JPH08162711A - 半導体レーザ及び光学フィルタ - Google Patents
半導体レーザ及び光学フィルタInfo
- Publication number
- JPH08162711A JPH08162711A JP32170194A JP32170194A JPH08162711A JP H08162711 A JPH08162711 A JP H08162711A JP 32170194 A JP32170194 A JP 32170194A JP 32170194 A JP32170194 A JP 32170194A JP H08162711 A JPH08162711 A JP H08162711A
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- JP
- Japan
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- diffraction grating
- waveguide layer
- layer
- semiconductor laser
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた単一縦モード特性を有し、しかも製造
のために格別複雑な工程や高価な設備を必要としない半
導体レーザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰバッファ
層２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層３、ｉ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層
５、ｐ型ＩｎＰクラッド層７が積層形成され、上部導波
路層５とクラッド層７の界面に回折格子６が形成され
る。回折格子６は、端面Ｂ側から光出射端面となる端面
Ａに向かう回折光の強度が逆方向の回折光のそれより大
きくなるような非対称特性を有する。
のために格別複雑な工程や高価な設備を必要としない半
導体レーザを提供する。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰバッファ
層２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層３、ｉ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層
５、ｐ型ＩｎＰクラッド層７が積層形成され、上部導波
路層５とクラッド層７の界面に回折格子６が形成され
る。回折格子６は、端面Ｂ側から光出射端面となる端面
Ａに向かう回折光の強度が逆方向の回折光のそれより大
きくなるような非対称特性を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光共振器を構成する回
折格子が導波路層に形成されたＤＦＢレーザやＤＢＲレ
ーザ等の半導体レーザ及び光学フィルタに関する。
折格子が導波路層に形成されたＤＦＢレーザやＤＢＲレ
ーザ等の半導体レーザ及び光学フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＦＢレーザやＤＢＲレーザは、回折格
子による分布帰還を利用して誘導放出を生じさせる。こ
れらは、回折格子の格子定数で決まる回折条件を満たす
狭い波長範囲で発振するから、劈開面によるファブリ・
ペロー共振器を利用した他の半導体レーザに比べて、単
一縦モード発振が得やすいという利点を有する。ＤＦＢ
レーザ等に埋設する回折格子は、干渉露光法等を利用し
て形成したマスクを用いて、導波路層表面をエッチング
する事で形成される。
子による分布帰還を利用して誘導放出を生じさせる。こ
れらは、回折格子の格子定数で決まる回折条件を満たす
狭い波長範囲で発振するから、劈開面によるファブリ・
ペロー共振器を利用した他の半導体レーザに比べて、単
一縦モード発振が得やすいという利点を有する。ＤＦＢ
レーザ等に埋設する回折格子は、干渉露光法等を利用し
て形成したマスクを用いて、導波路層表面をエッチング
する事で形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＤＦＢレーザでは両方
向の回折光の干渉に起因して、波長特性が２峰性を示す
ことがある。これを防止するために、回折格子の一部に
１／４波長板に相当する位相シフト手段を作り込む方法
等が提案されているが、これは製造工程を複雑にし、ま
た電子ビーム露光装置のような高価な設備を必要とす
る。また従来より、ＤＦＢレーザの出力向上のために、
光出射端には反射防止膜を形成し、反対側の端面には反
射膜を形成することが行われている。しかしこれらの成
膜工程は、レーザ端面を劈開した後に行わなければなら
ないため、作業性が悪く、信頼性や歩留まり低下の原因
になる。
向の回折光の干渉に起因して、波長特性が２峰性を示す
ことがある。これを防止するために、回折格子の一部に
１／４波長板に相当する位相シフト手段を作り込む方法
等が提案されているが、これは製造工程を複雑にし、ま
た電子ビーム露光装置のような高価な設備を必要とす
る。また従来より、ＤＦＢレーザの出力向上のために、
光出射端には反射防止膜を形成し、反対側の端面には反
射膜を形成することが行われている。しかしこれらの成
膜工程は、レーザ端面を劈開した後に行わなければなら
ないため、作業性が悪く、信頼性や歩留まり低下の原因
になる。
【０００４】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、優れた単一縦モード特性を有し、しかも製造のた
めに格別複雑な工程や高価な設備を必要としない半導体
レーザを提供することを目的としている。本発明はま
た、優れた波長選択性と方向性結合特性を持つ光学フィ
ルタを提供することを目的としている。
ので、優れた単一縦モード特性を有し、しかも製造のた
めに格別複雑な工程や高価な設備を必要としない半導体
レーザを提供することを目的としている。本発明はま
た、優れた波長選択性と方向性結合特性を持つ光学フィ
ルタを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、導波路層に共
振器を構成する回折格子が形成された半導体レーザにお
いて、前記回折格子は、内部から光出射端に向かう方向
の回折光強度がこれと逆方向のそれに比べて大きい非対
称特性を有することを特徴としている。上述のような回
折格子の非対称特性は例えば、導波路層に多数の微細溝
をエッチングして回折格子を形成する際に、溝の形状が
非対称三角形の鋸歯状となるようにエッチング条件を設
定することにより得られる。本発明による光学フィルタ
は、基板上に形成された導波路層と、この導波路層に形
成された格子溝形状が非対称三角形の鋸歯状をなす回折
格子とを有することを特徴としている。
振器を構成する回折格子が形成された半導体レーザにお
いて、前記回折格子は、内部から光出射端に向かう方向
の回折光強度がこれと逆方向のそれに比べて大きい非対
称特性を有することを特徴としている。上述のような回
折格子の非対称特性は例えば、導波路層に多数の微細溝
をエッチングして回折格子を形成する際に、溝の形状が
非対称三角形の鋸歯状となるようにエッチング条件を設
定することにより得られる。本発明による光学フィルタ
は、基板上に形成された導波路層と、この導波路層に形
成された格子溝形状が非対称三角形の鋸歯状をなす回折
格子とを有することを特徴としている。
【０００６】
【作用】本発明によると、回折格子に非対称特性を付与
することにより、波長選択性が増し、光出射端と反対側
の端面に反射膜を形成することにより従来に増して大き
なレーザ光出力を得ることができる。また、回折格子の
非対称特性によって、両方向の回折光の相互干渉が低減
されるから、内部に干渉防止機構を設けることなく、優
れた単一縦モード特性を得ることができる。λ／４波長
板や干渉防止機構等が必要なくなる結果、製造のために
格別複雑な工程や高価な設備を必要としないという利点
が得られる。本発明による光学フィルタは、導波路層に
形成された回折格子により波長選択性を有すると共に、
その回折格子の溝形状の非対称性によって、一方の端面
からの入射光に対してのみ透過光又は反射光を得ること
ができるという方向性結合特性を得ることができる。
することにより、波長選択性が増し、光出射端と反対側
の端面に反射膜を形成することにより従来に増して大き
なレーザ光出力を得ることができる。また、回折格子の
非対称特性によって、両方向の回折光の相互干渉が低減
されるから、内部に干渉防止機構を設けることなく、優
れた単一縦モード特性を得ることができる。λ／４波長
板や干渉防止機構等が必要なくなる結果、製造のために
格別複雑な工程や高価な設備を必要としないという利点
が得られる。本発明による光学フィルタは、導波路層に
形成された回折格子により波長選択性を有すると共に、
その回折格子の溝形状の非対称性によって、一方の端面
からの入射光に対してのみ透過光又は反射光を得ること
ができるという方向性結合特性を得ることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
ＤＦＢレーザの斜視図と断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板
１上にｎ型ＩｎＰバッファ層２が形成され、この上にｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層３、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ
活性層４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層５が順次積
層形成されている。
明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
ＤＦＢレーザの斜視図と断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板
１上にｎ型ＩｎＰバッファ層２が形成され、この上にｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層３、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ
活性層４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層５が順次積
層形成されている。
【０００８】上部導波路層５の表面には、リソグラフィ
により回折格子６が形成され、その上に更にｐ型ＩｎＰ
クラッド層７が形成されている。この積層レーザ構造
は、横モード制御のためストライブ状にバッファ層２に
達する深さにエッチング加工され、電流ブロッキング層
８が埋め込み形成される。そしてｐ型クラッド層７に接
する上部電極９及び基板１に接する下部電極１０が形成
されて、ＤＦＢレーザが得られる。
により回折格子６が形成され、その上に更にｐ型ＩｎＰ
クラッド層７が形成されている。この積層レーザ構造
