JPH02110986A - 多波長半導体レーザ - Google Patents

多波長半導体レーザ

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JPH02110986A
JPH02110986A JP63263297A JP26329788A JPH02110986A JP H02110986 A JPH02110986 A JP H02110986A JP 63263297 A JP63263297 A JP 63263297A JP 26329788 A JP26329788 A JP 26329788A JP H02110986 A JPH02110986 A JP H02110986A
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JP
Japan
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semiconductor laser
waveguide
bragg reflection
laser
wavelength
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JP63263297A
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Masahiro Okuda
昌宏 奥田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、波長の異なる複数のレーザ光を出射可能な半
導体レーザに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、1素子から2波長以上の複数のレーザ光を出射す
ることのできる半導体レーザ素子としては、出射レーザ
波長が異なるようにその組成を異ならせた複数の活性層
を配列した構成を存するもの:分布帰遷型(Distr
ibuted Feed Back、 DBR)半導体
レーザ構造、あるいは分布反射型(Distri−bu
ted BraggReflector 、 DBR)
半導体レーザ構造のからなる単位の複数を同一基板上に
配列し、各レーザ構造の回折格子のピッチを異ならせる
ことにより、各回折格子のピッチに対応するブラッグ反
射波長を異ならせ、その結果として各レーザ構造からの
出射光の波長を異ならせる構成を有するもの等が知られ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来例の多波長半導体レーザにおいては
、製造に複雑なプロセスが要求される。
例えば、それぞれの組成を変えた複数の活性層をの形成
においては、1つ1つの活性層を個々に形成するいう手
間のかかるプロセスが必要となる。
一方、DFB型やDBR型構造の回折格子は、通常、回
折格子を形成する面−Fに設けたレジストに2光束干渉
法による露光後、エツチングを行なって回折格子被形成
面に回折格子を刻印するという方法によって形成される
。しかしながら、異なるピッチの回折格子を有する複数
のDFB型やDBR型構造を配列した多波長半導体レー
ザの形成に際して、異なるピッチの回折・格子を得るに
は、レジスト露光の段階で、1つの回折格子の横幅に対
応したスリットを用意し、該スリットを各回折格子形成
位置に対応させてスライドさせるとともに、その都度干
渉させる2光束の角度を順次変えながら、露光を行なう
という手間のかかるプロセスが必要とされる(IEEE
 JOURNAL OF QUANTt]MELECT
RONIC5VOI QE−13NO4pp220−2
23参照)。
本発明は、多波長半導体レーザ素子の構造的な問題、特
に複雑な製造プロセスが必要とされるという作製上の問
題に鑑みなされたものであり、より簡易なプロセスでの
作製が可能な構造を有する多波長半導体レーザ素子を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の多波長半導体レーザは、基板上に分布反射型半
導体レーザからなる単位の複数を配列し、各半導体レー
ザ単位の分布反射器(ブラッグ反射器)が形成されてい
る導波路部分のチャンネル幅を異ならせたことを特徴と
し、より簡易な製造プロセスを用いて作製可能な構造を
有する。
すなわち、本発明の多波長レーザにおける各半導体レー
ザ単位は、該導波路の分布反射器形成部分のチャンネル
幅が異なる以外は、同一あるいは共通の構造を有し、活
性層、回折格子等については、効率の良い一括形成が可
能となり、しかも、異なるチャンネル幅を有する導波路
部分の作製も簡単な一括露光による方法を用いて行なえ
る。
従って、本発明のレーザ素子は、より簡易な製造プロセ
スを用いて効率良く作製することができるものである。
〔実施例〕
以F、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
、本発明の多波長半導体レーザを構成する各層は、通常
この分野で利用されている材料及び方法によって形成で
きるものであり、また、各層の層厚やリッジ構造等のサ
イズなどは適宜変更可能である。
実施例1 ′fJi図及び第2図は、本発明のレーザ素子の一例の
主要部の構成を示す図であり、第1図(a)はその平面
図、第1図(b)は第1図(a)に示したA−B線にそ
った断面図、第2図は第1図(a)に示したC−D線部
分断面図である。
このレーザ素子は、第2図の部分断面図に示されている
ように、(110)而を有するn−GaAs基板1(厚
さ: 100 gfl) 、fにn−GaAsバッファ
ー層17、n−AlGaAsクラッド層18(厚さ: 
1.5 gffi) 、組成A1.Ga+−8Asの×
が層の厚さ方向の距離の2乗に比例して変化しているn
−AlGaAs SG (SeparateConti
nuent)層19(厚さ:150人)、活性層16と
してのGaAs単一量子井戸型(SingleQuan
tum Well、  S Q W )層20(厚さ:
100人)、組成AlXGa、−、AsのXが層19と
同様に層の厚さ、方向に対して徐々に変化しているp−
AlGaAs SC層21(厚さ:150人)、p−へ
1GaAsクラッド層22(リッジ構造内での厚さ’ 
1−5 u) 、 1l−GaAsキャップ層24(厚
さ=0.5μm)が順次積層された構造を有する。
この多波長単導体レーザにおいては、電流狭窄および光
の閉じ込めがリッジ構造によって行なわれ、このリッジ
構造が設けられている部分が本発明でいう半導体レーザ
単位を構成している。
また、リッジ構造の電極6.7.8直下の領域が活性層
からの発光を行なわせる活性領域となっている。
このリッジ構造は、上述の各層を順次積層した後に、リ
ッジ構造となる部分がストライプ状に残されるようにエ
ツチングを行なって、リッジ部を形成し、その後SiN
絶縁膜23の成膜、次いでAu電極(個別電極6.7.
8、共通電極15)の成膜を行なうことによって形成さ
れる。
なお、Au電極はそれぞれn−GaAs基板1およびp
−GaAsキャップ層24と合金化されている。
各m位置で、電極6.7.8の直下のリッジ構造及びク
ラッド層22から共通電極15までの構造はすべて同一
となっており、80層21から電極15までの構造は各
単位で共有されている。
各単位におけるリッジ構造における電i6.7.8の設
けられた活性領域の後方に伸びる領域は、活性領域で発
光した光のブラッグ反射を利用した共振器として作用す
るりッジ状のブラッグ反射型導波路(DBR導波路)と
して設けられており、該DBR導波路3.4.5のチャ
ンネル幅は各単位で異なっている。
なお、活性領域と導波路のリッジ幅が一致していない単
位においては、活性領域と導波路との接続部に、ゆるや
かにリッジ幅が変わるテーバ導波路9.11が設けられ
ている。
これらリッジ構造は、上述したように、例えば80層2
1−トに、クラッド層22、キャップ層24等をエピタ
キシャル成長法によって積層した後に、所望のりッジ構
造が残されるように不必要部をエツチングする操作を必
要に応じて1回以」二繰り返すことにより形成すること
ができる。
このエツチングの際のレジストを、フォトレジスト材料
へのパタ−ン部分及び現像工程を含むフォトリソグラフ
ィーによる方法を用いて形成する場合、所望のリッジ構
造に対応した露光パターン〔W、なるチャンネル幅(リ
ッジ幅)を有する複数の導波路に対応するパターン部分
を含む]を有するマスクを用意しておけば、該マスクを
用いた一括露光によって異なるチャンネル幅を有する複
数の導波路の形成に必要なレジストを容易に形成できる
なお、各単位における導波路、及び該導波路と活性領域
との接続部の上面には、ブラッグ反射を生じさせるため
の回折格子3が設けられており、これは各単位に共通の
構造(同一のピッチ幅を有する)を有する。従9て、各
学位で回折格子のピッチ幅を変えるという煩雑な操作は
必要とされない。この回折格子3のピッチは、各導波路
3.4.5のチャンネル幅との関係を考慮して、所望の
各種波長のレーザの出射が可能となるように設定すれば
良い。
一方、各導波路3.4.5のチャンネル幅は出射するレ
ーザ光の波長に応じてそれぞれ異なるように設定される
。その結果、リッジ幅(チャンネル幅)の児なる各導波
路を伝搬する光の等価屈折率nerfが異なることにな
り、例えば2次の回折を利用する場合、ブラッグ反射波
長λgは回折格子のピッチを八としてλg=Δ・nef
fとなる。
従って、neffを導波路のチャンネル幅を異ならせる
ことによってブラッグ反射波長が相異なる各単位を作製
きる。
以上の構成の多波長半導体レーザにおける活性領域のり
ッジ構造の長さを200μs、DBR導波路のリッジ構
造の幅をそれぞれ2.0鱗、2.5間及び3.0μmの
3種とし、長さを300μmに設定し、回折格子ピッチ
を2200人とし、電極6.7.8からそれぞれおよそ
60mAの電流を注入したところ、それぞれ780 、
783及び786nmの波長のレーザ発振が得られた。
なお、回折格子2を設ける位置は図示した例に限定され
ず、例えば、活性領域を2つのDBR導波路ではさんだ
構造にしてもよい。
実施例2 第3図は本発明の第2の実施例を表した構成図である。
本実施例では、発振波長λ1〜λ、。の半導体レーザ単
位が10本集積されており、単位25〜29と、単位3
0〜34とで回折格子のピッチが異なる。
このような構成によって、出射レーザの波長数を更に増
加させることができる。
すなわち、上述の実施例1に示された多波長半導体レー
ザのように各単位間における導波路のチャンネル幅の変
化のみで発掘波長を変える場合には、例えば、チャンネ
ル幅を狭くしすぎると、光の閉じ込めが悪くなり、散乱
損の増加し、スレッショルド電流が増す問題を招き、ま
たチャンネル幅を広くしすぎると、そこから出射された
レーザ光か横多モードとなり、発振波長の不安定性を生
ずるとい問題があるので、各単位間で導波路のチャンネ
ル幅の差を広げることによって、出射レーザ波長数を増
加させるには限界がある。
そこで、より多くの波長数を用いたい場合には、第3図
に示すような構成が好適である。
すなわち、それぞれチャンネル幅の異なる5種のDBR
導波路を配列した2つの領域47.48を2つ作製し、
さらに、回折格子を作製するための2光束干渉露光を条
件を変えて2度行ない、ピッチの異なる回折格子領域を
領域47.48に形成することによって、10種のDB
R導波路のチャンネル幅を用意することなく、すなわち
最も広い幅のDBR導波路と、最も狭い幅のDBR導波
路の幅の差を大幅に広げることなく、ブラッグ反射波長
の異な名DBR導波路を37〜46の10種類作製でき
る。この結果、各活性領域25〜34に不図示の電流源
から電流を注入することによりλ1〜λ1゜のlO波長
のレーザ光が得られる。
このような構成とすれば、異なるピッチの回折格子を用
いる場合でも、異なるピッチの回折格子の種類を極力少
なくでき、回折格子の形成の際の2光束干渉露光の操作
回数を最小とすることができる。
これに対し、従来のように、各単位の回折格子以外の構
造を共通化して、それぞれの単位の回折格子を変化させ
る方法では、回折格子の形成の際の2光束干渉露光を各
単位ごとに行なわなければならないという煩雑な操作が
要求される。
なお、本発明の多波長半導体レーザの分布反射型レーザ
構造は以上述べた例に示されたものに限定されるもので
はなく、導波路のチャンネル幅の変化で各半導体レーザ
単位からの発振波長を異ならせることのできる構造であ
ればどのような構成をも取り得る。例えば、埋め込みへ
テロ構造など良好な電流狭窄構造と、光閉じ込め構造が
同時に達成できる構造であれば、いずれであってもがま
ねない。
(発明の効果〕 以上説明したように、分布反射型レーザ構造からなる単
位の2以−ヒをアレー状に集積し、各車(ff間で、共
振器としての分布反射器をその構成の一部とする導波路
の幅を変えて導波路の等側屈折率を変えることにより、
ブラッグ反射波長の異なる分布反射型レーザ構造単位の
2以上を同一基板上に集積した本発明の多波長半導体レ
ーザを形成できる。
本発明の多波長半導体レーザがこのような構造を有する
ことによって、その作製の際の回折格子を刻印する過程
におけるレジスト材料への2光束干渉露光を最小回数に
とどめることができ、干渉露光のプロセスが大幅に簡略
化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の多波長半導体レーザの一例の主
要部を示す平面図、第1図(b)は第1図(a)に示し
たA−B線にそった断面図、第2図は第1図(a)に示
したC−D線部分断面図、第3図は本発明の多波長半導
体レーザの他の例の主要部を示す平面図である。 1:基板 2:回折格子 3〜5.37〜46:DBR導波路 6.7.8:活性領域への電流注入用個別電極9.11
:テーパ型導波路 12.13.14:活性領域への注入電流源15:共通
電極 17 : Ga八へバッファ層 18 : n−AlGaAslGaAsクララ: n−
AlGaAs SCC 2O4: GaAs SQW  活性層2] : p−
AlGaAs SC層 22 : p−AlGa八sクへッド層23 : Si
n層 24 : p−GaAsキャップ層 25〜34:活性領域 特許出願人  キャノン株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)活性領域と、該活性領域で発光した光の共振器を構
    成する分布反射器をその構成の一部とする導波路とを有
    する分布反射型半導体レーザからなる単位を同一基板上
    に配列し、各単位の導波路の分布反射器を有する部分の
    チャンネル幅を異ならせて、各単位から発振する光の波
    長を異ならせたことを特徴とする多波長半導体レーザ。
JP63263297A 1988-10-19 1988-10-19 多波長半導体レーザ Pending JPH02110986A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0715092A (ja) * 1993-06-25 1995-01-17 Nec Corp 半導体レーザアレイおよびその製造方法
US6088374A (en) * 1997-04-15 2000-07-11 Nec Corporation Multi-wavelength semiconductor laser array having phase-shift structures
JP2002181705A (ja) * 2000-12-14 2002-06-26 Japan Science & Technology Corp 分光計測装置

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