JPH03252188A - 光集積化素子 - Google Patents

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〕 この発明は、同一基板上に半導体レーザと光検出器を集
積化した光集積化素子に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば特開昭５８−８４４８４号公報に示され
た従来の光集積化素子の斜視図゛であり、図において、
１８は半絶縁性ＧａＡｓ基板、３はｎ１ＧａＡｓ＝＋ン
タクト層、４はｎ形ＡＩＧａＡＳ下クラッド層、５はＡ
ｌＧａＡｓ活性層、６はｐ形ＡｌＧａＡｓ光ガイド層、
７はｎ形ＧａＡｓブロック層、８はｐ形ＡｌＧａＡｓ上
りラッド層、９！は半導体レーザのｐ形ＧａＡｓコンタ
クト層、９ｂは光検出器のｐ形ＧａＡｓコンタクト層、
１０は半導体レーザのｐ＠電極、１１は半導体レーザの
ｎ側電極、１５は光検出器のｐ側電極、１６は光検出器
のｎ側電極である。

次に動作について説明する。半導体レーザのｎ側電極１
１とｐ側電極１０の間に順方向バイアス電圧を印加する
と、半導体レーザの両端面よりレーザ光が出射される。

光検出器に対向したレーザ端面より出射されたレーザ光
は光検出器に入射し、該レーザ光により、光検出器内に
起電力が生じる。

光検出器側の端面より出射されるレーザ光出力と、他端
面より出射されるレーザ光出力との間には一定の関係が
あり、上記光検出器には、レーザ光の出力強度に対応し
た起電力が生じるため、この光検出器のＰ＠電極１５と
ｎ側電極１６の間に流れる電流をみることにより、レー
ザ光の光出力をモニタすることができる。

このような光集積化素子は、基板１上に半導体レーザ部
分と光検出器部分をつながった状態で同時に結晶成長す
ることによって形成し、最終的に半導体レーザ部分と光
検出器部分とをエツチングによって分離して作製してい
る。従って、半導体レーザの一方の端面（光検出器と対
向しない側の端面）はへき開によって形成されるが、他
方の端面（光検出器と対向する側の端面）はエツチング
によって形成されることとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光集積化素子は以上のように構成されており、半
導体レーザと光検出器間の半導体レーザの共振器端面ば
エツチングにより形成しなければならないため、上記共
振器端面を形成するのが難しく、レーザの効率の低下や
歩留りの低下を生じる。また半導体レーザと光検出器が
向かい合って構成されているため、光検出器の光入射端
面で反射された光がレーザに入るため、レーザの光出力
−電流特性がうねったり、縦モードが跳ぶ等の戻り光に
よる影響を生じる。さらに、半導体レーザと光検出器が
向かい合った端面のコーティングが難しく信鯨性の高い
素子ができない。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、戻り光によるレーザ特性の悪化を防ぎ、か
つ、レーザ光をモニターすることができ、へき開のみで
レーザを構成することのできる光集積化素子を得ること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る光集積化素子は、上記半導体レーザ上に
、半導体レーザの少なくとも一方のへき開端面を共有す
るように形成され、上記半導体レーザの層厚方向に伝搬
する自然放出光（Ｅｌｅｃｔｒ。

Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ　：　Ｅ　Ｌ光）又は層厚方
向に反射されたレーザ光を検出する光検出器を備えたも
のである。

〔作用〕

この発明においては、光検出器を、半導体レーザ上に、
半導体レーザの少なくとも一方のへき開端面を共有する
ように形成し、上記半導体レーザの層厚方向に伝搬する
自然放出光（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃ
ｅ　：　Ｅ　Ｌ光）又は層厚方向に反射されたレーザ光
を検出するようにしたから、半導体レーザの両端面をへ
き開により形成することができ、素子の製作が容易とな
り、戻り光雑音によるレーザ特性の悪化もなく、半導体
レーザの両端面のコーティングが可能となるため素子の
信転性が向上する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例による光集積化素子を示
す斜視図であり、本実施例は半導体レーザがファブリ・
ペロー型半導体レーザである場合の実施例である０図に
おいて、１はｎ型ＧａＡｓ基板、４はｎ型ＡＩＣ，ａＡ
ｓ下クラッド層、５ａはＡｌＧａＡｓ活性層、６ａはｐ
型Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ光ガイド層であり、活性層５
ａの禁制帯幅は下クラッド層４と光ガイド層６ａよりも
小さい。７はｎ型ＧａＡｓブロック層、８は光ガイド層
６ａと同じ禁制帯幅を有するｐ型ＡｌＧａＡｓ上クラッ
ド層、９ａは半導体レーザのｐ型ＣｙａＡｓコンタクト
層、９ｂは光検出器のｐ型ＧａＡｓ層、１３は光検出器
のｎ型ＡｌＧａＡｓ１！、１４は光検出器のｎ型ＧａＡ
ｓコンタクト層、１０は半導体レーザのｐ＠電極、１１
は半導体レーザのｎ（Ｆｉｔ極、１５は光検出器のｐ側
電極、１６は光検出器のｎ側電極である。

また、第２図は本発明の第２の実施例による光集積化素
子を示す斜視図であり、本実施例は半導体レーザが分布
帰還（ｐ　ＦＢ；　ｄｉ５ｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄ
ｂａｃｋ　）型半導体レーザである場合の実施例である
。

図において第１図と同一符号は同−又は相当部分であり
、６ｂは回折格子を有するガイド層である。

また、第３図は本発明の第３の実施例による光集積化素
子を示す斜視図であり、本実施例は半導体レーザが分布
ブラッグ反射器（Ｄ　Ｂ　Ｒ；　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ　Ｂｒａｇｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）型半導体レーザ
である場合の実施例である０図において第１図と同一符
号は同−又は相当部分であり、５ｂは回折格子を有する
活性層、６ｃはＤＢＲ型半導体レーザの光ガイド層であ
る。

次に第１図の素子の製造工程を第６図について説明する
。

まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に第６図（ａ）に示すよう
にｎ型ＡｆＧａＡｓ下クラッド層４．Ａ／！ＧａＡｓ活
性層５ａ、ｐ型光ガイド層６ａ、及びｎ型ＧａＡｓブロ
ック層７を順次結晶成長する。次に写真製版及びエツチ
ング技術を用いてＧａＡｓブロック層７に第６図（ｂ）
に示すように電流通路となるストライブ状溝を形成する
。ここで該ストライプ状溝は、第７図（ａ）に示すよう
に素子のレーザ共振器長方向に一貫して形成する、ある
いは第７図□□□）に示すようにレーザ部分と光検出部
分を別々に形成する、のいずれであってもよい。次に２
回目の結晶成長として第６図（Ｃ）に示すようにｐ型Ａ
ｊＩＣｒａＡｓ上りラッド層８．Ｐ型ＧａＡｓ　（コン
タクト）層９．ｎ型Ａ／！ＧａＡｓ層１３．及びｎ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１４をＭＯＣＶＤ法等により順次結
晶成長する０次に、基板１裏面の研磨を行なった後、該
基板１裏面にｎ側電極１１を形成し、ｎ型ＧａＡｓコン
タクト層１４上全面に光検出部であるフォトダイオード
用のｎ（１１Ｊ電極となる電極を形成する０次に写真製
版及びエツチング技術により第６図（ロ）に示すように
、フォトダイオード用ｎ側電極以外のｎ型ＧａＡｓコン
タクト層１４上の電極及びフォトダイオードとなる部分
以外のｎ型ＧａＡｓコンタクト層１４．ｎ型ＡｆＧａＡ
ｓ層を除去する０次に写真製版と蒸着等の技術を用いて
レーザ用、及びフォトダイオード用のｐ側電極を形成す
る。さらに写真製版及びエツチングにより第６図（ｅ）
に示すように、レーザ部分とフォトダイオード部分の間
のｐ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｎ　９　。

及びｐ型ＡｆＧａＡｓ上りラッド層８を除去する。

この後、電極のシンターを行ないオーミックコンタクト
をとることで第１図に示す光集積化素子が完成する。

次に動作について、第４図を用いて説明する。

基本的な動作は従来例と同様である。第４図（ａ）は第
１図の実施例素子の半導体レーザ活性領域部分の共振器
長方向断面を示す模式図である。半導体レーザがファブ
リ・ペロー型半導体レーザである場合、図に示すように
、光検出器は半導体レーザから放射されるＥＬ光により
、光起電力を生じ、光出力をモニタする。

第４図（ｂ）は第２図の実施例素子の半導体レーザ活性
領域部分の共振器長方向断面を示す模式図である。半導
体レーザがＤＦＢ型半導体レーザである場合、図に示す
ように、光検出器は半導体レーザの回折格子によって層
厚方向に反射されたレーザ光により光起電力を生じ光出
力をモニタする。

第４図（Ｃ）は第３図の実施例素子の半導体レーザ活性
領域部分の共振器長方向断面を示す模式図である。この
実施例のようにＤＢＲ型半導体レーザの回折格子上に光
検出器を形成した場合も、上記第４図（ｂ）の場合と同
様に光検出器は半導体レーザの回折格子によって層厚方
向に反射されたレーザ光により光起電力を生じ光出力を
モニタする。

このように本第１〜第３の実施例では、光検出器を、半
導体レーザ上に、半導体レーザの少なくとも一方のへき
開端面を共有するように形成し、上記半導体レーザの層
厚方向に伝搬するＥＬ光。

又は層厚方向に反射されたレーザ光を検出するようにし
たから、半導体レーザの両端面をへき開により形成する
ことができ、素子の製造の歩留りが向上するとともに、
半導体レーザと光検出器が向き合っていないので、戻り
光雑音によるレーザ特性の悪化もなく、さらに半導体レ
ーザの両端面のコーティングが可能となるため素子の信
軌性が向上する。

従って、このような本実施例を通常の半導体レーザとフ
ォトダイオードをハイブリッド化した光素子と同様に、
光ディスク等のピックアップ用光源や光通信システム用
光源に用いた場合、戻り光雑音が低減されるため、シス
テムとしての精度を大幅に向上できる。

また、上記実施例をアレイ状に複数個並べることにより
、レーザプリンタ用光源として用いてもよく、この場合
半導体レーザの間の間隔を狭くすることができるため、
解像度の優れたレーザプリンターを構成できる。さらに
光論理回路のように光により情報処理を行なう光−光（
Ｏｐｔ−０ρ１：００）ＩＣ等にも応用することができ
る。

なお、上記実施例では、光検出器に多層成長によるＡＩ
　ＧａＡｓ系のフォトダイオードを設けたものを示した
が、拡散によりフォトダイオードを形成してもよく、ま
た、フォトダイオードのかわりに、アモルファスシリコ
ンの太陽電池を形成してもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。

また、上記実施例では、ＣａＡｓ基板上のＡｌＧａＡｓ
系の素子について説明したが、ＡｌＧａ１ｎＰ系やＧａ
１ｎＡｓＰ系でもよい。

また、上記実施例では、■−Ｖ族化合物半導体の場合に
ついて説明したが、Ｚｎ５ｅＴｅ系やＺｎＳＴｅ系等の
■−■族化合物半導体でもよく、同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば半導体レーザの少なく
とも一方のへき開端面に共有するように、半導体レーザ
上に光検知器を形成したので、光検出器付半導体レーザ
をへき開により形成することができ、制作が容易となり
歩留りが向上する。また光検出器によるレーザ光の反射
がなく、戻り光によるレーザ特性の悪化を防ぐことがで
き、かつ、半導体レーザの両端面にコーティングができ
るため、信頼性の高い光集積化素子を得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例による光集積化素子を
示す斜視図、第２図はこの発明の第２の実施例による光
集積化素子を示す斜視図、第３図はこの発明の第３の実
施例による光集積化素子を示す斜視図、第４図はこの発
明の詳細な説明するための図、第５図は従来の光集積化
素子を示す斜視図、第６図は第１図の実施例の製造フロ
ーを示す図、第７図はブロック層のエツチング形状を示
す図である。 １はｎ型ＧａＡｓ基板、４はｎ型Ａ／！ＧａＡｓ下クラ
ッド層、５ａはＡｆ！ＧａＡｓ活性層、５ｂは回折格子
を有する活性層、６ａはｐ型Ａｊ！ＧａＡｓ光ガイド層
、６ｂは回折格子を有する光ガイド層、６ＣはＤＢＲ型
半導体レーザの光ガイド層、７はｎ型ＧａＡｓプａｙり
層、８はｐ型Ａｊ！ＧａＡｓ上りラッド層、９ａは半導
体レーザのｐ型ＧａＡｓコンタクト層、９ｂは光検出器
のｐ型ＧａＡｓ層、１０は半導体レーザのｐ側電極、１
１は半導体レーザのｎ側電極、１３は光検出器のｎ型Ａ
ｎ！ＧａＡｓ層、１４は光検出器のｎ型ＧａＡｓコンタ
クト層、１５は光検出器のｐｔＩ！ｌ！極、１６は光検
出器のｎ側電極。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第１ｖＡ ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザと、該半導体レーザの出力光をモニ
   タする光検出器とが同一基板上に集積された光集積化素
   子において、 上記光検出器は、上記半導体レーザ上に、該半導体レー
   ザの少なくとも一方のへき開面を共有するように形成さ
   れ、半導体レーザの層厚方向に伝搬する自然放出光（Ｅ
   ｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ光）又は
   層厚方向に反射されたレーザ光を検出するものであるこ
   とを特徴とする光集積化素子。