JPH04221872A - 半導体波長可変装置 - Google Patents
半導体波長可変装置Info
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- JPH04221872A JPH04221872A JP2405191A JP40519190A JPH04221872A JP H04221872 A JPH04221872 A JP H04221872A JP 2405191 A JP2405191 A JP 2405191A JP 40519190 A JP40519190 A JP 40519190A JP H04221872 A JPH04221872 A JP H04221872A
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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
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
-
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- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光伝送における信号源
として用いられる半導体レーザおよび光交換等に用いら
れる狭帯域波長フィルタに関するものである。特に、従
来の発明に関わるものより掃引波長の広い特性を有した
半導体波長可変装置を供給することに大きな特徴を有す
る。
として用いられる半導体レーザおよび光交換等に用いら
れる狭帯域波長フィルタに関するものである。特に、従
来の発明に関わるものより掃引波長の広い特性を有した
半導体波長可変装置を供給することに大きな特徴を有す
る。
【0002】
【従来の技術】単一縦モードで発振する半導体レーザの
代表例として図20に示すようなDFBレーザ(dis
tributed feedback laser
diode)と、図21に示すようなDBRレーザ
(distributed bragg refl
ector laser)がある。図中、符号1はn
形InP基板であり、2はn形InGaAsP光ガイド
層、3はInGaAsウェル層とInGaAsPバリア
層とからなるノンドープMQW(multi qua
ntum−well:多重量子井戸)活性層、4はP形
InGaAsP光ガイド層、5はP形InPクラッド層
、6はP形InGaAsP電極層、9はP形オーミック
電極であり、20はP形InGaAsP光ガイド層4の
上面を凸凹状に加工して形成した回折格子である。DF
Bレーザは活性層3の上もしくは下に設けられた回折格
子20により単一縦モードを実現するとともに、電流注
入によりその発振波長を1nm程度連続に変化すること
ができる(ex.Y.Itaya et al.,
IEEE J.Quantum Electron
.,QE−20,(1984)230−235.)。前
記半導体レーザをそのP形InGaAsP光ガイド層4
の上方に溝11を形成することによって改良した図22
に示すような多電極DFBレーザ(ex.Y. Yo
shikuni et al.,J. Ligh
twave Technol.,LT−5,(198
7)516−522.)では、各電極に注入する電流量
を調節することにより連続波長掃引幅を約6nmまで広
げることができる(ex.M.C.Wu et a
l.,CPDP30,CLEO’90,667−668
.)。また、DBRレーザは回折格子を非電流注入領域
(DBR領域)に設けて活性領域で生じた光を単一縦モ
ード化し、DBR領域への電流注入量を制御することに
より非連続で10nm程度波長掃引することができるが
、モード飛びが不可避であり、連続波長可変幅は3nm
に過ぎないので、使用法が複雑となる(ex.S.Mu
rata etal.,Electron.Lett
.,24,(1988)577−574.)。
代表例として図20に示すようなDFBレーザ(dis
tributed feedback laser
diode)と、図21に示すようなDBRレーザ
(distributed bragg refl
ector laser)がある。図中、符号1はn
形InP基板であり、2はn形InGaAsP光ガイド
層、3はInGaAsウェル層とInGaAsPバリア
層とからなるノンドープMQW(multi qua
ntum−well:多重量子井戸)活性層、4はP形
InGaAsP光ガイド層、5はP形InPクラッド層
、6はP形InGaAsP電極層、9はP形オーミック
電極であり、20はP形InGaAsP光ガイド層4の
上面を凸凹状に加工して形成した回折格子である。DF
Bレーザは活性層3の上もしくは下に設けられた回折格
子20により単一縦モードを実現するとともに、電流注
入によりその発振波長を1nm程度連続に変化すること
ができる(ex.Y.Itaya et al.,
IEEE J.Quantum Electron
.,QE−20,(1984)230−235.)。前
記半導体レーザをそのP形InGaAsP光ガイド層4
の上方に溝11を形成することによって改良した図22
に示すような多電極DFBレーザ(ex.Y. Yo
shikuni et al.,J. Ligh
twave Technol.,LT−5,(198
7)516−522.)では、各電極に注入する電流量
