JPH05267778A - 半導体光増幅器 - Google Patents
半導体光増幅器Info
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- JPH05267778A JPH05267778A JP9194092A JP9194092A JPH05267778A JP H05267778 A JPH05267778 A JP H05267778A JP 9194092 A JP9194092 A JP 9194092A JP 9194092 A JP9194092 A JP 9194092A JP H05267778 A JPH05267778 A JP H05267778A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体光増幅器で、窓領域の上面部の反射率を
抑圧し、入力光波長変動の少なく、かつ、シングルモー
ドファイバとの結合損失が小さい。 【構成】基板と、基板の上に位置する活性領域と、活性
領域に上に位置するクラッド層と、前記活性領域の一方
または両方の端面近傍に位置する窓領域とを有する半導
体光増幅器において、窓領域の上面部を粗面とした。
抑圧し、入力光波長変動の少なく、かつ、シングルモー
ドファイバとの結合損失が小さい。 【構成】基板と、基板の上に位置する活性領域と、活性
領域に上に位置するクラッド層と、前記活性領域の一方
または両方の端面近傍に位置する窓領域とを有する半導
体光増幅器において、窓領域の上面部を粗面とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窓領域の上部の反射率
を抑制することにより、入力光波長変動に対して、信号
利得の変動が少なく、かつ、シングルモードファイバと
の結合損失が小さい半導体光増幅器に関する。
を抑制することにより、入力光波長変動に対して、信号
利得の変動が少なく、かつ、シングルモードファイバと
の結合損失が小さい半導体光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体光増幅器は長距離伝送系における
光中継器や、光検出器の直前で用いる光前置増幅器、光
交換における損失補償器など様々な応用が期待されてい
る。従来の半導体光増幅器は半導体レーザをしきい値以
下にバイアスして用いる共振型と、半導体レーザの両端
面の端面反射率を誘電体膜によるＡＲコーティング、窓
端面構造などの手段を用いて抑制した進行波型に分けら
れる。進行波型光増幅器は、入力光波長変動に対する利
得変動及び入力光強度増幅に対する利得飽和が小さいな
どの点から、共振型光増幅器に比べて有利である。この
ような特性のよい進行波型半導体光増幅器を得るために
は、端面反射率を０．１％以下にすることが求められ
る。しかし、従来用いられてきたＡＲコーティング技術
のみでは、必要とされる端面反射率を再現性よく得るこ
とは非常に困難である。
光中継器や、光検出器の直前で用いる光前置増幅器、光
交換における損失補償器など様々な応用が期待されてい
る。従来の半導体光増幅器は半導体レーザをしきい値以
下にバイアスして用いる共振型と、半導体レーザの両端
面の端面反射率を誘電体膜によるＡＲコーティング、窓
端面構造などの手段を用いて抑制した進行波型に分けら
れる。進行波型光増幅器は、入力光波長変動に対する利
得変動及び入力光強度増幅に対する利得飽和が小さいな
どの点から、共振型光増幅器に比べて有利である。この
ような特性のよい進行波型半導体光増幅器を得るために
は、端面反射率を０．１％以下にすることが求められ
る。しかし、従来用いられてきたＡＲコーティング技術
のみでは、必要とされる端面反射率を再現性よく得るこ
とは非常に困難である。
【０００３】（従来技術１）そこで、端面反射の抑制に
は、端面近傍で活性領域を途切れさせる窓端面構造を有
する半導体光増幅器が有望である。しかし、従来の窓端
面構造を有する半導体光増幅器は、窓領域の長さが活性
領域から窓領域の上部までの厚さに比べて長く、出射光
の一部が窓領域上部で反射し直接光との干渉が生じ、主
ビームが曲がるという問題と、遠視野像が乱れるという
問題があり、その結果、シングルモードファイバとの結
合効率が低下するという問題があった。
は、端面近傍で活性領域を途切れさせる窓端面構造を有
する半導体光増幅器が有望である。しかし、従来の窓端
面構造を有する半導体光増幅器は、窓領域の長さが活性
領域から窓領域の上部までの厚さに比べて長く、出射光
の一部が窓領域上部で反射し直接光との干渉が生じ、主
ビームが曲がるという問題と、遠視野像が乱れるという
問題があり、その結果、シングルモードファイバとの結
合効率が低下するという問題があった。
【０００４】（従来技術２）そこで、窓端面構造を採用
しながら、活性領域から電極までの厚さと窓領域の長さ
とを一定の関係にした発明が提示されている。（特開平
１−３２１６７５号公報）この発明は、信号光に対して
