JPH07263790A - Light bistable semiconductor laser and its manufacture - Google Patents
Light bistable semiconductor laser and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光双安定半導体レーザ
及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical bistable semiconductor laser and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバ通信は、公衆電話回線の幹線
系用として幅広く普及している。最近では、高品位TV
画像の伝送などが可能となる広帯域ISDNなど、より
いっそう大容量の通信サービスが計画されており、従来
の幹線系の通信網だけでなく一般家庭を含む加入者系の
通信網にまで光ファイバが導入される日もそう遠くない
状況となってきている。このようなシステムでは、光を
そのまま交換できるようにするため、光の情報をいった
ん保持するための光メモリとして光双安定半導体レーザ
が必要とされている。2. Description of the Related Art Optical fiber communication is widely used for trunk lines of public telephone lines. Recently, high-definition TV
Higher capacity communication services such as broadband ISDN that enables image transmission are planned, and optical fibers will be used not only for conventional trunk communication networks but also for subscriber communication networks including general households. The day it will be introduced is not far away. In such a system, an optical bistable semiconductor laser is required as an optical memory for temporarily holding light information so that light can be exchanged as it is.
【0003】光双安定半導体レーザのうち最も広く用い
られているものは図6に示すようなタンデム型である。
即ち、基板101 の上の利得領域110 には活性層102 が形
成され、可飽和領域120 には可飽和吸収体層103 が形成
され、また、活性層102 と可飽和吸収体層103 の上には
クラッド層104 が形成されている。また、クラッド層10
4 の上の利得領域110 と可飽和領域120 には光進行方向
に沿って分割されたp電極105 ,106 が形成され、ま
た、基板101 の下面にはn電極107 が形成されている。
その可飽和吸収領域120 ではキャリアの電流注入が小さ
くされている。The most widely used optical bistable semiconductor laser is a tandem type as shown in FIG.
That is, the active layer 102 is formed in the gain region 110 on the substrate 101, the saturable absorber layer 103 is formed in the saturable region 120, and the active layer 102 and the saturable absorber layer 103 are formed on the saturable region 120. The cladding layer 104 is formed. Also, the clad layer 10
The p-electrodes 105 and 106 divided along the light traveling direction are formed in the gain region 110 and the saturable region 120 above the substrate 4, and the n-electrode 107 is formed on the lower surface of the substrate 101.
In the saturable absorption region 120, carrier current injection is small.
【0004】このような光双安定半導体レーザにおい
て、素子温度などが変動しても安定な動作を実現するた
めには、レーザ発振のための利得領域110 における微分
利得やキャリア寿命を可飽和吸収領域120 に比べてでき
るだけ小さくすることが必要不可欠である。このような
各領域110 ,120 での構造の最適化をはかるためには、
利得領域110 及び可飽和吸収領域120 を異なる半導体層
から形成し、利得領域110 よりも可飽和吸収領域120 の
バンドギャップ(遷移エネルギー)をわずかに小さくし
なければならない。そしてそのためには、利得領域12
および可飽和吸収領域13を異なる半導体層で構成する
方法が必要となるが、従来技術では利得領域12と可飽
和吸収領域13を別々な薄膜成長工程によって成長し、
これにより同一面内において異なる半導体材料或いは異
なる厚さの半導体層を形成していた。In such an optical bistable semiconductor laser, in order to realize stable operation even when the element temperature changes, the differential gain and carrier life in the gain region 110 for laser oscillation are set to the saturable absorption region. It is essential to be as small as possible compared to 120. In order to optimize the structure in each of these regions 110 and 120,
The gain region 110 and the saturable absorption region 120 must be formed of different semiconductor layers, and the band gap (transition energy) of the saturable absorption region 120 must be slightly smaller than that of the gain region 110. For that purpose, the gain region 12
And, a method of forming the saturable absorption region 13 with different semiconductor layers is required. In the conventional technique, the gain region 12 and the saturable absorption region 13 are grown by separate thin film growth steps,
As a result, different semiconductor materials or different thickness semiconductor layers are formed in the same plane.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
薄膜成長工程によれば、2つの領域における半導体層間
に材料の不連続部分が生じ、この不連続部分での光の反
射や、散乱による効率の低下、動作の不安定化などが発
生するおそれがある。さらに、双安定レーザは光交換に
