JPH07105566B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH07105566B2 JPH07105566B2 JP63218981A JP21898188A JPH07105566B2 JP H07105566 B2 JPH07105566 B2 JP H07105566B2 JP 63218981 A JP63218981 A JP 63218981A JP 21898188 A JP21898188 A JP 21898188A JP H07105566 B2 JPH07105566 B2 JP H07105566B2
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- waveguide
- active region
- light
- semiconductor laser
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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
- H01S5/10—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
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
-
- 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
- H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
- H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はROR（Resonant Optical Reflector）を外部共
振器として用いた半導体レーザに関する。本発明は、光
通信や光計測の光源として利用するに適する。
振器として用いた半導体レーザに関する。本発明は、光
通信や光計測の光源として利用するに適する。
本発明は、RORを外部共振器として用いた半導体レーザ
において、 活性領域とRORとをモノリシックに集積化することによ
り、 単一モード性に優れ、発光スペクトル線幅が狭く、小型
で安定な半導体レーザを提供することを目的とする。
において、 活性領域とRORとをモノリシックに集積化することによ
り、 単一モード性に優れ、発光スペクトル線幅が狭く、小型
で安定な半導体レーザを提供することを目的とする。
半導体レーザを単一モード発振させる方法として、共振
器の反射率に周波数特性をもたせることが行われてい
る。このようなレーザは、反射器の周波数特性を鋭くす
ること、すなわちＱ値を高くすることにより、単一モー
ド性が向上し、しかもスペクトル線幅を狭めることがで
きる。
器の反射率に周波数特性をもたせることが行われてい
る。このようなレーザは、反射器の周波数特性を鋭くす
ること、すなわちＱ値を高くすることにより、単一モー
ド性が向上し、しかもスペクトル線幅を狭めることがで
きる。
周波数特性をもつ反射器を半導体レーザとモノリシック
に集積化したものとしては、ブラッグ反射形レーザが知
られている。また、高いＱ値をもつ反射器としてRORが
提案され、これを外部共振器として用いた半導体レーザ
も報告されている。
に集積化したものとしては、ブラッグ反射形レーザが知
られている。また、高いＱ値をもつ反射器としてRORが
提案され、これを外部共振器として用いた半導体レーザ
も報告されている。
RORについては、ルドルフ・エフ・カザリノフ、チャー
ルズ・エイチ・ヘンリイおよびエヌ・アンダース・オル
ソン、「ナローバンド・レゾナント・オプティカル・リ
フレクタズ・アンド・レゾナント・オプティカル・トラ
ンスフォーマーズ・フォー・レーザ・スタビライゼーシ
ョン・アンド・ウェイブレングス・ディビジョン・マル
チプレクシング」、IEEEジャーナル・オブ・クウォンタ
ム・エレクトロニクス第QE−23巻第９号、1987年９月
（Rudolf F.Kazarinov,Charles H.Henry,and N.Anders
Olsson,“Narrow−Band Resonant Optical Reflectors
and Resonant Transformers for Laser Stabilization
and Wavelength Division Multiplexing",IEEE Journal
of Quantum Electronics,Vol.QE−23,No.9,September
1987）に詳しく説明されている。
ルズ・エイチ・ヘンリイおよびエヌ・アンダース・オル
ソン、「ナローバンド・レゾナント・オプティカル・リ
フレクタズ・アンド・レゾナント・オプティカル・トラ
ンスフォーマーズ・フォー・レーザ・スタビライゼーシ
ョン・アンド・ウェイブレングス・ディビジョン・マル
チプレクシング」、IEEEジャーナル・オブ・クウォンタ
ム・エレクトロニクス第QE−23巻第９号、1987年９月
（Rudolf F.Kazarinov,Charles H.Henry,and N.Anders
Olsson,“Narrow−Band Resonant Optical Reflectors
and Resonant Transformers for Laser Stabilization
and Wavelength Division Multiplexing",IEEE Journal
of Quantum Electronics,Vol.QE−23,No.9,September
1987）に詳しく説明されている。
また、RORを外部共振器として用いた半導体レーザにつ
いては、エヌ・アイ・オルソン・シー・エイチ・ヘンリ
イ・アール・エフ・カザリノフ、エイチ・ジェイ・リ
ー、ビー・エイチ・ジョンソンおよびケイ・ジェイ・オ
ーロウスキイ、「ナロー・ラインウィドス1.5μｍセミ
コンダクタ・レーザ・ウィズ・ア・レゾナント・オプテ
ィカル・リフレクタ」、アプライド・フィジクス・レタ
ーズ第51巻第15号1987年10月12日（N.A.Olsson,C.H.Hen
ry,R.F.Kazarinov,H.J.Lee,B.H.Johnson and k.J.Orlow
sky,“Narrow linewidth 1.5μm semiconductor laser
with a resonant optical reflector",Appl.Phys.Lett.
