JPH03174791A - 波長可変コヒーレント光源およびその製造方法 - Google Patents
波長可変コヒーレント光源およびその製造方法Info
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- JPH03174791A JPH03174791A JP2184832A JP18483290A JPH03174791A JP H03174791 A JPH03174791 A JP H03174791A JP 2184832 A JP2184832 A JP 2184832A JP 18483290 A JP18483290 A JP 18483290A JP H03174791 A JPH03174791 A JP H03174791A
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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。
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〕
活性層の近傍に設けられた回折格子により反射波を生成
して光を発振させる、可変周波数分布帰連形半導体レー
ザ、その製造方法、及びかかる半導体レーザを使った波
長可変コヒーレント光源に関し、 スペク１〜ル線幅が狭く、周波数可変領域が広く、簡単
な制御により出力強度を一定に保ったまま波長を変化さ
せることができ、より高周波まで追随することのできる
可変周波数分布帰還形半導体レーザ及びその製造方法を
提供することを目的とし、 半導体基板と、半導体基板上に形成され光を導波する光
導波層と、半導体基板上の光導波層近傍に形成されキャ
リアを注入されてキャリアの再結合に伴う誘導放出より
光を発生させる活性層と、活性層」二に形成され、活性
層中の光を活性層中に閉じ込めるクラッド層と、光導波
層中に形成され活性層中に形成された光を前後に反射す
る回折格子と、クラッド層上に形成され活性層中にクラ
ッド層を介してキャリアを注入する第１の電極（１０８
ａ、１０８ｂ、 １０９）と、基板上に形成され活性層
中に基板を介してキャリアを注入する第２の電極とを備
えた分布帰還形半導体レーザにおいて、該第１の電極は
複数の、相互に離間した電極部分よりなり、少くとも一
の電極部分は活性層中に生じる光の強度分布が最大とな
る位置にキャリアを注入するように構成してなり、 分布帰還形半導体レーザを使った波長可変コヒーレント
光源において、該分布帰還形半導体レーザを半導体基板
と、半導体基板上に形成され光を導波する先導液層と、
半導体基板上の光導波層近傍に形成されキャリアを注入
されてギヤリアの再結合に伴う誘導放出より光を発生さ
せる活性層と、活性層上に形成され、活性層中の光を活
性層中に閉じ込めるクラッド層と、光導波層中に形成さ
れ活性層中に形成された光を前後に反射する回折格子と
、クラッド層上に形成され活性層中にクラッド層を介し
てキャリアを注入する第１の電極と、基板上に形成され
活性層中に基板を介してギヤリアを注入する第２の電極
とを備え、該第１の電極か複数の、相互に離間した電極
部分よりなり、少くとも一の第１の電極部分が活性層中
に生しる光の強度分布が最大となる位置にキャリアを注
入するように設けられ、少くとも一の第２の電極部分が
活性層中に生じる光の強度分布が最小となる位置にキャ
リアを注入するように設けられるように構成し、該第１
の電極部分及び該第２の電極部分にはそれぞれ第１及び
第２の注入電流を、第１の注入電流が第２の注入電流以
下になるように供給し、該第１の電極部分にはさらに変
調信号が、第１の注入電流に重畳されて供給されるよう
に構成してなり、 前記分布帰還形半導体レーザを製造する方法において、
クラッド層表面から、複数の、各々半導体レーザの長手
方向に延在する溝を、メサ構造の両側に、半導体レーザ
の長手方向に相互に離間して形成し、クラッド層表面及
び溝表面を絶縁物の層で覆い、該絶縁物層のうち両側に
溝か形成されている領域上に、該複数の相互に離間した
電極部分に対応してクラッド層表面を露出する複数の開
口部を形成し、該絶縁物層上に導体層を堆積し、該導体
層をパターニングして該複数の開口部に対応し、相互に
離間した該複数の電極部分を形成する工程を有するよう
に構成してなる。
して光を発振させる、可変周波数分布帰連形半導体レー
ザ、その製造方法、及びかかる半導体レーザを使った波
長可変コヒーレント光源に関し、 スペク１〜ル線幅が狭く、周波数可変領域が広く、簡単
な制御により出力強度を一定に保ったまま波長を変化さ
せることができ、より高周波まで追随することのできる
可変周波数分布帰還形半導体レーザ及びその製造方法を
提供することを目的とし、 半導体基板と、半導体基板上に形成され光を導波する光
導波層と、半導体基板上の光導波層近傍に形成されキャ
リアを注入されてキャリアの再結合に伴う誘導放出より
光を発生させる活性層と、活性層」二に形成され、活性
層中の光を活性層中に閉じ込めるクラッド層と、光導波
層中に形成され活性層中に形成された光を前後に反射す
る回折格子と、クラッド層上に形成され活性層中にクラ
ッド層を介してキャリアを注入する第１の電極（１０８
ａ、１０８ｂ、 １０９）と、基板上に形成され活性層
中に基板を介してキャリアを注入する第２の電極とを備
えた分布帰還形半導体レーザにおいて、該第１の電極は
複数の、相互に離間した電極部分よりなり、少くとも一
の電極部分は活性層中に生じる光の強度分布が最大とな
る位置にキャリアを注入するように構成してなり、 分布帰還形半導体レーザを使った波長可変コヒーレント
光源において、該分布帰還形半導体レーザを半導体基板
と、半導体基板上に形成され光を導波する先導液層と、
半導体基板上の光導波層近傍に形成されキャリアを注入
されてギヤリアの再結合に伴う誘導放出より光を発生さ
せる活性層と、活性層上に形成され、活性層中の光を活
性層中に閉じ込めるクラッド層と、光導波層中に形成さ
れ活性層中に形成された光を前後に反射する回折格子と
、クラッド層上に形成され活性層中にクラッド層を介し
てキャリアを注入する第１の電極と、基板上に形成され
活性層中に基板を介してギヤリアを注入する第２の電極
とを備え、該第１の電極か複数の、相互に離間した電極
部分よりなり、少くとも一の第１の電極部分が活性層中
に生しる光の強度分布が最大となる位置にキャリアを注
入するように設けられ、少くとも一の第２の電極部分が
活性層中に生じる光の強度分布が最小となる位置にキャ
リアを注入するように設けられるように構成し、該第１
の電極部分及び該第２の電極部分にはそれぞれ第１及び
第２の注入電流を、第１の注入電流が第２の注入電流以
下になるように供給し、該第１の電極部分にはさらに変
調信号が、第１の注入電流に重畳されて供給されるよう
に構成してなり、 前記分布帰還形半導体レーザを製造する方法において、
クラッド層表面から、複数の、各々半導体レーザの長手
方向に延在する溝を、メサ構造の両側に、半導体レーザ
の長手方向に相互に離間して形成し、クラッド層表面及
び溝表面を絶縁物の層で覆い、該絶縁物層のうち両側に
溝か形成されている領域上に、該複数の相互に離間した
電極部分に対応してクラッド層表面を露出する複数の開
口部を形成し、該絶縁物層上に導体層を堆積し、該導体
層をパターニングして該複数の開口部に対応し、相互に
離間した該複数の電極部分を形成する工程を有するよう
に構成してなる。
本発明は、活性層の近傍に設けられた回折格子により反
射波を生成して光を発振させる、可変周波数分布帰還形
半導体レーザ、その製造方法及びかかる半導体レーザを
使った波長可変コヒーレント光源に関する。
射波を生成して光を発振させる、可変周波数分布帰還形
半導体レーザ、その製造方法及びかかる半導体レーザを
使った波長可変コヒーレント光源に関する。
次世代の超大容量光フアイバー通信システムに関連して
、コヒーレント光通信システムが研究されている。この
コヒーレント光通信システムは、光の波としての性質を
利用し、周波数変調や位相変調をかけて情報を伝送する
ものである。
、コヒーレント光通信システムが研究されている。この
コヒーレント光通信システムは、光の波としての性質を
利用し、周波数変調や位相変調をかけて情報を伝送する
ものである。
半導体レーザは駆動電流を変化させると、光出力と共に
発振する光の周波数も変化する性質を有する。送信側の
半導体レーザの駆動電流に変調波を重畳することにより
、光の周波数変調を行う周波数シフトキーイング（Ｆ
Ｓ Ｋ ）方式は、システムの構成が簡単なため、コヒ
ーレント光通信に最も有望な技術と期待されている。こ
のＦＳＫ方式を実現すめためには周波数変調特性の良好
な半導体レーザが必要とされる。
発振する光の周波数も変化する性質を有する。送信側の
半導体レーザの駆動電流に変調波を重畳することにより
、光の周波数変調を行う周波数シフトキーイング（Ｆ
Ｓ Ｋ ）方式は、システムの構成が簡単なため、コヒ
ーレント光通信に最も有望な技術と期待されている。こ
のＦＳＫ方式を実現すめためには周波数変調特性の良好
な半導体レーザが必要とされる。
光は波であるので電波と同様に周波数成分を持つ。マイ
クロ波通信等と同様に、光の周波数成分を変調すること
等により通信に利用することができれば、光の周波数は
２００ＴＨｚ程度と極めて高いので十分多量の情報を搬
送することができ、超大容量の光通信を実現する可能性
を有している。
クロ波通信等と同様に、光の周波数成分を変調すること
等により通信に利用することができれば、光の周波数は
２００ＴＨｚ程度と極めて高いので十分多量の情報を搬
送することができ、超大容量の光通信を実現する可能性
を有している。
第２１図（Ａ）、（Ｂ）は従来の強度変調を使った光通
信の例を示す。この場合は、レーザダイオードを第２１
図（Ａ）に示す、閾値レベルを超える駆動パルスにより
駆動することにより、第２１図（Ｂ）に示すような、レ
ーザダイオードのオンオフに対応する光出力が得られる
。あるいは、半導体レーザと光変調器とを別々に作って
強度変調を行うこともできる。この場合は半導体レーザ
からは一定光出力が得られるが、変調器が光を選択的に
吸収し、その出力には第２１図（Ｂ）に示すものと同等
の光出力が得られる。
信の例を示す。この場合は、レーザダイオードを第２１
図（Ａ）に示す、閾値レベルを超える駆動パルスにより
駆動することにより、第２１図（Ｂ）に示すような、レ
ーザダイオードのオンオフに対応する光出力が得られる
。あるいは、半導体レーザと光変調器とを別々に作って
強度変調を行うこともできる。この場合は半導体レーザ
からは一定光出力が得られるが、変調器が光を選択的に
吸収し、その出力には第２１図（Ｂ）に示すものと同等
の光出力が得られる。
しかし、このような強度変調光通信は、光が波であると
いう性質を利用していない。光は波であるので電波と同
様に周波数成分を持つ。マイクロ波通信等と同様に光の
周波数成分を変調することにより通信することができれ
ば、光の周波数は２００ＴＨｚ程度と極めて高いので十
分多量の情報を搬送することができ、超大容量の光通信
を実現すると考えられる。実際に光の周波数を任意に所
望量だけ変化させることはできなくても、何等かの手段
によって光の周波数を変化させて、それを情報とすれば
、光の波の性質を利用したコヒーレント光通信が可能と
なる。
いう性質を利用していない。光は波であるので電波と同
様に周波数成分を持つ。マイクロ波通信等と同様に光の
周波数成分を変調することにより通信することができれ
ば、光の周波数は２００ＴＨｚ程度と極めて高いので十
分多量の情報を搬送することができ、超大容量の光通信
を実現すると考えられる。実際に光の周波数を任意に所
望量だけ変化させることはできなくても、何等かの手段
によって光の周波数を変化させて、それを情報とすれば
、光の波の性質を利用したコヒーレント光通信が可能と
なる。
半導体レーザでは一般にその駆動電流を変化させると発
振波長も変化する。したがって、周波数変調をかけた光
出力を提供できる能力を有する。
振波長も変化する。したがって、周波数変調をかけた光
出力を提供できる能力を有する。
コヒーレント光通信では、受信側で光から信号成分を取
出す際に、ヘテロダイン／ホモダイン検波と呼ばれる方
法が用いられる。このヘテロダイ１ ン／ホモダイン検波は、マイクロ波通信やＴＶ。
出す際に、ヘテロダイン／ホモダイン検波と呼ばれる方
法が用いられる。このヘテロダイ１ ン／ホモダイン検波は、マイクロ波通信やＴＶ。
ラジオ等で幅広く用いられているもので、受信側に搬送
波と同じ周波数の局部発振器を備え、受信した信号と局
部発振器からの信号とを混合し、そのビート信号を用い
て必要な信号成分をフィルタして取出す。すなわち、ｆ
ｌ±Δｆｌの信号を受信し、局部発振器からｆｌの信号
を受け、両者を混合してΔｆｌの信号を取出す。この場
合、伝送する信号として中心周波数がｆｌの信号と共に
、ｆ２、ｆ３、ｆ４というように中心周波数の異なる信
号を周波数多重化して伝送し、受信側でその内のｌを選
択して受信することができる。
波と同じ周波数の局部発振器を備え、受信した信号と局
部発振器からの信号とを混合し、そのビート信号を用い
て必要な信号成分をフィルタして取出す。すなわち、ｆ
ｌ±Δｆｌの信号を受信し、局部発振器からｆｌの信号
を受け、両者を混合してΔｆｌの信号を取出す。この場
合、伝送する信号として中心周波数がｆｌの信号と共に
、ｆ２、ｆ３、ｆ４というように中心周波数の異なる信
号を周波数多重化して伝送し、受信側でその内のｌを選
択して受信することができる。
発振側のレーザは、所定の中心周波数ｆの周囲で周波数
変調を行う。分解能を高くするには、その周波数スペク
トルの半値幅が狭いほどよく、同一の周波数範囲内に多
量の情報を装架できる。また、変調特性は平坦で、応答
速度が速いことが望まれる。
変調を行う。分解能を高くするには、その周波数スペク
トルの半値幅が狭いほどよく、同一の周波数範囲内に多
量の情報を装架できる。また、変調特性は平坦で、応答
速度が速いことが望まれる。
光通信において、ｆｌ、ｆ２、ｆ３・・・のような複数
の周波数の光を用い、それらそれぞれに信号１２ 成分を重畳して周波数を変化させる場合、受信側でこれ
らの信号から必要な信号を取出す時に、局部発振器とし
て１つのレーザがｆｌ、ｆ２、・・・の各固定周波数で
発振できることが望ましい。１つのレーザ発振器でいく
つもの局部発振周波数を実現するためには、周波数を広
く変調することが望まれる。送信側においては、変調周
波数帯域でなるべく平坦な特性が望ましく、また、なる
べく狭い周波数帯で多くの情報を伝達するために、でき
るだけ半値幅の狭い発振が望ましい。
の周波数の光を用い、それらそれぞれに信号１２ 成分を重畳して周波数を変化させる場合、受信側でこれ
らの信号から必要な信号を取出す時に、局部発振器とし
て１つのレーザがｆｌ、ｆ２、・・・の各固定周波数で
発振できることが望ましい。１つのレーザ発振器でいく
つもの局部発振周波数を実現するためには、周波数を広
く変調することが望まれる。送信側においては、変調周
波数帯域でなるべく平坦な特性が望ましく、また、なる
べく狭い周波数帯で多くの情報を伝達するために、でき
るだけ半値幅の狭い発振が望ましい。
波長可変レーザをコヒーレント光通信で用いるためには
、波長が自由に変えられるだけでなく、出力光強度が一
定であり、発振スペクトル線幅が十分狭いことが要求さ
れる。出力光強度が一定でなければならないのは、周波
数変調された光を復調する際に光強度が変化すると、復
調した電気信号に光強度の変化成分が混入してしまい、
Ｓ／Ｎ比が低下するからである。また、発振スペクトル
線幅が十分狭くなくてはならないのは、先に説明したよ
うに、コヒーレント光通信が光に周波数変調をかけて伝
送しているので、搬送は自信の周波数ゆらぎが十分少な
いことが要求されるからである。
、波長が自由に変えられるだけでなく、出力光強度が一
定であり、発振スペクトル線幅が十分狭いことが要求さ
れる。出力光強度が一定でなければならないのは、周波
数変調された光を復調する際に光強度が変化すると、復
調した電気信号に光強度の変化成分が混入してしまい、
Ｓ／Ｎ比が低下するからである。また、発振スペクトル
線幅が十分狭くなくてはならないのは、先に説明したよ
うに、コヒーレント光通信が光に周波数変調をかけて伝
送しているので、搬送は自信の周波数ゆらぎが十分少な
いことが要求されるからである。
波長を変えられる半導体レーザとして、従来より分布帰
還形半導体レーザが知られている。
還形半導体レーザが知られている。
第２２図（Ａ）、（Ｂ）に従来の技術による埋め込み型
の単一電極を有する半導体レーザを示す。
の単一電極を有する半導体レーザを示す。
第２２（Ａ）が横断面図、第２２図（Ｂ）が縦断面図で
ある。
ある。
第２２図（Ｂ）において、たとえばｎ型のＩｎＰ基板２
０１の上に回折格子２０２を形成し、その上にｎ型Ｇａ
１ｎＡｓＰ層からなる光導波層２０３を形成し、その上
にｉ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からなる活性層２０４を形成し
、その上をｐ型ＩｎＰからなるクラッド層２０５で覆う
。基板２０１の下面とｐ型クラッド２０５上面にそれぞ
れ単一電極２０８．２０６を形成する。
０１の上に回折格子２０２を形成し、その上にｎ型Ｇａ
１ｎＡｓＰ層からなる光導波層２０３を形成し、その上
にｉ型Ｇａ１ｎＡｓＰ層からなる活性層２０４を形成し
、その上をｐ型ＩｎＰからなるクラッド層２０５で覆う
。基板２０１の下面とｐ型クラッド２０５上面にそれぞ
れ単一電極２０８．２０６を形成する。
電気的には、ｐ型頭域とｎ型領域とからなるダイオード
構造を構成している。また、光学的には活性層２０４の
上下をより低屈折率の層２０３．２０５か挟んで光閉じ
込め構造を構成している。
構造を構成している。また、光学的には活性層２０４の
上下をより低屈折率の層２０３．２０５か挟んで光閉じ
込め構造を構成している。
第２２図（Ａ）の横断面図を参照すると、活性層２０４
から基板２０１にかけてメサ構造が形成されている。こ
のメサの側面をｐ型１ｎＰ埋め込み層２１１ 、ｎ型Ｉ
ｎＰ埋め込み層２１２が埋め込んで、間にｐｎ接合２１
３を形成している。
から基板２０１にかけてメサ構造が形成されている。こ
のメサの側面をｐ型１ｎＰ埋め込み層２１１ 、ｎ型Ｉ
ｎＰ埋め込み層２１２が埋め込んで、間にｐｎ接合２１
３を形成している。
これらの埋め込み層２１１，２１２は、横方向に電気的
には電流阻止の機能を有し、光学的には活性層２０４に
対して光閉じ込め機能を有する。
には電流阻止の機能を有し、光学的には活性層２０４に
対して光閉じ込め機能を有する。
このように半導体レーザ構造が構成され、ｐ側電極２０
６からｎ側電極２０８に向かって電流を流すと、レーザ
発振を生じさせる。
６からｎ側電極２０８に向かって電流を流すと、レーザ
発振を生じさせる。
かかる従来の埋め込み型等の単一電極型レーザでも、駆
動電流に応じて発振周波数を変化させることができる。
動電流に応じて発振周波数を変化させることができる。
半導体レーザの周波数変調特性を評価する１つの方法と
して、ある周波数の一定強度の駆動電流に対する光の発
振周波数の変化の量をその周波数での変調効率として、
変調周波数を変えてスペクトルを測定する方法がある。
して、ある周波数の一定強度の駆動電流に対する光の発
振周波数の変化の量をその周波数での変調効率として、
変調周波数を変えてスペクトルを測定する方法がある。
第２２図（Ｃ）は従来の単一電極埋め込み構造半導体レ
ーザの上述の変調効率のスペクトルを概略的に示すグラ
フである。
ーザの上述の変調効率のスペクトルを概略的に示すグラ
フである。
周波数変調効率が、駆動電流の変調周波数１０〜１００
ＭＨｚ付近において著しく低下してしまうことが判る。
ＭＨｚ付近において著しく低下してしまうことが判る。
このように、周波数領域中の中間部分の特性が低下する
とその補正は極めて面倒なものとなる。
とその補正は極めて面倒なものとなる。
かかる中間周波数領域での変調効率の低下は、主に１０
０ＭＨｚ以下の周波数領域で支配的な熱的に誘起された
変調作用と１００ＭＨｚ以上の周波数領域で支配的なキ
ャリアとフォトンの相互作用による変調作用とがこの周
波数領域で打消し合うためと考えられる。低周波側の熱
の効果は、電流を上げた場合（キャリア数を増やした場
合）に、屈折率が増大、発振波長が長波長側ヘシフトす
る両方変移であるのに対して、高周波側でのキャリアと
フォトンとの相互関係によって生じる効果は、キャリア
数を増やした場合に、屈折率が減少し、発振波長が短波
長側ヘシフトする前方変移である。
０ＭＨｚ以下の周波数領域で支配的な熱的に誘起された
変調作用と１００ＭＨｚ以上の周波数領域で支配的なキ
ャリアとフォトンの相互作用による変調作用とがこの周
波数領域で打消し合うためと考えられる。低周波側の熱
の効果は、電流を上げた場合（キャリア数を増やした場
合）に、屈折率が増大、発振波長が長波長側ヘシフトす
る両方変移であるのに対して、高周波側でのキャリアと
フォトンとの相互関係によって生じる効果は、キャリア
数を増やした場合に、屈折率が減少し、発振波長が短波
長側ヘシフトする前方変移である。
６−
〔発明が解決しようとする課題〕
一方、従来より、広い周波数領域に亘って発振周波数を
安定に可変でき、かつ発振周波数の瞬間的な揺らぎに基
づく発振スペクトルの拡がり（スペクトル線幅）が狭い
光源のｌっとして、電極の一方を複数個の電極部分に分
割した多電極ＤＦＢ（分布帰還）レーザが知られている
（Ｙ、 Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉｅｔ ａｌ、Ｂｒｏａｄ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｓ
ｉｎｇｌ−ｅｍｏｄｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｗｉ
ｔｈ ａ ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ＬＡＳＥＲ” 、Ｂ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １ｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ ２２
、２３ ｒｄ ０ｃｔｏｂｏｒ １９８６）。
安定に可変でき、かつ発振周波数の瞬間的な揺らぎに基
づく発振スペクトルの拡がり（スペクトル線幅）が狭い
光源のｌっとして、電極の一方を複数個の電極部分に分
割した多電極ＤＦＢ（分布帰還）レーザが知られている
（Ｙ、 Ｙｏｓｈｉｋｕｎｉｅｔ ａｌ、Ｂｒｏａｄ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ ｕｎｄｅｒ ｓ
ｉｎｇｌ−ｅｍｏｄｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｗｉ
ｔｈ ａ ｍｕｌｔｉ−ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｄｉｓｔｒ
ｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ＬＡＳＥＲ” 、Ｂ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ １ｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ ２２
、２３ ｒｄ ０ｃｔｏｂｏｒ １９８６）。
この多電極ＤＦＢレーザは２電極素子であるＤＦＢレー
ザの一方の電極（たとえばｐ側電極）を２個以上に分割
し、分割した各電極に注入する電流の比率を変えること
により、レーザの発振状態を変化させ、発振周波数を変
化させるものである。
ザの一方の電極（たとえばｐ側電極）を２個以上に分割
し、分割した各電極に注入する電流の比率を変えること
により、レーザの発振状態を変化させ、発振周波数を変
化させるものである。
第２３図に従来の技術による多電極ＤＦＢレーザの例を
示す。
示す。
ｎ型１ｎＰ基板２０１の上に回折格子２０２が形成され
、その上にｎ型１ｎＧａＡｓ Ｐ光導波層２０３か形成
されている。この光導波層２０３の上に、エネルギギャ
ップがさらに狭いｉ型ｆｎＧａＡｓ Ｐ活性層２０４が
形成され、その上をｐ型ＩｎＰクラッド層２０５が覆っ
ている。基板２０１上にｎ側電極２０８ 、ｐ型りラッ
ド層上に２つに分割したｐ側電極２０６ａ、２０６ｂが
形成されている。なお、キャビティの片側の表面上には
反射防止膜２０９が形成されている。
、その上にｎ型１ｎＧａＡｓ Ｐ光導波層２０３か形成
されている。この光導波層２０３の上に、エネルギギャ
ップがさらに狭いｉ型ｆｎＧａＡｓ Ｐ活性層２０４が
形成され、その上をｐ型ＩｎＰクラッド層２０５が覆っ
ている。基板２０１上にｎ側電極２０８ 、ｐ型りラッ
ド層上に２つに分割したｐ側電極２０６ａ、２０６ｂが
形成されている。なお、キャビティの片側の表面上には
反射防止膜２０９が形成されている。
このような構成において、ｐ側電極２０６ａと２０６ｂ
を通して流す電流１１．Ｉ２の比率を変化させる。
を通して流す電流１１．Ｉ２の比率を変化させる。
すると、電流変化によってキャリア濃度の変化が生じ、
たとえば第２３図下側に示すように、キャビティ内での
光強度が場所によって変化する。このように、キャリア
濃度、光強度が変化すると、レーザ内の屈折率、従って
回折格子の実効的ピッチが変化し、発振周波数も変化す
る。
たとえば第２３図下側に示すように、キャビティ内での
光強度が場所によって変化する。このように、キャリア
濃度、光強度が変化すると、レーザ内の屈折率、従って
回折格子の実効的ピッチが変化し、発振周波数も変化す
る。
かかるキャリア濃度の不均一分布は、屈折と利得の 不
均一分布を引きおこす。その結果ＤＦＢレーザ全体とし
て、レーザ発振に必要な、振幅条件（−往復して強度が
１になる）や位相条件（−往復した時丁度同位となる）
が変化し、その結果レーザ発振を維持するのに必要な全
キャリア数も変化する（＝シきい値キャリア密度）。局
部的なキャリア数の変化によって共振器全体のキャリア
数の変化によって引きおこされた、屈折率や利得の変化
によって共振器全体のキャリア数か変化するので発振波
