JPH0537088A - 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- JPH0537088A JPH0537088A JP19312891A JP19312891A JPH0537088A JP H0537088 A JPH0537088 A JP H0537088A JP 19312891 A JP19312891 A JP 19312891A JP 19312891 A JP19312891 A JP 19312891A JP H0537088 A JPH0537088 A JP H0537088A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発振低閾電流値が低く単一軸モ−ド歩留まり
の高い分布帰還型半導体レ−ザを得る。 【構成】 活性層４及び第１の導波路層３及び第１の導
波路層３に隣接する第２の導波路層２から構成されるレ
−ザ共振器構造をもつ。第２の導波路層２の屈折率がク
ラッド層の屈折率と第１の導波路層３の屈折率の間の値
を有している。回折格子１１が導波路層３表面に設けら
れている。前記レ−ザ共振器方向の中央部付近にのみ導
波路層２の膜厚が他の部分の領域１８に比べ薄くなって
いる領域１７を所定の長さを有している。また領域１７
と領域１８の間に導波路層２の膜厚がゆるやかな傾斜で
変化している領域１９を有する。以上の構造にすること
により単一軸モ−ド歩留まりの高い分布帰還型半導体レ
−ザを得ることができる。
の高い分布帰還型半導体レ−ザを得る。 【構成】 活性層４及び第１の導波路層３及び第１の導
波路層３に隣接する第２の導波路層２から構成されるレ
−ザ共振器構造をもつ。第２の導波路層２の屈折率がク
ラッド層の屈折率と第１の導波路層３の屈折率の間の値
を有している。回折格子１１が導波路層３表面に設けら
れている。前記レ−ザ共振器方向の中央部付近にのみ導
波路層２の膜厚が他の部分の領域１８に比べ薄くなって
いる領域１７を所定の長さを有している。また領域１７
と領域１８の間に導波路層２の膜厚がゆるやかな傾斜で
変化している領域１９を有する。以上の構造にすること
により単一軸モ−ド歩留まりの高い分布帰還型半導体レ
−ザを得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ通信システム
用光源などに使用される分布帰還型半導体レ−ザに関す
るものである。
用光源などに使用される分布帰還型半導体レ−ザに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】レ−ザ共振器内部に回折格子を有した分
布帰還型半導体レ−ザ（DistributedFeed Back Laser D
iode;以下ＤＦＢレ−ザと称す）は、単一軸モ−ド発振
可能な光源であるため長距離大容量の光ファイバ通信用
光源として期待されており、近年急速に開発が進められ
ている。しかし周期が一定の回折格子を有する従来のＤ
ＦＢレ−ザでは発振閾利得値がほぼ等しい２本の軸モ−
ドが存在するため２本の軸モ−ドで発振する素子が数多
くあり、安定した単一軸モ−ドで発振する素子を再現性
良く得ることは極めて困難であった。
布帰還型半導体レ−ザ（DistributedFeed Back Laser D
iode;以下ＤＦＢレ−ザと称す）は、単一軸モ−ド発振
可能な光源であるため長距離大容量の光ファイバ通信用
光源として期待されており、近年急速に開発が進められ
ている。しかし周期が一定の回折格子を有する従来のＤ
ＦＢレ−ザでは発振閾利得値がほぼ等しい２本の軸モ−
ドが存在するため２本の軸モ−ドで発振する素子が数多
くあり、安定した単一軸モ−ドで発振する素子を再現性
良く得ることは極めて困難であった。
【０００３】この問題を解決するために、共振器方向の
中央部で回折格子の周期性が半導体内部を伝搬する光の
波長の４分の１程度の長さ分ずれている回折格子を有す
るλ／４位相シフト型ＤＦＢレ−ザが提案された（例え
ばK.Utaka , et .al,Electron,Lett,1984,20,pp.326-32
7)。このようなλ／４位相シフト型ＤＦＢレ−ザでは原
理的に回折格子の周期で決まるブラッグ波長に一致した
主モ−ドで発振し、副モ−ド抑制比も非常に大きくする
ことができる。しかし前記λ／４位相シフト型ＤＦＢレ
−ザにおいても理論的に予想されたほどの安定した単一
軸モ−ド発振は得られなかった。この構造では光強度が
λ／４位相シフト部において著しく強くなり、共振器方
向の光強度分布が不均一になる。この結果、λ／４位相
シフト部に於てキャリア密度が減少し、屈折率は増加す
る。これは軸方向ホ−ルバ−ニングと言われる現象であ
