JPH0266985A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacture thereof

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JPH0266985A
JPH0266985A JP21898188A JP21898188A JPH0266985A JP H0266985 A JPH0266985 A JP H0266985A JP 21898188 A JP21898188 A JP 21898188A JP 21898188 A JP21898188 A JP 21898188A JP H0266985 A JPH0266985 A JP H0266985A
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light
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layer
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Abstract

PURPOSE:To obtain a compact, stable semiconductor laser excellent in single mode property and narrow in light emitting spectrum-ray width by forming an active region and an outer resonator on the same substrate. CONSTITUTION:A cap layer 12 is etched, and an active region is formed. A clad layer 11 is further etched, and ridges 13 and 14 are formed. A first waveguide and a second waveguide are formed in the region. The second waveguide is formed so as to pass a region where a diffraction grating 10 is provided. The region where the diffraction grating is provided becomes a Bragg reflector 15. This element is provided with the following parts: an active region which is formed with a semiconductor, i.e., a region where the cap 12 is provided; and an outer resonator which reflects the output light from the active region and feeds back the light into the active region. The outer resonator includes the first waveguide in which the output light from the active region is inputted and the second waveguide in which the light beams are combined between the first waveguide and the second waveguide. The Bragg reflector 15 which reflects the light having specified wavelength that is included in the light from the first waveguide is included in the second waveguide.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野コ 本発明はROR(Resonant 0ptical 
Reflector)を外部共振器として用いた半導体
レーザに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application]
This invention relates to a semiconductor laser using a reflector as an external resonator.

本発明は、光通信や光計測の光源として利用するに適す
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for use as a light source for optical communication and optical measurement.

〔概 要〕〔overview〕

本発明は、RORを外部共振器として用いた半導体レー
ザにおいて、 活性領域とRORとをモノリシックに集積化することに
より、 単一モード性に優れ、発光スペクトル線幅が狭く、小型
で安定な半導体レーザを提供することを目的とする。
The present invention provides a semiconductor laser that uses an ROR as an external resonator, and by monolithically integrating the active region and the ROR, a compact and stable semiconductor laser with excellent single mode properties and a narrow emission spectrum linewidth is achieved. The purpose is to provide

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体レーザを単一モード発振させる方法として、共振
器の反射率に周波数特性をもたせることが行われている
。このようなレーザは、反射器の周波数特性を鋭くする
こと、すなわちQ値を高くすることにより、単一モード
性が向上し、しかもスペクトル線幅を狭めることができ
る。
One way to cause a semiconductor laser to oscillate in a single mode is to give the reflectance of a resonator a frequency characteristic. In such a laser, by sharpening the frequency characteristics of the reflector, that is, by increasing the Q value, the single mode property can be improved and the spectral linewidth can be narrowed.

周波数特性をもつ反射器を半導体レーザとモノリシック
に集積化したものとしては、ブラッグ反射形レーザが知
られている。また、高いQ値をもつ反射器としてROR
が提案され、これを外部共振器として用いた半導体レー
ザも報告されている。
A Bragg reflection laser is known as a device in which a reflector with frequency characteristics is monolithically integrated with a semiconductor laser. Also, as a reflector with a high Q value, ROR
has been proposed, and semiconductor lasers using this as an external cavity have also been reported.

RORについては、ルドルフ・エフ・カザリノフ、チャ
ールズ・エイチ・ヘンリイおよびエフ・アンダース・オ
ルソン、「ナローバンド・レゾナント・オプティカル・
リフレクタズ・アンド・レゾナント・オプティカル・ト
ランスフォーマーズ・フォー・レーザ・スタビライゼー
ション・アンド・ウェイブレンゲス・デイビジョン・マ
ルチブレクシンク」、1EEEジヤーナル・オブ・クラ
オンタム・エレクトロニクス第0123巻第9号、19
87年9月(Rudolf F、Kazarinov、
 Charles H,Henry、 andN、An
ders 01sson、  ’Narrow−Ban
d Re5onant Opt+−cal Refle
ctors and Re5onant Transf
ormers forLaser 5tabiliza
tion and Wavelength Divis
ionMultiplexing”、 ■εEB  J
ournal  of  Quantum  Blec
−tronics、 Vol、QB−23,No、9.
 September 1987)に詳しく説明されて
いる。
Regarding ROR, see Rudolf F. Kazarinoff, Charles H. Henry and F. Anders Olsson, “Narrowband Resonant Optical
"Reflectors and Resonant Optical Transformers for Laser Stabilization and Wavelength Division Multibranching", 1EEE Journal of Claontum Electronics Vol. 0123 No. 9, 19
September 1987 (Rudolf F., Kazarinov,
Charles H, Henry, and N, An
ders 01sson, 'Narrow-Ban
dRe5onant Opt+-cal Refle
ctors and Re5onant Transf
ormers for Laser 5tabiliza
tion and Wavelength Divis
ionMultiplexing”, ■εEB J
Our own of Quantum Blec
-tronics, Vol, QB-23, No. 9.
September 1987).

