JPH02172289A - 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法Info
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- JPH02172289A JPH02172289A JP32682688A JP32682688A JPH02172289A JP H02172289 A JPH02172289 A JP H02172289A JP 32682688 A JP32682688 A JP 32682688A JP 32682688 A JP32682688 A JP 32682688A JP H02172289 A JPH02172289 A JP H02172289A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光フアイバ通信等に用いられる単一軸モード発
振の分布帰還型半導体レーザに関する。
振の分布帰還型半導体レーザに関する。
レーザ発振に与る活性導波路に回折格子を有する分布帰
還型半導体レーザは変調時においても単一軸モード発振
が可能であり、超高速の光フアイバ通信のキーデバイス
としてさかんに研究開発が行われている。分布帰還型半
導体レーザを光源として、数Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ
、数十ｋｍレベルの伝送実験も行われ、その有用性も実
証されている。特に、活性導波路の中央部付近で回折格
子の位相がλ／４（λはレーザ発振光の媒体的波長〉ず
れているλ／４位相シフト半導体レーザはブラック波長
で発振し、メインモードとサブモードの利得差が大きく
取れることから注目を集めている。
還型半導体レーザは変調時においても単一軸モード発振
が可能であり、超高速の光フアイバ通信のキーデバイス
としてさかんに研究開発が行われている。分布帰還型半
導体レーザを光源として、数Ｇ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ
、数十ｋｍレベルの伝送実験も行われ、その有用性も実
証されている。特に、活性導波路の中央部付近で回折格
子の位相がλ／４（λはレーザ発振光の媒体的波長〉ず
れているλ／４位相シフト半導体レーザはブラック波長
で発振し、メインモードとサブモードの利得差が大きく
取れることから注目を集めている。
分布帰還型半導体レーザを製作する上で、従来は、軸方
向（光が伝播する方向、すなわち半導体レーザの端面に
垂直な方向）にレーザ発振光と回析格子の結合係数Ｋが
ほぼ均一な回折格子を作製していた。しかしながら、＾
／４位相シフト分布帰還型半導体レーザでは位相シフト
領域付近に電界強度が集中するため、高出力時において
ホールバーニングが生じ、モードの不安定性が引き起こ
され、レーザ発振光のスペクトル線幅が増大したり、あ
るいは２モ一ド発振してしまうような場合があった。こ
の様なホールバーニングについては、エレクトロニクス
レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅ−ｒｓ
）誌、第２２巻、第２０号の１０４６頁に記載されてい
る。現在は光出力的１０ｍＷと、比較的小出力で半導体
レーザが使われることが多く、ホールバーニングの影響
はないが、今後、光通信の長距離化に伴い、光出力２０
ｍＷ〜５０ｍＷの高出力が要求されるため、高出力時に
おいても安定に単一軸モード発振する高性能な分布帰還
型半導体レーザの開発は必須である。従ってホールバー
ニングを抑制することは、分布帰還型半導体レーザの高
性能化を図る上で極めて重要である。
向（光が伝播する方向、すなわち半導体レーザの端面に
垂直な方向）にレーザ発振光と回析格子の結合係数Ｋが
ほぼ均一な回折格子を作製していた。しかしながら、＾
／４位相シフト分布帰還型半導体レーザでは位相シフト
領域付近に電界強度が集中するため、高出力時において
ホールバーニングが生じ、モードの不安定性が引き起こ
され、レーザ発振光のスペクトル線幅が増大したり、あ
るいは２モ一ド発振してしまうような場合があった。こ
の様なホールバーニングについては、エレクトロニクス
レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅ−ｒｓ
）誌、第２２巻、第２０号の１０４６頁に記載されてい
る。現在は光出力的１０ｍＷと、比較的小出力で半導体
レーザが使われることが多く、ホールバーニングの影響
はないが、今後、光通信の長距離化に伴い、光出力２０
ｍＷ〜５０ｍＷの高出力が要求されるため、高出力時に
おいても安定に単一軸モード発振する高性能な分布帰還
型半導体レーザの開発は必須である。従ってホールバー
ニングを抑制することは、分布帰還型半導体レーザの高
性能化を図る上で極めて重要である。
これまで、このホールバーニングを抑制する手段として
は、例えば、宇佐見等が、昭和６３年電子情報通信学会
秋季全国大会講演論文集、分冊Ｃ−１のＣ−１５５番で
報告しているように、電極を共振器軸方向に分割し、各
電極の注入電流を変化させてホールバーニングを抑制す
る方法が試みられているが、煩雑で実用性に欠ける。
は、例えば、宇佐見等が、昭和６３年電子情報通信学会
秋季全国大会講演論文集、分冊Ｃ−１のＣ−１５５番で