る。この現象が生じると主モ−ドと副モ−ドの発振閾利
得差が小さくなり、安定した単一軸モ−ド発振が得られ
なくなる。（雙田他、1986年４月２１日発行の電子通信
学会技術研究報告、第ＯＱＥ86-7番）。
中央部で回折格子の周期性が半導体内部を伝搬する光の
波長の４分の１程度の長さ分ずれている回折格子を有す
るλ／４位相シフト型ＤＦＢレ−ザが提案された（例え
ばK.Utaka , et .al,Electron,Lett,1984,20,pp.326-32
7)。このようなλ／４位相シフト型ＤＦＢレ−ザでは原
理的に回折格子の周期で決まるブラッグ波長に一致した
主モ−ドで発振し、副モ−ド抑制比も非常に大きくする
ことができる。しかし前記λ／４位相シフト型ＤＦＢレ
−ザにおいても理論的に予想されたほどの安定した単一
軸モ−ド発振は得られなかった。この構造では光強度が
λ／４位相シフト部において著しく強くなり、共振器方
向の光強度分布が不均一になる。この結果、λ／４位相
シフト部に於てキャリア密度が減少し、屈折率は増加す
る。これは軸方向ホ−ルバ−ニングと言われる現象であ
る。この現象が生じると主モ−ドと副モ−ドの発振閾利
得差が小さくなり、安定した単一軸モ−ド発振が得られ
なくなる。（雙田他、1986年４月２１日発行の電子通信
学会技術研究報告、第ＯＱＥ86-7番）。
【０００４】ブラッグ波長で発振させる方法としては前
述の回折格子にλ／４位相シフトを導入する方法以外に
実効屈折率を共振器方向に変化させ等価的に位相シフト
を行なう方法が提案されている（例えばH.SODA ,et.al
,Electron,Lett,1984,20,pp.1016-1017）。この場合
回折格子を途中でシフトするのに比べ位相シフト領域を
長くすることができその結果光強度が位相シフト部分に
集中することを防ぐことが可能となる。その結果前述の
軸方向ホ−ルバ−ニングを抑制できる。実効屈折率を共
振器方向に変化させる構造としては、中央部付近にのみ
回折格子を形成しない領域を設け導波路層の膜厚を他の
部分より薄くする（特開平１−２１８０８８）構造があ
る。
述の回折格子にλ／４位相シフトを導入する方法以外に
実効屈折率を共振器方向に変化させ等価的に位相シフト
を行なう方法が提案されている（例えばH.SODA ,et.al
,Electron,Lett,1984,20,pp.1016-1017）。この場合
回折格子を途中でシフトするのに比べ位相シフト領域を
長くすることができその結果光強度が位相シフト部分に
集中することを防ぐことが可能となる。その結果前述の
軸方向ホ−ルバ−ニングを抑制できる。実効屈折率を共
振器方向に変化させる構造としては、中央部付近にのみ
回折格子を形成しない領域を設け導波路層の膜厚を他の
部分より薄くする（特開平１−２１８０８８）構造があ
る。
【０００５】図４は従来例の中央部付近にのみ回折格子
を形成しない領域を設け導波路層の膜厚を他の部分より
薄くして実効屈折率に分布をもたせ、実効的な位相シフ
トを行なう分布帰還型半導体レ−ザ装置を説明する図で
ある。
を形成しない領域を設け導波路層の膜厚を他の部分より
薄くして実効屈折率に分布をもたせ、実効的な位相シフ
トを行なう分布帰還型半導体レ−ザ装置を説明する図で
ある。
【０００６】図４（a）は断面構造図であり、１はｎ型
のＩｎＰ基板、３は波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層、４は波長組成１．５５μｍのノンド
−プのＩｎＧａＡｓＰ活性層、５は波長組成１．３μｍ
のｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層、６はｐ
型のＩｎＰクラッド層、１４、１５はＳｉＮ無反射膜、
１６は回折格子のない領域である。図４（b）は実効屈
折率分布である。図４（c）は光強度分布である。
のＩｎＰ基板、３は波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層、４は波長組成１．５５μｍのノンド
−プのＩｎＧａＡｓＰ活性層、５は波長組成１．３μｍ
のｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層、６はｐ
型のＩｎＰクラッド層、１４、１５はＳｉＮ無反射膜、
１６は回折格子のない領域である。図４（b）は実効屈
折率分布である。図４（c）は光強度分布である。
【０００７】共振器方向の中央部付近にのみ回折格子が
形成されていない領域を所定の長さ有している。
形成されていない領域を所定の長さ有している。
【０００８】以上のように構成されたこの従来例の分布
帰還型半導体レ−ザ装置において、以下その動作を説明
する。
帰還型半導体レ−ザ装置において、以下その動作を説明
する。
