JPH0656906B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPH0656906B2 JPH0656906B2 JP59201657A JP20165784A JPH0656906B2 JP H0656906 B2 JPH0656906 B2 JP H0656906B2 JP 59201657 A JP59201657 A JP 59201657A JP 20165784 A JP20165784 A JP 20165784A JP H0656906 B2 JPH0656906 B2 JP H0656906B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/12—Construction 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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は波長安定化を行なつた半導体レーザ装置に関す
る。
る。
半導体レーザにおける波長安定化は、レーザ光に対し、
屈折率の変化による分布帰還、利得の変化による分布帰
還、もしくはその両方を与えることで可能となる。分布
帰還（Distributed Feedbach：ＤＦＢと略述する）レー
ザが実現されたごく初期のころは、レーザ活性層である
GaAs層に直接平面回折格子が設けられ、その活性層の両
側を、より広いバンドギヤツプを持ち、かつ反対の導伝
型を持つ半導体層（ｐ型GaAlAs及びｎ型GaAlAs）ではさ
みこみ、ダブルヘテロ構造を作つていた。GaAsは、GaAl
Asよりも高い屈折率を持つため、屈折率の変化によるカ
ツプリングが生じる。さらに、レーザ活性層の厚さ自身
もレーザ光の伝搬方向に対し周期的に変化するため、利
得の変化によるカツプリングも生じる。この方式は、キ
ヤリアが集中する活性層に直接コルゲーシヨンを設けて
おり、結晶欠陥を多く含む周期構造の界面で、キヤリア
の非発光角結合が生じる。このため、８０〜１５０Ｋと
いう低温でしか、レーザ発振が起らなかつた（中村他IE
EE J.of Quantum Electronice,Vol.QE-11，No.7,436
（1975））。この問題を解決するため、コルゲーシヨン
を設ける部分と、レーザ活性層を分離する（separate−
confinement heterostructure：ＳＣＨ）方法がとられ
た（H.C.Casey他Appl，Phys，Lett．27，142 (1975)及
びK.AiK：他Appl.Phys，Lett．27，145 (1975)）。これ
により、注入されたキヤリアがコルゲーシヨン近傍にあ
る欠陥により、非発光再結合を起さなくなり、室温でレ
ーザ発振が可能となつた。この場合は、レーザの利得
は、レーザ光の伝搬方向に対し、一様であり、利得によ
るカツプリングはなく、屈折率変化の分布によるカツプ
リングのみである。この場合レーザの縦モードは、ブラ
ツグ周波数に近接した２つのモードが等しい利得を持つ
ため、レーザに反射光が入射した場合に縦モードが変化
し、雑音を生じる。この様な反射層による影響を防ぐに
は、分布帰還の方法を利得カツプリングとし、レーザの
縦モードを、ブラツグ周波数自身に一致させれば良い
（H.Kogelnik，J.of Appl.Phys.43，2327(1972)）。
屈折率の変化による分布帰還、利得の変化による分布帰
還、もしくはその両方を与えることで可能となる。分布
帰還（Distributed Feedbach：ＤＦＢと略述する）レー
ザが実現されたごく初期のころは、レーザ活性層である
GaAs層に直接平面回折格子が設けられ、その活性層の両
側を、より広いバンドギヤツプを持ち、かつ反対の導伝
型を持つ半導体層（ｐ型GaAlAs及びｎ型GaAlAs）ではさ
みこみ、ダブルヘテロ構造を作つていた。GaAsは、GaAl
Asよりも高い屈折率を持つため、屈折率の変化によるカ
ツプリングが生じる。さらに、レーザ活性層の厚さ自身
もレーザ光の伝搬方向に対し周期的に変化するため、利
得の変化によるカツプリングも生じる。この方式は、キ
ヤリアが集中する活性層に直接コルゲーシヨンを設けて
おり、結晶欠陥を多く含む周期構造の界面で、キヤリア
の非発光角結合が生じる。このため、８０〜１５０Ｋと
いう低温でしか、レーザ発振が起らなかつた（中村他IE
EE J.of Quantum Electronice,Vol.QE-11，No.7,436
（1975））。この問題を解決するため、コルゲーシヨン
を設ける部分と、レーザ活性層を分離する（separate−
confinement heterostructure：ＳＣＨ）方法がとられ
た（H.C.Casey他Appl，Phys，Lett．27，142 (1975)及
びK.AiK：他Appl.Phys，Lett．27，145 (1975)）。これ
により、注入されたキヤリアがコルゲーシヨン近傍にあ
る欠陥により、非発光再結合を起さなくなり、室温でレ
ーザ発振が可能となつた。この場合は、レーザの利得
は、レーザ光の伝搬方向に対し、一様であり、利得によ
るカツプリングはなく、屈折率変化の分布によるカツプ