また、RORを外部共振器として用いた半導体レーザに
ついては、エフ・アイ・オルソン、シー・エイチ・ヘン
リイ、アール・エフ・カザリノフ、エイチ・ジェイ・リ
ー、ビー・エイチ・ジョンソンおよびケイ・ジェイ・オ
ーロウスキイ、「ナロー・ラインウィドス1.5μのセ
ミコンダクタ・レーザ・ウィズ・ア・レゾナント・オプ
ティカル・リフレクタ」、アプライド・フィジクス・レ
ターズ第51巻第15号1987年10月12日(N、
A、01sson、 C,)I。
Regarding semiconductor lasers using ROR as an external cavity, F.I. Olson, C.H. Henry, R.F. Kazarinoff, H.J. Lee, B.H. Johnson, and K.J. Orlowski. , "Narrow Line Width 1.5μ Semiconductor Laser with a Resonant Optical Reflector", Applied Physics Letters, Vol. 51, No. 15, October 12, 1987 (N,
A, 01sson, C,)I.

Henry、 R,F、Kazarinov、 H,J
、Lee、 B、H,Johnsonand K、J、
Orlowsky、 ”Narrow linewid
th 1.5 Btnsemiconductor 1
aser with a resonant opti
calreflector”、 Appl、Phys、
Lett、 5H15)、 12 Oct。
Henry, R.F., Kazarinov, H.J.
, Lee, B.H., Johnsonand K.J.
Orlowsky, “Narrow linewid”
th 1.5 Btnsemiconductor 1
aser with a resonant opti
calreflector”, Appl, Phys,
Lett, 5H15), 12 Oct.

1987)  に詳しく説明されている。1987).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

一般に、反射器を半導体レーザとモノリシックに集積化
することにより、半導体レーザと反射器との結合損失を
減らすことができ、単一モード性を高めることができ、
発光スペクトル線幅を狭くすることができる。また、機
械的な振動による半導体レーザと外部共振器との間の距
離の変動を除くことができ、安定性を高めることができ
る。しかし、RORをモノリシックに集積化した構造の
半導体レーザはまだ報告されていない。
Generally, by monolithically integrating a reflector with a semiconductor laser, the coupling loss between the semiconductor laser and the reflector can be reduced, and single mode property can be improved.
The emission spectrum linewidth can be narrowed. Further, fluctuations in the distance between the semiconductor laser and the external resonator due to mechanical vibration can be eliminated, and stability can be improved. However, a semiconductor laser having a monolithically integrated ROR structure has not yet been reported.

この理由は、半導体レーザの活性領域とRORの導波路
との結合効率の問題、およびRORの導波路損失の問題
があり、これらの問題を両立させることが困難であるか
らである。
The reason for this is that there are problems of coupling efficiency between the active region of the semiconductor laser and the waveguide of the ROR, and problems of waveguide loss of the ROR, and it is difficult to satisfy both of these problems.

本発明は、この問題点を克照し、RORをモノリシック
に集積化した半導体レーザを提供することを目的とする
An object of the present invention is to overcome this problem and provide a semiconductor laser in which an ROR is monolithically integrated.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体レーザは、活性領域とRORとが同一基
板上に形成されたことを特徴とする。
The semiconductor laser of the present invention is characterized in that the active region and the ROR are formed on the same substrate.

RORは、光が入射する第一導波路と、この第一導波路
との間で相互に光が結合する第二導波路とを備え、この
第二導波路に、第一導波路から結合した光に含まれる特
定波長の光を反射するブラッグ反射器を備える。
The ROR includes a first waveguide into which light enters, a second waveguide into which light is coupled mutually between the first waveguide, and a second waveguide in which light is coupled from the first waveguide to the second waveguide. It is equipped with a Bragg reflector that reflects light of a specific wavelength included in the light.

このような半導体レーザを製造するには、量子井戸構造
を含む層構造を形成し、活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化してこれを導波層とする。すなわち、半
導体基板上に量子井戸構造を形成し、この量子井戸構造
の一部に活性領域を形成するとともに、この活性領域以
外の部分の量子井戸構造を無秩序化し、この工程により
無秩序化された領域に、活性領域からの出力光が入射す
る第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路と、この第二導波路に第一導波路から
結合した光に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ
反射器とを形成する。
To manufacture such a semiconductor laser, a layered structure including a quantum well structure is formed, and the quantum well structure in a portion other than the active region is disordered to serve as a waveguide layer. That is, a quantum well structure is formed on a semiconductor substrate, an active region is formed in a part of this quantum well structure, and the quantum well structure in a part other than the active region is disordered, and the disordered region is formed by this process. a first waveguide into which the output light from the active region enters; a second waveguide into which light is coupled mutually between this first waveguide; and a second waveguide in which light is coupled to the second waveguide from the first waveguide. A Bragg reflector is formed to reflect light of a specific wavelength included in the reflected light.