長及び光出力が変わる。
均一分布を引きおこす。その結果ＤＦＢレーザ全体とし
て、レーザ発振に必要な、振幅条件（−往復して強度が
１になる）や位相条件（−往復した時丁度同位となる）
が変化し、その結果レーザ発振を維持するのに必要な全
キャリア数も変化する（＝シきい値キャリア密度）。局
部的なキャリア数の変化によって共振器全体のキャリア
数の変化によって引きおこされた、屈折率や利得の変化
によって共振器全体のキャリア数か変化するので発振波
長及び光出力が変わる。
この従来の多電極分布帰還形半導体レーザては、電流１
．、Ｉ２の比Ｒ＝ＴＩ ／（ＴＩ ＋１２ ）を変化さ
せることにより、第２４図に示すように発振波長が変化
する。すなわち、電流Ｉ、＝Ｉ。
．、Ｉ２の比Ｒ＝ＴＩ ／（ＴＩ ＋１２ ）を変化さ
せることにより、第２４図に示すように発振波長が変化
する。すなわち、電流Ｉ、＝Ｉ。
（Ｒ＝０．５）の場合に比べて、電流■、を少なくする
（Ｒ＝０．２）と発振波長は短くなり、電流１１を多く
する（Ｒ＝０．７）と発振波長は短くなる。
（Ｒ＝０．２）と発振波長は短くなり、電流１１を多く
する（Ｒ＝０．７）と発振波長は短くなる。
このような構成により、スペクトル線幅が数〜１０ＭＨ
ｚ、光出力かｍＷ程度の周波数可変光出力が得られる。
ｚ、光出力かｍＷ程度の周波数可変光出力が得られる。
しかしながら、第２４図に示すように単に比Ｒを変えた
だけでは、発振波長と共に光強度も変化９ してしまうという問題があった。したがって、従来の多
電極分布帰還形半導体レーザを用いて光出力強度を一定
に保ったまま波長を変化させるためには、各電極５２ａ
、５２ｂから注入する電・流１１、Ｉ２を光強度と発振
波長の両面を考慮して総合的に制御する必要かあり、複
雑な制御を行わなければならないという問題があった。
だけでは、発振波長と共に光強度も変化９ してしまうという問題があった。したがって、従来の多
電極分布帰還形半導体レーザを用いて光出力強度を一定
に保ったまま波長を変化させるためには、各電極５２ａ
、５２ｂから注入する電・流１１、Ｉ２を光強度と発振
波長の両面を考慮して総合的に制御する必要かあり、複
雑な制御を行わなければならないという問題があった。
また、従来の多電極ＤＦＢレーザによれば、ＩＧＨｚ程
度までの平坦な周波数変調効率か可能となったが実用上
は１０ＧＨｚ以上までの変調か必要とされており、従来
の多電極ＤＦＢレーザでは周波数特性が不十分であった
。
度までの平坦な周波数変調効率か可能となったが実用上
は１０ＧＨｚ以上までの変調か必要とされており、従来
の多電極ＤＦＢレーザでは周波数特性が不十分であった
。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、スペクト
ル線幅が狭く、周波数可変領域が広い周波数可変半導体
レーザを提供することを目的とする。
ル線幅が狭く、周波数可変領域が広い周波数可変半導体
レーザを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、簡単な制御により、光出力強度を
一定に保ったまま波長を変化させることができる分布帰
還形半導体レーザを提供することを目的とする。
一定に保ったまま波長を変化させることができる分布帰
還形半導体レーザを提供することを目的とする。
０
本発明の他の目的は、より高周波まで追随することのて
きる埋め込み構造・多電極型の半導体発光装置を提供す
ることである。
きる埋め込み構造・多電極型の半導体発光装置を提供す
ることである。
また、本発明の他の目的は、このような高速動作・埋め
込み構造・多電極型の半導体発光装置の製造方法を提供
することである。
込み構造・多電極型の半導体発光装置の製造方法を提供
することである。
第１図を参照するに、本発明は上記の課題を、活性Ｈ１
０４と、活性層の近傍に形成された回折格子１０２とを
備えた分布帰還形半導体レーザ１００において、活性層
中に光強度が最大になる部分に対応して第１の注入電極
１０９を設け、活性層中の光強度が最小になる部分に対
応して第２及び第３の注入電極１０８ａ、 １０８ｂを
設け、第１の注入電極に供給される注入電流を制御して
発振波長を制御すると共に、第２及び第３の注入電極に
供給される注入電流を制御して光出力を一定に維持する
ことができる分布帰還形半導体レーザにより解決する。
０４と、活性層の近傍に形成された回折格子１０２とを
備えた分布帰還形半導体レーザ１００において、活性層
中に光強度が最大になる部分に対応して第１の注入電極
１０９を設け、活性層中の光強度が最小になる部分に対
応して第２及び第３の注入電極１０８ａ、 １０８ｂを
設け、第１の注入電極に供給される注入電流を制御して
発振波長を制御すると共に、第２及び第３の注入電極に
供給される注入電流を制御して光出力を一定に維持する
ことができる分布帰還形半導体レーザにより解決する。
本発明の分布帰還形半導体レーザでは、光強度が強い部
分に電流を注入すると、光強度及び発振波長が共に大き
く変化する。これは、第１図下のグラフに示すように、
光強度Ｐが強い部分では再結合によりキャリアＮの減少
が生じており、この状態で第１の注入電極１０９からキ
ャリアＪ１を注入するとその部分て活性層の屈折率か大
きく変化するためである。これに対し、光強度が弱い部
分にキャリアＪ２を注入すると、全体の光強度に対する
割合は低いため波長はほとんど変化しないが、この部分
での利得は変化するため出力光の強度は変化する。
分に電流を注入すると、光強度及び発振波長が共に大き
く変化する。これは、第１図下のグラフに示すように、
光強度Ｐが強い部分では再結合によりキャリアＮの減少
が生じており、この状態で第１の注入電極１０９からキ
ャリアＪ１を注入するとその部分て活性層の屈折率か大
きく変化するためである。これに対し、光強度が弱い部
分にキャリアＪ２を注入すると、全体の光強度に対する
割合は低いため波長はほとんど変化しないが、この部分
での利得は変化するため出力光の強度は変化する。
本発明による分布帰還形半導体レーザのこのような性質
を利用すれは、光出力を一定に保ちつつ波長を変化させ
ることができる。すなわち、光強度が強い部分に対応し
て設けられた第１の注入電極からの注入電流Ｉ。を制御
して波長を可変し、光強度が弱い部分に対応して設けら
れた第２．第３の注入電極からの注入電流ＩＩｌを制御
して先出力を可変する。したがって、出力レーザ光を検
出する検出手段を設けて、この検出出力をフィードバッ
クさせて注入電流Ｉ８を制御すれば、光出力を一定に保
ちつつ波長を変化させることができる。
を利用すれは、光出力を一定に保ちつつ波長を変化させ
ることができる。すなわち、光強度が強い部分に対応し
て設けられた第１の注入電極からの注入電流Ｉ。を制御
して波長を可変し、光強度が弱い部分に対応して設けら
れた第２．第３の注入電極からの注入電流ＩＩｌを制御
して先出力を可変する。したがって、出力レーザ光を検
出する検出手段を設けて、この検出出力をフィードバッ
クさせて注入電流Ｉ８を制御すれば、光出力を一定に保
ちつつ波長を変化させることができる。
以下、本発明を、本発明第１実施例について、第２（Ａ
）、（Ｂ）図〜第５図（Ａ）、 （Ｂ）を参照して説
明する。
）、（Ｂ）図〜第５図（Ａ）、 （Ｂ）を参照して説
明する。
第２図（Ａ）を参照するに、本発明第１実施例による半
導体レーザは電極分布帰還形半導体レーザと呼ばれるも
のであり、ｎ型ｒｎＰの基板１０１上に光導波層１０３
が形成されている。この光導波層１０３は、厚さｄが約
０．１ μｍ１バンドギヤツプエネルギーに相当する波
長であるＥＬ波長λｇが約１．３ μｍ 、不純物濃度
ｎか５ Ｘ ！’ ０１７ｃｍ−”のｎ型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐである。
導体レーザは電極分布帰還形半導体レーザと呼ばれるも
のであり、ｎ型ｒｎＰの基板１０１上に光導波層１０３
が形成されている。この光導波層１０３は、厚さｄが約
０．１ μｍ１バンドギヤツプエネルギーに相当する波
長であるＥＬ波長λｇが約１．３ μｍ 、不純物濃度
ｎか５ Ｘ ！’ ０１７ｃｍ−”のｎ型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐである。
第２図（Ａ）の断面図に示されているように、基板１０
１と光導波層１０３との境界には、ピッチが約２４０Ｏ
Ａで、深さか約３００〜４００人の回折格子２３ １０２か形成されている。本実施例では回折格子１０２
の位相を中央の４／λシフト領域１１５でλ／４だけシ
フトさせて後述する活性層１０４における光強度分布が
不均一になるようにしている。
１と光導波層１０３との境界には、ピッチが約２４０Ｏ
Ａで、深さか約３００〜４００人の回折格子２３ １０２か形成されている。本実施例では回折格子１０２
の位相を中央の４／λシフト領域１１５でλ／４だけシ
フトさせて後述する活性層１０４における光強度分布が
不均一になるようにしている。
光導波層１０３上には、厚さｄが約０．１μｍでＥＬ波
長λｇが約１．５５μｍのＧａ１ｎＡｓＰの活性層１０
４が形成されている。この活性層１０４を保護するため
のｐ型ＧａｒｎＡｓＰ （ＥＬ波長λｇ＝１．３μｍ。
長λｇが約１．５５μｍのＧａ１ｎＡｓＰの活性層１０
４が形成されている。この活性層１０４を保護するため
のｐ型ＧａｒｎＡｓＰ （ＥＬ波長λｇ＝１．３μｍ。
不純物濃度ｐ＝ ５ ｘ １０１７ｃｍ−’、厚さｄ＝
０．０６μｍ）のメルトバック防止層１０５が形成され
ている。更に、メルトバック防止層１０５上にはｐ型［
ｎＰ（不純物濃度ｐ−５Ｘ １０１７ｃｍ−’、厚さｄ
＝１〜２μｍ）のクラッド層１０６が形成されている。
０．０６μｍ）のメルトバック防止層１０５が形成され
ている。更に、メルトバック防止層１０５上にはｐ型［
ｎＰ（不純物濃度ｐ−５Ｘ １０１７ｃｍ−’、厚さｄ
＝１〜２μｍ）のクラッド層１０６が形成されている。
光導波層１０３及び活性層１０４は回折格子１０２と共
に光共振器１０３ａを形成する。
に光共振器１０３ａを形成する。
基板１０１の下面にはＡｕＧｅ／Ａｕのｎ側電極１１０
が全面に形成されている。クラッド層１０６上には、オ
ーミックコンタクトを取るために、ｐ＋型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ（不純物濃度ｐ＝ Ｉ Ｘ １０ ｌＱｃｍ−’、厚
さｄＱ、２μｍ）のコンタク）・層１０７ａ、 ］０７
ｂ、 １０７ｃを介し４ てｐ側電極である波長可変用電極１０９と光出力制御用
電極１０８ａ、 １０８ｂか形成されている。
が全面に形成されている。クラッド層１０６上には、オ
ーミックコンタクトを取るために、ｐ＋型Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ（不純物濃度ｐ＝ Ｉ Ｘ １０ ｌＱｃｍ−’、厚
さｄＱ、２μｍ）のコンタク）・層１０７ａ、 ］０７
ｂ、 １０７ｃを介し４ てｐ側電極である波長可変用電極１０９と光出力制御用
電極１０８ａ、 １０８ｂか形成されている。
また分布帰還形半導体レーザの両側面には、例えば発振
波長の４分の１厚さの（約２０００久） ＳｉＮで作ら
れた反射防止膜１１１が形成されている。
波長の４分の１厚さの（約２０００久） ＳｉＮで作ら
れた反射防止膜１１１が形成されている。
第２図（Ｂ）は横断面を示し、中央に示す共振器部分は
メサ型構造を形成している。メルトバック防止層１０５
かこのメサ型構造の頂上に位置している。メサ構造の側
面はｐ型［ｎＰ層１１２、ｎ型Ｉｎ２層１１３、ｐ型Ｉ
ｎＰ層１０Ｇが埋め込んている。また、この埋め込み層
の上にはＳｉＯ□等の絶縁層１１４が形成され、電流を
遮断するようにされている。
メサ型構造を形成している。メルトバック防止層１０５
かこのメサ型構造の頂上に位置している。メサ構造の側
面はｐ型［ｎＰ層１１２、ｎ型Ｉｎ２層１１３、ｐ型Ｉ
ｎＰ層１０Ｇが埋め込んている。また、この埋め込み層
の上にはＳｉＯ□等の絶縁層１１４が形成され、電流を
遮断するようにされている。
活性層１０４は高い屈折率を有し、その周囲にはより屈
折率の低い光導波層１０３、メルトバック防止層１０５
、クラッド層１０６、埋め込みＩｎＰ層１１２．１１３
が囲んでいる。このため、光閉じ込め構造が形成され、
光強度分布は活性層１０４において最も強い。
折率の低い光導波層１０３、メルトバック防止層１０５
、クラッド層１０６、埋め込みＩｎＰ層１１２．１１３
が囲んでいる。このため、光閉じ込め構造が形成され、
光強度分布は活性層１０４において最も強い。
かかる構造ては、電極１０８ａ、 ｌ０８ｂあるいは１
０９を介して注入されたキャリアは活性Ｎ１０４の両側
の、埋め込み層１１２及び１１３により形成されるｐｎ
接合に伴って生じる空乏領域により水平方向に狭窄され
、非常に効率よく活性層１０４中に注入される。
０９を介して注入されたキャリアは活性Ｎ１０４の両側
の、埋め込み層１１２及び１１３により形成されるｐｎ
接合に伴って生じる空乏領域により水平方向に狭窄され
、非常に効率よく活性層１０４中に注入される。
ところで、ＤＦＢレーザでは、一般に光が空間的に一様
に分布して形成された回折格子により反射されて共振を
生じるため、回折格子の中央部付近で左右両方向からの
光の干渉により光強度が最大になる傾向があり、本実施
例ではかかる活性層１０３中で光強度が最大になる位置
に略対応して前記λ／４シフト領域１１５が形成されて
いる。シフト位置１１５をこのように形成した場合、回
折格子は領域１１５に対して略左右対称に形成されてい
るため領域１１５に対応する活性層部分では強い光が存
在するのに対し、領域１１５に対して図中で右又は左に
オフセットした位置では回折格子の対称性が失われるた
め光干渉が弱く、光強度が弱くなる。
に分布して形成された回折格子により反射されて共振を
生じるため、回折格子の中央部付近で左右両方向からの
光の干渉により光強度が最大になる傾向があり、本実施
例ではかかる活性層１０３中で光強度が最大になる位置
に略対応して前記λ／４シフト領域１１５が形成されて
いる。シフト位置１１５をこのように形成した場合、回
折格子は領域１１５に対して略左右対称に形成されてい
るため領域１１５に対応する活性層部分では強い光が存
在するのに対し、領域１１５に対して図中で右又は左に
オフセットした位置では回折格子の対称性が失われるた
め光干渉が弱く、光強度が弱くなる。
第６図にシフト領域１１５を設けなかった場合の光強度
分布をＯで、シフト領域１１５を設けた場合の光強度分
布をＰで示す。
分布をＯで、シフト領域１１５を設けた場合の光強度分
布をＰで示す。
本実施例では回折格子１０２のシフト位置１１５ａ上の
光強度が強い領域にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの波長可変用電橋
１０９を設け、他の光強度が弱い領域に光出力制御用電
極１０８を設けている。波長可変用電極１０９から電流
Ｉ。が注入され、光出力制御用電極１０８から電流Ｉ８
が注入される。
光強度が強い領域にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの波長可変用電橋
１０９を設け、他の光強度が弱い領域に光出力制御用電
極１０８を設けている。波長可変用電極１０９から電流
Ｉ。が注入され、光出力制御用電極１０８から電流Ｉ８
が注入される。
次に、本発明の動作原理を第６図を参照しながら説明す
る。
る。
第３因は第１図とほぼ同様な、本発明の動作原理を説明
する図である。
する図である。
先にも説明したように、本発明の場合、共振器長の内で
光強度ＰにビークＰ ＭＡｘが形成されている。このよ
うな場合、共振器の全長に一様に電流を印加したとする
と、キャリアの消費は光強度の強い部分において強い。
光強度ＰにビークＰ ＭＡｘが形成されている。このよ
うな場合、共振器の全長に一様に電流を印加したとする
と、キャリアの消費は光強度の強い部分において強い。
すなわち、消費されて残るキャリア密度は光強度が強い
部分でより低くなる。第１図下側に示す曲線Ｎはこのよ
うに光強度分布が強い部分で低くなったキャリア密度分
布を概略的に示している。光強度分布に反比例して光強
度のピーク部分で谷になったキャリア密度分布が形成さ
れている。注入する電流密度が減少すると、キャリア密
度分布Ｎも減少するが、その程度は谷の部分でより大き
い。電流密度が減少しすぎると発振が停止する。注入す
る電流密度が上昇すると、キャリア密度分布も上昇する
が、その程度はキャリア密度分布の谷の部分で特に著し
く、敏感に反応して上に持ち上がる。そこで、光強度の
ピーク部分においてキャリア密度を低レベルにしておく
と、供給する電流密度に応じて半導体中のキャリア密度
が敏感に大きく応答する。従って、わずかな電流の変化
により光の波長をより大きく変化させることができ、高
効率の周波数受領を行うことができる。
部分でより低くなる。第１図下側に示す曲線Ｎはこのよ
うに光強度分布が強い部分で低くなったキャリア密度分
布を概略的に示している。光強度分布に反比例して光強
度のピーク部分で谷になったキャリア密度分布が形成さ
れている。注入する電流密度が減少すると、キャリア密
度分布Ｎも減少するが、その程度は谷の部分でより大き
い。電流密度が減少しすぎると発振が停止する。注入す
る電流密度が上昇すると、キャリア密度分布も上昇する
が、その程度はキャリア密度分布の谷の部分で特に著し
く、敏感に反応して上に持ち上がる。そこで、光強度の
ピーク部分においてキャリア密度を低レベルにしておく
と、供給する電流密度に応じて半導体中のキャリア密度
が敏感に大きく応答する。従って、わずかな電流の変化
により光の波長をより大きく変化させることができ、高
効率の周波数受領を行うことができる。
光強度が強く、キャリアが足りなくなっている部分のキ
ャリア数は、外から加える電流によって非常に敏感に（
わずかの変化でも大きく）変化し、しきい値キャリア密
度を変化させ、波長が変化する。特に足りない部分へ補
う形で制御すると、全体としては、キャリア数が足りな
くなっている部分を無くすことになり、全体のキャリア
数（しきい値キャリア密度）は減少、発振波長は長くな
る方向にうごく。これはつまり注入電流１ｃより生じる
キャリアの効果が熱の効果と同位相の両方変移を生じる
ことを意味する。従って、直流状態では波長可変範囲の
拡大が、また高周波的には、平坦なＦＭ特性が実現でき
る。一方、電流Ｉｓを増やした場合には、局部的なキャ
リアの不均一をさらに強めることになり、全体のキャリ
ア数は増大、発振波長は短かくなる。この効果は、通常
のＤＦＢと同じであり、いわゆる熱の効果と打消し合っ
て波長が実際にはほとんど動かなくなる。また、もとも
と十分なキャリア数がある部分の電流を変えているため
、相対的なキャリア数変化が小さく、いわゆるキャリア
の効果は小さい。
ャリア数は、外から加える電流によって非常に敏感に（
わずかの変化でも大きく）変化し、しきい値キャリア密
度を変化させ、波長が変化する。特に足りない部分へ補
う形で制御すると、全体としては、キャリア数が足りな
くなっている部分を無くすことになり、全体のキャリア
数（しきい値キャリア密度）は減少、発振波長は長くな
る方向にうごく。これはつまり注入電流１ｃより生じる
キャリアの効果が熱の効果と同位相の両方変移を生じる
ことを意味する。従って、直流状態では波長可変範囲の
拡大が、また高周波的には、平坦なＦＭ特性が実現でき
る。一方、電流Ｉｓを増やした場合には、局部的なキャ
リアの不均一をさらに強めることになり、全体のキャリ
ア数は増大、発振波長は短かくなる。この効果は、通常
のＤＦＢと同じであり、いわゆる熱の効果と打消し合っ
て波長が実際にはほとんど動かなくなる。また、もとも
と十分なキャリア数がある部分の電流を変えているため
、相対的なキャリア数変化が小さく、いわゆるキャリア
の効果は小さい。
また、光にも説明したように、光強度の強い所の′電流
密度を少なくすることにより、キャリアは、ますます足
りなくなっているため、はんのわずかなキャリア数の変
動により、周波数は大きく変化する。つまり変調効率が
より大きくなる。また、レーザ全体としては発振状態で
用いている（どの場所でも利得のある状態）ので、キャ
リアとフォトンの相互作用に基づく共鳴現象により１０
ＧＨ２以上の高周波まで、変調がかかる利点が得られる
。
密度を少なくすることにより、キャリアは、ますます足
りなくなっているため、はんのわずかなキャリア数の変
動により、周波数は大きく変化する。つまり変調効率が
より大きくなる。また、レーザ全体としては発振状態で
用いている（どの場所でも利得のある状態）ので、キャ
リアとフォトンの相互作用に基づく共鳴現象により１０
ＧＨ２以上の高周波まで、変調がかかる利点が得られる
。
本実施例では、第３図に示すように、定電流源１５１が
一方の電極１０８及び他方の電極１０８に接続され、変
調信号源が電極１０９に接続されて、定電流源１５１か
らキャリアが電流密度Ｊ２で注入されることにより半導
体レーザの駆動が行われ、変調電流源１５２からキャリ
アが電流密度Ｊ１で注入されることにより発振周波数の
変調が行われる構成となっているが、その際無信号状態
での電流密度ＪｌをＪ２と同等ないしそれ以下とするこ
とにより（Ｊｌ≦Ｊ２）、最も効率的に電極１０９直下
のキャリア密度を変化させることができ、従って最も効
率的な変調を行うことができるのがわかる。
一方の電極１０８及び他方の電極１０８に接続され、変
調信号源が電極１０９に接続されて、定電流源１５１か
らキャリアが電流密度Ｊ２で注入されることにより半導
体レーザの駆動が行われ、変調電流源１５２からキャリ
アが電流密度Ｊ１で注入されることにより発振周波数の
変調が行われる構成となっているが、その際無信号状態
での電流密度ＪｌをＪ２と同等ないしそれ以下とするこ
とにより（Ｊｌ≦Ｊ２）、最も効率的に電極１０９直下
のキャリア密度を変化させることができ、従って最も効
率的な変調を行うことができるのがわかる。
これに対し、従来の多電極ＤＦＢレーザては、変調をか
けるべき電極を非常に低バイアスで駆動して、発振閾値
以下の状態で変調を行っていた。
けるべき電極を非常に低バイアスで駆動して、発振閾値
以下の状態で変調を行っていた。
全体を発振閾値以下にすると、レーザ発振が停止してし
まうが、、他の部分を発振閾値以上にすることによって
、わずかに発振を維持している。このような状態では、
光強度分布に顕著なピークは発生せず、第２４図に示す
ように全体がほぼ一様の光強度分布を有していた。この
ような状態においては、周波数変調の効率はよいが、周
波数応答が自然放出寿命時間程度（約ＩＧＨｚ）までと
いう制約が伴う。すなわち、電流密度が閾値をわずかに
越える程度であると、電流のうち、はとんどの成分は自
然発光に消費される。この自然発光は、レーザ発振光に
取っては雑音となる。この自然放出光は自然放出寿命時
間で規定されるので、半導体発光装置全体の応答が自然
放出寿命時間程度に製作されてしまう。
まうが、、他の部分を発振閾値以上にすることによって
、わずかに発振を維持している。このような状態では、
光強度分布に顕著なピークは発生せず、第２４図に示す
ように全体がほぼ一様の光強度分布を有していた。この
ような状態においては、周波数変調の効率はよいが、周
波数応答が自然放出寿命時間程度（約ＩＧＨｚ）までと
いう制約が伴う。すなわち、電流密度が閾値をわずかに
越える程度であると、電流のうち、はとんどの成分は自
然発光に消費される。この自然発光は、レーザ発振光に
取っては雑音となる。この自然放出光は自然放出寿命時
間で規定されるので、半導体発光装置全体の応答が自然
放出寿命時間程度に製作されてしまう。
これに対して、レーザ全体として十分深い発振状態で動
作させると、自然放出光の雑音成分が少く、全体として
レーザ固有のいわゆる緩和振動周波数（約１００ＧＨｚ
以上）までの平坦な特性を得ることができる。
作させると、自然放出光の雑音成分が少く、全体として
レーザ固有のいわゆる緩和振動周波数（約１００ＧＨｚ
以上）までの平坦な特性を得ることができる。
第４図はこのような従来技術によるものと本発明の実施
例によるものとの周波数変調効率を概略１ 的に対比して示す。
例によるものとの周波数変調効率を概略１ 的に対比して示す。
第４図中、実線で示した従来例は第２４図に示したよう
な２電極構成の半導体レーザの周波数対変調効率特性を
示し、点線で示した従来例は第２３図（Ｃ）に示した１
電極構成の半導体レーザの同様な特性を示す。この図よ
り明らかなように、２電極構成の半導体レーザの場合Ｉ
ＧＨｚを越えた周波数域で周波数変調効率が急激に低
下するのがわかる。また、１電極構成の場合は変調効率
が中間の周波数域で低下するのは先に説明した通りであ
る。これに対し、本発明によれば１０ＧＨｚに近い周波
数まで十分な変調効率を得ることができる。
な２電極構成の半導体レーザの周波数対変調効率特性を
示し、点線で示した従来例は第２３図（Ｃ）に示した１
電極構成の半導体レーザの同様な特性を示す。この図よ
り明らかなように、２電極構成の半導体レーザの場合Ｉ
ＧＨｚを越えた周波数域で周波数変調効率が急激に低
下するのがわかる。また、１電極構成の場合は変調効率
が中間の周波数域で低下するのは先に説明した通りであ
る。これに対し、本発明によれば１０ＧＨｚに近い周波
数まで十分な変調効率を得ることができる。
次に、本実施例の分布帰還形半導体レーザにおいて注入
電流１ｃ、■６を変化させた場合の出力レーザ光の特性
を第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す。
電流１ｃ、■６を変化させた場合の出力レーザ光の特性
を第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す。
光出力制御用電極１０８ａ、 １０８ｂから注入される
電極Ｉ８を一定にして、波長可変用電極１０９から注入
される電流Ｉ。を増加させると、第５図（Ａ）に示すよ
うに、出力レーザ光の波長は長くなり、光強度も強くな
るように変化する。一方、波長可３２ 変用電極１０９ｂから注入される電流１ｃを一定にして
、光出力制御用電極１０８から注入される電流Ｉ８を増
加させると、第５図（Ｂ）に示すように、出力レーザ光
の波長は変化せず、光強度のみが変化する。したがって
、波長可変用電極１０９による注入電流■。を変化させ
て波長を変化させ、光出力制御用電極１０８による注入
電流■８により光出力強度を一定にするように制御すれ
ばよい。
電極Ｉ８を一定にして、波長可変用電極１０９から注入
される電流Ｉ。を増加させると、第５図（Ａ）に示すよ
うに、出力レーザ光の波長は長くなり、光強度も強くな
るように変化する。一方、波長可３２ 変用電極１０９ｂから注入される電流１ｃを一定にして
、光出力制御用電極１０８から注入される電流Ｉ８を増
加させると、第５図（Ｂ）に示すように、出力レーザ光
の波長は変化せず、光強度のみが変化する。したがって
、波長可変用電極１０９による注入電流■。を変化させ
て波長を変化させ、光出力制御用電極１０８による注入
電流■８により光出力強度を一定にするように制御すれ
ばよい。
第６図は本実施例の分布帰還形半導体レーザを波長可変
で定出力動作可能なように制御する構成を示す。本実施
例の分布帰還形半導体レーザ１００の波長可変用電極１
０９には変調信号源１５７が接続され、光出力ｆｌｄＪ
御用電極用電極ａ、 １０８ｂには光出力制御回路１５
３が接続されている。出力レーザ光は分布帰還形半導体
レーザ１００の前方向から出力される。分布帰還形半導
体レーザ１００の後方向には、後方向から出力されるレ
ーザ光を検出するために、例えばＰＩＮフォトダイオー
ド等の光検出素子１５４が設けられている。光検出素子
１５４の検出信号は光出力制御回路１５３にフィードバ
ックされ、光出力制御回路１５３は、この検出信号に基
づいて出力レーザ光が一定になるようにフィードバック
制御する。
で定出力動作可能なように制御する構成を示す。本実施
例の分布帰還形半導体レーザ１００の波長可変用電極１
０９には変調信号源１５７が接続され、光出力ｆｌｄＪ
御用電極用電極ａ、 １０８ｂには光出力制御回路１５
３が接続されている。出力レーザ光は分布帰還形半導体
レーザ１００の前方向から出力される。分布帰還形半導
体レーザ１００の後方向には、後方向から出力されるレ
ーザ光を検出するために、例えばＰＩＮフォトダイオー
ド等の光検出素子１５４が設けられている。光検出素子
１５４の検出信号は光出力制御回路１５３にフィードバ
ックされ、光出力制御回路１５３は、この検出信号に基
づいて出力レーザ光が一定になるようにフィードバック
制御する。
分布帰還形半導体レーザ１００の出力レーザ光の波長を
変化させる場合には、変調信号源１５１の出力電圧を変
化させて注入電流■。を変化させる一方、発振波長の変
化に応じて生じる光出力強度の変化を光検出素子１５４
で検出し、検出信号に応じて光出力制御回路１５３から
注入される注入電流■８をフィードバック制御して光出
力を一定に保つことができる。
変化させる場合には、変調信号源１５１の出力電圧を変
化させて注入電流■。を変化させる一方、発振波長の変
化に応じて生じる光出力強度の変化を光検出素子１５４
で検出し、検出信号に応じて光出力制御回路１５３から
注入される注入電流■８をフィードバック制御して光出
力を一定に保つことができる。
第７図は本実施例の分布帰還形半導体レーザを波長可変
で定出力動作可能なように制御する他の具体例である。
で定出力動作可能なように制御する他の具体例である。
本具体例では一方の光出力制御用電極１０８ａには固定
電源１５５により一定の電流Ｉ８を注入し、他方の光出
力制御用電極１０８ｂの注入電流１８２を光出力制御回
路１５３によりフィードバック制御するものである。す
なわち、変調信号源１５７の電圧を変化させて発振波長
を変化させると共に、光出力制御回路１５３により光検
出素子１５４の検出信号に応じて注入電流■８□をフィ
ードバック制御して光出力強度を一定に保つようにする
。
電源１５５により一定の電流Ｉ８を注入し、他方の光出
力制御用電極１０８ｂの注入電流１８２を光出力制御回
路１５３によりフィードバック制御するものである。す
なわち、変調信号源１５７の電圧を変化させて発振波長
を変化させると共に、光出力制御回路１５３により光検
出素子１５４の検出信号に応じて注入電流■８□をフィ
ードバック制御して光出力強度を一定に保つようにする
。
このように本実施例によれば電極を波長可変用電極と光
出力制御用電極とに分離し、これら波長可変用電極と光
出力制御用電極により波長制御と光出力制御を独立に制
御することができるので、簡単な制御により、光出力強
度を一定に保ったまま波長を変化させることができる。
出力制御用電極とに分離し、これら波長可変用電極と光
出力制御用電極により波長制御と光出力制御を独立に制
御することができるので、簡単な制御により、光出力強
度を一定に保ったまま波長を変化させることができる。
従来の半導体レーザの共振器長は、高々３００〜４００
μｍであった。これは次のような理由による。
μｍであった。これは次のような理由による。
半導体レーザは、主に液相成長（Ｌ Ｐ Ｅ）を用いて
形成されていた。ＬＰＥ戒長０場合、面内方向に厚さ分
布、組成分布が生じることが避は難い。
形成されていた。ＬＰＥ戒長０場合、面内方向に厚さ分
布、組成分布が生じることが避は難い。
均一な厚さおよび組成を求める場合には、共振器長とし
て３００〜４００μｍが限度である。このため、レーザ
の共振器長は３００〜４００μｍであった。
て３００〜４００μｍが限度である。このため、レーザ
の共振器長は３００〜４００μｍであった。
本発明においては、レーザの共振器長として、少なくと
も５００μｍ以上を選択している。５００μｍ以上とす
ることによって、組成分布、厚さ分布か生じることは避
は難いが、長さを５００７１ｍ以上５ とすることによって、まず発光の共振器内への閉じ込め
の程度を強くし、スペクトル線幅を狭くすることか可能
になる。すなわち、研究の結果、共振器長を５００μｍ
以上とすることにより、数百ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の狭
いスペクトル線幅を再現性よく得ることができることが
判った。
も５００μｍ以上を選択している。５００μｍ以上とす
ることによって、組成分布、厚さ分布か生じることは避
は難いが、長さを５００７１ｍ以上５ とすることによって、まず発光の共振器内への閉じ込め
の程度を強くし、スペクトル線幅を狭くすることか可能
になる。すなわち、研究の結果、共振器長を５００μｍ
以上とすることにより、数百ｋＨｚ〜２ＭＨｚ程度の狭
いスペクトル線幅を再現性よく得ることができることが
判った。
長井振器化はまたレーザを駆動した時の発熱を効率よく
逃がすことを可能にする。このため高出力化の点でも有
効である。
逃がすことを可能にする。このため高出力化の点でも有
効である。
共振器長を長くすると、さらに共振器内の光強度分布が
生じ易くなり、たとえば中央付近にその他の部分より極
めて強い光強度を実現することができる。
生じ易くなり、たとえば中央付近にその他の部分より極
めて強い光強度を実現することができる。
第８図は１７４波長シフト領域上の電極１０９の電極長
と半導体レーザ全長の比に対する周波数可変範囲を調べ
た結果を示すグラフである。横軸は１／４波長シフＩ・
領域を有する部分上か電極の長さり。のレーザ全長りに
対する比Ｌｃ／Ｌを示し、縦軸が電流を変えることによ
って周波数の変化する割合を示す。
と半導体レーザ全長の比に対する周波数可変範囲を調べ
た結果を示すグラフである。横軸は１／４波長シフＩ・
領域を有する部分上か電極の長さり。のレーザ全長りに
対する比Ｌｃ／Ｌを示し、縦軸が電流を変えることによ
って周波数の変化する割合を示す。
６
１／４波長シフトを行った点の上の電極の長さを変える
と周波数可変の程度か変化している。実用上必要とされ
る１００ＧＨｚ以上の周波数可変範囲を得ようとすると
、電極長の比率り。／Ｌの値は、約０．２５以上あるこ
とが望ましいことが判る。
と周波数可変の程度か変化している。実用上必要とされ
る１００ＧＨｚ以上の周波数可変範囲を得ようとすると
、電極長の比率り。／Ｌの値は、約０．２５以上あるこ
とが望ましいことが判る。
以上、本発明の第１実施例を説明したが、第３図に曲線
０で示したように、λ／４シフト領域１１５を必ずしも
設けなくても活性層中に光強度分布のピークは生じるた
め、電極１０９をかかる自然に生じる光強度分布のピー
クに対応して設けることにより、本発明と同様な周波数
変調を、効率は多少落ちるが行うことができる。
０で示したように、λ／４シフト領域１１５を必ずしも
設けなくても活性層中に光強度分布のピークは生じるた
め、電極１０９をかかる自然に生じる光強度分布のピー
クに対応して設けることにより、本発明と同様な周波数
変調を、効率は多少落ちるが行うことができる。
次に、本発明の第二実施例を説明する。
第９図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第二実施例による半導
体レーザ装置１００′を示す。第９図（Ａ）は平面図、
第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）中線１２−１２’に沿う切
断面を示す斜視図である。
体レーザ装置１００′を示す。第９図（Ａ）は平面図、
第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）中線１２−１２’に沿う切
断面を示す斜視図である。
第９図（Ｂ）を参照して説明すると、ｎ型ＩｎＰ基板１
０１の上にｎ型ＧａＩｎＡｓＰ光導波層１０３が積層さ
れ、その上にｉ型のＧａ１ｎＡｓＰ活性層１０４が積層
されて、メザ状にエツチングされている。この活性層１
０４の両側には基板１０１ と逆導電型のｐ型［ｎＰ層
１１２およびその上のｎ型［ｎＰ層１１３が埋め込まれ
ている。この上にｐ型ＩｎＰＭ１０６がクラッド層とし
て形威され、クラッド層の上をｐ“型ＧａＩｎＡｓＰコ
ンタクト層１０７が覆っている。この表面から埋め込み
層１１２．１１３間のｐｎ接合を貫通して基板１０１に
達する溝部１４１が活性層の両側に形成されている。但
し、溝部は共振器長手方向に沿って連続しておらず、途
中で分断されている。溝部を形成後、表面にはＳｉＯ□
等の絶縁膜１１４′が形成され、電極を形成すべき部分
には開口１２２が設けられている。この開口を介してｐ
側電極１０８ａ、 １０８ｂあるいは１０９かコンタク
ト層１０７にコンタクトする。
０１の上にｎ型ＧａＩｎＡｓＰ光導波層１０３が積層さ
れ、その上にｉ型のＧａ１ｎＡｓＰ活性層１０４が積層
されて、メザ状にエツチングされている。この活性層１
０４の両側には基板１０１ と逆導電型のｐ型［ｎＰ層
１１２およびその上のｎ型［ｎＰ層１１３が埋め込まれ
ている。この上にｐ型ＩｎＰＭ１０６がクラッド層とし
て形威され、クラッド層の上をｐ“型ＧａＩｎＡｓＰコ
ンタクト層１０７が覆っている。この表面から埋め込み
層１１２．１１３間のｐｎ接合を貫通して基板１０１に
達する溝部１４１が活性層の両側に形成されている。但
し、溝部は共振器長手方向に沿って連続しておらず、途
中で分断されている。溝部を形成後、表面にはＳｉＯ□
等の絶縁膜１１４′が形成され、電極を形成すべき部分
には開口１２２が設けられている。この開口を介してｐ
側電極１０８ａ、 １０８ｂあるいは１０９かコンタク
ト層１０７にコンタクトする。
また、ｎ型基板１０１の下面にはｎ側電極１１０が形成
されている。ｐ側電極１０９は共振器長方向に連続せず
に分断して形成されている。また、装置１００′の両長
手端には反射防止膜１１１が形成されている。
されている。ｐ側電極１０９は共振器長方向に連続せず
に分断して形成されている。また、装置１００′の両長
手端には反射防止膜１１１が形成されている。
第９図（Ａ）に示すように、共振器長方向に沿って３つ
のｐ側電極セグメント１．０８ａ、 １０９．１０８ｂ
が形成され、その間には電極分離領域１４２が形成され
ている。電極分離領域１４２には溝部１４１は形成され
ておらず、平坦な表面を有する。
のｐ側電極セグメント１．０８ａ、 １０９．１０８ｂ
が形成され、その間には電極分離領域１４２が形成され
ている。電極分離領域１４２には溝部１４１は形成され
ておらず、平坦な表面を有する。
第１実施例の場合と同様に、ｎ型Ｇａ［ｎＡｓＰ光導波
層１０３はＥＬ波長約１．３μｍ、ｎ型不純物濃度約５
Ｘ １０１７ｃｍ−’、厚さ約０．１．ｃｚｍを有す
る。ｉ型Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層１０４はＥＬ波長約１．
５５μｍ、厚さ約０．１μｍを有する。ｐ型ｒｎＰクラ
ッド層１０６はｐ型不純物濃度約５ Ｘ １０１７ｃｍ
−”を有する。活性層を含むメサの幅は、たとえば約１
〜２μｍ程度である。活性層の側部を埋め込むｐ型ｒｎ
Ｐ層１１２は、たとえばｐ型不純物濃度約５ Ｘ １０
”ｃｍ−３を有し、ｎ型ｒｎＰ層１１３は、たとえばｎ
型不純物濃度約５ Ｘ １０１７ｃｍ−３を有する。Ｇ
ａ１ｎＡｓＰコンタクト層１０７はｐ側電極のコンタク
トを形成するための層であり、たとえばｐ型不純物濃度
約１×１０１９ｃｍ−３を有する。
層１０３はＥＬ波長約１．３μｍ、ｎ型不純物濃度約５
Ｘ １０１７ｃｍ−’、厚さ約０．１．ｃｚｍを有す
る。ｉ型Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層１０４はＥＬ波長約１．
５５μｍ、厚さ約０．１μｍを有する。ｐ型ｒｎＰクラ
ッド層１０６はｐ型不純物濃度約５ Ｘ １０１７ｃｍ
−”を有する。活性層を含むメサの幅は、たとえば約１
〜２μｍ程度である。活性層の側部を埋め込むｐ型ｒｎ
Ｐ層１１２は、たとえばｐ型不純物濃度約５ Ｘ １０
”ｃｍ−３を有し、ｎ型ｒｎＰ層１１３は、たとえばｎ
型不純物濃度約５ Ｘ １０１７ｃｍ−３を有する。Ｇ
ａ１ｎＡｓＰコンタクト層１０７はｐ側電極のコンタク
トを形成するための層であり、たとえばｐ型不純物濃度
約１×１０１９ｃｍ−３を有する。
本実施例では第９図（Ａ）に示すように、複数のセグメ
ント電掩１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９の間に平坦な
電極分離領域１４２が存在するので、セグメント電極相
互間のパターニングによる分離は完全になされ、このた
めセグメント電極間が短絡するような事故は容易に防止
できる。また、活性層を含むレーザの実質的部分は溝部
１１１によってその外側から分離されているので、埋め
込み層のｐｎ接合に伴う浮遊容量が大幅に低減される。
ント電掩１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９の間に平坦な
電極分離領域１４２が存在するので、セグメント電極相
互間のパターニングによる分離は完全になされ、このた
めセグメント電極間が短絡するような事故は容易に防止
できる。また、活性層を含むレーザの実質的部分は溝部
１１１によってその外側から分離されているので、埋め
込み層のｐｎ接合に伴う浮遊容量が大幅に低減される。
これに伴い、ＩＧＨｚを越えて１０ＧＨｚに達する高速
変調を安定に遠戚することが可能となる。
変調を安定に遠戚することが可能となる。
この電極分離領域１４２は光吸収領域として作用するた
め電極分離領域１４２の幅は余り長すぎないほうが好ま
しく、たとえば１０〜３０μｍ程度にされる。
め電極分離領域１４２の幅は余り長すぎないほうが好ま
しく、たとえば１０〜３０μｍ程度にされる。
対になる溝部１４１の間の間隔は、活性層１０４、埋め
込み層１１２，１１３を含んで共振器を画成する最も重
要な部分であり、たとえばその幅は約５〜８μｍ程度に
される。また、溝部１４１は電気的分離のための領域で
あると同時に、その上を電極が横断する領域であり、た
とえば幅１０〜２０μｍ程度にされる。また、溝の深さ
は、たとえば３〜４μｍである。
込み層１１２，１１３を含んで共振器を画成する最も重
要な部分であり、たとえばその幅は約５〜８μｍ程度に
される。また、溝部１４１は電気的分離のための領域で
あると同時に、その上を電極が横断する領域であり、た
とえば幅１０〜２０μｍ程度にされる。また、溝の深さ
は、たとえば３〜４μｍである。
次に、第９図（Ａ）、 （Ｂ）に示したような半導体
レーザの製造工程を説明する。
レーザの製造工程を説明する。
第１０図（Ａ）〜（Ｆ）は溝部１４１を形成するまでの
工程を説明するための図である。
工程を説明するための図である。
第１Ｏ図（Ａ）を参照して説明するに、まずｎ型１ｎＰ
基板１０１上にｎ型Ｇａ［ｎＡｓＰ光導波層１０３、ｉ
型Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層１０４、ｐ型ＩｎＰクラッド層
１０６の１部を形成後、５ｉ０２マスクを用いて、幅約
ｌ〜２μｍのメサ型にエツチングし、その後ｐ型ＩｎＰ
層１１２、ｎ型［ｎＰ層１１３を順次積層してメサ構造
を埋め込み、次いで５ｉｎ２マスクを剥離し、残りｐ型
１ｎＰクラッド層１０６、ｐ＋梨型ＧａｎＡｓＰコンタ
クト層１０７・を積層し、埋め込み型レーザ構造を形成
する。次いで、第１０図（Ｂ）に示すようにコンタクト
層１０７上にホトレジスト し、溝部をエツチングすべき開ロバターンを現像する。
基板１０１上にｎ型Ｇａ［ｎＡｓＰ光導波層１０３、ｉ
型Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層１０４、ｐ型ＩｎＰクラッド層
１０６の１部を形成後、５ｉ０２マスクを用いて、幅約
ｌ〜２μｍのメサ型にエツチングし、その後ｐ型ＩｎＰ
層１１２、ｎ型［ｎＰ層１１３を順次積層してメサ構造
を埋め込み、次いで５ｉｎ２マスクを剥離し、残りｐ型
１ｎＰクラッド層１０６、ｐ＋梨型ＧａｎＡｓＰコンタ
クト層１０７・を積層し、埋め込み型レーザ構造を形成
する。次いで、第１０図（Ｂ）に示すようにコンタクト
層１０７上にホトレジスト し、溝部をエツチングすべき開ロバターンを現像する。
次に、レジストマスク１２０を用いて溝部１４］をエツ
チングして第１０図（Ｃ）の構造を形成し、さらに第９
図（Ｂ）に示すように、表面に５ｉ０２等の保護膜１１
４′を形成する。溝部１４１によって画定される中央の
メサ部分は、たとえば幅５〜８μｍである。さらに保護
膜１１４′に電極をコンタクトすべき開口１２２を設け
て第１０図（Ｄ）に示す構造を得る。
チングして第１０図（Ｃ）の構造を形成し、さらに第９
図（Ｂ）に示すように、表面に５ｉ０２等の保護膜１１
４′を形成する。溝部１４１によって画定される中央の
メサ部分は、たとえば幅５〜８μｍである。さらに保護
膜１１４′に電極をコンタクトすべき開口１２２を設け
て第１０図（Ｄ）に示す構造を得る。
次いで、第１０図（Ｅ）に示すように、保護膜１１４′
上に開口部１２２を介してコンタクト層１０７と接触す
るようにＴｉ／Ｐｔ層を全面に蒸着し、その上にレジス
トパターンを作成後、Ａｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層を堆積す
る。レジストと不要なＡｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層を除去し
た後、Ａｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層をマスクとして不要なＴ
ｉ／ｐｔ層もＲＩＥにより除去する。このようにして、
Ｔｉ／Ｐｔ層とＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層とよりなる２層構造
を有し、溝部１１１を横断する電極を１０８ａ、 １０
８ｂ、 １０９が形成される。また、基板底面上にはＡ
ｕ／Ｇｅからなるｎ側電極１１０を形成する。
上に開口部１２２を介してコンタクト層１０７と接触す
るようにＴｉ／Ｐｔ層を全面に蒸着し、その上にレジス
トパターンを作成後、Ａｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層を堆積す
る。レジストと不要なＡｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層を除去し
た後、Ａｕ／ Ｇｅ／ Ｎｉ層をマスクとして不要なＴ
ｉ／ｐｔ層もＲＩＥにより除去する。このようにして、
Ｔｉ／Ｐｔ層とＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層とよりなる２層構造
を有し、溝部１１１を横断する電極を１０８ａ、 １０
８ｂ、 １０９が形成される。また、基板底面上にはＡ
ｕ／Ｇｅからなるｎ側電極１１０を形成する。
このようにして、埋め込み構造を有し、多電極であり、
かつ多電極の側部には溝部が形成された半導体レーザ装
置が作成される。
かつ多電極の側部には溝部が形成された半導体レーザ装
置が作成される。
上記の過程によれば、溝部１４１が共振器長手方向に沿
って連続しておらず途中で分断されているため、セグメ
ント電極１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９相互間の分離
が完全になされ、寄生容量が溝部１４１により減少する
のみならず、電極相互間の短絡が確実に防止される。
って連続しておらず途中で分断されているため、セグメ
ント電極１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９相互間の分離
が完全になされ、寄生容量が溝部１４１により減少する
のみならず、電極相互間の短絡が確実に防止される。
ここで、エツチング用マスクの開口形状と形成される溝
部の形状について、第１１図（Ａ）。
部の形状について、第１１図（Ａ）。
（Ｂ）を参照して説明する。
第１１図（Ａ）に示すように、矩形形状の開口部１２１
を有するマスクを用いてウェットエツチングを行うと、
開口部の端面において半導体結晶の面によってエツチン
グレートが異なるため、形成される溝部の形状は、第１
１図（Ｂ）に示すように、端部が拡がった形状になって
しまう。溝部の間には活性層が配置されるので、溝１４
１がこのような形状を有すると活性層が途切れる等実質
的な影響を受けるようになり、所望の結果が得られなく
なる。
を有するマスクを用いてウェットエツチングを行うと、
開口部の端面において半導体結晶の面によってエツチン
グレートが異なるため、形成される溝部の形状は、第１
１図（Ｂ）に示すように、端部が拡がった形状になって
しまう。溝部の間には活性層が配置されるので、溝１４
１がこのような形状を有すると活性層が途切れる等実質
的な影響を受けるようになり、所望の結果が得られなく
なる。
そこで、本発明では溝部をエツチングするマス３
りとして開口の端部に近付くに従って活性層に隣接する
内側の辺が次第に活性層から離れるように変位する形状
のものを使用する。
内側の辺が次第に活性層から離れるように変位する形状
のものを使用する。
第１２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は活性層に平行な内縁
を有する溝部を形成するためのマスク形状の例を示す。
を有する溝部を形成するためのマスク形状の例を示す。
第１２図（Ａ）は開口部の端部に近付くに従って、内縁
が次第に活性層から離れるように湾曲しかつ開口の幅が
次第に狭くなり、開口部が刀の先端部に似た形状をして
いる場合を示す。
が次第に活性層から離れるように湾曲しかつ開口の幅が
次第に狭くなり、開口部が刀の先端部に似た形状をして
いる場合を示す。
開口部の幅をＷとした時、内縁が次第に離れる形状をす
る部分の長さＬは、たとえばストライプ幅Ｗの４〜５倍
程度にする。
る部分の長さＬは、たとえばストライプ幅Ｗの４〜５倍
程度にする。
第１２図（Ｂ）は開口部端部の形状が第１２図（Ａ）の
ような滑らかな曲線ではなく、三角形状になった場合を
示す。直線でパターンを構成できるのでマスクの形成が
容易になる。ストライプの幅をＷとした時、三角形状部
分の長さＬは、たとえばストライプ幅Ｗのほぼ４〜５倍
程度にする。
ような滑らかな曲線ではなく、三角形状になった場合を
示す。直線でパターンを構成できるのでマスクの形成が
容易になる。ストライプの幅をＷとした時、三角形状部
分の長さＬは、たとえばストライプ幅Ｗのほぼ４〜５倍
程度にする。
第１２図（Ｃ）はストライプの幅自身は変えずに、スト
ライプ自身を外側にまげる場合を示す。
ライプ自身を外側にまげる場合を示す。
幅の影響は利用せず、エツチング形状の変化をパターン
の移動のみで補正するものである。たとえば２本のスト
ライプの間の間隔がｘ１ストライブの幅がＷである時、
ストライプの端部において、４〜５Ｗの長さにおいてス
トライプを次第に外側にまげ、その間の距離を２Ｘ程度
まで拡げる。
の移動のみで補正するものである。たとえば２本のスト
ライプの間の間隔がｘ１ストライブの幅がＷである時、
ストライプの端部において、４〜５Ｗの長さにおいてス
トライプを次第に外側にまげ、その間の距離を２Ｘ程度
まで拡げる。
このようなマスクを用いることによって、第１３図の平
面図に示すように活性層に対して実質的に平行な内縁を
有する溝部１４１を作成することができる。
面図に示すように活性層に対して実質的に平行な内縁を
有する溝部１４１を作成することができる。
次に、回折格子１０２中にλ／４シフト領域１１５を形
成する工程を第１４図を参照しながら簡単に説明する。
成する工程を第１４図を参照しながら簡単に説明する。
第１４図を参照するに、アルゴンあるいはヘリウムカド
ミウムレーザにより形成された一対のレーザビームがフ
ォトレジストを塗布された基板１０７上に異った入射角
θ１．θ、で入射される。
ミウムレーザにより形成された一対のレーザビームがフ
ォトレジストを塗布された基板１０７上に異った入射角
θ１．θ、で入射される。
その際、レーザビームは領域１１５に対応して高さが２
．１５μｍの段差Ｈを形成された透明な石英板１８０を
介して入射される。その際、段差Ｈの左側に入射したレ
ーザビームの光路長は右側に入射したレーザビームの光
路長と異るため、フォトレジスト上に形成された規則的
なレーザビームの干渉パターンに段差Ｈに対応して変位
が生じる。次いで、基板１０７を上記の過程で露光され
たフォトレジストをマスクとしてパターニングすること
で、λ／４シフト領域１１５が第１４図に示すように形
成された回折格子１０２が基板１０１上に形成される。
．１５μｍの段差Ｈを形成された透明な石英板１８０を
介して入射される。その際、段差Ｈの左側に入射したレ
ーザビームの光路長は右側に入射したレーザビームの光
路長と異るため、フォトレジスト上に形成された規則的
なレーザビームの干渉パターンに段差Ｈに対応して変位
が生じる。次いで、基板１０７を上記の過程で露光され
たフォトレジストをマスクとしてパターニングすること
で、λ／４シフト領域１１５が第１４図に示すように形
成された回折格子１０２が基板１０１上に形成される。
次に、本発明の第三実施例を第１５図を参照しながら説
明する。第１５図や、既に説明した部分と同等の部分に
は同一の参照符号を付して説明を省略する。
明する。第１５図や、既に説明した部分と同等の部分に
は同一の参照符号を付して説明を省略する。
第１５図を参照するに、本実施例による分布帰還形半導
体レーザでは２つのλ／４シフト領域１１５ａ、 １１
５ｂが、それぞれ電極１０８ａと１０９及び電極１０９
と１０８ｂの間の隙間に略対応して形成されている。複
数のシフト領域１１５ａ、 １１５ｂをこのように形成
することにより、共振器１０３ａ中に形成される光強度
の分布にピークが２個所現れ、電極１０９直下における
光強度分布を一様にすることができる。
体レーザでは２つのλ／４シフト領域１１５ａ、 １１
５ｂが、それぞれ電極１０８ａと１０９及び電極１０９
と１０８ｂの間の隙間に略対応して形成されている。複
数のシフト領域１１５ａ、 １１５ｂをこのように形成
することにより、共振器１０３ａ中に形成される光強度
の分布にピークが２個所現れ、電極１０９直下における
光強度分布を一様にすることができる。
より具体的に説明すると、かかる構成により、光強度分
布のピークＰ ｆｆ１ａＫには電極１０９に対応する程
度の拡りが生じ、そのため、電極１０９に印加された変
調信号による発振波長の変調の効率が向上する。換言す
れば、第１５図の図の構成を採用することにより、レー
ザダイオードの発振波長を大きく変化させることが可能
になる。λ／４シフト領域１１５ａ、 １１５ｂの位置
はピークＰ７．８が電極１０９に対応した幅でしかも十
分な高さで現れるように選べばよく、上記の電極１０８
ａと１０９あるいは電極１０８ｂと１０９の間の隙間に
限定されるものではない。
布のピークＰ ｆｆ１ａＫには電極１０９に対応する程
度の拡りが生じ、そのため、電極１０９に印加された変
調信号による発振波長の変調の効率が向上する。換言す
れば、第１５図の図の構成を採用することにより、レー
ザダイオードの発振波長を大きく変化させることが可能
になる。λ／４シフト領域１１５ａ、 １１５ｂの位置
はピークＰ７．８が電極１０９に対応した幅でしかも十
分な高さで現れるように選べばよく、上記の電極１０８
ａと１０９あるいは電極１０８ｂと１０９の間の隙間に
限定されるものではない。
次に、本発明による分布帰還形半導体レーザの別の実施
例を第１６図を参照しながら説明する。
例を第１６図を参照しながら説明する。
先に説明した実施例においては、いずれも共振器１０３
ａ中における光分布が、回折格子１０３中にλ／４シフ
ト領域１１５を形成することにより人工的に不均一化さ
れている。かかる構造においては、共振器１０３ａの両
端において最大で中央において最小な光強度分布を有す
る副次モードによるレーザ発振が生じることがある。か
かる副次モードでは発振光の波長は電極１０９に注入さ
れる変調信号にほとんど影響されないため、副次モード
での発振は可能な限り抑制するのが好ましい。
ａ中における光分布が、回折格子１０３中にλ／４シフ
ト領域１１５を形成することにより人工的に不均一化さ
れている。かかる構造においては、共振器１０３ａの両
端において最大で中央において最小な光強度分布を有す
る副次モードによるレーザ発振が生じることがある。か
かる副次モードでは発振光の波長は電極１０９に注入さ
れる変調信号にほとんど影響されないため、副次モード
での発振は可能な限り抑制するのが好ましい。
第１７図は、かかる副次モードの発振を抑制するのに効
果的な本発明第四実施例による半導体レーザを示す。第
１６図を参照するに、本実施例では回折格子１０２の深
さが半導体レーザの長手方向に沿って、両端部Ｌｌで浅
く、中央部Ｌ０で深くなるように変化させられる。回折
格子の深さをこのように変化させることにより、共振器
１０３ａのＱ値が端部Ｌ１．Ｌ２で小さくなるように変
化する。その結果、共振器両端部で大振幅を有する副次
モードの発振を効果的に抑止することができると同時に
、共振器中央部で大振幅を有する主モードの発振を促進
することができる。
果的な本発明第四実施例による半導体レーザを示す。第
１６図を参照するに、本実施例では回折格子１０２の深
さが半導体レーザの長手方向に沿って、両端部Ｌｌで浅
く、中央部Ｌ０で深くなるように変化させられる。回折
格子の深さをこのように変化させることにより、共振器
１０３ａのＱ値が端部Ｌ１．Ｌ２で小さくなるように変
化する。その結果、共振器両端部で大振幅を有する副次
モードの発振を効果的に抑止することができると同時に
、共振器中央部で大振幅を有する主モードの発振を促進
することができる。
次に、共振器１０３ａ中で電極１０９直下の部分にのみ
強くて平坦な分布を有する光放射を形成するように構成
された、本発明の分布帰還形半導体レーザの別の実施例
について、第１７図（Ａ）。
強くて平坦な分布を有する光放射を形成するように構成
された、本発明の分布帰還形半導体レーザの別の実施例
について、第１７図（Ａ）。
（Ｂ）を参照しながら説明する。
第１７図（Ａ）を参照するに、本実施例においては回折
格子１０２中に、電極１０９に対応して複数のλ／４シ
フト領域１１５ａ、 １１５ｂ、 １１５ｃが形成され
ており、これに伴って、第１７図（Ｂ）中に示すように
主モードのレーザ発振が共振器１０３ａ中に生じる。本
実施例ではさらに、回折格子１０２の深さが第１７図（
Ａ）に示すように、共振器両端部Ｌｌ及び電極１０９下
部の中央部Ｌ３で浅く、両端部Ｌｌと中央部Ｌ３の中間
の中間部Ｌ２で大きくなるように変化させられる。その
際、共振器１０３ａの両端部Ｌ１で回折格子の深さを浅
くすることにより、光波と回折格子の相互作用の程度を
あられす結合定数が減少し、換言すれば両端部Ｌｌで共
振器１０３ａのＱが減少し、両端部Ｌ１で最大振幅を有
するような副次モードにおけるレーザ発振が効果的に抑
止される。一方、電極１０９に対応する中央部分Ｌ３で
回折格子１０２の深さを減少させることにより、電極１
０９に対応して形成される光強度分布のピークを電極１
０９の下部において実質的に平坦な形状になるように形
成することが可能になる。
格子１０２中に、電極１０９に対応して複数のλ／４シ
フト領域１１５ａ、 １１５ｂ、 １１５ｃが形成され
ており、これに伴って、第１７図（Ｂ）中に示すように
主モードのレーザ発振が共振器１０３ａ中に生じる。本
実施例ではさらに、回折格子１０２の深さが第１７図（
Ａ）に示すように、共振器両端部Ｌｌ及び電極１０９下
部の中央部Ｌ３で浅く、両端部Ｌｌと中央部Ｌ３の中間
の中間部Ｌ２で大きくなるように変化させられる。その
際、共振器１０３ａの両端部Ｌ１で回折格子の深さを浅
くすることにより、光波と回折格子の相互作用の程度を
あられす結合定数が減少し、換言すれば両端部Ｌｌで共
振器１０３ａのＱが減少し、両端部Ｌ１で最大振幅を有
するような副次モードにおけるレーザ発振が効果的に抑
止される。一方、電極１０９に対応する中央部分Ｌ３で
回折格子１０２の深さを減少させることにより、電極１
０９に対応して形成される光強度分布のピークを電極１
０９の下部において実質的に平坦な形状になるように形
成することが可能になる。
次に、深さが場所により変化する回折格子を半導体基板
上に形成する工程について、第１８図（Ａ）〜（Ｅ）を
参照しながら説明する。
上に形成する工程について、第１８図（Ａ）〜（Ｅ）を
参照しながら説明する。
第１８図（Ａ）の工程において、基板１０７上にはネガ
レジスｌ−１８１が塗布され、アルゴンあるいはヘリウ
ム−カドミウムレーザの干渉パターンにより回折格子が
露光される。この露光の際、第１５図に示したような位
相シフト板１８０が使われる。
レジスｌ−１８１が塗布され、アルゴンあるいはヘリウ
ム−カドミウムレーザの干渉パターンにより回折格子が
露光される。この露光の際、第１５図に示したような位
相シフト板１８０が使われる。
次いで、第１８図（Ｂ）の工程において、ネガレジスｌ
−１８１をマスク基板１０１をわずかにエツチングして
、回折格子に対応した浅い凹凸を形成する。さらに、第
１８図（Ｃ）の工程において、回折格子上の凹凸を浅く
したい部分にポジレジスト１８２を塗布する。
−１８１をマスク基板１０１をわずかにエツチングして
、回折格子に対応した浅い凹凸を形成する。さらに、第
１８図（Ｃ）の工程において、回折格子上の凹凸を浅く
したい部分にポジレジスト１８２を塗布する。
さらに、第１８図（Ｄ）の工程において、基板１０１の
うち、ポジレジストあるいはネガレジストで保護されて
いない部分がより深くエツチングされ、レジスト１８１
．１８２を除去すると第１８図（Ｅ）に示す回折格子か
得られる。
うち、ポジレジストあるいはネガレジストで保護されて
いない部分がより深くエツチングされ、レジスト１８１
．１８２を除去すると第１８図（Ｅ）に示す回折格子か
得られる。
第１９図（Ａ）〜（Ｅ）は同様な回折格子を形成する別
の工程を示し、第１９図（Ａ）の工程では第２０図（Ａ
）の工程と同じく、基板１０１上に塗布されたネガレジ
スｌ−１８１に回折格子のパターンが露光され、第１９
図（Ｂ）の工程で浅い回折格子を形成したい部分がポジ
レジスト１８２により保護される。
の工程を示し、第１９図（Ａ）の工程では第２０図（Ａ
）の工程と同じく、基板１０１上に塗布されたネガレジ
スｌ−１８１に回折格子のパターンが露光され、第１９
図（Ｂ）の工程で浅い回折格子を形成したい部分がポジ
レジスト１８２により保護される。
第１９図（Ｃ）の工程で第１回目のエツチングを行い基
板１０１のうち、レジストによって保護されていない部
分に溝を形成する。次いで第１９図（Ｄ）の工程でポジ
レジスｌ−１８２が選択的に除去され、第１９図（Ｅ）
の工程で第２回目のエツチングがなされる。その際、基
板１０７表面上の先にポジレジストで保護されていた部
分には浅い溝が形成される一方、先に形成されていた溝
の深さは一層深くなる。さらに、レジスｌ−１８１を除
去することにより、第１９図（Ｆ）に示す所望の構造か
得られる。
板１０１のうち、レジストによって保護されていない部
分に溝を形成する。次いで第１９図（Ｄ）の工程でポジ
レジスｌ−１８２が選択的に除去され、第１９図（Ｅ）
の工程で第２回目のエツチングがなされる。その際、基
板１０７表面上の先にポジレジストで保護されていた部
分には浅い溝が形成される一方、先に形成されていた溝
の深さは一層深くなる。さらに、レジスｌ−１８１を除
去することにより、第１９図（Ｆ）に示す所望の構造か
得られる。
次に、本発明のさらに別の実施例を、第２０図（Ａ）、
（Ｂ）を参照しながら説明する。図中、先に説明した部
分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
（Ｂ）を参照しながら説明する。図中、先に説明した部
分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
本実施例ては回折格子１０２が電極１０９直下の部分り
。において完全に除去される。その結果、光共振器１０
３ａ中の部分り。において生じる光分布の鋭いピークは
平坦になり、第２０図（Ｂ）に示すような分布が得られ
る。このように、回折格子１０２の一部を除去したよう
な場合でも部分り。の両側の領域における反射のため、
部分Ｌ０には十分な光強度の集中か起る。従って、電極
１０９に変調信号を印加することにより、効率的な光ビ
ームの周波数変調を行うことが可能になる。
。において完全に除去される。その結果、光共振器１０
３ａ中の部分り。において生じる光分布の鋭いピークは
平坦になり、第２０図（Ｂ）に示すような分布が得られ
る。このように、回折格子１０２の一部を除去したよう
な場合でも部分り。の両側の領域における反射のため、
部分Ｌ０には十分な光強度の集中か起る。従って、電極
１０９に変調信号を印加することにより、効率的な光ビ
ームの周波数変調を行うことが可能になる。
以上、本発明を実施例について説明したが、本発明は以
上の実施例に限定されるものではない。
上の実施例に限定されるものではない。
本発明によれば、変調信号を活性層中に生じる光強度分
布か最大になる位置に対応して形成された電極に印加す
ることにより、レーザ発振波長を変調信号に応じて効率
的に変化させることができ、またレーザ発振波長の変化
に伴って生じる発振出力の変化を活性層中の光強度分布
か最小になる位置に対応して形成された電極に印加され
る駆動電流を制御することにより、抑止することが可能
となり、振幅か一定なコヒーレント光の周波数変調を効
率的に行うことが可能である。
布か最大になる位置に対応して形成された電極に印加す
ることにより、レーザ発振波長を変調信号に応じて効率
的に変化させることができ、またレーザ発振波長の変化
に伴って生じる発振出力の変化を活性層中の光強度分布
か最小になる位置に対応して形成された電極に印加され
る駆動電流を制御することにより、抑止することが可能
となり、振幅か一定なコヒーレント光の周波数変調を効
率的に行うことが可能である。
第１図は本発明の原理説明図、
第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第一実施例を示す図、
第３図は本発明の半導体レーザの駆動を説明する図、
第４図は従来技術と本発明の実施例との周波数変調効率
を比較して示す図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施例の分布帰還形
半導体レーザの特性を示す図、第６図は波長可変で定出
力動作可能な分布帰還形半導体レーザの具体例を示す図
、 第７図は波長可変で定出力動作可能な分布帰還形半導体
レーザの他の具体例を示す図、第８図は電極長の比率に
よる周波数可変範囲の変化を示す図、 第９図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第二実施例を示す平面
図及び斜視図、 第１０図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明第二実施例の分布帰還
形半導体レーザの製造工程を示す図、第１１図（Ａ）、
（Ｂ）は第１０図の工程で使用する距形マスク及びかか
る距形マスクにより得られる溝を示す図、 第１２図（Δ）〜（Ｃ）は本発明第二実施例の製造工程
で使用されるマスク形状を示す図、第１３図は第１２図
に示したマスクを使用して形成した溝の形状を示す図、 第１４図は１／４波長シフト領域を回折格子中に形成す
る方法を説明する図、 第１５図は１／４波長シフト領域を回折格子中に２個所
有する実施例を示す図、 第１６図は本モード及び副モードによる光強度分布、及
び副モードによる発振を抑制する構造を有する実施例を
示す図、 第１７図（Ａ）、（Ｂ）は副モードによる発振を抑制す
る構造を有する別の実施例を示す図、第１８図（Ａ）〜
（Ｅ）は深さが場所により異る回折格子を形成する工程
を示す図、 第１９図（Ａ）〜（Ｆ）は深さが場所により異る回折格
子を形成する別の工程を示す図、第２０図（Ａ）、（Ｂ
）は光強度が最大になる位置に回折格子を形成しない実
施例を示す図、第２１図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によ
る強度変調光通信を示す図、 第２２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来技術による埋込
構造単一電極の半導体レーザを示す図、第２３図は従来
技術による多電極分布帰還形半導体レーザを示す図、 第２４図は従来の分布帰還形半導体レーザの変調特性を
示す図である。 ５ 図において、 １０１は基板、 １０２は回折格子、 １０３は光導波層、 １０４は活性層、 １０５はメルトバック防止層、 １０６はクラッド層、 １０７ａ、 ］０７ｂ、 １０７ｃはコンタクト層、
１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９は電極部分、１１０は
電極、 １１１は反射防止膜、 １１２ 、 １１３は埋込層、 １１４ 、 １１４ ’は絶縁層、 １１５は１／４波長位相シフト領域、 Ｊ２０はマスク、 １２２は開口部、 １４１は溝、 １４２は電極分離領域、 １８０は石英板、 １８１ 、１８２はレジスト を示す。
を比較して示す図、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の一実施例の分布帰還形
半導体レーザの特性を示す図、第６図は波長可変で定出
力動作可能な分布帰還形半導体レーザの具体例を示す図
、 第７図は波長可変で定出力動作可能な分布帰還形半導体
レーザの他の具体例を示す図、第８図は電極長の比率に
よる周波数可変範囲の変化を示す図、 第９図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第二実施例を示す平面
図及び斜視図、 第１０図（Ａ）〜（Ｆ）は本発明第二実施例の分布帰還
形半導体レーザの製造工程を示す図、第１１図（Ａ）、
（Ｂ）は第１０図の工程で使用する距形マスク及びかか
る距形マスクにより得られる溝を示す図、 第１２図（Δ）〜（Ｃ）は本発明第二実施例の製造工程
で使用されるマスク形状を示す図、第１３図は第１２図
に示したマスクを使用して形成した溝の形状を示す図、 第１４図は１／４波長シフト領域を回折格子中に形成す
る方法を説明する図、 第１５図は１／４波長シフト領域を回折格子中に２個所
有する実施例を示す図、 第１６図は本モード及び副モードによる光強度分布、及
び副モードによる発振を抑制する構造を有する実施例を
示す図、 第１７図（Ａ）、（Ｂ）は副モードによる発振を抑制す
る構造を有する別の実施例を示す図、第１８図（Ａ）〜
（Ｅ）は深さが場所により異る回折格子を形成する工程
を示す図、 第１９図（Ａ）〜（Ｆ）は深さが場所により異る回折格
子を形成する別の工程を示す図、第２０図（Ａ）、（Ｂ
）は光強度が最大になる位置に回折格子を形成しない実
施例を示す図、第２１図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によ
る強度変調光通信を示す図、 第２２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来技術による埋込
構造単一電極の半導体レーザを示す図、第２３図は従来
技術による多電極分布帰還形半導体レーザを示す図、 第２４図は従来の分布帰還形半導体レーザの変調特性を
示す図である。 ５ 図において、 １０１は基板、 １０２は回折格子、 １０３は光導波層、 １０４は活性層、 １０５はメルトバック防止層、 １０６はクラッド層、 １０７ａ、 ］０７ｂ、 １０７ｃはコンタクト層、
１０８ａ、 １０８ｂ、 １０９は電極部分、１１０は
電極、 １１１は反射防止膜、 １１２ 、 １１３は埋込層、 １１４ 、 １１４ ’は絶縁層、 １１５は１／４波長位相シフト領域、 Ｊ２０はマスク、 １２２は開口部、 １４１は溝、 １４２は電極分離領域、 １８０は石英板、 １８１ 、１８２はレジスト を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）半導体基板（１０１）と、半導体基板上に形成さ
れ光を導波する光導波層（１０３）と、半導体基板上の
光導波層近傍に形成されキャリアを注入されてキャリア
の再結合に伴う誘導放出より光を発生させる活性層（１
０４）と、活性層上に形成され、活性層中の光を活性層
中に閉じ込めるクラッド層（１０６）と、光導波層中に
形成され活性層中に形成された光を前後に反射する回折
格子（１０２）と、クラッド層上に形成され活性層中に
クラッド層を介してキャリアを注入する第１の電極（１
０８ａ、１０８ｂ、１０９）と、基板上に形成され活性
層中に基板を介してキャリアを注入する第２の電極（１
１０）とを備えた分布帰還形半導体レーザにおいて、 該第１の電極は複数の、相互に離間した電極部分よりな
り、少くとも一の電極部分（１０９）は活性層中に生じ
る光の強度分布が最大となる位置にキャリアを注入する
ように設けられていることを特徴とする分布帰還形半導
体レーザ。 （２）該複数の相互に離間した電極部分のうち、少くと
も一の電極部分（１０８ａ、１０８ｂ）は活性層中に生
じる光の強度分布が最小となる位置にキャリアを注入す
るように設けられていることを特徴とする請求項１記載
の分布帰還形半導体レーザ。 （３）さらに活性層中の光を局所的に集中させて光強度
分布に極大を生ぜしめる集光手段（１１５）を回折格子
（１０２）中に少くとも一個所備えたことを特徴とする
請求項１記載の分布帰還形半導体レーザ。 （４）該回折格子は規則的な凹凸のくりかえしよりなり
、該集光手段は回折格子中に前記規則的な凹凸のくりか
えしを中断するように設けられた位相シフト領域よりな
り、該位相シフト領域は、前記規則的な凹凸のくりかえ
しのピッチがその両側で同一になるように、また前記規
則的な凹凸のくりかえしの位相がその両側で変化するよ
うに形成された領域であるこを特徴とする請求項３記載
の分布帰還形半導体レーザ。 （５）分布帰還形半導体レーザを使った波長可変コヒー
レント光源であって、 該分布帰還形半導体レーザは、半導体基板 （１０１）と、半導体基板上に形成され光を導波する光
導波層（１０３）と、半導体基板上の光導波層近傍に形
成されキャリアを注入されてキャリアの再結合に伴う誘
導放出より光を発生させる活性層（１０４）と、活性層
上に形成され、活性層中の光を活性層中に閉じ込めるク
ラッド層（１０６）と、光導波層中に形成され活性層中
に形成された光を前後に反射する回折格子（１０２）と
、クラッド層上に形成され活性層中にクラッド層を介し
てキャリアを注入する第１の電極（１０８ａ、１０８ｂ
、１０９）と、基板上に形成され活性層中に基板を介し
てキャリアを注入する第２の電極（１１０）とを備え、
該第１の電極は複数の、相互に離間した電極部分よりな
り、少くとも一の第１の電極部分（１０９）は活性層中
に生じる光の強度分布が最大となる位置にキャリアを注
入するように設けられ、少くとも一の第２の電極部分（
１０８ａ、１０８ｂ）は活性層中に生じる光の強度分布
が最小となる位置にキャリアを注入するように設けられ
ており、 該第１の電極部分及び該第２の電極部分にはそれぞれ第
１及び第２の注入電流が、第１の注入電流が第２の注入
電流以下になるように供給され、該第１の電極部分には
さらに変調信号が、第１の注入電流に重畳されて供給さ
れることを特徴とする波長可変コヒーレント光源。 （６）請求項５記載の波長可変コヒーレント光源におい
て、 第１の電極部分に第１の注入電流と、第１の注入電流に
重畳された変調信号とを供給する第１の電流源手段と、 第２の電極部分に第２の注入電流を供給する第２の電流
源手段と、 分布帰還形半導体レーザの出力光ビームの強度を検出す
る検出手段とを備え、 該第２の電流源手段は該検出手段の検出した分布帰還形
半導体レーザの出力光ビームの強度に応じて、該出力光
ビームの強度が一定になるように、第２の注入電流を制
御することを特徴とする波長可変コヒーレント光源。 （７）請求項１記載の分布帰還形半導体レーザにおいて
、 該活性層及び光導波層は半導体レーザの長手方向に延在
するメサ構造を形成し、該クラッド層はメサ構造がクラ
ッド層中に埋設するように形成され、 メサ構造の両側には複数の、各々半導体レーザの長手方
向に延在する溝が、クラッド層表面から少くとも活性層
及び光導波層の両側に達するように、しかも半導体レー
ザの長手方向に相互に離間して形成されており、 該複数の、相互に離間した電極部分は、該複数の溝に対
応して形成されていることを特徴とする分布帰還形半導
体レーザ。 （８）請求項７記載の分布帰還形半導体レーザを製造す
る方法であって、 クラッド層表面から、複数の、各々半導体レーザの長手
方向に延在する溝を、メサ構造の両側に、半導体レーザ
の長手方向に相互に離間して形成し、クラッド層表面及
び溝表面を絶縁物の層で覆い、該絶縁物層のうち両側に
溝が形成されている領域上に、該複数の相互に離間した
電極部分に対応してクラッド層表面を露出する複数の開
口部を形成し、 該絶縁物層上に導体層を堆積し、 該導体層をパターニングして該複数の開口部に対応し、
相互に離間した該複数の電極部分を形成する工程を有す
ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18414489 | 1989-07-15 | ||
| JP1-184144 | 1989-07-15 | ||
| JP1-235929 | 1989-09-12 | ||
| JP1-235928 | 1989-09-12 | ||
| JP23592889 | 1989-09-12 | ||
| JP23593089 | 1989-09-12 | ||
| JP23592989 | 1989-09-12 | ||
| JP1-235930 | 1989-09-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174791A true JPH03174791A (ja) | 1991-07-29 |
| JP2966485B2 JP2966485B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=27475149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2184832A Expired - Fee Related JP2966485B2 (ja) | 1989-07-15 | 1990-07-12 | 波長可変コヒーレント光源およびその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5170402A (ja) |
| EP (1) | EP0409487B1 (ja) |
| JP (1) | JP2966485B2 (ja) |
| KR (1) | KR940007603B1 (ja) |
| CA (2) | CA2131362C (ja) |
| DE (1) | DE69033405T2 (ja) |
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