JPH0377678B2 - - Google Patents
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- JPH0377678B2 JPH0377678B2 JP57127934A JP12793482A JPH0377678B2 JP H0377678 B2 JPH0377678 B2 JP H0377678B2 JP 57127934 A JP57127934 A JP 57127934A JP 12793482 A JP12793482 A JP 12793482A JP H0377678 B2 JPH0377678 B2 JP H0377678B2
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- semiconductor laser
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- diffraction grating
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- light
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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
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/12—Construction 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
-
- 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
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- H01S5/12—Construction 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
- H01S5/1206—Construction 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
- H01S5/1212—Chirped grating
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
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- H01S5/1215—Multiplicity of periods
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は非周期的にピツチが変化している回
折格子を分布帰還手段として有する半導体レーザ
に関するものである。
折格子を分布帰還手段として有する半導体レーザ
に関するものである。
半導体レーザは光フアイバ通信用光源として広
く実用されているが、半導体レーザと多モード光
フアイバとの組合せにおいて、スペツクル雑音に
よる信号劣化を如何にして除去するかという事が
問題になつている。半導体レーザのモード制御技
術の最近の進歩によつて半導体レーザ光のコヒー
レンスは従来とくらべ著しく改善され、また発振
スペクトルについても数十〜100Mb／ｓ以下の
変調周波数に対しては、第１図に示す如く利得分
布曲線１００のほゞ中央に殆んど単一縦モード発
振に近い状態の発振スペクトル１０が実現されて
いる。しかし、このようなコヒーレンスの良い半
導体レーザ光を多モード光フアイバ中を伝搬させ
ると光フアイバ中で生ずる不規則なモード変換の
結果として光フアイバ出射端においては異つた光
路を通過して来た光が干渉し合い、不規則な変動
を示し、またパルス変調された光に対してはパル
ス波形の乱れを生ずる。この様なスペツクル雑音
を除去する対策として現在、 (1) 高周波重畳変調の採用 (2) 光源として発光ダイオードの使用 (3) モードスクランブラの採用 の３つの方法が知られている。このうち(1)の方法
は半導体レーザを数百ＭHzの高周波信号で変調す