また、導波層を選択成長させてもよい。すなわち、半導
体基板上に活性層を含む層構造を形成し、この活性層を
エツチングして活性領域を形成し、この工程によりエツ
チングされた領域に、活性領域からの出力光が入射する
第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結合
する第二導波路と、この第二導波路に第一導波路から結
合した光に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反
射器とを形成してもよい。
Alternatively, the waveguide layer may be selectively grown. That is, a layered structure including an active layer is formed on a semiconductor substrate, this active layer is etched to form an active region, and a first conductor is formed in which output light from the active region is incident on the etched region. A second waveguide in which light is mutually coupled between the waveguide and the first waveguide, and a Bragg reflection that reflects light of a specific wavelength included in the light coupled from the first waveguide to the second waveguide. It may also be formed into a container.

ブラッグ反射器を形成するには、第一導波路および第二
導波路を形成する前に、第二導波路が形成される部分の
一部に回折格子を形成しておく。
To form a Bragg reflector, before forming the first waveguide and the second waveguide, a diffraction grating is formed in a part of the area where the second waveguide is to be formed.

この後に第二導波路を形成すると、その回折格子が形成
された領域がブラッグ反射器となる。
When a second waveguide is formed after this, the region where the diffraction grating is formed becomes a Bragg reflector.

RORには、ブラッグ反射器と第一導波路との間に、光
の結合を防止するための溝を設けることが望ましい。
In the ROR, it is desirable to provide a groove between the Bragg reflector and the first waveguide to prevent coupling of light.

RORの第一導波路と第二導波路とを互いに異なる層に
集積化することもできる。
The first waveguide and the second waveguide of the ROR can also be integrated in different layers.

RORのブラッグ反射器に電流または電圧を供給してそ
の等偏屈折率を制御することもできる。
A current or voltage can also be supplied to the Bragg reflector of the ROR to control its equipolar refractive index.

これにより、ブラッグ反射器の反射する波長を制御し、
半導体レーザの発振波長を制御できる。
This controls the wavelength reflected by the Bragg reflector,
The oscillation wavelength of a semiconductor laser can be controlled.

〔作 用〕[For production]

活性領域とRORとをモノリシックに集積化することに
より、半導体レーザを小型化できるとともに、活性領域
と外部共振器との光結合効率を高めることができる。ま
た、機械的な振動などの影響を除くことができる。した
がって、単一モード性が良好で、発光スペクトル線幅が
狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる。
By monolithically integrating the active region and the ROR, the semiconductor laser can be made smaller and the optical coupling efficiency between the active region and the external resonator can be increased. Furthermore, the influence of mechanical vibrations and the like can be removed. Therefore, a compact and stable semiconductor laser with good single mode properties and narrow emission spectrum linewidth can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図を示す。この図面では、素子の各部および
層構造を明確にするため、必要な部分を誇張して示して
、いる。      。
FIG. 1 shows perspective views of each manufacturing process of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. In this drawing, necessary parts are exaggerated in order to clarify each part of the element and the layer structure. .

第1図(a)は、半導体基板上に量子井戸構造を形成す
る工程を示す。すなわち、基板1上にバッファ層2、ク
ラッド層3、グレイデドインデクス層4、量子井戸層5
、ダレイデドインデクス層6および導波層7を順番に成
長させる。
FIG. 1(a) shows the process of forming a quantum well structure on a semiconductor substrate. That is, a buffer layer 2, a cladding layer 3, a graded index layer 4, and a quantum well layer 5 are formed on a substrate 1.
, a diagonal index layer 6 and a waveguide layer 7 are grown in this order.

第1図(b)は、この量子井戸構造の一部に活性領域を
形成するとともに、この活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化する工程を示す。すなわち、導波層7上
の活性領域を形成する領域にマスク8を設け、イオン注
入を行う。この後に熱処理して、活性領域以外の部分の
量子井戸層5を無秩序化する。
FIG. 1(b) shows a step of forming an active region in a part of this quantum well structure and disordering the quantum well structure in a portion other than this active region. That is, a mask 8 is provided in a region on the waveguide layer 7 where an active region is to be formed, and ion implantation is performed. Thereafter, a heat treatment is performed to disorder the quantum well layer 5 in a portion other than the active region.