を調節することにより連続波長掃引幅を約6nmまで広
げることができる(ex.M.C.Wu et a
l.,CPDP30,CLEO’90,667−668
.)。また、DBRレーザは回折格子を非電流注入領域
(DBR領域)に設けて活性領域で生じた光を単一縦モ
ード化し、DBR領域への電流注入量を制御することに
より非連続で10nm程度波長掃引することができるが
、モード飛びが不可避であり、連続波長可変幅は3nm
に過ぎないので、使用法が複雑となる(ex.S.Mu
rata etal.,Electron.Lett
.,24,(1988)577−574.)。
【0003】しかし、光の有する約10THzという広
帯域性を生かした高性能光伝送方式として、波長間隔1
0GHz程度で信号光を並べるFDM伝送方式が検討さ
れている。発振波長間隔を揃えるためには、歩留りを考
慮して波長掃引幅の大きな半導体レーザが必要となる。 半導体の利得帯域は50nm程度であり、理想的にはこ
の帯域内では波長可変することが可能であると考えられ
るが、現在の波長可変幅はそれに比べて不十分である。
帯域性を生かした高性能光伝送方式として、波長間隔1
0GHz程度で信号光を並べるFDM伝送方式が検討さ
れている。発振波長間隔を揃えるためには、歩留りを考
慮して波長掃引幅の大きな半導体レーザが必要となる。 半導体の利得帯域は50nm程度であり、理想的にはこ
の帯域内では波長可変することが可能であると考えられ
るが、現在の波長可変幅はそれに比べて不十分である。
【0004】一方、光交換における波長多重分割光交換
では、複数の波長多重された信号光の中から1つの波長
に対する信号光のみを狭帯域な波長フィルタで取り出し
、その選択された信号光を波長変換素子により所望の波
長に交換する(ex.後藤他、電子通信学会誌、68、
(1985)1333−1341.)。1つの波長のみ
を選択する波長フィルタは、その掃引波長が大きく取れ
ることが望ましい。この様な目的で開発された狭帯域透
過型波長フィルタにDFB形波長フィルタがある。 これはDFB形半導体レーザへのバイアス電流を発振し
きい値以下でかつその近傍に設定して使用することによ
り、回折格子に起因した狭帯域の増幅帯域を実現するこ
とができ、電流注入量の変化によりその増幅波長(帯域
)を変化できる。増幅帯域に一致した信号光のみ約20
dB増幅されるため、その他の波長に対する消光比とし
て約−20dBのフィルタ特性を実現できる。(ex.
K.Magari et al.,IEEE J
.Quantum Electron.,24(19
88)2178−2190.).DFB形波長フィルタ
の波長掃引幅としては約1nmが実現されているが、こ
の掃引特性も十分なものとは言えない。
では、複数の波長多重された信号光の中から1つの波長
に対する信号光のみを狭帯域な波長フィルタで取り出し
、その選択された信号光を波長変換素子により所望の波
長に交換する(ex.後藤他、電子通信学会誌、68、
(1985)1333−1341.)。1つの波長のみ
を選択する波長フィルタは、その掃引波長が大きく取れ
ることが望ましい。この様な目的で開発された狭帯域透
過型波長フィルタにDFB形波長フィルタがある。 これはDFB形半導体レーザへのバイアス電流を発振し
きい値以下でかつその近傍に設定して使用することによ
り、回折格子に起因した狭帯域の増幅帯域を実現するこ
とができ、電流注入量の変化によりその増幅波長(帯域
)を変化できる。増幅帯域に一致した信号光のみ約20
dB増幅されるため、その他の波長に対する消光比とし
て約−20dBのフィルタ特性を実現できる。(ex.
K.Magari et al.,IEEE J
.Quantum Electron.,24(19
88)2178−2190.).DFB形波長フィルタ
の波長掃引幅としては約1nmが実現されているが、こ
の掃引特性も十分なものとは言えない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来素
子の有する波長掃引幅が狭いという欠点を改善するため
に成されたもので、連続波長掃引幅の広い半導体波長可
変装置を提供し、もって光伝送および光交換システムの
向上を可能にすることを課題とする。
子の有する波長掃引幅が狭いという欠点を改善するため
に成されたもので、連続波長掃引幅の広い半導体波長可
変装置を提供し、もって光伝送および光交換システムの
向上を可能にすることを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、本発明の半導体波長可変装置は、一様な回折格子を有
している点では従来の素子構造と同じであるが、1)導
波路がその光の進行する方向に連続的に曲げるとともに
、2)導波路幅が一定もしくは広がっていくことを特徴
とする。
、本発明の半導体波長可変装置は、一様な回折格子を有
している点では従来の素子構造と同じであるが、1)導
波路がその光の進行する方向に連続的に曲げるとともに
、2)導波路幅が一定もしくは広がっていくことを特徴
とする。
【0007】
【作用】本素子構造によって導波路の進行方向に沿って
ブラッグ条件が連続的に変化するチャープドグレーティ
ングが実現されるため、各電極への注入電流を調節する
ことにより全体としてのブラッグ条件を大きく変化する
ことができ、波長可変幅の大きな半導体装置を提供する
ことが出来る。
ブラッグ条件が連続的に変化するチャープドグレーティ
