JPH0365029B2 - - Google Patents

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JPH0365029B2
JPH0365029B2 JP56055489A JP5548981A JPH0365029B2 JP H0365029 B2 JPH0365029 B2 JP H0365029B2 JP 56055489 A JP56055489 A JP 56055489A JP 5548981 A JP5548981 A JP 5548981A JP H0365029 B2 JPH0365029 B2 JP H0365029B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/185Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
    • H01S5/187Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL] using Bragg reflection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/11Comprising a photonic bandgap structure
    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
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    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1206Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
    • H01S5/1215Multiplicity of periods

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体レーザ、特にレーザ光を素子の
上面から放射させる型の半導体レーザに関するも
のである。
半導体レーザは、小形で高効率で動作し、而も
駆動電流による高速な直接変調が可能である等の
多くの特徴をもち、光通信や光情報処理等の光源
に極めて適している。これまで、この半導体レー
ザとしては、レーザのミラーとしての劈開面から
光出力を取り出すフアブリベロー型の素子あるい
はそれに類するものなど、素子の側面から光出力
を取り出す型のものが主であつたが、この種の素
子は光フアイバなどとの結合を容易に且つ効率良
くするために素子をヒートシンクの縁端部ぎりぎ
りに置く必要から融着作業が繁雑となるばかりで
なく、側部に劈開面を用いる場合には、必然的に
半導体レーザペレツト内でのキヤビテイの方向が
製限され、また他の素子との集積化を行なう場合
にその位置関係が製約されるために、素子の設計
の自由度を失わせる原因となつていた。
このため最近では出力光を側面から出さず又劈
開面から出力光を取り出さない半導体が開発さ
れ、その一例としてたとえばアプライド・フイジ
クス・レターズ(Appl.Phys.Lett.)の第27巻の
第295−297項(1975年)には、この種の型の半導
体レーザを用いた論文が示されている。この型の
半導体レーザはn型の基板、n型のガイド層、p
型の活性層、p型のガイド層から成つていて、n
型の基板とn型のガイド層の間には回折格子が形
成されており、両側面は劈開面となつている。回
折格子の波の周期すなわちピツチΛは、λを自由
空間におけるレーザ光の波長としnを等価屈折率
とすると、最も基本的な形としてλ/nとあらわ
され、これは2次のブラツグ反射を用いる半導体
レーザであることを示している。そしてこのよう
な構成により出力光はp−n接合面に直交した方
向に取り出される。
しかし乍ら上記の半導体レーザ素子では、高次
(2次)のブラツグ反射を用いる回折格子が同時
にレーザ発振のためのミラーを兼ねているので発
振効率が低下し、発振閾値の上昇をもたらす原因
となつており、而も両側面は劈開面でなければな
らない。更に光の放射が素子の全長に亘つて行な
われるので光フアイバに光フアイバを結合させる
場合に結合効率の低下を招いている。
なお上記において、高次のブラツグ反射を用い
た回折格子の代りに1次のブラツグ反射を用いる
回折格子を設けた半導体レーザもあるが、この半
導体レーザは出力光がp−n接合面に平行な方向
に放射されるが垂直な方向すなわち上面からは放
射されない型のものである。
したがつて本発明の目的は素子の両側に劈開面
を形成することなしに素子の上面から出力光を放
射できるような半導体レーザを得ようとするもの
である。
本発明の他の目的は、素子の上面から出力光を
放射しながら而も放射面の小さい低閾値の半導体
レーザを得ようとするものである。
本発明は上記の目的を達成するために、回折格
子を1次のブラツグ反射を用いるミラー用の部分
と、高次のブラツグ反射を用いる出力取出し用の
部分とに分けて構成するようにしたものである。
本発明によれば半導体基板と、この基板上に成
長した所望の屈折率と禁制帯幅を有する活性層お
よびこの活性層の両面のうちの少なくとも一方の
面の側に設けた屈折率が前記所望の屈折率より小
さく且つ禁制帯幅が前記所望の禁制帯幅より大き
いガイド層を含む複数層の半導体層と、この複数
層の半導体層の前記半導体基板とは反対の側に設
けられた電極層とを含み、而して前記複数層の半
導体層のうちの少なくとも1つの半導体層の少な
くとも1面は相対する層との間で回折格子を形成
するように構成されている半導体レーザにおい
て、前記電極層の内側の一部分が該半導体レーザ
の出力光に対し実質的に透明になるように構成さ
れており、而して前記回折格子のピツチが、前記
電極層の透明の一部分に対応する領域では高次の
ブラツグ反射を用いるような長さに設定され、前
記透明の一部分ではない部分に対応する領域では
1次のブラツグ反射を用いるような長さに設定さ
れていることを特徴とする半導体レーザが得られ
る。
次に図面を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例の斜視図を示したも
のである。第1図において1はn型の基板、2は
(001)面にピツチΛ=λ/2nであらわされる1
次のブラツグ反射を用いる第1の回折格子、3は
ピツチΛ=λ/nであらわされる2次のブラツグ
反射を用いる回折格子、4は禁制帯幅が波長で約
1.1μmのn型InGaAsPの一方のガイド層、5は
禁制帯幅が波長でほぼ1.3μmに相当する
InGaAsPの活性層、6は禁制帯幅が波長で約
1.1μmのP型InGaAsPの他方のガイド層、7は
p型のInPでなるクラツド層、8は電流注入スト
ライプを形成するZn拡散領域、9はn型InPより
成り、電流注入領域以外での電流を阻止するため
のキヤツプ層、10はp側電極、11はn側電
極、12はn側電極11の内部に設けられた光出
力取出し用の窓である。ここで、電流注入ストラ
イプを形成するZn拡散領域8のストライプの方
向は第1及び第2の回折格子2,3の格子とはほ
ぼ垂直な方向である。また活性層5の厚さは約
0.15μmでガイド層4及び6の厚さはいずれも約
0.2μmである。さらに回折格子2,3の凹凸の周
期Λ1とΛ2はそれぞれ約0.2μm及び約0.4μmであ
る。
以上の構成において、Zn拡散領域8に近接し
ている活性層5に電流を注入すると、その帯状の
ストライプ方向でレーザ発振が起こる。この際、
第1の回折格子2へもしみ出した光がそれと相互
作用を起こして発振波長が選択される。また第2
の回折格子3によつてレーザ発振した光の一部
は、p−n接合面に垂直な方向に放射され、n側
電極11の一部に設けられた光出力の取出し用窓
12から光出力が得られる。
なお第1図の構成において、主体となる部分が
n型の基板1、n型のガイド層4、活性層5、お
よびp型のガイド層6を有していることは先に説
明した従来の半導体レーザと全く同じであり、異
るところは回折格子がピツチの互いに異つた2つ
の部分から構成されていること、素子の上部に出
力取出し用窓を内部に設けていること、および両
側部が劈開面である必要はないということであ
る。
ここで本実施例についてその製造法を簡単に述
べる。まず、(001)面を表面にもつn型のInP基
板1を用意してその表面に回折格子2及び3を刻
む。回折格子の形成にはホトリソグラフイの技術
が適用される。次に液相エピタキシヤル成長法に
よつてn型のInGaAsPガイド層4(禁制帯幅が
1.1μm)、ノンドープのInGaAsP活性層5(禁制
帯幅が1.3μm)、p型のInGaAsPガイド層6(禁
制帯幅が1.1μm)、p型のInPクラツド層7、そし
てn型のInPキヤツプ層9を順次成長させる。次
にSiO2をマスクとしてZn拡散領域8を形成する。
最後にp側電極及び光出力を取出す窓12を有す
るn側電極11を形成する。
以上、図面を用いて本発明を説明したが、本実
施例において、活性層5とガイド層6の間に、ガ
イド層6を成長させる際に生じる活性層5のメル
トバツクを抑制するためのアンチメルトバツク層
を設けてもよい。あるいはガイド層6がアンチメ
ルトバツク層を兼ねてもよい。また第1及び第2
の回折格子2,3がInP基板1の上に形成される
ときには、ガイド層6はなくてもよい。
更に本実施例においては回折格子をInP基板1
の上に形成したが、ガイド層6の上に回折格子を
形成してもよく、又両方に並列して設けてもよ
い。更にまた本実施例においては、半導体レーザ
の組成に4元のInGaAsP系を用いたが、これに
限定されず、GaAs系やPbSnTe系等他の組成を
も用いることもできることはいうまでもない。
最後に本発明が有する利点をあげれば、劈開面
を必要としないためペレツトの切出しが容易であ
り、光出力を得られる領域が制限されているため
光フアイバへの結合効率が高く、回折格子を用い
た帰還によりレーザ発振を得ているため単一軸モ
ード化された半導体レーザが実現でき、光出力の
放射方向がp−n接合に対して垂直であるため、
劈開面から光出力を得るレーザのようにマウント
の際にそのマウント上の設置位置が制限されるこ
とがない等である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の斜視図である。 記号の説明:1はInP基板、2,3は回折格
子、4はガイド層、5は活性層、6はガイド層、
7はクラツド層、8はZn拡散領域、9はキヤツ
プ層、10はp側電極、11はn側電極、12は
光出力取出し用窓である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板と、この基板上に成長した所望の
    屈折率と禁制帯幅を有する活性層およびこの活性
    層の両面のうちの少なくとも一方の面の側に設け
    た屈折率が前記所望の屈折率より小さく且つ禁制
    帯幅が前記所望の禁制帯幅より大きいガイド層を
    含む複数層の半導体層と、この複数層の半導体層
    の前記半導体基板とは反対の側に設けられた電極
    層とを含み、而して前記複数層の半導体層のうち
    の少なくとも1つの半導体層の少なくとも1面は
    相対する層との間で回折格子を形成するように構
    成されている半導体レーザにおいて、前記電極層
    の内側の一部分が該半導体レーザの出力光に対し
    実質的に透明になるように構成されており、而し
    て前記回折格子はピツチが、前記電極層の透明の
    一部分に対応する領域では高次のブラツグ反射を
    用いるような長さに設定された高次ブラツグ反射
    領域と、前記透明の一部分を除いた残りの部分に
    対応する領域ではピツチが一次のブラツグ反射を
    用いるような長さに設定された1次ブラツグ反射
    領域とから成り前記高次ブラツグ反射領域は前記
    1次ブラツグ反射領域の間にはさまれて配置され
    ていることを特徴とする半導体レーザ。
JP56055489A 1981-04-15 1981-04-15 Semiconductor laser Granted JPS57170582A (en)

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