第1図(C)〜(e)は、無秩序化された領域に、活性
領域からの出力光が入射する第一導波路と、この第一導
波路との間で相互に光が結合する第二導波路と、第二導
波路に第一導波路から結合した光に含まれる特定波長の
光を反射するブラッグ反射器15とを形成する工程を示
す。
FIGS. 1(C) to (e) show a first waveguide through which output light from the active region enters the disordered region, and a second waveguide through which light is mutually coupled between this first waveguide. The process of forming two waveguides and a Bragg reflector 15 that reflects light of a specific wavelength included in light coupled from the first waveguide to the second waveguide is shown.

第1図(C)に示す工程では、導波層7に二つの回折格
子10を刻む。領域9は、無秩序化されていない領域を
示す。
In the step shown in FIG. 1(C), two diffraction gratings 10 are carved into the waveguide layer 7. Region 9 indicates a non-disordered region.

第1図(d)に示す工程では、導波層7の上にクラッド
層11およびキャップ層12を成長させる。
In the step shown in FIG. 1(d), a cladding layer 11 and a cap layer 12 are grown on the waveguide layer 7.

第1図(e)に示す工程では、領域9の上の部分を残し
てキャップ層12をエツチングして活性領域を形成し、
さらに、クラッド層11をエツチングしてリッジを形成
する。このリッジ13.14により屈折率が実効的に変
化し、その領域に第一導波路および第二導波路が形成さ
れる。第二導波路は回折格子10が設けられた領域を通
過するように形成され、回折格子が設けられた領域がブ
ラッグ反射器15となる。
In the step shown in FIG. 1(e), the cap layer 12 is etched leaving a portion above the region 9 to form an active region.
Furthermore, the cladding layer 11 is etched to form a ridge. This ridge 13, 14 effectively changes the refractive index and forms a first waveguide and a second waveguide in that region. The second waveguide is formed to pass through a region where the diffraction grating 10 is provided, and the region where the diffraction grating is provided becomes the Bragg reflector 15.

第1図(f)は、第1図(e)の素子に電極を設けた状
態を示す。
FIG. 1(f) shows a state in which electrodes are provided on the element of FIG. 1(e).

活性領域のキャップ層12の上には電極16を設け、ブ
ラッグ反射器15の上には電極17を設ける。また、こ
れらの電極16.17に対応して、基板1の裏側にも電
極を設ける。
An electrode 16 is provided on the cap layer 12 of the active region, and an electrode 17 is provided on the Bragg reflector 15. Further, electrodes are provided on the back side of the substrate 1 corresponding to these electrodes 16 and 17.

電極16から量子井戸層5に電流を供給することにより
、この量子井戸層5が発光する。また、電極17からブ
ラッグ反射器15に電流または電圧を供給することによ
り、その領域の等偏屈折率を制御でき、反射波長を制御
できる。これにより、量子井戸層5における発光波長を
制御できる。
By supplying current to the quantum well layer 5 from the electrode 16, the quantum well layer 5 emits light. Further, by supplying current or voltage from the electrode 17 to the Bragg reflector 15, the equipolarized refractive index of that region can be controlled, and the reflected wavelength can be controlled. Thereby, the emission wavelength in the quantum well layer 5 can be controlled.

第2図は第1図(e)に示した半導体レーザの平面図を
示す。
FIG. 2 shows a plan view of the semiconductor laser shown in FIG. 1(e).

この素子は、半導体により形成された活性領域、すなわ
ちキャップ層12が設けられた領域と、この活性領域か
らの出力光を反射して活性領域に帰還させる外部共振器
とを備える。この外部共振器はRORであり、活性領域
からの出力光が入射する第一導波路(リッジ13が設け
られた部分)と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路(リッジ14が設けられた部分)とを
含み、この第二導波路に、第一導波路から結合した光に
含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反射器15を
含む。活性領域とR,ORとは、モノリシックに集積化
されている。また、活性領域は量子井戸構造を含み、第
一導波路および第二導波路は、量子井戸構造の延長部が
無秩序化された層を導波層として含む。
This device includes an active region formed of a semiconductor, that is, a region provided with a cap layer 12, and an external resonator that reflects output light from the active region and returns it to the active region. This external resonator is an ROR, and has a first waveguide (the part where the ridge 13 is provided) into which the output light from the active region enters, and a second waveguide in which the light is mutually coupled between this first waveguide. This second waveguide includes a Bragg reflector 15 that reflects light of a specific wavelength included in the light coupled from the first waveguide. The active region and R and OR are monolithically integrated. Further, the active region includes a quantum well structure, and the first waveguide and the second waveguide include a layer in which an extended portion of the quantum well structure is disordered as a waveguide layer.