51（15）,12 Oct.1987）に詳しく説明されている。
いては、エヌ・アイ・オルソン・シー・エイチ・ヘンリ
イ・アール・エフ・カザリノフ、エイチ・ジェイ・リ
ー、ビー・エイチ・ジョンソンおよびケイ・ジェイ・オ
ーロウスキイ、「ナロー・ラインウィドス1.5μｍセミ
コンダクタ・レーザ・ウィズ・ア・レゾナント・オプテ
ィカル・リフレクタ」、アプライド・フィジクス・レタ
ーズ第51巻第15号1987年10月12日（N.A.Olsson,C.H.Hen
ry,R.F.Kazarinov,H.J.Lee,B.H.Johnson and k.J.Orlow
sky,“Narrow linewidth 1.5μm semiconductor laser
with a resonant optical reflector",Appl.Phys.Lett.
51（15）,12 Oct.1987）に詳しく説明されている。
一般に、反射器を半導体レーザとモノリシックに集積化
することにより、半導体レーザと反射器との結合損失を
減らすことができ、単一モード性を高めることができ、
発光スペクトル線幅を狭くすることができる。また、機
械的な振動による半導体レーザと外部共振器との間の距
離の変動を除くことができ、安定性を高めることができ
る。しかし、RORをモノリシックに集積化した構造の半
導体レーザはまだ報告されていない。
することにより、半導体レーザと反射器との結合損失を
減らすことができ、単一モード性を高めることができ、
発光スペクトル線幅を狭くすることができる。また、機
械的な振動による半導体レーザと外部共振器との間の距
離の変動を除くことができ、安定性を高めることができ
る。しかし、RORをモノリシックに集積化した構造の半
導体レーザはまだ報告されていない。
この理由は、半導体レーザの活性領域とRORの導波路と
の結合効率の問題、およびRORの導波路損失の問題があ
り、これらの問題を両立させることが困難であるからで
ある。
の結合効率の問題、およびRORの導波路損失の問題があ
り、これらの問題を両立させることが困難であるからで
ある。
本発明は、この問題点を克服し、半導体レーザとRORと
をモノリシックに集積化することのできる構造を提供す
ることを目的とする。
をモノリシックに集積化することのできる構造を提供す
ることを目的とする。
本発明の第一の観点によると、半導体により形成された
活性領域と、この活性領域からの出力光を反射して上記
活性領域に帰還させる外部共振器とを備え、外部共振器
は、活性領域からの出力光が入射する第一導波路と、こ
の第一導波路との間で相互に光が結合する第二導波路と
を含み、この第二導波路に、第一導波路から結合した光
に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反射器を含
み、活性領域と外部共振器とが同一基板上に形成された
半導体レーザにおいて、活性領域は量子井戸構造を含
み、第一導波路および第二導波路は、量子井戸構造の延
長部が無秩序化された層を導波層として含むことを特徴
とする半導体レーザが提供される。この構成により、活
性領域の出力光を第一導波路さらには第二導波路に有効
に結合させる構造を容易に得ることができる。
活性領域と、この活性領域からの出力光を反射して上記
活性領域に帰還させる外部共振器とを備え、外部共振器
は、活性領域からの出力光が入射する第一導波路と、こ
の第一導波路との間で相互に光が結合する第二導波路と
を含み、この第二導波路に、第一導波路から結合した光
に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反射器を含
み、活性領域と外部共振器とが同一基板上に形成された
半導体レーザにおいて、活性領域は量子井戸構造を含
み、第一導波路および第二導波路は、量子井戸構造の延
長部が無秩序化された層を導波層として含むことを特徴
とする半導体レーザが提供される。この構成により、活
性領域の出力光を第一導波路さらには第二導波路に有効
に結合させる構造を容易に得ることができる。
本発明の第二観点によると、外部共振器が、ブラッグ反
射器と第一導波路との間に、光の結合を防止するための
溝を含むことを特徴とする半導体レーザが提供される。
このばあいには、第一導波路と第二導波路との一部のみ
で光を結合させるために導波路を曲げる必要がなくな
り、導波路曲がりによって生じる損失を減らすことがで
きる。
射器と第一導波路との間に、光の結合を防止するための
