JPH071816B2 - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
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- JPH071816B2 JPH071816B2 JP61302240A JP30224086A JPH071816B2 JP H071816 B2 JPH071816 B2 JP H071816B2 JP 61302240 A JP61302240 A JP 61302240A JP 30224086 A JP30224086 A JP 30224086A JP H071816 B2 JPH071816 B2 JP H071816B2
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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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
- 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
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- 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
- H01S5/343—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34313—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
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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
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- H01S5/34306—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 in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000nm, e.g. InP based 1300 and 1500nm lasers
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は分布帰還型半導体レーザに関する。
（従来の技術） 発光再結合をする活性層に隣接して回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザ（DFB-LD）は長距離かつ大容量の
光ファイバ通信用光源として活発に研究開発が進められ
ている。その特性，信頼性も従来からのファブリペロー
型の半導体レーザと同等のレベルに達しつつある。その
特性のより以上の向上を図るために、活性槽に多重量子
井戸構造を採用することは有効であると考えられる。多
重量子井戸（Multiple Quantum Well,略してMQW）構造
は異なる半導体薄膜を交互に多層に成長させてなる。こ
のMQW構造を採用した半導体レーザでは、MQWの階段状の
状態密度関数を反映し、低しきい値化，温度特性の改
善，パルス変調時のスペクトル幅の低減等が期待され
る。
布帰還型半導体レーザ（DFB-LD）は長距離かつ大容量の
光ファイバ通信用光源として活発に研究開発が進められ
ている。その特性，信頼性も従来からのファブリペロー
型の半導体レーザと同等のレベルに達しつつある。その
特性のより以上の向上を図るために、活性槽に多重量子
井戸構造を採用することは有効であると考えられる。多
重量子井戸（Multiple Quantum Well,略してMQW）構造
は異なる半導体薄膜を交互に多層に成長させてなる。こ
のMQW構造を採用した半導体レーザでは、MQWの階段状の
状態密度関数を反映し、低しきい値化，温度特性の改
善，パルス変調時のスペクトル幅の低減等が期待され
る。
AT＆T Bell研究所のDuttaらはアプライド・フィジクス
・レターズ誌（Appl.Phys.Lett.,vol.46,p1036-1038,19
85）において発光波長1.3μｍ組成のInGaAsPウェル層,
1.03μｍ組成のInGaAsPバリア層（いずれも厚さ約300
Å）を数層ずつ積層したMQWレーザを報告している。こ
のレーザは低しきい値電流、高効率等優れた特性を有
し、Duttaらはしきい値におけるキャリアライフタイム
の温度依存性を評価し、通常のDHレーザと比べてMQWレ
ーザの温度特性が優れていることを実証した。
・レターズ誌（Appl.Phys.Lett.,vol.46,p1036-1038,19
85）において発光波長1.3μｍ組成のInGaAsPウェル層,
1.03μｍ組成のInGaAsPバリア層（いずれも厚さ約300
Å）を数層ずつ積層したMQWレーザを報告している。こ
のレーザは低しきい値電流、高効率等優れた特性を有
し、Duttaらはしきい値におけるキャリアライフタイム
の温度依存性を評価し、通常のDHレーザと比べてMQWレ
ーザの温度特性が優れていることを実証した。
以上のことから活性層にMQW構造を導入したDFBレーザが
優れた特性を示すであろうことが期待される。
優れた特性を示すであろうことが期待される。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら通常の方法で活性層のみにMQW構造を導入
してDFBレーザを作製しようとすると次のような問題が
生ずる。すなわち第２図に示すように基板１上に回折格
子２を形成し、その上に例えばMOVPE法を用いて波長1.3
μｍに相当するIn0.73Ga0.27As0.60P0.40ガイド層3,In
0.53Ga0.47As/InP MQW活性層４を成長するとガイド層３
の厚さが0.1μｍ以下の場合ガイド層３の表面が平坦に
なりきらず、凹凸のある面上に活性層４を成長すること
により活性層４そのものの品質が低下する可能性があ
る。もちろんガイド層３を厚めに成長することにより、
表面を平坦化することはできるが、その場合にはやは
