JPH03261189A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH03261189A JPH03261189A JP6053590A JP6053590A JPH03261189A JP H03261189 A JPH03261189 A JP H03261189A JP 6053590 A JP6053590 A JP 6053590A JP 6053590 A JP6053590 A JP 6053590A JP H03261189 A JPH03261189 A JP H03261189A
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
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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］
狭スペクトル線幅の光源に使用される半導体発光装置に
関し。
関し。
簡易な単一電極構造で共振器長方向のキャリア分布を均
一化し、狭スペクトル線幅を実現できるレーザを提供す
ることを目的とし。
一化し、狭スペクトル線幅を実現できるレーザを提供す
ることを目的とし。
半導体基板上に回折格子を介して順次積層された少なく
とも光導波層、活性層、上部クラッド層からなるストラ
イプ状のメサ型層構造と、該メサ型層構造の両側を埋め
込んで成長したｐｎ接合を形成する埋込層とを有して共
振器を構成し、該上部クラッド層の導電性不純物濃度が
該共振器端部より中央部の方が高いことを特徴とする半
導体発光装置。
とも光導波層、活性層、上部クラッド層からなるストラ
イプ状のメサ型層構造と、該メサ型層構造の両側を埋め
込んで成長したｐｎ接合を形成する埋込層とを有して共
振器を構成し、該上部クラッド層の導電性不純物濃度が
該共振器端部より中央部の方が高いことを特徴とする半
導体発光装置。
なるように構成する。
本発明は狭スペクトル線幅の光源に使用される半導体発
光装置に関する。
光装置に関する。
次世代の大容量光ファイバ通信システムの一方法として
コヒーレント光通信が期待されている。
コヒーレント光通信が期待されている。
このコヒーレント光通信に用いられる半導体レーザとし
て１発振スペクトル線幅の狭いレーザが必要となり、そ
のために共振器長の長いＤＦＢ （分布帰還型）レーザ
が有望であり１本発明を安定して狭い発振スペクトル線
幅を実現するレーザとして利用することができる。
て１発振スペクトル線幅の狭いレーザが必要となり、そ
のために共振器長の長いＤＦＢ （分布帰還型）レーザ
が有望であり１本発明を安定して狭い発振スペクトル線
幅を実現するレーザとして利用することができる。
［従来の技術］
共振器長を長くした。いわゆる長共振器ＤＦＢレーザで
は、共振器内の光の強度分布が第３図（ａ）に示される
ように不均一になりやすい。その結果。
は、共振器内の光の強度分布が第３図（ａ）に示される
ように不均一になりやすい。その結果。
注入されたキャリアが部分的に多く消費され、共振器内
のキャリア密度分布は第３図（ｂ）のようになる。
のキャリア密度分布は第３図（ｂ）のようになる。
そのために、高出力時においてレーザが多波長発振し易
くなり、狭スペクトル線幅が得られなくなる。
くなり、狭スペクトル線幅が得られなくなる。
これを解決する方法として、電極を分割して外部からキ
ャリアの消費を補償する構造が本発明者により提案され
ているｌゝ。
ャリアの消費を補償する構造が本発明者により提案され
ているｌゝ。
■）特願平１−７３５９２９号明細書
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の電極分割法ではｌ源が複数個必要であることや１
分割した電極の構造が複雑である等の問題点があった。
分割した電極の構造が複雑である等の問題点があった。
本発明は簡易な単一電極構造で共振器長方向のキャリア
分布を均一化し、狭スペクトル線幅を実現できるレーザ
を提供することを目的とする。
分布を均一化し、狭スペクトル線幅を実現できるレーザ
を提供することを目的とする。
上記課題の解決は、半導体基板上に回折格子を介して順
次積層された少なくとも光導波層、活性層、上部クラッ
ド層からなるストライプ状のメサ型層構造と、該メサ型
層構造の両側を埋め込んで成長したｐｎ接合を形成する
埋込層とを有して共振器を構威し、該上部クラッド層の
導電性不純物濃度が該共振器端部より中央部の方が高い
半導体発光装置により達成される。
次積層された少なくとも光導波層、活性層、上部クラッ
ド層からなるストライプ状のメサ型層構造と、該メサ型
層構造の両側を埋め込んで成長したｐｎ接合を形成する
埋込層とを有して共振器を構威し、該上部クラッド層の
導電性不純物濃度が該共振器端部より中央部の方が高い
半導体発光装置により達成される。
第１図（ａ）、 （ｂ）は本発明を説明する断面図で、
第１図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第１図（ｂ）
は共振器を含む共振器長方向の断面図である。
第１図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第１図（ｂ）
は共振器を含む共振器長方向の断面図である。
図において、１０１は半導体基板、 １０２は回折格子
、 １０３は光導波層、 １０４は活性層、１０５は低
濃度クランド層、１０６は高濃度クランド層、１０７〜
１０８は埋込層、１１０は絶縁膜、１１１は上部電極１
１２は下部電極である。
、 １０３は光導波層、 １０４は活性層、１０５は低
濃度クランド層、１０６は高濃度クランド層、１０７〜
１０８は埋込層、１１０は絶縁膜、１１１は上部電極１
１２は下部電極である。
活性層１０４の直上のクラッド層を軸方向に変化させて
おり、光強度分布の集中する中央部分を高濃度クラッド
層１０６とし、光強度分布の低い両端付近を低濃度クラ
ッド層１０５としている。
おり、光強度分布の集中する中央部分を高濃度クラッド
層１０６とし、光強度分布の低い両端付近を低濃度クラ
ッド層１０５としている。
つまり、活性層１０４の直上のクラッド層の不純物濃度
を、光の進行方向の光強度分布に従って変化さて、光の
強い所部分は高濃度に、光の弱い部分は低濃度にしてい
る。
を、光の進行方向の光強度分布に従って変化さて、光の
強い所部分は高濃度に、光の弱い部分は低濃度にしてい
る。
活性層の両側をｐｎｐｎ構造を用いて埋め込んだ埋込ヘ
テロ（Ｂ）ｌ）構造のレーザでは、活性層上のクラッド
層の濃度により埋込構造部分でのリーク電流が大きく変
化する。この変化は、濃度を低くするほどリーク電流は
大きくなる。
テロ（Ｂ）ｌ）構造のレーザでは、活性層上のクラッド
層の濃度により埋込構造部分でのリーク電流が大きく変
化する。この変化は、濃度を低くするほどリーク電流は
大きくなる。
又、リーク電流は印加する電圧によっても当然変化し、
電圧が高いほど、つまり注入電流が太きいほどリーク電
流は大きくなる。
電圧が高いほど、つまり注入電流が太きいほどリーク電
流は大きくなる。
そこで７本発明は、光強度分布の大きい共振器の中央部
分のみクランド層の濃度を高濃度にしておき、単一電極
で均一に電流を注入しても、電流の注入量が大きいほど
１両端付近のリーク電流が増え、相対的に中央部分への
注入が増し、キャリアの不均一分布を均一化するように
補償したものである。
分のみクランド層の濃度を高濃度にしておき、単一電極
で均一に電流を注入しても、電流の注入量が大きいほど
１両端付近のリーク電流が増え、相対的に中央部分への
注入が増し、キャリアの不均一分布を均一化するように
補償したものである。
第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例を説明する
断面図で、第２図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第
２図（ｂ）は共振器を含む共振器長方向の断面図である
。
断面図で、第２図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第
２図（ｂ）は共振器を含む共振器長方向の断面図である
。
図において。
１０１は半導体基板でｎ型（ｎ−）ＩｎＰ基板。
１０２は回折格子。
（ピッチ２４０ ｎｍ、深さ２０〜４０ ｎｎ＋）１０
２Ａは回折格子の１７４波長シフトｔ！域。
２Ａは回折格子の１７４波長シフトｔ！域。
１０３は光導波層でｎ−ＧａｌｎＡｓＰ層。
（バンドギャップ波長１．３μｍ。
キャリア濃度５Ｘ１０”ｃｍ−”
厚さ０．１〜０．２ μｍ）
１０４は活性層でＧａｌｎＡｓＰ層
（バンドギャップ波長１．５５μｍ。
アンドープ。
厚さ０．１〜０．２ μｍ）
１０５は低濃度クラッド層でｐ−１ｎＰ層で。
（キャリア濃度２ Ｘ １０ ” ｃｍ−３）１０６は
高濃度クラッド層でｐ”−１ｎＰ層で。
高濃度クラッド層でｐ”−１ｎＰ層で。
（キャリア濃度Ｉ Ｘ １０ ’ ”ｃ１’）１０７は
埋込層でｐ−ＩｎＰ層。
埋込層でｐ−ＩｎＰ層。
１０８は埋込層でｎ−１ｎＰ層。
１０９は埋込層でｐ−１ｎＰ層。
１１Ｏは絶縁膜で二酸化珪素（Ｓ ｉＯ□）膜。
１１１は上部ｐ側電極でＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層。
１１２は下部ｎ側電極へｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層。
１１３はコンタクト層でｐ”−ＧａｌｎＡｓＰ層１１４
は反射防止膜で窒化珪素（ＳｉＮ、）膜で１／４波長の
厚さの膜 である。
は反射防止膜で窒化珪素（ＳｉＮ、）膜で１／４波長の
厚さの膜 である。
この例は、 ｎ−１ｎＰ基板を用いた例である。
活性層直上のＰ型クラッド層の濃度を中央部分でｌＸｌ
０”ｃｍ−３，両端近傍で２Ｘ１０１？ｃｍ−’程度と
している。
０”ｃｍ−３，両端近傍で２Ｘ１０１？ｃｍ−’程度と
している。
次に、実施例の製造方法の概略を説明する。
通常の埋込レーザ作製時の１回目成長において回折格子
１０２を形成したｎ−１ｎＰ基板１０１上に光導波層の
ｎ−ＧａＩｎＡｓＰ層１０３．活性層のＧａｌｎＡｓＰ
層１０４゜低濃度クラッド層のｐ−１ｎＰ層（濃度２Ｘ
１０” ｃｍ−’） １０５を積層した後、端面付近
にＳｉｎ、膜のマスクをかけて亜鉛（Ｚｎ）を中央部分
のみ拡散して高濃度クラッド層のｐ”−１ｎＰｉｉ１０
６を形成する。
１０２を形成したｎ−１ｎＰ基板１０１上に光導波層の
ｎ−ＧａＩｎＡｓＰ層１０３．活性層のＧａｌｎＡｓＰ
層１０４゜低濃度クラッド層のｐ−１ｎＰ層（濃度２Ｘ
１０” ｃｍ−’） １０５を積層した後、端面付近
にＳｉｎ、膜のマスクをかけて亜鉛（Ｚｎ）を中央部分
のみ拡散して高濃度クラッド層のｐ”−１ｎＰｉｉ１０
６を形成する。
次いで、 ｐ−ＩｎＰ ｌ’！１０５０表面よりｎ−Ｉ
ｎＰ基板１０１に届くように、ストライプ状にメサエッ
チングを行う。
ｎＰ基板１０１に届くように、ストライプ状にメサエッ
チングを行う。
次いで、２回目成長により、 ｐ−１ｎＰ ｊｉ１０９
゜ｎ−１ｎＰ層１０Ｂ、 ｐ−１ｎＰ層層１０７を順次
成長して。
゜ｎ−１ｎＰ層１０Ｂ、 ｐ−１ｎＰ層層１０７を順次
成長して。
ｐｎｐｎ構造の埋込みを行う。
最後に３回目成長で、 ｐ−１ｎＰ層層１０７．コンタ
クト層のｐ”−ＧａｌｎＡｓＰＮ１１３を成長する。
クト層のｐ”−ＧａｌｎＡｓＰＮ１１３を成長する。
次に、実施例の効果を示す数値例を従来例と対比して説
明する。
明する。
従来例による通常のレーザでは、活性層上のｐ型りラッ
ド層の濃度は２ Ｘ １０” ｃ＋ｗ−’程度で一様と
なっているが、この場合、長さ１２００μｍのレーザで
は光出力が２〜５ｍ−程度で多モード発振となり、スペ
クトル線幅は最小で２〜５ ＭＨ２程度である。
ド層の濃度は２ Ｘ １０” ｃ＋ｗ−’程度で一様と
なっているが、この場合、長さ１２００μｍのレーザで
は光出力が２〜５ｍ−程度で多モード発振となり、スペ
クトル線幅は最小で２〜５ ＭＨ２程度である。
こにに対して、実施例のレーザでは光出力が２０ ＋ｉ
Ｗ以上まで単一モード発振が得られ、最小スペクトル線
幅もＩ ＭＨｚ以下と実用上十分な値が得られた。
Ｗ以上まで単一モード発振が得られ、最小スペクトル線
幅もＩ ＭＨｚ以下と実用上十分な値が得られた。
以上説明したように本発明によれば、簡易な単一電極構
造で共振器長方向のキャリア分布を均一化し、狭スペク
トル線幅を実現できるレーザが得られた。
造で共振器長方向のキャリア分布を均一化し、狭スペク
トル線幅を実現できるレーザが得られた。
第１図（ａＬ （ｂ）は本発明を説明する断面図で、第
１図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第１図（ｂ）は
共振器を含む共振器長方向の断面図 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例を説明する
断面図で、第２図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第
２図（ｂ）は共振器を含む共振器長方向の断面図。 第３図（ａ）、 （ｂｌはそれぞれ共振器内の光の強度
分布とキャリア密度分布を示す図である。 図において １０１は半導体基板でｎ−１ｎＰ基板。 １０２は回折格子。 １０２＾は回折格子の１／４波長シフト？ｉＩ域。 １０３は光導波層でｎ−ＧａＩｎＡｓＰ層１０４は活性
層でＧａｌｎＡｓＰ層 １０５は低濃度クラッド層でｐ−ＩｎＰ層。 １０６は高濃度クラッド層でｐ”−ＩｎＰ層。 １０７は埋込層でｐ−ＩｎＰ層。 １０８は埋込層でｎ−ＩｎＰ層。 １０９は埋込層でｐ−ＩｎＰ層。 は絶縁膜で５ｉ０２膜。 はｐ側電極でＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層。 はｎ側電極Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層。 はコンタクト層でｐ“−ＧａｌｎＡｓＰ層は反射防止膜
でＳｉＮ、膜 只振器に妨向
１図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第１図（ｂ）は
共振器を含む共振器長方向の断面図 第２図（ａ）、 （ｂ）は本発明の一実施例を説明する
断面図で、第２図（ａ）は共振器長に垂直な断面図、第
２図（ｂ）は共振器を含む共振器長方向の断面図。 第３図（ａ）、 （ｂｌはそれぞれ共振器内の光の強度
分布とキャリア密度分布を示す図である。 図において １０１は半導体基板でｎ−１ｎＰ基板。 １０２は回折格子。 １０２＾は回折格子の１／４波長シフト？ｉＩ域。 １０３は光導波層でｎ−ＧａＩｎＡｓＰ層１０４は活性
層でＧａｌｎＡｓＰ層 １０５は低濃度クラッド層でｐ−ＩｎＰ層。 １０６は高濃度クラッド層でｐ”−ＩｎＰ層。 １０７は埋込層でｐ−ＩｎＰ層。 １０８は埋込層でｎ−ＩｎＰ層。 １０９は埋込層でｐ−ＩｎＰ層。 は絶縁膜で５ｉ０２膜。 はｐ側電極でＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ層。 はｎ側電極Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ層。 はコンタクト層でｐ“−ＧａｌｎＡｓＰ層は反射防止膜
でＳｉＮ、膜 只振器に妨向
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上に回折格子を介して順次積層された少なく
とも光導波層、活性層、上部クラッド層からなるストラ
イプ状のメサ型層構造と、該メサ型層構造の両側を埋め
込んで成長したｐｎ接合を形成する埋込層とを有して共
振器を構成し、 該上部クラッド層の導電性不純物濃度が該共振器端部よ
り中央部の方が高い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 |
|---|---|---|---|
| JP6053590A JPH03261189A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6053590A JPH03261189A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03261189A true JPH03261189A (ja) | 1991-11-21 |
Family
ID=13145095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6053590A Pending JPH03261189A (ja) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03261189A (ja) |
-
1990
- 1990-03-12 JP JP6053590A patent/JPH03261189A/ja active Pending
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