ると、発振スペクトルが第２図に示す様に利得分
布２００に対応するひろがりを有する多モード発
振２０，２１，２２，２３，２４，……の状態に
なり、レーザ光のコヒーレンスが低下する事を利
用するものである。しかし、この方法では半導体
レーザを絶えず高周波信号で変調しなければなら
ない事が何と言つてもわずらわしい。(2)の方法は
コヒーレントな半導体レーザ光のかわりに、発光
ダイオードのインコヒーレント光を用いるもの
で、モーダル雑音除去には有効であるが、変調帯
域が高々数十Mb／ｓ止りであり、また光フアイ
バへの結合光量も大きく出来ないので中継間隔を
余り長くとる事が出来ない。(3)の方法は、本発明
に直接かゝわりをもたないので説明は省略する。
詳細については副島、貝淵著「光フアイバ通信」、
電気通信技術ニユース社刊、503〜504頁を参照さ
れたい。
く実用されているが、半導体レーザと多モード光
フアイバとの組合せにおいて、スペツクル雑音に
よる信号劣化を如何にして除去するかという事が
問題になつている。半導体レーザのモード制御技
術の最近の進歩によつて半導体レーザ光のコヒー
レンスは従来とくらべ著しく改善され、また発振
スペクトルについても数十〜100Mb／ｓ以下の
変調周波数に対しては、第１図に示す如く利得分
布曲線１００のほゞ中央に殆んど単一縦モード発
振に近い状態の発振スペクトル１０が実現されて
いる。しかし、このようなコヒーレンスの良い半
導体レーザ光を多モード光フアイバ中を伝搬させ
ると光フアイバ中で生ずる不規則なモード変換の
結果として光フアイバ出射端においては異つた光
路を通過して来た光が干渉し合い、不規則な変動
を示し、またパルス変調された光に対してはパル
ス波形の乱れを生ずる。この様なスペツクル雑音
を除去する対策として現在、 (1) 高周波重畳変調の採用 (2) 光源として発光ダイオードの使用 (3) モードスクランブラの採用 の３つの方法が知られている。このうち(1)の方法
は半導体レーザを数百ＭHzの高周波信号で変調す
ると、発振スペクトルが第２図に示す様に利得分
布２００に対応するひろがりを有する多モード発
振２０，２１，２２，２３，２４，……の状態に
なり、レーザ光のコヒーレンスが低下する事を利
用するものである。しかし、この方法では半導体
レーザを絶えず高周波信号で変調しなければなら
ない事が何と言つてもわずらわしい。(2)の方法は
コヒーレントな半導体レーザ光のかわりに、発光
ダイオードのインコヒーレント光を用いるもの
で、モーダル雑音除去には有効であるが、変調帯
域が高々数十Mb／ｓ止りであり、また光フアイ
バへの結合光量も大きく出来ないので中継間隔を
余り長くとる事が出来ない。(3)の方法は、本発明
に直接かゝわりをもたないので説明は省略する。
詳細については副島、貝淵著「光フアイバ通信」、
電気通信技術ニユース社刊、503〜504頁を参照さ
れたい。
本発明の目的は多モード光フアイバ通信システ
ムにおける光源のコヒーレンスに起因するスペツ
クル雑音除去に関する従来の方法の上で説明した
如き欠点を取り除き、スペツクル雑音を生じない
程度の低コヒーレンス度でかつ光フアイバ中に従
来の半導体レーザの場合と同程度のレベルの光を
結合可能な放射光分布を有する光源を提供する事
にある。
ムにおける光源のコヒーレンスに起因するスペツ
クル雑音除去に関する従来の方法の上で説明した
如き欠点を取り除き、スペツクル雑音を生じない
程度の低コヒーレンス度でかつ光フアイバ中に従
来の半導体レーザの場合と同程度のレベルの光を
結合可能な放射光分布を有する光源を提供する事
にある。
本発明の他の目的は定められたスペクトル帯域
内においては第３図３１に示す様な連続的な発振
スペクトルを有する半導体レーザを提供する事に
ある。
内においては第３図３１に示す様な連続的な発振
スペクトルを有する半導体レーザを提供する事に
ある。
本発明によれば、活性層、導波路層、クラツド
層、基板側第１成長層の任意の２つの層の間の境
界部に、非周期的にピツチが変化しているコルゲ
ート状非周期構造による回折格子を分布帰還手段
としてレーザ光光路に沿つて１個以上形成した事
を特徴とするダブルヘテロ接合半導体レーザが得
られる。
層、基板側第１成長層の任意の２つの層の間の境
界部に、非周期的にピツチが変化しているコルゲ
