JPH08274406A - 分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

分布帰還型半導体レーザ装置及びその製造方法

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JPH08274406A
JPH08274406A JP24997495A JP24997495A JPH08274406A JP H08274406 A JPH08274406 A JP H08274406A JP 24997495 A JP24997495 A JP 24997495A JP 24997495 A JP24997495 A JP 24997495A JP H08274406 A JPH08274406 A JP H08274406A
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雅弘 鬼頭
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信之 大塚
Shinji Nakamura
真嗣 中村
Masato Ishino
正人 石野
Yasushi Matsui
康 松井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作製が容易でき、信頼性に優れた利得結合型
分布帰還型レーザの製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１上に回折格子２を形成する。水素
雰囲気中にＰＨ3１００cc/minとＡｓＨ3１０cc/minを導
入し、熱処理することにより、回折格子５２の凹部にＩ
ｎＡｓＰ吸収層３を形成する。その後、有機金属気相成
長法によりｎ型ＩｎＰクラッド層４、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層５、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＡｓＰ
障壁層から構成されている多重量子井戸活性層５６、ｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層７、ｐ型ＩｎＰクラッド層１
５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層を順次堆積する。ス
トライプ状メサをエッチングにより形成し、ｐ型ｎ型ｐ
型ＩｎＰ電流ブロック層８、９、１０、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１１を順次堆積する。回折格子を形成
したＩｎＰ基板をＰＨ3とＡｓＨ3の混合雰囲気中で熱処
理することによりマストランスポート現象により回折格
子の凹部にＩｎＡｓＰ吸収層を周期的に形成し、利得の
周期的変動を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は長距離・大容量光通
信用光源に適した分布帰還型半導体レーザ装置及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、長距離・大容量データ伝送やＣＡ
ＴＶ等の多チャンネル映像伝送用光源として、分布帰還
型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）装置が実用化されてい
る。ＤＦＢレーザ装置は、実質的に単一の波長でレーザ
発振する特徴を有しており、高速応答性に優れ、低雑音
である。このため、光通信の光源として広く用いられて
いる。このＤＦＢレーザにおいて、光分布帰還を生じさ
せる２つの方法がコゲルニック他により、理論的に示さ
れている（"Coupled-Wave Theory of Distributed Feed
back Lasers", Journal of Applied Physics, vol.４
３, p２３２７, １９７２)。
【０００３】第１の方法は、半導体レーザの共振器方向
に屈折率の周期的変動を設け、その周期に対応した波長
（ブラッグ波長近傍）で、レーザ発振を得る屈折率結合
方式である。作製が比較的容易なことから、従来から多
くの制作例が報告されてきた。しかしながら、この方法
では理論的にブラッグ波長をはさむ二つの発振モードの
うちどちらかで発振し、また、その両方で発振する確率
が非常に高い。
【０００４】第２の方法は、半導体レーザの共振器方向
に利得の周期的変動を設け、その周期に対応した波長
（ブラッグ波長）でレーザ発振を得る利得結合方式であ
る。この方法では、理論的にブラッグ波長でのみ発振す
るため、単一波長のレーザ発振が得られる確率が非常に
高い。しかしながら、この構造は作製が困難であるた
め、理論が示されてから後も、良好な特性を有するレー
ザは長く実現されていなかった。
【０００５】ところが最近、半導体レーザの共振器方向
に吸収層を周期的に設けることにより、利得の周期的変
動を生じさせ、良好な特性を有するレーザを実現する製
造方法が提案された("Long-Wavelength ＩｎＧａＡｓＰ
/ＩｎＰ Distributed Feedback Lasers Incorporating
Gain-Coupled Mechanism", Photonics Technology Lett
ers, vol４, p２１２, １９９２)。図１８にその構成を
示す。ｎ型ＩｎＰ層２１、２４、２５内部にｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ吸収層２３が周期的に埋め込まれており、その
上部にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２６、活性層２
９、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層３０、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層３１が形成されている。このｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ吸収層２３のバンドギャップエネルギーは活性層２９
からの発光エネルギーよりも小さく設定されている。こ
のため、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ吸収層３０は周期的に活性
層２９からの発光を吸収し、利得の周期的変動を生みだ
し、高い確率で単一波長のレーザ発振が得られている。
【０００６】図１８の従来構造の作製方法を、図１９
（ａ）から（ｃ）を参照しながら説明する。まず、図１
９（ａ）に示すように、１回目の結晶成長で、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板２１上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ吸収層２３及びｎ型
ＩｎＰ保護層２４を連続的に堆積する。その後、図１９
（ｂ）に示すように、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ吸収層２３の
所定部分をエッチングすることによって、複数のｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ吸収層２３が周期的に配列された回折格子
２２を形成する。この後、図１９（ｃ）に示すように、
ｎ型ＩｎＰクラッド層２５を結晶成長させ、吸収層２３
を埋め込む。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、吸収層２３を一度エッチングする必要があり、
エッチングにより露出した面は再成長時に熱処理にさら
されることになる。この際に吸収層２３のエッチング部
に欠陥が生じ、吸収層２３の光学的特性を損なう恐れが
ある。また、レーザの長期信頼性を損なう恐れがある。
【０００８】また、半導体レ−ザを直接変調した時に生
じる「波長チャープ」は、長距離・大容量化を制限する
大きな要因となり、さらなる伝送特性改善には光源の低
チャープ化が望まれている。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、単一波長で発振する
確率が高く、レーザ外部からの戻り光に対しても、モー
ドが変化せずノイズにも強い分布帰還型半導体レーザ装
置及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の分布帰還型半導
体レーザ装置は、ＩｎＰ基板と該ＩｎＰ基板上に形成さ
れた多層構造とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置で
あって、該多層構造は、少なくともレーザ光を放射する
ための活性層と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的
構造とを含んでおり、該周期的構造は、該ＩｎＰ基板の
主面に垂直で該レーザ装置の共振器方向に平行な断面に
おいて、該ＩｎＰ基板の方向に突き出た頂点を持つ三角
形の形状を持つ複数の半導体部分を有しており、そのこ
とにより上記目的が達成される。前記周期的構造が、前
記ＩｎＰ基板と前記活性層との間に設けられていてもよ
い。
【００１１】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
の持つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から光
分布帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さく
なるように設定されていてもよい。
