JPH02229485A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH02229485A JPH02229485A JP5050489A JP5050489A JPH02229485A JP H02229485 A JPH02229485 A JP H02229485A JP 5050489 A JP5050489 A JP 5050489A JP 5050489 A JP5050489 A JP 5050489A JP H02229485 A JPH02229485 A JP H02229485A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
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】
（概要〕
半導体発光装置に係り，特に外部変調器付分布帰還型レ
ーザに関し， 超高速変調用集積化光源を得ることを目的とし，半導体
基板と．該半導体基板上にストライプ状に形成された第
１の多重量子井戸構造の導波路コア層と，該導波路コア
層の一部の上に形成され．該第１の多重量子井戸構造よ
り周期の長い第２の多重量子井戸構造の活性層と．該活
性層上に形成され，表面に回折格子を持つ導波層と，該
導波層上及び該活性層が設けられない導波路コア層上に
わたって形成されたクラッド層と．該活性層及び該活性
層が設けられない導波路コア層上に各々設けられた電極
を備え，該活性層上に設けられた電極に電流を注入して
レーザ光を発生させると共に．該活性層が設けられない
導波路コア層上に設けられた電極に変調信号を印加して
該レーザ光の変調を行う半導体発光装置により構成する
。
ーザに関し， 超高速変調用集積化光源を得ることを目的とし，半導体
基板と．該半導体基板上にストライプ状に形成された第
１の多重量子井戸構造の導波路コア層と，該導波路コア
層の一部の上に形成され．該第１の多重量子井戸構造よ
り周期の長い第２の多重量子井戸構造の活性層と．該活
性層上に形成され，表面に回折格子を持つ導波層と，該
導波層上及び該活性層が設けられない導波路コア層上に
わたって形成されたクラッド層と．該活性層及び該活性
層が設けられない導波路コア層上に各々設けられた電極
を備え，該活性層上に設けられた電極に電流を注入して
レーザ光を発生させると共に．該活性層が設けられない
導波路コア層上に設けられた電極に変調信号を印加して
該レーザ光の変調を行う半導体発光装置により構成する
。
本発明は半導体発光装置に係り，特に外部変調器付分布
帰還型レーザに関する。
帰還型レーザに関する。
将来の超高速長距離伝送の光通信用の光源として，波長
チャーブ（波長の揺れ）の低い変調ができる光源が要求
されている。
チャーブ（波長の揺れ）の低い変調ができる光源が要求
されている。
従来，光通信回線の超大容量化を目指して．分布帰還型
レーザの高速応答性の向上が進められてきている． １ ０ Ｇ ｂ ／ ｓというような超高速変調時には
キャリアの変動に基づく緩和振動を抑える必要がある。
レーザの高速応答性の向上が進められてきている． １ ０ Ｇ ｂ ／ ｓというような超高速変調時には
キャリアの変動に基づく緩和振動を抑える必要がある。
緩和振動を抑えるためにバイアスを深くかけると消光比
（Ｓ／Ｎ比）劣化が避けられず，良質な伝送が出来ない
といった問題がある。
（Ｓ／Ｎ比）劣化が避けられず，良質な伝送が出来ない
といった問題がある。
そこで，レーザに変調をかけずに，外部でレーザ光を変
調する緩和振動の存在しない外部変調方式レーザを開発
する試みがなされている。
調する緩和振動の存在しない外部変調方式レーザを開発
する試みがなされている。
レーザ光源と外部変調器を一つのチップの上に集積化し
た外部変調器付レーザ光源が研究されているが．いまだ
実用性のあるデバイスは見あたらない。
た外部変調器付レーザ光源が研究されているが．いまだ
実用性のあるデバイスは見あたらない。
本発明は，超高速変調用のレーザ光源を目的とし，レー
ザと変調器を一つのチップの上に集積化した構造で，実
用性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする
。
ザと変調器を一つのチップの上に集積化した構造で，実
用性の高い半導体発光装置を提供することを目的とする
。
第１図（ａ）は本発明の半導体発光装置の斜視図，第１
図（ｂ）は導波路を含む主要面の断面図であり，１は半
導体基板，２は第１の多重量子井戸構造で導波路コア層
，３はストツパ層，４は第２の多重量子井戸構造で活性
層，５は導波層， ５１は回折格子，６はクラッド層，
７１． ７２はキャップ層，８は分離溝，９は埋込み
層， １０はレーザ電極，１１は変調器電極，１２は共
通電極，１３は無反射コートを表す。
図（ｂ）は導波路を含む主要面の断面図であり，１は半
導体基板，２は第１の多重量子井戸構造で導波路コア層
，３はストツパ層，４は第２の多重量子井戸構造で活性
層，５は導波層， ５１は回折格子，６はクラッド層，
７１． ７２はキャップ層，８は分離溝，９は埋込み
層， １０はレーザ電極，１１は変調器電極，１２は共
通電極，１３は無反射コートを表す。
上記課題は，半導体基板１と，該半導体基板１上にスト
ライプ状に形成された第１の多重量子井戸構造の導波路
コア層２と，該導波路コア層２の一部の上に形成され，
該第１の多重量子井戸構造より周期の長い第２の多重量
子井戸構造の活性層４と，該活性層４上に形成され，表
面に回折格子５１を持つ導波層５と，該導波層５上及び
該活性層４が設けちれない導波路コアＮ２上にわたって
形成されたクラッド層６と，該活性層４及び該活性層４
が設けられない導波路コア層２上に各々設けられた電極
１０． １１を備え，該活性層４上に設けられた電極１
０に電流を注入してレーザ光を発生させると共に，該活
性層４が設けられない導波路コアＮ２上に設けられた電
極１ｌに変調信号を印加して該レーザ光の変調を行う半
導体発光装置によって解決される。
ライプ状に形成された第１の多重量子井戸構造の導波路
コア層２と，該導波路コア層２の一部の上に形成され，
該第１の多重量子井戸構造より周期の長い第２の多重量
子井戸構造の活性層４と，該活性層４上に形成され，表
面に回折格子５１を持つ導波層５と，該導波層５上及び
該活性層４が設けちれない導波路コアＮ２上にわたって
形成されたクラッド層６と，該活性層４及び該活性層４
が設けられない導波路コア層２上に各々設けられた電極
１０． １１を備え，該活性層４上に設けられた電極１
０に電流を注入してレーザ光を発生させると共に，該活
性層４が設けられない導波路コアＮ２上に設けられた電
極１ｌに変調信号を印加して該レーザ光の変調を行う半
導体発光装置によって解決される。
本発明では第１の多重量子井戸構造２と第２の多重量子
井戸構造４は光学的に結合されている。
井戸構造４は光学的に結合されている。
第２の多重量子井戸構造４から出たレーザ光は第１の多
重量子井戸構造２へ送られる。第１の多重量子井戸構造
２は第２の多重量子井戸構造４に比べて繰り返し周期の
距離が短いので．エネルギーギャップは大きくなる。し
たがって，第１の多重量子井戸構造２でレーザ光は吸収
されず．第１の多重量子井戸構造２は導波路コア層２と
して作用する． 一方，変訓器電極１１の下では導波路コア層２は変調器
電極１１に変調電圧を印加するとそれに応じて導波路コ
ア層２に電界が印加され，エネルギーギャップを下げる
方向にエネルギーレベルがシフトするので，レーザ光の
吸収が生じるーかくして，変調電圧に応じた変調光が導
波路コア層２の端面から出射する。
重量子井戸構造２へ送られる。第１の多重量子井戸構造
２は第２の多重量子井戸構造４に比べて繰り返し周期の
距離が短いので．エネルギーギャップは大きくなる。し
たがって，第１の多重量子井戸構造２でレーザ光は吸収
されず．第１の多重量子井戸構造２は導波路コア層２と
して作用する． 一方，変訓器電極１１の下では導波路コア層２は変調器
電極１１に変調電圧を印加するとそれに応じて導波路コ
ア層２に電界が印加され，エネルギーギャップを下げる
方向にエネルギーレベルがシフトするので，レーザ光の
吸収が生じるーかくして，変調電圧に応じた変調光が導
波路コア層２の端面から出射する。
レーザ電極１０と変調器電極１１は分離溝８を高抵抗の
埋込み層９で埋込むことにより電気的に絶縁される。
埋込み層９で埋込むことにより電気的に絶縁される。
クラッド層６はレーザ部の導波Ｎ５上から変調器部の導
波路コア層２上にわたって形成されているので，導波路
コア層２での光閉じ込めがレーザ部と変調器部に渡って
良好に行われ，レーザ部と変調器部の光学的結合はよく
なる。
波路コア層２上にわたって形成されているので，導波路
コア層２での光閉じ込めがレーザ部と変調器部に渡って
良好に行われ，レーザ部と変調器部の光学的結合はよく
なる。
さらに，導波路コア層２の側面は高抵抗の埋込み層９で
埋込むことにより．横方向のレーザ光の閉じ込めもよく
なる。
埋込むことにより．横方向のレーザ光の閉じ込めもよく
なる。
第１図に示した構造を実現する製造工程を第２図（ａ）
乃至（ｇ）に示す。第２図（ａ）乃至（ｄ）は断面図で
あり，第２図（ｅ）乃至（ｇ）は斜視図である。さらに
．第３図（ａ）は第１の多重景子井戸構造の断面図，第
３図（ｂ）は第２の多重量子井戸構造の断面図である。
乃至（ｇ）に示す。第２図（ａ）乃至（ｄ）は断面図で
あり，第２図（ｅ）乃至（ｇ）は斜視図である。さらに
．第３図（ａ）は第１の多重景子井戸構造の断面図，第
３図（ｂ）は第２の多重量子井戸構造の断面図である。
以下，第２図（ａ）乃至（ｇ），第３図（ａ）乃至（ｂ
）を参照しながら説明する。
）を参照しながら説明する。
第２図（ａ）参照
半導体基板１上に有機金属化学気相堆積（ＭＯＣＶＤ）
法により．第１の多重量子井戸構造２，ストツバ層３，
第２の多重量子井戸構造４，導波層５をこの順に積層す
る。各層の組成と厚さは次の如くである． ｌ．半導体基Ｆｉｎ−１ｎＰ 厚さ １００μｍ２
．第１の多重量子井戸構造 ｎ − − ＧａｌｎＡｓ 厚さ６０人 ２０層ｎ
− − １ｎＰ 厚さ５０人 １９層（第３図（ａ
）は超構造の積層状態を示すもので．２１． ２３．
２５． ２７はｎ − − ＧａＩｎＡｓ， ２２，
２４． ２６はｎ − − １ｎＰを表す） ３，ストッパ層 ｎ − − ＩｎＰ 厚さ０．１μ
ｍ４．第２の多重量子井戸構造 ＧａｌｎＡｓ 厚さ８０人 ５ＮＧａｌｎＡｓＰ
厚さ７０人 ４層（第３図（ｂ）は超構造の積
層状態を示すもので，４１． ４３， ４５． ４７は
ＧａＩｎＡｓ， ４２． ４４． ４６はＧａｌｎＡｓ
Ｐを表す） ５．導波層 ｐ−ＧａＩｎＡｓＰ （ＰＩ，−１．３
ＩＩ ｍ ）厚さ ０．１ μｍ 第２図（ｂ）参照 導波層５の表面にピッチ２４００人の１次回折格子５ｌ
を形成する。
法により．第１の多重量子井戸構造２，ストツバ層３，
第２の多重量子井戸構造４，導波層５をこの順に積層す
る。各層の組成と厚さは次の如くである． ｌ．半導体基Ｆｉｎ−１ｎＰ 厚さ １００μｍ２
．第１の多重量子井戸構造 ｎ − − ＧａｌｎＡｓ 厚さ６０人 ２０層ｎ
− − １ｎＰ 厚さ５０人 １９層（第３図（ａ
）は超構造の積層状態を示すもので．２１． ２３．
２５． ２７はｎ − − ＧａＩｎＡｓ， ２２，
２４． ２６はｎ − − １ｎＰを表す） ３，ストッパ層 ｎ − − ＩｎＰ 厚さ０．１μ
ｍ４．第２の多重量子井戸構造 ＧａｌｎＡｓ 厚さ８０人 ５ＮＧａｌｎＡｓＰ
厚さ７０人 ４層（第３図（ｂ）は超構造の積
層状態を示すもので，４１． ４３， ４５． ４７は
ＧａＩｎＡｓ， ４２． ４４． ４６はＧａｌｎＡｓ
Ｐを表す） ５．導波層 ｐ−ＧａＩｎＡｓＰ （ＰＩ，−１．３
ＩＩ ｍ ）厚さ ０．１ μｍ 第２図（ｂ）参照 導波層５の表面にピッチ２４００人の１次回折格子５ｌ
を形成する。
第２図（ｃ）参照
１次回折格子５１の形成された面をレーザ領域と変調器
領域に二分して，レーザ領域をマスクして変調器領域の
導波層５及び第２の多重量子井戸構造４を選択エッチし
て除去する。
領域に二分して，レーザ領域をマスクして変調器領域の
導波層５及び第２の多重量子井戸構造４を選択エッチし
て除去する。
ストツパ層３は第１の多重量子井戸構造２をエッチング
させないために設けてある。
させないために設けてある。
第２図（ｄ）参照
全面にクラッド層６，キャップ層７をこの順に液相成長
する。
する。
各層の組成と厚さは次の如くである。
６．クラッド層 ｐ−１ｎＰ 厚さ 約ｌμｍ７．キ
ヤ・ンフ゜層 ｐ ” − ＧａｌｎＡｓＰ Ｏ．３
６ ｍ第２図（ｅ）参照 キャップ層７の上に．レーザ領域から変調器領域にわた
る幅３μｍのマスク（図示せず）を形成し，キャップ層
７とクラッド層６と導波層５と第２の多重量子井戸構造
４とストツパ層３と第１の多重量子井戸構造２をメサ形
にエッチする。
ヤ・ンフ゜層 ｐ ” − ＧａｌｎＡｓＰ Ｏ．３
６ ｍ第２図（ｅ）参照 キャップ層７の上に．レーザ領域から変調器領域にわた
る幅３μｍのマスク（図示せず）を形成し，キャップ層
７とクラッド層６と導波層５と第２の多重量子井戸構造