報告しているように、電極を共振器軸方向に分割し、各
電極の注入電流を変化させてホールバーニングを抑制す
る方法が試みられているが、煩雑で実用性に欠ける。
本発明の目的は、比較的簡単な方法でホールバーニング
を抑制し、高出力時においても安定に単一軸モード発振
可能なλ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザを提供
することにある。
を抑制し、高出力時においても安定に単一軸モード発振
可能なλ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザを提供
することにある。
活性導波路に沿って回折格子が形成され、活性導波路の
中央付近で回折格子の位相がシフトしている位相シフト
分布帰還型半導体レーザにおいて、前記回折格子の溝の
深さが、活性導波路の中央付近で浅く、活性導波路の両
側面に近づくにつれて次第に深くなっていることを特徴
とする位相シフト分布帰還型半導体レーザによって、上
述の問題を解決できる。
中央付近で回折格子の位相がシフトしている位相シフト
分布帰還型半導体レーザにおいて、前記回折格子の溝の
深さが、活性導波路の中央付近で浅く、活性導波路の両
側面に近づくにつれて次第に深くなっていることを特徴
とする位相シフト分布帰還型半導体レーザによって、上
述の問題を解決できる。
本発明の主旨は共振器軸方向（活性導波路に沿った方向
、すなわち、半導体レーザの出射端面に垂直な方向）に
結合係数Ｋを不均一に分布させることにより、ホールバ
ーニングを抑制するものである。第５図に、従来の分布
帰還型λ／４位相シフト半導体レーザの共振器軸方向の
電界分布と回析格子形状（溝の深さ）の関係を図す。第
５図に示すとうり、従来の共振器軸方向に関して、均一
な結合係数Ｋ（約５０ｃｍ−”程度）を有する分布帰還
型λ／４位相シフト半導体レーザでは中央の位相シフト
部において電界強度が強くなり、高出方時においてホー
ルバーニングが生じゃすい。
、すなわち、半導体レーザの出射端面に垂直な方向）に
結合係数Ｋを不均一に分布させることにより、ホールバ
ーニングを抑制するものである。第５図に、従来の分布
帰還型λ／４位相シフト半導体レーザの共振器軸方向の
電界分布と回析格子形状（溝の深さ）の関係を図す。第
５図に示すとうり、従来の共振器軸方向に関して、均一
な結合係数Ｋ（約５０ｃｍ−”程度）を有する分布帰還
型λ／４位相シフト半導体レーザでは中央の位相シフト
部において電界強度が強くなり、高出方時においてホー
ルバーニングが生じゃすい。
共振器中央付近の結合係数Ｋを３０ｃｍ−１程度に小さ
くし端面方向に向って７０ｃｍ−１程度まで次第に大き
くした本発明の半導体レーザの電界分布を第４図に示す
。結合係数Ｋを共振器軸に沿って不均一にしたために、
電界分布が第５図に比べて平坦になることがわかる。こ
れはホールバーニングの抑制に大きな効果があり、共振
器軸に沿って結合係数Ｋを変化させる本発明がホールバ
ーニング抑制に対して有効であることがわかる。
くし端面方向に向って７０ｃｍ−１程度まで次第に大き
くした本発明の半導体レーザの電界分布を第４図に示す
。結合係数Ｋを共振器軸に沿って不均一にしたために、
電界分布が第５図に比べて平坦になることがわかる。こ
れはホールバーニングの抑制に大きな効果があり、共振
器軸に沿って結合係数Ｋを変化させる本発明がホールバ
ーニング抑制に対して有効であることがわかる。
以下実施例を示す図面を用いて本発明の詳細な説明する
。
。
第１図は本発明の第１の実施例であり、λ／４位相シフ
ト分布帰還型半導体レーザの断面構造図である。まずｎ
−ＩｎＰ基板６上に、共振器軸方向に沿って溝の深さを
変化させた回折格子５を形成する。このような回折格子
５の形成の方法を第２図に示す。
ト分布帰還型半導体レーザの断面構造図である。まずｎ
−ＩｎＰ基板６上に、共振器軸方向に沿って溝の深さを
変化させた回折格子５を形成する。このような回折格子
５の形成の方法を第２図に示す。
ｎ−ＩｎＰ基板６上に、ホトレジストを塗り電子ビーム
（ＥＢ）露光により、第２図（ａ）に示すように基板中
心部がら端部にいくほど幅が狭く、間隔が広いストライ
プ状にパターン化したホトレジスト９を形成する。この
ホトレジストをマスクとして基板６をエツチングする（
第２図（ｂ））。この後ホトレジストを除去することに
より、共振器の中心部分は溝が浅く端面付近は溝が深い
回折格子５を形成することができる（第２図（Ｃ））。
（ＥＢ）露光により、第２図（ａ）に示すように基板中
心部がら端部にいくほど幅が狭く、間隔が広いストライ
プ状にパターン化したホトレジスト９を形成する。この
ホトレジストをマスクとして基板６をエツチングする（
第２図（ｂ））。この後ホトレジストを除去することに
より、共振器の中心部分は溝が浅く端面付近は溝が深い
回折格子５を形成することができる（第２図（Ｃ））。
尚、λ／４位相シフト領域形成は従来と同じ方法を用い
た。
た。
このようにして中央付近に＾／４位相シフト領域をもつ
回折格子５を形成した基板６上に１．３μｍ組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４、ＩｎＰのバッファ層３．１
．５５μｍ組成のＩ ｎＧａＡｓＰ活性層１．１．３μ
ｍ組成のＩ ｎＧａＡｓＰメルトバック防止（ＡＭＢ
