JPH03268380A

JPH03268380A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH03268380A
Application number: JP2066686A
Authority: JP
Inventors: Akira Tanaka; 明田中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-29
Anticipated expiration: 2010-11-29
Also published as: JPH07112094B2; US5105431A

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、半導体レーザ装置に係わり、特に光導波路お
よび活性層を含むレーザ・ストライブに沿って回折格子
を有する半導体レーザ装置に関する。

（従来の技術）単一縦モードで発振する半導体レーザは、大容量光通信
用の光源として用いられている。その中でも、活性層上
部、又は活性層下部に分布帰還させる回折格子を有する
光導波路層を設けた分布帰還型半導体レーザは、早くか
ら実用化されている。

分布帰還型レーザには、例えば第３図に示すように、ｎ
型１ｎＰ基板１上に順次積層された回折格子１１を有す
るｎ型１ｎＧａＡｓＰ光導波路層１２と、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層１４と、ｎ型１ｎＰクラッド層１６
とからなるレーザ・ストライプ１７が形成されている。

このレーザ・ストライブは、ｐ型１ｎＰ層１８、ｎ型１
ｎＰ層２０、ｐ型ＩｎＰ層２２およびｐ型Ｉ　ｎＧａＡ
ｓ　Ｐオーミック層２４によって周囲を囲まれ、埋め込
まれている。

分布帰還型レーザの場合、単一縦モードで発振するか、
否かはレーザ・ストライプ１７端面における回折格子１
１の位相等に影響される。また、単一縦モード発振する
確率を高めるには、回折格子１１の形状を制御すること
が重要である。

通常、回折格子１１は、ウェット・エツチングにより形
成されることが多いが、発振波長１．３μｍ、又は１．
５５μｍの光通信用半導体レーザでは、１次の回折格子
１１の周期が、２０００〜２４００人であり、その高さ
はせいぜい数百人である。したがって、ウェット・エツ
チングによる回折格子１１の形状の制御は非常に困難で
ある。

また、単一縦モード発振する確率を上げるために、回折
格子１１の位相を、途中でシフトさせる構造も考案され
ている。しかし、この考案では、製造方法が複雑であり
、回折格子１１の形状の制御がやはり困難である。

（発明が解決しようとする課題）この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、その
目的は、先導波路および活性層を含むレーザ・ストライ
プに沿って回折格子を有する半導体レーザ装置において
、高い確率で単一縦モード発振する半導体レーザ装置、
およびその製造方法を提供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明の半導体レーザ装置によれば、光導波路および活性層を含むレーザ・ストライプに沿っ
て回折格子を有する半導体レーザ装置において、前記活性層に対する注入電流が周期的に変化することを
特徴とする。

また、前記活性層の少なくとも１つの面には、所定の周
期をもって形成された凹凸部が形成されていることを特
徴とする。

また、前記凹凸部の周期は、前記回折格子の周期の正数
倍であることを特徴とする。

（作用）上記のような半導体レーザ装置にあっては、導波される
光に対する屈折率の実数部、すなわち回折格子による屈
折率の周期的変化だけでなく、レーザ利得、すなわち屈
折率の虚数部にも、活性層に一定周期の凹凸部を設ける
ことによって周期的変化を持たせられる。よって、より
安定な単一縦モード発振が得られるようになる。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例に係わる半導体
レーザ装置について説明する。

第１図は、一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体
レーザの斜視図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は、一実施例
に係わる半導体レーザを製造工程順に示した斜視図であ
る。

第１図に示すように、例えばｎ型ＩｎＰ基板１１０上に
順次積層されたアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１１２
と、ｐ型ＩｎＰクラッド層１１４と、回折格子１１５を
有するｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１１６とからなる
レーザーストライプ１１７が形成されている。さらに、
レーザ・ストライプ１１７中の活性層１１２の側面には
、一定周期をもつ凹凸部が形成されている。

このように凹凸部をもつ活性層１１２を有するレーザ・
ストライプは、ｐ型１ｎＰ層１１８、ｎ型ＩｎＰ層１２
０、ｐ型１ｎＰ層１２２およびｐ型ＩｎＧａＡｓＰオー
ミック層１２４によって周囲を囲まれ、埋め込まれてい
る。

上記構成の埋め込み分布帰還型半導体レーザであると、
一定周期をもつ回折格子１１５が形成されている光導波
路層１１６が、クラッド層１］４と反対導電型になって
おり、さらにこの部分の下にある活性層１１２の側面に
は、回折格子１１５と同一周期である凹凸部が形成され
ている。

すなわち回折格子１１５に加えて、活性層１１２を含む
レーザ・ストライプ１１７の側面に一定周期をもつ凹凸
部が、さらに形成されているので、活性層１１２に対す
る注入電流にも周期的変化を与えることができる。換言
すれば、活性層１１２に幅狭の部分と、幅広の部分とが
周期的に存在するので、活性層１１２に対する注入電流
が周期的に抑制される部分ができる。この結果、し−ザ
利得、すなわち屈折率の虚数部に周期的変化が起こるた
め、より安定な縦モード発振が得られるようになる。

なお、凹凸部の周期は、回折格子１１５の周期と同一で
ある必要は必ずしもなく、例えば回折格子１１５の周期
の整数倍であってもよい。あるいは、回折格子１１５の
周期が、凹凸部の周期の正数倍であってもよい。

この様な埋め込み分布帰還型半導体レーザの製造方法を
第２図を参照して説明する。なお、第２図において、第
１図と同一の部分については同一の参照符号を付す。

まず、第２図（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１１
０上に、例えば液相成長法を用いて、アンドープＩｎＰ
活性層１１２、ｐ型ＩｎＰクラッド層１１４およびｎ型
Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ光導波路層１１６を順次積層する。

次いで、先導波路層１１６に対して、例えば二光束干渉
露光法等を用いて、１次の回折格子１１５を形成する。

このとき、回折格子１１の四部がクラッド層１１４に達
するようにする。これによって、先導波路層１１６は、
一定周期をもって分断され、一定の間隔をもって棒状の
先導波路層１１６が並んだ形状となる。この間隔は、波
長１．３μｍのレーザでは約２０００人、波長１．５５
μｍのレーザでは約２４００人となる。次いで、全面に
、例えばＣＶＤ法を用いて５ｉ０２膜を形成し、次いで
、この５ｉ０２膜を、例えば写真蝕刻法を用いて、回折
格子１１５に対して直交する方向に延びたストライプ状
の５ｉ０２膜マスク１３０形状にパタニングする。

次いで、同図（ｂ）に示すように、５ｉ０２膜マスク１
３０をエツチング障壁とし、例えば硫酸系エツチング液
を用いて棒状の先導波路層１１６のみを選択的にエツチ
ングする。このとき、図中Ａに示すように、マスク１３
０の下までサイドエツチングを行なう。サイドエツチン
グの量は、エツチング時間等を調節することによって簡
単に制御できる。つまり、マスク１３０の幅Ｗに対して
、棒状の先導波路層１１６の幅Ｗを容易に変化させられ
る。

次いで、同図（ｃ）に示すように、５ｉ０２膜マスク］
３０をエツチング障壁とし、例えば塩酸系エツチング液
を用いてクラッド層１１４を、次いで、例えば硫酸系エ
ツチング液を用いて活性層１１２を、それぞれ選択的に
エツチングする。

これによって、活性層３を含むレーザ・ストライプ１１
７の側面に一定周期、本実施例の場合、回折格子１］５
と同じ周期をもつ凹凸部が形成される。

次いで、同図（ｄ）に示すように、５ｉ０２膜マスク１
３０を除去する。このとき図示するように、レーザ・ス
トライプ１１７の略全体が露出する。

次いで、同図（ｅ）に示すように、全面に、ｐ型１ｎＰ
層１１８、ｎ型１ｎＰ層１２０、ｐ型１ｎＰ層１２２お
よびｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１２４を順次積層してレーザ
・ストライプ１１７を埋め込む。

以上の工程をもって一実施例に係わる埋め込み分布帰還
型半導体レーザの結晶成長プロセスが終了する。

このような製造方法であると、活性層１１２側面の凹凸
部が、一定周期をもった棒状の先導波路層１１６に対し
て自己整合的に形成できる。

さらに、サイドエツチングの量を適宜調節することによ
り、凹凸部の形状を容易に制御することも可能である。

なお、一実施例では、埋め込み分布帰還型レーザを例に
とって説明したが、本発明はこれに限られることはなく
、回折格子を有する半導体レーザであれば、上述した効
果を損なうことなく適用できることは言うまでもない。

また、回折格子を有する半導体レーザとし、分布帰還型
レーザ（ＤＦＢレーザ）だけてなく、分布反射型レーザ
（ＤＢＲレーザ）にも応用できることは勿論である。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明によれば、特に光導波路お
よび活性層を含むレーザ・ストライブに沿って回折格子
を有する半導体レーザ装置において、高い確率で単一縦
モード発振する半導体レーザ装置と、その製造方法とを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体レ
ーザの斜視図、第２図は一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体レ
ーザを製造工程順に示した斜視図、第３図は従来の埋め
込み分布帰還型半導体レーザの斜視図である。１１０・・・ｎ型１ｎＰ基板、１１２・・・アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、１１４　・ｐ型１ｎＰクラッド
層、１１５・・・回折格子、１１６・・・ｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路層、１１７−・・レーザ・ストライブ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光導波路および活性層を含むレーザ・ストライプ
に沿って回折格子を有する半導体レーザ装置において、前記活性層に対する注入電流が周期的に変化することを
特徴とする半導体レーザ装置。
（２）前記活性層の少なくとも１つの面には、所定の周
期をもって形成された凹凸部が形成されていることを特
徴とする請求項（１）記載の半導体レーザ装置。
（３）前記凹凸部の周期は、前記回折格子の周期の正数
倍であることを特徴とする請求項（１）記載の半導体レ
ーザ装置。