JPH06268325A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH06268325A JPH06268325A JP5545293A JP5545293A JPH06268325A JP H06268325 A JPH06268325 A JP H06268325A JP 5545293 A JP5545293 A JP 5545293A JP 5545293 A JP5545293 A JP 5545293A JP H06268325 A JPH06268325 A JP H06268325A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光通信において長距離高速伝送に使用される
半導体レーザ付光学素子に関し、半導体レーザと他の光
学系とを結合する際に、その反射を抑えることを目的と
する。 【構成】 多重量子井戸構造よりなる活性層を有する分
布帰還型半導体レーザと光学素子とが単一基板上に結合
して形成されている光半導体装置において、多重量子井
戸構造よりなる活性層４の光学素子に接する端部が、不
純物拡散により無秩序化されて半導体レーザの活性層と
半導体光変調器の吸収層との中間の屈折率を有するよう
に構成されている。
半導体レーザ付光学素子に関し、半導体レーザと他の光
学系とを結合する際に、その反射を抑えることを目的と
する。 【構成】 多重量子井戸構造よりなる活性層を有する分
布帰還型半導体レーザと光学素子とが単一基板上に結合
して形成されている光半導体装置において、多重量子井
戸構造よりなる活性層４の光学素子に接する端部が、不
純物拡散により無秩序化されて半導体レーザの活性層と
半導体光変調器の吸収層との中間の屈折率を有するよう
に構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信において長距離
高速伝送に使用される半導体レーザ付光学素子に関す
る。
高速伝送に使用される半導体レーザ付光学素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】長距離高速通信には回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザが従来使用されており、これに信
号電流を直接注入することによって光パルスを発生する
電流直接変調方式が使用されていた。ところが、半導体
レーザに注入される電流が変化すると活性層中のキャリ
ヤ密度が変化し、それに伴って活性層の屈折率が変化し
てレーザ光の波長が変化するため、レーザ光に動的波長
広がり（チャーピング）が発生する。チャーピングを有
するレーザ光を光ファイバに入射すると、光ファイバの
波長分散の影響、即ち波長により伝播速度が異なること
によって光ファイバからの出射波形が入射波形に対して
歪むという問題が発生する。
布帰還型半導体レーザが従来使用されており、これに信
号電流を直接注入することによって光パルスを発生する
電流直接変調方式が使用されていた。ところが、半導体
レーザに注入される電流が変化すると活性層中のキャリ
ヤ密度が変化し、それに伴って活性層の屈折率が変化し
てレーザ光の波長が変化するため、レーザ光に動的波長
広がり（チャーピング）が発生する。チャーピングを有
するレーザ光を光ファイバに入射すると、光ファイバの
波長分散の影響、即ち波長により伝播速度が異なること
によって光ファイバからの出射波形が入射波形に対して
歪むという問題が発生する。
【０００３】そこで、この問題を解決するために、半導
体レーザと光結合された光学系を有する半導体レーザ付
光学素子として、変調器付レーザが開発された。これは
図５に示すように、半導体レーザ２１と半導体変調器２
２とをモノリシックに集積したものである。図５におい
て、例えば２３はＩｎＰよりなるクラッド層であり、２
４はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの多重量子井戸構造よりな
る活性層であり、２５はＩｎＰよりなるクラッド層であ
り、２６は活性層２４よりやゝ大きいバンドギャップを
有するＩｎＧａＡｓＰよりなる吸収層である。
体レーザと光結合された光学系を有する半導体レーザ付
光学素子として、変調器付レーザが開発された。これは
図５に示すように、半導体レーザ２１と半導体変調器２
２とをモノリシックに集積したものである。図５におい
て、例えば２３はＩｎＰよりなるクラッド層であり、２
４はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰの多重量子井戸構造よりな
る活性層であり、２５はＩｎＰよりなるクラッド層であ
り、２６は活性層２４よりやゝ大きいバンドギャップを
有するＩｎＧａＡｓＰよりなる吸収層である。
【０００４】吸収層２６のバンドギャップは活性層２４
のそれよりやゝ大きくされているので、吸収層２６の基
礎吸収端波長は半導体レーザ２１の発生するレーザ光の
波長より小さい。したがって、半導体変調器２２に電圧
を印加していない状態では半導体レーザ２１の発生する
レーザ光は吸収層２６で吸収されずに透過する。半導体
変調器２２に電圧を印加すると吸収層２６の基礎吸収端
波長はレーザ光の波長より大きくなり、半導体レーザ２
１の発生するレーザ光は吸収層２６に吸収され、レーザ
光は出射されない。
のそれよりやゝ大きくされているので、吸収層２６の基
礎吸収端波長は半導体レーザ２１の発生するレーザ光の
波長より小さい。したがって、半導体変調器２２に電圧
を印加していない状態では半導体レーザ２１の発生する
レーザ光は吸収層２６で吸収されずに透過する。半導体
