JPH02246393A - 波長可変の半導体レーザ - Google Patents

波長可変の半導体レーザ

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JPH02246393A
JPH02246393A JP2035090A JP3509090A JPH02246393A JP H02246393 A JPH02246393 A JP H02246393A JP 2035090 A JP2035090 A JP 2035090A JP 3509090 A JP3509090 A JP 3509090A JP H02246393 A JPH02246393 A JP H02246393A
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    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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    • H01S5/10—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
    • 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

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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〕 本発明は波長可変の半導体レーザに関する。
〔従来の技術〕
放出された光の波長を一定の域内で調整可能の半導体レ
ーザは光通信技術において必要である。
この調整は無段階的にまた極めて迅速に行われねばなら
ず、従ってそのためには電子的な効果を使用し得るにす
ぎない、波長可変性は、できるだけ技術的経費をかけず
に製造することができまた長い動作期間にわたってその
特性を変えることのないレーザ構造において実現されな
ければならない。
波長同調の一つの可能性は、キャリア注入により光伝導
性の半導体物質の一部で屈折率を変えることにある。半
導体レーザは波長可変性のために長手方向で種々の接触
範囲によって、２個又はそれ以上の区間に分割される。
これらの区間は種々の印加１ｉ流で制御される。その際
少なくきも一つの区間は半導体レーザ用に設計される。
更に波長の同調は半導体レーザ用に設計されていない１
個又はそれ以上の波長の領域内で有効屈折率を変えるこ
とにより行う、これらの区間による電流の調節は、一つ
の区間による１ｉ流の変更が他の区間の動作状態にも影
響することから、狭い限界内でしか行うことができない
、従って多区間レーザの欠点は、その複雑な製造技術の
他に、大規模な測定プログラムによって種々の電流の比
率を相互に決定し°また最適化する必要があることであ
る。その際多区間レーザの老化により分割が変化し、そ
の結果一定の動作期間の経過後動作データを新たに設定
する必要のあることを考慮しなければならない。
Ｃ発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、同調をできる限り簡単でかつ老化の影
響による本質的な損傷なしに行うことのできる、波長可
変の半導体レーザ用の簡単に製造可能の構造を提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は請求項１の特徴を有する構造により解決され
る。他の実施態様は請求項２以下に記載する。
〔実施例〕
本発明による構造の５つの異なる実施例を横断面図で示
す第１図〜第５図に基づき本発明の詳細な説明する。
レーザはＭＣＲＷ原理（金属タララドリッジ導波管）に
基づき、米国特許第４３５２１８７号明細書に記載され
ているようにして構成される。ストライプ杖ＭＭｉへの
光線を＃御するための側方への波長誘導は、活性帯域上
に施された半導体勧賞からなるリッジによりまたそこか
ら側方へ削減された被覆層の層厚中で行われる。
本発明による半導体レーザでは、分離された半導体層の
屈折率を！１１節することにより同調層の放出波長を同
調させる処理は多重不均質構造中で付加的なキャリア注
入により行う、同調セクタが縦方向に配置されている公
知の構造とは異なり、本発明の構造では同調層は活性層
の上方又は下方に配設されている。
単一モードでかつ波長可変の動作を可能とするために、