おける光信号のメモリとして利用される場合が多く、そ
の場合、レーザの片側若しくは両側に光ファイバを接続
して光パルスの入出力を行うことになる。しかし、従来
型の光双安定レーザでは入出力される光ビームの大きさ
が1μm 程度であり、約10μm のファイバのコア径に
比べて大きく異なっているので、光結合の際にそれらの
間にレンズを介在させる必要があるとともに、結合の際
の損失が大きく、またファイバ付きのモジュールを製造
するのが容易でないなどの問題があった。However, according to the above-described thin film growth process, a discontinuous portion of the material is generated between the semiconductor layers in the two regions, and light is reflected or scattered at the discontinuous portion. There is a possibility that efficiency may drop and operation may become unstable. Further, the bistable laser is often used as a memory for optical signals in optical switching, and in that case, an optical fiber is connected to one side or both sides of the laser to input and output optical pulses. However, in the conventional optical bistable laser, the size of the input / output light beam is about 1 μm, which is greatly different from the core diameter of the fiber of about 10 μm. There is a problem that a lens needs to be interposed, a loss at the time of coupling is large, and it is not easy to manufacture a module with a fiber.
【0006】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、容易にかつ高効率で安定で信頼性の高い
双安定レーザ及びその製造方法を提供することを目的と
する。また、同一基板上に組成または層厚の異なる2つ
の半導体領域を形成するに際し、不連続部分で散乱を生
じないように連続した半導体領域を形成し、高利得の双
安定レーザ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。さらにまた光学系との結合の際の損失の小さい双安
定レーザ及びその製造方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a bistable laser which is easy, highly efficient, stable, and highly reliable, and a manufacturing method thereof. Further, when forming two semiconductor regions having different compositions or layer thicknesses on the same substrate, a continuous semiconductor region is formed so as not to cause scattering at a discontinuous portion, and a high gain bistable laser and a method for manufacturing the same are provided. The purpose is to provide. It is another object of the present invention to provide a bistable laser having a small loss upon coupling with an optical system and a manufacturing method thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図2に
例示するように、光の進行方向に沿って利得領域12よ
りも可飽和領域13の膜厚が厚く、該膜厚が該利得領域
12から該可飽和領域13にかけて連続的に変化してい
る量子井戸層3を有することを特徴とする特徴とする光
双安定半導体レーザにより解決する。As illustrated in FIG. 2, the above-mentioned problem is caused by the fact that the saturable region 13 is thicker than the gain region 12 in the light traveling direction, and the saturable region 13 is thicker than the gain region 12. This is solved by an optical bistable semiconductor laser characterized by having a quantum well layer 3 which continuously changes from a region 12 to the saturable region 13.
【0008】または、前記量子井戸層3は、前記利得領
域12から一端にかけて膜厚がテーパ状に変化し、か
つ、前記可飽和領域13から他端にかけて膜厚がテーパ
状に変化していることを特徴とする光双安定半導体レー
ザによって解決する。または、利得領域12よりも可飽
和領域13で広い開口部7aを有する誘電体膜7を半導
体層1の主面に形成する工程と、有機金属気相成長法に
より前記開口部から表出している前記半導体層1の主面
に半導体層を選択成長して、前記利得領域12から前記
可飽和領域13にかけて層厚ないし組成が緩やかに変化
する量子井戸層を形成するさせる工程を含む光双安定半
導体レーザの製造方法によって解決する。Alternatively, the quantum well layer 3 has a film thickness changing in a taper shape from the gain region 12 to one end, and a film thickness changing in a taper shape from the saturable region 13 to the other end. It is solved by an optical bistable semiconductor laser characterized by. Alternatively, the dielectric film 7 having the opening 7a wider in the saturable region 13 than the gain region 12 is formed on the main surface of the semiconductor layer 1 and exposed from the opening by the metal organic chemical vapor deposition method. An optical bistable semiconductor including a step of selectively growing a semiconductor layer on the main surface of the semiconductor layer 1 to form a quantum well layer whose layer thickness or composition gradually changes from the gain region 12 to the saturable region 13. This is solved by a laser manufacturing method.
【0009】[0009]
【作 用】本発明によれば、可飽和吸収領域と利得領域
の量子井戸層の膜厚を連続的に変化させているので、不
連続部分での光の反射や散乱による効率の低下が少な
く、且つ安定に動作する。また、各領域の間での厚さや
組成が連続的に変化することから領域間での反射や散乱
を十分に小さくすることができ、さらなに動作が安定化
する。[Operation] According to the present invention, since the thickness of the quantum well layer in the saturable absorption region and the gain region is continuously changed, there is little reduction in efficiency due to reflection or scattering of light in the discontinuous portion. And, it operates stably. Moreover, since the thickness and composition between the regions continuously change, reflection and scattering between the regions can be sufficiently reduced, and the operation is further stabilized.
【0010】このような量子井戸層の膜厚を連続的に変
化させる方法としては、量子井戸層を有機金属気相成長
法によりエピタキシャル成長する際に、開口部を形成し
た誘電体膜をマスクに使用し、かつ、その開口部の幅を
可飽和吸収領域よりも利得領域を狭くする方法を採用す
る。また、そのような方法によって可飽和領域と利得領
域から光進行方向の端部に至るまでに量子井戸層を徐々
に薄くするようにしている。これにより、量子井戸層に
よる光閉じ込め効果が弱くなり、レーザのビーム径を光
ファイバのビーム径に近付けることができ、光ファイバ
との結合性が向上する。As a method of continuously changing the film thickness of such a quantum well layer, a dielectric film having an opening is used as a mask when the quantum well layer is epitaxially grown by a metal organic chemical vapor deposition method. In addition, a method is adopted in which the width of the opening is narrower in the gain region than in the saturable absorption region. Further, by such a method, the quantum well layer is gradually thinned from the saturable region and the gain region to the end in the light traveling direction. As a result, the optical confinement effect by the quantum well layer is weakened, the beam diameter of the laser can be made closer to the beam diameter of the optical fiber, and the coupling with the optical fiber is improved.
【0011】[0011]
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。この量子井戸光双安定レーザは、図1に
概要図を示すように、n型InP 基板1表面に、量子井戸
層10と光閉じ込めのためのクラッド層20とが積層さ
れてなり、光の進行方向に沿って次第に量子井戸層10
の厚さが連続的に変化した構造を有している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This quantum well optical bistable laser has a quantum well layer 10 and a cladding layer 20 for optical confinement laminated on the surface of an n-type InP substrate 1 as shown in the schematic view of FIG. The quantum well layer 10 gradually along the direction
Has a structure in which the thickness of is continuously changed.
【0012】その量子井戸層10は、第1のテーパ導波
路領域11では光入出力の一方の端部から利得領域12
に至るまでに膜厚が徐々に厚くなるように形成され、ま
た、利得領域12では光の進行方向に沿って層厚が均一
に形成され、また、可飽和吸収領域13では利得領域1
2よりもやや厚くかつ層厚が均一に形成され、さらに第
2のテーパ導波路領域14では可飽和吸収領域13から
端部に遠ざかるにつれて膜厚が次第に薄くなるように連
続的に形成されている。In the quantum well layer 10, in the first tapered waveguide region 11, the gain region 12 extends from one end of the optical input / output.
