JPH06196799A - 分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
分布帰還型半導体レーザInfo
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- JPH06196799A JPH06196799A JP29285292A JP29285292A JPH06196799A JP H06196799 A JPH06196799 A JP H06196799A JP 29285292 A JP29285292 A JP 29285292A JP 29285292 A JP29285292 A JP 29285292A JP H06196799 A JPH06196799 A JP H06196799A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 共振器方向の電界強度分布を均一化し、同時
に位相シフトを形成するのと等価な効果を得て、低歪ア
ナログ光変調用の分布帰還半導体レーザを高歩留りで得
る。 【構成】 分布帰還型半導体レーザにおいて光導波路１
９の幅を端面付近で広く、中央付近で狭くする。これに
より共振器方向の電界強度分布は均一化され、電流−光
出力特性の線形性が改善される。また光導波路の等価屈
折率は共振器の中央付近で小さく端面付近で大きくな
り、導波路中に位相シフトを設けた場合と等価な効果が
得られるために安定な単一モード発振が可能となる。し
たがって低歪アナログ変調用の分布帰還型半導体レーザ
が高歩留りで得られる。
に位相シフトを形成するのと等価な効果を得て、低歪ア
ナログ光変調用の分布帰還半導体レーザを高歩留りで得
る。 【構成】 分布帰還型半導体レーザにおいて光導波路１
９の幅を端面付近で広く、中央付近で狭くする。これに
より共振器方向の電界強度分布は均一化され、電流−光
出力特性の線形性が改善される。また光導波路の等価屈
折率は共振器の中央付近で小さく端面付近で大きくな
り、導波路中に位相シフトを設けた場合と等価な効果が
得られるために安定な単一モード発振が可能となる。し
たがって低歪アナログ変調用の分布帰還型半導体レーザ
が高歩留りで得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アナログ変調歪特性に
優れる分布帰還型半導体レーザに関する。
優れる分布帰還型半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＡＴＶ等のサブキャリア多重光伝送な
どに用いられるアナログ光変調用光源には、低歪特性の
分布帰還型半導体レーザが要求される。分布帰還型半導
体レーザの相互変調歪はレーザの電流−光出力特性の線
形性に大きく関係している。従来用いられてきた分布帰
還型半導体レーザでは共振器方向の電界強度の不均一度
が大きいことにより電流−光出力特性の線形性が悪く、
このためにアナログ変調時に良好な歪特性が得られなか
った。また端面劈開の影響が大きく、これによる個々の
素子のばらつきが大きいために安定に単一モード発振す
る素子を歩留まり良く得ることが困難であった。
どに用いられるアナログ光変調用光源には、低歪特性の
分布帰還型半導体レーザが要求される。分布帰還型半導
体レーザの相互変調歪はレーザの電流−光出力特性の線
形性に大きく関係している。従来用いられてきた分布帰
還型半導体レーザでは共振器方向の電界強度の不均一度
が大きいことにより電流−光出力特性の線形性が悪く、
このためにアナログ変調時に良好な歪特性が得られなか
った。また端面劈開の影響が大きく、これによる個々の
素子のばらつきが大きいために安定に単一モード発振す
る素子を歩留まり良く得ることが困難であった。
【０００３】ここで従来の分布帰還型半導体レーザ（Ｄ
ＦＢレーザ）について簡単に説明する。従来のＤＦＢレ
ーザはディジタル変調を目的にしたものがほとんどであ
るが、これらのＤＦＢレーザでは、メインモードとサブ
モードの利得差を大きくとるために位相シフトレーザが
開発されている。しかし、この位相シフト型ＤＦＢレー
ザにおいても、キャリア分布のホールバーニングにより
２モード発振がおこるという問題がある。
ＦＢレーザ）について簡単に説明する。従来のＤＦＢレ
ーザはディジタル変調を目的にしたものがほとんどであ
るが、これらのＤＦＢレーザでは、メインモードとサブ
モードの利得差を大きくとるために位相シフトレーザが
開発されている。しかし、この位相シフト型ＤＦＢレー
ザにおいても、キャリア分布のホールバーニングにより
２モード発振がおこるという問題がある。
【０００４】この対策として、回折格子の溝の深さや
形、幅等を共振器方向（光が伝播する方向）に変化させ
たものが提案されている。例えば、特開平２−９０６８
８号公報、特開平２−１７２２８９号公報、特開平３−
１１０８８５号公報、特開平２−２００８７号公報等が
ある。特開平２−２８１６８１号公報では、回折格子を
形成した光ガイド層のストライプ幅を変えることによ
り、総合定数を制御し、単一波長で発振させることが試
みられている。
形、幅等を共振器方向（光が伝播する方向）に変化させ
たものが提案されている。例えば、特開平２−９０６８
８号公報、特開平２−１７２２８９号公報、特開平３−
１１０８８５号公報、特開平２−２００８７号公報等が
ある。特開平２−２８１６８１号公報では、回折格子を
形成した光ガイド層のストライプ幅を変えることによ
り、総合定数を制御し、単一波長で発振させることが試
みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＤＦＢレーザで
は回折格子の一部に位相シフト領域（通常は中央付近）
を用いているため、そこで電界集中が起こり、ホールバ
ーニングが起こっていた。またその対策としては回折格
子の凸凹の形状や幅を正確に制御する必要があり、その
加工精度や保留りに問題があった。
は回折格子の一部に位相シフト領域（通常は中央付近）
を用いているため、そこで電界集中が起こり、ホールバ
ーニングが起こっていた。またその対策としては回折格
子の凸凹の形状や幅を正確に制御する必要があり、その
加工精度や保留りに問題があった。
【０００６】更に従来のＤＦＢレーザではアナログ光変
調用を目的としていないため、電流−光出力の直線性に
