JPH04291780A - Semiconductor light emitting apparatus - Google Patents

Semiconductor light emitting apparatus

Info

Publication number
JPH04291780A
JPH04291780A JP5536291A JP5536291A JPH04291780A JP H04291780 A JPH04291780 A JP H04291780A JP 5536291 A JP5536291 A JP 5536291A JP 5536291 A JP5536291 A JP 5536291A JP H04291780 A JPH04291780 A JP H04291780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
section
optical
light
optical waveguide
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP5536291A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Tabuchi
晴彦 田淵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP5536291A priority Critical patent/JPH04291780A/en
Publication of JPH04291780A publication Critical patent/JPH04291780A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor light emitting apparatus in which reflected light is prevented from returning to a laser and laser oscillation is stabilized. CONSTITUTION:The semiconductor light emitting apparatus comprises a laser section A having an InGaAsP active layer 41, an optical modulator section B having an InGaAsP optical wave guide layer of length L1, and a returning light blocking optical wave guide section C having an InGaAsP optical wave guide layer 43 of length L2. It is constituted to satisfy following relations; T1<=(L1Xn1+2XL2Xn2)/c, T2>=(L1Xn1+2XL2Xn2)/c, where T1, T2 are time intervals within a single modulation period during which the optical modulator section B transmits or intercepts the light respectively.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置に係り、
特にダブルヘテロ接合半導体レーザとダブル接合を有す
る電界吸収型光変調器とを光軸を同じにする連続な光導
波路を有するように同一半導体基板上に形成した光変調
器付半導体発光装置に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor light emitting device.
In particular, the present invention relates to a semiconductor light emitting device with an optical modulator in which a double heterojunction semiconductor laser and an electroabsorption optical modulator having a double junction are formed on the same semiconductor substrate so as to have a continuous optical waveguide with the same optical axis.

【0002】0002

【従来の技術】従来の光変調器付半導体発光装置を、図
5に示す断面図を用いて説明する。半導体基板41上に
、レーザ部Aと光変調器部Bとが形成されている。そし
て半導体基板41とクラッド層42との間にダブルヘテ
ロ接合されているレーザ部Aの活性層43と光変調器部
Bの光導波路層44とは、光軸を同じにして連続的に形
成されている。また、レーザ部Aのクラッド層42上に
はレーザ部電極45が形成され、光変調器部Bのクラッ
ド層42上には光変調器部電極46が形成されている。 更に、半導体基板41裏面には共通電極47が形成され
ている。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor light emitting device with an optical modulator will be explained with reference to a sectional view shown in FIG. A laser section A and an optical modulator section B are formed on a semiconductor substrate 41. The active layer 43 of the laser section A and the optical waveguide layer 44 of the optical modulator section B, which are double heterojunctioned between the semiconductor substrate 41 and the cladding layer 42, are formed continuously with the same optical axis. ing. Further, a laser section electrode 45 is formed on the cladding layer 42 of the laser section A, and an optical modulator section electrode 46 is formed on the cladding layer 42 of the optical modulator section B. Further, a common electrode 47 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 41.

【0003】このような光変調器付半導体発光装置にお
いては、レーザ部Aで発振した光が光変調器部B側の端
面から出力する際に、その端面で反射された反射光がレ
ーザ部Aに帰還してレーザの発振を不安定にする。そし
てまた、レーザ発振光の単色性、狭線幅特性を劣化させ
るという問題があった。そこで、光変調器部B側の端面
での反射を防止するため、従来は、その端面に反射防止
膜48を設けて反射防止処理を施していた。この場合の
最も効果的な方法は、薄膜の屈折率nが光変調器部Bの
光導波路層44の有効屈折率n1 の平方根に等しく、
その厚みがレーザの発振波長λの1/(4×n)に等し
い誘電体薄膜を形成する方法である。例えば、InP系
の光変調器付半導体発光装置においては、屈折率1.9
、厚み約200nmのSiN薄膜が用いられる。
In such a semiconductor light emitting device with an optical modulator, when the light oscillated by the laser part A is output from the end face on the optical modulator part B side, the reflected light from the end face is reflected by the laser part A. returns and makes the laser oscillation unstable. Another problem is that the monochromaticity and narrow line width characteristics of the laser oscillation light are deteriorated. Therefore, in order to prevent reflection at the end face on the side of the optical modulator section B, conventionally, an anti-reflection film 48 was provided on the end face to perform anti-reflection treatment. The most effective method in this case is that the refractive index n of the thin film is equal to the square root of the effective refractive index n1 of the optical waveguide layer 44 of the optical modulator section B,
This method forms a dielectric thin film whose thickness is equal to 1/(4×n) of the laser oscillation wavelength λ. For example, in an InP-based semiconductor light-emitting device with an optical modulator, the refractive index is 1.9.
, a SiN thin film with a thickness of about 200 nm is used.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光変調器部B側の端面に反射防止膜48を設ける方
法では、例えばInP系の光変調器付半導体発光装置の
場合、 (1)SiN薄膜の屈折率と生成速度が製造方法、雰囲
気の環境等で変化するため、SiN薄膜の厚みと屈折率
を完璧な正確さをもって制御できない。 (2)光変調器部Bの光導波路層44の有効屈折率につ
いても、半導体組成と厚みに依存し素子により僅かなば
らつきを生じる等のため、通常1〜2%程度の反射率と
なり、歩留り良く反射率を0.1%以下程度にすること
は困難である。
However, in the conventional method of providing the antireflection film 48 on the end face on the optical modulator section B side, for example, in the case of an InP-based semiconductor light-emitting device with an optical modulator, (1) SiN Since the refractive index and formation rate of the thin film vary depending on the manufacturing method, atmospheric environment, etc., the thickness and refractive index of the SiN thin film cannot be controlled with perfect accuracy. (2) The effective refractive index of the optical waveguide layer 44 of the optical modulator section B also depends on the semiconductor composition and thickness and slightly varies depending on the device. It is difficult to achieve a good reflectance of about 0.1% or less.

