JPH06164051A - 利得結合型dfbレーザおよびその製造方法 - Google Patents

利得結合型dfbレーザおよびその製造方法

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JPH06164051A
JPH06164051A JP31010392A JP31010392A JPH06164051A JP H06164051 A JPH06164051 A JP H06164051A JP 31010392 A JP31010392 A JP 31010392A JP 31010392 A JP31010392 A JP 31010392A JP H06164051 A JPH06164051 A JP H06164051A
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JP
Japan
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absorption
type ingaasp
ingaasp
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JP31010392A
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Shoichi Kakimoto
昇一 柿本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1228DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
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    • H01S5/3235Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32391Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時に特性を決定するのに必要なパラメー
タを減らして特性の揃った単一モード発振利得結合型D
FBレーザを高い歩留で製造可能にする。 【構成】 基板上に形成された活性層上にn型クラッド
層を形成し、該n型クラッド層上に吸収損失係数が比較
的大きく且つ上記活性層が放出する光のエネルギーと同
一またはそれ以下のバンドギャップ・エネルギーをもっ
たp型InGaAsP層からなる第1の吸収領域を一定
の間隔を保って形成し、該第1の吸収領域を吸収損失係
数が比較的小さく且つ上記p型InGaAsP層と同一
組成をもったn型InGaAsP層からなる第2の吸収
領域で埋込むことにより、上記n型クラッド層上に上記
第1の吸収領域と第2の吸収領域を周期的に配置したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、利得結合型のDFB
(分布帰還型)レーザおよびその製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の利得結合型DFBレーザの
一例の構造を示す図である。同図で、11はn型GaA
s基板、12はn型Al0.45Ga0.55As下クラッド
層、13はn型Al0.12Ga0.88Asパターン供給層、
14はn型Al0.4 Ga0.6 Asバッフア層、15はG
aAs活性層、16はp型Al0.45Ga0.55As上クラ
ッド層、17はp+ 型GaAsコンタクト層である。
【0003】パターン供給層13は活性層15の厚さ変
化を生じさせるものである。バッフア層14は活性層1
5の厚い部分では屈折率が大きくなり、薄い部分では屈
折率が小さくなって所謂屈折率結合型のDFBレーザと
なるのを可及的に防止するために挿入されたもので、こ
のバッフア層14の存在により、パターン供給層13上
の凹凸が活性層15にそのまゝの凹凸の深さで転写され
るのを防止している。活性層15の厚さは周期的に変化
しており、この厚さの変化により、光を活性層15内に
閉じ込める大きさ、所謂閉じ込め係数が周期的に変化
し、モード利得が周期的に変化することにより、このレ
ーザは利得結合型のDFBレーザとして動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来の利得
結合型DFBレーザでは、特性を揃えるためには活性層
15の厚さの変化量h2 、活性層15の最も薄い部分の
厚さd2 、パターン供給層13の厚さ変化量h1 、パタ
ーン供給層13の最も薄い部分の厚さd1 の4つのパラ