） Ｊｌ！８、ＩｎＰのクラッド層２を順次成長し、活
性層、バッファ層。
回折格子５を形成した基板６上に１．３μｍ組成のＩ
ｎＧａＡｓＰ光ガイド層４、ＩｎＰのバッファ層３．１
．５５μｍ組成のＩ ｎＧａＡｓＰ活性層１．１．３μ
ｍ組成のＩ ｎＧａＡｓＰメルトバック防止（ＡＭＢ
） Ｊｌ！８、ＩｎＰのクラッド層２を順次成長し、活
性層、バッファ層。
光ガイド層から成る活性光導波路を有する積層構造を作
る。この後、この積層構造をエツチングしてストラブ状
とし、この両側に高抵抗層を形成して埋め込み構造とし
た。最後に熱放散を良くすることと、長井振器により狭
線幅化をはかるため共振器長１０００μｍに切り出し、
その端面に反射防止膜としてシリコン窒化膜７を形成し
て半導体レーザとしなく第１図）。この半導体レーザの
評価を行ったところ室温ＣＷにおいて、最大１８０ｍＷ
と従来にない高出力が得られた０発振スペクトル線幅と
して５００ＫＨｚ、５Ｍ５Ｒ４０ｄＢ以上と、従来にな
い高性能の分布帰還型半導体レーザが得られた。通常の
共振器長３００μｍ程度で切り出した本発明の半導体レ
ーザでは、発振しきい値電流１０〜２０ ｍ Ａ 、微
分量子効率０．２５Ｗ／Ａ程度のものが、再現性良く得
られた。
る。この後、この積層構造をエツチングしてストラブ状
とし、この両側に高抵抗層を形成して埋め込み構造とし
た。最後に熱放散を良くすることと、長井振器により狭
線幅化をはかるため共振器長１０００μｍに切り出し、
その端面に反射防止膜としてシリコン窒化膜７を形成し
て半導体レーザとしなく第１図）。この半導体レーザの
評価を行ったところ室温ＣＷにおいて、最大１８０ｍＷ
と従来にない高出力が得られた０発振スペクトル線幅と
して５００ＫＨｚ、５Ｍ５Ｒ４０ｄＢ以上と、従来にな
い高性能の分布帰還型半導体レーザが得られた。通常の
共振器長３００μｍ程度で切り出した本発明の半導体レ
ーザでは、発振しきい値電流１０〜２０ ｍ Ａ 、微
分量子効率０．２５Ｗ／Ａ程度のものが、再現性良く得
られた。
このようなλ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザの
回折格子５は第３図に示す方法でも作製可能である。す
なわち、ｎ−ＩｎＰ基板上６に、溝の深さが均一な通常
のλ／４位相シフト回折格子５を形成した後、共振器の
両端側に、エツチングから回折格子５を保護するための
ホトレジスト９を形成する（第３Ｑ？Ｉ（ａ））。この
後、エツチングを行い、中央部分のみ回折格子５の深さ
が浅くなるようにしく第３図（ｂ））、ホトレジストリ
を除去して回折格子とする（第３図（Ｃ））。
回折格子５は第３図に示す方法でも作製可能である。す
なわち、ｎ−ＩｎＰ基板上６に、溝の深さが均一な通常
のλ／４位相シフト回折格子５を形成した後、共振器の
両端側に、エツチングから回折格子５を保護するための
ホトレジスト９を形成する（第３Ｑ？Ｉ（ａ））。この
後、エツチングを行い、中央部分のみ回折格子５の深さ
が浅くなるようにしく第３図（ｂ））、ホトレジストリ
を除去して回折格子とする（第３図（Ｃ））。
なお、実施例においては、材料系をＧａＡｓにしても実
現可能であり、また、活性領域を量子井戸構造としても
可能である。
現可能であり、また、活性領域を量子井戸構造としても
可能である。
尚、実施例では光ガイド層に回折格子が形成されている
が、他の層、例えば活性層に形成してもよい０回折格子
は光が伝播する領域にあればよい 〔発明の効果〕 本発明の特徴は、λ／４位相シフト分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、その回折格子の結合効率Ｋを共振器の中
心付近で小さくすることにより、ホールバーニングを抑
制したことである。それによって、高出力で且つ発振ス
ペクトル線幅の狭い優れた分布帰還型半導体レーザか実
現できる。
が、他の層、例えば活性層に形成してもよい０回折格子
は光が伝播する領域にあればよい 〔発明の効果〕 本発明の特徴は、λ／４位相シフト分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、その回折格子の結合効率Ｋを共振器の中
心付近で小さくすることにより、ホールバーニングを抑
制したことである。それによって、高出力で且つ発振ス
ペクトル線幅の狭い優れた分布帰還型半導体レーザか実
現できる。
第１図は本発明の一実施例であるλ／４位相シフト分布
帰還型半導体レーザの概略図、第２図ならびに、第３図
は本発明における半導体レーザの回折格子を作製する方
法の例を示した図、第４図は回折格子の深さを不均一に
した場合の軸方向電界分布図、第５図は溝の深さが均一
な場合の通常の回折格子の軸方向電界分布を示す図であ
る。 １・・・活性層、２・・・クラッド層、３・・・バッフ
ァ層、４・・・光ガイド層、５・・・λ／４位相シフト
回折格子、６・・・ｎ−ＩｎＰ基板、７・・・シリコン
窒化膜、８・・・メルトバック防止層、９・・・ホトレ
ジスト。 什理Ｉ弁理士内原 晋 カ１囚 １ １ ：Ｗｆｔ’Ｉｌ！、 ど フッ・ｔ’ｒ
’Ｒ−３ｒＹ□ｔ）ｙｒ’Ａ、う 回ｔｌｔ預）、６
耗−ｈ上胴ｋ、７ ”、’３１硝（２瞭、 ６ ２く
（←ト（＼；・ンｍＬｔ％ 、（α） （ｂ） （Ｃ） あと困 （α） （ｌｐ） （Ｇ） 上コ図
帰還型半導体レーザの概略図、第２図ならびに、第３図