光閉じ込め効果を有する活性領域が一方または両方の端
面近傍で途切れることにより形成された窓領域を有する
半導体光増幅器であって、信号光の波長をλ、活性領域
の途切れ部分から端面までの窓領域の長さをｌｗ、円周
率をπ、活性領域の途切れ部から端面までの窓領域の屈
折率をｎ、活性領域の途切れ部分における活性領域の厚
さ方向の信号光ビーム径をｗ０ とするとき、活性領域か
ら電極までの距離をλｌｗ／２πｎｗ０ よりも大きく
設定したことを特徴とする。この発明は、窓構造が本来
的に有する窓領域の上部での光の反射という問題を解決
し、結果として、シングルモードファイバとの結合効率
を飛躍的に向上したとされる。
しながら、活性領域から電極までの厚さと窓領域の長さ
とを一定の関係にした発明が提示されている。（特開平
１−３２１６７５号公報）この発明は、信号光に対して
光閉じ込め効果を有する活性領域が一方または両方の端
面近傍で途切れることにより形成された窓領域を有する
半導体光増幅器であって、信号光の波長をλ、活性領域
の途切れ部分から端面までの窓領域の長さをｌｗ、円周
率をπ、活性領域の途切れ部から端面までの窓領域の屈
折率をｎ、活性領域の途切れ部分における活性領域の厚
さ方向の信号光ビーム径をｗ０ とするとき、活性領域か
ら電極までの距離をλｌｗ／２πｎｗ０ よりも大きく
設定したことを特徴とする。この発明は、窓構造が本来
的に有する窓領域の上部での光の反射という問題を解決
し、結果として、シングルモードファイバとの結合効率
を飛躍的に向上したとされる。
【０００５】しかし、（従来技術２）で示した発明にも
問題は残る。すなわち、窓領域の上部での反射を抑制す
るために、窓領域の長さに対して、活性領域から電極ま
での厚さが一定の比率であることが求められるが、窓領
域を光の反射の防止のため、一定の長さにした場合、活
性領域から電極までの厚さもそれに応じて一定以上必要
であり、活性領域の上側のクラッド層の厚さが厚くなる
という問題が発生する。また、クラッド層の厚さを厚く
するということは製造工程上、非常に時間がかかり、そ
の成長中にキャリアの分布が変化してしまい、また、そ
の厚さにはばらつきが大きく、上記の理想的な形状をつ
くり出すのが難しいという問題もある。さらにまた、ク
ラッド層が厚いと放熱効果が低下するという問題もあ
る。
問題は残る。すなわち、窓領域の上部での反射を抑制す
るために、窓領域の長さに対して、活性領域から電極ま
での厚さが一定の比率であることが求められるが、窓領
域を光の反射の防止のため、一定の長さにした場合、活
性領域から電極までの厚さもそれに応じて一定以上必要
であり、活性領域の上側のクラッド層の厚さが厚くなる
という問題が発生する。また、クラッド層の厚さを厚く
するということは製造工程上、非常に時間がかかり、そ
の成長中にキャリアの分布が変化してしまい、また、そ
の厚さにはばらつきが大きく、上記の理想的な形状をつ
くり出すのが難しいという問題もある。さらにまた、ク
ラッド層が厚いと放熱効果が低下するという問題もあ
る。
【０００６】
【課題を解決する手段】本発明は、基板１と、基板１の
上に位置する活性領域２と、活性領域２の上に位置し、
活性領域で発光する光をとじこめるクラッド層３と、活
性領域２の一方または両方の端面近傍に位置する窓領域
５とを有する半導体光増幅器において、窓領域５の上部
の電極１２を除去し、窓領域の上部を粗面とした。
上に位置する活性領域２と、活性領域２の上に位置し、
活性領域で発光する光をとじこめるクラッド層３と、活
性領域２の一方または両方の端面近傍に位置する窓領域
５とを有する半導体光増幅器において、窓領域５の上部
の電極１２を除去し、窓領域の上部を粗面とした。
【０００７】
【作用】本発明の作用を以下説明する。本発明では、上
記の構成を採用し、半導体増幅器の窓領域５の上部の電
極１２を除去し、窓領域の上部を粗面とした。その結
果、出射ビームは上面部の粗面で乱反射するので、活性
領域２から出射されて出射端面へ直接到達する直接光と
の干渉は抑制され、主ビームの直線性が維持され、ま
た、遠視野像の乱れが発生しないのでシングルモードフ
ァイバとの結合が改善される。
記の構成を採用し、半導体増幅器の窓領域５の上部の電
極１２を除去し、窓領域の上部を粗面とした。その結
果、出射ビームは上面部の粗面で乱反射するので、活性
領域２から出射されて出射端面へ直接到達する直接光と
の干渉は抑制され、主ビームの直線性が維持され、ま
た、遠視野像の乱れが発生しないのでシングルモードフ
ァイバとの結合が改善される。
【０００８】
【実施例】（本発明の構成）まず、本発明の半導体光増
幅器の実施例を図１、図２及び図３を用いて説明する。
図１は本発明の構成を示した図であり、Ｂは点線イ−ロ
断面図である。基板１と、基板１の上に位置する活性領
域２と、活性領域２の上に位置し、活性領域で発光する
光をとじこめるクラッド層３と、活性領域２の一方また
は両方の端面近傍に位置する窓領域５とを有する半導体