り、ガイド層３が厚くなる分だけ結合係数が小さくな
る。以上のことはMBE法によって結晶成長を行なっても
同様の問題であり、LPE法においてはガイド層３が0.1μ
ｍ程度でもガイド層３表面が平坦になりやすいが、LPE
法の場合にはMQWのような多層薄膜構造を形成すること
が困難である。
してDFBレーザを作製しようとすると次のような問題が
生ずる。すなわち第２図に示すように基板１上に回折格
子２を形成し、その上に例えばMOVPE法を用いて波長1.3
μｍに相当するIn0.73Ga0.27As0.60P0.40ガイド層3,In
0.53Ga0.47As/InP MQW活性層４を成長するとガイド層３
の厚さが0.1μｍ以下の場合ガイド層３の表面が平坦に
なりきらず、凹凸のある面上に活性層４を成長すること
により活性層４そのものの品質が低下する可能性があ
る。もちろんガイド層３を厚めに成長することにより、
表面を平坦化することはできるが、その場合にはやは
り、ガイド層３が厚くなる分だけ結合係数が小さくな
る。以上のことはMBE法によって結晶成長を行なっても
同様の問題であり、LPE法においてはガイド層３が0.1μ
ｍ程度でもガイド層３表面が平坦になりやすいが、LPE
法の場合にはMQWのような多層薄膜構造を形成すること
が困難である。
本発明の目的は結合係数が大きくとれ、優れた特性を有
するMQW-DFBレーザを提供することにある。
するMQW-DFBレーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明では、活性層の近傍に回折格子が形成してあり、
ガイド層により前記活性層と前記回折格子とが光結合し
てある分布帰還型の半導体レーザであって、前記活性層
および前記ガイド層が異なる半導体薄膜を多層成長させ
た超格子構造からなり、回折格子上の前記ガイド層を構
成する薄膜層が回折格子の凹凸をその凹凸の形状を反映
しつつ除々に平坦化し、該ガイド層の上面で成長面が平
坦化していることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ
により上述の問題点を解決している。
ガイド層により前記活性層と前記回折格子とが光結合し
てある分布帰還型の半導体レーザであって、前記活性層
および前記ガイド層が異なる半導体薄膜を多層成長させ
た超格子構造からなり、回折格子上の前記ガイド層を構
成する薄膜層が回折格子の凹凸をその凹凸の形状を反映
しつつ除々に平坦化し、該ガイド層の上面で成長面が平
坦化していることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ
により上述の問題点を解決している。
（作用） 本発明の発明者はMOVPE法において回折格子上に活性層
と同様な半導体多層薄膜を成長させることにより、相対
的にわずかな厚さで平坦化が進むことを見出した。例え
ば深さ500ÅのInP回折格子上に結晶成長する場合、100
ÅのInP、100ÅのIn0.53Ga0.47Asを５層ずつ、計0.1μ
ｍ積層することによりほぼ成長表面が平坦化することが
わかった。
と同様な半導体多層薄膜を成長させることにより、相対
的にわずかな厚さで平坦化が進むことを見出した。例え
ば深さ500ÅのInP回折格子上に結晶成長する場合、100
ÅのInP、100ÅのIn0.53Ga0.47Asを５層ずつ、計0.1μ
ｍ積層することによりほぼ成長表面が平坦化することが
わかった。
（実施例） 以下実施例を示す図面を参照して本発明をより詳細に説
明する。本発明の一実施例を第１図に示す。この実施例
の製造においては、InP基板１上にレーザ干渉露光法に
よって回折格子２（周期2400Å）を形成し、そのうえに
80ÅのInPバリア層7,30ÅのIn0.53Ga0.47Asウェル層８
を各10層ずつ積層してなる超格子ガイド層6,100ÅのInP
バリア層9,100ÅのIn0.53Ga0.47Asウェル層10を各８層
積層してなるMQW活性層4,InPクラッド層５を順次に成長
させる。超格子ガイド層６の実効的な発光波長組成は約
1.3μｍに相当し、MQW活性層４の実効的な発光波長組成
は約1.55μｍに相当する。この実施例では500Å程度の
深さの回折格子２の山から測って超格子ガイド層６の厚
さはわずか1100Åであるが、成長の結果その成長表面は
ほぼ平坦になっていることが確認された。
明する。本発明の一実施例を第１図に示す。この実施例
の製造においては、InP基板１上にレーザ干渉露光法に
よって回折格子２（周期2400Å）を形成し、そのうえに
80ÅのInPバリア層7,30ÅのIn0.53Ga0.47Asウェル層８
を各10層ずつ積層してなる超格子ガイド層6,100ÅのInP
バリア層9,100ÅのIn0.53Ga0.47Asウェル層10を各８層
積層してなるMQW活性層4,InPクラッド層５を順次に成長
させる。超格子ガイド層６の実効的な発光波長組成は約
1.3μｍに相当し、MQW活性層４の実効的な発光波長組成
は約1.55μｍに相当する。この実施例では500Å程度の
深さの回折格子２の山から測って超格子ガイド層６の厚
さはわずか1100Åであるが、成長の結果その成長表面は
ほぼ平坦になっていることが確認された。
このようにして作製したMQW-DFBレーザを通常の埋め込
み構造にし特性を評価したところ、室温CWでの発振しき
い値電流20〜30mA、微分量子効率片面25％程度の素子が
再現性良く得られた。レーザの温度特性を評価したとこ
ろ、その特性温度TOは90〜100Kと通常のDH構造レーザと
比べて大幅な改善が認められた。しきい値におけるキャ
リアライフタイムの温度依存性もDH構造と比べてその変
化率が小さく、さらにMQW構造による階段状の状態密度
関数を反映してパルス変調時の発振スペクトル拡がりも
DH構造レーザと比べて1/2〜1/3に低減されていることが
わかった。
み構造にし特性を評価したところ、室温CWでの発振しき
い値電流20〜30mA、微分量子効率片面25％程度の素子が
再現性良く得られた。レーザの温度特性を評価したとこ
ろ、その特性温度TOは90〜100Kと通常のDH構造レーザと
比べて大幅な改善が認められた。しきい値におけるキャ
リアライフタイムの温度依存性もDH構造と比べてその変
化率が小さく、さらにMQW構造による階段状の状態密度
関数を反映してパルス変調時の発振スペクトル拡がりも