リングのみである。この場合レーザの縦モードは、ブラ
ツグ周波数に近接した２つのモードが等しい利得を持つ
ため、レーザに反射光が入射した場合に縦モードが変化
し、雑音を生じる。この様な反射層による影響を防ぐに
は、分布帰還の方法を利得カツプリングとし、レーザの
縦モードを、ブラツグ周波数自身に一致させれば良い
（H.Kogelnik，J.of Appl.Phys.43，2327(1972)）。
要約すると、戻り光による雑音の影響を少なく、室温で
安定に動作する周波数安定化レーザを得るには、レーザ
活性層自身に、利得の分布を与え、かつ格子欠陥の発生
を防ぐ方法及び構造を考案しなければならない。
安定に動作する周波数安定化レーザを得るには、レーザ
活性層自身に、利得の分布を与え、かつ格子欠陥の発生
を防ぐ方法及び構造を考案しなければならない。
特開昭50−114186号には、上記構造につい述べている
が、利得領域を周期的に配置する方法として、レーザ活
性層を含むダブルヘテロ領域をイオンミリング又は、化
学エツチングで除去したあと、液相成長によりGaAlAsで
埋め込んでいる。しかしながら、イオンミリングによる
エツチングは、欠陥を多く発生させることが知られてお
り、又、化学エツチングでは、深さ１μ以上の溝を数10
00Åのピツチで作製することはできず、今回意図した目
的に合致しない。
が、利得領域を周期的に配置する方法として、レーザ活
性層を含むダブルヘテロ領域をイオンミリング又は、化
学エツチングで除去したあと、液相成長によりGaAlAsで
埋め込んでいる。しかしながら、イオンミリングによる
エツチングは、欠陥を多く発生させることが知られてお
り、又、化学エツチングでは、深さ１μ以上の溝を数10
00Åのピツチで作製することはできず、今回意図した目
的に合致しない。
特開昭51-71684号は、レーザのｐ側電極とｐ型GaAlAsク
ラツド層の間に、周期的にＣｒをドーピングしたGaAsを
設け、レーザの伝播方向の注入電流密度に周期性を持た
せ、分布帰還型レーザとしている。しかしながら、レー
ザ光を結晶の厚さ方向に、低損失で閉じこめるには、厚
さ１〜1.5 μｍのクラツド層が必要であり、分布帰還を
もたせた電流密度は、活性層において電流の拡がりによ
り一様になつてしまう。
ラツド層の間に、周期的にＣｒをドーピングしたGaAsを
設け、レーザの伝播方向の注入電流密度に周期性を持た
せ、分布帰還型レーザとしている。しかしながら、レー
ザ光を結晶の厚さ方向に、低損失で閉じこめるには、厚
さ１〜1.5 μｍのクラツド層が必要であり、分布帰還を
もたせた電流密度は、活性層において電流の拡がりによ
り一様になつてしまう。
この効果を防ぐために、活性層に直接プロトン等を周期
的に打ち込んで、電流密度に分布をもたさせる方法が報
告されている（特開昭52-45888号）。しかしながら、プ
ロトンを活性層に打込んだレーザは、欠陥が多く発生
し、レーザの横モードを制御する場合ですら、実用化に
到つていない。
的に打ち込んで、電流密度に分布をもたさせる方法が報
告されている（特開昭52-45888号）。しかしながら、プ
ロトンを活性層に打込んだレーザは、欠陥が多く発生
し、レーザの横モードを制御する場合ですら、実用化に
到つていない。
本発明は、縦単一モードにおけるモードの乱れが少な
く、低しきい値発振を可能とする。又、結晶に格子欠陥
の少なくし得ることは装置の寿命に有利でもある。
く、低しきい値発振を可能とする。又、結晶に格子欠陥
の少なくし得ることは装置の寿命に有利でもある。
本発明の骨子は次の通りである。
本発明の利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、利得
結合に必要な利得の分布を得る方法として、半導体層で
形成された超格子（superlattice）領域を利得を生じる
領域として周期的に配置し、この領域の間を当該レーザ
光に対し透明な物質で埋め込む構造を有せしめる。
結合に必要な利得の分布を得る方法として、半導体層で
形成された超格子（superlattice）領域を利得を生じる
領域として周期的に配置し、この領域の間を当該レーザ
光に対し透明な物質で埋め込む構造を有せしめる。
この構造を適用するに有用な形態は分布帰還を与える手
段が半導体層で構成される超格子領域と、その超格子の
相互拡散によつて形成された無秩序化領域との繰り返し
周期構造によつて構成されるものである。
段が半導体層で構成される超格子領域と、その超格子の
相互拡散によつて形成された無秩序化領域との繰り返し
周期構造によつて構成されるものである。
この繰り返し周期（Λ）は次の一般式に従がつて決めれ
ば良い。
ば良い。
ここで、λはレーザの発振波長、 ｌはこの周期構造（回折格子に相当）の次数、 ｎｇは導波路の等価屈折率である。
超格子領域で構成される活性領域の厚さは通常0.1 μｍ
〜1.0 μｍ程度である。従つて、無秩序化領域の厚さも
これに準じた厚さとなす。
〜1.0 μｍ程度である。従つて、無秩序化領域の厚さも
これに準じた厚さとなす。
超格子の相互拡散は不純物を所定領域に拡散，イオン打
込み等の方法によつて導入し、次いで熱処理を施こすこ
とによつて実現される。不純物の横方向への拡散の観点
から無秩序化領域の厚さは、周期と同程度までが好都合