ついては考慮されておらず、アナログ変調時の特性が悪
かった。
調用を目的としていないため、電流−光出力の直線性に
ついては考慮されておらず、アナログ変調時の特性が悪
かった。
【０００７】本発明の目的は、分布帰還型レーザの歪特
性と歩留りを改善し、低価格の低歪アナログ光変調用分
布帰還型レーザを提供することにある。
性と歩留りを改善し、低価格の低歪アナログ光変調用分
布帰還型レーザを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の分布帰還半導体
レーザは、光導波路の幅を共振器軸方向に対して端面付
近で広く、中央付近で狭くしたことを特徴としている。
レーザは、光導波路の幅を共振器軸方向に対して端面付
近で広く、中央付近で狭くしたことを特徴としている。
【０００９】また、活性領域の幅ｄが共振器方向でｄ＝
ｄ0 （１−ａｃｏｓ2 （２πｘ／Ｌ））で与えられるこ
とを特徴とする。
ｄ0 （１−ａｃｏｓ2 （２πｘ／Ｌ））で与えられるこ
とを特徴とする。
【００１０】また、前記光導波路の幅を端面で１．６μ
ｍから２．０μｍの範囲であり、中心で１．０μｍから
１．５μｍの範囲であることを特徴とする。
ｍから２．０μｍの範囲であり、中心で１．０μｍから
１．５μｍの範囲であることを特徴とする。
【００１１】さらに、両端面に反射率１％以下のコーテ
ィングを施したことを特徴とする。
ィングを施したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】図２および図３を用いて本発明の原理を説明す
る。図２（ａ）は本発明の分布帰還型半導体レーザの活
性領域部分を上部から見た図である。これは光導波路２
０の幅が光共振器両端面で広く、中央で狭くした場合の
構造である。この場合の等価的な結合係数κは図２
（ｂ）のように導波路の端面付近で大きく、中央付近で
小さくなる。このときの屈折率分布は図２（ｃ）のよう
になる。したがって本発明の分布帰還型半導体レーザの
電界強度分布は従来の均一な活性層幅を有する分布帰還
型レーザやλ／４位相シフト分布帰還型レーザと比較す
ると図２（ｄ）のようになり、電界強度の不均一性が改
善される。
る。図２（ａ）は本発明の分布帰還型半導体レーザの活
性領域部分を上部から見た図である。これは光導波路２
０の幅が光共振器両端面で広く、中央で狭くした場合の
構造である。この場合の等価的な結合係数κは図２
（ｂ）のように導波路の端面付近で大きく、中央付近で
小さくなる。このときの屈折率分布は図２（ｃ）のよう
になる。したがって本発明の分布帰還型半導体レーザの
電界強度分布は従来の均一な活性層幅を有する分布帰還
型レーザやλ／４位相シフト分布帰還型レーザと比較す
ると図２（ｄ）のようになり、電界強度の不均一性が改
善される。
【００１３】さらに共振器内の電界強度分布を完全に均
一化するためには、活性領域幅の共振器方向での変化を
適切に与えなければならない。図３は従来の均一な活性
層幅を有する分布帰還型レーザと本発明の分布帰還型レ
ーザについて活性領域の形状と共振器軸方向の電界強度
分布を示したものである。図３（ａ）（ｃ）は上から活
性領域形状を示した模式図、（ｂ）（ｄ）は電界強度分
布図である。解析の結果では、均一回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザの場合、軸方向での電界強度分布
は多くの場合図３（ｂ）のようになり、これは三角関数
近似できる。したがって、軸方向の導波路幅を図３
（ｃ）のようにをｄ＝ｄ0 （１−ａｃｏｓ2（２πｘ／
Ｌ））となるように与えれば電界強度分布をほぼ完全に
均一化することが可能となる。
一化するためには、活性領域幅の共振器方向での変化を
適切に与えなければならない。図３は従来の均一な活性
層幅を有する分布帰還型レーザと本発明の分布帰還型レ
ーザについて活性領域の形状と共振器軸方向の電界強度
分布を示したものである。図３（ａ）（ｃ）は上から活
性領域形状を示した模式図、（ｂ）（ｄ）は電界強度分
布図である。解析の結果では、均一回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザの場合、軸方向での電界強度分布
は多くの場合図３（ｂ）のようになり、これは三角関数
近似できる。したがって、軸方向の導波路幅を図３
（ｃ）のようにをｄ＝ｄ0 （１−ａｃｏｓ2（２πｘ／
Ｌ））となるように与えれば電界強度分布をほぼ完全に
均一化することが可能となる。
【００１４】また、図２（ｃ）のように光導波路の中央
部分での等価屈折率は端面付近と比較して小さくなるた
めに導波路内波長が共振器の中央付近で長くなり、実質
的に光導波路に位相シフトを導入したのと等価な効果が
得られる。したがって活性層幅を上記のような関数形に
すれば、λ／４の位相シフトを与えることも可能となり
安定な単一モード発振が得られる。この場合の活性領域
の幅は計算の結果、端面で１．６から２．０μｍの範囲
で、中心で１．０から１．５μｍであり、したがってｄ
0 ＝１．６〜２．０，ａ＝０．１〜１．０の範囲であれ
ば、λ／４の位相シフトを与えることができる。従って
従来のように位相シフト領域を特別に製作する必要がな
いという利点がある。
部分での等価屈折率は端面付近と比較して小さくなるた
めに導波路内波長が共振器の中央付近で長くなり、実質
的に光導波路に位相シフトを導入したのと等価な効果が
得られる。したがって活性層幅を上記のような関数形に
すれば、λ／４の位相シフトを与えることも可能となり
安定な単一モード発振が得られる。この場合の活性領域
の幅は計算の結果、端面で１．６から２．０μｍの範囲
で、中心で１．０から１．５μｍであり、したがってｄ
0 ＝１．６〜２．０，ａ＝０．１〜１．０の範囲であれ
ば、λ／４の位相シフトを与えることができる。従って
従来のように位相シフト領域を特別に製作する必要がな
いという利点がある。
【００１５】さらに、この分布帰還型半導体レーザの両
端面に１％以下の反射率端面コーティングを施せば、端
面付近の電界強度が相対的に高くなり電界強度の均一性
をさらに改善することができる。
端面に１％以下の反射率端面コーティングを施せば、端
面付近の電界強度が相対的に高くなり電界強度の均一性
をさらに改善することができる。
【００１６】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図面を用いて説
明する。図１はＩｎＧａＡａＰ系埋め込み型レーザにお
ける実施例を示す斜視図である。また図４にこの分布帰
還型半導体レーザの製造工程を示す。この構造では回折
格子１８を含むバンドギャップ波長１．１５μｍのＩｎ
ＧａＡｓＰ光ガイド層１１と波長１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１２と活性層の上に形成されるｐ−ＩｎＰ
クラッド層１３の部分の幅が端面で１．８μｍで、中央
で１．２μｍになっている。
明する。図１はＩｎＧａＡａＰ系埋め込み型レーザにお
ける実施例を示す斜視図である。また図４にこの分布帰
還型半導体レーザの製造工程を示す。この構造では回折
格子１８を含むバンドギャップ波長１．１５μｍのＩｎ
ＧａＡｓＰ光ガイド層１１と波長１．３μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１２と活性層の上に形成されるｐ−ＩｎＰ
クラッド層１３の部分の幅が端面で１．８μｍで、中央
で１．２μｍになっている。
【００１７】製造工程について説明する。まず、図４
（ａ）に示すように光干渉露光法によりｎ型ＩｎＰ基板
３０上に周期２０２５Ａ（オングストローム）、深さ２
５０Ａの回折格子３１を形成する。
（ａ）に示すように光干渉露光法によりｎ型ＩｎＰ基板
３０上に周期２０２５Ａ（オングストローム）、深さ２
５０Ａの回折格子３１を形成する。
【００１８】この回折格子上に、図４（ｂ）に示すよう
にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３２を１０００Ａ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層３３を１２００Ａ、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層３４を約０．５μｍの膜厚でＭＯＶＰＥ法により
形成する。
にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３２を１０００Ａ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ活性層３３を１２００Ａ、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層３４を約０．５μｍの膜厚でＭＯＶＰＥ法により
形成する。
【００１９】これらの層の形成後ポジ型ホトレジストを
塗布し、図５に示すマスクを用いて露光し、エッチング
により図４（ｃ）に示すようなストライプを形成する。
図５のマスクを用いて形成したストライプの幅は広いと
ころで１．８μｍ、狭いところで１．２μｍとなった。
この後、図４（ｄ）に示すようにＬＰＥ法によりｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層３５、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３
６、ｐ−ＩｎＰクラッド層３７、波長１．４μｍのｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３８を形成する。次いで電極
を蒸着し、ストライプ幅の最も広くなる位置で劈開し、
両端面にＳｉＮ膜による反射率１％のコーティングを施
し、チップに切り出す。試作した素子をモジュール化
し、ＣＡＴＶ４２チャンネル伝送を行った結果、ＣＳＯ
（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｏｒｄｅｎ：複
合２次歪）＜−７５ｄＢ、ＣＴＢ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ｔｒｉｐｌｅ Ｂｅａｔ）＜−８５ｄＢと非常に良好
な歪特性を得ることができた。
塗布し、図５に示すマスクを用いて露光し、エッチング
により図４（ｃ）に示すようなストライプを形成する。
図５のマスクを用いて形成したストライプの幅は広いと
ころで１．８μｍ、狭いところで１．２μｍとなった。
この後、図４（ｄ）に示すようにＬＰＥ法によりｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層３５、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層３
６、ｐ−ＩｎＰクラッド層３７、波長１．４μｍのｐ−
ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３８を形成する。次いで電極
を蒸着し、ストライプ幅の最も広くなる位置で劈開し、
両端面にＳｉＮ膜による反射率１％のコーティングを施
し、チップに切り出す。試作した素子をモジュール化
し、ＣＡＴＶ４２チャンネル伝送を行った結果、ＣＳＯ
（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｏｒｄｅｎ：複
合２次歪）＜−７５ｄＢ、ＣＴＢ（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
Ｔｒｉｐｌｅ Ｂｅａｔ）＜−８５ｄＢと非常に良好
な歪特性を得ることができた。
【００２０】
【発明の効果】本発明による分布帰還型半導体レーザに
よれば、安定な単一モード発振の電流と光出力の直線性
の良い低歪アナログ光変調用の素子を高歩留りで得るこ
とが可能となる。
よれば、安定な単一モード発振の電流と光出力の直線性
の良い低歪アナログ光変調用の素子を高歩留りで得るこ
とが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を示す図。
【図３】本発明の原理を示す図。
【図４】本発明の半導体レーザの製造工程を示す図。
【図５】本発明の半導体レーザの製造工程を説明するた
めの図。
めの図。