光増幅器において、窓領域５の上部を粗面とした。
幅器の実施例を図１、図２及び図３を用いて説明する。
図１は本発明の構成を示した図であり、Ｂは点線イ−ロ
断面図である。基板１と、基板１の上に位置する活性領
域２と、活性領域２の上に位置し、活性領域で発光する
光をとじこめるクラッド層３と、活性領域２の一方また
は両方の端面近傍に位置する窓領域５とを有する半導体
光増幅器において、窓領域５の上部を粗面とした。
【０００９】（製造方法）この素子の製造工程を図３を
用いて説明する。まず、液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）、または気相エピタキシャル成長
法（以下、ＶＰＥ法という）を用いて、ｎ−ＩｎＰの基
板１の上部に波長組成１．５８μｍのノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性領域２として活性層を、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３をそれぞれ厚さ０．２μｍ、２μｍの順に結晶成
長する（ａ）。
用いて説明する。まず、液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）、または気相エピタキシャル成長
法（以下、ＶＰＥ法という）を用いて、ｎ−ＩｎＰの基
板１の上部に波長組成１．５８μｍのノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ活性領域２として活性層を、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３をそれぞれ厚さ０．２μｍ、２μｍの順に結晶成
長する（ａ）。
【００１０】次に、プラズマＣＶＤ法によりｐ−ＩｎＰ
クラッド層３の上部に１０００オングストロームのＳｉ
Ｎ膜７を堆積する（ｂ）。
クラッド層３の上部に１０００オングストロームのＳｉ
Ｎ膜７を堆積する（ｂ）。
【００１１】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
この多層半導体結晶の活性領域２に相当する部分におい
て、幅４μｍ、長さ６００μｍ、深さ７μｍの短冊状の
メサストライプを形成する。このとき、窓領域５に相当
する部分においては、メサストライプが存在しない領域
が同時に形成される。窓領域５の長さは２０μｍとする
（ｃ）。
この多層半導体結晶の活性領域２に相当する部分におい
て、幅４μｍ、長さ６００μｍ、深さ７μｍの短冊状の
メサストライプを形成する。このとき、窓領域５に相当
する部分においては、メサストライプが存在しない領域
が同時に形成される。窓領域５の長さは２０μｍとする
（ｃ）。
【００１２】次に、上記半導体多層結晶の上にメサスト
ライプの上部を除いて、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層８、
ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層９をそれぞれ平坦部での厚さ
で２μｍ、５μｍの順にＬＰＥ法またはＶＰＥ法により
結晶成長する（ｄ）。
ライプの上部を除いて、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層８、
ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層９をそれぞれ平坦部での厚さ
で２μｍ、５μｍの順にＬＰＥ法またはＶＰＥ法により
結晶成長する（ｄ）。
【００１３】次に、メサストライプの上部のＳｉＮ膜７
を剥離し、全面に波長組成１．１μｍのｐ+ −ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１０を厚さ１μｍ、ＬＰＥ法、また
はＶＰＥ法により結晶成長する（ｅ）。
を剥離し、全面に波長組成１．１μｍのｐ+ −ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１０を厚さ１μｍ、ＬＰＥ法、また
はＶＰＥ法により結晶成長する（ｅ）。
【００１４】次に、コンタクト層１０の表面に厚さ１μ
ｍのフォトレジスト膜１１を形成する（ｆ）。
ｍのフォトレジスト膜１１を形成する（ｆ）。
【００１５】フォトリソグラフィの技術により活性領域
２に相当する部分のフォトレジスト膜１１に窓を開け、
コンタクト層１０を露出させる（ｇ）。
２に相当する部分のフォトレジスト膜１１に窓を開け、
コンタクト層１０を露出させる（ｇ）。
【００１６】次に、フォトレジスト膜１１及びフォトレ
ジスト膜の存在しない部分を覆うようにＺｎ／Ａｕ／Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型の電極１２を形成し、ｎ−
ＩｎＰの基板１の下面にはＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ型の電極１３を形成する（ｈ）。