変調器２２に電圧を印加すると吸収層２６の基礎吸収端
波長はレーザ光の波長より大きくなり、半導体レーザ２
１の発生するレーザ光は吸収層２６に吸収され、レーザ
光は出射されない。
【０００５】半導体レーザ２１に一定の直流電流を注入
して一定波長のレーザ光を連続的に発生させておき、半
導体変調器２２に信号電圧を印加してレーザ光をオン・
オフさせれば、チャーピングのない単一波長のレーザパ
ルスが得られる。
して一定波長のレーザ光を連続的に発生させておき、半
導体変調器２２に信号電圧を印加してレーザ光をオン・
オフさせれば、チャーピングのない単一波長のレーザパ
ルスが得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ２１の活
性層２４と半導体変調器２２の吸収層２６とが相互に結
合されているが、両者の屈折率が僅かに相違するため結
合面においてレーザ光の反射が発生する。反射したレー
ザ光は半導体レーザ２１の活性層２４に入射して吸収さ
れるため、活性層２４中のキャリヤ密度が変化し、前記
の電流変調方式の場合と同じ作用でレーザ光の波長が変
化するという現象が発生する。
性層２４と半導体変調器２２の吸収層２６とが相互に結
合されているが、両者の屈折率が僅かに相違するため結
合面においてレーザ光の反射が発生する。反射したレー
ザ光は半導体レーザ２１の活性層２４に入射して吸収さ
れるため、活性層２４中のキャリヤ密度が変化し、前記
の電流変調方式の場合と同じ作用でレーザ光の波長が変
化するという現象が発生する。
【０００７】また、この反射の問題は、半導体レーザと
光変調器とを結合した上述の技術のみならず、他の光学
素子と半導体レーザとを集積化した場合にも、種々の悪
影響を及ぼす原因となる。
光変調器とを結合した上述の技術のみならず、他の光学
素子と半導体レーザとを集積化した場合にも、種々の悪
影響を及ぼす原因となる。
【０００８】本発明の目的は、半導体レーザと他の光学
系とを結合する際に、その反射を抑えることにある。
系とを結合する際に、その反射を抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、多重量子
井戸構造よりなる活性層を有する分布帰還型半導体レー
ザと光学素子とが単一基板上に結合して形成されている
光半導体装置において、前記の多重量子井戸構造よりな
る活性層（４）の前記の光学素子に接する端部が、無秩
序化されて前記の半導体レーザの活性層と前記の半導体
光変調器の吸収層との中間の屈折率を有する光半導体装
置によって達成される。なお、前記の多重量子井戸構造
よりなる活性層（４）の端部（１４）の無秩序化は、こ
の端部に不純物を気相拡散するか、または、前記の光学
素子の光導波層に予め不純物を添加し、この不純物を前
記の半導体レーザの活性層（４）の端部（１４）に固相
拡散してなされる。
井戸構造よりなる活性層を有する分布帰還型半導体レー
ザと光学素子とが単一基板上に結合して形成されている
光半導体装置において、前記の多重量子井戸構造よりな
る活性層（４）の前記の光学素子に接する端部が、無秩
序化されて前記の半導体レーザの活性層と前記の半導体
光変調器の吸収層との中間の屈折率を有する光半導体装
置によって達成される。なお、前記の多重量子井戸構造
よりなる活性層（４）の端部（１４）の無秩序化は、こ
の端部に不純物を気相拡散するか、または、前記の光学
素子の光導波層に予め不純物を添加し、この不純物を前
記の半導体レーザの活性層（４）の端部（１４）に固相
拡散してなされる。
【００１０】
【作用】半導体レーザと、光変調器とが結合された例に
ついて説明する。図６において、半導体レーザ２１の多
重量子井戸構造の活性層２４が半導体変調器２２の吸収
層２６と結合する端部２７に亜鉛等の不純物を拡散する
と、不純物拡散領域の多重量子井戸構造が無秩序化され
て屈折率が多重量子井戸構造よりも小さくなる。その結
果、屈折率は半導体レーザの活性層２４、結合端部２
７、半導体変調器の吸収層２６の順に順次小さくなり、
半導体レーザ２１の活性層２４と半導体変調器２２の吸
収層２６との結合部におけるレーザ光の反射量は低減さ
れる。その結果、チャーピングが低減して、より超高
速、長距離通信に対応することが可能になる。
ついて説明する。図６において、半導体レーザ２１の多
重量子井戸構造の活性層２４が半導体変調器２２の吸収
層２６と結合する端部２７に亜鉛等の不純物を拡散する
と、不純物拡散領域の多重量子井戸構造が無秩序化され
て屈折率が多重量子井戸構造よりも小さくなる。その結
果、屈折率は半導体レーザの活性層２４、結合端部２
７、半導体変調器の吸収層２６の順に順次小さくなり、
半導体レーザ２１の活性層２４と半導体変調器２２の吸
収層２６との結合部におけるレーザ光の反射量は低減さ
れる。その結果、チャーピングが低減して、より超高
速、長距離通信に対応することが可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係る光半導体装置について説明する。
係る光半導体装置について説明する。
【００１２】図２参照 ｎ−ＩｎＰ基板１の半導体レーザ形成領域に２光束干渉
露光法を使用して縞状にレジスト膜を形成し、このレジ
スト膜をマスクとしてｎ−ＩｎＰ基板１をエッチングし
て回折格子２を形成する。有機金属気相成長法を使用し
てｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３
を形成し、その上にＩｎＧａＡｓＰ層とＩｎＰ層とを１
００〜２００Å厚に交互に成長して１０００Å厚程度の
多重量子井戸活性層４を形成する。次いで、多重量子井
戸活性層４上にｐ−ＩｎＰクラッド層５を形成する。