【0005】しかも、実際には、レーザは僅か0.1%
以下の戻り光でも不安定になるので、反射光の影響を更
に低減することが大きな課題としてあった。そこで本発
明は、反射光がレーザへ戻ることを防止し、レーザ発振
の安定化を実現することができる半導体発光装置を提供
することを目的とする。
[0005] Moreover, in reality, the laser is only 0.1%
Since even less return light would cause instability, a major challenge was to further reduce the influence of reflected light. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that can prevent reflected light from returning to the laser and stabilize laser oscillation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題は、半導体基板
上に形成されたレーザ部と、前記半導体基板上に前記レ
ーザ部と接して形成され、前記レーザ部の活性層と光軸
を同じにする光導波路を有する光変調部と、前記半導体
基板上に前記光変調部と接して形成され、前記光変調部
の光導波路と光軸を同じにする光導波路を有する戻り光
防止用光導波路部とを具備し、前記光変調部の光導波路
の長さL1 、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路
の長さL2 、前記光変調部の光導波路の屈折率n1 
、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率n2
 、前記光変調部の一変調周期中で光を透過する時間T
1 、前記光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間
T2 が、次式 T1 ≦(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
T2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
但し、cは光の速度を満足する関係にあることを特徴と
する半導体発光装置によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problems include a laser section formed on a semiconductor substrate, a laser section formed on the semiconductor substrate in contact with the laser section, and an optical axis that is the same as an active layer of the laser section. an optical waveguide section for preventing return light, the optical waveguide section having an optical waveguide formed on the semiconductor substrate in contact with the optical modulation section and having the same optical axis as the optical waveguide of the optical modulation section; a length L1 of the optical waveguide of the optical modulation section, a length L2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light, and a refractive index n1 of the optical waveguide of the optical modulation section.
, the refractive index n2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light;
, the time T for transmitting light during one modulation period of the light modulation section
1. The time T2 during which light is blocked during one modulation period of the light modulation section is determined by the following formula T1 ≦ (L1 × n1 + 2 × L2 × n2 )/c
T2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2)/c
However, c is achieved by a semiconductor light emitting device characterized by a relationship that satisfies the speed of light.

【0007】[0007]

【作用】本発明は、光変調部の光導波路と光軸を同じに
する光導波路を有する戻り光防止用光導波路部を光変調
部と接して設け、光変調部の光導波路の長さL1 及び
その屈折率n1 並びに戻り光防止用光導波路部の光導
波路の長さL2 及びその屈折率n2 を、光変調部の
一変調周期中で光を透過する時間T1 及び光を遮断す
る時間T2 との関係において、所定の値に制御するこ
とにより、光防止用光導波路部側の端面で反射された反
射光がレーザ部に戻る前に光変調部で遮断することがで
きる。
[Operation] The present invention provides an optical waveguide section for preventing return light having an optical waveguide whose optical axis is the same as that of the optical waveguide of the optical modulation section, in contact with the optical modulation section, and a length L1 of the optical waveguide of the optical modulation section. and its refractive index n1, the length L2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light, and its refractive index n2, and the time T1 for transmitting light and the time T2 for blocking light in one modulation period of the light modulating section. In this relationship, by controlling to a predetermined value, the reflected light reflected at the end face on the side of the light-preventing optical waveguide section can be blocked by the light modulation section before returning to the laser section.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図1(a)は本発明の一実施例による
光変調器付半導体発光装置のレーザ部の共振器方向に垂
直な断面を示す断面図であり、図1(b)にそのY−Y
線断面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on illustrative embodiments. FIG. 1(a) is a sectional view showing a cross section perpendicular to the resonator direction of a laser section of a semiconductor light emitting device with an optical modulator according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG.

【0009】厚さ100μm、不純物濃度2×1018
cm−3のn形InP基板1上に、n形InP基板1よ
りも屈折率が大きい、エネルギーバンドギャップ1eV
のInGaAsP光ガイド層2が形成されている。そし
てこのInGaAsP光ガイド層2とn形InP基板1
の界面の一部には、ピッチ215nm、深さ150nm
、長さ300μmのコルゲーション3が形成されている
。このコルゲーション3がない部分のInGaAsP光
ガイド層2の厚さは0.3μmである。
[0009] Thickness: 100 μm, impurity concentration: 2×10 18
cm-3 n-type InP substrate 1 with an energy band gap of 1 eV, which has a larger refractive index than the n-type InP substrate 1.
An InGaAsP optical guide layer 2 is formed. This InGaAsP light guide layer 2 and n-type InP substrate 1
A part of the interface has a pitch of 215 nm and a depth of 150 nm.
, a corrugation 3 having a length of 300 μm is formed. The thickness of the InGaAsP light guide layer 2 in the portion where the corrugations 3 are not present is 0.3 μm.