ングが実現されるため、各電極への注入電流を調節する
ことにより全体としてのブラッグ条件を大きく変化する
ことができ、波長可変幅の大きな半導体装置を提供する
ことが出来る。
【0008】
【実施例】(実施例1)図1から図6は、本発明による
一実施例を示すものである。図1から図3は本発明の半
導体装置の製造過程の断面構成図、図4は本発明装置の
図5のX−Y線に沿う断面図、図5は同装置の上から見
た図であり、図6は図5のA−C線に沿う断面図である
。また図7〜図12は本発明における他の実施例を上か
ら見た時の図であり、図13は本発明による半導体波長
可変装置を他の機能素子と集積した集積デバイスである
。図14,15は本発明による半導体波長可変装置をア
レイ状に集積化した例であり、図16,17は図14,
15に光合波回路を接続したものである。図18,19
は図14,15の構成に更に変調器を接続した例である
。
一実施例を示すものである。図1から図3は本発明の半
導体装置の製造過程の断面構成図、図4は本発明装置の
図5のX−Y線に沿う断面図、図5は同装置の上から見
た図であり、図6は図5のA−C線に沿う断面図である
。また図7〜図12は本発明における他の実施例を上か
ら見た時の図であり、図13は本発明による半導体波長
可変装置を他の機能素子と集積した集積デバイスである
。図14,15は本発明による半導体波長可変装置をア
レイ状に集積化した例であり、図16,17は図14,
15に光合波回路を接続したものである。図18,19
は図14,15の構成に更に変調器を接続した例である
。
【0009】以下、図面に沿って本発明の実施例につい
て説明する。なお、図14,16,18は本発明に基ず
く素子構成の上から見た図であり、図15,17,19
はそれぞれ図14,16,18のX−Y線に沿う断面構
成図である。
て説明する。なお、図14,16,18は本発明に基ず
く素子構成の上から見た図であり、図15,17,19
はそれぞれ図14,16,18のX−Y線に沿う断面構
成図である。
【0010】本発明の半導体可変波長装置の作製は、1
回目の成長法として液相成長法(LPE)、あるいは気
相成長法(MOCVD)あるいは分子線エピタキシャル
法(MBE)等により、図1に示すように、n形InP
基板1上にn形InGaAsP光ガイド層(1.3μm
組成、0.05μm厚)2、ノンドープMQW(mul
ti quantum−well;多重量子井戸)活
性層3[ウエル層:InGaAs(100Å)、バリア
層:InGaAsP(1.3μm組成100Å)]、p
形InGaAsP光ガイド層(1.3μm組成、0.1
μm厚)4を連続成長させる。
回目の成長法として液相成長法(LPE)、あるいは気
相成長法(MOCVD)あるいは分子線エピタキシャル
法(MBE)等により、図1に示すように、n形InP
基板1上にn形InGaAsP光ガイド層(1.3μm
組成、0.05μm厚)2、ノンドープMQW(mul
ti quantum−well;多重量子井戸)活
性層3[ウエル層:InGaAs(100Å)、バリア
層:InGaAsP(1.3μm組成100Å)]、p
形InGaAsP光ガイド層(1.3μm組成、0.1
μm厚)4を連続成長させる。
【0011】このp形InGaAsP光ガイド層4の上
に電子線露光法でピッチ2360Åの回折格子パターン
を書込み、エッチングで結合係数κ〜50cm−1の凹
凸状に加工する。この回折格子20は基板全面に同一方
向に(例えば<110>方向に回折格子の周期が)形成
されている。続いて、2回目の成長としてLPEまたは
MOCVD法により、p形InPクラッド層(1.5μ
m厚)5、p形InGaAsP電極層(1.1μm組成
、0.5μm厚)6を連続成長させる。
に電子線露光法でピッチ2360Åの回折格子パターン
を書込み、エッチングで結合係数κ〜50cm−1の凹
凸状に加工する。この回折格子20は基板全面に同一方
向に(例えば<110>方向に回折格子の周期が)形成
されている。続いて、2回目の成長としてLPEまたは
MOCVD法により、p形InPクラッド層(1.5μ
m厚)5、p形InGaAsP電極層(1.1μm組成
、0.5μm厚)6を連続成長させる。
【0012】次に、スパッタ法またはCVD法等により
SiO2 もしくはSi3 N4 の薄膜Rを全表面に
形成する。その後、上面から見た図2に示すように活性
層を埋め込むために、フォトエッチング技術を用いてこ
の薄膜Rを<110>方向に沿った幅4−5μm、半径
3mmで長さ約600μmに渡るカーブした帯状(スト
ライプ状)に形成する。このSiO2 もしくはSi3
N4 の加工された薄膜Rをマスクとし、ブロムメタ
ノール2.5%溶液により、図3に示すように、基板1
に達するまでエッチングして逆メサ状の積層体(図6)
を形成する。
SiO2 もしくはSi3 N4 の薄膜Rを全表面に
形成する。その後、上面から見た図2に示すように活性
層を埋め込むために、フォトエッチング技術を用いてこ
の薄膜Rを<110>方向に沿った幅4−5μm、半径
3mmで長さ約600μmに渡るカーブした帯状(スト
ライプ状)に形成する。このSiO2 もしくはSi3
N4 の加工された薄膜Rをマスクとし、ブロムメタ
ノール2.5%溶液により、図3に示すように、基板1
に達するまでエッチングして逆メサ状の積層体(図6)
を形成する。
【0013】図4に示すように、3回目の成長として周
知のLPEまたはMOCVD法により、上記エッチング