ジスト膜の存在しない部分を覆うようにＺｎ／Ａｕ／Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型の電極１２を形成し、ｎ−
ＩｎＰの基板１の下面にはＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ型の電極１３を形成する（ｈ）。
【００１７】次に、リフトオフ法により窓領域５の上部
にある電極を除去する（ｉ）。
にある電極を除去する（ｉ）。
【００１８】窓領域５の上部に位置する露出したコンタ
クト層をエッチングにより取り除く。そして、電子ビー
ム蒸着法により、厚さ２１５０オングストロームのＳｉ
Ｏ２ 膜１４を窓端面に形成する。その結果、窓領域５の
上部では、電流ブロック層９が露出される（ｊ）。
クト層をエッチングにより取り除く。そして、電子ビー
ム蒸着法により、厚さ２１５０オングストロームのＳｉ
Ｏ２ 膜１４を窓端面に形成する。その結果、窓領域５の
上部では、電流ブロック層９が露出される（ｊ）。
【００１９】そして、最後に、窓領域５の上部に位置す
る電流ブロック層９の上面部をエッチング、サンドブラ
スト等により荒らし、粗面を形成する。
る電流ブロック層９の上面部をエッチング、サンドブラ
スト等により荒らし、粗面を形成する。
【００２０】以上の実施例では、素子をジャンクション
アップでダイボンディングする場合に有効であるが、ジ
ャンクションダウンの場合には、はんだ等により電極に
印加された電流が窓領域に流れてしまう場合もあり、電
流ブロック層の上部に電子ビーム蒸着法により厚さ２０
００オングストロームから３０００オングストロームの
誘電体膜６を形成し、絶縁膜とすることも有効である。
そして、誘電体膜の上面部を粗面とすることにより、前
記実施例と同等の効果が得られる（図２参照）。
アップでダイボンディングする場合に有効であるが、ジ
ャンクションダウンの場合には、はんだ等により電極に
印加された電流が窓領域に流れてしまう場合もあり、電
流ブロック層の上部に電子ビーム蒸着法により厚さ２０
００オングストロームから３０００オングストロームの
誘電体膜６を形成し、絶縁膜とすることも有効である。
そして、誘電体膜の上面部を粗面とすることにより、前
記実施例と同等の効果が得られる（図２参照）。
【００２１】このように作製された半導体光増幅器で
は、窓領域５の上部に電極１２がなく、その電流ブロッ
ク層９の上部が粗面であるので光の反射が低減され、結
果としてシングルモードファイバとの結合効率が改善さ
れる。
は、窓領域５の上部に電極１２がなく、その電流ブロッ
ク層９の上部が粗面であるので光の反射が低減され、結
果としてシングルモードファイバとの結合効率が改善さ
れる。
【００２２】窓領域５の上部に位置する電流ブロック層
９の上面部を加工し、荒らした場合の実施例を説明す
る。粗面は、結晶学的にみて、格子が乱れていればその
面に当たった光は乱反射し、直接光との干渉は抑制され
る。窓領域５の上部の電流ブロック層９の上面部を荒ら
す方法として、ドライエッチングにより面を荒らす方
法、サンドブラストにより面を荒らす方法を述べたが表
面層だけ、結晶を破壊し、面を荒らせば十分である。
９の上面部を加工し、荒らした場合の実施例を説明す
る。粗面は、結晶学的にみて、格子が乱れていればその
面に当たった光は乱反射し、直接光との干渉は抑制され
る。窓領域５の上部の電流ブロック層９の上面部を荒ら
す方法として、ドライエッチングにより面を荒らす方
法、サンドブラストにより面を荒らす方法を述べたが表
面層だけ、結晶を破壊し、面を荒らせば十分である。
【００２３】次に、絶縁膜として、誘電体膜６を窓領域
５の上部に施した場合の反射光の低減を説明する。通常
窓領域５の上部に電極を設けた場合、ほとんど光は全反
射すると考えられる。電極を除去した場合には反射は低
減するが、誘電体膜６を施し、さらにその上面部を粗面
とすることにより反射は抑制される。
５の上部に施した場合の反射光の低減を説明する。通常
窓領域５の上部に電極を設けた場合、ほとんど光は全反
射すると考えられる。電極を除去した場合には反射は低
減するが、誘電体膜６を施し、さらにその上面部を粗面
とすることにより反射は抑制される。
【００２４】
【発明の効果】本発明は電流ブロック層からなる窓領域
の上部の面を粗くする構成を採用したので、窓領域の上
部における活性領域から出射された光の反射はほとんど
は抑制され、活性層から窓領域端面に直接出射された光
と反射光との干渉いう問題は生じなくなる。その結果、
主ビームの曲がりという問題や、遠視野像の乱れ、すな
わちビーム自体の干渉もなくなる。また、従来とられて
いたようにクラッド層を厚くする必要がないので、製品
のばらつきが少なく、放熱効果も悪化しない。さらにま
た、本発明の構成は、通常の半導体素子の作製方法で作
られたものの窓領域の上部に加工を加えるものであり、
歩留りよく、容易に作製できるという利点もある。