露光法を使用して縞状にレジスト膜を形成し、このレジ
スト膜をマスクとしてｎ−ＩｎＰ基板１をエッチングし
て回折格子２を形成する。有機金属気相成長法を使用し
てｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３
を形成し、その上にＩｎＧａＡｓＰ層とＩｎＰ層とを１
００〜２００Å厚に交互に成長して１０００Å厚程度の
多重量子井戸活性層４を形成する。次いで、多重量子井
戸活性層４上にｐ−ＩｎＰクラッド層５を形成する。
【００１３】図３参照 半導体レーザ形成領域のｐ−ＩｎＰクラッド層５上に二
酸化シリコン層６を形成してパターニングし、二酸化シ
リコン層６に覆われていない領域のｐ−ＩｎＰクラッド
層５と多重量子井戸活性層４とを除去する。
酸化シリコン層６を形成してパターニングし、二酸化シ
リコン層６に覆われていない領域のｐ−ＩｎＰクラッド
層５と多重量子井戸活性層４とを除去する。
【００１４】図４参照 液相成長法等を使用して、露出するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層３上に、亜鉛が１０17原子数／ｃｍ3 程度ドー
プされたＩｎＧａＡｓＰ吸収層７とｐ−ＩｎＰクラッド
層８とを順次選択成長する。
ガイド層３上に、亜鉛が１０17原子数／ｃｍ3 程度ドー
プされたＩｎＧａＡｓＰ吸収層７とｐ−ＩｎＰクラッド
層８とを順次選択成長する。
【００１５】図１参照 二酸化シリコン層６を除去し、液相成長法等を使用して
全面にｐ−ＩｎＰクラッド層９とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１０とを順次形成し、次いで、ＣＶＤ法を使
用して一方の端面にＳｉＮ無反射コーティング層１１を
形成する。次に、蒸着法またはスパッタ法を使用してｎ
−ＩｎＰ基板１上にＡｕＧｅ電極１２を、また、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１０上にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ電
極１３を形成する。
全面にｐ−ＩｎＰクラッド層９とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１０とを順次形成し、次いで、ＣＶＤ法を使
用して一方の端面にＳｉＮ無反射コーティング層１１を
形成する。次に、蒸着法またはスパッタ法を使用してｎ
−ＩｎＰ基板１上にＡｕＧｅ電極１２を、また、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１０上にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ電
極１３を形成する。
【００１６】化合物半導体層の成長過程の高温工程にお
いて、吸収層７に予めドープされている不純物亜鉛は多
重量子井戸活性層４の吸収層７との結合端部１４に拡散
し、それにより端部１４の多重量子井戸構造が無秩序化
される。その結果、端部１４の屈折率が小さくなり、活
性層４と吸収層７との中間の値となる。
いて、吸収層７に予めドープされている不純物亜鉛は多
重量子井戸活性層４の吸収層７との結合端部１４に拡散
し、それにより端部１４の多重量子井戸構造が無秩序化
される。その結果、端部１４の屈折率が小さくなり、活
性層４と吸収層７との中間の値となる。
【００１７】なお、多重量子井戸構造の無秩序化は、図
３に示す工程が完了した時点で、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層３上にマスクを形成してＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
活性層４の端部に亜鉛を気相拡散させてもよい。なお、
この場合ｐ−ＩｎＰクラッド層に同時に亜鉛が拡散され
ても差し支えない。
３に示す工程が完了した時点で、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層３上にマスクを形成してＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
活性層４の端部に亜鉛を気相拡散させてもよい。なお、
この場合ｐ−ＩｎＰクラッド層に同時に亜鉛が拡散され
ても差し支えない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したとうり、本発明に係る光半
導体装置においては、多重量子井戸構造の半導体レーザ
活性層の半導体変調器吸収層との結合端部に不純物を拡
散して無秩序化することにより、この拡散領域の屈折率
が活性層と吸収層との中間の大きさになるので、活性層
と吸収層との結合面におけるレーザ光の反射が低減され
てチャーピングが減少し、超高速遠距離通信が可能な光
半導体装置が得られる。
導体装置においては、多重量子井戸構造の半導体レーザ
活性層の半導体変調器吸収層との結合端部に不純物を拡
散して無秩序化することにより、この拡散領域の屈折率
が活性層と吸収層との中間の大きさになるので、活性層
と吸収層との結合面におけるレーザ光の反射が低減され
てチャーピングが減少し、超高速遠距離通信が可能な光
半導体装置が得られる。
【００１９】また、半導体レーザと集積化される光学素
子としては、光導波路、光スイッチ、受光素子等でも良
く、要すれば、半導体レーザ部が多重量子井戸構造を有
しており、無秩序化できれば、実施例等で説明した光変
調器以外でも、同様に、反射を抑える効果が得られるの
である。
子としては、光導波路、光スイッチ、受光素子等でも良