により取り除いた部分にp形InP層7、およびn形I
nP層8を電流狭さく用埋め込み成長によって形成する
。
知のLPEまたはMOCVD法により、上記エッチング
により取り除いた部分にp形InP層7、およびn形I
nP層8を電流狭さく用埋め込み成長によって形成する
。
【0014】こうして得たウエハの上面にAu−Znを
蒸着することにより、p形オーミック電極9を全面に形
成した。基板側は全体の厚みが80μm程度になるまで
研磨した後、Au−Ge−Niを蒸着し、n形オーミッ
ク電極10を全面に形成した。続いて、スパッタ法また
はCVD法等によりSiO2 もしくはSi3 N4
の薄膜をp側の全表面に形成し、電極分離のためフォト
エッチング技術を用いて、この薄膜を幅20μmのスト
ライプ部のみ除去してマスクとし、反応性イオンエッチ
ングにより、図4,5に示すように電極間の電気的分離
を図るための溝11を形成する。
蒸着することにより、p形オーミック電極9を全面に形
成した。基板側は全体の厚みが80μm程度になるまで
研磨した後、Au−Ge−Niを蒸着し、n形オーミッ
ク電極10を全面に形成した。続いて、スパッタ法また
はCVD法等によりSiO2 もしくはSi3 N4
の薄膜をp側の全表面に形成し、電極分離のためフォト
エッチング技術を用いて、この薄膜を幅20μmのスト
ライプ部のみ除去してマスクとし、反応性イオンエッチ
ングにより、図4,5に示すように電極間の電気的分離
を図るための溝11を形成する。
【0015】以上の様にして作製された素子を電極が2
分割された素子長600μm、素子幅400μmのペレ
ットにウエハの劈開を行なった後、p−サイドアップで
ダイヤモンドヒートシンクにマウントし、更にO形ヘッ
ダにマウントした後に分割された2つの電極にAu線で
ボンディングした。
分割された素子長600μm、素子幅400μmのペレ
ットにウエハの劈開を行なった後、p−サイドアップで
ダイヤモンドヒートシンクにマウントし、更にO形ヘッ
ダにマウントした後に分割された2つの電極にAu線で
ボンディングした。
【0016】尚、上記の数値に対して、回折格子のピッ
チ長が2400Åにおいてブラッグ波長が1.55μm
になる様に導波路の構造を定めてある。このことは以下
で述べる他の実施例においても同様である。
チ長が2400Åにおいてブラッグ波長が1.55μm
になる様に導波路の構造を定めてある。このことは以下
で述べる他の実施例においても同様である。
【0017】導波路に湾曲を設けて素子端面に垂直方向
と導波路とのなす角をθとなるように設定すれば、ブラ
ッグ波長がΛからΛ/cosθに変化した様に導波路内
を伝搬する光が感じるため、ブラッグ波長が長波長側に
シフトする。従って、例えば円弧等の形状に連続的に湾
曲を導波路に導入すれば、導波路中を伝搬する光に対し
て損失を付加することなくチャープド回折格子を作製で
きることになる。これにより広い波長範囲に対してブラ
ッグ条件を満たす回折格子ピッチを実現できる。その結
果、電流注入量の調節により波長掃引幅を十分に拡張す
ることができ、連続波長掃引幅約20nmを実現した。
と導波路とのなす角をθとなるように設定すれば、ブラ
ッグ波長がΛからΛ/cosθに変化した様に導波路内
を伝搬する光が感じるため、ブラッグ波長が長波長側に
シフトする。従って、例えば円弧等の形状に連続的に湾
曲を導波路に導入すれば、導波路中を伝搬する光に対し
て損失を付加することなくチャープド回折格子を作製で
きることになる。これにより広い波長範囲に対してブラ
ッグ条件を満たす回折格子ピッチを実現できる。その結
果、電流注入量の調節により波長掃引幅を十分に拡張す
ることができ、連続波長掃引幅約20nmを実現した。
【0018】尚、作製した素子の導波路Gの活性層にM
QW構造を導入したが、その状態密度の相違に起因して
バルク構造に比べて高電流注入状態でも広い波長範囲に
渡って利得帯域を平坦化することができ、バルク活性層
[例えば、ノンドープInGaAsP活性層(1.58
μm組成、0.15μm厚)]よりも有利である。
QW構造を導入したが、その状態密度の相違に起因して
バルク構造に比べて高電流注入状態でも広い波長範囲に
渡って利得帯域を平坦化することができ、バルク活性層
[例えば、ノンドープInGaAsP活性層(1.58
μm組成、0.15μm厚)]よりも有利である。
【0019】(実施例2)図7,8は図4,5,6の装
置に窓構造を導入した実施例である。導波路Gを埋め込
む時にフォトエッチング技術を用いるが、その時に導波
路Gの一部もエッチングを行ない、その後、埋め込み成
長を行なうことにより、導波路G中の光の伝搬方向の一
部に導波路の形成されていない窓領域Wを形成した。こ
の方法は、電極分離用に溝11を作製した部分を用いる
ことにより、窓構造+電極分離という形で電気的分離を
更に向上させたものである。
置に窓構造を導入した実施例である。導波路Gを埋め込
む時にフォトエッチング技術を用いるが、その時に導波
路Gの一部もエッチングを行ない、その後、埋め込み成
長を行なうことにより、導波路G中の光の伝搬方向の一
部に導波路の形成されていない窓領域Wを形成した。こ
の方法は、電極分離用に溝11を作製した部分を用いる
ことにより、窓構造+電極分離という形で電気的分離を
更に向上させたものである。
【0020】(実施例3)前記図4,5,6の装置では
導波路側面を形成する曲線の曲率を一定にしているが、
図9に示した装置では、導波路Gの曲率が大きくなる場
