JPH065983A - 半導体活性素子 - Google Patents
半導体活性素子Info
- Publication number
- JPH065983A JPH065983A JP18608292A JP18608292A JPH065983A JP H065983 A JPH065983 A JP H065983A JP 18608292 A JP18608292 A JP 18608292A JP 18608292 A JP18608292 A JP 18608292A JP H065983 A JPH065983 A JP H065983A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- window region
- double hetero
- semiconductor
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】端面反射率を充分抑圧でき、かつ良好な遠視野
像を得ることができる半導体活性素子を提供することを
目的とする。 【構成】半導体基板上に形成されたダブルヘテロ導波路
層２と、ダブルヘテロ導波路層からの光の出射端面に形
成された窓領域４とを備えた半導体活性素子において、
窓領域は基板と実質的に同等な素材で、基板からダブル
ヘテロ導波路層の上方まで延びる高さを有し、その上端
面には光反射層１２を備え、導波路の軸方向に延びた位
置に在る端面はダブルヘテロ導波路層に垂直な面に対し
傾斜している。
像を得ることができる半導体活性素子を提供することを
目的とする。 【構成】半導体基板上に形成されたダブルヘテロ導波路
層２と、ダブルヘテロ導波路層からの光の出射端面に形
成された窓領域４とを備えた半導体活性素子において、
窓領域は基板と実質的に同等な素材で、基板からダブル
ヘテロ導波路層の上方まで延びる高さを有し、その上端
面には光反射層１２を備え、導波路の軸方向に延びた位
置に在る端面はダブルヘテロ導波路層に垂直な面に対し
傾斜している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、入力光の波長変動など
の外乱に対する利得の変動が少なく、シングルモードフ
ァイバとの結合損失が小さい半導体活性素子に関する。
の外乱に対する利得の変動が少なく、シングルモードフ
ァイバとの結合損失が小さい半導体活性素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体活性素子は、半導体光増幅器とし
て長距離光伝送系の中継器や、光検出器の直前での前置
増幅器として使用することにより、光信号のまま長距離
伝送が可能になる。また、光スイッチや交換器に組み込
むことにより損失補償をすることができるという特長を
有するため、盛んに研究が進められている。従来の半導
体活性素子としては通常、半導体レーザの両端面に反射
防止膜を蒸着などにより付加することで共振を抑制する
ことを行う、進行波型の半導体活性素子がよく知られて
いる。しかしながら、端面反射率を厳密に制御すること
は容易ではなく、現実には残留反射による利得の変動が
生じる。このため、当初用いられた反射防止膜に加え、
導波路を端面近端で途切らせ、その出射端面に窓領域を
設けて端面反射率を等価的に下げる工夫がなされた。
て長距離光伝送系の中継器や、光検出器の直前での前置
増幅器として使用することにより、光信号のまま長距離
伝送が可能になる。また、光スイッチや交換器に組み込
むことにより損失補償をすることができるという特長を
有するため、盛んに研究が進められている。従来の半導
体活性素子としては通常、半導体レーザの両端面に反射
防止膜を蒸着などにより付加することで共振を抑制する
ことを行う、進行波型の半導体活性素子がよく知られて
いる。しかしながら、端面反射率を厳密に制御すること
は容易ではなく、現実には残留反射による利得の変動が
生じる。このため、当初用いられた反射防止膜に加え、
導波路を端面近端で途切らせ、その出射端面に窓領域を
設けて端面反射率を等価的に下げる工夫がなされた。
【０００３】しかし、従来の窓領域を導波路の延長方向
に有する半導体活性素子では、窓領域を長く取ると活性
層から出た光が窓領域の電極により散乱したり干渉する
ことがあり、遠視野像を乱したり主ビームが基板方向に
偏向することがあり、その結果シングルモードファイバ
との結合特性を悪化させていた。
に有する半導体活性素子では、窓領域を長く取ると活性
層から出た光が窓領域の電極により散乱したり干渉する
ことがあり、遠視野像を乱したり主ビームが基板方向に
偏向することがあり、その結果シングルモードファイバ
との結合特性を悪化させていた。
【０００４】そこで、窓端面構造を採用しながら、活性