溝を含むことを特徴とする半導体レーザが提供される。
このばあいには、第一導波路と第二導波路との一部のみ
で光を結合させるために導波路を曲げる必要がなくな
り、導波路曲がりによって生じる損失を減らすことがで
きる。
本発明の第三の観点によると、第一導波路と第二導波路
とは積層構造の異なる層に形成されたことを特徴とする
半導体レーザが提供される。第一導波路と第二導波路と
が互いに積層されるので、素子面積をさらに小さくする
ことができる。
とは積層構造の異なる層に形成されたことを特徴とする
半導体レーザが提供される。第一導波路と第二導波路と
が互いに積層されるので、素子面積をさらに小さくする
ことができる。
いずれの場合にも、ブラッグ反射器に電流または電圧を
供給してその等価屈折率を制御する手段を備えることが
できる。
供給してその等価屈折率を制御する手段を備えることが
できる。
本発明の第四の観点は上述の第一の観点の半導体レーザ
を製造する方法であり、半導体基板上に量子井戸構造を
形成する工程と、この量子井戸構造の一部に活性領域を
形成するとともに、この活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化する工程と、この工程により無秩序化さ
れた領域に、活性領域からの出力光が入射する第一導波
路と、この第一導波路との間で相互に光が結合する第二
導波路と、この第二導波路に第一導波路から結合した光
に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反射器とを
形成する工程とを含むことを特徴とする。
を製造する方法であり、半導体基板上に量子井戸構造を
形成する工程と、この量子井戸構造の一部に活性領域を
形成するとともに、この活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化する工程と、この工程により無秩序化さ
れた領域に、活性領域からの出力光が入射する第一導波
路と、この第一導波路との間で相互に光が結合する第二
導波路と、この第二導波路に第一導波路から結合した光
に含まれる特定波長の光を反射するブラッグ反射器とを
形成する工程とを含むことを特徴とする。
活性領域とRORとをモノリシックに集積化することによ
り、半導体レーザを小型化できるとともに、活性領域と
外部共振器との光結合効率を高めることができる。ま
た、機械的な振動などの影響を除くことができる。した
がって、単一モード性が良好で、発光スペクトル線幅が
狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる。
り、半導体レーザを小型化できるとともに、活性領域と
外部共振器との光結合効率を高めることができる。ま
た、機械的な振動などの影響を除くことができる。した
がって、単一モード性が良好で、発光スペクトル線幅が
狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる。
第１図は本発明第一実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図を示す。この図面では、素子の各部および
層構造を明確にするため、必要な部分を誇張して示して
いる。
おける斜視図を示す。この図面では、素子の各部および
層構造を明確にするため、必要な部分を誇張して示して
いる。
第１図（ａ）は、半導体基板上に量子井戸構造を形成す
る工程を示す。すなわち、基板１上にバッファ層２、ク
ラッド層３、グレイデドインデクス層４、量子井戸層
５、グレイデドインデクス層６および導波層７を順番に
成長させる。
る工程を示す。すなわち、基板１上にバッファ層２、ク
ラッド層３、グレイデドインデクス層４、量子井戸層
５、グレイデドインデクス層６および導波層７を順番に
成長させる。
第１図（ｂ）は、この量子井戸構造の一部に活性領域を
形成するとともに、この活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化する工程を示す。すなわち、導波層７上
の活性領域を形成する領域にマクス８を設け、イオン注
入を行う。この後に熱処理して、活性領域以外の部分の
量子井戸層５を無秩序化する。
形成するとともに、この活性領域以外の部分の量子井戸
構造を無秩序化する工程を示す。すなわち、導波層７上
の活性領域を形成する領域にマクス８を設け、イオン注
入を行う。この後に熱処理して、活性領域以外の部分の
量子井戸層５を無秩序化する。
第１図（ｃ）〜（ｅ）は、無秩序化された領域に、活性
領域からの出力光が入射する第一導波路と、この第一導
波路との間で相互に光が結合する第二導波路と、第二導
波路に第一導波路から結合した光に含まれる特定波長の
光を反射するブラッグ反射器15とを形成する工程を示
す。
領域からの出力光が入射する第一導波路と、この第一導
波路との間で相互に光が結合する第二導波路と、第二導
波路に第一導波路から結合した光に含まれる特定波長の
光を反射するブラッグ反射器15とを形成する工程を示
す。
第１図（ｃ）に示す工程では、導波層７に二つの回折格
子10を刻む。領域９は、無秩序化されていない領域を示
す。
子10を刻む。領域９は、無秩序化されていない領域を示
す。
第１図（ｄ）に示す工程では、導波層７の上にクラッド
層11およびキャップ層12を成長させる。
層11およびキャップ層12を成長させる。
第１図（ｅ）に示す工程では、領域９の上の部分を残し
てキャップ層12をエッチングして活性領域を形成し、さ
らに、クラッド層11をエッチングしてリッジを形成す
る。このリッジ13、14により屈折率が実効的に変化し、
その領域に第一導波路および第二導波路が形成される。
第二導波路は回折格子10が設けられた領域を通過するよ
うに形成され、回折格子が設けられた領域がブラッグ反
射器15となる。
てキャップ層12をエッチングして活性領域を形成し、さ
らに、クラッド層11をエッチングしてリッジを形成す
る。このリッジ13、14により屈折率が実効的に変化し、
その領域に第一導波路および第二導波路が形成される。
第二導波路は回折格子10が設けられた領域を通過するよ
うに形成され、回折格子が設けられた領域がブラッグ反
射器15となる。
第１図（ｆ）は、第１図（ｅ）の素子に電極を設けた状
態を示す。
態を示す。
活性領域のキャップ層12の上には電極16を設け、ブラッ
グ反射器15の上には電極17を設ける。また、これらの電
極16、17に対応して、基板１の裏側にも電極を設ける。
グ反射器15の上には電極17を設ける。また、これらの電
極16、17に対応して、基板１の裏側にも電極を設ける。
電極16から量子井戸層５に電流を供給することにより、
この量子井戸層５が発光する。また、電極17からブラッ
グ反射器15に電流または電圧を供給することにより、そ
の領域の等価屈折率を制御でき、反射波長を制御でき
る。これにより、量子井戸層５における発光波長を制御
できる。
この量子井戸層５が発光する。また、電極17からブラッ
グ反射器15に電流または電圧を供給することにより、そ
の領域の等価屈折率を制御でき、反射波長を制御でき
る。これにより、量子井戸層５における発光波長を制御
できる。
第２図は第１図（ｅ）に示した半導体レーザの平面図を
示す。
示す。
この素子は、半導体により形成された活性領域、すなわ
ちキャップ層12が設けられた領域と、この活性領域から
の出力光を反射して活性領域に帰還させる外部共振器と
を備える。この外部共振器はRORであり、活性領域から
の出力光が入射する第一導波路（リッジ13が設けられた
部分）と、この第一導波路との間で相互に光が結合する
第二導波路（リッジ14が設けられた部分）とを含み、こ
の第二導波路に、第一導波路から結合した光に含まれる
特定波長の光を反射するブラッグ反射器15を含む。活性
領域とRORとは、モノリシックに集積化されている。ま
た、活性領域は量子井戸構造を含み、第一導波路および
第二導波路は、量子井戸構造の延長部が無秩序化された
層を導波層として含む。
ちキャップ層12が設けられた領域と、この活性領域から
の出力光を反射して活性領域に帰還させる外部共振器と
を備える。この外部共振器はRORであり、活性領域から
の出力光が入射する第一導波路（リッジ13が設けられた
部分）と、この第一導波路との間で相互に光が結合する
第二導波路（リッジ14が設けられた部分）とを含み、こ
の第二導波路に、第一導波路から結合した光に含まれる
特定波長の光を反射するブラッグ反射器15を含む。活性
領域とRORとは、モノリシックに集積化されている。ま
た、活性領域は量子井戸構造を含み、第一導波路および
第二導波路は、量子井戸構造の延長部が無秩序化された
層を導波層として含む。
ここで、RORの動作について説明する。ブラッグ反射器1
5の長さをLD、結合係数をκD、ブラッグ反射器15の電界
反射率をRD、ブラッグ反射器15の間隔をＬ、ブラッグ反
射器15間の伝播定数をβとする。また、第一導波路と第