である。この超格子の相互拡散そのものは下記の論文等
に教えられている。
込み等の方法によつて導入し、次いで熱処理を施こすこ
とによつて実現される。不純物の横方向への拡散の観点
から無秩序化領域の厚さは、周期と同程度までが好都合
である。この超格子の相互拡散そのものは下記の論文等
に教えられている。
(1) W.D.Laidig他：Appl.Phys.Lett.38，776 (1981)“D
isorder of an AlAs−GaAs superlattice by impurity
diffusion” (2) J.J.Coleman他：Appl.Phys.Lett.40，904 (1982)
“Disorder of an AlAs−GaAs superlattice by silico
n implantation”GaAs／GaAlAs系に関していえばこの技
術はたとえばＺｎやＳｉなどの不純物を１×１０19個／
cm3程度に拡散又はイオン打込によりGaAs／GaAlAs等の
超格子中にドーピングし、熱処理を加えることで、超格
子中のＧａとＡｌが相互拡散し、超格子が均質なGaAlAs
の合金になる現象である。
isorder of an AlAs−GaAs superlattice by impurity
diffusion” (2) J.J.Coleman他：Appl.Phys.Lett.40，904 (1982)
“Disorder of an AlAs−GaAs superlattice by silico
n implantation”GaAs／GaAlAs系に関していえばこの技
術はたとえばＺｎやＳｉなどの不純物を１×１０19個／
cm3程度に拡散又はイオン打込によりGaAs／GaAlAs等の
超格子中にドーピングし、熱処理を加えることで、超格
子中のＧａとＡｌが相互拡散し、超格子が均質なGaAlAs
の合金になる現象である。
この現象をGaAs／GaAlAs多重量子井戸型レーザ活性層に
応用し、レーザ光の進行方向に周期的に相互拡散を生じ
させ、レーザ光に対して透明な非利得領域を作る。一般
に超格子構造を無秩序化することによつてこの領域は、
実効的に多重量子井戸領域の持つバンドギヤツプより大
きいギヤツプを持つため、電流は相互拡散して領域以外
を流れる。こうして当初意図した利得領域の周期的な分
布を得る。
応用し、レーザ光の進行方向に周期的に相互拡散を生じ
させ、レーザ光に対して透明な非利得領域を作る。一般
に超格子構造を無秩序化することによつてこの領域は、
実効的に多重量子井戸領域の持つバンドギヤツプより大
きいギヤツプを持つため、電流は相互拡散して領域以外
を流れる。こうして当初意図した利得領域の周期的な分
布を得る。
相互拡散して超格子が消滅した領域と、超格子との境界
は、電子顕微鏡による観察で、格子の乱れがないことを
確認しており欠陥や、転移のない利得の周期分布が実現
できた。
は、電子顕微鏡による観察で、格子の乱れがないことを
確認しており欠陥や、転移のない利得の周期分布が実現
できた。
実施例１． 第１図を参照して実施例を説明する。第１図はレーザ光
の進行方向を平行な面における断面図で、周期構造の一
部を拡大してある。
の進行方向を平行な面における断面図で、周期構造の一
部を拡大してある。
ｐ型GaAs基板(１)の上に周知の分子線エピタキシ法でｐ
型Ga0.65Al0.35Asクラツド層(２)厚さ３μｍ，ｐ型Ga
0.7Al0.3As光ガイド層(３)（厚さ0.7 μｍ），多重量子
井戸レーザ活性層(５)（GaAsの厚さ８０Åの層、Ga07Al
03Asの厚さ６０Åの層各５層を交互に積層する）、およ
びｎ型Ga07Al03As光ガイド層(７)（５００Å）を順次成
長した。なお、層６は多重量子井戸活性層の保護膜で、
光ガイド層と同等の層で構成して十分である。こうして
標準した積層体上にイオン打込用マスクとしてＭｏを10
00Å蒸着した。ホログラフイツク露光法で、周期2580Å
のフオトレジストのグレーテイングをＭｏ膜上に作り、
フロン系ガスを用いた周知のドライエツチングで、Ｍｏ
に回折格子パターンを切つた。Ｓｉイオンを２００ｋｅ
Ｖ，ドーズ量１０14／cm2で打込んだ。Ｍｏマスク除去
後、層(７)の表面層の一部をエツチングで除去し、洗浄
表面を出した後、ｎ型Ga0.65Al0.35Asクラツド層(８)
（厚さ1.5 μｍ）、ｎ型GaAsキヤツプ層(９)を分子線エ
ピタキシ法で成長した。続いてＡｓ圧下で８００℃で１
時間アニールを行つた。第１図において、５はGaAs／Ga
AlAs超格子領域で、レーザの利得を生じる領域であり、
４はＳｉイオンにより超格子の消失が起つた領域で、レ
ーザ光に対して透明な非利得領域となつている。レーザ
は全長５００μｍでレーザの両端各５０μｍの領域は、
フアブリペローモードの発生を抑えるためＳｉを全部ド
ーピングして超格子を消滅させた。アニールの終つたウ
エーハーは、通常の埋め込みヘテロ型半導体レーザ（埋
め込みヘテロ型半導体レーザに関してはN.Chinone他、A
ppl.Phys.Lett.35，523，1979年等に報告されている）
と同様のプロセスを用いて、活性層をストライプ幅を１
μｍとし、埋め込み層GaAlAs１６で埋め込み、レーザを
作製した。即ち、レーザの進行方向に添つて所定巾のメ