ここで、RORの動作について説明する。ブラッグ反射
器15の長さをLD、結合係数をに。、ブラッグ反射器
15の電界反射率をRD、ブラッグ反射器15の間隔を
し、ブラッグ反射器15間の伝播定数をβとする。また
、第一導波路と第二導波路との結合が中央の長さしの部
分のみで起こると仮定し、その結合係数をに、とする。
Here, the operation of ROR will be explained. The length of the Bragg reflector 15 is LD, and the coupling coefficient is LD. , the electric field reflectivity of the Bragg reflectors 15 is RD, the distance between the Bragg reflectors 15 is defined as RD, and the propagation constant between the Bragg reflectors 15 is defined as β. Further, it is assumed that the coupling between the first waveguide and the second waveguide occurs only in the central length portion, and the coupling coefficient is set as .

また、結合部分では、第一導波路の伝播定数と第二導波
路の伝播定数とが等しいとする。
Further, in the coupling portion, the propagation constant of the first waveguide and the propagation constant of the second waveguide are assumed to be equal.

このとき、RORの電界反射率rは、 R,sin’(にcL) exp(−2jβL)・−・
・  (1) となる。ただし、 ・ (2) μ=〔にo’+(jΔβ+α/2)2〕l/2である。
At this time, the electric field reflectance r of ROR is R, sin' (to cL) exp (-2jβL)・-・
・(1) becomes. However, (2) μ=[nio'+(jΔβ+α/2)2]l/2.

ここで、αは導波路損失、Δβはブラッグ波長からのず
れを示す。
Here, α is the waveguide loss, and Δβ is the deviation from the Bragg wavelength.

ここで、発振波長を0.85μmとし、各層の混晶比(
ガリウムGaに対するアルミニウムAfの割合)と膜厚
とが第1表に示す値であるとする。
Here, the oscillation wavelength is set to 0.85 μm, and the mixed crystal ratio of each layer (
It is assumed that the ratio of aluminum Af to gallium Ga) and the film thickness are the values shown in Table 1.

第   1   表 また、ブラッグ反射器15の回折格子は波長に対し一次
であり、その形状は三角形であるとする。また、回折格
子の高さt =5Qnmであるとする。このとき、ブラ
ッグ反射器15の結合係数に。=96cnr’となる。
Table 1 It is also assumed that the diffraction grating of the Bragg reflector 15 is first-order with respect to the wavelength, and its shape is triangular. It is also assumed that the height of the diffraction grating is t = 5Q nm. At this time, the coupling coefficient of the Bragg reflector 15. =96cnr'.

また、回折格子を形成した部分と形成しない部分との等
偏屈折率差Δn□=0.002となる。
Further, the difference in equipolarized refractive index between the portion where the diffraction grating is formed and the portion where it is not formed is Δn□=0.002.

ブラッグ反射器15の間隔L=106μmとすると、Δ
n□・L=λ/ 4       −− (4)が成立
し、RORはブラッグ反射器15のブラッグ波長で共振
する。
Assuming that the interval L between the Bragg reflectors 15 is 106 μm, Δ
n□·L=λ/4 -- (4) holds true, and the ROR resonates at the Bragg wavelength of the Bragg reflector 15.

第3図は、第一導波路と第二導波路との間隔Wと、導波
路間の結合係数に。との関係の一例を示す。ここで、リ
ッジ13.14によって生じる横方向の等偏屈折率差を
0.01とした。この図に示したように、間隔Wを1.
5μmとすると、結合係数に。は33c++r’となる
FIG. 3 shows the distance W between the first waveguide and the second waveguide and the coupling coefficient between the waveguides. An example of the relationship is shown below. Here, the equipolarized refractive index difference in the lateral direction caused by the ridges 13 and 14 was set to 0.01. As shown in this figure, the interval W is set to 1.
If it is 5μm, it will be the coupling coefficient. becomes 33c++r'.

第4図はブラッグ反射器15のにoLo(結合係数×長
さ)に対するブラッグ反射器15のIRI。
FIG. 4 shows the IRI of the Bragg reflector 15 with respect to oLo (coupling coefficient x length) of the Bragg reflector 15.

の値の一例を示す。ここでは、Δβ=0、α=0とした
An example of the value of is shown below. Here, Δβ=0 and α=0.

RORを外部共振器として使用するためには、電界反射
率の絶対値IRII+が「1」に近いことが必要である
。第4図を参照すると、に、・LD=3のときl Rn
  l =0.995 となる。この値を得るニハ、に
、 =95cm−’であることから、L=311μmと
する。
In order to use the ROR as an external resonator, it is necessary that the absolute value IRII+ of the electric field reflectance be close to "1". Referring to FIG. 4, when LD=3, l Rn
l=0.995. To obtain this value, =95 cm-', so L=311 μm.

以上の条件を第2表にまとめる。The above conditions are summarized in Table 2.

第   2   表 第5図は、ブラッグ波長からの伝播定数のずれΔβに対
するIRDI” と1r12の値の一例を示す。これら
の値は、第2表に示した条件における値である。また、
導波路損失α=0とした。
Table 2, Figure 5 shows an example of the values of IRDI'' and 1r12 for the deviation Δβ of the propagation constant from the Bragg wavelength. These values are the values under the conditions shown in Table 2.
The waveguide loss α was set to 0.