DH構造レーザと比べて1/2〜1/3に低減されていることが
わかった。
（発明の効果） 以上のように本発明においては回折格子２上に超格子ガ
イド層６をはじめに成長させることにより全体の厚さが
0.1μｍ程度でも成長表面を平坦化することが可能とな
り、結合係数が大きくかつ活性層の品質が良好で、特性
の優れたMQW-DFBレーザを提供することができた。
イド層６をはじめに成長させることにより全体の厚さが
0.1μｍ程度でも成長表面を平坦化することが可能とな
り、結合係数が大きくかつ活性層の品質が良好で、特性
の優れたMQW-DFBレーザを提供することができた。
なお実施例においては超格子ガイド層６として80ÅのIn
P,30ÅのIn0.53Ga0.47As層からなる超格子構造を用いた
が、ガイド層としては活性層４に用いたものと同じ構成
のMQW構造を用いてもさしつかえない。もちろん用いる
材料系もInP〜In0.53Ga0.47As系に限るものではなくGaA
lAs〜GaAs系の材料を用いても、本発明は何らさしつか
えなく実現できる。
P,30ÅのIn0.53Ga0.47As層からなる超格子構造を用いた
が、ガイド層としては活性層４に用いたものと同じ構成
のMQW構造を用いてもさしつかえない。もちろん用いる
材料系もInP〜In0.53Ga0.47As系に限るものではなくGaA
lAs〜GaAs系の材料を用いても、本発明は何らさしつか
えなく実現できる。
第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す断面図、第１図
（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図、第２図
（ａ）は従来例のMQW-DFBレーザを示す断面図、第２図
（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図である。 図中１は基板、２は回折格子、３はInGaAsPガイド層、
４はMQW活性層、５はInPクラッド層、６は超格子ガイド
層、7,9はInPバリア層、8,10はIn0.53Ga0.47Asウェル層
をそれぞれあらわす。
（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図、第２図
（ａ）は従来例のMQW-DFBレーザを示す断面図、第２図
（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図である。 図中１は基板、２は回折格子、３はInGaAsPガイド層、
４はMQW活性層、５はInPクラッド層、６は超格子ガイド
層、7,9はInPバリア層、8,10はIn0.53Ga0.47Asウェル層
をそれぞれあらわす。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層の近傍に回折格子が形成され、ガイ
ド層により前記活性層と前記回折格子とが光結合してい
る分布帰還型の半導体レーザにおいて、前記活性層およ
び前記ガイド層が異なる半導体薄膜を多層成長させた超
格子構造からなり、前記回折格子上の前記ガイド層を構
成する薄膜層が回折格子の凹凸をその凹凸の形状を反映
しつつ除々に平坦化し該ガイド層の上面で成長面が平坦
化していることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61302240A JPH071816B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61302240A JPH071816B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63153884A JPS63153884A (ja) | 1988-06-27 |
| JPH071816B2 true JPH071816B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17906640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61302240A Expired - Fee Related JPH071816B2 (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071816B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0461187A (ja) * | 1990-06-22 | 1992-02-27 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH04146679A (ja) * | 1990-10-09 | 1992-05-20 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JP2007258269A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
| JP6186865B2 (ja) * | 2013-05-08 | 2017-08-30 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
| JP2016184705A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 富士通株式会社 | 半導体光素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61202487A (ja) * | 1985-03-06 | 1986-09-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPS61242090A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP61302240A patent/JPH071816B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63153884A (ja) | 1988-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |