JPH036876A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH036876A JPH036876A JP1141784A JP14178489A JPH036876A JP H036876 A JPH036876 A JP H036876A JP 1141784 A JP1141784 A JP 1141784A JP 14178489 A JP14178489 A JP 14178489A JP H036876 A JPH036876 A JP H036876A
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- Japan
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- layer
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- grooves
- barrier layer
- inp
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- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- 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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、単一波長で発振する半導体レーザに関する
ものである。
ものである。
第4図は、例えば5econd 0ptoelectr
onics Co−nfernee (OEC’881
で報告されたバリア層構造を有する従来の単一波長半導
体レーザの断面図であり、乙の図において、1はp −
I n P基板、2はp−InPnツバ9フフ 4はn−InPバリア層、5はn−InGaAsP光ガ
イド層、6は−様な周期を持つ回折格子、7はn”In
Pクラッド層、8はn−InGaAsPコンタクト層、
9はp電極,10はn電極 11aば並列ストライプ溝
である。
onics Co−nfernee (OEC’881
で報告されたバリア層構造を有する従来の単一波長半導
体レーザの断面図であり、乙の図において、1はp −
I n P基板、2はp−InPnツバ9フフ 4はn−InPバリア層、5はn−InGaAsP光ガ
イド層、6は−様な周期を持つ回折格子、7はn”In
Pクラッド層、8はn−InGaAsPコンタクト層、
9はp電極,10はn電極 11aば並列ストライプ溝
である。
一般に回折格子6が−様な周期の場合、共振器片端面に
無反射膜もしくは低反射膜を施し、もう片端面に高反射
膜を施すことにより、単一波長発振を得ている。また、
回折格子6の中央部に位相シフト領域を持つ場合は、共
振器両端に無反射膜を施して単一波長発振を得ている。
無反射膜もしくは低反射膜を施し、もう片端面に高反射
膜を施すことにより、単一波長発振を得ている。また、
回折格子6の中央部に位相シフト領域を持つ場合は、共
振器両端に無反射膜を施して単一波長発振を得ている。
次に動作について説明する。
p電極9とn電極10間に順バイアスを印加すると、活
性層3内で電子と正孔が再結合して光が起こる。活性層
3とバリア層4と光ガイド層5を屈折率の小さいクラッ
ド層7とバッファ層2で挾んだ導波路構造になっており
、光はこの導波路を平行に伝搬する。また、光ガイド層
5に回折格子6を形成することにより、実効的な屈折率
変化が生じ、導波路と伝搬する光はこの実効的な屈折率
の変化を受はブラッグ反射し、やがて発振する。
性層3内で電子と正孔が再結合して光が起こる。活性層
3とバリア層4と光ガイド層5を屈折率の小さいクラッ
ド層7とバッファ層2で挾んだ導波路構造になっており
、光はこの導波路を平行に伝搬する。また、光ガイド層
5に回折格子6を形成することにより、実効的な屈折率
変化が生じ、導波路と伝搬する光はこの実効的な屈折率
の変化を受はブラッグ反射し、やがて発振する。
この時に発振波長は回折格子6のピッチによる。
バリア層構造を用いた導波路の場合、バリア層4の層厚
を薄くすると光は十分にしみ出し、回折格子6の影響を
受けやすくなる。また、回折格子6の深さは光ガイド層
5の層厚によって決めるため、回折格子6形成時のエツ
チングの影響を受けない。つまり、バリア層4と光ガイ
ド層5の層厚を制御することにより、結合定数を再現性
よく設計値に設定することができる。
を薄くすると光は十分にしみ出し、回折格子6の影響を
受けやすくなる。また、回折格子6の深さは光ガイド層
5の層厚によって決めるため、回折格子6形成時のエツ
チングの影響を受けない。つまり、バリア層4と光ガイ
ド層5の層厚を制御することにより、結合定数を再現性
よく設計値に設定することができる。
一般に活性層3で発光した光が導波路を伝搬中、回折格
子6で反射される割合は結合定数によって決まり、結合
定数が大きいほど反射される割合が高い。−様な回折格
子の中央部に位相シフト領域を有するレーザの場合、光
強度分布は中央部分で高くなる。また、−様な回折格子
を有するレーザで単一発振歩留りを上げるために非対称
コーチ、イノグを施したレーザの場合、光強度分布は片
端面近傍で高くなる。特に、高注入時には光強度分布の
不均一からホールバーニングが生じ、多モード発振しや
すくなる。
子6で反射される割合は結合定数によって決まり、結合
定数が大きいほど反射される割合が高い。−様な回折格
子の中央部に位相シフト領域を有するレーザの場合、光
強度分布は中央部分で高くなる。また、−様な回折格子
を有するレーザで単一発振歩留りを上げるために非対称
コーチ、イノグを施したレーザの場合、光強度分布は片
端面近傍で高くなる。特に、高注入時には光強度分布の
不均一からホールバーニングが生じ、多モード発振しや
すくなる。
上記のような従来の単一波長レーザは、光ガイド層5と
バリア層4の層厚を制御することにより、素子全体に均
一な結合定数を持たせろことができるが、高出力時(高
注入時)には光強度分布に不均一が生じ、それに起因す
るホールバーニングにより多モード発振するという問題
があった。
バリア層4の層厚を制御することにより、素子全体に均
一な結合定数を持たせろことができるが、高出力時(高
注入時)には光強度分布に不均一が生じ、それに起因す
るホールバーニングにより多モード発振するという問題
があった。
この発明は、上記のような問題を解消するためになされ
たもので、高出力時においても、単一波長で発振する半
導体レーザを得ろことを目的とする。
たもので、高出力時においても、単一波長で発振する半
導体レーザを得ろことを目的とする。
乙の発明に係る半導体レーザは、並列ストライプ溝の溝
幅を部分的に広くして結合定数の小さい領域を設けたも
のである。
幅を部分的に広くして結合定数の小さい領域を設けたも
のである。
この発明においては、高注入時に光強度分布が高くなる
部分の結合定数を小さくすることにより、高注入時でも
光強度分布が均一となり、ホールバーニングが起こりに
くくなる。
部分の結合定数を小さくすることにより、高注入時でも
光強度分布が均一となり、ホールバーニングが起こりに
くくなる。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第1図はこの発明の半導体レーザの一実施例を示す断面
図であり、また、第2図(a)〜(d)は、第1図に示
した半導体し・−ザの製造方法を示す断面図である。こ
れらの図において、第4図と同一符号は同一のものを示
し、11は前記回折格子6を形成するための並列ス1−
ライブ溝で、その溝幅は素子中央部で広く、両共振器端
面に向って狭くなっている。21はレジストである。ま
た、Δは回折格子6の周期、又、は溝幅、12は光ガイ
ド層残留物の幅を示す。
図であり、また、第2図(a)〜(d)は、第1図に示
した半導体し・−ザの製造方法を示す断面図である。こ
れらの図において、第4図と同一符号は同一のものを示
し、11は前記回折格子6を形成するための並列ス1−
ライブ溝で、その溝幅は素子中央部で広く、両共振器端
面に向って狭くなっている。21はレジストである。ま
た、Δは回折格子6の周期、又、は溝幅、12は光ガイ
ド層残留物の幅を示す。
以下、その製造過程を述べろことによって構造を説明す
る。
る。
まず、第2図(alに示すように、p −I n P基
板1上にp −1n Pバッファ層2.InGaAsP
活性層3.n InPバリア層4.n−InGaAs
P光ガイド層5を順次成長させる。このとき結合定数が
設計値になるようにバリア層4と光ガイド層5の層厚を
あらかじめ制御して成長させておく。次にレジス1−2
1を塗布して、二光束干渉法等によって−様なパターン
を形成したのち、部分的にライトエツチングを施して第
2図(b)に示すような素子中央部で幅の小さくなった
レジストパターンを形成する。次に第2図(C)に示す
ように化学エツチング等により、バリア層4まで到達す
る並列ストライプ溝11を形成する。この時、レジスト
21の大きさの違いにより、−様な周期へで、かつ溝幅
の異なる溝が形成される。そして、n −I n Pク
ラッド層7 、 n −1n G a A s P
ニルタクト を形成すれば、第1図,第2図(d)のような素子がで
きる。
板1上にp −1n Pバッファ層2.InGaAsP
活性層3.n InPバリア層4.n−InGaAs
P光ガイド層5を順次成長させる。このとき結合定数が
設計値になるようにバリア層4と光ガイド層5の層厚を
あらかじめ制御して成長させておく。次にレジス1−2
1を塗布して、二光束干渉法等によって−様なパターン
を形成したのち、部分的にライトエツチングを施して第
2図(b)に示すような素子中央部で幅の小さくなった
レジストパターンを形成する。次に第2図(C)に示す
ように化学エツチング等により、バリア層4まで到達す
る並列ストライプ溝11を形成する。この時、レジスト
21の大きさの違いにより、−様な周期へで、かつ溝幅
の異なる溝が形成される。そして、n −I n Pク
ラッド層7 、 n −1n G a A s P
ニルタクト を形成すれば、第1図,第2図(d)のような素子がで
きる。
すなわち、このように素子中央部の領域で並列スI・ラ
イプ溝11の溝幅J2t を広くすると、乙の部分の光
ガイド層残留物の#ff1.が狭くなって素子中央部の
領域で結き定数が小さ(なり、高注入時にも光強度分布
を均一にしてホールバーニングを抑制できろ。
イプ溝11の溝幅J2t を広くすると、乙の部分の光
ガイド層残留物の#ff1.が狭くなって素子中央部の
領域で結き定数が小さ(なり、高注入時にも光強度分布
を均一にしてホールバーニングを抑制できろ。
また、第3図(a )、 (b )、 (Q )にはこ
の発明の他の実施例を示し、第3図(a )、 (b
)は、−様な周期へをもつ回折格子6の場合で、特に第
3図(a)は均一の部分の結合定数が小さい場合(lX
P> 、fl IN。
の発明の他の実施例を示し、第3図(a )、 (b
)は、−様な周期へをもつ回折格子6の場合で、特に第
3図(a)は均一の部分の結合定数が小さい場合(lX
P> 、fl IN。
1、、−fl、^)、第3図(b)は均一な部分の結合
定数が大きい場fj (J21M<J2 s*、J2
xp=J、 iM)である。また、第3図(C)は中央
部に位相シフト領域14をもつ回折格子6の場合である
。これらの図において、第1図と同一符号は同一のもの
を示し、12は低反射膜、13は高反射膜である。
定数が大きい場fj (J21M<J2 s*、J2
xp=J、 iM)である。また、第3図(C)は中央
部に位相シフト領域14をもつ回折格子6の場合である
。これらの図において、第1図と同一符号は同一のもの
を示し、12は低反射膜、13は高反射膜である。
第3図(a)の場合、出射@石側、つまり低反射膜12
側の溝幅J2 tFが中央部の溝幅J2.−より広くな
っている場合であり、第3図(b)は、逆に高反射膜1
3側の溝幅12 Jillが中央部のFfIt幅J2
rsより広くなっている場合である。さらに、第3図(
C)は、中央部の溝幅J2 xMが端面近傍の溝幅J2
rpまたはJ2 rp+より広くなっている場合であ
る。
側の溝幅J2 tFが中央部の溝幅J2.−より広くな
っている場合であり、第3図(b)は、逆に高反射膜1
3側の溝幅12 Jillが中央部のFfIt幅J2
rsより広くなっている場合である。さらに、第3図(
C)は、中央部の溝幅J2 xMが端面近傍の溝幅J2
rpまたはJ2 rp+より広くなっている場合であ
る。
以上のように、高注入時に光強度分布が不均一になる領
域(例えば第3図(e)の場合、中央部)の結合定数を
、溝幅J2.を変えることにより小さくすれば、部分的
な光の閉じ込めがなくなり、光強度分布は均一となり、
高注入時においてもホールバーニングが起こりにくくな
り、安定に単一モド発振させることが可能になる。
域(例えば第3図(e)の場合、中央部)の結合定数を
、溝幅J2.を変えることにより小さくすれば、部分的
な光の閉じ込めがなくなり、光強度分布は均一となり、
高注入時においてもホールバーニングが起こりにくくな
り、安定に単一モド発振させることが可能になる。
また、バリア層構造を用いているので、結合定数は一様
で、溝幅を広げた領域のみを小さくすることが容易にで
きる。
で、溝幅を広げた領域のみを小さくすることが容易にで
きる。
なお、上記実施例は、p−r n P基板を用いたが、
n−I n P基板、半絶縁基板でもよい。また、回折
格子6(よ活性層3の下に設けてもよい。
n−I n P基板、半絶縁基板でもよい。また、回折
格子6(よ活性層3の下に設けてもよい。
この発明は以上説明したとおり、バリア層構造を用いた
ことにより、バリア層、光ガイド層の層厚を制御するこ
とにより一様な結合定数をもつ回折格子を有する半導体
レーザが容易に得られ、かつ並列ストライプ溝の溝幅を
部分的に広くして結合定数の小さい領域を設けたので、
高注入時に光強度分布が高くなる領域の結合定数を小さ
くすることにより、高注入時においても光強度分布を均
一にでき、ホールバーニングのおこりにくい、安定に単
一モード発振する半導体レーザが得られるという効果が
ある。
ことにより、バリア層、光ガイド層の層厚を制御するこ
とにより一様な結合定数をもつ回折格子を有する半導体
レーザが容易に得られ、かつ並列ストライプ溝の溝幅を
部分的に広くして結合定数の小さい領域を設けたので、
高注入時に光強度分布が高くなる領域の結合定数を小さ
くすることにより、高注入時においても光強度分布を均
一にでき、ホールバーニングのおこりにくい、安定に単
一モード発振する半導体レーザが得られるという効果が
ある。
第1図はこの発明の半導体レーザの一実施例を示す断面
図、第2図は、第1図に示した半導体レーザの製造方法
を示す断面図、第3図は他の実施例を示す断面図、第4
図は従来の単一波長レーザを示す断面図である。 図において、1はp −I n P基板、2はpInP
バッファ層、3はInGaAsP活性層、4はn −I
n Pバリア層、5はn −I n G a A s
P光ガイド層、6は回折格子、7はn −T n Pク
ラッド層、8はn −I n G a A s P :
l :、yクク)・層、9はp電極、10はn電極、1
1は並列スI・ライプ溝、12は低反射膜、12は高反
射膜、14は位相ンフト領域、21はレレストである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
図、第2図は、第1図に示した半導体レーザの製造方法
を示す断面図、第3図は他の実施例を示す断面図、第4
図は従来の単一波長レーザを示す断面図である。 図において、1はp −I n P基板、2はpInP
バッファ層、3はInGaAsP活性層、4はn −I
n Pバリア層、5はn −I n G a A s
P光ガイド層、6は回折格子、7はn −T n Pク
ラッド層、8はn −I n G a A s P :
l :、yクク)・層、9はp電極、10はn電極、1
1は並列スI・ライプ溝、12は低反射膜、12は高反
射膜、14は位相ンフト領域、21はレレストである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 活性層と、この活性層よりエネルギーギャップの大きい
バリア層と、エネルギーギャップが前記活性層より大き
く、かつ前記バリア層より小さい光ガイド層と、この光
ガイド層上から前記バリア層まで到達するように形成さ
れた所定周期の並列ストライプ溝と、この並列ストライ
プ溝内および前記光ガイド層上に形成された前記バリア
層と同一組成のクラッド層とを有する半導体レーザにお
いて、前記並列ストライプ溝の溝幅を部分的に広くして
結合定数の小さい領域を設けたことを特徴とする半導体
レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1141784A JPH036876A (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1141784A JPH036876A (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 半導体レーザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH036876A true JPH036876A (ja) | 1991-01-14 |
Family
ID=15300083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1141784A Pending JPH036876A (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH036876A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06204601A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 回折格子の形成方法 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1141784A patent/JPH036876A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06204601A (ja) * | 1992-12-25 | 1994-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | 回折格子の形成方法 |
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