の上部の面を粗くする構成を採用したので、窓領域の上
部における活性領域から出射された光の反射はほとんど
は抑制され、活性層から窓領域端面に直接出射された光
と反射光との干渉いう問題は生じなくなる。その結果、
主ビームの曲がりという問題や、遠視野像の乱れ、すな
わちビーム自体の干渉もなくなる。また、従来とられて
いたようにクラッド層を厚くする必要がないので、製品
のばらつきが少なく、放熱効果も悪化しない。さらにま
た、本発明の構成は、通常の半導体素子の作製方法で作
られたものの窓領域の上部に加工を加えるものであり、
歩留りよく、容易に作製できるという利点もある。
【００２５】
【図１】 本発明の構成を示す図
【図２】 本発明の別の実施例の構成を示す図
【図３】 本発明の製造工程を示す図
１ 基板 ２ 活性領域 ３ クラッド層 ５ 窓領域 ６ 誘電体膜 ７ ＳｉＮ膜 ８ 電流ブロック層 ９ 電流ブロック層 １０ コンタクト層 １１ フォトレジスト膜 １２ 電極 １３ 電極 １４ ＳｉＯ２膜。
Claims (1)
- 【請求項１】基板（１）と、該基板の上に位置する活性
領域（２）と、該活性領域の上に位置するクラッド層
（３）と、前記活性領域の一方または両方の端面近傍に
位置する窓領域（５）とを有する半導体光増幅器におい
て、前記窓領域の上部を粗面としたことを特徴とする半
導体光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091940A JP3027651B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 半導体光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4091940A JP3027651B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 半導体光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267778A true JPH05267778A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3027651B2 JP3027651B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=14040593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4091940A Expired - Fee Related JP3027651B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 半導体光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027651B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052795A1 (fr) * | 1999-02-26 | 2000-09-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent a semi-conducteurs |
| KR100286009B1 (ko) * | 1999-06-03 | 2001-03-15 | 윤종용 | 반도체 광 증폭기 및 그 제작 방법 |
| JP2008251719A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子および面発光レーザ素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4091940A patent/JP3027651B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000052795A1 (fr) * | 1999-02-26 | 2000-09-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif electroluminescent a semi-conducteurs |
| KR100286009B1 (ko) * | 1999-06-03 | 2001-03-15 | 윤종용 | 반도체 광 증폭기 및 그 제작 방법 |
| JP2008251719A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 面発光レーザ素子および面発光レーザ素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3027651B2 (ja) | 2000-04-04 |
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