【０００９】図４（a）における構造において回折格子
を形成しない部分１６を設け、回折格子１１を形成した
領域の実効的な導波路層厚ｄ3と回折格子のない領域の
導波路層厚ｄ4（＜ｄ3）の違いにより図４（b）のよう
に実効屈折率差を生じさせて実効的な位相シフトを起こ
させている。この結果光強度分布は図４（c）のように
平坦になり、前述の軸方向のホ−ルバ−ニングが抑制さ
れる。
を形成しない部分１６を設け、回折格子１１を形成した
領域の実効的な導波路層厚ｄ3と回折格子のない領域の
導波路層厚ｄ4（＜ｄ3）の違いにより図４（b）のよう
に実効屈折率差を生じさせて実効的な位相シフトを起こ
させている。この結果光強度分布は図４（c）のように
平坦になり、前述の軸方向のホ−ルバ−ニングが抑制さ
れる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来例の
構造では、図４（b）に示す様に回折格子１１がある部
分とない部分１６の境界で実効屈折率の変化が急激であ
るため不要な反射が生じ、位相条件に乱れが生じる。こ
の結果単一軸モ−ド発振歩留まりを低下させる恐れがあ
る。また選択的に回折格子を形成することは技術的に非
常に困難である。
構造では、図４（b）に示す様に回折格子１１がある部
分とない部分１６の境界で実効屈折率の変化が急激であ
るため不要な反射が生じ、位相条件に乱れが生じる。こ
の結果単一軸モ−ド発振歩留まりを低下させる恐れがあ
る。また選択的に回折格子を形成することは技術的に非
常に困難である。
【００１１】本発明はかかる点に鑑み、位相条件に悪影
響を及ぼさずに共振器方向に実効屈折率差を設けること
によって安定した単一軸モ−ドで発振する分布帰還型半
導体レ−ザ装置とその製造方法を提供することを目的と
する。
響を及ぼさずに共振器方向に実効屈折率差を設けること
によって安定した単一軸モ−ドで発振する分布帰還型半
導体レ−ザ装置とその製造方法を提供することを目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１に活性層
及び第１の導波路層及び第１の導波路層に隣接する導波
路層から構成されるレ−ザ共振器構造において、第２の
導波路層の屈折率がクラッド層の屈折率と第１の導波路
層の屈折率の間の値を有し、回折格子が第１の導波路層
表面に設けられ、前記レ−ザ共振器方向の中央部付近に
のみ第２の導波路層の膜厚が他の部分の第２の領域に比
べ薄くなっている第１の領域を所定の長さ有し、また第
１の領域と第２の領域の間に第２の導波路層の膜厚がゆ
るやかな傾斜で変化している第３の領域を有し、第１の
領域の実効屈折率がｎeff1であり、第２の領域の実効屈
折率がｎeff0であり、第１の領域の長さＬが、 λ／８≦Ｌ・｜ｎeff1−ｎeff0｜≦λ／４（λはレ−ザ
装置の発振波長） の範囲であることを特徴とする分布帰還型半導体レ−ザ
装置である。
及び第１の導波路層及び第１の導波路層に隣接する導波
路層から構成されるレ−ザ共振器構造において、第２の
導波路層の屈折率がクラッド層の屈折率と第１の導波路
層の屈折率の間の値を有し、回折格子が第１の導波路層
表面に設けられ、前記レ−ザ共振器方向の中央部付近に
のみ第２の導波路層の膜厚が他の部分の第２の領域に比
べ薄くなっている第１の領域を所定の長さ有し、また第
１の領域と第２の領域の間に第２の導波路層の膜厚がゆ
るやかな傾斜で変化している第３の領域を有し、第１の
領域の実効屈折率がｎeff1であり、第２の領域の実効屈
折率がｎeff0であり、第１の領域の長さＬが、 λ／８≦Ｌ・｜ｎeff1−ｎeff0｜≦λ／４（λはレ−ザ
装置の発振波長） の範囲であることを特徴とする分布帰還型半導体レ−ザ
装置である。
【００１３】第２に半導体基板上に幅が３０μｍ以下で
所定の長さを有する長方形のマスクを堆積した後、エッ
チングすることにより長方形のメサを前記基板上に形成
する工程、その上に基板と同じ屈折率を持つ半導体薄膜
をメサの高さが所定の高さになるまで薄くエピタキシャ
ル成長させ、続いて導波路層Ｂを表面が平坦になるまで
エピタキシャル成長させる液相成長法による第１エピタ
キシャル工程、導波路層Ｂ表面に回折格子を形成する工
程、導波路層Ａ、活性層をエピタキシャル成長させる第
２エピタキシャル工程を含むことを特徴とする分布帰還
型半導体レ−ザ装置の製造方法である。
所定の長さを有する長方形のマスクを堆積した後、エッ
チングすることにより長方形のメサを前記基板上に形成
する工程、その上に基板と同じ屈折率を持つ半導体薄膜
をメサの高さが所定の高さになるまで薄くエピタキシャ
ル成長させ、続いて導波路層Ｂを表面が平坦になるまで
エピタキシャル成長させる液相成長法による第１エピタ
キシャル工程、導波路層Ｂ表面に回折格子を形成する工
程、導波路層Ａ、活性層をエピタキシャル成長させる第
２エピタキシャル工程を含むことを特徴とする分布帰還
型半導体レ−ザ装置の製造方法である。
【００１４】
【作用】本発明は前記した構成により、第１の導波路層
とクラッド層の間に位置する第２の導波路層の膜厚を中
央部分で薄くすることで中央部分の実効屈折率を低くし
て実効的な位相シフトを行なっているため、光強度は平
坦化され前述の軸方向ホ−ルバ−ニングの影響を抑制す
ることができる。また第２の導波路層の膜厚は第３の領
域においてゆるやかに変化しているので、実効屈折率の
変化部分で不要な反射が生じず安定した単一軸モ−ド発
振が得られる。また平坦な第２の導波路層の表面に均一
な回折格子を形成するため、選択的に回折格子を作製す
るような複雑な工程を必要とせず、簡単な工程で安定し
た単一軸モ−ド発振が得られる分布帰還型半導体レ−ザ
装置の製造が可能である。
とクラッド層の間に位置する第２の導波路層の膜厚を中
央部分で薄くすることで中央部分の実効屈折率を低くし
て実効的な位相シフトを行なっているため、光強度は平
坦化され前述の軸方向ホ−ルバ−ニングの影響を抑制す
ることができる。また第２の導波路層の膜厚は第３の領
域においてゆるやかに変化しているので、実効屈折率の
変化部分で不要な反射が生じず安定した単一軸モ−ド発
振が得られる。また平坦な第２の導波路層の表面に均一
な回折格子を形成するため、選択的に回折格子を作製す
るような複雑な工程を必要とせず、簡単な工程で安定し
た単一軸モ−ド発振が得られる分布帰還型半導体レ−ザ
装置の製造が可能である。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例における分布帰
還型半導体レ−ザ装置の構成を説明する図である。図１
（a）は断面構造図であり、１はｎ型のＩｎＰ基板、２
は波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路
層、３は波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導
波路層、４は波長組成１．５５μｍのノンド−プのＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層、５は波長組成１．３μｍのｐ型のＩ
ｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層、６はｐ型のＩｎＰ
クラッド層、１１はピッチ２４００Åの回折格子、１
４、１５はＳｉＮ無反射膜、１７は導波路層厚がｄ
1（＜ｄ2）の領域、１８は導波路層厚がｄ2の領域、１
９は領域１７と領域１８の間に位置し導波路層２の膜厚
がｄ1からｄ2へゆるやかな傾斜で変化している領域であ
る。図１（b）は実効屈折率分布である。図１（c）は光
強度分布である。
還型半導体レ−ザ装置の構成を説明する図である。図１
（a）は断面構造図であり、１はｎ型のＩｎＰ基板、２
は波長組成１．１μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路
層、３は波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導
波路層、４は波長組成１．５５μｍのノンド−プのＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層、５は波長組成１．３μｍのｐ型のＩ
ｎＧａＡｓＰアンチメルトバック層、６はｐ型のＩｎＰ
クラッド層、１１はピッチ２４００Åの回折格子、１
４、１５はＳｉＮ無反射膜、１７は導波路層厚がｄ
1（＜ｄ2）の領域、１８は導波路層厚がｄ2の領域、１
９は領域１７と領域１８の間に位置し導波路層２の膜厚
がｄ1からｄ2へゆるやかな傾斜で変化している領域であ
る。図１（b）は実効屈折率分布である。図１（c）は光
強度分布である。
【００１６】本第１の実施例の分布帰還型半導体レ−ザ
の構成はＩｎＰ基板１上に導波路層２、導波路層３、活
性層４、アンチメルトバック層５、ｐ型クラッド層６が
積層された構造となっており、導波路層２上に回折格子
１１が形成されている。特に共振器方向の中央部で回折
格子１１下の導波路層２の膜厚ｄ１がその両側の膜厚ｄ
２に比べて薄くなっており、このｄ1からｄ2への膜厚の
変化がゆるやかであることが特徴である。
の構成はＩｎＰ基板１上に導波路層２、導波路層３、活
性層４、アンチメルトバック層５、ｐ型クラッド層６が
積層された構造となっており、導波路層２上に回折格子
１１が形成されている。特に共振器方向の中央部で回折
格子１１下の導波路層２の膜厚ｄ１がその両側の膜厚ｄ
２に比べて薄くなっており、このｄ1からｄ2への膜厚の
変化がゆるやかであることが特徴である。
【００１７】以上のように構成されたこの実施例の分布
帰還型半導体レ−ザ装置において以下その動作を説明す
る。
帰還型半導体レ−ザ装置において以下その動作を説明す
る。
【００１８】図１（a）に示すように導波路層２の膜厚
を中央部付近で薄くすることにより実効的な位相シフト
を行なっているため、光強度は図２（c）の様にほぼ平
坦な分布となる。このため、前述した様な軸方向ホ−ル
バ−ニングを抑制することが可能となる。そして導波路
層２の膜厚はｄ1からｄ2へゆるやかに変化しているので
図１（b）に示すように実効屈折率は変化領域１９で急
激に変化せず不要な反射が起こらないため安定した単一
軸モ−ド発振が得られる。
を中央部付近で薄くすることにより実効的な位相シフト
を行なっているため、光強度は図２（c）の様にほぼ平
坦な分布となる。このため、前述した様な軸方向ホ−ル
バ−ニングを抑制することが可能となる。そして導波路
層２の膜厚はｄ1からｄ2へゆるやかに変化しているので
図１（b）に示すように実効屈折率は変化領域１９で急
激に変化せず不要な反射が起こらないため安定した単一
軸モ−ド発振が得られる。
【００１９】本実施例の分布帰還型半導体レ−ザ装置に
おいて実効的な位相シフトを起こさせるための条件は、
領域１７の実効屈折率をｎeff1、領域１８の実効屈折率
をｎ eff0、領域１７の長さをＬとすると、 λ／８≦Ｌ・｜ｎeff1−ｎeff0｜≦λ／４（λはレ−ザ
装置の発振波長） の式で与えられる。例えば導波路層２のｄ1、導波路層
２のｄ2、導波路層３、活性層４、アンチメルトバック
層５の膜厚をそれぞれ０．０５μｍ、０．１μｍ、０．
１μｍ、０．１５μｍ、０．１μｍとすると領域１７の
実効屈折率ｎeff1は３．３１４、領域１８の実効屈折率
ｎeff0は３．３２０となり、領域１７の長さＬを３２．
３≦Ｌ≦６４．６μｍの範囲にすれば位相シフト構造を
えることができる。
おいて実効的な位相シフトを起こさせるための条件は、
領域１７の実効屈折率をｎeff1、領域１８の実効屈折率
をｎ eff0、領域１７の長さをＬとすると、 λ／８≦Ｌ・｜ｎeff1−ｎeff0｜≦λ／４（λはレ−ザ
装置の発振波長） の式で与えられる。例えば導波路層２のｄ1、導波路層
２のｄ2、導波路層３、活性層４、アンチメルトバック
層５の膜厚をそれぞれ０．０５μｍ、０．１μｍ、０．
１μｍ、０．１５μｍ、０．１μｍとすると領域１７の
実効屈折率ｎeff1は３．３１４、領域１８の実効屈折率
ｎeff0は３．３２０となり、領域１７の長さＬを３２．
３≦Ｌ≦６４．６μｍの範囲にすれば位相シフト構造を
えることができる。
【００２０】以上のように本実施例によれば、導波路層
３とＩｎＰ基板１の間に位置する導波路層２の共振器方
向の中央部に他の領域１８に比べて膜厚の薄くなってい
る領域１７を設けることにより位相シフト構造を得るこ
とができ、かつ領域１７と領域１８の間に、導波路層２
の膜厚がなめらかに変化する領域１９を設けることによ
り単一軸モ−ド発振歩留まりの高い分布帰還型半導体レ
−ザを得ることが出来る。
３とＩｎＰ基板１の間に位置する導波路層２の共振器方
向の中央部に他の領域１８に比べて膜厚の薄くなってい
る領域１７を設けることにより位相シフト構造を得るこ
とができ、かつ領域１７と領域１８の間に、導波路層２
の膜厚がなめらかに変化する領域１９を設けることによ
り単一軸モ−ド発振歩留まりの高い分布帰還型半導体レ
−ザを得ることが出来る。
【００２１】図２は本発明の実施例における分布帰還型
半導体レ−ザ装置の製造方法を示すものである。図２の
左側は正面（（０１１）面）からみた図で、右側はＡ−
Ａ’断面（（０１１）面）で共振器方向からみた図であ
る。
半導体レ−ザ装置の製造方法を示すものである。図２の
左側は正面（（０１１）面）からみた図で、右側はＡ−
Ａ’断面（（０１１）面）で共振器方向からみた図であ
る。
【００２２】まずｎ型の（１００）面ＩｎＰ基板上に幅
が４〜６μｍ、長さが３２．３〜６４．６μｍである長
方形のＳｉＯ2マスクを堆積した後、塩酸＋水でウエッ
トエッチングすることにより長方形のメサ２０を前記基
板上に形成する、このときメサ２０の上部と短辺側の側
面とのなす角θは約２０度になる（図２（a））。その
上に基板と同じ屈折率を持つ半導体薄膜としてＩｎＰを
メサ２０の高さが０．５μｍになるまで薄くＬＰＥ法で
エピタキシャル成長させ、続いて波長組成１．１μｍｎ
型のＩｎＧａＡｓＰ導波路層２をメサ２０以外の領域で
膜厚が０．１μｍになるようにＬＰＥ法でエピタキシャ
ル成長させる（図２（b）。ＬＰＥ法でＩｎＧａＡｓＰ
を成長させる場合、メサの短辺の長さが４〜６μｍの時
には、メサ２０の上部の成長速度はそれ以外の部分と比
較して２倍ほど遅いため導波路層２の表面は平坦にな
る。次に導波路層２の表面にピッチ２４００Åの回折格
子１１を形成する（図２（c））。その上に波長組成
１．３μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路層３、波長組
成１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層４、波長組成
１．３μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック
層導波路層５、ｐ型のＩｎＰクラッド層６をそれぞれ
０．１μｍ、０．１５μｍ、０．１μｍ、０．５μｍの
厚さでエピタキシャル成長させる（図２（d））。こう
して得られた多層半導体結晶にメサエッチングを行う。
この際メサ２１の中心をメサ２０の短辺の中心と一致さ
せる。またメサ２１の幅はメサ２０の短辺よりも短いも
のとする（図２（e））。続いて全面にｐ型のＩｎＰ電
流ブロック層７、ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層８、ｐ型
のＩｎＰ埋め込み層９、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１０をエピタキシャル成長させる（図２（f））。
更にｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０の上にＡｕ
／Ｚｕからなるｐ型電極１３を、ｎ型のＩｎＰ基板１の
下にＡｕ／Ｓｎからなるｎ型電極１２を形成し、へき開
分離し、２つのへき開端面にプラズマＣＶＤ等によりＳ
ｉＮ膜による無反射コ−ティング１４、１５を施す。
が４〜６μｍ、長さが３２．３〜６４．６μｍである長
方形のＳｉＯ2マスクを堆積した後、塩酸＋水でウエッ
トエッチングすることにより長方形のメサ２０を前記基
板上に形成する、このときメサ２０の上部と短辺側の側
面とのなす角θは約２０度になる（図２（a））。その
上に基板と同じ屈折率を持つ半導体薄膜としてＩｎＰを
メサ２０の高さが０．５μｍになるまで薄くＬＰＥ法で
エピタキシャル成長させ、続いて波長組成１．１μｍｎ
型のＩｎＧａＡｓＰ導波路層２をメサ２０以外の領域で
膜厚が０．１μｍになるようにＬＰＥ法でエピタキシャ
ル成長させる（図２（b）。ＬＰＥ法でＩｎＧａＡｓＰ
を成長させる場合、メサの短辺の長さが４〜６μｍの時
には、メサ２０の上部の成長速度はそれ以外の部分と比
較して２倍ほど遅いため導波路層２の表面は平坦にな
る。次に導波路層２の表面にピッチ２４００Åの回折格
子１１を形成する（図２（c））。その上に波長組成
１．３μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路層３、波長組
成１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層４、波長組成
１．３μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチメルトバック
層導波路層５、ｐ型のＩｎＰクラッド層６をそれぞれ
０．１μｍ、０．１５μｍ、０．１μｍ、０．５μｍの
厚さでエピタキシャル成長させる（図２（d））。こう
して得られた多層半導体結晶にメサエッチングを行う。
この際メサ２１の中心をメサ２０の短辺の中心と一致さ
せる。またメサ２１の幅はメサ２０の短辺よりも短いも
のとする（図２（e））。続いて全面にｐ型のＩｎＰ電
流ブロック層７、ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層８、ｐ型
のＩｎＰ埋め込み層９、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層１０をエピタキシャル成長させる（図２（f））。
更にｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１０の上にＡｕ
／Ｚｕからなるｐ型電極１３を、ｎ型のＩｎＰ基板１の
下にＡｕ／Ｓｎからなるｎ型電極１２を形成し、へき開
分離し、２つのへき開端面にプラズマＣＶＤ等によりＳ
ｉＮ膜による無反射コ−ティング１４、１５を施す。
【００２３】このように製造した分布帰還型半導体レ−
ザの断面斜視図を図３に示す。このような方法を用いる
ことによりレ−ザ共振器方向の中央部付近に導波路層２
の膜厚が他の部分の領域１７に比べ薄くなっている領域
１８を形成でき、また、領域１７と領域１８の間に導波
路層２の膜厚がゆるやかな傾斜で変化している領域１９
を形成することができる。また表面が平坦な導波路層２
の上に均一に回折格子を形成させるので、選択的に回折
格子を形成するような複雑な工程を必要としない。
ザの断面斜視図を図３に示す。このような方法を用いる
ことによりレ−ザ共振器方向の中央部付近に導波路層２
の膜厚が他の部分の領域１７に比べ薄くなっている領域
１８を形成でき、また、領域１７と領域１８の間に導波
路層２の膜厚がゆるやかな傾斜で変化している領域１９
を形成することができる。また表面が平坦な導波路層２
の上に均一に回折格子を形成させるので、選択的に回折
格子を形成するような複雑な工程を必要としない。
【００２４】尚、本実施例では活性層はバルク構造であ
るが、これは量子井戸構造でもよい。またアンチメルト
バック層５は成長方法（例えばＭＯＶＰＥ法）によって
は必要ない。また波長は１．５５μｍ帯以外でもよい。
半導体層を形成する材料はＩｎＰ及びＩｎＧａＡｓＰだ
けではなくＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓまた
はこれ以外の半導体でもよい。また本実施例では埋め込
み構造を示したが、リッジ型構造またはこれ以外の構造
でもよい。
るが、これは量子井戸構造でもよい。またアンチメルト
バック層５は成長方法（例えばＭＯＶＰＥ法）によって
は必要ない。また波長は１．５５μｍ帯以外でもよい。
半導体層を形成する材料はＩｎＰ及びＩｎＧａＡｓＰだ
けではなくＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓまた
はこれ以外の半導体でもよい。また本実施例では埋め込
み構造を示したが、リッジ型構造またはこれ以外の構造
でもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定した単一軸モ−ド発振が得られる分布帰還形半導体
レ−ザを高い歩留まりでかつ容易に作製することが可能
となり、その実用的効果は大きい。
安定した単一軸モ−ド発振が得られる分布帰還形半導体
レ−ザを高い歩留まりでかつ容易に作製することが可能
となり、その実用的効果は大きい。
【図１】（a）本発明の実施例における分布帰還型半導
体レ−ザ装置の断面構造図 （b）本発明の実施例における分布帰還型半導体レ−ザ
装置の実効屈折率分布図 （c）本発明の実施例におけ
る分布帰還型半導体レ−ザ装置の光強度分布図
体レ−ザ装置の断面構造図 （b）本発明の実施例における分布帰還型半導体レ−ザ
装置の実効屈折率分布図 （c）本発明の実施例におけ
る分布帰還型半導体レ−ザ装置の光強度分布図
【図２】本発明の実施例における分布帰還型半導体レ−
ザ装置の作製方法を説明する（０１１）面及び（０１
１）面での断面図
ザ装置の作製方法を説明する（０１１）面及び（０１
１）面での断面図
【図３】本発明の実施例における分布帰還型半導体レ−
ザ装置の断面斜視図
ザ装置の断面斜視図
【図４】（a）従来例の分布帰還型半導体レ−ザ装置の
断面構造図 （b）従来例の分布帰還型半導体レ−ザ装置の実効屈折
率分布図 （c）従来例の分布帰還型半導体レ−ザ装置の光強度分
布図
断面構造図 （b）従来例の分布帰還型半導体レ−ザ装置の実効屈折
率分布図 （c）従来例の分布帰還型半導体レ−ザ装置の光強度分
布図
１ ｎ型のＩｎＰ基板
２ 波長組成１．１μｍｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路層
３ 波長組成１．３μｍのｎ型のＩｎＧａＡｓＰ導波路
層 ４ 波長組成１．５５μｍのノンド−プのＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層 ５ 波長組成１．３μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層 ６ ｐ型のＩｎＰクラッド層 ７ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 ８ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 ９ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 １０ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １１ ピッチ２４００Åの回折格子 １２ ｎ側電極 １３ ｐ側電極 １４ ＳｉＮ無反射膜 １５ ＳｉＮ無反射膜 １６ 回折格子がない領域 １７ 導波路層厚がｄ１（＜ｄ２）の領域 １８ 導波路層がｄ２の領域 １９ 領域１７と領域１８の間に位置し導波路層２の膜
厚がゆるやかな傾斜で変化している領域 ２０ 長方形メサ ２１ メサ θ 長方形メサ２０の上部と短辺側の側面とのなす角
層 ４ 波長組成１．５５μｍのノンド−プのＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層 ５ 波長組成１．３μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓＰアンチ
メルトバック層 ６ ｐ型のＩｎＰクラッド層 ７ ｐ型のＩｎＰ電流ブロック層 ８ ｎ型のＩｎＰ電流ブロック層 ９ ｐ型のＩｎＰ埋め込み層 １０ ｐ型のＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １１ ピッチ２４００Åの回折格子 １２ ｎ側電極 １３ ｐ側電極 １４ ＳｉＮ無反射膜 １５ ＳｉＮ無反射膜 １６ 回折格子がない領域 １７ 導波路層厚がｄ１（＜ｄ２）の領域 １８ 導波路層がｄ２の領域 １９ 領域１７と領域１８の間に位置し導波路層２の膜
厚がゆるやかな傾斜で変化している領域 ２０ 長方形メサ ２１ メサ θ 長方形メサ２０の上部と短辺側の側面とのなす角
Claims (3)
- 【請求項１】活性層及び第１の導波路層及び第１の記導
波路層に隣接する第２の導波路層から構成されるレ−ザ
共振器構造において、第２の導波路層の屈折率がクラッ
ド層の屈折率と第２の導波路層の屈折率の間の値を有
し、回折格子が第２の導波路層表面に設けられ、前記レ
−ザ共振器方向の中央部付近にのみ第２の導波路層の膜
厚が他の部分の第２の領域に比べ薄くなっている第１の
領域を所定の長さ有し、また第１の領域と第２の領域の
間に第２の導波路層の膜厚がゆるやかな傾斜で変化して
いる第３の領域を有することを特徴とする分布帰還型半
導体レ−ザ装置。 - 【請求項２】第１の領域の実効屈折率がｎeff1であり、
第２の領域の実効屈折率がｎeff0であり、第１の領域の
長さＬが、 λ／８≦Ｌ・｜ｎeff1−ｎeff0｜≦λ／４（λはレ−ザ
装置の発振波長） の範囲であることを特徴とする請求項１記載の分布帰還
型半導体レ−ザ装置。 - 【請求項３】半導体基板上に幅が３０μｍ以下で所定の
長さを有する長方形のマスクを堆積した後、エッチング
することにより長方形のメサを前記基板上に形成する工
程と、その上に基板と同じ屈折率を持つ半導体薄膜をメ
サの高さが所定の高さになるまで薄くエピタキシャル成
長させ、続いて導波路層Ｂを表面が平坦になるまでエピ
タキシャル成長させる液相成長法による第１エピタキシ
ャル工程と、導波路層Ｂ表面に回折格子を形成する工程
と、導波路層Ａ、活性層をエピタキシャル成長させる第
２エピタキシャル工程を含むことを特徴とする分布帰還
型半導体レ−ザ装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312891A JPH0537088A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19312891A JPH0537088A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0537088A true JPH0537088A (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=16302736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19312891A Pending JPH0537088A (ja) | 1991-08-01 | 1991-08-01 | 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0537088A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531248A (ja) * | 2003-07-11 | 2007-11-01 | エブラナ フォトニクス リミテッド | 半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-01 JP JP19312891A patent/JPH0537088A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531248A (ja) * | 2003-07-11 | 2007-11-01 | エブラナ フォトニクス リミテッド | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JP4813356B2 (ja) * | 2003-07-11 | 2011-11-09 | エブラナ フォトニクス リミテッド | 半導体レーザ及びその製造方法 |
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