所程、導波路Gの幅(W1 、W2 )が広くなるよう
に、導波路Gの側面を形成する曲率を両側で変化させた
ものである(W1<W2 )。また導波路Gと端面に対
して垂直方向とのなす角θが大きくなるほど導波路幅を
広げるのは、導波路Gの幅が広いほど光導波路の等価屈
折率が大きくなるためである。このためブラッグ波長の
変化を、導波路Gの幅を一定にしたままと比べて大きく
取ることが出来る。
導波路側面を形成する曲線の曲率を一定にしているが、
図9に示した装置では、導波路Gの曲率が大きくなる場
所程、導波路Gの幅(W1 、W2 )が広くなるよう
に、導波路Gの側面を形成する曲率を両側で変化させた
ものである(W1<W2 )。また導波路Gと端面に対
して垂直方向とのなす角θが大きくなるほど導波路幅を
広げるのは、導波路Gの幅が広いほど光導波路の等価屈
折率が大きくなるためである。このためブラッグ波長の
変化を、導波路Gの幅を一定にしたままと比べて大きく
取ることが出来る。
【0021】(実施例4)前記図4,5,6の装置では
導波路側面を形成する曲線が滑らかに形成されていたが
、図10に示した装置では、導波路Gの曲率を段階的に
変化させて、導波路Gを直線部の集合よりなる多角形状
に形成したものである。
導波路側面を形成する曲線が滑らかに形成されていたが
、図10に示した装置では、導波路Gの曲率を段階的に
変化させて、導波路Gを直線部の集合よりなる多角形状
に形成したものである。
【0022】(実施例5)図11は、導波路Gの一部分
G′だけが湾曲された素子構造の装置を示すものである
。この湾曲した部分G′の長さを適切に選定することに
よりレーザの共振器内に任意の波長シフトを導入するこ
とができる。
G′だけが湾曲された素子構造の装置を示すものである
。この湾曲した部分G′の長さを適切に選定することに
よりレーザの共振器内に任意の波長シフトを導入するこ
とができる。
【0023】(実施例6)図12の装置は、前記4,5
,6の装置の構成を2つ連結した形を採っており、素子
の両端面で導波路と直交させることが出来るため、波長
フィルタとして動作させる場合に、素子両端面で光ファ
イバとの結合を行う際に有利となる。
,6の装置の構成を2つ連結した形を採っており、素子
の両端面で導波路と直交させることが出来るため、波長
フィルタとして動作させる場合に、素子両端面で光ファ
イバとの結合を行う際に有利となる。
【0024】(実施例7)図13の装置は、前記図4,
5,6で作製された半導体可変波長装置をレーザ素子L
として用い、これに更に混晶導波路WGとMQW構造の
光増幅器PAとを集積化したものである。例えば<11
0>方向にピッチ2210Åで回折格子を全面に一様に
形成する。MQW光増幅器PAとして動作する領域にお
いては導波路Gが素子端面に垂直に交差する様な半径4
.2mmの曲率を有する曲線で導波路の両側面を形成す
る。多電極可変波長レーザ(素子長600μm)部Lは
レーザ部端面と導波路Gとのなす角がθ3 =15.9
°とθ4 =23.2°となるため、ブラッグ条件を満
たす波長帯として1.49〜1.58μm付近を掃引す
ることができる。MQW光増幅器(素子長600μm)
PAとしては1.42〜1.44μm附近でのブラッグ
条件となり(MQW光増幅器PA端面と導波路Gとのな
す角としてθ1 =0°とθ2 =13°)、多電極可
変波長レーザLからの発振光を増幅することに回折格子
は影響を与えない。尚、多電極可変波長レーザLと混晶
化導波路WGおよびMQW光増幅器PAと混晶化導波路
WGとの結合部は窓領域W(長さ50μm)とし、混晶
化によるバンド端波長の短波側へのシフトに伴う屈折率
の減少を用いることでレーザと光増幅器とは全く独立に
導波路領域を形成することができる。また、導波路Gと
して混晶化導波路(長さ500μm)を用いることによ
り、結晶成長回数は3回となり、可変波長レーザと同回
数で作製できるとともに、従来用いられていたプロセス
技術をそのまま適用できるという特徴を有する。MQW
光増幅器PAをブースタ増幅器として用いることにより
、広帯域に渡って高出力な単一縦モード発振光が得られ
る。更に導波路Gの両側面を形成する曲線の曲率半径を
小さくすることにより、混晶化導波路を用いることなく
多電極可変波長レーザLとMQW光増幅器PAを直接も
しくは窓領域Wを挟んで結合した集積化光源として作製
することも出来る。
5,6で作製された半導体可変波長装置をレーザ素子L
として用い、これに更に混晶導波路WGとMQW構造の
光増幅器PAとを集積化したものである。例えば<11
0>方向にピッチ2210Åで回折格子を全面に一様に
形成する。MQW光増幅器PAとして動作する領域にお
いては導波路Gが素子端面に垂直に交差する様な半径4
.2mmの曲率を有する曲線で導波路の両側面を形成す
る。多電極可変波長レーザ(素子長600μm)部Lは
レーザ部端面と導波路Gとのなす角がθ3 =15.9
°とθ4 =23.2°となるため、ブラッグ条件を満
たす波長帯として1.49〜1.58μm付近を掃引す
ることができる。MQW光増幅器(素子長600μm)
PAとしては1.42〜1.44μm附近でのブラッグ
条件となり(MQW光増幅器PA端面と導波路Gとのな
す角としてθ1 =0°とθ2 =13°)、多電極可
変波長レーザLからの発振光を増幅することに回折格子
は影響を与えない。尚、多電極可変波長レーザLと混晶
化導波路WGおよびMQW光増幅器PAと混晶化導波路