く、要すれば、半導体レーザ部が多重量子井戸構造を有
しており、無秩序化できれば、実施例等で説明した光変
調器以外でも、同様に、反射を抑える効果が得られるの
である。
【図１】本発明に係る光半導体装置の断面図である。
【図２】光半導体装置の製造工程図である。
【図３】光半導体装置の製造工程図である。
【図４】光半導体装置の製造工程図である。
【図５】従来の光半導体装置の構成図である。
【図６】作用説明図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ 回折格子 ３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４ ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸活性層 ５・８・９ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ６ 二酸化シリコン層 ７ ＩｎＧａＡｓＰ吸収層 １０ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １１ ＳｉＮ無反射コーティング層 １２ ＡｕＧｅ電極 １３ Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 多重量子井戸構造よりなる活性層を有す
る分布帰還型半導体レーザと光学素子とが単一基板上に
結合して形成されてなる光半導体装置において、 前記多重量子井戸構造よりなる活性層（４）の前記光学
素子に接する端部が、無秩序化されて前記半導体レーザ
の活性層と前記半導体光変調器の吸収層との中間の屈折
率を有することを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 前記多重量子井戸構造よりなる活性層
（４）の端部（１４）の無秩序化は、該端部に不純物を
気相拡散してなされることを特徴とする請求項１記載の
光半導体装置。 - 【請求項３】 前記多重量子井戸構造よりなる活性層
（４）の端部（１４）の無秩序化は、前記光学素子の光
導波層に予め不純物を添加し、該不純物を前記半導体レ
ーザの活性層（４）の端部（１４）に固相拡散してなさ
れることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5545293A JPH06268325A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5545293A JPH06268325A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268325A true JPH06268325A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12999001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5545293A Withdrawn JPH06268325A (ja) | 1993-03-16 | 1993-03-16 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268325A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464377B1 (ko) * | 2002-03-05 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 레이저 장치 및 그 제조방법 |
| JP6252718B1 (ja) * | 2017-05-19 | 2017-12-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-03-16 JP JP5545293A patent/JPH06268325A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100464377B1 (ko) * | 2002-03-05 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 반도체 레이저 장치 및 그 제조방법 |
| JP6252718B1 (ja) * | 2017-05-19 | 2017-12-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
| WO2018211689A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
| CN110622374A (zh) * | 2017-05-19 | 2019-12-27 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置、半导体装置的制造方法 |
| US10903620B2 (en) | 2017-05-19 | 2021-01-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device, and method for manufacturing semiconductor device |
| CN110622374B (zh) * | 2017-05-19 | 2022-05-27 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置、半导体装置的制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |