JPH0666514B2 - 集積型半導体レ−ザ - Google Patents
集積型半導体レ−ザInfo
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- JPH0666514B2 JPH0666514B2 JP60162576A JP16257685A JPH0666514B2 JP H0666514 B2 JPH0666514 B2 JP H0666514B2 JP 60162576 A JP60162576 A JP 60162576A JP 16257685 A JP16257685 A JP 16257685A JP H0666514 B2 JPH0666514 B2 JP H0666514B2
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- semiconductor laser
- integrated semiconductor
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- line width
- guide layer
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- 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
- H01S5/1082—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 with a special facet structure, e.g. structured, non planar, oblique
- H01S5/1085—Oblique facets
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- H—ELECTRICITY
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- 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
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- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、素子内部に回折格子を有する集積型の半導体
レーザに関する。
レーザに関する。
（従来技術とその問題点） 高速変調時にも安定に単一軸モード発振を示し、長距離
大容量の光フアイバ通信用光源に適した分布帰還型（Ｄ
ＦＢ）、分布ブラツグ反射型（ＤＢＲ）の半導体レーザ
（ＬＤ）の開発が活発に進められている。それらの半導
体レーザの性能が高まり、比較的狭いスペクトル線幅を
有するものが作られるようになり、光ヘテロダイン通信
方式への応用が考えられるようになつてきた。光ヘテロ
ダイン通信方式は、直接検波方式と比べて受信感度の飛
躍向上がはかられるから、将来の長距離大容量光フアイ
バ伝送方式として期待されている。それに用いる信号光
源、局部発振光源には、安定な単一軸モード動作と狭い
スペクトル線幅が要求される。従来光ヘテロダイン通信
方式へ適用するために、単体のＤＦＢ−ＬＤ，ＤＢＲ−
ＬＤを比較的高い出力レベルで用いたり、あるいはこれ
らのレーザに外部鏡を取りつけて、狭いスペクトル線幅
を実現してきたが、前者に対しては最小数MHz程度まで
しか実現できないという問題があり、後者は１MHz以下
の線幅が得られているものの安定性の点で問題があり、
やはり単体の半導体レーザで狭いスペクトル線幅を実現
することが望まれる。
大容量の光フアイバ通信用光源に適した分布帰還型（Ｄ
ＦＢ）、分布ブラツグ反射型（ＤＢＲ）の半導体レーザ
（ＬＤ）の開発が活発に進められている。それらの半導
体レーザの性能が高まり、比較的狭いスペクトル線幅を
有するものが作られるようになり、光ヘテロダイン通信
方式への応用が考えられるようになつてきた。光ヘテロ
ダイン通信方式は、直接検波方式と比べて受信感度の飛
躍向上がはかられるから、将来の長距離大容量光フアイ
バ伝送方式として期待されている。それに用いる信号光
源、局部発振光源には、安定な単一軸モード動作と狭い
スペクトル線幅が要求される。従来光ヘテロダイン通信
方式へ適用するために、単体のＤＦＢ−ＬＤ，ＤＢＲ−
ＬＤを比較的高い出力レベルで用いたり、あるいはこれ
らのレーザに外部鏡を取りつけて、狭いスペクトル線幅
を実現してきたが、前者に対しては最小数MHz程度まで
しか実現できないという問題があり、後者は１MHz以下
の線幅が得られているものの安定性の点で問題があり、
やはり単体の半導体レーザで狭いスペクトル線幅を実現
することが望まれる。
そこで、本発明の目的は、上述の観点にたつて、素子の
信頼性及び安定性に優れ、狭いスペクトル線幅が実現で
きる集積型半導体レーザを提供することである。
信頼性及び安定性に優れ、狭いスペクトル線幅が実現で
きる集積型半導体レーザを提供することである。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段
は、半導体基板上に少なくとも活性層と回折格子とを有
する集積型半導体レーザであつて、共振器の光路として
前記活性層に直列にガイド層が形成され、前記ガイド層
が少なくとも２つの反射端面を有することを特徴とす
る。
は、半導体基板上に少なくとも活性層と回折格子とを有
する集積型半導体レーザであつて、共振器の光路として
前記活性層に直列にガイド層が形成され、前記ガイド層
が少なくとも２つの反射端面を有することを特徴とす
る。
（発明の作用、原理） 単体のＤＦＢ−ＬＤあるいはＤＢＲ−ＬＤにおいては素
子長を長くすることや、回折格子との結合を大きくする
ことによつてスペクトル線幅をより小さくすることが可
能だが、活性層内部の結晶組成の不均一性などから、こ
れまで数MHz程度の線幅が限界であつた。これに対し、
外部鏡を用いる等してレーザ光の往復の距離を長くし
て、実効的な共振器長を大きくすることにより、さらに
狭い線幅を実現できる。ところがこの場合にはレーザ素
子と外部鏡との相対位置が重要であり、わずかな位置ず
れによつても特性が大きく左右されてしまう。
子長を長くすることや、回折格子との結合を大きくする
ことによつてスペクトル線幅をより小さくすることが可
能だが、活性層内部の結晶組成の不均一性などから、こ
れまで数MHz程度の線幅が限界であつた。これに対し、
外部鏡を用いる等してレーザ光の往復の距離を長くし
て、実効的な共振器長を大きくすることにより、さらに
狭い線幅を実現できる。ところがこの場合にはレーザ素
子と外部鏡との相対位置が重要であり、わずかな位置ず
れによつても特性が大きく左右されてしまう。
そこで、活性層を有する活性領域と少なくとも一方の端
面に高反射コーテイング膜を形成したガイド層とを１つ
の半導体基板上に集積化することにより単体のＬＤにお
いても外部鏡を用いた場合と同様の効果が期待できる。
しかし、素子長そのものをあまり細長くしてしまうと取
扱いの点で破損しやすい。少なくとも２つの反射端面を
用いてレーザ光を多重反射させると適当な大きさの素子
でも狭いスペクトル線幅が実現できる。
面に高反射コーテイング膜を形成したガイド層とを１つ
の半導体基板上に集積化することにより単体のＬＤにお
いても外部鏡を用いた場合と同様の効果が期待できる。
しかし、素子長そのものをあまり細長くしてしまうと取
扱いの点で破損しやすい。少なくとも２つの反射端面を
用いてレーザ光を多重反射させると適当な大きさの素子
でも狭いスペクトル線幅が実現できる。
（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例である集積型ＤＦＢ−ＬＤの
平面図を示す。活性層を有するＤＦＢ−ＬＤ１の一方の
出力側にガイド層３が延びており、レーザ光は２つの反
射面６で反射され、さらに反射端面７で反射して活性層
に再入射される。このようにしてガイド層３を３つの反
射面で反射させることにより、実効的に共振器長を大き
くすることができる。
平面図を示す。活性層を有するＤＦＢ−ＬＤ１の一方の
出力側にガイド層３が延びており、レーザ光は２つの反
射面６で反射され、さらに反射端面７で反射して活性層
に再入射される。このようにしてガイド層３を３つの反
射面で反射させることにより、実効的に共振器長を大き
くすることができる。
このような素子を実際に作製するには第２図に示すよう
に、InP基板１０上のＤＦＢ−ＬＤとなる部分に回折格
子１１を形成する。その上に発光波長１．３μに相当す
るIn0.72 Ga0.28 As0.61 P0.39ガイド層３、発光波長
１．５５μｍに相当するIn0.59 Ga0.41 As0.90 P0.10活
性層１３、InP層を積層したのち、回折格子１１部分に
活性層１３を残すように選択的にエツチングする。その
うえにInPクラツド層１４を全体にわたつて積層したの
ち、第１図のような形状にメサエツチングを行なつてメ
サストライプを形成し、全体を埋め込み構造とし、ＤＦ
Ｂ−ＬＤの部分のみに電極２を形成する。さらにエツチ
ングを行なつて斜め反射面６を形成し、その後個々の素
子に切り出す。斜め反射面６および反射端面７には高反
射率化するためにSiN／Ａｕの高反射コート膜を形成す
る。また、フアブリペローモードの抑制の目的でＤＦＢ
−ＬＤ１の出力端面にはＡＲコート膜８を形成した。
に、InP基板１０上のＤＦＢ−ＬＤとなる部分に回折格
子１１を形成する。その上に発光波長１．３μに相当す
るIn0.72 Ga0.28 As0.61 P0.39ガイド層３、発光波長
１．５５μｍに相当するIn0.59 Ga0.41 As0.90 P0.10活
性層１３、InP層を積層したのち、回折格子１１部分に
活性層１３を残すように選択的にエツチングする。その
うえにInPクラツド層１４を全体にわたつて積層したの
ち、第１図のような形状にメサエツチングを行なつてメ
サストライプを形成し、全体を埋め込み構造とし、ＤＦ
Ｂ−ＬＤの部分のみに電極２を形成する。さらにエツチ
ングを行なつて斜め反射面６を形成し、その後個々の素
子に切り出す。斜め反射面６および反射端面７には高反
射率化するためにSiN／Ａｕの高反射コート膜を形成す
る。また、フアブリペローモードの抑制の目的でＤＦＢ
−ＬＤ１の出力端面にはＡＲコート膜８を形成した。
以上のように作製した素子において、活性層１３の長さ
２５０μｍ、ガイド層３の全長を４５００μｍとしたも
のにおいて、室温ＣＷ動作での発振しきい値電流２０m
A，微分量子効率３０％、最大出力６０mWまで、最高Ｃ
Ｗ動作温度１００℃以上までの安定な単一軸モード発振
を示す素子が再現性よく得られた。さらに、１０mW付近
の出力レベルでも６００KHzであり、従来の素子に比べ
て約1/10の狭いスペクトル線幅が得られた。
２５０μｍ、ガイド層３の全長を４５００μｍとしたも
のにおいて、室温ＣＷ動作での発振しきい値電流２０m
A，微分量子効率３０％、最大出力６０mWまで、最高Ｃ
Ｗ動作温度１００℃以上までの安定な単一軸モード発振
を示す素子が再現性よく得られた。さらに、１０mW付近
の出力レベルでも６００KHzであり、従来の素子に比べ
て約1/10の狭いスペクトル線幅が得られた。
なお、本発明の実施例においてはガイド層３中を光が〃
コ〃の次型に多重反射させる構成のものを示したが、も
ちろんこれに限るものではなく反射点が２点あるいは４
点以上になるような構成を採用して何ら差しつかえな
い。また、光源としてはＤＦＢ−ＬＤ１を用いて示した
が、ＤＢＲ構造を採用してもかまわない。活性層１３と
ガイド層３の接続のしかたもここに示したようなものだ
けでなく、選択的にエピタキシヤル成長するような方式
を採用してもよい。用いる半導体材料もＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系のみならず、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系等他の半導体材料を用いて何
らさしつかえない。
コ〃の次型に多重反射させる構成のものを示したが、も
ちろんこれに限るものではなく反射点が２点あるいは４
点以上になるような構成を採用して何ら差しつかえな
い。また、光源としてはＤＦＢ−ＬＤ１を用いて示した
が、ＤＢＲ構造を採用してもかまわない。活性層１３と
ガイド層３の接続のしかたもここに示したようなものだ
けでなく、選択的にエピタキシヤル成長するような方式
を採用してもよい。用いる半導体材料もＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系のみならず、ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ，Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系等他の半導体材料を用いて何
らさしつかえない。
（発明の効果） 本発明の特徴は、回折格子を有するＤＦＢ，ＤＢＲ−Ｌ
Ｄ等の集積型半導体レーザにおいて、活性層とガイド層
とが直接に形成され、ガイド層の複数の反射端面を有す
るようにしたことである。このように、本発明の集積型
半導体レーザは、外部鏡を用いない構造の単体であるか
ら、信頼性及び安定性に優れ、しかも前述の如くに１MH
z以下の狭いスペクトル線幅を有する。従つて、本発明
によれば光ヘテロダイン通信方式光源として有望でかつ
小形な集積型ＤＦＢ＝ＬＤ，ＤＢＲ−ＬＤ等の集積型半
導体レーザが提供できる。
Ｄ等の集積型半導体レーザにおいて、活性層とガイド層
とが直接に形成され、ガイド層の複数の反射端面を有す
るようにしたことである。このように、本発明の集積型
半導体レーザは、外部鏡を用いない構造の単体であるか
ら、信頼性及び安定性に優れ、しかも前述の如くに１MH
z以下の狭いスペクトル線幅を有する。従つて、本発明
によれば光ヘテロダイン通信方式光源として有望でかつ
小形な集積型ＤＦＢ＝ＬＤ，ＤＢＲ−ＬＤ等の集積型半
導体レーザが提供できる。
第１図は本発明の一実施例である集積型ＤＦＢ−ＬＤの
平面図、第２図は第１図実施例の構造を示す断面図であ
る。 １…ＤＦＢ−ＬＤ、２…電極、３…ガイド層、４…Ｓｉ
Ｎ 膜、５…Ａｕ コート膜、６…斜め反射面、７…反
射端面、８…ＡＲ コート膜、１０…ＩｎＰ基板、１１
…回折格子、１３…活性層、１４……クラツド層。
平面図、第２図は第１図実施例の構造を示す断面図であ
る。 １…ＤＦＢ−ＬＤ、２…電極、３…ガイド層、４…Ｓｉ
Ｎ 膜、５…Ａｕ コート膜、６…斜め反射面、７…反
射端面、８…ＡＲ コート膜、１０…ＩｎＰ基板、１１
…回折格子、１３…活性層、１４……クラツド層。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に少なくとも活性層と回折格
子とを有する集積型半導体レーザにおいて、共振器の光
路として前記活性層に直列にガイド層が形成され、前記
ガイド層が少なくとも２つの反射端面を有することを特
徴とする集積型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162576A JPH0666514B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 集積型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162576A JPH0666514B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 集積型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223188A JPS6223188A (ja) | 1987-01-31 |
| JPH0666514B2 true JPH0666514B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=15757209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60162576A Expired - Lifetime JPH0666514B2 (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 集積型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666514B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649679A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Semiconductor laser of long resonator length |
| JP5862380B2 (ja) * | 2012-03-13 | 2016-02-16 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2016093187A1 (ja) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | 日本碍子株式会社 | 外部共振器型発光装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047124A (en) * | 1975-12-31 | 1977-09-06 | International Business Machines Corporation | Planar solid state laser array |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60162576A patent/JPH0666514B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6223188A (ja) | 1987-01-31 |
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