ート状非周期構造による回折格子を分布帰還手段
としてレーザ光光路に沿つて１個以上形成した事
を特徴とするダブルヘテロ接合半導体レーザが得
られる。
次に本発明の原理を図面および数式を用いて説
明する。
明する。
一般に分布帰還型（以下DFBと略記）又は分
布ブラツグ反射器型（以下DBRと略記）半導体
レーザと称せられるものは、活性層、導波路層、
クラツド層、基板側第１成長層、の任意の２つの
層の間の境界部に周期が Λ＝Ｎ・λ0／2ne (1) 但し Ｎ＝整数 λ0＝レーザ光の真空中での波長 ne＝実効屈折率 で与えられるコルゲート状の周期構造を回折格子
として全面、又は一部分に形成したものである。
DFB又はDBR半導体レーザの特徴はレーザ内部
での光のフイードバツクをフアブリ・ペロー型光
共振器ではなく回折格子によるブラツグ回折を用
いているために、発振波長は(1)式で与えられるλ0
に固定出来る事であり、常に単一周波数発振が得
られる。DFB又はDBR半導体レーザに関する更
に詳細な説明についてはエツチ・シー・ケーシー
２世、エム・ビー・パニツシユ共著“ヘテロスト
ラクチユア レーザース”、アカデミツクプレス
刊、1978年、パートＡ、90〜106頁を参照された
い。DFB又はDBR半導体レーザはコヒーレンス
の良いレーザ光を放射するので、スペツクル雑音
はかえつて出易くなり、そのままでは多モード光
フアイバ通信には向かない。
布ブラツグ反射器型（以下DBRと略記）半導体
レーザと称せられるものは、活性層、導波路層、
クラツド層、基板側第１成長層、の任意の２つの
層の間の境界部に周期が Λ＝Ｎ・λ0／2ne (1) 但し Ｎ＝整数 λ0＝レーザ光の真空中での波長 ne＝実効屈折率 で与えられるコルゲート状の周期構造を回折格子
として全面、又は一部分に形成したものである。
DFB又はDBR半導体レーザの特徴はレーザ内部
での光のフイードバツクをフアブリ・ペロー型光
共振器ではなく回折格子によるブラツグ回折を用
いているために、発振波長は(1)式で与えられるλ0
に固定出来る事であり、常に単一周波数発振が得
られる。DFB又はDBR半導体レーザに関する更
に詳細な説明についてはエツチ・シー・ケーシー
２世、エム・ビー・パニツシユ共著“ヘテロスト
ラクチユア レーザース”、アカデミツクプレス
刊、1978年、パートＡ、90〜106頁を参照された
い。DFB又はDBR半導体レーザはコヒーレンス
の良いレーザ光を放射するので、スペツクル雑音
はかえつて出易くなり、そのままでは多モード光
フアイバ通信には向かない。
所で、前述の様なコルゲート状周期構造は実効
的にレーザの発光部分にそつて ｎ（ｘ）＝ｎ・＋n1cos（2π／Λｘ） (2) の形の屈折率分布が導入された事と等価である。
(2)式で与えられるｎ（ｘ）−n0≡△ｎ（ｘ）をフー
リエ変換して得られるその空間周波数スペクトル
分布は丁度ｗ＝2x／Λの位置にデルタ関数状の
鋭いピークを示し、この事が単一周波数発振が得
られる事を反映している。そこで△ｎ（ｘ）の分
布を(2)式とは異つた形にし、その空間周波数スペ
クトルがある帯域内で連続スペクトルになる様に
選んでおけば、その帯域に対応する周波数帯域に
おいてのみ連続的発振スペクトル分布を有するレ
ーザ発振が実現出来る事になる。
的にレーザの発光部分にそつて ｎ（ｘ）＝ｎ・＋n1cos（2π／Λｘ） (2) の形の屈折率分布が導入された事と等価である。
(2)式で与えられるｎ（ｘ）−n0≡△ｎ（ｘ）をフー
リエ変換して得られるその空間周波数スペクトル
分布は丁度ｗ＝2x／Λの位置にデルタ関数状の
鋭いピークを示し、この事が単一周波数発振が得
られる事を反映している。そこで△ｎ（ｘ）の分
布を(2)式とは異つた形にし、その空間周波数スペ
クトルがある帯域内で連続スペクトルになる様に
選んでおけば、その帯域に対応する周波数帯域に
おいてのみ連続的発振スペクトル分布を有するレ
ーザ発振が実現出来る事になる。
△ｎ（ｘ）の空間周波数スペクトルが連続スペ
クトル領域をもつ様にする一般的な手段は△ｎ
（ｘ）にｘに関する非周期的変化を持たせる事で
ある。非周期的変化を持たせる方法としては (a) 前記(2)式においてn1をｘの非周期的関数n1
