JPH04345081A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH04345081A
JPH04345081A JP14530191A JP14530191A JPH04345081A JP H04345081 A JPH04345081 A JP H04345081A JP 14530191 A JP14530191 A JP 14530191A JP 14530191 A JP14530191 A JP 14530191A JP H04345081 A JPH04345081 A JP H04345081A
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waveguide
well structure
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JP14530191A
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Hiroaki Takeuchi
博昭 竹内
Shinichi Matsumoto
信一 松本
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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
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0265Intensity modulators

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置にかかわ
り、特に外部変調器付き分布帰還型レーザに関する。本
発明の半導体発光装置は、超高速超スパン光伝送用の光
源として、高速で、かつ波長チャーピング(変調時の波
長の広がり)の小さい光変調が可能である。
【0002】
【従来の技術】従来、光通信回線の大容量化の有力な方
法として、光源である分布帰還型レーザの高速変調特性
の向上が図られてきた。しかし、10Gb/sというよ
うな超高速変調時には、消光比の劣化や変調時の波長チ
ャーピングによって、良質な伝送ができないといった問
題がある。そこで、レーザに変調をかけずに、外部でレ
ーザ光を変調する外部変調方式の光源を開発する試みが
なされている。その中でも、電圧印加による光吸収型光
変調器と、分布帰還型レーザとを、一つのチップ上に集
積化した光源がすでに開発されている。(参考文献:H
.Soda. ”10Gd/s monolithic
 electro−absorption modul
ator/DFB light source” Th
ird Optoelectronics Confe
rence(OEC ′90) Technical 
Digest, pp.70−71, 1990) こ
の外部変調器付きレーザ光源の具体例を図2に示す。図
2において、51はn−InP からなる半導体基板、
52はInGaAsP からなる導波層、53はInP
 からなるストッパ層、54はInGaAsP からな
る光吸収層、55はP−InP からなるクラッド層、
56はP−InGaAsからなるキャップ層、57は埋
込み層、61は共通電極、62はレーザ電極、63は変
調器電極、71は分離溝、72は回折格子、81はSi
酸化膜、82は無反射コートである。このような集積化
光源を動作させるには、レーザには順バイアス電圧を印
加して電流を注入し、変調器には逆バイアス電圧を印加
するので、レーザと変調器とを電気的に分離させる必要
がある。そこで、レーザと変調器との間に、図2 に示
したような電気的分離のための分離溝71が形成される
ことが多い。しかしながら、このような分離溝による電
気的分離構造では、電気的分離抵抗を十分に大きくとる
ために、導波路コア層の近傍まで溝を深く形成する必要
がある。そこで、この分離溝がレーザからの出力光を散
乱し、光の損失の原因となる。 また、このような分離溝による電気的分離では、レーザ
と変調器との間の電気器分離抵抗が不十分となることが
起こり易い。その場合には、変調器に逆バイアス信号電
圧を印加したときに、レーザからの出力光強度が変動し
、最悪の場合にはレーザの発振が停止してしまう恐れが
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、分布帰還型
レーザと電圧印加による吸収型光変調器において、レー
ザと変調器との電気的分離抵抗が十分に大きく、分離の
ための構造による光の損失が極めて小さい集積化光源を
実現して、光通信回線の超大容量化を可能とする半導体
発光装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光装置
は、半絶縁性半導体基板の表面近傍に、互いに空間的に
分離された二つの導電性半導体層を形成し、その一方の
導電性半導体層の上には、導波層、第一の多量量子井戸
構造の活性層、表面に回折格子をもつ導波層およびクラ
ッド層からなる分布帰還型レーザを、他方の導電性半導
体層の上には、第二の多重量子井戸構造の導波路コア層
およびクラッド層からなる、電圧印加による吸収型光変
調器を、共通のストライプ形状をなすように形成した構
造とする。従来の技術では、分布帰還型レーザと吸収型
光変調器との間の電気的分離のための溝構造が必要であ
った。この分離溝は光出力の散乱の原因となり、光出力
の外部への有効な取り出しという点からは不利な構造で
あった。本発明では、このような分離溝を必要とせず、
大きな分離抵抗を、光散乱の原因となる分離溝なしに実
現できる。
【0005】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示し、(a) は
本発明の半導体発光装置の斜視図、(b) は(a) 
のA−A′における断面図であって、1はFeドープI
nP からなる半絶縁性半導体基板、2,3はn−In
P からなる導電性半導体層、4は1,2,3からなる
平坦な表面をもつ半導体基板、5はInGaAsP か
らなる導波層、6は第一の多重量子井戸構造のInGa
Asからなる活性層(厚さ50Å、6層)、7は第二の
多重量子井戸構造の導波路コア層(InGaAs厚さ8
6Å、22層、InAlAs厚さ50Å、21層)、8
はInGaAsP からなる導波層、9はP−InP 
からなるクラッド層、10はp−InGaAsからなる
キャップ層、11はFeドープInPからなる埋込み層
、21は共通電極、22はレーザ電極、23は変調器電
極、31は回折格子、41は無反射コートを示す。
【0006】本発明を動作させるためには、導電性半導
体層2に接するように形成されたレーザ電極22と、該
導電性半導体層2の上にストライブ状に形成された導波
層5と該導波層5の上に形成された第一の多重量子井戸
構造の活性層6と該第一の多重量子井戸構造の活性層6
の上に形成された導波層8と該導波層8の上に形成され
たクラッド層9と、該クラッド層9の上に形成さたキャ
ップ層10を解して、該キャップ層10の上に形成され
た共通電極21との間に、電流を注入してレーザ光を発
生させるとともに、導電性半導体層3に接するように形
成された電極23と、該導電性半導体層3の上に形成さ
れた第二の多重量子井戸構造の導波路コア層7と該第二
の多重量子井戸構造の導波路コア層7の上に形成された
クラッド層9と該クラッド層9の上に形成されたキャッ
プ層10を介して、該キャップ層10の上に形成された
共通電極21との間に、変調信号を印加して、該レーザ
光の変調を行う。
【0007】本発明において、第一の多重量子井戸構造
の活性層6から出たレーザ光は、第二の多重量子井戸構
造の導波路コア層7へ送られる。第二の多重量子井戸構
造の導波路コア層7は、第一の多重量子井戸構造の活性
層6で発生するレーザ光に対して透明である。したがっ
て、第二の多重量子井戸構造の導波路コア層7でレーザ
光は吸収されず、第二の多重量子井戸構造の導波路コア
層7は導波路コア層として作用する。一方、共通電極2
1と、導電性半導体層3に接するように形成された電極
23との間に変調電圧を印加すると、これに応じて第二
の多重量子井戸構造の導波路コア層7に電界が加えられ
、エネルギーギャップを小さくする方向にエネルギーレ
ベルがシフトするので、レーザ光の吸収が起こるように
なる。このように、本発明の半導体発光装置を動作させ
る場合には、共通電極21と電極22との間のレーザ部
分には、順方向の電圧を印加して第一の多重量子井戸構
造の活性層6に電流を注入し、共通電極21と電極23
との間の変調器部分には、逆方向の電圧を印加して第二
の多重量子井戸構造の導波路コア層7に電界を印加する
必要がある。したがって、レーザ部分と変調器部分とは
電気的に分離しなければならない。本発明においては、
空間的に分離された二つの導電性半導体層2,3の上に
それぞれレーザと変調器を形成した構造となっており、
この二つの導電性半導体層の間を半絶縁性半導体で接続
した構造によって、レーザ部分と変調器部分との間に極
めて大きな電気的分離抵抗を実現している。
【0008】本発明の半導体発光装置では、第一の多重
量子井戸構造の活性層6として、井戸層がInGaAs
、障壁層がInGaAsP であるものを用い、第二の
多重量子井戸構造の光吸収層7として、井戸層がInG
aAs、障壁層がInGaAsP であり、かつ第一の
多重量子井戸構造よりも繰り返し周期を短くして実効的
にエネルギーギャップを大きくした多重量子井戸構造を
用いた場合にも、同様の特徴をもつ半導体発光装置を実
現することができる。
【0009】
【発明の効果】本発明におけるレーザ部分と変調器部分
との間の電気的分離方法は、従来技術において用いられ
る方法、例えば図1のストライプ上に形成されたクラッ
ド層9とキャップ層10の一部分をレーザ部分と変調器
部分との間で溝構造に形成する方法に比べて、はるかに
大きい電気的分離抵抗を得ることができる。さらには、
半絶縁性半導体基板1と導電性半導体層2,3からなる
半導体基板4の表面を容易に平坦に加工できることから
、第一の多重量子井戸構造の活性層6から出たレーザ光
は、第二の多重量子井戸構造の導波路コア層7へ損失を
伴わずに送られる。ところが、ストライプ上に形成され
たクラッド層9とキャップ層10の一部分をレーザ部分
と変調器部分との間で溝構造に形成する従来技術では、
溝構造によってレーザ光が散乱されることが避けられず
、結果的に変調器に送られるレーザ光の強度が減衰する
。 したがって、本発明はレーザ部分と変調器部分との間の
大きい電気的分離抵抗と、レーザ光の変調器への損失が
ない光接合という二つの点において、従来技術では達成
できないような特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) は、本発明の半導体発光装置の斜視図
である。 (b) は、本発明の半導体発光装置の断面図である。
【図2】従来の半導体発光装置の斜視図である。
【符号の説明】
1  半絶縁性半導体基板 2,3  導電性半導体層 4  1,2,3からなる平坦な表面をもつ半導体基板
5  導波層 6  第一の多重量子井戸構造の活性層7  第二の多
重量子井戸構造の導波路コア層8  導波層 9  クラッド層 10  キャップ層 11  埋込み層 21  共通電極 22  レーザ電極 23  変調器電極 31  回折格子 41  無反射コート 51  半導体基板 52  導波層 53  ストッパ層 54  光吸収層 55  クラッド層 56  キャップ層 61  共通電極 62  レーザ電極 63  変調器電極 71  分離溝 72  回折格子 81  Si酸化膜 82  無反射コート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半絶縁性半導体基板(1) と、該半
    絶縁性半導体基板の一部に該半絶縁性半導体基板表面か
    ら一定の深さをもち、かつ互いに空間的に分離して形成
    されている導電性半導体層(2), (3)が平坦な表
    面を形成する半導体基板(4)の上に、該導電性半導体
    層(2) の上にストライプ上に形成された導波層(5
    ) と、該導波層上に形成された第一の多重量子井戸構
    造の活性層(6) と、前記半絶縁性半導体基板(1)
     および前記導電性半導体層(3) の上にストライプ
    状に形成された第一の多重量子井戸構造から発するレー
    ザ光に対して透明である第二の多重量子井戸構造の導波
    路コア層(7) と、前記活性層(6) の上に形成さ
    れ、表面に回折格子(31)をもつ導波層(8) と、
    該導波層(8) と前記第2の多重量子井戸構造の導波
    路コア層(7) の上にわたって形成されたクラッド層
    (9) と、前記活性層(6) および該導波路コア層
    (7) の上にわたってキャップ層(10)を介して設
    けられた共通電極(21)と、前記導電性半導体層(2
    ), (3)に接するようにして各々設けられた電極(
    22), (23)を備えたことを特徴とする半導体発
    光装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122440A (ja) * 2013-12-24 2015-07-02 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
JP2020134943A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 エフェクト フォトニクス ベーハーEFFECT Photonics B.V. n型コンタクト間の改善された電気的分離を有するフォトニック集積回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020134943A (ja) * 2019-02-15 2020-08-31 エフェクト フォトニクス ベーハーEFFECT Photonics B.V. n型コンタクト間の改善された電気的分離を有するフォトニック集積回路

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