本発明によるレーザ構造は、同調層と同権に活性層の上
方又は下方に置くことのできるＤＦＢ格子を有していて
もよい。
以下に記載する各実施例は、同調層の分離された電気的
制御を可能とする簡単に製造することのできる構造を提
供する点で共通するものである。
同時にレーザ活性域は、リッジ導波路によって特定され
るストライプ上に画定される。構造はそれぞれｐ型にド
ープされている基板２に関して記載する。逆の導電型の
場合、導電型並びに成長した層の符号も相応して替えら
れている０表面状態を改善するために基板２上には、同
じくｐ型にドープされている緩衝層３が成長されている
。その上に、ストライプ状領域に沿って遮断されまた少
なくともその表面に相当する部分でｎ型にドープされて
いる障壁層４が続く、この障壁層４は基板２に対する電
流の流れを、この障壁層４が中断されているストライプ
状領域に画定する。第１図から第５図までに示されてい
る実施例では、このｌ［壁層４はそれぞれ第１層部分４
１、第２層部分４２及び第３層部分４３からなる。第１
層部分４１及び第２層部分４２はそれぞれｎ型にドープ
されており、また第３層部分４３はｐ型にドープされて
いる。障壁層４上には平衡層５．５０が成長されており
、これはｐ型にドープされ、また障壁層４を中断するス
トライプ状領域並びに場合によっては障壁層４を腐食除
去した際に生じた緩衝層３内のストライプ状溝を満たす
。
平衡層５上には、基板２とは逆の側で保護層７と共に成
長させた活性層６、及び中央層１０によってこれから分
離されて基板２とは逆の側で第１接触層９５．９５０と
共に成長させた同調層９．９０が存在する。保護層７は
エピタキシャル成長に際して活性層６が次の層と混合す
るのを阻止する作用をし、気相からの成長に際しては省
略することもできる。ｌ［壁層４から解放されたストラ
イプ状鞘舖の上方の成層上にはりッジ導波路が構成され
ており、これは被覆層１１、その上の第２接触層１２及
びその上の金属からなる接触ストライプ１３からなる。
誘電体からなる安定化層１７、例えば酸化物層は第１接
触層９５．９５０上の領域及び接触ストライプ１３に沿
った領域には存在しない、これらの上には第１接触層９
５．９５０と接触する第１接点１４及び接触ストライプ
１３と接触する第２接点１５が施されている。第１接点
１４と基板２の自由底面上の第３接点１６との間には、
レーザを動作するための電圧が印加される。同調層９．
９０へのキャリア注入は第２接点１５を介して行う、被
覆層１１及び第２接触層１２はｐ型にドープされており
、その際第２接触層Ｉ２は接触ストライプ１３への十分
な低オーム遷移のため高度にドープされている。同調層
９．９０、第１接触層９５．９５０及び中央層１０はｎ
型にドープされており、この場合第１接触層９５．９５
０は第１接点１４への十分に低い抵抗のため高度にドー
プされ、また中央層１０は十分に高いキャリア密度及び
キャリア移動性のため高度にドープされている。
半絶縁性の基板２を使用した場合、第３接点１６は緩衝
層３上に施す。
第１図に横断面を示した第１の実施例では活性層６はそ
の上に存在する保護層７と共に平衡層５上に成長され、
この°上には中央層１０及び同調層９が続く、中央層１
０内にはＤＦＢ格子を組み込むことができる。
第２図に示した実施例では、ＤＦＢ格子を有する付加的
な格子層８が障壁層４と平衡層５０との間に設けられて
いる。格子は図示面に対して垂直に走る。活性層６、保
護層７、中央層１０、同調層９及び第１接触層９５の配
列順序は実施例１の場合と同じである。
第３図に示した第３の実施例では、リッジ導波路の領域
で緩衝層３中にＤＦＢ格子が構成されている。
第４図及び第５図に示した２つの実施例は、平衡層５の
上にまず同調層９０が全面的にまたその上に第１接触層
９５０が成長されている点で先の各実施例と相違する。
その後に中央層１０、活性層６、保護層７及び場合によ
っては、ＤＦＢ格子を含む格子層８０が続く、第５図に
よる実施例ではこの格子層８０は中央層１０と活性層６
との間に配置されている。保護層７の上またリッジ導波
路の下には更に耐食層８１が施されている。
すべての電流の流れを低く維持するために、活性層６の
側方は、リッジ導波路の輻（最大的５μｍ、有利にはそ
れより狭い）を約２〜２０μ園上回る領域に限定されて
いる。
リッジの下部領域への放射は、リッジの側方で第１図な
いし第３図に示した実施例における第１接触層９５及び
同調層９をまず部分的に、場合によっては全部を、すな
わち中央層１０にまで腐食除去することによって、より
良好に限定することができる。被覆層１１及び第１接点
１４の各下部では図示した成層がそのまま保持されるが
、リッジの側方での層厚はリッジ領域への放射制限が改
良されるように減少されている。
図示の層厚に間しては、同調層９、中央層１０及び活性
層６の厚さの合計が全体的にできるだけ小さい場合（第
１表によればこの厚さの値は最高０．９μ履である）、
リッジ領域への放射制限は一層良好であるといえる。し
かし更に有効な同調を得たい場合には、同調層９はあま
り薄くしてはならない。
中央層１０はできる限り薄く製造する。ドーピングは高
い導電率を確保するためには十分に高くなければならな
い、厚さは製造工程によって下方に限定される。この中
央層１０を中断する孔は存在していてはならない、第１
表における厚さに対する下限値０．０２μ−及びドーピ
ング高さに対する上限値１０”ｃｍ−”は現在の技術水
準によって与えられたものである０本発明におけるより
も中央層１０の厚さに関して一層低い値及び同時にドー
ピングに関して一層高い値は有利であると考えられる。
リッジ、従って意図した放射制限が狭ければ狭いほど、
ＭＣＲＷ原理に相応するリッジ縁での準インデックスの
遷移は強くなければならず、これは放射を導く各層の表
面又は界面から被覆層１１までの距離を十分に短くし、
従ってこれらの層の厚さを十分に小さくする。妥協点と
して、同調層９に対してまた更に有効な同調を得るのに
十分な厚さを使用するために、活性層６をできるだけ薄
くする。
種々の層の構造パラメータを第１表にリストアツブする
。この表はＩｎＰ材料での実施例に関し、Ｑは四元材料
を意味する。各略号は、ｃｈ−化学組成、Ｃ−導電型、
λｇ−波長、ｄ−ドーピング濃度、ｔｈ−層厚である。
カッコ内の数字１又は２はそれぞれ有利に維持すべき限
界値又は特に有利な実施例に関する。第２表には５つの
実施例に関す石格子層８．８０のパラメータを示す。
構造パラメータ 第 表 可能例 第　１　表（続き） 構造パラメータ　　　　　模　範　例 ０．９２ ０．９２ １．００・・・１．６７ ｉ、ｏｏ・・・１．６７ ０．９２ ０．９２ ０．９２ １．３０・・・ｌ、６７ １．００・・・１．６７ １．００・・・１．６７ １．００・・・１．６７ １．００・・・１．６７ ０．９２・・・ ０．９２ １．００・・・１．６７ ０．１　・・・５ ！　・・・５０ １　・・・５０ １　・・・５０ ０．１　・・・５ ０．１　　・・・５ ０．１　・・・５ ０．０５・・・５ ２　・・・１００ ２　・・・１００ ０．１　・・・５ ０．５　　・・・５０ ５０　・・・２００ ０．５・・・１０ ０．０５・・・１ Ｏ８０５・・・０．５ ０．０５・・・０．５ ０．０５・・・０．５ ０．１・・・５ ０．０５・・・０．２ ０．０１・・・０．１ ０．０５・・・０．５ ０．１・・・０．５ ０．０２・・・０．５ ０．０２・・・０．２ ０．５・・・５ ０．０５・・・０．５ ２　１ｎＰ 　　１ｎＰ 　Ｑ １　　Ｑ ４２　１ｎＰ ４３　１０Ｐ 　　１ｎＰ 　Ｑ 　Ｑ １　　Ｑ 　Ｑ ５　　Ｑ １０　　夏ｎＰ １１　１ａＰ ！２　　Ｑ ０．９２ ０．９２ １．３０ １．３０ ０．９２ ０．９２ ０．９２ １．５５ １．３０ １．１５ １．４０ １．１５ ０．９２ ０．９２ １．３０ ０．３ ０．１５ ０．１５ ０．１５ Ｏ，１ ０，０３ ０，１ ０，２ ０，１ ０，１５ １，５ ０，２ 第２表 ０．９２ １．００・・・１，６７ ０．９２ １、．００・・・１．６７ １．００・・・１．６７ ２・・・１００ ０．１・・・１０ ０．１・・・１０ ０．０５　・・・５ ０．０５　・・・５ 第 表（続き） ０゜９２ １．１５ ０．９２ １．１５ １．１５ ０．０５　・・・０．５ ０．０５　・・・０，５ ０．０５　・・・１０ ０．０５　・・・０．５ ０、Ｏｌ　・・・０．５ ０．１５ ０．１５ ０．１５ ０．０５
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第５図は本発明による半導体レーザの５つ
の実施例を示す略示横断面図である。 ２・・・基板 ３・・・緩衝層 ４・・・障壁層 ５．５０・・・平衡層 ６・・・活性層 ７・・・保護層 ８．８０・・・格子層 ９．９０・・・同調層 １０・・・中央層 ｉｔ・・・被覆層 １２・・・第２接触層 １３・・・接触ストライプ １４・・・第１接点 １５・・・第２接点 １６・・・第３接点 １７・・・安定化層 ９５．９５０・・・第１接触層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）基板と、活性層と、同調層と、第１接点、第２接点
    及び第３接点とを有する波長可変の半導体レーザにおい
    て、 活性層（６）と同調層（９、９０）は上下 に配設されており、 活性層（６）及び同調層（９、９０）は、 導体として設けられている半導体物質からなる中央層（
    １０）により分離されており、 この中央層（１０）は、この中央層（１０）のキャリア
    密度及び導電率に対して予め与えられた値を下回らない
    厚さを有し、またそのような濃度にドープされており、 ストライプ状領域によって遮断される障壁 層（４）が、このストライプ状領域上を流れる電流の片
    側界面として設けられており、 同調層（９、９０）がこの障壁層（４）の 基板とは逆の側面上に配設されており、 同調層（９、９０）上に第１接触層（９５、９５０）が
    、またその上に第１の接点（１４）が施されており、 障壁層（４）を遮断する領域の上方にはリ ッジ導波路（１１、１２、１３）がＭＣＲＷ原理に基づ
    いて構成されており、 このリッジ導波路が帯状の被覆層（１１）、その上に施
    された第２接触層（１２）及びその上に施された金属か
    らなる接触ストライプ（１３）によって構成されており
    、 第２接点（１５）がこの接触ストライプ（ １３）上に施されており、 障壁層（４）のこの第２接点（１５）とは 逆の側の面上には第３接点（１６）が施されており、 被覆層（１１）及び第２接触層（１２）は 第１導電型にドープされており、 同調層（９、９０）、第１接触層（９５、 ９５０）、中央層（１０）及び少なくとも障壁層（４）
    の層部分は反対の第２導電型にドープされている ことを特徴とする波長可変の半導体レーザ。 ２）基板（２）上に順次緩衝層（３）、障壁層（４）及
    びこの緩衝層（４）をプレーナ化する平衡層（５、５０
    ）が順次成長されており、この緩衝層（３）及び平衡層
    （５）が第１導電型にドープされており、また活性層（
    ６）がその基板（２）とは逆の側面上で保護層（７）を
    有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 ３）障壁層（４）と平衡層（５）との間にＤＦＢ格子を
    有する格子層（８）が成長されていることを特徴とする
    請求項２記載の半導体レーザ。 ４）緩衝層（３）が少なくともリッジ導波路の範囲内に
    ＤＦＢ格子を含んでいることを特徴とする請求項２記載
    の半導体レーザ。 ５）平衡層（５）とリッジ導波路との間にＤＦＢ格子を
    有する格子層（８０）が成長されていることを特徴とす
    る請求項２記載の半導体レーザ。 ６）第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である
    ことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の半導
    体レーザ。 ７）第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である
    ことを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の半導
    体レーザ。 ８）中央層（１０）がＤＦＢ格子を含んでいることを特
    徴とする請求項１ないし７の１つに記載の半導体レーザ
    。 ９）活性層（６）が同調層（９）の前に成長されること
    を特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の半導体レ
    ーザ。 １０）同調層（９０）が活性層（６）の前に成長される
    ことを特徴とする請求項１ないし８の１つに記載の半導
    体レーザ。 １１）誘電体からなる安定化層（１７）が第１接点（１
    ４）と第２接点（１５）の下に施されており、この安定
    化層（１７）が第１接触層（９５、９５０）上及び接触
    ストライプ（１３）上の接触部として予定された範囲を
    解放していることを特徴とする請求項１ないし１０の１
    つに記載の半導体レーザ。 １２）基板（２）が第１導電型にドープされており、第
    ３接点（１６）が基板（２）の露出された下側に施され
    ていることを特徴とする請求項１ないし１１の１つに記
    載の半導体レーザ。
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