（ｘ）とする (b) 前記(2)式においてcos関数の引数を2π／Λｘで はなくｘの非線型関数ｆ（ｘ）とする。
クトル領域をもつ様にする一般的な手段は△ｎ
（ｘ）にｘに関する非周期的変化を持たせる事で
ある。非周期的変化を持たせる方法としては (a) 前記(2)式においてn1をｘの非周期的関数n1
（ｘ）とする (b) 前記(2)式においてcos関数の引数を2π／Λｘで はなくｘの非線型関数ｆ（ｘ）とする。
の２方法がある。しかし、前記(a)の方法を実際に
適用しようとすると前記コルゲート状周期構造の
みぞの深さを前記n1（ｘ）に従つて変化される必
要があり、それを実現出来る具体的方法は現在知
られていない。一方前記(b)の方法では前記コルゲ
ート状周期構造のかわりに、みぞの深さは一定に
して、みぞの間隔が非線型関数ｆ（ｘ）に従つて
変化するコルゲート状非周期構造を実現すれば良
くこれは後述する様に、電子ビーム露光技術、フ
オトリソグラフイ技術によつて容易に実現出来
る。従つて本発明においては発明者は前記(b)の方
法を採用する事によつて前記△ｎ（ｘ）の空間周
波数スペクトルに連続スペクトル領域をもたせ
た。
適用しようとすると前記コルゲート状周期構造の
みぞの深さを前記n1（ｘ）に従つて変化される必
要があり、それを実現出来る具体的方法は現在知
られていない。一方前記(b)の方法では前記コルゲ
ート状周期構造のかわりに、みぞの深さは一定に
して、みぞの間隔が非線型関数ｆ（ｘ）に従つて
変化するコルゲート状非周期構造を実現すれば良
くこれは後述する様に、電子ビーム露光技術、フ
オトリソグラフイ技術によつて容易に実現出来
る。従つて本発明においては発明者は前記(b)の方
法を採用する事によつて前記△ｎ（ｘ）の空間周
波数スペクトルに連続スペクトル領域をもたせ
た。
前記(b)の方法によつて実際に前記△ｎ（ｘ）の
空間周波数スペクトルが連続スペクトルをもつ様
になる事を簡単な例によつて説明する。今、もつ
とも簡単な例として ｆ（ｘ）＝k0x＋k1x2 (3) である場合を考える。△ｎ（ｘ）＝n1cos（ｆ（ｘ））
＝n1cos（V0x＋V1x2）の空間周波数スペクトルＦ
（ｗ）は Ｆ(w)＝n1／√2π∞ ｆ −∞−ixw ｅ cos (k0x+k1x2)dx (4) で求められる。この計算を実行すると が得られる。(5)式で大括弧の中の第２項ははげし
く振動する項であり、平均すればゼロになると考
えられるのでこれを無視すると となる。関数cos（（W2−k0 2）／4k1）は第４図に
示す様にｗ＝k0の近傍でk0−2k1／k0ｗk0＋
2k1／k0の範囲でゆるやかに変化し、それ以外で
は、はげしく振動し、平均的にはゼロとみなして
よい。前記(b)式に示す空間周波数スペクトルと第
３図３１に示す発振スペクトルとの対応関係は次
の様にして求める事が出来る。すなわち発振スペ
クトルの中心波長をλ0、スペクトル巾を△λとす
ると前記(1)式を用いて k0＝2π／Λ＝4πne／Nλ0 (7) 2k2／k0＝4πne／Nλ0 2△λ ∴k1＝8π2ne2／N2λ0 3△λ (8) から求める事が出来る。今、たとえばλ0＝1.3μm
△λ＝10Å、Ｎ＝２、ne＝3.456とすると k0＝4π×3.456／２×1.3×10-4cm＝16.7×104cm-1 Λ＝0.376×10-4cm＝0.376μm k1＝8π2×3.4562／４×1.33×10-12cm3×10×10-8cm ＝1.073×107cm-2 共振器長Ｌ＝300μmとすると共振器端でのピツ
チは 2π／k0＋k1×（Ｌ／２）＝2π／16.7×10
4＋1.073×107×150×10-4cm-1 ＝2π／16.7×104＋16.05×10-4 ＝0.1919×10-4cm ＝0.1919μm となる。前記(3)式に対応する回折格子を模式的に
示したものが第５図であつて、この様な構造は大
規模集積回路の製作に用いられる電子ビーム露光
技術、深紫外光露光技術、Ｘ線露光技術を利用す
る事によつて容易に実現する事が出来る。
空間周波数スペクトルが連続スペクトルをもつ様
になる事を簡単な例によつて説明する。今、もつ
とも簡単な例として ｆ（ｘ）＝k0x＋k1x2 (3) である場合を考える。△ｎ（ｘ）＝n1cos（ｆ（ｘ））
＝n1cos（V0x＋V1x2）の空間周波数スペクトルＦ
（ｗ）は Ｆ(w)＝n1／√2π∞ ｆ −∞−ixw ｅ cos (k0x+k1x2)dx (4) で求められる。この計算を実行すると が得られる。(5)式で大括弧の中の第２項ははげし
く振動する項であり、平均すればゼロになると考
えられるのでこれを無視すると となる。関数cos（（W2−k0 2）／4k1）は第４図に
示す様にｗ＝k0の近傍でk0−2k1／k0ｗk0＋
2k1／k0の範囲でゆるやかに変化し、それ以外で
は、はげしく振動し、平均的にはゼロとみなして
よい。前記(b)式に示す空間周波数スペクトルと第
３図３１に示す発振スペクトルとの対応関係は次
の様にして求める事が出来る。すなわち発振スペ
クトルの中心波長をλ0、スペクトル巾を△λとす
ると前記(1)式を用いて k0＝2π／Λ＝4πne／Nλ0 (7) 2k2／k0＝4πne／Nλ0 2△λ ∴k1＝8π2ne2／N2λ0 3△λ (8) から求める事が出来る。今、たとえばλ0＝1.3μm
△λ＝10Å、Ｎ＝２、ne＝3.456とすると k0＝4π×3.456／２×1.3×10-4cm＝16.7×104cm-1 Λ＝0.376×10-4cm＝0.376μm k1＝8π2×3.4562／４×1.33×10-12cm3×10×10-8cm ＝1.073×107cm-2 共振器長Ｌ＝300μmとすると共振器端でのピツ
チは 2π／k0＋k1×（Ｌ／２）＝2π／16.7×10
4＋1.073×107×150×10-4cm-1 ＝2π／16.7×104＋16.05×10-4 ＝0.1919×10-4cm ＝0.1919μm となる。前記(3)式に対応する回折格子を模式的に
示したものが第５図であつて、この様な構造は大
規模集積回路の製作に用いられる電子ビーム露光
技術、深紫外光露光技術、Ｘ線露光技術を利用す
る事によつて容易に実現する事が出来る。
実際の半導体レーザではコルゲート状非周期的
構造の長さは半導体レーザ共振器の長さで制限さ
れ無限に長くなる事はない。その意味で前記(4)、
(5)、(6)式は厳密には成り立たないが、実際の半導
体レーザの共振器長は光の波長にくらべて十分長
いので、前記(4)、(5)、(6)式は十分良い近似で成立
すると考えてよい。
構造の長さは半導体レーザ共振器の長さで制限さ
れ無限に長くなる事はない。その意味で前記(4)、
(5)、(6)式は厳密には成り立たないが、実際の半導
体レーザの共振器長は光の波長にくらべて十分長
いので、前記(4)、(5)、(6)式は十分良い近似で成立
すると考えてよい。
以上の説明では簡単のために△ｎ（ｘ）＝cos（ｆ
（ｘ））のｆ（ｘ）の関数形としては前記(3)式の様
な２次関数を例にとつたが、ｆ（ｘ）の関数形は
何らこれに限定される必要はないのであつてｘの
１次関数以外の関数であつて、かつ半導体レーザ
の共振器長の範囲内で周期性を示さない関数であ
ればどんな関数形でも良い。
（ｘ））のｆ（ｘ）の関数形としては前記(3)式の様
な２次関数を例にとつたが、ｆ（ｘ）の関数形は
何らこれに限定される必要はないのであつてｘの
１次関数以外の関数であつて、かつ半導体レーザ
の共振器長の範囲内で周期性を示さない関数であ
ればどんな関数形でも良い。
次に本発明の実施例について図面を用いて説明
する。
する。
第７図は実施例による半導体レーザの１つの好
ましい実施例を一部を切り欠いて示した図であ
る。第７図において７６はｎ型InP基板、７３は
ｎ型InP層、７１と７２はそれぞれｎ型およびｐ
型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド層、７０はIn0.6
Ga0.4As0.86P0.14活性層、７４はｐ型InP層、７４
１はｐ型In0.6Ga0.4As0.86P0.14キヤツプ層、７９は
SiO2絶縁膜、７８はオーミツク接触用Cd拡散部、
７７と７９１はそれぞれAu−ZnおよびAu−Ge
−Ni電極である。７５はクラツド層７１とｎ型
InP層７３の境界面に形成された非周期的にピツ
チが変化しているコルゲート状非周期構造の回折
格子である。第７図に示す構造の半導体レーザは
第８図に示す様な工程によつて作る事が出来る。
先ず第８図ａに示す様にｎ型InP基板８０の上に
ｎ型InP層８１を液晶エピタキシヤル成長したウ
エハを作る。次にその上に第８図ｂに示す様に電
子線は深紫外光に感度をもつレジスト膜８１２を
スピナーコートし焼きしめ処理を行なう。次に第
８図ｃに示す様に電子線８１３による直接描画に
よるか、第８図ｄに示す様にフオトマスク８２と
深紫外光８１４によるかのいずれかの方法によつ
てレジスト膜８１２の上に、第６図に示す様なコ
ルゲート状非周期構造の回折格子パターンを形成
する。但し第６図において６０，６１，６２，…
…，は第５図に示した非周期的にピツチが変化す
る回折格子のパターンにそれぞれ対応する。第８
図ｃに示した電子線直接描画の場合は電子線８１
３が第５図に示したパターンを直接、レジスト膜
８１２上に書き込んで行き、また第８図ｄに示し
た深紫外露光技術による場合はフオトマスク８２
に第５図に対応するパターンが形成されている。
第８図ｃ又は第８図ｄの工程が終了後、現象処理
を行なう事により第８図ｅに示す様に第５図のパ
ターンに対応したパターンのレジスト膜８１５が
ウエハ上に残りこれを稀塩酸でエツチングして第
８図ｆに示す様なウエハが得られる。
ましい実施例を一部を切り欠いて示した図であ
る。第７図において７６はｎ型InP基板、７３は
ｎ型InP層、７１と７２はそれぞれｎ型およびｐ
型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド層、７０はIn0.6
Ga0.4As0.86P0.14活性層、７４はｐ型InP層、７４
１はｐ型In0.6Ga0.4As0.86P0.14キヤツプ層、７９は
SiO2絶縁膜、７８はオーミツク接触用Cd拡散部、
７７と７９１はそれぞれAu−ZnおよびAu−Ge
−Ni電極である。７５はクラツド層７１とｎ型
InP層７３の境界面に形成された非周期的にピツ
チが変化しているコルゲート状非周期構造の回折
格子である。第７図に示す構造の半導体レーザは
第８図に示す様な工程によつて作る事が出来る。
先ず第８図ａに示す様にｎ型InP基板８０の上に
ｎ型InP層８１を液晶エピタキシヤル成長したウ
エハを作る。次にその上に第８図ｂに示す様に電
子線は深紫外光に感度をもつレジスト膜８１２を
スピナーコートし焼きしめ処理を行なう。次に第
８図ｃに示す様に電子線８１３による直接描画に
よるか、第８図ｄに示す様にフオトマスク８２と
深紫外光８１４によるかのいずれかの方法によつ
てレジスト膜８１２の上に、第６図に示す様なコ
ルゲート状非周期構造の回折格子パターンを形成
する。但し第６図において６０，６１，６２，…
…，は第５図に示した非周期的にピツチが変化す
る回折格子のパターンにそれぞれ対応する。第８
図ｃに示した電子線直接描画の場合は電子線８１
３が第５図に示したパターンを直接、レジスト膜
８１２上に書き込んで行き、また第８図ｄに示し
た深紫外露光技術による場合はフオトマスク８２
に第５図に対応するパターンが形成されている。
第８図ｃ又は第８図ｄの工程が終了後、現象処理
を行なう事により第８図ｅに示す様に第５図のパ
ターンに対応したパターンのレジスト膜８１５が
ウエハ上に残りこれを稀塩酸でエツチングして第
８図ｆに示す様なウエハが得られる。
この上に、液相エピタキシヤル成長によつて順
次ｎ型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド層８３、In0.6
Ga0.4As0.86P0.14活性層８４、ｐ型In0.7Ga0.3As0.6
P0.4クラツド層８５、ｐ型InP層８６、ｐ型In0.6
Ga0.4As0.86P0.14キヤツプ層８６１を成長し（第８
図ｇ）更にSiO2絶縁膜８６２をつけCd拡散（第
８図に示してない）した後にAu−Zn電極８７、
Au−Ge−Ni電極８８をつける事によつて第８図
ｈに示す様なウエハが得られる。これを第５図の
Ｌサイズにへき開する事によつて第７図に示す様
な半導体レーザが得られる。
次ｎ型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド層８３、In0.6
Ga0.4As0.86P0.14活性層８４、ｐ型In0.7Ga0.3As0.6
P0.4クラツド層８５、ｐ型InP層８６、ｐ型In0.6
Ga0.4As0.86P0.14キヤツプ層８６１を成長し（第８