The thickness of the gain region 12 is gradually increased until the temperature reaches the upper limit, the layer thickness is uniform in the gain region 12 along the light traveling direction, and the saturable absorption region 13 is formed in the gain region 1.
The thickness of the second tapered waveguide region 14 is slightly thicker than that of the second tapered waveguide region 14, and is continuously formed so that the film thickness is gradually reduced as the distance from the saturable absorption region 13 to the end is increased. .
【0013】一方、クラッド層20の上には、利得領域
11と可飽和吸収領域12のそれぞれに第1および第2
のp電極15,16が光進行方向に分離して形成され、
さらにこのn型InP 基板1の裏面側にn電極17が形成
されている。量子井戸層10とクラッド層20を構成す
る半導体層の具体的な層構造は、図2に示すようになっ
ている。On the other hand, the first and second gain regions 11 and saturable absorption regions 12 are formed on the cladding layer 20, respectively.
P electrodes 15 and 16 are separately formed in the light traveling direction,
Further, an n electrode 17 is formed on the back surface side of the n type InP substrate 1. The specific layer structure of the semiconductor layers forming the quantum well layer 10 and the cladding layer 20 is as shown in FIG.
【0014】即ち、n型InP 基板1の上には、組成約
1.1μm であってn型不純物濃度5×1017/cm3 の
n型GaInAsP 層2と、ノンドープのGaInAsP 層3と、組
成約1.1μm であってp型不純物濃度5×1017/cm
3 のp型GaInAsP 層4と、p型不純物濃度5×1017/
cm3 のp型InP 層5と、組成約1.3μm であってp型
不純物濃度5×1019/cm3 のp+ 型GaInAsP 層6とが
順次積層されている。That is, on the n-type InP substrate 1, an n-type GaInAsP layer 2 having a composition of about 1.1 μm and an n-type impurity concentration of 5 × 10 17 / cm 3 , a non-doped GaInAsP layer 3 and a composition. About 1.1 μm and p-type impurity concentration 5 × 10 17 / cm
3 p-type GaInAsP layer 4 and p-type impurity concentration 5 × 10 17 /
a p-type InP layer 5 cm 3, a p + -type GaInAsP layer 6 of a pair Closing 1.3 .mu.m p-type impurity concentration of 5 × 10 19 / cm 3 are sequentially stacked.
【0015】ノンドープのGaInAsP 層3は、組成約1.
35μm のGaInAsP 層井戸層と組成約1.1μm のGaIn
AsP 障壁層を交互に5周期繰り返して形成した多重量子
井戸構造を有し、図1の量子井戸層10に該当する。ま
た、n型GaInAsP 層2及びp型GaInAsP 層4はSCH
(separate confinement heterostructure)層であり、
p型InP 層5は図1に示すクラッド層20であり、p+
型GaInAsP 層6は電極コンタクト層となる。なお、p-In
P 基板1とn型GaInAsP 層2の間には、特に図示してい
ないがn型InP クラッド層が形成されている。The undoped GaInAsP layer 3 has a composition of about 1.
35 μm GaInAsP layer Well layer and GaInAsP composition of about 1.1 μm
It has a multiple quantum well structure in which AsP barrier layers are alternately repeated for 5 cycles, and corresponds to the quantum well layer 10 in FIG. The n-type GaInAsP layer 2 and the p-type GaInAsP layer 4 are SCH.
(Separate confinement heterostructure) layer,
p-type InP layer 5 is clad layer 20 shown in FIG. 1, p +
The GaInAsP layer 6 of the type becomes an electrode contact layer. In addition, p-In
An n-type InP clad layer (not shown) is formed between the P substrate 1 and the n-type GaInAsP layer 2.
【0016】次に、これらの半導体層の形成方法につい
て説明する。まず、n型InP 基板1の主面に熱CVD法
により厚さ500nmの酸化シリコンよりなる誘電体膜7
を形成し、これをフォトリソグラフィによって図3に示
すようにパターニングし、これにより光進行方向に沿っ
て幅の変化した1つの開口部7aを形成する。その開口
部7aは、可飽和領域13で最も狭い幅を有し、利得領
域12でそれよりも広い幅を有し、さらに、2つのテー
パ導波路領域12,14では利得領域12及び可飽和領
域13から遠ざかるにつれて徐々に広がるような略扇形
の平面形状を有している。Next, a method of forming these semiconductor layers will be described. First, a dielectric film 7 made of silicon oxide having a thickness of 500 nm is formed on the main surface of the n-type InP substrate 1 by a thermal CVD method.
Is formed and is patterned by photolithography as shown in FIG. 3, thereby forming one opening 7a having a changed width along the light traveling direction. The opening 7a has the narrowest width in the saturable region 13, the wider width in the gain region 12, and further, in the two tapered waveguide regions 12 and 14, the gain region 12 and the saturable region. It has a substantially fan-shaped planar shape that gradually spreads away from 13.
【0017】この誘電体膜7の開口部7aのパターン幅
が、InP 基板1の上層に形成される量子井戸層10の膜
厚を制御することになる。次に、有機金属を用いた気相
成長法によって、誘電体膜7の開口部7aから表出して
いるn型InP 基板1の上にn型GaInAsP 層2、GaInAsP
量子井戸層3、p型GaInAsP 層4、p型InP 層5及びp
+ 型GaInAsP 層6を順次成長する。このとき誘電体薄膜
7の上では結晶成長が困難であるため、その近傍の半導
体基板表面では材料ガスの濃度が局部的に上昇し、成長
速度が速くなる。The pattern width of the opening 7a of the dielectric film 7 controls the film thickness of the quantum well layer 10 formed in the upper layer of the InP substrate 1. Next, the n-type GaInAsP layer 2 and the GaInAsP layer 2 are formed on the n-type InP substrate 1 exposed from the opening 7a of the dielectric film 7 by the vapor phase growth method using an organic metal.
Quantum well layer 3, p-type GaInAsP layer 4, p-type InP layer 5 and p
A + type GaInAsP layer 6 is sequentially grown. At this time, crystal growth is difficult on the dielectric thin film 7, so that the concentration of the material gas locally rises on the surface of the semiconductor substrate in the vicinity thereof, and the growth rate increases.
【0018】その結果、化合物半導体の成長速度は誘電
体膜7の開口部7aの面積が狭い程速くなり、上記した
各層の厚さは利得領域12よりも可飽和領域13が厚く
なるし、またテーパ導波路領域11、14に形成される
層は、利得領域12及び可飽和吸収領域13から遠ざか
るにつれて徐々に薄くなって、その断面は図4に示すよ
うにテーパ状になる。As a result, the growth rate of the compound semiconductor becomes faster as the area of the opening 7a of the dielectric film 7 becomes smaller, and the thickness of each layer becomes thicker in the saturable region 13 than in the gain region 12, and The layers formed in the tapered waveguide regions 11 and 14 gradually become thinner as the distance from the gain region 12 and the saturable absorption region 13 increases, and the cross section thereof becomes tapered as shown in FIG.
【0019】このようにして自在に所望の膜厚を得るこ
とができ、しかも連続的に変化させることができる。な
お、利得領域12においては、n型GaInAsP 層2が0.
1μm 、GaInAsP (量子井戸)層3を構成するGaInAsP
井戸層が6nm、GaInAsP 障壁層が10nm、p型GaInAsP
層4が0.1μm 、p型InP 層5が2.5μm 、p+ 型
GaInAsP 層6が0.5μm とであり、また、可飽和吸収
領域13においてはGaInAsP (量子井戸)層3を構成す
るGaInAsP 井戸層が10nmであり、レーザの出射端面で
はそのGaInAsP 井戸層は2nmとなるように開口部7aが
設計される。In this way, the desired film thickness can be freely obtained and can be continuously changed. In the gain region 12, the n-type GaInAsP layer 2 has a resistance of 0.
GaInAsP that constitutes the GaInAsP (quantum well) layer 3 of 1 μm
Well layer 6nm, GaInAsP barrier layer 10nm, p-type GaInAsP
Layer 4 is 0.1 μm, p-type InP layer 5 is 2.5 μm, p + type
The GaInAsP layer 6 has a thickness of 0.5 μm, the GaInAsP (quantum well) layer 3 has a GaInAsP well layer of 10 nm in the saturable absorption region 13, and the GaInAsP well layer has a thickness of 2 nm at the laser emission end face. The opening 7a is designed so that
【0020】この後に、誘電体膜17を除去し、上記し
た各層の平面形状をリソグラフィーにより所望のパター
ンに整形した後に、上記した量子井戸層10、クラッド
層20の両側に通常行われている埋め込み構造(図示せ
ず)などを形成する。次に、p+ 型GaInAsP 層6の上に
Ti層,Pt層,Au層を順次積層してこれらをパター
ニングして利得領域12と可飽和領域13にタンデム型
のp電極15,16を形成する。また、InP 基板1の下
面にAuGe層とAu層とを順次積層してこれらをn電
極17として使用する。After that, the dielectric film 17 is removed, and the planar shape of each of the layers described above is shaped into a desired pattern by lithography, and then the embedding which is usually performed on both sides of the quantum well layer 10 and the cladding layer 20 described above. A structure (not shown) or the like is formed. Next, a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are sequentially laminated on the p + -type GaInAsP layer 6, and these are patterned to form tandem p-electrodes 15 and 16 in the gain region 12 and the saturable region 13. . Further, an AuGe layer and an Au layer are sequentially laminated on the lower surface of the InP substrate 1 and used as the n electrode 17.
【0021】ところで、半導体材料の一般的な性質とし
て、注入電流を増加させた場合のレーザ利得の増大の仕
方、即ち微分利得を各波長について比較すると、ある注
入電流においての利得のピークの短波長側(高エネルギ
ー側)の方が逆の場合に比べて変化が大きいという現象
がある。これは、図5に示すように、注入電流の増大に
ともなってレーザ利得のピーク波長が短波長側にシフト
するためである。By the way, as a general property of the semiconductor material, when comparing the way of increasing the laser gain when the injection current is increased, that is, the differential gain for each wavelength, the short wavelength of the gain peak at a certain injection current is compared. There is a phenomenon that the change on the side (high energy side) is larger than that on the opposite side. This is because, as shown in FIG. 5, the peak wavelength of the laser gain shifts to the short wavelength side as the injection current increases.
【0022】従って上記した量子井戸構造では、その厚
さの違いによって遷移エネルギー(バルク半導体のバン
ドギャップエネルギーに対応)が変化するので、量子井
戸構造となるGaInAsP 層3のうち可飽和吸収領域13の
バンドギャップエネルギーが利得領域12のバンドギャ
ップエネルギーよりも若干低エネルギー(長波長)側に
設定されるので、利得領域12の微分利得に比べて可飽
和吸収領域13の微分利得が大幅に大きなり、従来に比
べて極めて安定な双安定動作が実現できる。Therefore, in the above-mentioned quantum well structure, the transition energy (corresponding to the band gap energy of the bulk semiconductor) changes depending on the difference in thickness, so that the saturable absorption region 13 of the GaInAsP layer 3 forming the quantum well structure is changed. Since the bandgap energy is set slightly lower than the bandgap energy of the gain region 12 (long wavelength), the differential gain of the saturable absorption region 13 is significantly larger than that of the gain region 12, An extremely stable bistable operation can be realized as compared with the conventional one.
【0023】また、各領域の間での厚さや組成が連続的
に変化することから領域相互間での反射や散乱を十分に
小さくすることができ、動作の安定化をはかることが可
能となる。さらに、レーザを構成する利得領域と可飽和
吸収領域の前後に厚さを光の進行方向に添ってなだらか
に薄く形成したテーパ導波路領域を設けているため、レ
ーザのビーム径を光ファイバのビーム径に近付けること
ができ、光ファイバとの結合性を向上させることができ
る。Further, since the thickness and composition between the regions continuously change, reflection and scattering between the regions can be made sufficiently small, and the operation can be stabilized. . In addition, since the tapered waveguide region is formed before and after the gain region and the saturable absorption region that constitute the laser, the thickness of which is gently thin along the traveling direction of the light, the beam diameter of the laser is The diameter can be close to the diameter, and the bondability with the optical fiber can be improved.
【0024】以上のように、本実施例によれば高効率で
信頼性の高い量子井戸双安定レーザを得ることができ
る。なお、各半導体層の組成や材料は、下地との格子整
合性および発光波長を考慮して適宜変更可能である。な
お、各半導体層の不純物濃度や厚さについては、実施例
に限定されることなく誘電体膜の開口部のパターンを変
えて必要に応じて変更してもよい。As described above, according to this embodiment, a highly efficient and highly reliable quantum well bistable laser can be obtained. The composition and material of each semiconductor layer can be appropriately changed in consideration of the lattice matching with the base and the emission wavelength. The impurity concentration and the thickness of each semiconductor layer are not limited to the examples and may be changed as necessary by changing the pattern of the openings of the dielectric film.
【0025】また、上記した例では、量子井戸構造とし
てGaInAsP を使用しているが、InGaAs、その他の化合物
半導体、歪み量子井戸を採用するとも可能であり、成長
させる材料によっては、材料ガスの分解効率にも差が生
じることから、組成に関しても若干変化させることが可
能である。さらに、基板についてもInP に限るものでは
なく、GaAsのような二元やInGaAsなどの三元、その他の
混晶を用いてもよい。Although GaInAsP is used as the quantum well structure in the above example, it is also possible to employ InGaAs, other compound semiconductors, or strained quantum wells. Depending on the material to be grown, decomposition of the material gas may be used. Since there is a difference in efficiency, it is possible to slightly change the composition. Further, the substrate is not limited to InP, but binary such as GaAs, ternary such as InGaAs, and other mixed crystals may be used.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、可飽
和吸収領域と利得領域の量子井戸層の膜厚を連続的に変
化させているので、不連続部分での光の反射や散乱によ
る効率の低下を少なくし、且つ安定に動作させることが
できる。また、各領域の間での厚さや組成が連続的に変
化することから領域間での反射や散乱を十分に小さくす
ることができ、さらに動作を安定化できる。As described above, according to the present invention, since the thickness of the quantum well layer in the saturable absorption region and the gain region is continuously changed, the reflection or scattering of light at the discontinuous portion is caused. It is possible to reduce the decrease in efficiency due to and to operate stably. Further, since the thickness and composition between the regions continuously change, reflection and scattering between the regions can be made sufficiently small, and the operation can be further stabilized.
【0027】また、可飽和領域、利得領域から光進行方
向の端部に至る導波領域の量子井戸層を徐々に薄くする
ようにしている。これにより、量子井戸層による光閉じ
込め効果を弱くして、レーザのビーム径を光ファイバの
ビーム径に近付けることができ、光ファイバとの結合性
を向上できる。Further, the quantum well layer in the waveguide region extending from the saturable region and the gain region to the end in the light traveling direction is gradually thinned. As a result, the light confinement effect of the quantum well layer is weakened, the beam diameter of the laser can be made closer to the beam diameter of the optical fiber, and the coupling with the optical fiber can be improved.
【図1】本発明実施例の量子井戸双安定レーザの概要図
である。FIG. 1 is a schematic diagram of a quantum well bistable laser according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の量子井戸双安定レーザの説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of a quantum well bistable laser of the present invention.
【図3】同量子井戸双安定レーザの基板平面説明図であ
る。FIG. 3 is a substrate plane explanatory view of the quantum well bistable laser.
【図4】同量子井戸双安定レーザの要部断面説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view of a main part of the quantum well bistable laser.
【図5】注入電流と利得と波長との関係とを示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an injection current, a gain, and a wavelength.
【図6】従来例の量子井戸双安定レーザの説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional quantum well bistable laser.
1 n型InP 基板 2 n型GaInAsP 層 3 GaInAsP 層(量子井戸層) 4 p型GaInAsP 層 5 p型InP 層 6 p+ 型GaInAsP 層 7 誘電体薄膜 10 量子井戸層 11 第1のテーパ導波路領域 12 利得領域 13 可飽和吸収領域 14 第2のテーパ導波路領域 15 第1のp電極 16 第2のp電極 17 n電極 20 クラッド層1 n-type InP substrate 2 n-type GaInAsP layer 3 GaInAsP layer (quantum well layer) 4 p-type GaInAsP layer 5 p-type InP layer 6 p + -type GaInAsP layer 7 dielectric thin film 10 quantum well layer 11 first tapered waveguide region 12 Gain Region 13 Saturable Absorption Region 14 Second Tapered Waveguide Region 15 First p-electrode 16 Second p-electrode 17 n-electrode 20 Cladding Layer
Claims (3)
りも可飽和領域(13)の膜厚が厚く、該膜厚が該利得
領域(12)から該可飽和領域(13)にかけて連続的
に変化している量子井戸層(3)を有することを特徴と
する特徴とする光双安定半導体レーザ。1. The saturable region (13) is thicker than the gain region (12) along the light traveling direction, and the film thickness extends from the gain region (12) to the saturable region (13). An optical bistable semiconductor laser characterized in that it has a quantum well layer (3) that is continuously changing.
(12)から一端にかけて膜厚がテーパ状に変化し、か
つ、前記可飽和領域(13)から他端にかけて膜厚がテ
ーパ状に変化していることを特徴とする請求項1記載の
光双安定半導体レーザ。2. The quantum well layer (3) has a taper film thickness changing from the gain region (12) to one end, and has a taper film thickness from the saturable region (13) to the other end. 2. The optical bistable semiconductor laser according to claim 1, wherein
3)で広い開口部(7a)を有する誘電体膜(7)を半
導体層(1)の主面に形成する工程と、 有機金属気相成長法により前記開口部から表出している
前記半導体層(1)の主面に半導体層を選択成長して、
前記利得領域(12)から前記可飽和領域(13)にか
けて層厚ないし組成が緩やかに変化する量子井戸層を形
成するさせる工程を含む光双安定半導体レーザの製造方
法。3. A saturable region (1) rather than a gain region (12).
3) a step of forming a dielectric film (7) having a wide opening (7a) on the main surface of the semiconductor layer (1), and the semiconductor layer exposed from the opening by a metal organic chemical vapor deposition method. Selectively grow a semiconductor layer on the main surface of (1),
A method of manufacturing an optical bistable semiconductor laser, comprising the step of forming a quantum well layer having a layer thickness or a composition that changes gradually from the gain region (12) to the saturable region (13).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4884794A JPH07263790A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Light bistable semiconductor laser and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4884794A JPH07263790A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Light bistable semiconductor laser and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07263790A true JPH07263790A (en) | 1995-10-13 |
Family
ID=12814659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4884794A Withdrawn JPH07263790A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Light bistable semiconductor laser and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07263790A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009053268A (en) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | Optical waveform shaping element |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP4884794A patent/JPH07263790A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009053268A (en) * | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Fujitsu Ltd | Optical waveform shaping element |
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