【0010】このコルゲーション3上方のInGaAs
P光ガイド層2上には、InGaAsP光ガイド層2よ
りも屈折率が大きい、厚さ0.2μm、エネルギーバン
ドギャップ0.8eVのInGaAsP活性層41が形
成されている。また、InGaAsP光ガイド層2上に
InGaAsP活性層41と接して、長さL1 =20
0μm、厚さ0.4μm、エネルギーバンドギャップ0
.885eV、屈折率n1 のInGaAsP光導波路
層42が形成されている。更に、InGaAsP光ガイ
ド層2上にInGaAsP光導波路層42と接して、長
さL2 =1000μm、厚さ0.4μm、エネルギー
バンドギャップ0.885eV、屈折率n2 のInG
aAsP光導波路層43が形成されている。そしてIn
GaAsP活性層41、InGaAsP光導波路層42
、及びInGaAsP光導波路層43は、これらの下の
InGaAsP光ガイド層2を含めて、連続して光軸を
同じにする幅W=1.5μmのストライプ構造をなして
いる。
[0010] InGaAs above this corrugation 3
An InGaAsP active layer 41 having a refractive index larger than that of the InGaAsP light guide layer 2, a thickness of 0.2 μm, and an energy band gap of 0.8 eV is formed on the P light guide layer 2. Further, the InGaAsP light guide layer 2 is in contact with the InGaAsP active layer 41, and the length L1 = 20
0μm, thickness 0.4μm, energy band gap 0
.. An InGaAsP optical waveguide layer 42 of 885 eV and a refractive index n1 is formed. Further, on the InGaAsP optical waveguide layer 2 and in contact with the InGaAsP optical waveguide layer 42, InG having a length L2 = 1000 μm, a thickness 0.4 μm, an energy band gap of 0.885 eV, and a refractive index n2 is formed.
An aAsP optical waveguide layer 43 is formed. And In
GaAsP active layer 41, InGaAsP optical waveguide layer 42
, and the InGaAsP optical waveguide layer 43, including the InGaAsP optical waveguide layer 2 below them, have a continuous stripe structure with a width W=1.5 μm and having the same optical axis.

【0011】また、これらストライプ構造のInGaA
sP活性層41、InGaAsP光導波路層42及びI
nGaAsP光導波路層43の上面及び側面には、不純
物濃度5×1017cm−3のp形InPクラッド層5
が形成されている。こうして、InGaAsP活性層4
1、InGaAsP光導波路層42、InGaAsP光
導波路層43及びInGaAsP光ガイド層2の上下が
、p形InPクラッド層5とn形InP基板1とに挟ま
れたダブルヘテロ構造となっている。
[0011] Furthermore, these striped InGaA
sP active layer 41, InGaAsP optical waveguide layer 42 and I
On the top and side surfaces of the nGaAsP optical waveguide layer 43, a p-type InP cladding layer 5 with an impurity concentration of 5 x 1017 cm-3 is provided.
is formed. In this way, the InGaAsP active layer 4
1. The InGaAsP optical waveguide layer 42, the InGaAsP optical waveguide layer 43, and the InGaAsP optical guide layer 2 have a double heterostructure sandwiched between the p-type InP cladding layer 5 and the n-type InP substrate 1 on the upper and lower sides.

【0012】そしてp形InPクラッド層5のn形In
P基板1界面から表面までの厚さは2.7μmであるが
、n形InP基板1界面から1.5μmの所に、厚さ0
.7μm、不純物濃度5×1017cm−3のn形In
P電流ブロック層6が形成されている。また、InGa
AsP活性層41上方のp形InPクラッド層5上には
、Ti・Pt・Auの3層構造からなるレーザ部電極7
が形成され、InGaAsP光導波路層42上方のp形
InPクラッド層5上には、Ti・Pt・Auの3層構
造からなる光変調器部電極8が形成されている。そして
n形InP基板1裏面には、Au層のみからなる共通電
極9が形成されている。
[0012] The n-type InP cladding layer 5
The thickness from the interface of the P substrate 1 to the surface is 2.7 μm, but the thickness is 0 μm from the interface of the n-type InP substrate 1.
.. 7μm, n-type In with impurity concentration 5x1017cm-3
A P current blocking layer 6 is formed. Also, InGa
On the p-type InP cladding layer 5 above the AsP active layer 41, there is a laser part electrode 7 having a three-layer structure of Ti, Pt, and Au.
is formed, and on the p-type InP cladding layer 5 above the InGaAsP optical waveguide layer 42, an optical modulator electrode 8 having a three-layer structure of Ti, Pt, and Au is formed. A common electrode 9 made of only an Au layer is formed on the back surface of the n-type InP substrate 1.

【0013】更に、InGaAsP活性層41側の端面
には、厚さ10nmの薄いSiN膜とAu金属膜とから
なる高反射膜10が形成され、InGaAsP光導波路
層43側の端面には、厚さ200nmのSiN膜からな
る屈折率1.9の反射防止膜11が形成されている。こ
のようにして、レーザ部電極7の部分が長さ300μm
のInGaAsP活性層41を有するレーザ部A、光変
調器部電極8の部分が長さL1 =200μmのInG
aAsP光導波路層42を有する光変調器部B、及び長
さL2 =1000μmのInGaAsP光導波路層4
3を有する戻り光防止用光導波路部Cが構成される。
Further, a high reflection film 10 consisting of a thin SiN film with a thickness of 10 nm and an Au metal film is formed on the end face on the InGaAsP active layer 41 side, and a high reflection film 10 with a thickness of 10 nm on the end face on the InGaAsP optical waveguide layer 43 side is formed. An antireflection film 11 made of a 200 nm SiN film and having a refractive index of 1.9 is formed. In this way, the laser part electrode 7 has a length of 300 μm.
The laser section A has an InGaAsP active layer 41 and the optical modulator section electrode 8 is made of InG with a length L1 = 200 μm.
An optical modulator part B having an aAsP optical waveguide layer 42 and an InGaAsP optical waveguide layer 4 having a length L2 = 1000 μm.
An optical waveguide section C for preventing return light is constructed.

【0014】なお、InGaAsP光導波路層42及び
InGaAsP光導波路層43の屈折率としたn1 ,
n2 は、正確にいうと、それぞれ光変調器部B及び戻
り光防止用光導波路部Cの光導波路の有効屈折率である
。そしてこれらの有効屈折率n1,n2 は、この場合
のレーザの発振波長λ=1.55μmに対して共に約3
.6である。
Note that n1 is the refractive index of the InGaAsP optical waveguide layer 42 and the InGaAsP optical waveguide layer 43,
To be precise, n2 is the effective refractive index of the optical waveguides of the optical modulator section B and the optical waveguide section C for preventing return light, respectively. These effective refractive indices n1 and n2 are both approximately 3 for the laser oscillation wavelength λ = 1.55 μm in this case.
.. It is 6.

【0015】次に、図1の光変調器付半導体発光装置の
光変調器部Bの光変調器部電極8に印加する電圧と出力
光の波形を図2に示す。図2(a)は光変調器部電極8
に印加する電圧の変調信号コードを示し、図2(b)は
それに対応して戻り光防止用光導波路部C側の端面から
出力される光の光強度を示す。なお、両者には空間伝播
時間に対応した時間ずれがあるが、説明上重要でないの
で図2では考慮していない。
Next, FIG. 2 shows the voltage applied to the optical modulator section electrode 8 of the optical modulator section B of the semiconductor light emitting device with an optical modulator shown in FIG. 1 and the waveform of the output light. FIG. 2(a) shows the optical modulator section electrode 8.
FIG. 2B shows the light intensity of the light output from the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light, corresponding thereto. Note that although there is a time difference between the two that corresponds to the spatial propagation time, it is not considered in FIG. 2 because it is not important for the explanation.

【0016】図中のT、T1 、T2 は、それぞれ光
変調部Bの変調周期、光変調部Bの一変調周期で光を透
過する時間、光変調部Bの一変調周期で光を遮断する時
間である。そして光変調部Bの光導波路42の長さL1
 及びその屈折率n1 並びに戻り光防止用光導波路部
Cの光導波路43の長さL2 及びその屈折率n2 と
の間に、T1 ≦(L1 ×n1 +2×L2 ×n2
 )/cT2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2
 )/cを満たすような関係にある。ここで、cは真空
中における光の速度である。
T, T1, and T2 in the figure are the modulation period of the light modulation section B, the time for transmitting light in one modulation period of the light modulation section B, and the time for blocking light in one modulation period of the light modulation section B, respectively. It's time. And the length L1 of the optical waveguide 42 of the optical modulation section B
and its refractive index n1, the length L2 of the optical waveguide 43 of the optical waveguide section C for preventing return light, and its refractive index n2, T1 ≦ (L1 × n1 + 2 × L2 × n2
)/cT2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2
)/c. Here, c is the speed of light in vacuum.

【0017】次に、図3を用いて、図1の光変調器付半
導体発光装置の動作を説明する。図3は、図1の光変調
器付半導体発光装置を図2に示すような時系列で駆動し
た場合における光変調器付半導体発光装置内を通過する
光の分布を説明するための図である。なお、ここで、レ
ーザ部Aと光変調器部Bの境界、光変調器部Bと戻り光
防止用光導波路部Cの境界は、それぞれ破線で示す。ま
た、121はレーザ部A中にある光、122は戻り光防
止用光導波路部Cにある光、123は戻り光防止用光導
波路部C側の端面で反射された光であって、しかも戻り
光防止用光導波路部Cにある光、124は光変調器部B
にある光、13は戻り光防止用光導波路部C側の端面よ
り出力される出力光をそれぞれ示す。
Next, the operation of the semiconductor light emitting device with an optical modulator shown in FIG. 1 will be explained using FIG. 3. FIG. 3 is a diagram for explaining the distribution of light passing through the semiconductor light emitting device with an optical modulator when the semiconductor light emitting device with an optical modulator shown in FIG. 1 is driven in time series as shown in FIG. . Note that here, the boundary between the laser section A and the optical modulator section B, and the boundary between the optical modulator section B and the optical waveguide section C for preventing return light are each indicated by a broken line. Further, 121 is the light existing in the laser section A, 122 is the light existing in the optical waveguide section C for preventing return light, and 123 is the light reflected by the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light. Light in the optical waveguide section C for light prevention, 124 is the optical modulator section B
and 13 indicate the output light output from the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light.

【0018】図3(a)〜(h)は、それぞれ図2のt
1〜t6の時刻において光が導波路中のどの位置に存在
するかを示したものである。また、このうち、図3(c
)、(d)はt2とt3の間の時刻におけるものである
。時刻t1までは、光変調器部Bは光を透過しない状態
にあるものとする。時刻t1に、光変調器部Bは光を透
過する状態になる。時刻t2までの時間差はT1である
。ここで、 T1 ≦(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
であるので、時刻t2の時刻には光は既に戻り光防止用
光導波路部C側の端面に達し、反射されて123の光が
図3(b)のような位置にくる。ここで、123の光の
先端から光変調器部Bと戻り光防止用光導波路部Cの境
界までの距離ΔLは、零あるいは零よりも大きくなる。 何故なら上式の(L1 ×n1 )/cは光が光変調器
部Bを通過するのに要する時間であり、上式の(2×L
2 ×n2 )/cは光が戻り光防止用光導波路部Cを
往復して通過するのに要する時間であり、しかもT1 
≦(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/cの関係
になっているからである。
FIGS. 3(a) to 3(h) are respectively t of FIG.
It shows where the light exists in the waveguide at times 1 to t6. Also, among these, Figure 3 (c
), (d) are at the time between t2 and t3. It is assumed that the optical modulator section B is in a state of not transmitting light until time t1. At time t1, the optical modulator section B enters a light transmitting state. The time difference up to time t2 is T1. Here, T1 ≦ (L1 × n1 + 2 × L2 × n2 )/c
Therefore, at time t2, the light has already reached the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light, and is reflected, so that the light 123 comes to a position as shown in FIG. 3(b). Here, the distance ΔL from the tip of the light 123 to the boundary between the optical modulator section B and the optical waveguide section C for preventing return light is zero or larger than zero. This is because (L1 × n1 )/c in the above formula is the time required for light to pass through the optical modulator section B, and (2 × L
2 × n2 )/c is the time required for the light to travel back and forth through the optical waveguide section C for preventing return light, and T1
This is because the relationship is ≦(L1×n1 +2×L2×n2)/c.

【0019】このときΔLは、 ΔL={(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )−T
1 }×c下記の条件を満たす。従って、 T1 =(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
の場合には、 ΔL=0 となり、また、 T1 <(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
の場合 ΔL>0 となる。
At this time, ΔL is as follows: ΔL={(L1 ×n1 +2×L2 ×n2)−T
1 }×c The following conditions are satisfied. Therefore, T1 = (L1 × n1 + 2 × L2 × n2 )/c
In the case of ΔL=0, and T1 < (L1 × n1 + 2 × L2 × n2 )/c
In this case, ΔL>0.

【0020】具体的な数値を用いて説明する。いま、図
2に示す変調信号の周期TがT=55p秒(18GHz
,RZ変調)、またT1 、T2 はそれぞれT1 =
26p秒、T2 =29p秒であるとする。時刻t=t
2のとき、光は光戻り光防止用光導波路C中を{26p
秒×3×1014(μm/秒)}/3.6=2167μ
m だけ進んでいるはずである。
[0020] This will be explained using specific numerical values. Now, the period T of the modulation signal shown in Fig. 2 is T = 55 p seconds (18 GHz
, RZ modulation), and T1 and T2 are each T1 =
Assume that 26 p seconds and T2 = 29 p seconds. Time t=t
2, the light travels through the optical waveguide C for preventing light return from {26p
sec×3×1014 (μm/sec)}/3.6=2167μ
It should have advanced by m.

【0021】従って、図3(b)におけるΔLはΔL=
33μm である。次いで、時刻t2で光変調器部Bが光を吸収す
るようになり、時刻t3までの間、光を透過しない。そ
して時刻t3に近づくにしたがって、図3(c)、(d
)のように変化し、時刻t3では光変調器部B部と戻り
光防止用光導波路部Cには光は存在しなくなる。ここで
、点線で示した123と124は、光が存在しない部分
である。
Therefore, ΔL in FIG. 3(b) is ΔL=
It is 33 μm. Next, at time t2, the optical modulator section B begins to absorb light, and does not transmit light until time t3. As time t3 approaches, FIGS. 3(c) and 3(d)
), and at time t3, no light exists in the optical modulator section B and the optical waveguide section C for preventing return light. Here, 123 and 124 indicated by dotted lines are areas where no light exists.

【0022】即ち、時刻t3までの間に光変調器部Bを
通過した光の最後部は、光導波路中を {29p秒×3×1014(μm/秒)}/3.6=2
417μm だけ進む。時刻t2の瞬間に光変調器部Bの最もレーザ
部Aに近い部分にあった光が、戻り光防止用光導波路部
C側の端面で反射して戻ってくるまでに通過する距離は
(200μm+1000μm)×2=2400μmであ
るので、全ての反射光は光変調器部Bで吸収され、光導
波路中に残留する光はない。従って、次に光変調器部B
が透過状態となっても、反射光はレーザ部Aに戻ること
はない。以下、同様にして、時刻t4,t5,t6では
、図3(e),(f),(g),(h)に示されるよう
に変化する。
That is, the last part of the light that has passed through the optical modulator section B up to time t3 travels through the optical waveguide at {29 p seconds×3×1014 (μm/second)}/3.6=2
It advances by 417 μm. The distance that the light that was in the part of the optical modulator section B closest to the laser section A at the instant of time t2 passes through before being reflected by the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light and returning is (200 μm + 1000 μm). )×2=2400 μm, all the reflected light is absorbed by the optical modulator section B, and no light remains in the optical waveguide. Therefore, next, the optical modulator section B
Even if it becomes a transmitting state, the reflected light does not return to the laser section A. Thereafter, in the same manner, at times t4, t5, and t6, the values change as shown in FIGS. 3(e), (f), (g), and (h).

【0023】このように本実施例によれば、レーザ部A
で発振した光が戻り光防止用光導波路部C側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部Aへ戻ることがなく
なる。従って、いかなる状態でも、レーザ部Aへの戻り
光による発振の不安定化が起こらなくなるため、レーザ
は安定な発振を維持し、発振光の単色性、狭線幅特性が
維持される。以上の効果は、端面の反射防止処理による
効果に、新たに付加される効果である。
As described above, according to this embodiment, the laser section A
Even if the oscillated light is reflected by the end face on the side of the optical waveguide section C for preventing return light, the reflected light will not return to the laser section A. Therefore, under any conditions, the oscillation is not destabilized due to the return light to the laser section A, so the laser maintains stable oscillation, and the monochromaticity and narrow linewidth characteristics of the oscillated light are maintained. The above effects are new effects added to the effects of the antireflection treatment of the end face.

【0024】なお、この光変調器付半導体発光装置の外
部での反射、例えば光ファイバとの光接合の際に生じる
反射に対しては、ファラデー効果等を利用した外部光ア
イソレータで対処すればよい。次に、本発明の他の実施
例による半導体発光装置を、図4に示す断面図を用いて
説明する。
[0024] Note that reflections outside of this semiconductor light emitting device with an optical modulator, such as reflections that occur when optically splicing with an optical fiber, can be dealt with with an external optical isolator that utilizes the Faraday effect or the like. . Next, a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention will be described using a cross-sectional view shown in FIG.

【0025】同一の半導体基板21上に、レーザ部A1
と共に多数の光素子22、23が光軸を同じにして形成
されている。即ち、半導体基板21とクラッド層24と
の間にダブルヘテロ接合されている光導波路層25が、
光軸を同じにして連続的に形成されている。そして半導
体基板21裏面には共通電極26が形成されている。ま
た、レーザ部電極28を有するレーザ部A1と光素子部
電極29を有する他の光素子22との間には、光変調器
部電極30を有する光変調器部B1と、この光変調器部
Bに隣接する戻り光防止用光導波路部C1が形成されて
いる。また、同様にして、光素子22と光素子部電極3
1を有する他の光素子23間には、光変調器部電極32
を有する光変調器部B2と、この光変調器部B2に隣接
する戻り光防止用光導波路部C2が形成されている。
On the same semiconductor substrate 21, a laser section A1 is provided.
In addition, a large number of optical elements 22 and 23 are formed with the same optical axis. That is, the optical waveguide layer 25 which is double heterojunctioned between the semiconductor substrate 21 and the cladding layer 24 is
They are formed continuously with the same optical axis. A common electrode 26 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 21. Further, between the laser section A1 having the laser section electrode 28 and the other optical element 22 having the optical element section electrode 29, there is provided an optical modulator section B1 having an optical modulator section electrode 30, and this optical modulator section B1 having the optical modulator section electrode 30. An optical waveguide section C1 for preventing return light is formed adjacent to B. In addition, in the same manner, the optical element 22 and the optical element part electrode 3
Between the other optical elements 23 having the optical modulator section electrode 32
An optical modulator section B2 having an optical waveguide section B2 and an optical waveguide section C2 for preventing return light adjacent to the optical modulator section B2 are formed.

【0026】そして上記実施例の場合と同様に、光変調
部B1、B2の光導波路25の長さL1 及びその屈折
率n1 、戻り光防止用光導波路部C1、C2の光導波
路43の長さL2 及びその屈折率n2 、光変調部B
1、B2の変調周期T、光変調部Bが光を透過する時間
T1 、光変調部Bが光を遮断する時間T2 を制御す
ることにより、レーザ部A1の発振光が隣の光素子22
で反射されてレーザ部Aへ戻ることを防止することがで
き、また光素子22の光が隣の光素子23で反射されて
光素子22へ戻ることを防止することができる。
As in the case of the above embodiment, the length L1 and the refractive index n1 of the optical waveguides 25 of the optical modulation sections B1 and B2, and the length of the optical waveguide 43 of the optical waveguide sections C1 and C2 for preventing return light. L2 and its refractive index n2, light modulation section B
1. By controlling the modulation period T of B2, the time T1 during which the light modulator B transmits light, and the time T2 during which the light modulator B blocks light, the oscillated light from the laser section A1 is transmitted to the adjacent optical element 22.
It is possible to prevent the light from the optical element 22 from being reflected by the adjacent optical element 23 and returning to the laser section A, and it is also possible to prevent the light from the optical element 22 from being reflected by the adjacent optical element 23 and returning to the optical element 22.

【0027】このように本実施例によれば、レーザ部A
1、光素子22、23間に設けられた光変調部B1、B
2及び戻り光防止用光導波路部C1、C2が、光アイソ
レータの機能を果たし、レーザ部と光素子との間又は光
素子間の戻り光を防止することができるため、レーザ及
び光素子の動作を安定に保つことができる。これにより
、同一の半導体基板上に多数の光素子が形成されて光論
理回路を構成する場合等に有効に利用することができる
As described above, according to this embodiment, the laser section A
1. Light modulation sections B1 and B provided between optical elements 22 and 23
2 and the return light prevention optical waveguide sections C1 and C2 function as an optical isolator and can prevent return light between the laser section and the optical element or between the optical elements, so that the operation of the laser and the optical element is reduced. can be kept stable. This can be effectively used in cases where a large number of optical elements are formed on the same semiconductor substrate to configure an optical logic circuit.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体基
板上に形成されたレーザ部と、半導体基板上にレーザ部
と接して形成され、レーザ部の活性層と光軸を同じにす
る光導波路を有する光変調部と、半導体基板上に光変調
部と接して形成され、光変調部の光導波路と光軸を同じ
にする光導波路を有する戻り光防止用光導波路部とを具
備し、光変調部の光導波路の長さL1 及びその屈折率
n1、戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さL2 
及びその屈折率n2、光変調部の変調周期T、光変調部
が光を透過する時間T1 又は遮断する時間T2 が所
定の関係を満足するように制御することにより、レーザ
部で発振した光が戻り光防止用光導波路部側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部に戻る前に光変調部
で遮断することができるため、その反射光のレーザ部へ
の戻りを防止することができる。
As described above, according to the present invention, the laser section is formed on a semiconductor substrate, and the optical axis is the same as the active layer of the laser section, which is formed on the semiconductor substrate in contact with the laser section. A light modulation section having an optical waveguide, and an optical waveguide section for preventing return light, which is formed on a semiconductor substrate in contact with the light modulation section and has an optical waveguide having the same optical axis as the optical waveguide of the light modulation section. , the length L1 of the optical waveguide of the optical modulation section and its refractive index n1, the length L2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light
The light oscillated by the laser section is Even if the reflected light is reflected by the end face on the side of the optical waveguide section for preventing return light, the reflected light can be blocked by the optical modulation section before returning to the laser section, thereby preventing the reflected light from returning to the laser section. Can be done.

【0029】これにより、レーザ部への戻り光による発
振の不安定化を防止してレーザの安定な発振を維持し、
レーザ発振光の単色性、狭線幅特性等を向上させること
ができる。
[0029] This prevents the oscillation from becoming unstable due to the return light to the laser section and maintains stable oscillation of the laser.
Monochromaticity, narrow line width characteristics, etc. of laser oscillation light can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例による光変調器付半導体発光
装置を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device with an optical modulator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の光変調器付半導体発光装置の駆動方法を
説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of driving the semiconductor light emitting device with an optical modulator shown in FIG. 1;

【図3】図1の光変調器付半導体発光装置を図2に示す
ような時系列で駆動した場合における光変調器付半導体
発光装置内を通過する光の分布を説明するための図であ
る。
3 is a diagram for explaining the distribution of light passing through the semiconductor light emitting device with an optical modulator when the semiconductor light emitting device with an optical modulator shown in FIG. 1 is driven in time series as shown in FIG. 2; FIG. .

【図4】本発明の他の実施例による半導体発光装置を示
す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device according to another embodiment of the present invention.

【図5】従来の光変調器付半導体発光装置を示す断面図
である。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional semiconductor light emitting device with an optical modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…n形InP基板 2…InGaAsP光ガイド層 3…コルゲーション 41…InGaAsP活性層 42…InGaAsP光導波路層 43…InGaAsP光導波路層 5…p形InPクラッド層 6…n形InP電流ブロック層 7…レーザ部電極 8…光変調器部電極 9…共通電極 10…高反射膜 11…反射防止膜 121…レーザ部の活性層内の光 122…光変調器部の光導波路内の光 123…戻り光防止用光導波路部の光導波路内の光12
4…戻り光防止用光導波路部の光導波路内への端面戻り
光 13…出力光 21…半導体基板 22、23…光素子 24…クラッド層 25…光導波路層 26…共通電極 28…レーザ部電極 29、31…光素子部電極 30、32…光変調器部電極 41…半導体基板 42…クラッド層 43…活性層 44…光導波路層 45…レーザ部電極 46…光変調器部電極 47…共通電極 48…反射防止膜 A、A1…レーザ部 B、B1、B2…光変調器部 C、C1、C2…戻り光防止用光導波路部L1 …光変
調部の光導波路の長さ L2 …戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さn1
 …光変調部の光導波路の屈折率 n2 …戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率T
…光変調部の変調周期 T1 …光変調部の一変調周期中で光を透過する時間T
2 …光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間c…
光の速度
1... n-type InP substrate 2... InGaAsP optical guide layer 3... corrugation 41... InGaAsP active layer 42... InGaAsP optical waveguide layer 43... InGaAsP optical waveguide layer 5... p-type InP cladding layer 6... n-type InP current blocking layer 7... laser Part electrode 8...Light modulator part electrode 9...Common electrode 10...High reflection film 11...Anti-reflection film 121...Light in the active layer of the laser part 122...Light in the optical waveguide of the light modulator part 123...Prevention of return light Light 12 in the optical waveguide of the optical waveguide section
4... End face return light into the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light 13... Output light 21... Semiconductor substrates 22, 23... Optical element 24... Clad layer 25... Optical waveguide layer 26... Common electrode 28... Laser part electrode 29, 31... Optical element section electrodes 30, 32... Optical modulator section electrode 41... Semiconductor substrate 42... Cladding layer 43... Active layer 44... Optical waveguide layer 45... Laser section electrode 46... Optical modulator section electrode 47... Common electrode 48...Anti-reflection film A, A1...Laser section B, B1, B2...Light modulator section C, C1, C2...Optical waveguide section for preventing return light L1...Length of the optical waveguide of the light modulation section L2...Prevention of return light Length n1 of the optical waveguide of the optical waveguide section for use
...Refractive index n2 of the optical waveguide of the optical modulation section ...Refractive index T of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light
...Modulation period T1 of the light modulation section ...Time T for light to pass through one modulation period of the light modulation section
2... Time c for blocking light during one modulation cycle of the light modulating section...
speed of light

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板上に形成されたレーザ部と
、前記半導体基板上に前記レーザ部と接して形成され、
前記レーザ部の活性層と光軸を同じにする光導波路を有
する光変調部と、前記半導体基板上に前記光変調部と接
して形成され、前記光変調部の光導波路と光軸を同じに
する光導波路を有する戻り光防止用光導波路部とを具備
し、前記光変調部の光導波路の長さL1 、前記戻り光
防止用光導波路部の光導波路の長さL2 、前記光変調
部の光導波路の屈折率n1、前記戻り光防止用光導波路
部の光導波路の屈折率n2 、前記光変調部の一変調周
期中で光を透過する時間T1 、前記光変調部の一変調
周期中で光を遮断する時間T2 が、次式 T1 ≦(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
T2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2 )/c
但し、cは光の速度を満足する関係にあることを特徴と
する半導体発光装置。
1. A laser section formed on a semiconductor substrate; a laser section formed on the semiconductor substrate in contact with the laser section;
an optical modulation section having an optical waveguide that has the same optical axis as the active layer of the laser section; and an optical modulation section that is formed on the semiconductor substrate in contact with the optical modulation section, and that has an optical axis that is the same as the optical waveguide of the optical modulation section. a length L1 of the optical waveguide of the optical modulation section, a length L2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light, and a length L2 of the optical waveguide of the optical modulation section; refractive index n1 of the optical waveguide, refractive index n2 of the optical waveguide of the optical waveguide section for preventing return light, time T1 for transmitting light within one modulation period of the optical modulation section, and time T1 during one modulation period of the optical modulation section. The time T2 for blocking light is determined by the following formula T1 ≦ (L1 × n1 + 2 × L2 × n2 )/c
T2 ≧(L1 ×n1 +2×L2 ×n2)/c
A semiconductor light emitting device characterized in that c has a relationship satisfying the speed of light.
JP5536291A 1991-03-20 1991-03-20 Semiconductor light emitting apparatus Withdrawn JPH04291780A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5536291A JPH04291780A (en) 1991-03-20 1991-03-20 Semiconductor light emitting apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5536291A JPH04291780A (en) 1991-03-20 1991-03-20 Semiconductor light emitting apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04291780A true JPH04291780A (en) 1992-10-15

Family

ID=12996381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5536291A Withdrawn JPH04291780A (en) 1991-03-20 1991-03-20 Semiconductor light emitting apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04291780A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0728005A (en) * 1993-06-25 1995-01-31 Nec Corp Semiconductor gate type optical switch and its production
JP2003234540A (en) * 2002-02-12 2003-08-22 Mitsubishi Electric Corp Distributed feedback laser, semiconductor optical device and method for fabricating distributed feedback laser
JP2008218849A (en) * 2007-03-07 2008-09-18 Opnext Japan Inc Semiconductor optical device and manufacturing method therefor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0728005A (en) * 1993-06-25 1995-01-31 Nec Corp Semiconductor gate type optical switch and its production
JP2003234540A (en) * 2002-02-12 2003-08-22 Mitsubishi Electric Corp Distributed feedback laser, semiconductor optical device and method for fabricating distributed feedback laser
JP2008218849A (en) * 2007-03-07 2008-09-18 Opnext Japan Inc Semiconductor optical device and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS60260024A (en) Optical modulating element
JPH0497206A (en) Semiconductor optical element
US6278170B1 (en) Semiconductor multiple quantum well mach-zehnder optical modulator and method for fabricating the same
JPH0468798B2 (en)
JPH01319986A (en) Semiconductor laser device
JP3264369B2 (en) Optical modulator integrated semiconductor laser and method of manufacturing the same
JPH0118591B2 (en)
JPH04291780A (en) Semiconductor light emitting apparatus
JP2786063B2 (en) Semiconductor light control device
US6259718B1 (en) Distributed feedback laser device high in coupling efficiency with optical fiber
JPS6328520B2 (en)
JPH0837341A (en) Semiconductor optical integrated element
JPS60260017A (en) Optical modulation element
JP2574806B2 (en) Semiconductor laser device
JPH03195076A (en) External resonator type variable wavelength semiconductor laser
JP2760276B2 (en) Selectively grown waveguide type optical control device
JPH10163568A (en) Modulator-integrated semiconductor laser
JPS5911690A (en) Semiconductor laser device
JPH11154770A (en) Integrated semiconductor optical element and its manufacture
JPH03192788A (en) Integrated optical modulator
JP2687404B2 (en) Distributed feedback semiconductor laser
JPH0992921A (en) Integrated light source of semiconductor laser and optical modulator, and its manufacture
JPH07312457A (en) Semiconductor laser device
JPH1073790A (en) Optical modulator
JPS60206188A (en) Single axial mode semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514