキシ法で形成
した。そして、電流注入域を制限する為、これらのクラ
ッド層１７及びキャップ層１８を、通常のフォトリソグ
ラフィ技術を用いて共振方向Ｒに延びたストライプ状の
領域を残し、活性層１６の手前的０．４μｍの深さまで
メサエッチングした。更に、その上にプラズマＣＶＤ法
により、窒化シリコンから成る絶縁層１９を形成した。
Ａｓクラッド層１７を形成し、その上に厚さ０．５μｍ
のＧａＡｓキャップ層１８を分子線エピタキシ法で形成
した。そして、電流注入域を制限する為、これらのクラ
ッド層１７及びキャップ層１８を、通常のフォトリソグ
ラフィ技術を用いて共振方向Ｒに延びたストライプ状の
領域を残し、活性層１６の手前的０．４μｍの深さまで
メサエッチングした。更に、その上にプラズマＣＶＤ法
により、窒化シリコンから成る絶縁層１９を形成した。
続いて、上記の如く形成されたものを、Ａｒ霊霊気気中
、８５０℃の熱処理を行った。この熱処理によって活性
層１６の前述のイオンビーム照、射でＳｉが注入された
部分は、超格子構造が無鉄・浮化されて領域１２となり
、活性層１６内に回折格子が形成された。
、８５０℃の熱処理を行った。この熱処理によって活性
層１６の前述のイオンビーム照、射でＳｉが注入された
部分は、超格子構造が無鉄・浮化されて領域１２となり
、活性層１６内に回折格子が形成された。
その後、絶縁層１９のリッジの頂上部のみをエツチング
して３μｍ幅の電流注入域とし、その上に上部電極２０
としてＣｒ−Ａｕオーミック電極を蒸着した。また、Ｇ
ａＡｓ基板１３はラッピングで１００μｍの厚さまでけ
ずらた後、ｎ型用オーミック電極２１としてＡｕ−Ｇｅ
電極を蒸着した。
して３μｍ幅の電流注入域とし、その上に上部電極２０
としてＣｒ−Ａｕオーミック電極を蒸着した。また、Ｇ
ａＡｓ基板１３はラッピングで１００μｍの厚さまでけ
ずらた後、ｎ型用オーミック電極２１としてＡｕ−Ｇｅ
電極を蒸着した。
続いて拡散のための熱処理を行った後、共振方向Ｒに垂
直な両面をへき開し、片面が低反射面となるように、窒
化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法でコーティングした。
直な両面をへき開し、片面が低反射面となるように、窒
化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法でコーティングした。
尚、Ｒ方向の長さは約３００μｍとした。
一方、ストライブと平行な面はスクライブで分離し、レ
ーザチップとした。
ーザチップとした。
このレーザチップをステムに実装し、発振させたところ
波長８３８ｎｍで単一モード発振し、更にパルス変調を
行ったところ、１．２０ｂｉｔ／ ｓ ｅ ｃまで安定
な変調特性が得られた。尚、ｎａｖｙ ”３． ６
λ８＝０．８３８μｍと考えると、このレーザはｍ＝３
の回折格子を共振器としたＤＦＢレーザとなっているこ
とが推定できた。
波長８３８ｎｍで単一モード発振し、更にパルス変調を
行ったところ、１．２０ｂｉｔ／ ｓ ｅ ｃまで安定
な変調特性が得られた。尚、ｎａｖｙ ”３． ６
λ８＝０．８３８μｍと考えると、このレーザはｍ＝３
の回折格子を共振器としたＤＦＢレーザとなっているこ
とが推定できた。
発光効率を上げ、更に特性の良いレーザとするためには
、ｍの値は、回折効率の高い次数を選ぶことが望ましく
、発振波長に対してｍ＝１もしくはｍ＝２の値となる周
期で作製することも考えられる。
、ｍの値は、回折効率の高い次数を選ぶことが望ましく
、発振波長に対してｍ＝１もしくはｍ＝２の値となる周
期で作製することも考えられる。
このように、本実施例では単一縦モードで安定したレー
ザ発掘を行う半導体レーザが得られた。
ザ発掘を行う半導体レーザが得られた。
また、活性層へのエツチングプロセスは使用しないため
、活性層は平担化していて、欠陥のはいりにくい構造で
あることがわかった。
、活性層は平担化していて、欠陥のはいりにくい構造で
あることがわかった。
前述の実施例では、無秩序化した領域１２を、活性層１
６の厚さ全てに亘るものとしたが、活性層１６の厚さ方
向の一部を無秩序化しても良い。
６の厚さ全てに亘るものとしたが、活性層１６の厚さ方
向の一部を無秩序化しても良い。
この例を第３図に共振方向Ｒの略断面図として示す。第
３図において第１図と同一の部材には同一の符号を付し
、詳細な説明は省略する。
３図において第１図と同一の部材には同一の符号を付し
、詳細な説明は省略する。
第３図の例では、超格子構造を活性層１６の厚さ方向に
所定の深さまで無秩序化することによって領域１２が形
成されている。そして、この深さを制御することによフ
て、回折格子の屈折率分布を調整することが可能である
。このような構成は、例えば超格子構造の活性層１６を
成長させる際、所定の深さ以下の層に無秩序化を制御す
るＢｅイオンをドーピングしておく等の方法によって簡
単に作製出来る。
所定の深さまで無秩序化することによって領域１２が形
成されている。そして、この深さを制御することによフ
て、回折格子の屈折率分布を調整することが可能である
。このような構成は、例えば超格子構造の活性層１６を
成長させる際、所定の深さ以下の層に無秩序化を制御す
るＢｅイオンをドーピングしておく等の方法によって簡
単に作製出来る。
第４図は、本発明に基づ＜ＤＦＢ半導体レーザの他の実
施例を示す一部を切り欠いた斜視図である。第４図にお
いて、第１図と同一の部材には同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。
施例を示す一部を切り欠いた斜視図である。第４図にお
いて、第１図と同一の部材には同一の符号を付し、詳細
な説明は省略する。
本実施例では、リッジの代わりに、活性層１６とｐ型ク
ラッド層１７との間に、ｐ型クラッド層２２及びｎ型ク
ラッド層２３を設けてストライブ状の電流狭窄を行って
いる点で、第１図の実施例と異なる。ｎ型クラッド層２
３のストライブ状の領域には、共振方向Ｒに周期的にＢ
ｅイオンが注入され、ｐ型圧転領域２４が形成されてい
る。
ラッド層１７との間に、ｐ型クラッド層２２及びｎ型ク
ラッド層２３を設けてストライブ状の電流狭窄を行って
いる点で、第１図の実施例と異なる。ｎ型クラッド層２
３のストライブ状の領域には、共振方向Ｒに周期的にＢ
ｅイオンが注入され、ｐ型圧転領域２４が形成されてい
る。
その他の部分はｎ型領域２５である。キャップ層１８上
の全面に設けられた上部電極２０と下部電極２１との間
に電圧を印加すると、ｎ型領域２５ではクラッド層２３
と２２の界面が逆バイアスとなる。従って、電流はｐ型
圧転領域２４が形成されたストライブ状の領域に集中し
て流れ、低いしきい値でレーザ発振が生じる。
の全面に設けられた上部電極２０と下部電極２１との間
に電圧を印加すると、ｎ型領域２５ではクラッド層２３
と２２の界面が逆バイアスとなる。従って、電流はｐ型
圧転領域２４が形成されたストライブ状の領域に集中し
て流れ、低いしきい値でレーザ発振が生じる。
一方、Ｂｅイオンは前述のように超格子構造の無秩序化
を抑制する働きがある為、前述のＢｅイオン注入の後、
熱処理を行うと、活性層１６の内、Ｂｅ注入部分のみ超
格子構造が残って領域１１となり、その他の部分は無秩
序化された領域１２となる。従って、活性層１６のスト
ライブ状の領域には、第１図と同様に回折格子が形成さ
れる。
を抑制する働きがある為、前述のＢｅイオン注入の後、
熱処理を行うと、活性層１６の内、Ｂｅ注入部分のみ超
格子構造が残って領域１１となり、その他の部分は無秩
序化された領域１２となる。従って、活性層１６のスト
ライブ状の領域には、第１図と同様に回折格子が形成さ
れる。
医７ｉｆＥ ｆｌｕ且
以下のようにして、第４図示の構造を有するＤＦＢ半導
体レーザを作製した。
体レーザを作製した。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１３上に順次、厚さ１μｍのｎ
型ＧａＡｓバッファ層１４および厚さ２μｍのｎ型Ａｌ
ｌ、、４０ａｏ、ａ Ａｓクラッド層１５を形成した。
型ＧａＡｓバッファ層１４および厚さ２μｍのｎ型Ａｌ
ｌ、、４０ａｏ、ａ Ａｓクラッド層１５を形成した。
その上に厚さ１００人のノンドープＧａＡｓ層および３
０人のノンドープＡＩｔｏ、ｚ Ｇａ（、，６Ａ ｓ層
を交互に４回繰り返し積層して、最後に厚さ１００人の
ＧａＡｓ層を積層することによって、多重量子井戸構造
のレーザ活性層１６を形成した。更に、この活性層１６
の上に、厚さ０．２μｍのｐ型Ａｊｌｏ、４Ｇａｏ、ａ
Ａｓクラッド層２２および厚さ０．２μｍのｎ型Ａｌ
１６０．ａａｏ、ｌｌ Ａｓクラッド層２３を形成した
。これらの成膜は、全て分子線エピタキシ法で行った。
０人のノンドープＡＩｔｏ、ｚ Ｇａ（、，６Ａ ｓ層
を交互に４回繰り返し積層して、最後に厚さ１００人の
ＧａＡｓ層を積層することによって、多重量子井戸構造
のレーザ活性層１６を形成した。更に、この活性層１６
の上に、厚さ０．２μｍのｐ型Ａｊｌｏ、４Ｇａｏ、ａ
Ａｓクラッド層２２および厚さ０．２μｍのｎ型Ａｌ
１６０．ａａｏ、ｌｌ Ａｓクラッド層２３を形成した
。これらの成膜は、全て分子線エピタキシ法で行った。
続いて、ＦＩＢ法を用い、上記積層体の上部から、スト
ライブ状の領域にのみＢｅイオンを格子状のパターンを
描くように注入した。これによって、ｎ型クラッド層２
３にはストライブ状のｐ型圧転領域が形成された。
ライブ状の領域にのみＢｅイオンを格子状のパターンを
描くように注入した。これによって、ｎ型クラッド層２
３にはストライブ状のｐ型圧転領域が形成された。
つぎに、再度厚さ１．５μｍのｐ型Ａ１１ｏ、ａＧ ａ
ｏ、ａ Ａ Ｓクラッド層１７を形成し、その上に厚
さ０．５μｍのＧａＡｓキャップ層１８を分子線エピタ
キシ法で形成した。
ｏ、ａ Ａ Ｓクラッド層１７を形成し、その上に厚
さ０．５μｍのＧａＡｓキャップ層１８を分子線エピタ
キシ法で形成した。
続いて、上記の如く形成されたものを、Ａｒ雰囲気中で
、８５０℃の熱処理を行った。この熱処理によって、活
性層１６の前述のイオンビーム照射でＢｅが注入されな
かった部分は、超格子構造が無秩序化されて領域１２と
なり、活性層１６内にストライブ状の回折格子が形成さ
れた。
、８５０℃の熱処理を行った。この熱処理によって、活
性層１６の前述のイオンビーム照射でＢｅが注入されな
かった部分は、超格子構造が無秩序化されて領域１２と
なり、活性層１６内にストライブ状の回折格子が形成さ
れた。
その後、キャップ層１Ｂ上の全面に上部電極２０として
Ｃｒ−Ａｕオーミック電極を蒸着した。又、ＧａＡｓ基
板１３はラッピングで１００μｍの淳さまでけずった後
、ｎ型用オーミック電極２１としてＡｕ−Ｇｅ電極を蒸
着した。
Ｃｒ−Ａｕオーミック電極を蒸着した。又、ＧａＡｓ基
板１３はラッピングで１００μｍの淳さまでけずった後
、ｎ型用オーミック電極２１としてＡｕ−Ｇｅ電極を蒸
着した。
続いて拡散のための熱処理を行った後、共振方向Ｒに垂
直な両面をへき関し、片面が低反射面となるように、窒
化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法でコーティングした。
直な両面をへき関し、片面が低反射面となるように、窒
化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法でコーティングした。
尚、Ｒ方向の長さは約３００μｍとした。
一方、ストライブと平行な面はスクライブで分離し、レ
ーザチップとした。
ーザチップとした。
このレーザチップをステムに実装し、発振させたところ
第１図の例と同様に、単一縦モードで安定した発振を行
った。
第１図の例と同様に、単一縦モードで安定した発振を行
った。
尚、本発明では活性層に周期的なバンドギャッブエネル
ギーの変化を与えることが特徴であるが、それにより共
振方向に周期的な利得分布が形成されていることになる
。従って、利得領域に与えられるプラズマ効果による屈
折率変化も考えあわせる必要がある。その場合には、屈
折率差の変動により効率が変化するが、発振波長と関係
するのは有効屈折率ｎ ｏｆｆの値であるから、その変
動は無視できる。
ギーの変化を与えることが特徴であるが、それにより共
振方向に周期的な利得分布が形成されていることになる
。従って、利得領域に与えられるプラズマ効果による屈
折率変化も考えあわせる必要がある。その場合には、屈
折率差の変動により効率が変化するが、発振波長と関係
するのは有効屈折率ｎ ｏｆｆの値であるから、その変
動は無視できる。
本発明は、以上説明した実施例の他にも種々の応用が可
能である。例えば、最近では、ファブリペローモードの
発振を押え、ブラック波長で効率のよい発振を得るため
、両端面を無反射面とし、回折格子の一部に１／４波長
の位相差をつける構造のＤＦＢレーザが開発されている
が、本発明の半導体レーザでも簡単にそのような構造が
とれる。つまり、ＦＩＢ法でのイオン打ち込み時に回折
格子の一部に１／４波長シフトさせるパターンニングを
行えばよい。これによって、更に安定した動的単一モー
ド発振レーザが期待できる。
能である。例えば、最近では、ファブリペローモードの
発振を押え、ブラック波長で効率のよい発振を得るため
、両端面を無反射面とし、回折格子の一部に１／４波長
の位相差をつける構造のＤＦＢレーザが開発されている
が、本発明の半導体レーザでも簡単にそのような構造が
とれる。つまり、ＦＩＢ法でのイオン打ち込み時に回折
格子の一部に１／４波長シフトさせるパターンニングを
行えばよい。これによって、更に安定した動的単一モー
ド発振レーザが期待できる。
また、無秩序化させる部分は、活性層上部である必要は
なく、ドーピングと各種のイオン種の組み合わせや、更
にイオン打ち込み時の加速電圧の調整等により、任意の
形状が設計可能である。
なく、ドーピングと各種のイオン種の組み合わせや、更
にイオン打ち込み時の加速電圧の調整等により、任意の
形状が設計可能である。
更に、本実施例ではＧａＡｕＡｓ系の材料を使用してい
るが、発振波長によって、材料を選択することが可能で
あり、他のＩＩＩ −Ｖ族材料やＩＩ −Ｖｌ族材料を
用いたレーザにも適用が可能である。
るが、発振波長によって、材料を選択することが可能で
あり、他のＩＩＩ −Ｖ族材料やＩＩ −Ｖｌ族材料を
用いたレーザにも適用が可能である。
以上説明したように、本発明は、従来のＤＦＢ半導体レ
ーザにおいて、超格子構造を有する領域と、超格子構造
を無秩序化した領域とを共振方向に周期的に配置したレ
ーザ活性層によって回折格子を形成したので、特性を劣
化させることなく、高効率で安定した単一モード発振が
得られたものである。
ーザにおいて、超格子構造を有する領域と、超格子構造
を無秩序化した領域とを共振方向に周期的に配置したレ
ーザ活性層によって回折格子を形成したので、特性を劣
化させることなく、高効率で安定した単一モード発振が
得られたものである。
第１図は本発明のＤＦＢ半導体レーザの一実施例を示す
斜視図、 第２図（ａ）、（ｂ）は夫々第１図示のレーザの略断面
図、 第３図は第１図示のレーザの変形例を示す略断面図、 第４図は本発明の他の実施例を示す斜視図である。
斜視図、 第２図（ａ）、（ｂ）は夫々第１図示のレーザの略断面
図、 第３図は第１図示のレーザの変形例を示す略断面図、 第４図は本発明の他の実施例を示す斜視図である。
Claims (2)
- （１）レーザ共振器を構成する回折格子を内蔵した分布
帰還型半導体レーザにおいて、 前記回折格子が、超格子構造を有する領域と、超格子構
造を無秩序化した領域とを共振方向に周期的に配置した
レーザ活性層によって形成されていることを特徴とする
分布帰還型半導体レーザ。 - （２）前記回折格子は、前記レーザ活性層の一部に共振
方向に延びたストライプ状に形成され、レーザ活性層の
その他の部分は、超格子構造が無秩序化されている特許
請求の範囲第１項記載の分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075081A JP2622143B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
| US07/327,099 US4980895A (en) | 1988-03-28 | 1989-03-22 | Distributed feedback semiconductor laser having a laser-active layer serving as diffraction grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075081A JP2622143B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246891A true JPH01246891A (ja) | 1989-10-02 |
| JP2622143B2 JP2622143B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=13565873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075081A Expired - Fee Related JP2622143B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4980895A (ja) |
| JP (1) | JP2622143B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69027368T2 (de) * | 1989-06-30 | 1997-01-30 | Optical Measurement Technology | Halbleiterlaser und Verfahren zur Herstellung desselben |
| JPH04243216A (ja) * | 1991-01-17 | 1992-08-31 | Nec Corp | 光導波路の製造方法ならびに光集積素子及びその製造方法 |
| US5301202A (en) * | 1993-02-25 | 1994-04-05 | International Business Machines, Corporation | Semiconductor ridge waveguide laser with asymmetrical cladding |
| DE69415576T2 (de) * | 1993-03-15 | 1999-06-17 | Canon Kk | Optische Vorrichtungen und optische Übertragungssystemen die diese verwenden |
| JPH0738204A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光デバイス及びその製造方法 |
| US6104739A (en) * | 1997-12-24 | 2000-08-15 | Nortel Networks Corporation | Series of strongly complex coupled DFB lasers |
| EP1074054A2 (en) * | 1998-12-17 | 2001-02-07 | Seiko Epson Corporation | Light-emitting device |
| JP2000277260A (ja) | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Seiko Epson Corp | 発光装置 |
| JP2000323789A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nec Corp | 窓型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JP2011091163A (ja) * | 2009-10-21 | 2011-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体集積素子 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180882A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61218190A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6272190A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| JPS63263788A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58158989A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布帰還半導体レ−ザ |
| JPS6123386A (ja) * | 1984-09-05 | 1986-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS61184894A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光素子 |
| JPS61236187A (ja) * | 1985-04-12 | 1986-10-21 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 |
| US4654090A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-31 | Xerox Corporation | Selective disordering of well structures by laser annealing |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63075081A patent/JP2622143B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-03-22 US US07/327,099 patent/US4980895A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6180882A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-04-24 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS61218190A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6272190A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-02 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置の製造方法 |
| JPS63263788A (ja) * | 1987-04-22 | 1988-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4980895A (en) | 1990-12-25 |
| JP2622143B2 (ja) | 1997-06-18 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |