JPH0147031B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0147031B2 JPH0147031B2 JP26026584A JP26026584A JPH0147031B2 JP H0147031 B2 JPH0147031 B2 JP H0147031B2 JP 26026584 A JP26026584 A JP 26026584A JP 26026584 A JP26026584 A JP 26026584A JP H0147031 B2 JPH0147031 B2 JP H0147031B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor
- wavelength
- multilayer film
- active layer
- layer
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- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光フアイバ通信の光源として使用さ
れる半導体レーザに関する。
れる半導体レーザに関する。
従来の技術
一般に光フアイバ通信の光源として用いられる
半導体レーザは単一横モード発振、低しきい値電
流、良好な光出力−電流特性、温度特性、寿命に
問題のないこと等が要求されるが、長距離大容量
伝送を達成するためにはさらに単一縦モード発振
であることが必要である。従来単一縦モード化を
試みた半導体レーザでは、分布帰還型の構造をと
るのが一般的である。この構造は、半導体基板上
あるいはエピタキシヤル成長層に周期的な回折格
子を形成し、単一モード発振に至らしめるもので
ある。
半導体レーザは単一横モード発振、低しきい値電
流、良好な光出力−電流特性、温度特性、寿命に
問題のないこと等が要求されるが、長距離大容量
伝送を達成するためにはさらに単一縦モード発振
であることが必要である。従来単一縦モード化を
試みた半導体レーザでは、分布帰還型の構造をと
るのが一般的である。この構造は、半導体基板上
あるいはエピタキシヤル成長層に周期的な回折格
子を形成し、単一モード発振に至らしめるもので
ある。
発明が解決しようとする問題点
上記したような回折外子は、数千オングストロ
ームの周期で作られ一般に、紫外レーザの干渉光
によりホトレジストを露光して作るが、回折格子
の形状、特に深さは発振しきい値電流等に極めて
大きな影響を与え、レーザそのものの特性の再現
性、歩留り等を左右し、実用に至つていないのが
現状である。
ームの周期で作られ一般に、紫外レーザの干渉光
によりホトレジストを露光して作るが、回折格子
の形状、特に深さは発振しきい値電流等に極めて
大きな影響を与え、レーザそのものの特性の再現
性、歩留り等を左右し、実用に至つていないのが
現状である。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するために、分布
帰還型の構造をとらずに、次のような方法で単一
縦モード化することが可能である。すなわち、成
長方向に屈折率の異なるλ／４（λはレーザの発
振レーザ）程度の厚さの半導体を交互に成長によ
つて積み重ねる。このような積層の上に、一般の
半導体レーザ、すなわちｐ−ｎ接合を含むダブル
ヘテロ構造を成長させる。このようなウエーハの
活性層端を約45゜に溝を作り、これに反射膜を設
けて活性層での注入電流による発光を反射膜によ
つて半導体積層に導びく。この積層の半導体層の
屈折率の高い方をnH、低い方をnLで表わすと、そ
の反射率Ｒは次式によつて表わされる。
帰還型の構造をとらずに、次のような方法で単一
縦モード化することが可能である。すなわち、成
長方向に屈折率の異なるλ／４（λはレーザの発
振レーザ）程度の厚さの半導体を交互に成長によ
つて積み重ねる。このような積層の上に、一般の
半導体レーザ、すなわちｐ−ｎ接合を含むダブル
ヘテロ構造を成長させる。このようなウエーハの
活性層端を約45゜に溝を作り、これに反射膜を設
けて活性層での注入電流による発光を反射膜によ
つて半導体積層に導びく。この積層の半導体層の
屈折率の高い方をnH、低い方をnLで表わすと、そ
の反射率Ｒは次式によつて表わされる。
Ｒ＝（nH knS−nOnL k／nH knS＋nOnL k）2
ここで、nSは半導体基板の屈折率、nOはダブル
ヘテロ構造における第一クラツド層の屈折率であ
る。
ヘテロ構造における第一クラツド層の屈折率であ
る。
またｋは、層数である。このような半導体多層
膜によつて極めて高い反射率を所望の波長におい
て得ることが可能であるとともに、干渉フイルタ
効果をもたせることも可能である。本発明は、
nH、nLを適当に組み合せ、発振波長に強い選択性
をもたせるものである。
膜によつて極めて高い反射率を所望の波長におい
て得ることが可能であるとともに、干渉フイルタ
効果をもたせることも可能である。本発明は、
nH、nLを適当に組み合せ、発振波長に強い選択性
をもたせるものである。
作 用
上記ダブルヘテロ構造の活性層での発光は、反
射膜をとりつけた45゜の面で反射され、半導体多
層膜に導びかれる。この多層膜が、nHnLnHnLnLnH
nL nLnHnLnHnL（各層は1/4波長の長さ）すなわ
ち、nHを1/2波長の厚さのnLではさんだ時、また
はこの逆のとき、発振波長に対して鋭い選択性を
もつ。この選択性とゲイン分布及び共振条件の三
つの特性の相関により極めて安定な単一縦モード
レーザが得られる。
射膜をとりつけた45゜の面で反射され、半導体多
層膜に導びかれる。この多層膜が、nHnLnHnLnLnH
nL nLnHnLnHnL（各層は1/4波長の長さ）すなわ
ち、nHを1/2波長の厚さのnLではさんだ時、また
はこの逆のとき、発振波長に対して鋭い選択性を
もつ。この選択性とゲイン分布及び共振条件の三
つの特性の相関により極めて安定な単一縦モード
レーザが得られる。
実施例
実施例 １
第１図は本発明の（100）基板を用いて作られ
た半導体レーザを（011）方向へき開した断面を
示すものである。活性層は、厚さ0.15μm、幅
2.5μmでｎ−InP中に埋め込まれている。第１図
において、ｎ−Inp基板１上に、ｎ−InP／ｎ−
InGaAsP半導体多層膜２を交互に約990Åの厚さ
で10対層設け、さらにｎ−InP3、ｎ−InGaAsP
活性層４、ｐ−InP５、Ｐ−InGaAsP６（尚この
層はなくてもよい）が順次成長されている。これ
にオーミツク電極７及び８をとりつけ、さらに、
ｎ−InGaAsP活性層４の両端を約45゜にエツチン
グし、これにSi／SiO2反射膜９をとりつける。
このSi／SiO2９の反射率は、波長1.3μmの光に対
して60％になるように調整されている。このよう
な構造のオーミツク電極７，８に通電すると、ｎ
−InGaAsP活性層４と、Si／SiO2反射膜９、及
びInP／InGaAsP半導体多層膜２からなる共振器
によつてレーザ発振をおこし、Si／SiO2反射膜
より発振光をとり出すことができる。発振スペク
トルは第２図に示すようにマルチモードである。
第１図の構造において、ｎ−InP／ｎ−InGaAsP
９のｎ−InPを〔厚さ1/4nL波長（nLはInPの屈折
率）〕Ｌ、ｎ−InGaAsPを〔厚さ1/4nH波長（nH
はInGaAsPの屈折率）〕であらわすと、上記の場
合は、LHLHLHLHLHLHLHLHLHLHである
が、これをLHLHLHLHLLHLLHLHLHLHL
とした。すなわち、Ｈ層を1/2ｎ波長の厚さのｎ
−InPで挾んだ構成とした。上記構成において
は、波長1.3μmにピークをもつ反射率の波長依存
性をもつ。したがつてキヤビテイ長できまる共振
条件のうち、反射率のもつとも高い部分での発振
が可能となる。第３図は、このような半導体多層
膜をもつ本発明のレーザの発振スペクトラムであ
り極めて安定な単一縦モードが得られた。
た半導体レーザを（011）方向へき開した断面を
示すものである。活性層は、厚さ0.15μm、幅
2.5μmでｎ−InP中に埋め込まれている。第１図
において、ｎ−Inp基板１上に、ｎ−InP／ｎ−
InGaAsP半導体多層膜２を交互に約990Åの厚さ
で10対層設け、さらにｎ−InP3、ｎ−InGaAsP
活性層４、ｐ−InP５、Ｐ−InGaAsP６（尚この
層はなくてもよい）が順次成長されている。これ
にオーミツク電極７及び８をとりつけ、さらに、
ｎ−InGaAsP活性層４の両端を約45゜にエツチン
グし、これにSi／SiO2反射膜９をとりつける。
このSi／SiO2９の反射率は、波長1.3μmの光に対
して60％になるように調整されている。このよう
な構造のオーミツク電極７，８に通電すると、ｎ
−InGaAsP活性層４と、Si／SiO2反射膜９、及
びInP／InGaAsP半導体多層膜２からなる共振器
によつてレーザ発振をおこし、Si／SiO2反射膜
より発振光をとり出すことができる。発振スペク
トルは第２図に示すようにマルチモードである。
第１図の構造において、ｎ−InP／ｎ−InGaAsP
９のｎ−InPを〔厚さ1/4nL波長（nLはInPの屈折
率）〕Ｌ、ｎ−InGaAsPを〔厚さ1/4nH波長（nH
はInGaAsPの屈折率）〕であらわすと、上記の場
合は、LHLHLHLHLHLHLHLHLHLHである
が、これをLHLHLHLHLLHLLHLHLHLHL
とした。すなわち、Ｈ層を1/2ｎ波長の厚さのｎ
−InPで挾んだ構成とした。上記構成において
は、波長1.3μmにピークをもつ反射率の波長依存
性をもつ。したがつてキヤビテイ長できまる共振
条件のうち、反射率のもつとも高い部分での発振
が可能となる。第３図は、このような半導体多層
膜をもつ本発明のレーザの発振スペクトラムであ
り極めて安定な単一縦モードが得られた。
実施例 ２
実施例１に述べた構造において1/2nL波長に相
当する層でＨ層を挟んだものを２重に挿入した。
すなわち、LHLHLHLH
（LLHLL）2HLHLHLHLなる半導体多層膜を挿
入した。この場合も単一縦モードとなる。
当する層でＨ層を挟んだものを２重に挿入した。
すなわち、LHLHLHLH
（LLHLL）2HLHLHLHLなる半導体多層膜を挿
入した。この場合も単一縦モードとなる。
しかしながら、さらにこのような層を増やし
（LLHLL）3とした場合には単一モード発振は得ら
れなかつた。したがつてLLHLLなる層は最大２
層まで入れることができる。
（LLHLL）3とした場合には単一モード発振は得ら
れなかつた。したがつてLLHLLなる層は最大２
層まで入れることができる。
発明の効果
以上述べたように本発明は、半導体多層膜を用
いて単一縦モードを得ることができ、従来の回折
格子を用いる方法に較べ、極めて安定に生産しう
るものである。
いて単一縦モードを得ることができ、従来の回折
格子を用いる方法に較べ、極めて安定に生産しう
るものである。
尚上記実施例はInP／InGaAsPレーザについて
述べたが、GaAs／GaAlAsを用いたレーザでも
同様の効果が得られる。
述べたが、GaAs／GaAlAsを用いたレーザでも
同様の効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例の半導体レーザの断
面図、第２図及び第３図は同半導体レーザの発振
スペクトラムである。 １……ｎ−InP基板、２……半導体多層膜、４
……ｎ−InGaAsP活性層、９……Si／SiO2反射
膜。
面図、第２図及び第３図は同半導体レーザの発振
スペクトラムである。 １……ｎ−InP基板、２……半導体多層膜、４
……ｎ−InGaAsP活性層、９……Si／SiO2反射
膜。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板上に、1/4ｎ（ｎは屈折率）波長の
半導体多層膜を構成し、この上に第１クラツド
層、活性層、第２クラツド層を順次形成し活性層
の導波方向の端面をほぼ45゜に加工しこの面に反
射膜を形成し半導体多層膜に活性層の発光を導
き、全体を共振器構造とし、前記半導体多層膜中
に1/2ｎ波長の厚さの層を少なくとも２層挿入し
たことを特徴とする半導体レーザ。 ２ 1/2ｎ波長の厚さの層は、最大４層であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26026584A JPS61137388A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26026584A JPS61137388A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61137388A JPS61137388A (ja) | 1986-06-25 |
| JPH0147031B2 true JPH0147031B2 (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=17345647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26026584A Granted JPS61137388A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61137388A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63124592A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Nec Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH07105558B2 (ja) * | 1987-03-19 | 1995-11-13 | 三洋電機株式会社 | 半導体レ−ザ |
| DE3728566A1 (de) * | 1987-08-27 | 1989-03-09 | Telefunken Electronic Gmbh | Optoelektronisches halbleiterbauelement |
| US5244749A (en) * | 1992-08-03 | 1993-09-14 | At&T Bell Laboratories | Article comprising an epitaxial multilayer mirror |
| KR100322531B1 (ko) | 1999-01-11 | 2002-03-18 | 윤종용 | 파임방지막을 이용하는 반도체소자의 트랜치 소자분리방법 및이를 이용한 반도체소자 |
| US7649916B2 (en) | 2004-06-30 | 2010-01-19 | Finisar Corporation | Semiconductor laser with side mode suppression |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP26026584A patent/JPS61137388A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61137388A (ja) | 1986-06-25 |
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