WGとの結合部は窓領域W(長さ50μm)とし、混晶
化によるバンド端波長の短波側へのシフトに伴う屈折率
の減少を用いることでレーザと光増幅器とは全く独立に
導波路領域を形成することができる。また、導波路Gと
して混晶化導波路(長さ500μm)を用いることによ
り、結晶成長回数は3回となり、可変波長レーザと同回
数で作製できるとともに、従来用いられていたプロセス
技術をそのまま適用できるという特徴を有する。MQW
光増幅器PAをブースタ増幅器として用いることにより
、広帯域に渡って高出力な単一縦モード発振光が得られ
る。更に導波路Gの両側面を形成する曲線の曲率半径を
小さくすることにより、混晶化導波路を用いることなく
多電極可変波長レーザLとMQW光増幅器PAを直接も
しくは窓領域Wを挟んで結合した集積化光源として作製
することも出来る。
【0025】(実施例8)図14の装置は、曲率半径が
異なる前記図4,5,6に示した装置のレーザ3個をア
レイ状に集積化したものである。
異なる前記図4,5,6に示した装置のレーザ3個をア
レイ状に集積化したものである。
【0026】(実施例9)図16,17の装置は前記図
14,15に示した素子Lに半導体光導波路による光合
波回路Cを接続したものである。この素子作製にあたっ
ては、上記に示した半導体レーザLの作製プロセスのp
形InPクラッド層5を形成後、フォトエッチング技術
を用いてInP基板1まで導波路形成部の薄膜を除去す
る。その後、1.3μm組成ノンドープInGaAsP
ガイド層30を0.3μm成長する。その後は、再びレ
ーザの作製プロセスに基づいてp形InGaAsP電極
層6を形成して、以降同様の手順で作製した。
14,15に示した素子Lに半導体光導波路による光合
波回路Cを接続したものである。この素子作製にあたっ
ては、上記に示した半導体レーザLの作製プロセスのp
形InPクラッド層5を形成後、フォトエッチング技術
を用いてInP基板1まで導波路形成部の薄膜を除去す
る。その後、1.3μm組成ノンドープInGaAsP
ガイド層30を0.3μm成長する。その後は、再びレ
ーザの作製プロセスに基づいてp形InGaAsP電極
層6を形成して、以降同様の手順で作製した。
【0027】(実施例10)図18,19の装置は、前
記図14,15に示した素子Lに更に変調器Mをレーザ
アレイを構成する各レーザと半導体光導波路による光合
波回路Cとの間に集積化したものである。前記変調器部
Mの作製は、上記に示した半導体レーザの作製プロセス
でグレーティング作製をレーザ部に限定し、変調器部M
には作製しない。その後は、図16,17で述べた手順
と同様に行なった。
記図14,15に示した素子Lに更に変調器Mをレーザ
アレイを構成する各レーザと半導体光導波路による光合
波回路Cとの間に集積化したものである。前記変調器部
Mの作製は、上記に示した半導体レーザの作製プロセス
でグレーティング作製をレーザ部に限定し、変調器部M
には作製しない。その後は、図16,17で述べた手順
と同様に行なった。
【0028】また、図9から図13においては、素子分
離部を図4,5,6と同様な電極分離を用いた場合につ
いて示してあるが、図7,8と同様に窓領域によって電
気的ならびに光学的に分離を行う方法に対しても同様な
効果が得られる。
離部を図4,5,6と同様な電極分離を用いた場合につ
いて示してあるが、図7,8と同様に窓領域によって電
気的ならびに光学的に分離を行う方法に対しても同様な
効果が得られる。
【0029】尚、本発明はn形InP基板を用いた例に
ついて説明したが、p形InP基板を使用しても効果は
同じであり、その場合は各構造においてn形領域とp形
領域を入れ替えれば良い。また実施例では、埋め込みヘ
テロ構造(BH)タイプについて述べたが、他の二重チ
ャンネル埋め込みヘテロ構造(DC−PBH)等のタイ
プでも同様の効果が得られる。
ついて説明したが、p形InP基板を使用しても効果は
同じであり、その場合は各構造においてn形領域とp形
領域を入れ替えれば良い。また実施例では、埋め込みヘ
テロ構造(BH)タイプについて述べたが、他の二重チ
ャンネル埋め込みヘテロ構造(DC−PBH)等のタイ
プでも同様の効果が得られる。
【0030】更に上記説明においては、InP系につい
て行なったが、他の半導体材料(GaAs/GaAlA
s系等)を用いた場合においても本発明が応用できるこ
とは明らかである。
て行なったが、他の半導体材料(GaAs/GaAlA
s系等)を用いた場合においても本発明が応用できるこ
とは明らかである。
【0031】また上記において、p形電極が2分割され
た場合について説明したが、電極の数が3つ以上に分割
されていても、また単電極になっていても本発明が応用
できることは明らかである。
た場合について説明したが、電極の数が3つ以上に分割
されていても、また単電極になっていても本発明が応用
できることは明らかである。
【0032】また上記説明においては、一様な周期を有
し、かつ一方向に形成された回折格子を内蔵する単一縦
モード発振する半導体レーザとしてDFBレーザに関し
て行なってきたが、DBRレーザおよびDR(dist
ributed reflector)レーザに関し
ても本発明による効果は全く変らず有効である。
し、かつ一方向に形成された回折格子を内蔵する単一縦
モード発振する半導体レーザとしてDFBレーザに関し
て行なってきたが、DBRレーザおよびDR(dist