領域から電極までの厚さと窓領域の長さとを一定の関係
にした発明が提示されている（特開平１−３２１６７５
号公報）。この発明は、信号光に対して光閉じ込め効果
を有する活性領域が一方または両方の端面近傍で途切れ
ることにより形成された窓領域を有する半導体増幅器で
あって、信号光の波長をλ、活性領域の途切れ部分から
端面までの窓領域の長さをｌｗ、円周率をπ、活性領域
の途切れ部から端面までの窓領域の屈折率をｎ、活性領
域の途切れ部分における活性領域の厚さ方向の信号光ビ
ーム径をｗ０とするとき、活性領域から上部の電極まで
の距離をλｌｗ／２πｎｗ０よりも大きく設定したこと
を特徴とする。この発明は、窓構造が本来的に有する窓
領域の上部での光の反射という問題を解決し、結果とし
て、シングルモードファイバとの結合効率を飛躍的に向
上したとされる。
領域から電極までの厚さと窓領域の長さとを一定の関係
にした発明が提示されている（特開平１−３２１６７５
号公報）。この発明は、信号光に対して光閉じ込め効果
を有する活性領域が一方または両方の端面近傍で途切れ
ることにより形成された窓領域を有する半導体増幅器で
あって、信号光の波長をλ、活性領域の途切れ部分から
端面までの窓領域の長さをｌｗ、円周率をπ、活性領域
の途切れ部から端面までの窓領域の屈折率をｎ、活性領
域の途切れ部分における活性領域の厚さ方向の信号光ビ
ーム径をｗ０とするとき、活性領域から上部の電極まで
の距離をλｌｗ／２πｎｗ０よりも大きく設定したこと
を特徴とする。この発明は、窓構造が本来的に有する窓
領域の上部での光の反射という問題を解決し、結果とし
て、シングルモードファイバとの結合効率を飛躍的に向
上したとされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この発明にも
問題が残る。すなわち、活性層から上部の電極までの距
離が遠くなるため放熱特性が悪くなることは避けられな
い上、残留反射率を確実に抑圧できず利得変動を生じる
ことがあるため、端面反射率をさらに下げる必要性が生
じる。また、クラッド層の厚さを厚くするということは
製造工程上、非常に時間がかかり、その成長中にキャリ
アの分布が変化してしまい、また、その厚さにはばらつ
きが大きく、理想的な形状をつくり出すのが難しいとい
う問題もある。
問題が残る。すなわち、活性層から上部の電極までの距
離が遠くなるため放熱特性が悪くなることは避けられな
い上、残留反射率を確実に抑圧できず利得変動を生じる
ことがあるため、端面反射率をさらに下げる必要性が生
じる。また、クラッド層の厚さを厚くするということは
製造工程上、非常に時間がかかり、その成長中にキャリ
アの分布が変化してしまい、また、その厚さにはばらつ
きが大きく、理想的な形状をつくり出すのが難しいとい
う問題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では以下の構成を採用した。半導体基板１上
に形成されたダブルヘテロ導波路層２と、そのダブルヘ
テロ導波路層２からの光の出射端面に形成された窓領域
４とを備えた半導体活性素子において、その窓領域４を
構成する素材は半導体基板１と実質的に同等な素材であ
り、その窓領域４は半導体基板１からダブルヘテロ導波
路層２の上方まで延びる高さを有し、上端面には光反射
層１２を備えている。そして、導波路の軸方向に延びた
位置に在る端面１３はダブルヘテロ導波路層２に垂直な
面に対し、傾斜している。 この構成を採用したことに
より、活性層から出射された光の素子端面での反射率は
抑制され、出射されるビームを水平へ戻すようにしたも
のである。
め、本発明では以下の構成を採用した。半導体基板１上
に形成されたダブルヘテロ導波路層２と、そのダブルヘ
テロ導波路層２からの光の出射端面に形成された窓領域
４とを備えた半導体活性素子において、その窓領域４を
構成する素材は半導体基板１と実質的に同等な素材であ
り、その窓領域４は半導体基板１からダブルヘテロ導波
路層２の上方まで延びる高さを有し、上端面には光反射
層１２を備えている。そして、導波路の軸方向に延びた
位置に在る端面１３はダブルヘテロ導波路層２に垂直な
面に対し、傾斜している。 この構成を採用したことに
より、活性層から出射された光の素子端面での反射率は
抑制され、出射されるビームを水平へ戻すようにしたも
のである。
【０００７】
【作用】進行波型の半導体活性素子では、両端面の反射
率を抑えることで発振を抑え誘導放出のみを取り出す効
果を持つ。この時、素子端面での反射率の抑圧機構とし
て活性層を端面付近で途切れることによって形成された
端面窓構造が検討されてきた。しかし、前述の通り、通
常の窓構造では電極からの反射光と直接光が干渉を起こ
し遠視野像を偏向させることがあった。本発明は窓端面
を活性層のダブルヘテロ接合界面に垂直な方向から傾斜
させることにより、端面反射率と、ビームの偏向の問題
を放熱特性を悪化させることなく解決するものである。
傾斜角度は、遠視野像の偏向角度から逆算して決定すれ
ばよい。
率を抑えることで発振を抑え誘導放出のみを取り出す効
果を持つ。この時、素子端面での反射率の抑圧機構とし
て活性層を端面付近で途切れることによって形成された
端面窓構造が検討されてきた。しかし、前述の通り、通
常の窓構造では電極からの反射光と直接光が干渉を起こ
し遠視野像を偏向させることがあった。本発明は窓端面
を活性層のダブルヘテロ接合界面に垂直な方向から傾斜
させることにより、端面反射率と、ビームの偏向の問題
を放熱特性を悪化させることなく解決するものである。
傾斜角度は、遠視野像の偏向角度から逆算して決定すれ
ばよい。
【０００８】
【実施例】まず、本発明の半導体活性素子の構成を図
１、図２を用いて説明する。
１、図２を用いて説明する。
【０００９】図１は本発明の素子の構成を示した図であ
り、（Ａ）は、出射方向に対して平行方向からみた図、
（Ｂ）は、（Ａ）をイ−ロで切断した図である。図１か
らわかるように、半導体基板１上に形成されたダブルヘ
テロ導波路層２と、そのダブルヘテロ導波路層２からの
光の出射端面に形成された窓領域４とを備えた半導体活
性素子において、その窓領域４を構成する素材は半導体
基板１と実質的に同等な素材であり、その窓領域４は半
導体基板１からダブルヘテロ導波路層２の上方まで延び
る高さを有し、上端面にはコーティング層８と電極９が
あり光反射層１２となる。そして、導波路の軸方向に延
びた位置に在る端面１３はダブルヘテロ導波路層２に垂
直な面に対し、傾斜している。この構成を採用したこと
により、ダブルヘテロ導波路層２である活性層から出射
された光の素子端面での反射率は抑制され、出射される
ビームを水平へ戻すようにしたものである。
り、（Ａ）は、出射方向に対して平行方向からみた図、
（Ｂ）は、（Ａ）をイ−ロで切断した図である。図１か
らわかるように、半導体基板１上に形成されたダブルヘ
テロ導波路層２と、そのダブルヘテロ導波路層２からの
光の出射端面に形成された窓領域４とを備えた半導体活
性素子において、その窓領域４を構成する素材は半導体
基板１と実質的に同等な素材であり、その窓領域４は半
導体基板１からダブルヘテロ導波路層２の上方まで延び
る高さを有し、上端面にはコーティング層８と電極９が
あり光反射層１２となる。そして、導波路の軸方向に延
びた位置に在る端面１３はダブルヘテロ導波路層２に垂
直な面に対し、傾斜している。この構成を採用したこと
により、ダブルヘテロ導波路層２である活性層から出射
された光の素子端面での反射率は抑制され、出射される
ビームを水平へ戻すようにしたものである。
【００１０】（製造方法）この素子の製造工程を図２を
用いて説明する。まず、液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）、または気相エピタキシャル成長
法（以下、ＶＰＥ法という）を用いて、ｎ−ＩｎＰの半
導体基板１の上部にダブルヘテロ導波路層２として、波
長組成１．５８μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰの活性
領域を、ｐ−ＩｎＰクラッド層３をそれぞれ厚さ０．２
μｍ、２μｍの順に結晶成長する（ａ）。
用いて説明する。まず、液相エピタキシャル成長法（以
下、ＬＰＥ法という）、または気相エピタキシャル成長
法（以下、ＶＰＥ法という）を用いて、ｎ−ＩｎＰの半
導体基板１の上部にダブルヘテロ導波路層２として、波
長組成１．５８μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰの活性
領域を、ｐ−ＩｎＰクラッド層３をそれぞれ厚さ０．２
μｍ、２μｍの順に結晶成長する（ａ）。
【００１１】次に、プラズマＣＶＤ法によりｐ−ＩｎＰ
クラッド層３の上部に１０００オングストロームのＳｉ
Ｎ膜７を堆積する（ｂ）。
クラッド層３の上部に１０００オングストロームのＳｉ
Ｎ膜７を堆積する（ｂ）。
【００１２】次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、
この多層半導体結晶のダブルヘテロ導波路層２である活
性層に相当する部分において、幅４μｍ、長さ６００μ
ｍ、深さ７μｍの短冊状のメサストライプを形成する。
このとき、窓領域４に相当する部分においては、メサス
トライプが存在しない領域が同時に形成される。窓領域
４の長さは２０μｍとする（ｃ）。
この多層半導体結晶のダブルヘテロ導波路層２である活
性層に相当する部分において、幅４μｍ、長さ６００μ
ｍ、深さ７μｍの短冊状のメサストライプを形成する。
このとき、窓領域４に相当する部分においては、メサス
トライプが存在しない領域が同時に形成される。窓領域
４の長さは２０μｍとする（ｃ）。
【００１３】次に、上記多層半導体結晶の上にメサスト
ライプの上部を除いて、ｐ−ＩｎＰの電流ブロック層
５、ｎ−ＩｎＰの電流ブロック層６をそれぞれ平坦部で
の厚さで２μｍ、５μｍで、順にＬＰＥ法またはＶＰＥ
法により結晶成長する（ｄ）。
ライプの上部を除いて、ｐ−ＩｎＰの電流ブロック層
５、ｎ−ＩｎＰの電流ブロック層６をそれぞれ平坦部で
の厚さで２μｍ、５μｍで、順にＬＰＥ法またはＶＰＥ
法により結晶成長する（ｄ）。
【００１４】次に、メサストライプの上部のＳｉＮ膜７
を剥離し、全面に波長組成１．１μｍのｐ＋−ＩｎＧａ
ＡｓＰのコンタクト層８を厚さ１μｍ、ＬＰＥ法、また
はＶＰＥ法により結晶成長する（ｅ）。
を剥離し、全面に波長組成１．１μｍのｐ＋−ＩｎＧａ
ＡｓＰのコンタクト層８を厚さ１μｍ、ＬＰＥ法、また
はＶＰＥ法により結晶成長する（ｅ）。
【００１５】次に、コンタクト層８の表面にＺｎ／Ａｕ
／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型の電極９を形成し、ｎ
−ＩｎＰの半導体基板１の下面にはＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕからなるｎ型の電極１０を形成する（ｆ）。
／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型の電極９を形成し、ｎ
−ＩｎＰの半導体基板１の下面にはＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕからなるｎ型の電極１０を形成する（ｆ）。
【００１６】次に、ドライエッチッグにより、窓領域４
の両端面をエッチングする（ｇ）。
の両端面をエッチングする（ｇ）。
【００１７】そのエッチングされた面にＳｉ０２膜１１
をコーティングする（ｈ）。
をコーティングする（ｈ）。
【００１８】一般の窓構造の場合、遠視野像は１５度程
度基板平面方向に偏向してしまう。従って窓領域４の両
方の端面を活性層のダブルヘテロ導波路に垂直な面に対
して約６．５度の傾斜させるようにエッチングすれば、
偏向を修正することができる。さらに、このとき、窓領
域４の両端面が活性層に対して垂直からずれるので、等
価的な反射率は垂直な場合と比べて半分以下にすること
ができる。このため、半導体活性素子に必要不可欠な低
反射率を確実に得ることができる。
度基板平面方向に偏向してしまう。従って窓領域４の両
方の端面を活性層のダブルヘテロ導波路に垂直な面に対
して約６．５度の傾斜させるようにエッチングすれば、
偏向を修正することができる。さらに、このとき、窓領
域４の両端面が活性層に対して垂直からずれるので、等
価的な反射率は垂直な場合と比べて半分以下にすること
ができる。このため、半導体活性素子に必要不可欠な低
反射率を確実に得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の半導体活性素子によれば、導波
路の軸方向に延びた位置に在る端面１３がダブルヘテロ
導波路に垂直な面に対して傾斜しているので、活性層か
ら出射された光が、導波路の軸方向に延びた位置に在る
端面１２で起こす反射は、充分抑圧でき、かつ良好な遠
視野像を得ることができる。その結果シングルモードフ
ァイバとの結合効率が改善された半導体活性素子を得ら
れる。
路の軸方向に延びた位置に在る端面１３がダブルヘテロ
導波路に垂直な面に対して傾斜しているので、活性層か
ら出射された光が、導波路の軸方向に延びた位置に在る
端面１２で起こす反射は、充分抑圧でき、かつ良好な遠
視野像を得ることができる。その結果シングルモードフ
ァイバとの結合効率が改善された半導体活性素子を得ら
れる。
【００２０】
【図１】本発明の素子の構成を示した図である。
【図２】本発明の製造工程を示した図である。
１ 半導体基板 ２ ダブルヘテロ導波路層 ３ クラッド層 ４ 窓領域 ５ 電流ブロック層 ６ 電流ブロック層 ７ ＳｉＮ膜 ８ コンタクト層 ９ 電極 １０ 電極 １１ ＳｉＯ２膜 １２ 光反射層 １３ 導波路の軸方向に延びた位置に在る端面。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に形成されたダブルヘテロ導
波路層（２）と、該ダブルヘテロ導波路層からの光の出
射端面に形成された窓領域（４）とを備えた半導体活性
素子において、 前記窓領域は半導体基板と実質的に同等な素材でなり、
半導体基板からダブルヘテロ導波路層の上方まで延びる
高さを有し、上端面には光反射層（１２）を備え、導波
路の軸方向に延びた位置に在る端面（１３）はダブルヘ
テロ導波路層に垂直な面に対し、傾斜していることを特
徴とする半導体活性素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18608292A JPH065983A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 半導体活性素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18608292A JPH065983A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 半導体活性素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065983A true JPH065983A (ja) | 1994-01-14 |
Family
ID=16182066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18608292A Pending JPH065983A (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 半導体活性素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065983A (ja) |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP18608292A patent/JPH065983A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4573158A (en) | Distributed feedback semiconductor laser | |
| US5737474A (en) | Semiconductor optical device | |
| EP1052747A2 (en) | Semiconductor laser, semiconductor optical amplifier, and production method thereof | |
| JP3153727B2 (ja) | スーパールミネッセントダイオード | |
| JPH0648745B2 (ja) | 傾斜ファセット付きテーパ状導波路の進行波レーザ増幅器 | |
| JP2839699B2 (ja) | 進行波型光増幅器 | |
| US5446753A (en) | Current block type semiconductor laser | |
| EP1076388A1 (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| EP0602603B1 (en) | Semiconductor laser with optimum resonator | |
| JP2003133638A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ素子及びレーザモジュール | |
| JPH0461514B2 (ja) | ||
| JP3017869B2 (ja) | 半導体光増幅器 | |
| Mukai et al. | Laser beam scanning using a local deflector integrated with an effective mode filter | |
| JPH065983A (ja) | 半導体活性素子 | |
| JP4309636B2 (ja) | 半導体レーザおよび光通信用素子 | |
| JPH0722215B2 (ja) | 集積型半導体レーザ | |
| JP3027651B2 (ja) | 半導体光増幅器 | |
| US5069561A (en) | Monolithically integrated ridge waveguide semiconductor optical preamplifier | |
| JP2531719B2 (ja) | 半導体レ―ザ― | |
| JP3208860B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2716125B2 (ja) | 光増幅器 | |
| JP2628735B2 (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JPH0715080A (ja) | 半導体光部品 | |
| US20220344902A1 (en) | Semiconductor Laser Structure for Higher-Order Mode Suppression | |
| JP3127635B2 (ja) | 半導体レーザ |