１０ ｎ−ＩｎＰ基板 １１ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １２ 活性層 １３ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １４ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 １５ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 １６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 １８ 回折格子 １９ 光導波路 ２０ 光導波路 ２１ 回折格子 ３０ ｎ−ＩｎＰ基板 ３１ 回折格子 ３２ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ３３ 活性層 ３４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３５ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 ３６ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ３７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３８ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層
Claims (4)
- 【請求項１】 光ガイド層を含む活性領域の幅を共振器
軸方向に対して端面付近で広く、中心付近で狭くしたこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の分布帰還型半導体レー
ザであって、活性領域の幅ｄが共振器方向でｄ＝ｄ
0 （１−ａｃｏｓ2 （２πｘ／Ｌ）），（０＜ａ＜１，
Ｌは共振器長、−Ｌ／２＜ｘ＜Ｌ／２）で与えられるこ
とを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レー
ザ。 - 【請求項３】 請求項２に記載した分布帰還型半導体レ
ーザであって、活性領域の幅が端面で１．６μｍから
２．０μｍの範囲であり、中心で１．０μｍから１．５
μｍの範囲であることを特徴とする請求項２記載の分布
帰還型半導体レーザ。 - 【請求項４】 両端面に反射率１％以下のコーティング
を施したことを特徴とする請求項２または請求項３記載
の分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4292852A JPH07118568B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 分布帰還型半導体レーザ |
| US08/144,038 US5394429A (en) | 1992-10-30 | 1993-11-01 | Distributed-feedback laser with improved analog modulation distortion characteristics and method for fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4292852A JPH07118568B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 分布帰還型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196799A true JPH06196799A (ja) | 1994-07-15 |
| JPH07118568B2 JPH07118568B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17787207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4292852A Expired - Lifetime JPH07118568B2 (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | 分布帰還型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118568B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009064837A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
| JP2011176374A (ja) * | 2011-06-13 | 2011-09-08 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
| JP2018006440A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6461084A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP4292852A patent/JPH07118568B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6461084A (en) * | 1987-09-01 | 1989-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009064837A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
| US7852894B2 (en) | 2007-09-04 | 2010-12-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser and semiconductor optical integrated device |
| JP2011176374A (ja) * | 2011-06-13 | 2011-09-08 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
| JP2018006440A (ja) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118568B2 (ja) | 1995-12-18 |
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