４とストツパ層３と第１の多重量子井戸構造２をメサ形
にエッチする。
次いで変調器領域のキャップ層７を一部除去して．レー
ザ領域のキャップＮ７１と変調器領域のキャップ層７２
を分離する分離溝８を形成する。
ザ領域のキャップＮ７１と変調器領域のキャップ層７２
を分離する分離溝８を形成する。
第２図（ｆ）参照
メサエッチで除去した部分及び分離溝８を高抵抗のＩｎ
Ｐ層で埋込み，埋込みＮ９を形成する。
Ｐ層で埋込み，埋込みＮ９を形成する。
第２図（ｇ）参照
レーザ領域のキャップ層７１上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構成
のレーザ電極１０，変調器領域のキャップ層７２上にＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ構成の変調器電極１１を形成する。
のレーザ電極１０，変調器領域のキャップ層７２上にＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ構成の変調器電極１１を形成する。
半導体基板１の下にレーザ部及び変調器部の共通電極と
してＡｕＧｅ／Ａｕ構成の電極１２を形成する。
してＡｕＧｅ／Ａｕ構成の電極１２を形成する。
変調器部の端面に無反射コート１３を形成する。
かくして外部変調器付分布帰還型レーザ光源が完成する
． この外部変調器付分布帰還型レーザ光源の動作を第１図
（ａ）を用いて説明する。
． この外部変調器付分布帰還型レーザ光源の動作を第１図
（ａ）を用いて説明する。
電極１２はレーザ部と変調器部の共通電極で．接地する
．レーザ電極１０と電極１２間に直流電流を流し，第２
の多重量子井戸構造の活性層４を励起する．１次回折格
子５ｌの作用により， １．５５μｍの光が選択され，
単一波長のレーザ光が発振する。
．レーザ電極１０と電極１２間に直流電流を流し，第２
の多重量子井戸構造の活性層４を励起する．１次回折格
子５ｌの作用により， １．５５μｍの光が選択され，
単一波長のレーザ光が発振する。
変調器電極１１と電極１２間に逆バイアスの直流電圧を
印加して，それに高周波の変調電圧を重畳する．導波路
コア層２には変調電界がかかり，それに応じてレーザ光
の吸収が起こってレーザ光が変調され，その変調光は無
反射コートの形成された端面から出射する。
印加して，それに高周波の変調電圧を重畳する．導波路
コア層２には変調電界がかかり，それに応じてレーザ光
の吸収が起こってレーザ光が変調され，その変調光は無
反射コートの形成された端面から出射する。
レーザ部と変調器部は光学的には結合されているが，電
気的には殆ど絶縁されているので，緩和振動は発生しな
い。
気的には殆ど絶縁されているので，緩和振動は発生しな
い。
以上説明した様に，本発明によれば，簡単な構造の集積
化された外部変調器付分布帰還型レーザ光源が実現でき
る。このレーザ光源は製作も容易であり，超高速変調用
の実用デバイスとして，１ ０ Ｇ ｂ ／ ｓ以上の
長距離伝送に寄与するところが大きい。
化された外部変調器付分布帰還型レーザ光源が実現でき
る。このレーザ光源は製作も容易であり，超高速変調用
の実用デバイスとして，１ ０ Ｇ ｂ ／ ｓ以上の
長距離伝送に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の半導体発光装置で，第１図（ａ），（
ｂ）は，それぞれ，斜視図．断面図，第２図（ａ）乃至
（ｇ）は製造工程． 第３図（ａ）．（ｂ）は，それぞれ．第１の量子井戸構
造の断面図，第２の量子井戸構造の断面図 である。図において， １は半導体基板であってｎ−１ｎＰ基板２は第１の多重
量子井戸構造であって導波路コア層， ２１乃至２７は超構造， ３はストッパ層であってｎ−ＩｎＰ層，４は第２の多重
量子井戸構造であって活性層，５は導波層であってｐ−
ＧａＩｎＡｓＰ層，５１は回折格子であって１次回折格
子．６はクラッド層であってｐ− １ｎＰ層，７， ７
１． ７２はキャップ層であってｐ ” − Ｇａｌｎ
ＡｓＰ層， ８は分離溝， ９は埋込み層であってＩｎＰ層， １０は電極であってレーザ電極， １１は電極であって変調器電極， １２はｔ極であって共通電極， １３は無反射コート （α） 草！（￥］ （ｂ） （Ｃ） （ｄ−） 製這工服 卒２目（での１）
ｂ）は，それぞれ，斜視図．断面図，第２図（ａ）乃至