図ｇ）更にSiO2絶縁膜８６２をつけCd拡散（第
８図に示してない）した後にAu−Zn電極８７、
Au−Ge−Ni電極８８をつける事によつて第８図
ｈに示す様なウエハが得られる。これを第５図の
Ｌサイズにへき開する事によつて第７図に示す様
な半導体レーザが得られる。
第９図は実施例の他の実施例を一部を切り欠い
て示した図である。第９図において９６はｎ型
InP基板、９３はｎ型InP層、９１と９２はそれ
ぞれｎ型およびｐ型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド
層、９０はIn0.6Ga0.4As0.86P0.14活性層、９４はｐ
型InP層、９４１はｐ型In0.6Ga0.4As0.86P0.14キヤ
ツプ層、９９はSiO2絶縁膜、９９１はオーミツ
ク接触用Cd拡散部、９８と９７はそれぞれAu−
ZnおよびAu−Ge−Ni電極である。第７図の実
施例との相違は回折格子９５が半導体レーザの発
光部全域にわたつているのではなく、点線９９２
で囲まれた発光部の外側にある事である。即ち第
７図の実施例はDFB半導体レーザであり、第９
図の半導体レーザはDBR半導体レーザである。
第９図の半導体レーザも第８図に示した工程によ
つて製造する事が出来る。
て示した図である。第９図において９６はｎ型
InP基板、９３はｎ型InP層、９１と９２はそれ
ぞれｎ型およびｐ型In0.7Ga0.3As0.6P0.4クラツド
層、９０はIn0.6Ga0.4As0.86P0.14活性層、９４はｐ
型InP層、９４１はｐ型In0.6Ga0.4As0.86P0.14キヤ
ツプ層、９９はSiO2絶縁膜、９９１はオーミツ
ク接触用Cd拡散部、９８と９７はそれぞれAu−
ZnおよびAu−Ge−Ni電極である。第７図の実
施例との相違は回折格子９５が半導体レーザの発
光部全域にわたつているのではなく、点線９９２
で囲まれた発光部の外側にある事である。即ち第
７図の実施例はDFB半導体レーザであり、第９
図の半導体レーザはDBR半導体レーザである。
第９図の半導体レーザも第８図に示した工程によ
つて製造する事が出来る。
以上、実施例について２つの実施例を用いて説
明したが実施例は前記２つの実施例に何ら限定さ
れる事なく、特に半導体レーザ材料と半導体レー
ザのモード制御構造および電流制限構造に関して
は何ら限定されるものでない事を付加えておく。
明したが実施例は前記２つの実施例に何ら限定さ
れる事なく、特に半導体レーザ材料と半導体レー
ザのモード制御構造および電流制限構造に関して
は何ら限定されるものでない事を付加えておく。
第１図は典型的なモード制御された半導体レー
ザの発振スペクトル１０と利得分布１００を示す
図。第２図は高周波重畳変調された半導体レーザ
の発振スペクトル２０，２１，２２，２３，２４
と利得分布２００を示す図。第３図は本発明によ
る半導体レーザの発振スペクトル３１と利得分布
３０を示す図。第４図は関数△ｎ（ｘ）＝cos（k0x
＋k1x2）の空間周波数スペクトルを示す図。第５
図は非周期的にピツチが変化する回折格子の形状
を示す図。第６図は第８図に示す製造工程におい
て使用される電子線描画又はフオトマスクのパタ
ーンを示す図。第７図と第９図は本発明による半
導体レーザを１部切り欠いて示した斜視図で、 ７６と９６はInP基板、７３と９３はｎ型InP
層、７０と９０はInGaAsP活性層、７１と７２
と９１と９２はInGaAsPクラツド層、７４と９
４はｐ型InP層、７４１と９４１はｐ型InGaAsP
キヤツプ層、７９と９９はSiO2絶縁膜、７８と
９９１はCd拡散部、７７と９８はAu−Zn電極、
７９１と９７はAu−Ge−Ni電極である。 第８図は本発明による半導体レーザの製造工程
を示す図である。
ザの発振スペクトル１０と利得分布１００を示す
図。第２図は高周波重畳変調された半導体レーザ
の発振スペクトル２０，２１，２２，２３，２４
と利得分布２００を示す図。第３図は本発明によ
る半導体レーザの発振スペクトル３１と利得分布
３０を示す図。第４図は関数△ｎ（ｘ）＝cos（k0x
＋k1x2）の空間周波数スペクトルを示す図。第５
図は非周期的にピツチが変化する回折格子の形状
を示す図。第６図は第８図に示す製造工程におい
て使用される電子線描画又はフオトマスクのパタ
ーンを示す図。第７図と第９図は本発明による半
導体レーザを１部切り欠いて示した斜視図で、 ７６と９６はInP基板、７３と９３はｎ型InP
層、７０と９０はInGaAsP活性層、７１と７２
と９１と９２はInGaAsPクラツド層、７４と９
４はｐ型InP層、７４１と９４１はｐ型InGaAsP
キヤツプ層、７９と９９はSiO2絶縁膜、７８と
９９１はCd拡散部、７７と９８はAu−Zn電極、
７９１と９７はAu−Ge−Ni電極である。 第８図は本発明による半導体レーザの製造工程
を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 活性層を含む多層構造を具備する半導体レー
ザにおいて、非周期的にピツチが変化している回
折格子を分布帰還手段として有する事を特徴とす
る半導体レーザ。 ２ 非周期的にピツチが変化しているコルゲート
構造回折格子を活性層、クラツド層、導波路層、
基板側第１成長層の任意の２つの層の間の境界面
にレーザ発光領域全域にわたつて形成した事を特
徴とする特許請求範囲第１項に記載の半導体レー
ザ。 ３ 非周期的にピツチが変化しているコルゲート
構造回折格子を活性層、クラツド層、導波路層、
基板側第１成長層の任意の２つの層の間の境界面
にレーザ発光領域の外に形成した事を特徴とする
特許請求範囲第１項に記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127934A JPS5918692A (ja) | 1982-07-22 | 1982-07-22 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57127934A JPS5918692A (ja) | 1982-07-22 | 1982-07-22 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918692A JPS5918692A (ja) | 1984-01-31 |
| JPH0377678B2 true JPH0377678B2 (ja) | 1991-12-11 |
Family
ID=14972244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57127934A Granted JPS5918692A (ja) | 1982-07-22 | 1982-07-22 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918692A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2415142C (en) * | 2000-07-10 | 2012-03-20 | Corporation For Laser Optics Research | Systems and methods for speckle reduction through bandwidth enhancement |
| JP2003283049A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| JP2009054795A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Yokohama National Univ | 半導体レーザ |
-
1982
- 1982-07-22 JP JP57127934A patent/JPS5918692A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| PROCEEDING OF SPIE GUIDED-WAVE OPTICAL AND SURFACE ACOUSTIC WAVE DEVICES SYSTEMS AND APPLICATIONS=1980 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5918692A (ja) | 1984-01-31 |
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