メータを正確に制御しなければならなかった。また、パ
ターン供給層13の表面形状を保存しつゝバッフア層1
4が成長するようにその成長速度を制御し、また活性層
15はその上面がフラットになるようにその成長速度を
制御しなければならなかった。
【0005】本発明は、DFBレーザのしきい値、微分
効率、単一モード発振歩留等の特性を揃えて、歩留を向
上させるのに必要な制御パラメータを減らすと共に、下
層の表面形状を保存したり、保存しなかったりする複雑
な制御を必要とする成長工程を除去して、特性の揃った
利得結合型DFBレーザを高い歩留で製造することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の利得結合型DF
Bレーザは、活性層上にクラッド層を形成し、該クラッ
ド層上に吸収損失係数が比較的大きく且つ上記活性層が
放出する光のエネルギーと同一またはそれより小さいバ
ンドギャップ・エネルギーをもったp型InGaAsP
層からなる第1の吸収領域を一定の間隔を保って形成
し、該第1の吸収領域を吸収損失係数が比較的小さく且
つ上記p型InGaAsP層と同一組成をもったn型I
nGaAsP層からなる第2の吸収領域で埋込んで構成
されている。
【0007】
【作用】本発明の利得結合型DFBレーザでは、一定の
周期で交互に配置された吸収損失係数が比較的大きい第
1の吸収領域と吸収損失係数が比較的小さい第2の吸収
領域とによって決定される実質的な利得変化の周期によ
り帰還をかけるので、単一波長のレーザ光を放出する。
【0008】
【実施例】図1は本発明の利得結合型DFBレーザの一
実施例の主要部の構造を示す図である。同図において、
1は下クラッド層として作用するp型InP基板で、該
InP基板1上には、例えば1.3μmの波長に相当す
るバンドギャップ・エネルギーをもったアンドープのバ
ルク型InGaAsP活性層2が厚さl1 に形成されて
いる。l1 は0.08μm 乃至0.18μm の範囲にあ
ることが望ましい。活性層2上にはn型InP第1上ク
ラッド層3が厚さl2 に形成されている。l2 は0.1
8μm 乃至0.28μm の範囲にあることが望ましい。
【0009】InP第1上クラッド層3上には、例えば
1.3μmの波長に相当するp型InGaAsP吸収層
4が一定の間隔、例えば0.1μm 乃至0.12μm の
間隔で形成されている。p型InGaAsP吸収層4の
厚さl3 は0.02μm 乃至0.06μm の範囲にある
ことが望ましい。p型InGaAsP吸収層4はn型I
nGaAsP吸収層5によって完全に埋込まれている。
p型InGaAsP吸収層4は吸収損失係数が比較的大
きく、n型InGaAsP吸収層5は吸収損失係数が比
較的小さい。従って、活性層2上にはクラッド層を介し
て吸収損失係数が比較的大きい第1の吸収領域と吸収損
失係数が比較的小さい第2の吸収領域とが一定の周期で
交互に配置される。p型InGaAsP吸収層4とn型
InGaAsP吸収層5とは導電形式が異なるのみで、
その組成は同一である。
【0010】p型InGaAsP吸収層4とn型InG
aAsP吸収層5とからなる吸収層上にはn型InP第
1上クラッド層6が形成され、該第1上クラッド層6上
にはn型InGaAsPコンタクト層7が形成されてい
る。
【0011】上記のような構造をもった本発明の利得結
合型DFBレーザでは、前述のようにp型InGaAs
P吸収層4は吸収損失係数が比較的大きく、n型InG
aAsP吸収層5は吸収損失係数が比較的小さいので、
活性層2からしみ出した光は損失変化の周期、実効的に
は利得変化の周期によって帰還を受けることになり、所
謂利得結合型のDFBレーザとして作用する。利得結合
型のDFBレーザは本質的にその利得変化の周期に整合
した1つの波長の光に対してだけ帰還をかけて増幅する
ので、波長が例えば1.3μmの単一波長のレーザ光だ
けが効率よく放出される。
【0012】p型InGaAsP吸収層4とn型InG
aAsP吸収層5は導電形式が反対であることから厳密
に言えばその屈折率は異なる。しかし、これら両吸収層
の組成は同一であるので、屈折率の差は非常に小さく、
上述の利得結合の効果に比べれば屈折率結合の効果は無
視でき、屈折率結合が利得結合の働きを阻害するという
心配は全くない。
【0013】次に図1に示す本発明の利得結合型DFB
レーザの製造方法を図2を参照して説明する。先づ図2
(a)に示すように、下クラッド層として作用するp型
InP基板1上に例えばMOCVD法により波長1.3
μmに相当するバンドギャップ・エネルギーをもつアン
ドープInGaAsP活性層2を厚さl1 となるように
形成する。前述のように、l1 は0.08μm 乃至0.
18μm の範囲になるように各種の条件が設定される。
【0014】次に活性層2上に例えばMOCVD法によ
りn型InP第1上クラッド層3を厚さl2 に形成し、
該第1上クラッド層3上に例えば1.3μmの波長に相
当するバンドギャップ・エネルギーをもった厚さl3
p型InGaAsP層41を例えばMOCVD法により
形成する。l2 は0.18μm 乃至0.28μm 、l3
は0.02μm 乃至0.06μm の範囲になるように各
種の条件が設定される。
【0015】次に2光束干渉露光法とケミカルエッチン
グ法によりp型InGaAsP層41の一部をマスクを
用いて等間隔に周期的に除去し、図2(b)に示すよう
なp型InGaAsP吸収層4を形成する。この場合、
エッチング液としてInGaAsP層41をエッチング
することができるが、InP層3をエッチングしない選
択性エッチング液を使用することにより、p型InGa
AsP層41の一部のみをエッチングして、n型InP
第1上クラッド層3上に図2(b)に示すp型InGa
AsP吸収層4を形成することができる。エッチング液
としては例えば硝酸が使用される。
【0016】次に、図2(c)に示すように、再度MO
CVD法を用いて第2図(b)のp型InGaAsP吸
収層4および該吸収層4相互間のn型InP第1クラッ
ド層3上に例えば1.3μmの波長に相当するバンドギ
ャップ・エネルギーをもったn型InGaAsP吸収層
5、n型InP第2上クラッド層6、n型InGaAs
Pコンタクト層7を順次形成することにより本発明の利
得結合型DFBレーザが得られる。図2(c)のn型I
nGaAsP吸収層5を成長させるとき、該n型InG
aAsP吸収層5はp型InGaAsP吸収層4相互間
でより早く成長するので、n型InGaAsP吸収層5
をある程度の厚さまで成長させれば、その表面は図示の
ように実質的に平坦になる。
【0017】上述の実施例では、InGaAsP活性層
2は通常のバルク型のものとして説明したが、活性層と
してバルク型のInGaAsP活性層2のバンドギャッ
プ・エネルギーと同一のバンドギャップ・エネルギーを
もった多重量子井戸構造の活性層を使用してもよい。ま
た、上述の実施例では、p型InGaAsP吸収層4の
バンドギャップ・エネルギーは活性層2が放出する光の
エネルギーと同一としたが、吸収層4は活性層2が放出
する光のエネルギーよりも小さいバンドギャップ・エネ
ルギーのものでもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明の利得結合型DFBレーザでは、
その特性、歩留は活性層2の厚みl1、n型InP第1
上クラッド層3の厚みl2 およびp型InGaAsP吸
収層5の厚みl3 の3つのパラメータによって決定され
るので、4つのパラメータd1、h1 、d2 、h2 の制
御を必要とした図3に示す従来の利得結合型DFBレー
ザに比して特性の制御が容易で歩留も高くなる。また、
結晶層の成長時に下の層の表面形状を保って成長させた
り、あるいは上の層の表面形状を保存せずに成長させる
というような2通りの成長法を採る必要はないから、製
造が容易であるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の利得結合型DFBレーザの一実施例の
主要部の構造を示す図である。
【図2】(a)、(b)、(c)は図1に示す本発明の
利得結合型DFBレーザの製造方法を説明するための各
製造段階における主要部の構造を示す図である。
【図3】従来の利得結合型DFBレーザの一例の主要部
の構造を示す図である。
【符号の説明】 1 p型InP基板 2 InGaAsP活性層 3 n型InP第1上クラッド層 4 p型InGaAsP吸収層 5 n型InGaAsP吸収層 6 n型InP第2上クラッド層 7 n型InGaAsPコンタクト層 41 p型InGaAsP層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成された活性層上にn型クラ
    ッド層を形成し、該n型クラッド層上に吸収損失係数が
    比較的大きく且つ上記活性層が放出する光のエネルギー
    と同一またはそれ以下のバンドギャップ・エネルギーを
    もったp型InGaAsP層からなる第1の吸収領域を
    一定の間隔を保って形成し、該第1の吸収領域を吸収損
    失係数が比較的小さく且つ上記p型InGaAsP層と
    同一組成をもったn型InGaAsP層からなる第2の
    吸収領域で埋込むことにより、上記n型クラッド層上に
    上記第1の吸収領域と第2の吸収領域を周期的に配置し
    たことを特徴とする利得結合型DFBレーザ。
  2. 【請求項2】 基板上に形成された活性層上にn型クラ
    ッド層を所定の厚みに成長させる工程と、該n型クラッ
    ド層上に吸収損失係数が比較的大きく且つ活性層が放出
    する光のエネルギーと同一またはそれ以下のバンドギャ
    ップ・エネルギーをもったp型InGaAsP層を所定
    の厚みに成長させる工程と、上記p型InGaAsP層
    を一定の間隔を保って選択的に除去して上記n型クラッ
    ド層上に一定の間隔でp型InGaAsP層からなる第
    1の吸収領域を形成する工程と、該第1の吸収領域上お
    よび第1の吸収領域相互間の上記n型クラッド層上に吸
    収損失係数が比較的小さく且つ上記p型InGaAsP
    層と同一組成をもったn型InGaAsP層を成長させ
    て上記第1の吸収領域を埋込むことにより、上記n型ク
    ラッド層上にp型InGaAsP層からなる第1の領域
    とn型InGaAsP層からなる第2の領域とを一定の
    周期で交互に形成する工程とからなる利得結合型DFB
    レーザの製造方法。
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