二導波路との結合が中央の長さＬの部分のみで起こると
仮定し、その結合係数をκGとする。また、結合部分で
は、第一導波路の伝播定数と第二導波路の伝播定数とが
等しいとする。
5の長さをLD、結合係数をκD、ブラッグ反射器15の電界
反射率をRD、ブラッグ反射器15の間隔をＬ、ブラッグ反
射器15間の伝播定数をβとする。また、第一導波路と第
二導波路との結合が中央の長さＬの部分のみで起こると
仮定し、その結合係数をκGとする。また、結合部分で
は、第一導波路の伝播定数と第二導波路の伝播定数とが
等しいとする。
このとき、RORの電界反射率ｒは、 となる。ただし、 μ＝〔κD 2＋（ｊΔβ＋α/2）2〕1/2 ……（３） である。ここで、αは導波路損失、Δβはブラッグ波長
からのずれを示す。
からのずれを示す。
ここで、発振波長を0.85μｍとし、各層の混晶比（ガリ
ウムGaに対するアルミニウムAlの割合）と膜厚とが第１
表に示す値であるとする。
ウムGaに対するアルミニウムAlの割合）と膜厚とが第１
表に示す値であるとする。
また、ブラッグ反射器15の回折格子は波長に対し一次で
あり、その形状は三角形であるとする。また、回折格子
の高さｔ＝50nmであるとする。このとき、ブラッグ反射
器15の結合係数κD＝96cm-1となる。また回折格子を形
成した部分と形成しない部分との等価屈折率差Δneq＝
0.002となる。ブラッグ反射器15の間隔Ｌ＝106μｍとす
ると、 Δneq・Ｌ＝λ/4 ……（４） が成立し、RORはブラッグ反射器15のブラッグ波長で共
振する。
あり、その形状は三角形であるとする。また、回折格子
の高さｔ＝50nmであるとする。このとき、ブラッグ反射
器15の結合係数κD＝96cm-1となる。また回折格子を形
成した部分と形成しない部分との等価屈折率差Δneq＝
0.002となる。ブラッグ反射器15の間隔Ｌ＝106μｍとす
ると、 Δneq・Ｌ＝λ/4 ……（４） が成立し、RORはブラッグ反射器15のブラッグ波長で共
振する。
第３図は、第一導波路と第二導波路との間隔Ｗと、導波
路間の結合係数κGとの関係の一例を示す。ここで、リ
ッジ13、14によって生じる横方向の等価屈折率差を0.01
とした。この図に示したように、間隔Ｗを1.5μｍとす
ると、結合係数κGは33cm-1となる。
路間の結合係数κGとの関係の一例を示す。ここで、リ
ッジ13、14によって生じる横方向の等価屈折率差を0.01
とした。この図に示したように、間隔Ｗを1.5μｍとす
ると、結合係数κGは33cm-1となる。
第４図はブラッグ反射器15のκDLD（結合係数×長さ）
に対するブラッグ反射器15の｜RD｜の値の一例を示す。
ここでは、Δβ＝０、α＝０とした。
に対するブラッグ反射器15の｜RD｜の値の一例を示す。
ここでは、Δβ＝０、α＝０とした。
RORを外部共振器として使用するためには、電界反射率
の絶対値｜RD｜が「１」に近いことが必要である。第４
図を参照すると、κDLD＝３のとき｜RD｜＝0.995とな
る。この値を得るには、κD＝96cm-1であることから、
Ｌ＝311μｍとする。
の絶対値｜RD｜が「１」に近いことが必要である。第４
図を参照すると、κDLD＝３のとき｜RD｜＝0.995とな
る。この値を得るには、κD＝96cm-1であることから、
Ｌ＝311μｍとする。
以上の条件を第２表にまとめる。
第５図は、ブラッグ波長からの伝播定数のずれΔβに対
する｜RD｜2と|r|2の値の一例を示す。これらの値は、
第２表に示した条件における値である。また、導波路損
失α＝０とした。
する｜RD｜2と|r|2の値の一例を示す。これらの値は、
第２表に示した条件における値である。また、導波路損
失α＝０とした。
第５図に示すように、|r|2の半値全幅は波長で0.02nm程
度となり、非常に鋭い周波数特性が得られる。
度となり、非常に鋭い周波数特性が得られる。
第６図は導波路損失α＝１cm-1とした場合の第５図と同
等の図である。この場合には|r|2の値が小さくなってい
る。したがって、導波路損失としては１cm-1程度に押さ
える必要がある。
等の図である。この場合には|r|2の値が小さくなってい
る。したがって、導波路損失としては１cm-1程度に押さ
える必要がある。
第７図は本発明第二実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図を示す。この図も第１図と同様に、素子の
各部および層構造を明確にするため、必要な部分を誇張
して示している。
おける斜視図を示す。この図も第１図と同様に、素子の
各部および層構造を明確にするため、必要な部分を誇張
して示している。
第７図（ａ）は、半導体基板上に量子井戸層５を含む層
構造を形成する工程を示す。すなわち、基板１上にバッ
ファ層２、クラッド層３、グレイデドインデクス層４、
量子井戸層５、グレイデドインデクス層６、導波層７、
クラッド層11およびキャップ層12を順番に成長させる。
構造を形成する工程を示す。すなわち、基板１上にバッ
ファ層２、クラッド層３、グレイデドインデクス層４、
量子井戸層５、グレイデドインデクス層６、導波層７、
クラッド層11およびキャップ層12を順番に成長させる。
第７図（ｂ）は、量子井戸層５をエッチングして活性領
域を形成する工程を示す。この工程では、活性領域を形
成しようとする領域にマスクを設け、それ以外の部分に
ついて、キャップ層12、クラッド層11、導波層７、グレ
イデドインデクス層６、活性層５およびグレイデドイン
デクス層４をエッチングにより除去する。
域を形成する工程を示す。この工程では、活性領域を形
成しようとする領域にマスクを設け、それ以外の部分に
ついて、キャップ層12、クラッド層11、導波層７、グレ
イデドインデクス層６、活性層５およびグレイデドイン
デクス層４をエッチングにより除去する。
第７図（ｃ）ないし（ｅ）は、エッチングされた領域
に、活性領域からの出力光が入射する第一導波路と、こ
の第一導波路との間で相互に光が結合する第二導波路と
を選択成長させるとともに、第二導波路に第一導波路か
ら結合した光に含まれる特定波長の光を反射するブラッ
グ反射器を形成する工程を示す。
に、活性領域からの出力光が入射する第一導波路と、こ
の第一導波路との間で相互に光が結合する第二導波路と
を選択成長させるとともに、第二導波路に第一導波路か
ら結合した光に含まれる特定波長の光を反射するブラッ
グ反射器を形成する工程を示す。
第７図（ｃ）に示す工程では、エッチングされた領域に
クラッド層18、導波層19およびクラッド層20を選択成長
させる。
クラッド層18、導波層19およびクラッド層20を選択成長
させる。
第７図（ｄ）に示す工程では、クラッド層18の表面に二
つの回折格子10を刻む。
つの回折格子10を刻む。
第７図（ｅ）に示す工程では、クラッド層18をエッチン
グしてリッジ13、14を形成する。このとき、リッジ14の
表面に回折格子10を残しておき、これをブラッグ反射器
とする。リッジ13、14により屈折率が実効的に変化し、
その領域に第一導波路および第二導波路が形成される。
グしてリッジ13、14を形成する。このとき、リッジ14の
表面に回折格子10を残しておき、これをブラッグ反射器
とする。リッジ13、14により屈折率が実効的に変化し、
その領域に第一導波路および第二導波路が形成される。
第８図は本発明第三実施例半導体レーザの平面図を示
す。
す。
この実施例は、ブラッグ反射器15と第一導波路（リッジ
13により定義される領域）との間に、光の結合を防止す
るための溝80が設けられている。また、この実施例では
リッジ13と14とが直線状に形成されている。したがって
第一導波路および第二導波路も直線状となり、導波路の
曲がりによって生じる損失を減らすことができる。
13により定義される領域）との間に、光の結合を防止す
るための溝80が設けられている。また、この実施例では
リッジ13と14とが直線状に形成されている。したがって
第一導波路および第二導波路も直線状となり、導波路の
曲がりによって生じる損失を減らすことができる。
第９図は本発明第四実施例半導体レーザの断面図を示
す。
す。
この実施例は、第一導波路と第二導波路とを互いに異な
る層に集積化したものである。すなわち、基板91上にク
ラッド層92、量子井戸層93および導波層94、クラッド層
95を成長させる。ここでは量子井戸層93と導波層94とを
同一の層として示す。また、バッファ層およびグレイデ
ドインデクス層については省略した。導波層94の領域に
は、クラッド層95の上に導波層96を成長させ、その一部
にブラッグ反射器15を形成する。導波層96の上にはさら
に、クラッド層97を成長させる。
る層に集積化したものである。すなわち、基板91上にク
ラッド層92、量子井戸層93および導波層94、クラッド層
95を成長させる。ここでは量子井戸層93と導波層94とを
同一の層として示す。また、バッファ層およびグレイデ
ドインデクス層については省略した。導波層94の領域に
は、クラッド層95の上に導波層96を成長させ、その一部
にブラッグ反射器15を形成する。導波層96の上にはさら
に、クラッド層97を成長させる。
第10図は本発明第五実施例半導体レーザの断面図を示
す。
す。
この実施例は、第四実施例における導波層の中央部分を
導波層96側に湾曲させ、その領域のクラッド層95を薄く
したものである。これにより、二つの導波路間の結合を
ブラッグ反射器15の領域で弱く、中央で強くすることが
できる。
導波層96側に湾曲させ、その領域のクラッド層95を薄く
したものである。これにより、二つの導波路間の結合を
ブラッグ反射器15の領域で弱く、中央で強くすることが
できる。
以上説明したように、本発明の半導体レーザは、反射特
性のＱ値が高いRORがモノリシックに集積化されてい
る。このため、単一モード性に優れ、発光スペクトル幅
が狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる効果があ
る。
性のＱ値が高いRORがモノリシックに集積化されてい
る。このため、単一モード性に優れ、発光スペクトル幅
が狭く、小型で安定な半導体レーザが得られる効果があ
る。
第１図は本発明第一実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図。 第２図は第一実施例の平面図。 第３図は導波路の間隔Ｗと導波路間の結合係数κGとの
関係を示す図。 第４図はブラッグ反射器の結合係数κD×長さLDに対す
るそのブラッグ反射器の｜RD｜の値を示す図。 第５図はブラッグ波長からの伝播定数のずれΔβに対す
る｜RD｜2と|r|2の値を示す図。 第６図は導波路損失α＝１cm-1とした場合の第５図と同
等の図。 第７図は本発明第二実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図。 第８図は本発明第三実施例半導体レーザの平面図。 第９図は本発明第四実施例半導体レーザの断面図。 第10図は本発明第五実施例半導体レーザの断面図。 １、91…基板、２…バッファ層、３、11、18、20、92、
95、97…クラッド層、４、６…グレイデドインデクス
層、５、93…量子井戸層、７、19、94、96…導波層、８
…マスク、10…回折格子、12…キャップ層、13、14…リ
ッジ、15…ブラッグ反射器、16、17…電極。
おける斜視図。 第２図は第一実施例の平面図。 第３図は導波路の間隔Ｗと導波路間の結合係数κGとの
関係を示す図。 第４図はブラッグ反射器の結合係数κD×長さLDに対す
るそのブラッグ反射器の｜RD｜の値を示す図。 第５図はブラッグ波長からの伝播定数のずれΔβに対す
る｜RD｜2と|r|2の値を示す図。 第６図は導波路損失α＝１cm-1とした場合の第５図と同
等の図。 第７図は本発明第二実施例半導体レーザの各製造工程に
おける斜視図。 第８図は本発明第三実施例半導体レーザの平面図。 第９図は本発明第四実施例半導体レーザの断面図。 第10図は本発明第五実施例半導体レーザの断面図。 １、91…基板、２…バッファ層、３、11、18、20、92、
95、97…クラッド層、４、６…グレイデドインデクス
層、５、93…量子井戸層、７、19、94、96…導波層、８
…マスク、10…回折格子、12…キャップ層、13、14…リ
ッジ、15…ブラッグ反射器、16、17…電極。
Claims (5)
- 【請求項１】半導体により形成された活性領域と、 この活性領域からの出力光を反射して上記活性領域に帰
還させる外部共振器とを備え、 上記外部共振器は、上記活性領域からの出力光が入射す
る第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路とを含み、この第二導波路に、上記第
一導波路から結合した光に含まれる特定波長の光を反射
するブラッグ反射器を含み、 上記活性領域と上記外部共振器とが同一基板上に形成さ
れた 半導体レーザにおいて、 上記活性領域は量子井戸構造を含み、 上記第一導波路および上記第二導波路は、上記量子井戸
構造の延長部が無秩序化された層を導波層として含む ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】半導体により形成された活性領域と、 この活性領域からの出力光を反射して上記活性領域に帰
還させる外部共振器とを備え、 上記外部共振器は、上記活性領域からの出力光が入射す
る第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路とを含み、この第二導波路に、上記第
一導波路から結合した光に含まれる特定波長の光を反射
するブラッグ反射器を含み、 上記活性領域と上記外部共振器とが同一基板上に形成さ
れた 半導体レーザにおいて、 上記外部共振器は、上記ブラッグ反射器と上記第一導波
路との間に、光の結合を防止するための溝を含む ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】半導体により形成された活性領域と、 この活性領域からの出力光を反射して上記活性領域に帰
還させる外部共振器とを備え、 上記外部共振器は、上記活性領域からの出力光が入射す
る第一導波路と、この第一導波路との間で相互に光が結
合する第二導波路とを含み、この第二導波路に、上記第
一導波路から結合した光に含まれる特定波長の光を反射
するブラッグ反射器を含み、 上記活性領域と上記外部共振器とが同一基板上に形成さ
れた 半導体レーザにおいて、 上記第一導波路と上記第二導波路とは積層構造の異なる
層に形成された ことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】ブラッグ反射器に電流または電圧を供給し
てその等価屈折率を制御する手段を備えた請求項１ない
し３のいずれか記載の半導体レーザ。 - 【請求項５】半導体基板上に量子井戸構造を形成する工
程と、 この量子井戸構造の一部に活性領域を形成するととも
に、この活性領域以外の部分の量子井戸構造を無秩序化
する工程と、 この工程により無秩序化された領域に、上記活性領域か
らの出力光が入射する第一導波路と、この第一導波路と
の間で相互に光が結合する第二導波路と、この第二導波
路に上記第一導波路から結合した光に含まれる特定波長
の光を反射するブラッグ反射器とを形成する工程と を含む半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218981A JPH07105566B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63218981A JPH07105566B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0266985A JPH0266985A (ja) | 1990-03-07 |
| JPH07105566B2 true JPH07105566B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16728398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63218981A Expired - Lifetime JPH07105566B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105566B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5028805B2 (ja) * | 2006-01-23 | 2012-09-19 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
| US20240055829A1 (en) * | 2021-01-18 | 2024-02-15 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor Laser and Design Method Therefor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2533496B2 (ja) * | 1986-07-30 | 1996-09-11 | 株式会社日立製作所 | 光パルス発生器 |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63218981A patent/JPH07105566B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0266985A (ja) | 1990-03-07 |
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