は本発明における半導体レーザの回折格子を作製する方
法の例を示した図、第４図は回折格子の深さを不均一に
した場合の軸方向電界分布図、第５図は溝の深さが均一
な場合の通常の回折格子の軸方向電界分布を示す図であ
る。 １・・・活性層、２・・・クラッド層、３・・・バッフ
ァ層、４・・・光ガイド層、５・・・λ／４位相シフト
回折格子、６・・・ｎ−ＩｎＰ基板、７・・・シリコン
窒化膜、８・・・メルトバック防止層、９・・・ホトレ
ジスト。 什理Ｉ弁理士内原 晋 カ１囚 １ １ ：Ｗｆｔ’Ｉｌ！、 ど フッ・ｔ’ｒ
’Ｒ−３ｒＹ□ｔ）ｙｒ’Ａ、う 回ｔｌｔ預）、６
耗−ｈ上胴ｋ、７ ”、’３１硝（２瞭、 ６ ２く
（←ト（＼；・ンｍＬｔ％ 、（α） （ｂ） （Ｃ） あと困 （α） （ｌｐ） （Ｇ） 上コ図
Claims (1)
- レーザ発振に与る活性導波路に回折格子が形成され、
前記活性導波路の中央付近で前記回折格子の位相がシフ
トしている位相シフト分布帰還型半導体レーザにおいて
、前記回折格子の溝の深さが、前記活性導波路の中央付
近で浅く、活性導波路の両端面に近づくにつれて次第に
深くなっていることを特徴とする位相シフト分布帰還型
半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63326826A JP2687526B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63326826A JP2687526B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02172289A true JPH02172289A (ja) | 1990-07-03 |
| JP2687526B2 JP2687526B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=18192145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63326826A Expired - Fee Related JP2687526B2 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687526B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02280394A (ja) * | 1989-04-20 | 1990-11-16 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
| JPH02307287A (ja) * | 1989-05-22 | 1990-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH03110884A (ja) * | 1989-09-26 | 1991-05-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布帰還型半導体レーザーおよびその製造方法 |
| US5394429A (en) * | 1992-10-30 | 1995-02-28 | Nec Corporation | Distributed-feedback laser with improved analog modulation distortion characteristics and method for fabricating the same |
| US5668047A (en) * | 1993-05-31 | 1997-09-16 | Nec Corporation | Method for fabricating InP diffraction grating and distributed feedback laser |
| WO2001024332A1 (fr) * | 1999-09-29 | 2001-04-05 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser a semi-conducteur a retroaction repartie et a coulage de gain |
| JP2014017347A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009064837A (ja) | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
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| JPS6414984A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device oscilating at single-wavelength |
-
1988
- 1988-12-23 JP JP63326826A patent/JP2687526B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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