ributed reflector)レーザに関し
ても本発明による効果は全く変らず有効である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、導波
路の進行方向に沿ってブラッグ条件が連続的に変化する
チャープドグレーティングが実現されるため、各電極へ
の注入電流を調節することにより全体としてのブラッグ
条件を大きく変化することができ、波長可変幅の大きな
半導体装置を提供することが出来る。
路の進行方向に沿ってブラッグ条件が連続的に変化する
チャープドグレーティングが実現されるため、各電極へ
の注入電流を調節することにより全体としてのブラッグ
条件を大きく変化することができ、波長可変幅の大きな
半導体装置を提供することが出来る。
【図1】本発明の第1の実施例の半導体波長可変装置の
製造過程にある断面構成図である。
製造過程にある断面構成図である。
【図2】本発明の第1の実施例装置の製造過程にある上
面構成図である。
面構成図である。
【図3】本発明の第1の実施例装置の製造過程にある断
面構成図である。
面構成図である。
【図4】本発明の第1の実施例装置の断面構成図(図5
のX−Y線に沿う断面図)である。
のX−Y線に沿う断面図)である。
【図5】本発明の第1の実施例装置の上面構成図である
。
。
【図6】本発明の第1の実施例装置の断面構成を示すも
ので、図5のA−C線に沿う断面図である。
ので、図5のA−C線に沿う断面図である。
【図7】本発明の第2の実施例装置の上面構成図である
。
。
【図8】本発明の第2の実施例装置の断面構成を示すも
ので、図7のX−Y線に沿う断面図である。
ので、図7のX−Y線に沿う断面図である。
【図9】本発明の第3の実施例装置の上面構成図である
。
。
【図10】本発明の第4の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図11】本発明の第5の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図12】本発明の第6の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図13】本発明の第7の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図14】本発明の第8の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図15】本発明の第8の実施例装置の断面構成を示す
もので、図14のX−Y線に沿う断面図である。
もので、図14のX−Y線に沿う断面図である。
【図16】本発明の第9の実施例装置の上面構成図であ
る。
る。
【図17】本発明の第9の実施例装置の断面構成を示す
もので、図16のX−Y線に沿う断面図である。
もので、図16のX−Y線に沿う断面図である。
【図18】本発明の第10の実施例装置の上面構成図で
ある。
ある。
【図19】本発明の第10の実施例装置の断面構成を示
すもので、図18のX−Y線に沿う断面図である。
すもので、図18のX−Y線に沿う断面図である。
【図20】従来のDFBレーザの断面構成図である。
【図21】従来のDBRレーザの断面構成図である。
【図22】従来の多電極DFBレーザの断面構成図であ
る。
る。
1 n形InP基板
2 n形InGaAsP光ガイド層(1.3μm組成
、0.05μm厚) 3 ノンドープMQW活性層 well層:InGaAs(100Å)barrier
層:InGaAsP(1.3μm組成 100Å) 4 p形InGaAsP光ガイド層(1.3μm組成
、0.1μm厚) 5 p形InPクラッド層(1.5μm厚)6 p
形InGaAsP電極層(1.1μm組成、0.5μm
厚) 7 p形InP層 8 n形InP層 9 p形オーミック電極 10 n形オーミック電極 11 電極分離用溝 20 回折格子 30 ノンドープInGaAsPガイド層(1.3μ
m、0.3μm厚) G 導波路 R SiO2 もしくはSi3 N4 の薄膜W
窓領域 L レーザ素子 PA 光増幅器 WG 混晶化導波路 C 光合波路 M 変調器
、0.05μm厚) 3 ノンドープMQW活性層 well層:InGaAs(100Å)barrier
層:InGaAsP(1.3μm組成 100Å) 4 p形InGaAsP光ガイド層(1.3μm組成
、0.1μm厚) 5 p形InPクラッド層(1.5μm厚)6 p
形InGaAsP電極層(1.1μm組成、0.5μm
厚) 7 p形InP層 8 n形InP層 9 p形オーミック電極 10 n形オーミック電極 11 電極分離用溝 20 回折格子 30 ノンドープInGaAsPガイド層(1.3μ
m、0.3μm厚) G 導波路 R SiO2 もしくはSi3 N4 の薄膜W
窓領域 L レーザ素子 PA 光増幅器 WG 混晶化導波路 C 光合波路 M 変調器
Claims (2)
- 【請求項1】 一様な周期を有しかつ一方向に形成さ
れた回折格子を内蔵し、単一縦モード発振を可能にする
回折格子型の半導体波長可変装置において前記回折格子
を含む導波路部分が帯状に形成されるとともに、この帯
状導波路の少なくとも一部分が光を導波する方向に対し
て曲げられていることを特徴とする半導体波長可変装置
。 - 【請求項2】 前記導波路幅がその曲率が大きくなる
場所程大きく構成されていることを特徴とする請求項1