は、横モード制御のためストライブ状にバッファ層２に
達する深さにエッチング加工され、電流ブロッキング層
８が埋め込み形成される。そしてｐ型クラッド層７に接
する上部電極９及び基板１に接する下部電極１０が形成
されて、ＤＦＢレーザが得られる。
【０００９】回折格子６の部分を拡大して示すと、図２
のようになっている。ＩｎＧａＡｓＰ導波路層５とＩｎ
Ｐクラッド層７の界面に回折格子６が形成されるが、格
子溝の形状は図示のように斜面ａと垂直面ｂによる非対
称三角形の鋸歯状（頂角４５°）をなしている。この様
な格子溝の加工は例えば、通常の干渉露光法によるマス
クを導波路層５の表面に形成し、リアクティブ・イオン
・エッチングのような異方性エッチングを利用して斜め
方向からのイオンビーム照射を行うことにより可能であ
る。
のようになっている。ＩｎＧａＡｓＰ導波路層５とＩｎ
Ｐクラッド層７の界面に回折格子６が形成されるが、格
子溝の形状は図示のように斜面ａと垂直面ｂによる非対
称三角形の鋸歯状（頂角４５°）をなしている。この様
な格子溝の加工は例えば、通常の干渉露光法によるマス
クを導波路層５の表面に形成し、リアクティブ・イオン
・エッチングのような異方性エッチングを利用して斜め
方向からのイオンビーム照射を行うことにより可能であ
る。
【００１０】図２に示すように、屈折率ｎ１のＩｎＧａ
ＡｓＰ導波路層５と、屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）のＩｎ
Ｐクラッド層７との噛み合わせによる屈折率分布により
回折格子６が形成されるが、この様な回折格子形状とす
ると、方向によって回折光強度が異なるという非対称特
性が得られる。即ち、端面Ａ方向に向かう回折光の強度
は大きく、端面Ｂ方向に向かう回折光の強度は小さいと
いう非対称の回折強度特性が得られる。
ＡｓＰ導波路層５と、屈折率ｎ２（ｎ２＜ｎ１）のＩｎ
Ｐクラッド層７との噛み合わせによる屈折率分布により
回折格子６が形成されるが、この様な回折格子形状とす
ると、方向によって回折光強度が異なるという非対称特
性が得られる。即ち、端面Ａ方向に向かう回折光の強度
は大きく、端面Ｂ方向に向かう回折光の強度は小さいと
いう非対称の回折強度特性が得られる。
【００１１】上記のような回折格子６の非対称特性の結
果、この実施例のＤＦＢレーザは、端面Ａを光出射端と
して大きなレーザ光出力を得ることができる。また両方
向の回折光の往復による相互干渉が低減されるから、内
部に干渉防止機構を設けることなく、優れた単一縦モー
ド特性を得ることが可能になる。またこの実施例では、
光出射端と反対側の端面Ｂでは回折光強度が小さいか
ら、ここに反射膜を形成する必要もない。端面Ｂに反射
膜を形成しなくても、ＡからＢの方向を見たときに回折
格子６は大きな反射率を持つ反射器として働くからであ
る。
果、この実施例のＤＦＢレーザは、端面Ａを光出射端と
して大きなレーザ光出力を得ることができる。また両方
向の回折光の往復による相互干渉が低減されるから、内
部に干渉防止機構を設けることなく、優れた単一縦モー
ド特性を得ることが可能になる。またこの実施例では、
光出射端と反対側の端面Ｂでは回折光強度が小さいか
ら、ここに反射膜を形成する必要もない。端面Ｂに反射
膜を形成しなくても、ＡからＢの方向を見たときに回折
格子６は大きな反射率を持つ反射器として働くからであ
る。
【００１２】図３及び図４は、本発明の別の実施例のＤ
ＦＢレーザの要部構造を、図１（ｂ）に対応させて示す
断面図である。図３の実施例では、活性層４の下部、即
ちバッファ層２と下部導波路層３の界面部に回折格子６
を形成し、上部導波路層は省いている。下部導波路層３
の屈折率ｎ３とバッファ層２の屈折率ｎ４とは、ｎ３＞
ｎ４の関係を満たすように設定されるから、回折格子６
の非対称三角形の鋸歯状の斜面は図１の実施例と逆方向
の傾斜面となる。図４の実施例では、図１の実施例の下
部導波路層３を省いている。これらの実施例でも、先の
実施例と同様の効果が得られる。
ＦＢレーザの要部構造を、図１（ｂ）に対応させて示す
断面図である。図３の実施例では、活性層４の下部、即
ちバッファ層２と下部導波路層３の界面部に回折格子６
を形成し、上部導波路層は省いている。下部導波路層３
の屈折率ｎ３とバッファ層２の屈折率ｎ４とは、ｎ３＞
ｎ４の関係を満たすように設定されるから、回折格子６
の非対称三角形の鋸歯状の斜面は図１の実施例と逆方向
の傾斜面となる。図４の実施例では、図１の実施例の下
部導波路層３を省いている。これらの実施例でも、先の
実施例と同様の効果が得られる。
【００１３】また本発明は、電流経路を横切って活性層
に対して上部又は下部に回折格子を配置するＤＦＢレー
ザの他、電流経路を横切らないように活性層の外側に回
折格子を配置して共振器を構成するＤＢＲレーザにも同
様に適用することが可能である。
に対して上部又は下部に回折格子を配置するＤＦＢレー
ザの他、電流経路を横切らないように活性層の外側に回
折格子を配置して共振器を構成するＤＢＲレーザにも同
様に適用することが可能である。
【００１４】以上の実施例で説明した半導体レーザの活
性層を除いた部分に着目すると、受動光学素子としての
フィルタとして用いることができる。この光学フィルタ
は、回折格子によって波長選択性を有すると同時に、図
２で説明した回折光の強度に方向依存性が生じる結果と
して、一方の端面からの入射光の特定波長を選択的に回
折させる波長選択性光学フィルタ素子としても用いるこ
とができる。
性層を除いた部分に着目すると、受動光学素子としての
フィルタとして用いることができる。この光学フィルタ
は、回折格子によって波長選択性を有すると同時に、図
２で説明した回折光の強度に方向依存性が生じる結果と
して、一方の端面からの入射光の特定波長を選択的に回
折させる波長選択性光学フィルタ素子としても用いるこ
とができる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように本発明による半導体レ
ーザによれば、回折格子に非対称特性を付与したことに
より、干渉防止機構等を形成する必要がなく、しかも優
れた単一縦モードレーザ光の大きな出力を得ることがで
きる。また、１／４波長板や干渉防止機構作成のために
格別複雑な工程や高価な設備を必要としないという利点
も得られる。また本発明による非対称構造の回折格子を
内蔵した導波路層は、良好な波長選択性を持つことか
ら、方向性を持つ波長選択性光学フィルタとしても有効
な素子として用いることができる。
ーザによれば、回折格子に非対称特性を付与したことに
より、干渉防止機構等を形成する必要がなく、しかも優
れた単一縦モードレーザ光の大きな出力を得ることがで
きる。また、１／４波長板や干渉防止機構作成のために
格別複雑な工程や高価な設備を必要としないという利点
も得られる。また本発明による非対称構造の回折格子を
内蔵した導波路層は、良好な波長選択性を持つことか
ら、方向性を持つ波長選択性光学フィルタとしても有効
な素子として用いることができる。
【図１】 この発明の一実施例に係るＤＦＢレーザを示
す。
す。
【図２】 同実施例の要部拡大構造を示す。
【図３】 他の実施例のＤＦＢレーザを示す。
【図４】 他の実施例のＤＦＢレーザを示す。
１…ｎ型ＩｎＰ基板、２…ｎ型ＩｎＰバッファ層、３…
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層、４…ｉ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層、５…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層、６
…回折格子、７…ｐ型ＩｎＰクラッド層、８…電流ブロ
ッキング層、９，１０…電極。
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下部導波路層、４…ｉ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層、５…ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ上部導波路層、６
…回折格子、７…ｐ型ＩｎＰクラッド層、８…電流ブロ
ッキング層、９，１０…電極。
Claims (2)
- 【請求項１】 導波路層に共振器を構成する回折格子が
形成された半導体レーザにおいて、 前記回折格子は、内部から光出射端に向かう方向の回折
光強度がこれと逆方向のそれに比べて大きい非対称特性
を有することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 基板上に形成された導波路層と、この導
波路層に形成された格子溝形状が非対称三角形の鋸歯状
をなす回折格子とを有することを特徴とする光学フィル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32170194A JPH08162711A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体レーザ及び光学フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32170194A JPH08162711A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体レーザ及び光学フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162711A true JPH08162711A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=18135467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32170194A Pending JPH08162711A (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 半導体レーザ及び光学フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162711A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020140286A1 (zh) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | 华为技术有限公司 | 半导体激光器、光发射组件、光线路终端及光网络单元 |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP32170194A patent/JPH08162711A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020140286A1 (zh) * | 2019-01-04 | 2020-07-09 | 华为技术有限公司 | 半导体激光器、光发射组件、光线路终端及光网络单元 |
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