第5図に示すように、lrl”の半値全幅は波長で0.
 O2nm程度となり、非常に鋭い周波数特性が得られ
る。
As shown in FIG. 5, the full width at half maximum of "lrl" is 0.
It is approximately O2 nm, and a very sharp frequency characteristic can be obtained.

第6図は導波路損失α=lc+rr’とした場合の第5
図と同等の図である。この場合にはIr 2の値が小さ
くなっている。したがって、導波路損失としてはl c
m−’程度に押さえる必要がある。
Figure 6 shows the fifth waveguide loss when α = lc + rr'.
This is a diagram equivalent to the figure. In this case, the value of Ir 2 is small. Therefore, the waveguide loss is l c
It is necessary to keep it to about m-'.

第7図は本発明第二実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図を示す。この図も第1図と同様に、素子の
各部および層構造を明確にするため、必要な部分を誇張
して示している。
FIG. 7 shows perspective views of each manufacturing process of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. Similar to FIG. 1, this figure also exaggerates necessary parts in order to clarify each part of the element and the layer structure.

第7図(a)は、半導体基板上に量子井戸層5を含む層
構造を形成する工程を示す。すなわち、基板1上にバッ
ファ層2、クラッド層3、グレイデドインデクス層4、
量子井戸層5、ダレイデドインデクス層6、導波層7、
クラッド層11およびキャップ層12を順番に成長させ
る。
FIG. 7(a) shows a step of forming a layered structure including the quantum well layer 5 on a semiconductor substrate. That is, on the substrate 1, a buffer layer 2, a cladding layer 3, a graded index layer 4,
quantum well layer 5, dilated index layer 6, waveguide layer 7,
A cladding layer 11 and a cap layer 12 are grown in order.

第7図Q))は、量子井戸層5をエツチングして活性領
域を形成する工程を示す。この工程では、活性領域を形
成しようとする領域にマスクを設け、それ以外の部分に
ついて、キャップ層12、クラブト層11、導波層7、
グレイデドインデクス層6、活性層5およびダレイデド
インデクス層4をエツチングにより除去する。
FIG. 7Q)) shows the step of etching the quantum well layer 5 to form an active region. In this step, a mask is provided in the region where the active region is to be formed, and the cap layer 12, Crab layer 11, waveguide layer 7,
The graded index layer 6, active layer 5 and graded index layer 4 are removed by etching.

第7図(C)ないしくe)は、エツチングされた領域に
、活性領域からの出力光が入射する第一導波路と、この
第一導波路との間で相互に光が結合する第二導波路とを
選択成長させるとともに、第二導波路に第一導波路から
結合した光に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ
反射器を形成する工程を示す。
FIGS. 7(C) to 7(e) show a first waveguide through which output light from the active region enters the etched region, and a second waveguide through which light is mutually coupled between this first waveguide. 3 shows a process of selectively growing a waveguide and forming a Bragg reflector that reflects light of a specific wavelength included in light coupled from the first waveguide to the second waveguide.

第7図(C)に示す工程では、エツチングされた領域に
クラッド層18、導波層19およびクラッド層20を選
択成長させる。
In the step shown in FIG. 7(C), a cladding layer 18, a waveguide layer 19, and a cladding layer 20 are selectively grown in the etched region.

第7図(d)に示す工程では、クラッド層18の表面に
二つの回折格子10を刻む。
In the step shown in FIG. 7(d), two diffraction gratings 10 are carved on the surface of the cladding layer 18.

第7図(e)に示す工程では、クラッド層18をエツチ
ングしてリッジ13.14を形成する。このとき、リッ
ジ14の表面に回折格子10を残しておき、これをブラ
ッグ反射器とする。リッジ13.14により屈折率が実
効的に変化し、その領域に第一導波路および第二導波路
が形成される。
In the step shown in FIG. 7(e), the cladding layer 18 is etched to form ridges 13,14. At this time, the diffraction grating 10 is left on the surface of the ridge 14, and this is used as a Bragg reflector. The ridges 13, 14 effectively change the refractive index and form a first waveguide and a second waveguide in that region.

第8図は本発明第三実施例半導体レーザの平面図を示す
FIG. 8 shows a plan view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

この実施例は、ブラッグ反射器15と第一導波路(リッ
ジ13により定義される領域)との間に、光の結合を防
止するための溝80が設けられている。
In this embodiment, a groove 80 is provided between the Bragg reflector 15 and the first waveguide (the area defined by the ridge 13) to prevent light coupling.

また、この実施例ではりッジ13と14とが直線状に形
成されている。したがって第一導波路および第二導波路
も直線状となり、導波路の曲がりによって生じる損失を
減らすことができる。
Further, in this embodiment, the bridges 13 and 14 are formed in a straight line. Therefore, the first waveguide and the second waveguide are also straight, and it is possible to reduce loss caused by bending of the waveguide.

第9図は本発明第四実施例半導体レーザの断面図を示す
FIG. 9 shows a sectional view of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

この実施例は、第一導波路と第二導波路とを互いに異な
る層に集積化したものである。すなわち、基板91上に
クラッド層92、量子井戸層93および導波層94、ク
ラッド層95を成長させる。ここでは量子井戸層93と
導波層94とを同一の層として示す。
In this embodiment, the first waveguide and the second waveguide are integrated in different layers. That is, a cladding layer 92, a quantum well layer 93, a waveguide layer 94, and a cladding layer 95 are grown on a substrate 91. Here, the quantum well layer 93 and the waveguide layer 94 are shown as the same layer.

また、バッファ層およびダレイデドインデクス層につい
ては省略した。導波層94の領域には、クラッド層95
の上に導波層96を成長させ、その一部にブラッグ反射
器15を形成する。導波層96の上にはさらに、クラッ
ド層97を成長させる。
Further, the buffer layer and the delayed index layer are omitted. A cladding layer 95 is provided in the region of the waveguide layer 94.
A waveguide layer 96 is grown on the waveguide layer 96, and a Bragg reflector 15 is formed in a part of the waveguide layer 96. A cladding layer 97 is further grown on the waveguide layer 96.

第10図は本発明第五実施例半導体レーデの断面図を示
す。
FIG. 10 shows a sectional view of a semiconductor radar according to a fifth embodiment of the present invention.

この実施例は、第四実施例における導波層の中央部分を
導波層96側に湾曲させ、その領域のクラッド層95を
薄くしたものである。これにより、二つの導波路間の結
合をブラッグ反射器15の領域で弱く、中央で強くする
ことができる。
In this embodiment, the central portion of the waveguide layer in the fourth embodiment is curved toward the waveguide layer 96 side, and the cladding layer 95 in that region is made thinner. This allows the coupling between the two waveguides to be weak in the region of the Bragg reflector 15 and strong in the center.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の半導体レーザは、反射特
性のQ値が高いRORがモノリシックに集積化されてい
る。このため、単一モード性に優れ、発光スペクトル幅
が狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる効果があ
る。
As explained above, in the semiconductor laser of the present invention, an ROR having a high Q value of reflection characteristics is monolithically integrated. Therefore, it is possible to obtain a compact and stable semiconductor laser with excellent single mode properties and a narrow emission spectrum width.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第一実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図。 第2図は第一実施例の平面図。 第3図は導波路の間@Wと導波路間の結合係数にGとの
関係を示す図。 第4図はブラッグ反射器の結合係数に[l×長さLnに
対するそのブラッグ反射器の1Rnlの値を示す図。 第5図はブラッグ波長からの伝播定数のずれΔβに対す
るlR,12とlr 2の値を示す図。 第6図は導波路損失α=1cm−’とした場合の第5図
と同等の図。 第7図は本発明第二実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図。 第8図は本発明第三実施例半導体レーザの平面図。 第9図は本発明第四実施例半導体レーザの断面図。 第10図は本発明第五実施例半導体レーザの断面図。 L91・・・基板、2・・・バッファ層、3、II、1
8.20.92.95.97・・・クラッド層、4.6
・・・グレイデドインデクス層、5.93・・・量子井
戸層、7.19.94.96・・・導波層、8・・・マ
スク、10・・・回折格子、12・・・キャップ層、1
3.14・・・リッジ、15・・・ブラッグ反射器、1
6.17・・・電極。 特許出願人 光計測技術開発株式会社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 昂 図 W(4m) 烹 にD 1口 烹 回 烹 図 Δf’3(c醋 尾 回
FIG. 1 is a perspective view of each manufacturing process of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between @W between the waveguides and the coupling coefficient G between the waveguides. FIG. 4 is a diagram showing the value of 1Rnl of the Bragg reflector with respect to the coupling coefficient of the Bragg reflector [l×length Ln. FIG. 5 is a diagram showing the values of lR,12 and lr2 with respect to the deviation Δβ of the propagation constant from the Bragg wavelength. FIG. 6 is a diagram equivalent to FIG. 5 when the waveguide loss α=1 cm−'. FIG. 7 is a perspective view of each manufacturing process of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention. L91...Substrate, 2...Buffer layer, 3, II, 1
8.20.92.95.97...Clad layer, 4.6
... Graded index layer, 5.93 ... Quantum well layer, 7.19.94.96 ... Waveguide layer, 8 ... Mask, 10 ... Diffraction grating, 12 ... cap layer, 1
3.14...ridge, 15...Bragg reflector, 1
6.17... Electrode. Patent applicant Optical Measurement Technology Development Co., Ltd. Agent Patent attorney Nao Ide Takayoshizu W (4m) D 1 mouthful of heat Δf'3 (c Shioki

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体により形成された活性領域と、 この活性領域からの出力光を反射して上記活性領域に帰
還させる外部共振器と を備え、 上記外部共振器は、上記活性領域からの出力光が入射す
る第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路とを含み、この第二導波路に、上記第
一導波路から結合した光に含まれる特定波長の光を反射
するブラッグ反射器を含む 半導体レーザにおいて、 上記活性領域と上記外部共振器とが同一基板上に形成さ
れたこと を特徴とする半導体レーザ。 2、活性領域は量子井戸構造を含み、 第一導波路および第二導波路は、上記量子井戸構造の延
長部が無秩序化された層を導波層として含む 請求項1記載の半導体レーザ。 3、第一導波路および第二導波路は、選択成長された導
波層を含む請求項1記載の半導体レーザ。 4、外部共振器は、ブラッグ反射器と第一導波路との間
に、光の結合を防止するための溝を含む請求項1記載の
半導体レーザ。 5、第一導波路と第二導波路とは積層構造の異なる層に
ある請求項1記載の半導体レーザ。 6、ブラッグ反射器に電流または電圧を供給してその等
価屈折率を制御する手段を備えた請求項1記載の半導体
レーザ。 7、半導体基板上に量子井戸構造を形成する工程と、 この量子井戸構造の一部に活性領域を形成するとともに
、この活性領域以外の部分の量子井戸構造を無秩序化す
る工程と、 この工程により無秩序化された領域に、上記活性領域か
らの出力光が入射する第一導波路と、この第一導波路と
の間で相互に光が結合する第二導波路と、この第二導波
路に上記第一導波路から結合した光に含まれる特定波長
の光を反射するブラッグ反射器とを形成する工程と を含む半導体レーザの製造方法。 8、半導体基板上に活性層を含む層構造を形成する工程
と、 上記活性層をエッチングして活性領域を形成する工程と
、 この工程によりエッチングされた領域に、上記活性領域
からの出力光が入射する第一導波路と、この第一導波路
との間で相互に光が結合する第二導波路と、この第二導
波路に上記第一導波路から結合した光に含まれる特定波
長の光を反射するブラッグ反射器とを形成する工程と を含む半導体レーザの製造方法。
[Claims] 1. An active region formed of a semiconductor, and an external resonator that reflects output light from the active region and returns it to the active region, the external resonator comprising: a first waveguide into which the output light is incident, and a second waveguide into which light is coupled mutually between the first waveguide, and the second waveguide is coupled from the first waveguide to the second waveguide. What is claimed is: 1. A semiconductor laser including a Bragg reflector that reflects light of a specific wavelength included in the light, wherein the active region and the external resonator are formed on the same substrate. 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the active region includes a quantum well structure, and the first waveguide and the second waveguide include a layer in which an extension of the quantum well structure is disordered as a waveguide layer. 3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the first waveguide and the second waveguide include selectively grown waveguide layers. 4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the external cavity includes a groove for preventing light coupling between the Bragg reflector and the first waveguide. 5. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the first waveguide and the second waveguide are in different layers of a laminated structure. 6. The semiconductor laser according to claim 1, further comprising means for supplying current or voltage to the Bragg reflector to control its equivalent refractive index. 7. A step of forming a quantum well structure on a semiconductor substrate, a step of forming an active region in a part of this quantum well structure, and a step of disordering the quantum well structure in a part other than this active region; a first waveguide through which the output light from the active region enters the disordered region; a second waveguide through which light is mutually coupled to the first waveguide; and forming a Bragg reflector that reflects light of a specific wavelength included in the light coupled from the first waveguide. 8. A step of forming a layered structure including an active layer on a semiconductor substrate, a step of etching the active layer to form an active region, and a step of transmitting light output from the active region to the region etched by this step. A first waveguide into which light is incident, a second waveguide where light is coupled mutually between this first waveguide, and a specific wavelength included in the light coupled from the first waveguide to this second waveguide. and forming a Bragg reflector that reflects light.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007200942A (en) * 2006-01-23 2007-08-09 Fujitsu Ltd Optical module
WO2022153529A1 (en) * 2021-01-18 2022-07-21 日本電信電話株式会社 Semiconductor laser and method for designing same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334990A (en) * 1986-07-30 1988-02-15 Hitachi Ltd Light pulse generator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6334990A (en) * 1986-07-30 1988-02-15 Hitachi Ltd Light pulse generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007200942A (en) * 2006-01-23 2007-08-09 Fujitsu Ltd Optical module
WO2022153529A1 (en) * 2021-01-18 2022-07-21 日本電信電話株式会社 Semiconductor laser and method for designing same

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