（ｇ）は製造工程． 第３図（ａ）．（ｂ）は，それぞれ．第１の量子井戸構
造の断面図，第２の量子井戸構造の断面図 である。図において， １は半導体基板であってｎ−１ｎＰ基板２は第１の多重
量子井戸構造であって導波路コア層， ２１乃至２７は超構造， ３はストッパ層であってｎ−ＩｎＰ層，４は第２の多重
量子井戸構造であって活性層，５は導波層であってｐ−
ＧａＩｎＡｓＰ層，５１は回折格子であって１次回折格
子．６はクラッド層であってｐ− １ｎＰ層，７， ７
１． ７２はキャップ層であってｐ ” − Ｇａｌｎ
ＡｓＰ層， ８は分離溝， ９は埋込み層であってＩｎＰ層， １０は電極であってレーザ電極， １１は電極であって変調器電極， １２はｔ極であって共通電極， １３は無反射コート （α） 草！（￥］ （ｂ） （Ｃ） （ｄ−） 製這工服 卒２目（での１）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板（１）と、 該半導体基板（１）上にストライプ状に形成された第１
の多重量子井戸構造の導波路コア層（２）と、 該導波路コア層（２）の一部の上に形成され、該第１の
多重量子井戸構造より周期の長い第２の多重量子井戸構
造の活性層（４）と、 該活性層（４）上に形成され、表面に回折格子（５１）
を持つ導波層（５）と、 該導波層（５）上及び該活性層（４）が設けられない導
波路コア層（２）上にわたって形成されたクラッド層（
６）と、 該活性層（４）及び該活性層（４）が設けられない導波
路コア層（２）上に各々設けられた電極（１０）、（１
１）を備え、 該活性層（４）上に設けられた電極（１０）に電流を注
入してレーザ光を発生させると共に、該活性層（４）が
設けられない導波路コア層（２）上に設けられた電極（
１１）に変調信号を印加して該レーザ光の変調を行うこ
とを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050489A JPH02229485A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050489A JPH02229485A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02229485A true JPH02229485A (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=12860787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5050489A Pending JPH02229485A (ja) | 1989-03-02 | 1989-03-02 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02229485A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0849847A2 (de) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement mit MQW-Stukturen |
-
1989
- 1989-03-02 JP JP5050489A patent/JPH02229485A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0849847A2 (de) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement mit MQW-Stukturen |
| EP0849847A3 (de) * | 1996-12-17 | 1999-07-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement mit MQW-Stukturen |
| US6066859A (en) * | 1996-12-17 | 2000-05-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Opto-electronic component with MQW structures |
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