に記載の半導体波長可変装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2405191A JP2907234B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体波長可変装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2405191A JP2907234B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体波長可変装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04221872A true JPH04221872A (ja) | 1992-08-12 |
JP2907234B2 JP2907234B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=18514818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2405191A Expired - Fee Related JP2907234B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 半導体波長可変装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2907234B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0704946A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-04-03 | Deutsche Telekom AG | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement |
US6785457B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same |
JP2008205409A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-04 | Anritsu Corp | 半導体レーザ,半導体レーザ・モジュールおよびラマン増幅器 |
JP2009147154A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Anritsu Corp | アレイ型半導体レーザ,半導体レーザ装置,半導体レーザ・モジュール,およびラマン増幅器 |
JP2009200133A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-09-03 | Anritsu Corp | 波長走査型光源およびそれを用いた波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置 |
JP2021118345A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | 日本ルメンタム株式会社 | 半導体光増幅器集積レーザ |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2405191A patent/JP2907234B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0704946A1 (de) * | 1994-08-31 | 1996-04-03 | Deutsche Telekom AG | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen Bauelement |
US6785457B2 (en) * | 2001-08-01 | 2004-08-31 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device and coherent light source and optical apparatus using the same |
JP2008205409A (ja) * | 2007-02-23 | 2008-09-04 | Anritsu Corp | 半導体レーザ,半導体レーザ・モジュールおよびラマン増幅器 |
JP2009147154A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Anritsu Corp | アレイ型半導体レーザ,半導体レーザ装置,半導体レーザ・モジュール,およびラマン増幅器 |
JP2009200133A (ja) * | 2008-02-20 | 2009-09-03 | Anritsu Corp | 波長走査型光源およびそれを用いた波長走査型光コヒーレンストモグラフィ装置 |
JP2021118345A (ja) * | 2020-01-28 | 2021-08-10 | 日本ルメンタム株式会社 | 半導体光増幅器集積レーザ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2907234B2 (ja) | 1999-06-21 |
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