サ状領域を形成し、次いでその両側面に光をこのメサ状
領域内にとじ込めるべく半導体層を成長せしめる（埋め
込み層）。
型Ga0.65Al0.35Asクラツド層(２)厚さ３μｍ，ｐ型Ga
0.7Al0.3As光ガイド層(３)（厚さ0.7 μｍ），多重量子
井戸レーザ活性層(５)（GaAsの厚さ８０Åの層、Ga07Al
03Asの厚さ６０Åの層各５層を交互に積層する）、およ
びｎ型Ga07Al03As光ガイド層(７)（５００Å）を順次成
長した。なお、層６は多重量子井戸活性層の保護膜で、
光ガイド層と同等の層で構成して十分である。こうして
標準した積層体上にイオン打込用マスクとしてＭｏを10
00Å蒸着した。ホログラフイツク露光法で、周期2580Å
のフオトレジストのグレーテイングをＭｏ膜上に作り、
フロン系ガスを用いた周知のドライエツチングで、Ｍｏ
に回折格子パターンを切つた。Ｓｉイオンを２００ｋｅ
Ｖ，ドーズ量１０14／cm2で打込んだ。Ｍｏマスク除去
後、層(７)の表面層の一部をエツチングで除去し、洗浄
表面を出した後、ｎ型Ga0.65Al0.35Asクラツド層(８)
（厚さ1.5 μｍ）、ｎ型GaAsキヤツプ層(９)を分子線エ
ピタキシ法で成長した。続いてＡｓ圧下で８００℃で１
時間アニールを行つた。第１図において、５はGaAs／Ga
AlAs超格子領域で、レーザの利得を生じる領域であり、
４はＳｉイオンにより超格子の消失が起つた領域で、レ
ーザ光に対して透明な非利得領域となつている。レーザ
は全長５００μｍでレーザの両端各５０μｍの領域は、
フアブリペローモードの発生を抑えるためＳｉを全部ド
ーピングして超格子を消滅させた。アニールの終つたウ
エーハーは、通常の埋め込みヘテロ型半導体レーザ（埋
め込みヘテロ型半導体レーザに関してはN.Chinone他、A
ppl.Phys.Lett.35，523，1979年等に報告されている）
と同様のプロセスを用いて、活性層をストライプ幅を１
μｍとし、埋め込み層GaAlAs１６で埋め込み、レーザを
作製した。即ち、レーザの進行方向に添つて所定巾のメ
サ状領域を形成し、次いでその両側面に光をこのメサ状
領域内にとじ込めるべく半導体層を成長せしめる（埋め
込み層）。
次いで、メサ状領域の上部に当たる電流注入領域を残し
てSiO2膜等で絶縁膜(９)を形成し、この上に電極１０を
形成する。又、半導体基板の裏面に電極１１を形成す
る。
てSiO2膜等で絶縁膜(９)を形成し、この上に電極１０を
形成する。又、半導体基板の裏面に電極１１を形成す
る。
第２図は本例の斜視図でその一部分をカツトして結晶内
部をわかりやすく示している。符号は第１図のものと同
様の部位を示している。
部をわかりやすく示している。符号は第１図のものと同
様の部位を示している。
レーザ発振のしきい値は、２５ｍＡで、発振波長は８３
８ｎｍであつた。レーザ光の一部を鏡で反射し、レーザ
共振器中に戻して、雑音の発生を調べた。この結果通常
の回折格子を持つＤＦＢレーザの２倍の戻り光強度ま
で、安定に動作した。
８ｎｍであつた。レーザ光の一部を鏡で反射し、レーザ
共振器中に戻して、雑音の発生を調べた。この結果通常
の回折格子を持つＤＦＢレーザの２倍の戻り光強度ま
で、安定に動作した。
本発明の第１の目的である縦単一モードの安定化という
観点からは必らずしも埋め込みヘテロ型とする必要はな
いが、横モード安定化の代表的な埋め込みヘテロ型を本
実施例では用いた。
観点からは必らずしも埋め込みヘテロ型とする必要はな
いが、横モード安定化の代表的な埋め込みヘテロ型を本
実施例では用いた。
当然、横モード安定化のための既存の手段を本発明と併
用することは自由である。
用することは自由である。
実施例２． 実施例１はｐ型基板を用いた例であつたが、ｎ型基板を
用いても全く同様に本発明を実施し得ることはいうまで
もない。
用いても全く同様に本発明を実施し得ることはいうまで
もない。
ｎ型GaAs（面方位１００）基板上に分子線エピタキシ法
でｎ−Ga0.65Al0.35Asクラツド層を厚さ３μｍ，ｎ型−
Ga0.7Al0.3As光ガイド層を厚さ0.7 μｍ、アンドープ多
重量子井戸（厚さ８０ÅのGaAs層と厚さ35ÅのGa0.7Al
0.3As層を各５層交互に積層する）レーザ活性層、ｐ型G
a0.7Al0.3Asバツフア層（５００Å）を成長する。次い
で通常のイオン打込法で、Ｓｉイオンを実施例１と同様
の方法で打込み、アニールをすることでレーザ活性層中
に、超格子領域と、無秩序化を起した超格子領域が交互
にならんだ2600Åの周期構造を得た。以下実施例１と同
様の方法で、分布帰還型半導体レーザを作製した。
でｎ−Ga0.65Al0.35Asクラツド層を厚さ３μｍ，ｎ型−
Ga0.7Al0.3As光ガイド層を厚さ0.7 μｍ、アンドープ多
重量子井戸（厚さ８０ÅのGaAs層と厚さ35ÅのGa0.7Al
0.3As層を各５層交互に積層する）レーザ活性層、ｐ型G
a0.7Al0.3Asバツフア層（５００Å）を成長する。次い
で通常のイオン打込法で、Ｓｉイオンを実施例１と同様
の方法で打込み、アニールをすることでレーザ活性層中
に、超格子領域と、無秩序化を起した超格子領域が交互
にならんだ2600Åの周期構造を得た。以下実施例１と同
様の方法で、分布帰還型半導体レーザを作製した。
ダミー用試料として、レーザとまつたく同じ構造を持つ
ウエーハに対し、前述の装置と同様の工程、即ちＳｉイ
オンを打込んだ領域と、打込まない領域を設け、アニー
ル処理を行なつた。両者の屈折率をレーザの発振波長に
おいて測定したところ、測定精度の範囲内で差は見られ
なかつた。このことは、この実施例の試料においては、
屈折率の分布帰還はなく、純粋に利得のみの分布帰還が
生じていることを示す。
ウエーハに対し、前述の装置と同様の工程、即ちＳｉイ
オンを打込んだ領域と、打込まない領域を設け、アニー
ル処理を行なつた。両者の屈折率をレーザの発振波長に
おいて測定したところ、測定精度の範囲内で差は見られ
なかつた。このことは、この実施例の試料においては、
屈折率の分布帰還はなく、純粋に利得のみの分布帰還が
生じていることを示す。
前述の半導体レーザのレーザ発振のしきい値は３０ｍＡ
で、戻り光に対するレーザの安定性は、従来のＤＦＢレ
ーザに比べ、７倍に改良された。
で、戻り光に対するレーザの安定性は、従来のＤＦＢレ
ーザに比べ、７倍に改良された。
実施例３． 以上に示した例はGaAs−GaAlAs系の半導体材料を用いた
例であるが、他の材料系を用いても当然本発明を実施し
得ることはいうまでもない。
例であるが、他の材料系を用いても当然本発明を実施し
得ることはいうまでもない。
ｐ型GaAs基板上にｐ型GaAsクラツド層（厚さ３μｍ）の
In0.18Ga0.82As／GaAs系多重量子井戸層（井戸層７０
Å，バリア層４０Åを各々５層を交互に積層する）、ｎ
型GaAsキヤツプ層を３００Åの厚さに成長して、半導体
レーザの要部を形成しても同様な分布帰還型半導体レー
ザを実現出来る。なお上述の各層はＭＯ−ＣＶＤ（Meta
l-organic Chemical Vapour Deposition）法を用いれば
良い。これまでの実施例と同様に、格子状のマスクを介
してＳｉイオンをイオン打込みし、更にｎ型GaAsクラツ
ド層を成長させた後、８００℃で1.5 時間アンニールす
ることで目的を達成することが出来る。
In0.18Ga0.82As／GaAs系多重量子井戸層（井戸層７０
Å，バリア層４０Åを各々５層を交互に積層する）、ｎ
型GaAsキヤツプ層を３００Åの厚さに成長して、半導体
レーザの要部を形成しても同様な分布帰還型半導体レー
ザを実現出来る。なお上述の各層はＭＯ−ＣＶＤ（Meta
l-organic Chemical Vapour Deposition）法を用いれば
良い。これまでの実施例と同様に、格子状のマスクを介
してＳｉイオンをイオン打込みし、更にｎ型GaAsクラツ
ド層を成長させた後、８００℃で1.5 時間アンニールす
ることで目的を達成することが出来る。
又、ＩｎＰ基板を用いても同様な目的を達成することが
出来る。たとえば、ｎ型ＩｎＰ基板上に、MOCVD法でｎ
−ＩｎＰクラツド層、アンドープInGaAs／InGaAlAs多重
量子井戸レーザ活性層、ｐ−ＩｎＰ層２００Åを成長
後、Ｓｉイオンを前能の実施例と同様の方法で行つた。
Ｐ−ＩｎＰをMOCVD 法で成長後、アニールを行なつた。
一次の利得回折格子によるカツプリングで、縦単一モー
ドを発振した。
出来る。たとえば、ｎ型ＩｎＰ基板上に、MOCVD法でｎ
−ＩｎＰクラツド層、アンドープInGaAs／InGaAlAs多重
量子井戸レーザ活性層、ｐ−ＩｎＰ層２００Åを成長
後、Ｓｉイオンを前能の実施例と同様の方法で行つた。
Ｐ−ＩｎＰをMOCVD 法で成長後、アニールを行なつた。
一次の利得回折格子によるカツプリングで、縦単一モー
ドを発振した。
実施例４． 実施例１において、Ｓｉイオンを打込み時に用いるマス
クパターンを第３図に示すものを用いて、１３で示した
部分に、Ｓｉがドーピングされるようにした。図中で１
２は、Ｓｉが打込まれない量子井戸型レーザ活性層で、
レーザ共振器方向１４に対し、２次の回折格子となるよ
うに同期構造を持つ。この方法で、レーザを作製する
と、レーザ活性層が、よりバンドギヤツプが広く、屈折
率の低いGaAlAsで埋め込まれるため、レーザの横モード
閉じこめが可能になる。すなわち、１回のプロセスで、
レーザの縦モード及び横モードの制御と、キヤリアの閉
じ込めが可能であり、これまでの実施例で示した様な液
相成長による埋め込み成長が必要でない。レーザ発振の
しきい値は、３８ｍＡであつた。
クパターンを第３図に示すものを用いて、１３で示した
部分に、Ｓｉがドーピングされるようにした。図中で１
２は、Ｓｉが打込まれない量子井戸型レーザ活性層で、
レーザ共振器方向１４に対し、２次の回折格子となるよ
うに同期構造を持つ。この方法で、レーザを作製する
と、レーザ活性層が、よりバンドギヤツプが広く、屈折
率の低いGaAlAsで埋め込まれるため、レーザの横モード
閉じこめが可能になる。すなわち、１回のプロセスで、
レーザの縦モード及び横モードの制御と、キヤリアの閉
じ込めが可能であり、これまでの実施例で示した様な液
相成長による埋め込み成長が必要でない。レーザ発振の
しきい値は、３８ｍＡであつた。
以上、実施例で説明したごとく、本発明は半導体レーザ
内に凹凸のある回折格子を設けることなく、完全に平坦
な結晶成長面のままで、屈折率の分布帰還及び、利得の
分布帰還を与えることができた。この方法で作製した回
折格子上に、成長した結晶は、凹凸のある回折格子上に
成長した結晶と比べ、結晶の転移や、欠陥が非常に少な
いことが、透過型電子顕微鏡による観察で明らかになつ
た。このことは、レーザの長寿命化に良い結果を与え
る。
内に凹凸のある回折格子を設けることなく、完全に平坦
な結晶成長面のままで、屈折率の分布帰還及び、利得の
分布帰還を与えることができた。この方法で作製した回
折格子上に、成長した結晶は、凹凸のある回折格子上に
成長した結晶と比べ、結晶の転移や、欠陥が非常に少な
いことが、透過型電子顕微鏡による観察で明らかになつ
た。このことは、レーザの長寿命化に良い結果を与え
る。
この発明のもう一つの利点は、多重量子井戸におけるバ
リアの厚みを変えることで、純粋の利得カツプリング又
は、利得カツプリングと、屈折率カツプリングの両方が
自由に選べる点である。これにより、レーザの縦モード
が選択でき、戻り光による雑音の生じにくいレーザが得
られる。
リアの厚みを変えることで、純粋の利得カツプリング又
は、利得カツプリングと、屈折率カツプリングの両方が
自由に選べる点である。これにより、レーザの縦モード
が選択でき、戻り光による雑音の生じにくいレーザが得
られる。
以上は、レーザの機能面における特性の改良であつた
が、プロセス上の見地からも、イオン打込みで分布帰還
構造を作る方法は、化学エツチングで回折格子を作る方
法と比べ、量産性に富んでいる。
が、プロセス上の見地からも、イオン打込みで分布帰還
構造を作る方法は、化学エツチングで回折格子を作る方
法と比べ、量産性に富んでいる。
第１図は本発明の方法を用いて作製した分布帰還型半導
体レーザの共振器を含む面での断面図である。第２図は
埋め込み構造を用いた分布帰還型半導体レーザの例を示
す斜視図である。第３図はイオン打込み用のマスク・パ
ターンを示す平面図である。 １……半導体基板、２……クラツド層、３……光ガイド
層、４……超格子の無秩序化領域、５……超格子構造、
６……超格子の保護層、８……クラツド層、９……キヤ
ツプ層、１０，１１……電極、１６……埋め込み層。
体レーザの共振器を含む面での断面図である。第２図は
埋め込み構造を用いた分布帰還型半導体レーザの例を示
す斜視図である。第３図はイオン打込み用のマスク・パ
ターンを示す平面図である。 １……半導体基板、２……クラツド層、３……光ガイド
層、４……超格子の無秩序化領域、５……超格子構造、
６……超格子の保護層、８……クラツド層、９……キヤ
ツプ層、１０，１１……電極、１６……埋め込み層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 均 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 比留間 健之 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−196089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−152178（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】レーザの発振波長に対し分布帰還を与える
手段を有する分布帰還型半導体レーザ装置において、前
記分布帰還を与える手段は、前記手段よりも屈折率の低
い層の間に挾まれており、かつレーザ共振器方向におい
て半導体の超格子領域とレーザ光に透明な材料領域との
繰返し周期構造を有することを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】前記半導体の超格子領域が光の利得領域と
なっていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記レーザ光に透明な材料領域は前記半導
体の超格子領域と連続して形成された超格子領域を無秩
序化して形成される無秩序化領域であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体レーザ
装置。 - 【請求項４】前記超格子領域の層の面内方向の周囲は、
前記超格子領域と連続して形成された超格子領域を無秩
序化して形成される無秩序化領域であることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項又は第３項記載の半導体レーザ
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201657A JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/767,631 US4720836A (en) | 1984-09-28 | 1985-08-20 | Distributed feedback semiconductor laser |
| DE8585306635T DE3586934T2 (de) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Halbleiterlaser. |
| EP85306635A EP0177221B1 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201657A JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180882A JPS6180882A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0656906B2 true JPH0656906B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=16444725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59201657A Expired - Lifetime JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4720836A (ja) |
| EP (1) | EP0177221B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0656906B2 (ja) |
| DE (1) | DE3586934T2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4786951A (en) * | 1985-02-12 | 1988-11-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical element and a process for producing the same |
| DE3808875A1 (de) * | 1988-03-17 | 1989-09-28 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Halbleiteranordnung zur erzeugung einer periodischen brechungsindexverteilung und/oder periodischen verstaerkungsverteilung |
| JP2622143B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1997-06-18 | キヤノン株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
| EP0360011B1 (de) * | 1988-09-22 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Abstimmbarer DFB-Laser |
| DE3914001A1 (de) * | 1989-04-27 | 1990-10-31 | Siemens Ag | Halbleiterlaser mit eingepraegtem modenspektrum und verfahren zu dessen herstellung |
| EP0406005B1 (en) * | 1989-06-30 | 1996-06-12 | Optical Measurement Technology Development Co. Ltd. | Semiconductor laser and manufacture method therefor |
| DE3923354A1 (de) * | 1989-07-14 | 1991-01-24 | Licentia Gmbh | Halbleiterlaser |
| US5247536A (en) * | 1990-07-25 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser distributed feedback laser including mode interrupt means |
| JPH0681201A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-22 | Azu:Kk | トランクス |
| IT1264646B1 (it) * | 1993-07-02 | 1996-10-04 | Alcatel Italia | Laser a semiconduttore a modulazione di guadagno |
| US5751753A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser with lattice mismatch |
| US5920588A (en) * | 1996-04-11 | 1999-07-06 | Fujitsu Limited | Method and device for generation of phase conjugate light and wavelength conversion, and system having the device |
| GB0103838D0 (en) * | 2001-02-16 | 2001-04-04 | Univ Glasgow | Improvements in or relating to semiconductor lasers |
| GB0206226D0 (en) * | 2002-03-16 | 2002-05-01 | Intense Photonics Ltd | Electro-absorption modulator with broad optical bandwidth |
| GB2504277A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Saw with Fan Cooling Drive Belt |
| GB2507943A (en) | 2012-07-23 | 2014-05-21 | Black & Decker Inc | Dust removal for Saw |
| GB2504275A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Compact Drive Mechanism for Sliding Compound Mitre Saw |
| GB2504272A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | A Support Preventing Tipping of a Mitre Saw |
| GB2504271A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Saw with Elastically Deformable Drive Belt |
| GB201913317D0 (en) | 2019-09-16 | 2019-10-30 | Black & Decker Inc | Saw |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5245888A (en) * | 1975-10-09 | 1977-04-11 | Sony Corp | Semiconductor laser device |
| JPS57152178A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-20 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light emitting device with super lattice structure |
| US4400813A (en) * | 1981-07-20 | 1983-08-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Crenelated-ridge waveguide laser |
| US4594603A (en) * | 1982-04-22 | 1986-06-10 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor device with disordered active region |
| JPS58196089A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-15 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ−素子 |
| JPS59139691A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60217690A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置およびその製造方法 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59201657A patent/JPH0656906B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-08-20 US US06/767,631 patent/US4720836A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-18 DE DE8585306635T patent/DE3586934T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-09-18 EP EP85306635A patent/EP0177221B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0177221B1 (en) | 1992-12-30 |
| EP0177221A2 (en) | 1986-04-09 |
| JPS6180882A (ja) | 1986-04-24 |
| DE3586934T2 (de) | 1993-04-29 |
| US4720836A (en) | 1988-01-19 |
| EP0177221A3 (en) | 1987-09-30 |
| DE3586934D1 (de) | 1993-02-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
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