【００１２】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
の持つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から光
分布帰還を経て放出される光のエネルギーと同一かそれ
よりも大きくなるように設定されていてもよい。
【００１３】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
は、ＩｎＰクラッド層中に形成されていてもよい。
【００１４】前記周期的構造を構成する前記半導体材料
は、ＩｎＰクラッド層とＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の間
に形成されていもよい。
【００１５】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
は、ＩｎＡｓＰから形成されていることが好ましい。
【００１６】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
は、前記活性層から光分布帰還を経て放出される光のエ
ネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを持つ
第１の半導体材料と、該光のエネルギーよりも大きいバ
ンドギャップエネルギー第２の半導体材料との少なくと
も２種類の材料から形成されてもよい。
【００１７】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
の平均屈折率は、ＩｎＰの屈折率と実質的に等しいこと
が好ましい。
【００１８】前記活性層が少なくとも１対の井戸層と障
壁層からなる量子井戸構造を有していることが好まし
い。
【００１９】前記活性層の前記井戸層に圧縮歪が導入さ
れていることが好ましい。
【００２０】前記井戸層に導入された圧縮歪量が０.５
〜１.５％であることが好ましい。
【００２１】前記第１の半導体材料はＩｎＡｓＰであ
り、前記第２の半導体材料はＩｎＧａＰであることが好
ましい。
【００２２】本発明による分布帰還型半導体レーザ装置
の製造方法は、周期的に配列された複数の溝をＩｎＰ基
板の表面に形成する工程と、少なくともフォスフィン
(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ3)とが混合された雰囲気中で
ＩｎＰ基板を熱処理することによって、該複数の溝のそ
れぞれにＩｎＡｓＰ層を堆積する工程と、活性層を含む
多層構造を該ＩｎＰ基板上に形成する工程と、を包含し
ており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２３】本発明の他の分布帰還型半導体レーザ装置
の製造方法は、活性層を含み、最上層がＩｎＰ層である
多層構造をＩｎＰ基板上に形成する工程と、周期的に配
列された複数の溝を該ＩｎＰ層の表面に形成する工程
と、少なくともフォスフィン(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ
3)とが混合された雰囲気中で該多層構造を熱処理し、該
複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ層を堆積する工程と、
を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【００２４】前記複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ層を
堆積した後、該ＩｎＡｓＰ層上にＩｎＧａＰ層を堆積す
る工程を更に備えていることが好ましい。
【００２５】前記複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ層を
堆積した後、該ＩｎＡｓＰ層上にＩｎＧａＰ層を堆積す
る工程を更に備えていることが好ましい。
【００２６】本発明の他の分布帰還型半導体レーザ装置
は、半導体基板と該半導体基板上に形成された多層構造
とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置であって、該多
層構造は、少なくともレーザ光を放射するための活性層
と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的構造とを含ん
でおり、該周期的構造は、該半導体基板の主面に垂直で
該レーザ装置の共振器方向に平行な断面において、該半
導体基板の方向に突き出た頂点を持つ三角形の形状を持
つ複数の半導体部分を有しており、そのことにより上記
目的が達成される。
【００２７】前記周期的構造を構成する半導体部分の持
つバンドギャップエネルギーが、前記活性層から光分布
帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さくなる
ように設定されていてもよい。
【００２８】前記周期的構造を構成する半導体部分の持
つバンドギャップエネルギーが前記活性層から光分布帰
還を経て放出される光のエネルギーと同一かそれよりも
大きくなるように設定されていてもよい。
【００２９】前記周期的構造を構成する前記半導体部分
は、前記活性層から光分布帰還を経て放出される光のエ
ネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを持つ
第１の半導体材料と、該光のエネルギーよりも大きいバ
ンドギャップエネルギー第２の半導体材料との少なくと
も２種類の材料から形成されていてもよい。
【００３０】前記周期的構造が、前記半導体基板と前記
活性層との間に設けられていてもよい。
【００３１】本発明の結晶成長方法は、ＩｎＰ結晶の表
面にエッチングにより凹凸を形成し、前記凹凸を形成し
たＩｎＰ結晶を、少なくともフォスフィン(ＰＨ3)とア
ルシン(ＡｓＨ3)とが混合された雰囲気中で熱処理し、
該凹凸の凹部にＩｎＡｓＰ層を堆積し、そのことにより
上記目的が達成される。
【００３２】本発明の更に他の分布帰還型半導体レーザ
装置は、ＩｎＰ基板と該ＩｎＰ基板上に形成された多層
構造とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置であって、
該多層構造は、少なくともレーザ光を放射するための活
性層と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的構造とを
含んでおり、該周期的構造は、該レーザ装置の共振器方
向に沿って交互に配列された第１半導体部分と第２半導
体部分を有しており、該第１半導体部分は、該ＩｎＰ基
板の主面に垂直で該共振器方向に平行な断面において、
該ＩｎＰ基板の方向に突き出た頂点を持つ三角形の形状
を持ち、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】前記周期的構造が、前記半導体基板と前記
活性層との間に設けられていてもよい。
【００３４】前記周期的構造の前記第１半導体部分が持
つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から光分布
帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さくなる
ように設定されており、前記第２半導体部分の持つバン
ドギャップエネルギーは、該活性層から光分布帰還を経
て放出される光のエネルギーよりも大きくなるように設
定されていてもよい。
【００３５】前記周期的構造を構成する前記第１及び第
２半導体部分は、ＩｎＰクラッド層中に形成されている
ことが好ましい。
【００３６】前記周期的構造を構成する前記第１及び第
２半導体部分は、ＩｎＰクラッド層とＩｎＧａＡｓＰ光
導波路層の間に形成されているることが好ましい。
【００３７】前記活性層が少なくとも１対の井戸層と障
壁層からなる量子井戸構造を有することが好ましい。
【００３８】前記活性層の前記井戸層に圧縮歪が導入さ
れていることが好ましい。
【００３９】前記井戸層に導入された圧縮歪量が０.５
〜１.５％であることが好ましい。
【００４０】前記周期的構造を構成する前記第１半導体
部分は、ＩｎＡｓＰから形成されていることが好まし
い。
【００４１】本発明の分布帰還型半導体レーザ装置は、
レーザ光を生成する発光部と、該発光部に光学的に結合
され、該レーザ光を変調する光変調部と、該発光部及び
該光変調部を含むストライプ状多層構造と、該ストライ
プ状多層構造を支持する半導体基板とを備えた分布帰還
型半導体レーザ装置であって、該発光部は、活性層と、
該活性層から出た光の吸収率が光軸方向に沿って周期的
に変化する吸収型回折格子とを有する利得結合型共振器
を含み、該光変調部は、変調信号に応じて光学特性を変
化させる光変調層を有しており、そのことにより上記目
的が達成される。
【００４２】前記ストライプ状多層構造は、多重量子井
戸層を含んでおり、前記発光部の前記活性層は、該多重
量子井戸層の第１の部分から形成され、前記光変調部の
前記光変調層は、該多重量子井戸層の第２の部分から形
成されていることが好ましい。
【００４３】前記発光部の前記活性層と前記光変調部の
前記光変調層とは、前記多重量子井戸層の第３の部分に
よって接続され、該第３の部分は該多重量子井戸層の前
記第１の部分と前記第２の部分との間に位置している。
【００４４】前記多重量子井戸層の前記第１の部分は、
該多重量子井戸層の前記第２の部分よりも厚いことが好
ましい。
【００４５】前記吸収型回折格子は、前記光軸方向に沿
って配列された複数の光吸収層を備えていることが好ま
しい。
【００４６】前記吸収型回折格子は、前記光軸方向に沿
って厚さが周期的に変化し、それによって該光軸方向に
沿ってバンドギャップが周期的に変化している光吸収層
を備えていることが好ましい。
【００４７】前記光吸収層は量子井戸構造を有している
ことが好ましい。
【００４８】前記光吸収層は、前記半導体基板の表面に
形成された周期的凹凸上に成長させられていてもよい。
【００４９】前記吸収型回折格子は、前記活性層と前記
半導体基板との間に位置していてもよい。
【００５０】前記活性層は、前記吸収型回折格子と前記
半導体基板との間に位置していてもよい。
【００５１】前記活性層と前記吸収型回折格子との間に
設けられた光導波層を更に有していてもよい。
【００５２】前記発光部に実質的に一定の電圧を印加す
る第１電圧印加手段と、前記光変調部に変調電圧を印加
する第２電圧印加手段とを備えている。
【００５３】前記光吸収層は、ＩｎＡｓＰから形成され
ていることが好ましい。
【００５４】本発明の更に他の分布帰還型半導体レーザ
装置は、第１の導電型でバンドギャップ波長λg１の第
１のクラッド層が形成された半導体基板上に第１および
第２の領域を有し、前記第１および第２の領域は同一光
軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合され、前記第
１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長λg２の活
性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバンドギャップ
波長λg３の光導波層（λg２＞λg３＞λg１）、第２の
導電型でバンドギャップ波長λg１の第２のクラッド
層、さらに前記光導波層と前記半導体基板で埋め込まれ
たバンドギャップ波長λg４の光吸収層（λg４＞λ
g２）が光軸方向に周期的に位置する吸収型回折格子で
構成される共振器構造を成し、前記第２の領域のストラ
イプ状多層膜は第１の領域の成長層とは異なる成長層で
かつバンドギャップ波長λg５の光変調層（λg２＞λg
５＞λg１）、第２の導電型でバンドギャップ波長λg１
の第３のクラッド層で構成され、前記第１の領域の共振
器の実効屈折率と前記吸収型回折格子の周期で決定され
るブラッグ波長λBがλg２近傍に設定されており、その
ことにより上記目的が達成される。
【００５５】本発明の更に他の分布帰還型半導体レーザ
装置は、第１の導電型でバンドギャップ波長λg１の第
１のクラッド層が形成された半導体基板上に第１および
第２の領域を有し、前記第１および第２の領域は同一光
軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合され、前記第
１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長λg２の多
重量子井戸活性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバ
ンドギャップ波長λg３の第１の光導波層（λg２＞λg
３≧λg１）、第２の導電型でバンドギャップ波長λg１
の第２クラッド層、さらに前記第１の光導波層と前記半
導体基板で埋め込まれたバンドギャップ波長λg４の量
子井戸光吸収層（λg４＞λg２）が光軸方向に周期的に
位置する吸収型回折格子で構成される共振器構造を成
し、前記第２の領域のストライプ状多層膜はバンドギャ
ップ波長がλg６の埋め込み量子井戸層（λg６＜λ
g４）、バンドギャップ波長λg２の第２の光導波層、バ
ンドギャップ波長λg５の多重量子井戸光変調層（λg５
＜λg２）および第２の導電型でバンドギャップ波長λg
１の第３のクラッド層で構成され、前記第１の領域と前
記第２の領域にそれぞれ位置する、前記埋め込み量子井
戸吸収層と前記埋め込み量子井戸層、前記第１の光導波
層と前記前記第２の光導波層、前記多重量子井戸活性層
と前記光変調層、前記第２のクラッド層と前記第３のク
ラッド層がそれぞれ同一成長層で形成され、前記第１の
領域の共振器の実効屈折率と吸収型回折格子の周期で決
定されるブラッグ波長λBがλg２近傍に設定されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
【００５６】本発明の更に他の分布帰還型半導体レーザ
装置は、第１の導電型でバンドギャップ波長λg１の第
１のクラッド層が形成された半導体基板上に第１および
第２の領域を有し、前記第１および第２の領域は同一光
軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合され、前記第
１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長λg２の多
重量子井戸活性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバ
ンドギャップ波長λg３の第１の光導波層（λg２＞λg
３≧λg１）、第２の導電型でバンドギャップ波長λg１
の第２のクラッド層、さらに前記第１の光導波層と前記
第１のクラッド層間に量子井戸吸収層が位置し、前記量
子井戸吸収層は厚みが周期的に変化することによりバン
ドギャップ波長が周期的に変化しその最大値はλg２よ
り大きく最小値は小さくなるようにその組成、層厚が設
定されている吸収型回折格子で構成される共振器構造を
成し、前記第２の領域のストライプ状多層膜はバンドギ
ャップ波長がλg５の量子井戸層（λg５＜λg２）、バ
ンドギャップ波長λg３の第２の光導波層、バンドギャ
ップ波長λg６の多重量子井戸光変調層（λg６＜λ
g２）およびび第２の導電型でバンドギャップ波長λg１
の第３のクラッド層で構成され、前記第１の領域と前記
第２の領域にそれぞれ位置する前記埋め込み量子井戸吸
収層と前記量子井戸層、前記第１の光導波層と前記前記
第２の光導波層、前記多重量子井戸活性層と前記光変調
層、前記第２のクラッド層および前記第３のクラッド層
がそれぞれ同一成長層で形成され、前記第１の領域の共
振器の実効屈折率と吸収型回折格子の周期で決定される
ブラッグ波長λBがλg２近傍に設定されており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【００５７】本発明の更に他の分布帰還型半導体レーザ
装置は、第１の導電型でバンドギャップ波長λg１の第
１のクラッド層が形成された半導体基板上に第１および
第２の領域を有し、前記第１および第２の領域は同一光
軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合され、前記第
１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長λg２の活
性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバンドギャップ
波長λg３の光導波層（λg２＞λg３＞λg１）、第２の
導電型でバンドギャップ波長λg１の第２のクラッド
層、前記光導波層と活性層間に位置しバンドギャップ波
長λg１の第１のスペーサ層、さらに前記第２のクラッ
ド層中に埋め込まれたバンドギャップ波長λg４の光吸
収層（λg４＞λg２）が光軸方向に周期的に位置する吸
収型回折格子で構成される共振器構造を成し、前記第２
の領域のストライプ状多層膜はバンドギャップ波長λg
５の光変調層（λg２＞λg５＞λg１）、第２の導電型
でバンドギャップ波長λg１の第３のクラッド層、およ
び前記光変調層と前記第３のクラッド層間に位置しバン
ドギャップ波長λg１の第２のスペーサ層で構成されて
いるとともに、前記光導波層と前記光変調層、および前
記第１、第２のスペーサ層がそれぞれ同一の成長層で形
成されており、かつ第１の領域の共振器の実効屈折率と
吸収型回折格子の周期で決定されるブラッグ波長λBが
λg２近傍に設定されており、そのことにより上記目的
が達成される。
【００５８】本発明の半導体レーザ装置は、レーザ光を
生成する発光部と、該発光部に光学的に結合され、該レ
ーザ光が伝播する光導波路部と、該発光部及び該光導波
路部を含むストライプ状多層構造と、該ストライプ状多
層構造を支持する半導体基板とを備えた半導体レーザ装
置であって、該発光部は、該レーザ光を放射する活性層
を含み、該光導波路部は、屈折率が光軸方向に沿って周
期的に変化するブラッグ反射器を有しており、該ブラッ
グ反射器は、該半導体基板に形成された周期的凹凸構造
の凹部に形成されたＩｎＡｓＰ層を備え、該発光部の該
活性層から放射された光のうち選択された波長の光を該
活性層に向けて反射し、そのことにより上記目的が達成
される。
【００５９】前記ＩｎＡｓＰ層は、前記レーザ光を吸収
しないバンドギャップエネルギを持っていることが好ま
しい。
【００６０】前記光導波路部は、前記レーザ光の波長を
調整するための波長チューニング部を含んでいてもよい
い。
【００６１】前記光導波路部は、前記レーザ光の位相を
調整するための位相チューニング部を含んでいてもよ
い。
【００６２】
【発明の実施の形態】
（実施例１）図１は、本発明によるＤＦＢレーザ装置の
実施例を示す斜視図であり、内部構造がわかるように一
部を切り欠いてある。
【００６３】このＤＦＢレーザ１００は、ｎ型ＩｎＰ基
板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ２００ｎｍ）
４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ５０ｎｍ、λg=
１.０５μｍ）５、多重量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）
７、及びｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ４００ｎｍ）１５
を含むメサ構造を備えている。
【００６４】メサ構造は、ｎ型ＩｎＰ基板１の上面に形
成したリッジの上に設けられている。また、メサ構造の
両側は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流
ブロック層９で埋め込まれている。これらの半導体層の
上には、ｐ型ＩｎＰ埋め込み１０層及びｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層(λg=１.３μｍ)１１が積層されてい
る。
【００６５】ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面には、Ａｕ／Ｓｎ
合金からなるｎ側電極１４が形成され、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１１の上部には、ストライプ状の窓を
有するＳｉＯ２絶縁膜１２が形成されており、その上部
に形成されたＡｕ／Ｚｎ合金からなるｐ側電１３極はＳ
ｉＯ２絶縁膜１２のストライプ状の窓を通してｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層１１に接触している。
【００６６】ｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型ＩｎＰクラッド層
４との間には、複数のＩｎＡｓＰ吸収層３がレーザ共振
器方向に沿って２０３ｎｍピッチで配列されている。Ｉ
ｎＡｓＰ吸収層３の、レーザ共振器方向に平行で基板１
の主面に垂直な断面形状は、三角であり、その頂点はｎ
型ＩｎＰ基板１側に突き出ている。ＩｎＡｓＰ吸収層３
が、このような形状を持つことから、吸収層のエッチン
グが不要となる。本構造のような数十ｎｍ程度の小さな
サイズの吸収層をエッチングによって作製するのは非常
に困難である。サイズのばらつきも大きくなる。エッチ
ングを必要としないため、容易に、数十ｎｍ程度のサイ
ズの小さな吸収層を均一に作製することが可能となる。
これによって、素子間の特性のバラツキが非常に小さく
なる。
【００６７】多重量子井戸活性層６は、圧縮歪が導入さ
れた厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と、意図的に歪
は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁
層(λg=１.０５μｍ)とから構成される量子井戸（１０
対）を有している。
【００６８】本実施例において、レーザ共振器方向に周
期的に形成されたＩｎＡｓＰ吸収層３のフォトルミネッ
センス波長は１.４μｍに設定されており、一方、活性
層からの発振波長は１.３μｍに設定されている。この
ことから、ＩｎＡｓＰ吸収層３はレーザ共振器方向に利
得の周期的変動を生じさせる。これにより、屈折率のみ
の周期的変動の場合と比較して高い確率で、単一波長の
レーザ発振が得られる。
【００６９】図２（ａ）から（ｅ）を参照しながら、図
１のＤＦＢレーザ１００の製造方法を説明する。
【００７０】まず、図２（ａ）に示すように、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１上にピッチが２０３ｎｍで深さが約１００ｎｍ
の回折格子２を２光束干渉露光法により形成する。
【００７１】次に、水素雰囲気中に１００%フォスフィ
ン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)１０c
c/minを導入し、この中でｎ型ＩｎＰ基板１を６００℃
で熱処理する。その結果、図２（ｂ）に示すように、回
折格子２の凹部に厚さが約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層
３を形成する。その後、図２（ｃ）に示すように、続け
て有機金属気相成長法によりｎ型ＩｎＰクラッド層（厚
さ２００ｎｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ
５０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）５、圧縮歪が導入された
厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に歪は導入
されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層(λg
=１.０５μｍ)の１０対から構成されている多重量子井
戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ３０ｎ
ｍ、λg=１.０５μｍ）７、ｐ型ＩｎＰクラッド層（厚
さ４００ｎｍ）１５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層
(λg=１.３μｍ)１６を順次堆積する。
【００７２】この後、図２（ｄ）に示すように、ストラ
イプ状のメサをエッチングにより形成する。次に液相成
長法により、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ
電流ブロック層９、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１０、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg=１.３μｍ)１１を順次
堆積した後、ＳｉＯ２絶縁膜１２を堆積し、ストライプ
状に窓を開け、Ａｕ／Ｚｎ電極１３を蒸着する。また、
ｎ型ＩｎＰ基板１１の裏面にＡｕ／Ｓｎ電極１４を蒸着
する。へき開の後、図２（ｅ）に示すようなＤＦＢレー
ザ装置１００を作製する。
【００７３】本実施例では、吸収層をエッチングで形成
していないので、エッチング後の半導体膜の成長で、温
度を高くしたときにも、吸収層の表面から原子が抜ける
ことも少ない。
【００７４】回折格子を形成したあとは、半導体層の成
長だけで、ほぼ素子が形成できるので、製造においても
非常に容易である。
【００７５】上記製造方法の重要な工程を、図３（ａ）
から（ｃ）を参照しながら詳細に説明する。
【００７６】図３（ａ）は、エッチングにより回折格子
２が形成されたｎ型ＩｎＰ基板１の断面を示している。
回折格子２が形成されたｎ型ＩｎＰ基板１を、フォスフ
ィン(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ3)が混合された雰囲気中
で熱処理すると、図３（ｂ）に示されるように、熱処理
中にマストランスポート現象によって、回折格子２の凹
部にＩｎＡｓＰ層３が堆積される。この後、ｎ型ＩｎＰ
クラッド層４を続けて成長すると、図３（ｃ）に示され
るように、ｎ型ＩｎＰ中に周期的に配列された逆三角形
状のＩｎＡｓＰ層３を形成することが可能である。な
お、光吸収の観点から、ＩｎＡｓＰ層３の厚さは１０ｎ
ｍ以上であることが好ましい。
【００７７】図４は、このようにして作製したＩｎＡｓ
Ｐ層３からのフォトルミネッセンススペクトルを室温で
測定した結果を示す。１.５μｍ付近にピークを持つ単
峰性のスペクトルが観測される。同時に回折格子を形成
しなかったｎ型ＩｎＰ基板に対して同様な処理を行った
ものではＩｎＰの発光以外の発光は観測されなかった。
【００７８】図５は、１００％フォスフィンを１００ｃ
ｃ／ｍｉｎ、温度を６００℃にしたときのアルシンの流
量に対するフォトルミネッセンス波長を示している。図
５に示されるように、フォスフィン(ＰＨ3)の流量を一
定にしてアルシン(ＡｓＨ3)の流量を変化させると、Ｉ
ｎＡｓＰ層３からのフォトルミネッセンス波長が連続的
に変化する。これは、アルシン(ＡｓＨ3)の流量を変化
させるこによって、ＩｎＡｓＰ層３のバンドギャップエ
ネルギーを変化させることが可能であることを示してい
る。また、そのバンドギャップエネルギーを、レーザの
活性層から光分布帰還を経て放出される光エネルギーよ
りも大きく設定した場合、すなわち、ＩｎＡｓＰ層３の
フォトルミネッセンス波長をレーザの発振波長よりも短
波長側に設定した場合、ＩｎＡｓＰ層３は活性層から放
出される光に対して透明になる。その結果、ＩｎＡｓＰ
層３が周囲のＩｎＰに対して屈折率が高いことから、屈
折率の周期的変動が生じ、屈折率結合型のＤＦＢレーザ
が作製できる。
【００７９】一方、ＩｎＡｓＰ層のバンドギャップエネ
ルギーをレーザの活性層から光分布帰還を経て放出され
る光エネルギーよりも小さく設定した場合、すなわち、
ＩｎＡｓＰ層のフォトルミネッセンス波長をレーザの発
振波長よりも長波長側に設定した場合、ＩｎＡｓＰ層は
活性層から放出される光を吸収するため、利得の周期的
変動が生じ利得結合型のＤＦＢレーザが作製できる。図
１のＤＦＢレーザは、利得結合型である。
【００８０】ＩｎＡｓＰ層３を堆積し、それによって利
得の周期的変動を生じさせた場合、ＩｎＡｓＰ層３の屈
折率がＩｎＰよりも大きいため、屈折率の周期的変動も
同時に生じる。図６は、回折格子２の凹部にＩｎＡｓＰ
層３を堆積した後に屈折率がＩｎＰよりも小さなＩｎＧ
ａＰ層屈折率補償層１８を堆積した構造を示している。
この構造によれば、ＩｎＡｓＰ層３とＩｎＧａＰ層１８
の膜厚を調節することによって、回折格子２の凹部に形
成されたＩｎＡｓＰ層３とＩｎＧａＰ層１８の平均の屈
折率を調節することが可能となり、レーザ設計の自由度
を増大させることが可能となる。これに関しては、実施
例３において、詳細に説明する。
【００８１】図７は、図１のＤＦＢレーザ装置の電流ー
光出力特性を測定した結果を示している。しきい値電流
は１６ｍＡ、スロープ効率は０.２５ｍＷ/ｍＡであり、
優れた特性を示している。図８は、そのＤＦＢレーザ装
置の発振スペクトルを測定した結果である。発振主モー
ドと副モードの比を表わすサイドモード抑圧比は４０ｄ
Ｂ以上であり、安定した単一波長のレーザ発振が得られ
ている。屈折率結合型のＤＦＢレーザのサイドモード抑
圧比が約３０ｄＢであることから、本実施例のＤＦＢレ
ーザ装置は利得結合型の長所が現われていることがわか
る。
【００８２】また、本実施例において、ｎ型ＩｎＰクラ
ッド層４をｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に置き換え、
ｎ型ＩｎＰクラッドとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層と
を一体にしてｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層としてもよ
い。
【００８３】このように利得結合型とすることで、単一
波長で発振する確立が高いし、レーザの外部からの戻り
光に対してもモードが安定となる。
【００８４】（実施例２）図９は、本発明によるＤＦＢ
レーザ装置の他の実施例を示す斜視図であり、内部構造
がわかるように一部を切り欠いてある。
【００８５】本実施例のＤＦＢレーザ２００は、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ２００ｎ
ｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ５０ｎｍ、
λg=１.０５μｍ）５、多重量子井戸活性層６、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μ
ｍ）７、第１のｐ型ＩｎＰクラッド層（平均厚さ１００
ｎｍ）１５、第２のｐ型ＩｎＰクラッド層（平均厚さ３
００ｎｍ）１７からなるメサ状構造を備えている。メサ
状構造の両側は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型Ｉ
ｎＰ電流ブロック層９で埋め込まれており、その上部に
はｐ型ＩｎＰ埋め込み層１０、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層(λg=１.３μｍ)１１が形成されている。
【００８６】ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にはＡｕ／Ｓｎ合
金からなるｎ側電極１４が形成され、ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層１１の上部にはストライプ状の窓を有す
るＳｉＯ２絶縁膜１２が形成されており、その上部に形
成されたＡｕ／Ｚｎ合金からなるｐ側電極はＳｉＯ２絶
縁膜のストライプ状の窓を通してｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１１に接触している。
【００８７】更にｐ型ＩｎＰクラッド層１５と第２のｐ
型ＩｎＰクラッド層１７の間にＩｎＡｓＰ吸収層３がレ
ーザ共振器方向に２０３ｎｍのピッチで形成されてお
り、その形状はレーザ共振器方向に平行な断面において
ｎ型ＩｎＰ基板１側にその頂点を有する三角形状になっ
ている。
【００８８】また、多重量子井戸活性層６は圧縮歪が導
入された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に
歪は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障
壁層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されている。
【００８９】本実施例において、レーザ共振器方向に周
期的に形成されたＩｎＡｓＰ吸収層３のフォトルミネッ
センス波長は１.４μｍに設定されており、一方、活性
層からの発振波長は１.３μｍに設定されている。この
ことから、ＩｎＡｓＰ吸収層３はレーザ共振器方向に利
得の周期的変動を生じさせる。これにより、前述したよ
うな理由で、屈折率のみの周期的変動の場合と比較して
高い確率で、単一波長のレーザ発振が得られる。
【００９０】また、本実施例において活性層６の上部に
ＩｎＡｓＰ吸収層３が形成されている。実施例１の構成
ではＩｎＡｓＰ吸収層３と活性層６の間に位置するＩｎ
Ｐクラッド層４及びＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の厚さは
結晶性の回復を図るため比較的厚くする方が特性がよく
なる。しかし、本実施例の様な構成にすることにより、
活性層６とＩｎＡｓＰ吸収層３の間に位置するｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ導波路層７とｐ型ＩｎＰクラッド層１５の厚
さを比較的自由に設定することが可能となる。これは光
強度分布とＩｎＡｓＰ吸収層３の結合の度合を実施例１
よりも自由に設定可能であることを示している。
【００９１】また、本実施例２において、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層１５はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に置き換
え、ｐ型ＩｎＰクラッド層とｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波
路層とを一体にしてｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層とし
てもよい。
【００９２】図１０（ａ）から（ｆ）を参照しながら、
図９のＤＦＢレーザ２００の製造方法を説明する。
【００９３】まず、図１０（ａ）に示すように、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に有機金属気相成長法によりｎ型ＩｎＰク
ラッド層（厚さ２００ｎｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導
波路層（厚さ５０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）５、圧縮歪
が導入された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図
的に歪は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐ障壁層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されてい
る多重量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）７、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層（厚さ２００ｎｍ）１５を順次堆積する。この
後、図１０（ｂ）に示すように、ピッチが２０３ｎｍで
深さが約１００ｎｍの回折格子２を２光束干渉露光法に
より形成する。
【００９４】次に、水素雰囲気中に１００%フォスフィ
ン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)１０c
c/minを導入し、この中で基板１を６００℃で熱処理す
ることにより、図１０（ｃ）に示すように、回折格子２
の凹部に約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層３を形成する。
その後、図１０（ｄ）に示すように、有機金属気相成長
法により第２のｐ型ＩｎＰクラッド層（平均厚さ３００
ｎｍ）１７、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層(λg=１.３
μｍ)１６を順次堆積する。
【００９５】この後、図１０（ｅ）に示すように、スト
ライプ状のメサをエッチングにより形成する。次に液相
成長法により、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層９、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１０、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg=１.３μｍ)１１を順
次堆積した後、ＳｉＯ２絶縁膜１２を堆積し、ストライ
プ状に窓を開け、Ａｕ／Ｚｎ電極１３を蒸着する。ま
た、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にＡｕ／Ｓｎ電極１４を蒸
着する。へき開の後、図１０（ｆ）に示すようなＤＦＢ
レーザ装置を得る。
【００９６】（実施例３）図１１は、本発明によるＤＦ
Ｂレーザ装置の更に他の実施例を示す斜視図であり、内
部構造がわかるように一部を切り欠いてある。
【００９７】本実施例のＤＦＢレーザ３００は、ｎ型Ｉ
ｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ２００ｎ
ｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ５０ｎｍ、
λg=１.０５μｍ）５、多重量子井戸活性層６、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μ
ｍ）７、ｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ４００ｎｍ）１５
からなるメサ状構造を備えている。メサ状構造の両側は
ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック
層９で埋め込まれており、その上部にはｐ型ＩｎＰ埋め
込み層１５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg=１.
３μｍ)１１が形成されている。
【００９８】ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にはＡｕ／Ｓｎ合
金からなるｎ側電極１４が形成され、ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層１１の上部にはストライプ状の窓を有す
るＳｉＯ２絶縁膜１２が形成されており、その上部に形
成されたＡｕ／Ｚｎ合金からなるｐ側電極１３はＳｉＯ
２絶縁膜１２のストライプ状の窓を通してｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層１１に接触している。
【００９９】更にｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型ＩｎＰクラッ
ド層４の間にＩｎＡｓＰ吸収層３およびＩｎＧａＰ屈折
率補償層１８がレーザ共振器方向に２０３ｎｍのピッチ
で形成されており、その形状はレーザ共振器方向に平行
な断面においてｎ型ＩｎＰ基板１側にその頂点を有する
三角形状になっている。また、ＩｎＡｓＰ吸収層３とＩ
ｎＧａＰ屈折率補償層１８の平均の屈折率がＩｎＰのそ
れとほぼ等しくなっている。
【０１００】また、多重量子井戸活性層６は圧縮歪が導
入された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に
歪は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障
壁層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されている。
【０１０１】本実施例において、レーザ共振器方向に周
期的に形成されたＩｎＡｓＰ吸収層３のフォトルミネッ
センス波長は１.４μｍに設定されており、一方、活性
層６からの発振波長は１.３μｍに設定されている。こ
のことから、ＩｎＡｓＰ吸収層３はレーザ共振器方向に
利得の周期的変動を生じさせる。また、ＩｎＡｓＰ吸収
層３上部に形成されたＩｎＧａＰ屈折率補償層１８によ
り、ＩｎＡｓＰ吸収層３とＩｎＧａＰ屈折率補償層１８
の平均の屈折率がＩｎＰのそれとほぼ等しくなっている
ため屈折率の周期的変動は無く、利得の周期的変動のみ
が存在する。これにより、前述したような理由で、利得
と屈折率の周期的変動が同時に存在する場合と比較して
高い確率で、単一波長のレーザ発振が得られる。
【０１０２】また、本実施例において、ｎ型ＩｎＰクラ
ッド層４はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に置き換え、
ｎ型ＩｎＰクラッド層とｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層
とを一体にしてｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層としても
よい。
【０１０３】次に、図１２（ａ）から（ｆ）を参照しな
がら、図１１のＤＦＢレーザ３００の製造方法を説明す
る。
【０１０４】図１２（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基
板１上にピッチが２０３ｎｍで深さが約１００ｎｍの回
折格子２を２光束干渉露光法により形成する。
【０１０５】次にこれを水素雰囲気中に１００%フォス
フィン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)
１０cc/minを導入し、６００℃で熱処理することにより
図１２（ｂ）に示すように、回折格子２の凹部に約５０
ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層３を形成する。その後、図１２
（ｃ）に示すように、続けて有機金属気相成長法により
ｎ型ＩｎＧａＰ屈折率補償層１８を堆積する。その後、
図１２（ｄ）に示すように、続けてｎ型ＩｎＰクラッド
層（厚さ２００ｎｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
（厚さ５０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）５、圧縮歪が導入
された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に歪
は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁
層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されている多重
量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ
３０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）７、ｐ型ＩｎＰクラッド
層（厚さ４００ｎｍ）１５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層(λg=１.３μｍ)１６を順次堆積する。
【０１０６】この後、図１２（ｅ）に示すように、スト
ライプ状のメサをエッチングにより形成する。
【０１０７】次に液相成長法により、ｐ型ＩｎＰ電流ブ
ロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層９、ｐ型ＩｎＰ
埋め込み層１０、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg
=１.３μｍ)１１を順次堆積した後、ＳｉＯ２絶縁膜１
２を堆積し、ストライプ状に窓を開け、Ａｕ／Ｚｎ電極
１３を蒸着する。また、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にＡｕ
／Ｓｎ電極１４を蒸着する。へき開の後、図１２（ｆ）
に示すようなＤＦＢレーザ装置３００を得る。
【０１０８】（実施例４）図１３は、本発明によるＤＦ
Ｂレーザ装置の更に他の実施例を示す斜視図であり、内
部構造がわかるように一部を切り欠いてある。
【０１０９】本発明のＤＦＢレーザ４００は、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１上にｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ２００ｎｍ）
４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ５０ｎｍ、λg=
１.０５μｍ）５、多重量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ導波路層（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）
７、第１のｐ型ＩｎＰクラッド層（平均厚さ１００ｎ
ｍ）１５、第２のｐ型ＩｎＰクラッド層（厚さ３００ｎ
ｍ）１７からなるメサ状構造を備えている。メサ状構造
の両側はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流
ブロック層９で埋め込まれており、その上部にはｐ型Ｉ
ｎＰ埋め込み層１０、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
(λg=１.３μｍ)１１が形成されている。
【０１１０】ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にはＡｕ／Ｓｎ合
金からなるｎ側電極１４が形成され、ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層１１の上部にはストライプ状の窓を有す
るＳｉＯ２絶縁膜１２が形成されており、その上部に形
成されたＡｕ／Ｚｎ合金からなるｐ側電極１３はＳｉＯ
２絶縁膜１２のストライプ状の窓を通してｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト１１層に接触している。
【０１１１】更にｐ型ＩｎＰクラッド層１５と第２のｐ
型ＩｎＰクラッド層１７の間にＩｎＡｓＰ吸収層３およ
びＩｎＧａＰ屈折率補償層１８が２０３ｎｍのピッチで
レーザ共振器方向に形成されており、その形状はレーザ
共振器方向に平行な断面においてｎ型ＩｎＰ基板１側に
その頂点を有する三角形状になっている。
【０１１２】また、多重量子井戸活性層６は圧縮歪が導
入された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に
歪は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障
壁層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されている。
【０１１３】本実施例において、レーザ共振器方向に周
期的に形成されたＩｎＡｓＰ吸収層３のフォトルミネッ
センス波長は１.４μｍに設定されており、一方、活性
層からの発振波長は１.３μｍに設定されている。この
ことから、ＩｎＡｓＰ吸収層３はレーザ共振器方向に利
得の周期的変動を生じさせる。また、ＩｎＡｓＰ吸収層
３上部に形成されたＩｎＧａＰ屈折率補償層により、Ｉ
ｎＡｓＰ吸収層とＩｎＧａＰ屈折率補償層の平均の屈折
率がＩｎＰのそれとほぼ等しくなっているため屈折率の
周期的変動は無く、利得の周期的変動のみが存在する。
これにより、前述したような理由で、利得と屈折率の周
期的変動の場合と比較して高い確率で、単一波長のレー
ザ発振が得られる。
【０１１４】また、本実施例において活性層６の上部に
ＩｎＡｓＰ吸収層３が形成されている。実施例３の構成
ではＩｎＡｓＰ吸収層３と活性層６の間に位置するＩｎ
Ｐクラッド層４及びＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の厚さは
結晶性の回復を図るため比較的厚くする必要がある。し
かしながら本実施例の様な構成にすることにより活性層
６とＩｎＡｓＰ吸収層３の間に位置するｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ導波路層７とｐ型ＩｎＰクラッド層１５の厚さを比
較的自由に設定することが可能となる。これは光強度分
布とＩｎＡｓＰ吸収層３の結合の度合を実施例３よりも
自由に設定可能であることを示している。
【０１１５】また、本実施例４において、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層１５はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に置き換
えてもよい。
【０１１６】図１４（ａ）から（ｆ）を参照しながら図
１３のＤＦＢレーザ４００の製造方法を説明する。
【０１１７】図１４（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基
板１上に有機金属気相成長法によりｎ型ＩｎＰクラッド
層（厚さ２００ｎｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
（厚さ５０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）５、圧縮歪が導入
された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に歪
は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁
層(λg=１.０５μｍ)の１０対から構成されている多重
量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ
３０ｎｍ、λg=１.０５μｍ）７、ｐ型ＩｎＰクラッド
層（厚さ２００ｎｍ）１５を順次堆積、その表面にピッ
チが２０３ｎｍで深さが約１００ｎｍの回折格子２を２
光束干渉露光法により形成する。
【０１１８】次にこれを水素雰囲気中に１００%フォス
フィン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)
１０cc/minを導入し、６００℃で熱処理することにより
図１４（ｂ）に示すように、回折格子２の凹部に約５０
ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層３を形成する。その後続けて図
１４（ｃ）に示すように、有機金属気相成長法によりｎ
型ＩｎＧａＰ屈折率補償層１８を堆積する。続けて、図
１４（ｄ）に示すように、有機金属気相成長法により第
２のｐ型ＩｎＰクラッド層（平均厚さ３００ｎｍ）１
７、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層(λg=１.３μｍ)１
６を順次堆積する。
【０１１９】この後、図１４（ｅ）に示すように、スト
ライプ状のメサをエッチングにより形成する。次に液相
成長法により、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層９、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１０、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg=１.３μｍ)１１を順
次堆積した後、ＳｉＯ２絶縁膜１２を堆積し、ストライ
プ状に窓を開け、Ａｕ／Ｚｎ電極１３を蒸着する。
【０１２０】また、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にＡｕ／Ｓ
ｎ電極１４を蒸着する。へき開の後、図１４（ｆ）に示
すようなＤＦＢレーザ装置４００を作製する。
【０１２１】以上の実施例は１.３μｍ帯のＤＦＢレー
ザ装置およびその製造方法であるが、本発明は構成する
材料を変えることにより、例えば１.５５μｍ帯などの
他の波長帯にも適用可能である。また、以上の実施例は
埋め込み構造であるが、リッジ構造にしても本発明の効
果は同じである。
【０１２２】また、以上の実施例は埋め込み構造は液相
成長法により行っているが、有機金属気相成長法を用い
てもよい。
【０１２３】（実施例５）図１５は、本発明によるの更
に他のＤＦＢレーザ装置を示す斜視図であり、内部構造
がわかるように一部を切り欠いてある。
【０１２４】本ＤＦＢレーザ５００は、ｎ型ＩｎＰ基板
１上にｎ型ＩｎＰクラッド層（厚さ２００ｎｍ）４、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層（厚さ５０ｎｍ、λg=１.０
５μm）５、多重量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μm）７、ｐ型
ＩｎＰクラッド層（厚さ４００ｎｍ）１５か形成された
メサ状多層構造を備えている。メサ状多層構造の両側
は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流ブロ
ック層９で埋め込まれており、その上部にはｐ型ＩｎＰ
埋め込み層１０、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層(λg
=１.３μm)１１が形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板１の
裏面にはＡｕ／Ｓｎ合金からなるｎ側電極１４が形成さ
れ、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１の上部にはス
トライプ状の窓を有するＳｉＯ２絶縁膜１２が形成され
ており、その上部に形成されたＡｕ／Ｚｎ合金からなる
ｐ側電極１３はＳｉＯ２絶縁膜１２のストライプ状の窓
を通してｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１に接触し
ている。更にｎ型ＩｎＰ基板１とｎ型ＩｎＰクラッド層
４の間にＩｎＡｓＰ吸収層３がレーザ共振器方向に２０
３ｎｍのピッチで形成されており、その形状はレーザ共
振器方向に平行な断面においてｎ型ＩｎＰ基板１側にそ
の頂点を有する三角形状になっている。また、ＩｎＡｓ
Ｐ吸収層３の両側にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ屈折率補償層
(厚さ５０ｎｍ、λg=１.２μm)３２が形成されている。
また、多重量子井戸活性層６は圧縮歪が導入された厚さ
６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意図的に歪は導入され
ていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層(λg=１.
０５μm)の１０対から構成されている。
【０１２５】本実施例において、レーザ共振器方向に周
期的に形成されたＩｎＡｓＰ吸収層３のフォトルミネッ
センス波長は１.４μmに設定されており、一方、活性層
６からの発振波長は１.３μmに設定されている。このこ
とから、ＩｎＡｓＰ吸収層３はレーザ共振器方向に利得
の周期的変動を生じさせる。また、ＩｎＡｓＰ吸収層３
の両側に形成されたＩｎＧａＡｓＰ屈折率補償層３２に
より、屈折率の周期的変動が非常に小さくなっており、
利得の周期的変動のみが存在する状態に近くなってい
る。これにより、前述したような理由で、利得と屈折率
の周期的変動が同時に存在する場合と比較して高い確率
で、単一波長のレーザ発振が得られる。
【０１２６】また、本実施例において、ｎ型ＩｎＰクラ
ッド層４はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に置き換えて
もよい。また、ＩｎＡｓＰ吸収層３とＩｎＧａＡｓＰ屈
折率補償層３２はP型ＩｎＰクラッド層１５中に形成し
ても良い。
【０１２７】図１６（ａ）から（ｆ）及び１７（ａ）か
ら（ｃ）を参照しながら図１５のＤＦＢレーザ５００の
製造方法を説明する。
【０１２８】まず、図１６（ａ）及び１７（ａ）に示す
ように、ｎ型ＩｎＰ基板１上に有機金属気相成長法によ
りｎ型ＩｎＧａＡｓＰ屈折率補償層(厚さ５０ｎｍ、λg
=１.２μm)３２、ｎ型ＩｎＰ層(厚さ２０ｎｍ)３３を堆
積する。次に図１６（ｂ）及び図１７（ｂ）に示すよう
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ屈折率補償層３２、ｎ型ＩｎＰ層３
３に対してピッチが２０３ｎｍで深さが約１００ｎｍの
回折格子２を２光束干渉露光法により形成する。次にこ
れを水素雰囲気中に１００%フォスフィン(ＰＨ3)１００
cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)１０cc/minを導入し、
６００℃で熱処理することにより図１６（ｃ）及び図１
７（ｃ）に示すように、回折格子２の凹部に約５０ｎｍ
のＩｎＡｓＰ吸収層３を形成する。その後、図１６
（ｄ）及び図１７（ｄ）に示すように、続けてｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層（厚さ２００ｎｍ）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層（厚さ５０ｎｍ、λg=１.０５μm）５、圧縮
歪が導入された厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層と意
図的に歪は導入されていない厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡ
ｓＰ障壁層(λg=１.０５μm)の１０対から構成されてい
る多重量子井戸活性層６、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
（厚さ３０ｎｍ、λg=１.０５μm）７、ｐ型ＩｎＰクラ
ッド層（厚さ４００ｎｍ）１５、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層(λg=１.３μm)１６を順次堆積する。この後、
図１６（ｅ）に示すように、ストライプ状のメサをエッ
チングにより形成する。次に液相成長法により、ｐ型Ｉ
ｎＰ電流ブロック層８、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層９、
ｐ型ＩｎＰ埋め込み層１０、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層(λg=１.３μm)１１を順次堆積した後、ＳｉＯ２
絶縁膜１２を堆積し、ストライプ状に窓を開け、Ａｕ／
Ｚｎ電極１３を蒸着する。また、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏
面にＡｕ／Ｓｎ電極１４を蒸着する。へき開の後、図１
６（ｆ）に示すようなＤＦＢレーザ装置５００を得る。
【０１２９】（実施例６）外部変調器が一体的に集積化
されたＤＦＢレーザは、超低チャープ光源として期待さ
れているが、従来の構造ではその歩留まりに問題があ
り、また利得結合ＤＦＢレーザでは高単一モード発振歩
留まりは確認されているが、低チャープ化には限界があ
るという問題があった。
【０１３０】本発明は、吸収層のエッチング及び再成長
を行うことなく吸収層を周期的に形成する方法、及びそ
れにより作製した利得結合型ＤＦＢレーザを提供するも
のである。
【０１３１】以下、本発明による分布帰還型半導体レー
ザ装置の実施例を説明する。
【０１３２】図２０は、本実施例のＤＦＢレーザ装置６
００の共振器方向に沿った断面を示す。このＤＦＢレー
ザ装置６００は、一つのｎ−ＩｎＰ基板５１上に集積さ
れた、レーザ光を生成する発光部７１と、レーザ光を変
調する光変調部７２とを備えている。これらの発光部７
１と光変調部７２とは、幅１〜２μｍ程度のストライプ
状多層構造内に一体的に含まれている。
【０１３３】より詳細には、発光部７１は、ｎ−ＩｎＰ
基板５１上に２４３ｎｍピッチで周期的に配列されたｎ
−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子（バンドギャップ波長λ
g＝１．６８μｍ、層厚ｄ＝３０ｎｍ）５２と、ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波層（λg＝１．０５μｍ、ｄ＝１５
０ｎｍ）５５と、アンドープＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性
層５６と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８Aと、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層５９と、ｐ型電極６０とが、この
順序でｎ−ＩｎＰ基板５１の側から積層された多層構造
を有している。
【０１３４】他方、光変調部７２は、ｎ−ＩｎＰ基板５
１上に形成されたアンドープＩｎＧａＡｓＰ光変調層
（λg＝１．４８μｍ、ｄ＝３００ｎｍ）５７と、ｐ−
ＩｎＰクラッド層５８Ｂと、ｐ型電極６１とが、この順
序でｎ−ＩｎＰ基板５１の側から積層された多層構造を
有している。
【０１３５】ｐ型電極６０とｐ型電極６１とは、相互に
電気的に分離され、異なる電位が与えられるように配置
されている。これに対して、ｎ型電極６２は、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板５１の裏面の全面に形成されており、発光部７１
と光変調部７２に対する共通のｎ側電極として機能す
る。不図示の電圧印加装置によって、ｐ型電極６０とｎ
型電極６２との間には実質的に一定の電圧が印加され、
発光部７１を駆動電流が流れる結果、安定したレーザ発
振が引き起こされる。他方、ｐ型電極６１とｎ型電極６
２との間には、変調された電圧が逆バイアス状態で印加
され、アンドープ光変調層５７の光学特性が印加電圧に
応じて変調される。
【０１３６】なお、光変調部７２が設けられている側の
素子端面（出射端面）には、反射率か０．１％の低反射
膜６４がコーティングされており、発光部７１が設けら
れている側の素子端面には、反射率が９０％の高反射膜
６３がコーティングされている。この結果、素子の出射
端面から高い光出力が得られる。
【０１３７】発光部７１のＭＱＷ活性層５６は、ＩｎＧ
ａＡｓＰ歪井戸層（層厚６ｎｍ、圧縮歪量１％）とλg
＝１．３μｍの障壁層（層厚１０ｎｍ）とが交互に配列
された多重量子井戸構造を有している。本実施例では、
量子井戸の数は７つである。室温におけるＭＱＷ活性層
５６からのフォトルミネッセンスを測定したところ、Ｍ
ＱＷ活性層６の実効バンドギャップ波長（λPL）は１.
５６μｍであった。
【０１３８】また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子５
２は、共振器方向（光軸方向）に規則的に配列された複
数の光吸収層（厚さ３０ｎｍ）から形成されている。共
振器方向に沿って計った各光吸収層の幅（Ｗ）は、５０
ｎｍで、配列のピッチ（Λ）は、２４３ｎｍである。こ
のように、ＭＱＷ活性層５６から得られる光に対する吸
収係数（すなわち利得）が共振器方向に沿って周期的に
変化し、利得結合型共振器を形成している。こうして、
発光部７１への電流注入時において、ブラッグ波長近傍
で単一モード発振（発振波長１．５５μｍ）が得られ
る。
【０１３９】本実施例の光変調部７２は、逆バイアス電
圧の印加に起因する電界吸収効果のため、発光部７１か
ら放射されたレーザ光を変調する。本実施例では、発光
部７１の発振閾値電流は２０ｍＡ、また光変調部へのバ
イアス無印加時の光変調器端面からの光出力は１０ｍＷ
で、また２Ｖの逆バイアス印加で２０ｄＢの消光比が得
られた。
【０１４０】以下に、図２０のＤＦＢレーザ装置６００
の製造方法を説明する。
【０１４１】まず、ｎ−ＩｎＰ基板５１上に１回目の有
機金属気相成長（以下ＭＯＶＰＥ）によって、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓ膜を成長する。次に、二光束干渉露光法とエッ
チングによって、このｎ−ＩｎＧａＡｓ膜をパターニン
グし、ピッチ２４３ｎｍの吸収型回折格子５２を発光部
７１にのみ選択的に形成する。
【０１４２】この後、２回目のＭＯＶＰＥ成長によっ
て、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層５５、アンドープＭＱ
Ｗ活性層５６、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８Aおよびｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５９をｎ−ＩｎＰ基板５１
の全面に成長させる。この後、光変調部７２が形成され
るべき領域上に成長した各半導体層を選択的に除去す
る。具体的には、まず、発光部７１に位置するｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層５９の表面をＳｉＯ2でマスク
した後、光変調部７２が形成される領域に位置するｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層をＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2
Ｏ＝５：１：１の混合溶液で選択的にエッチングする。
次に、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８AをＨＣｌ＋Ｈ3ＰＯ4
＝１：２の混合溶液で、さらにＩｎＧａＡｓＰからなる
ＭＱＷ活性層５６、光導波層５５をＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝５：１：１の混合溶液をそれぞれ選択的にエッ
チングで除去する。
【０１４３】上記エッチングによって各半導体が除去さ
れた領域上に、第３のＭＯＶＰＥ成長によって、アンド
ープＩｎＧａＡｓＰ光変調層５７およびｐ−ＩｎＰクラ
ッド層５８Bを形成する。こうして、図２０に示される
ように、光変調部７２を構成する各半導体層を成長させ
る。
【０１４４】次に、電流および光の横方向閉じ込めのた
めに、上記各半導体層をストライプ状にパターニングす
る。具体的には、共振器方向に延びる幅１〜２μｍ）程
度のＳｉＯ2ストライプマスクパターンを形成した後、
ｐ−ＩｎＰクラッド層５８A及び５８Bのマスクで覆われ
ていない部分を除去する。次に、発光部７１および光変
調部７２にそれぞれ装荷クラッドを形成した後、全面に
パッシベーションのためのＳｉＯ2膜（不図示）を堆積
する。次に、ＳｉＯ2膜のコンタクト領域に開口部を設
け、ｐ型電極６０及び１１を堆積する。さらに基板５１
の裏面にｎ型電極６２を形成する。以下、図２０のＤＦ
Ｂレレーザ６００の特性を説明する。
【０１４５】発光部が屈折率結合ＤＦＢレーザによって
形成されている従来例の場合、端面位相のばらつきによ
り単一モード発振の歩留まりは回折格子作製のばらつき
も考慮すれば３０％程度しか得られていないが、本実施
例では、利得結合により単一モード発振が得られ、６０
％以上の高い単一波長歩留まりが得られた。
【０１４６】また 本実施例においては屈折率結合のＤ
ＦＢレーザより軸方向ホールバーニングの低減、および
屈折率変動による位相変動が小さいので光変調部側端面
からの反射戻り光による発振波長の変化が小さくなる。
発光部が屈折率結合のＤＦＢレーザの場合端面反射率が
０．１％以下においても、デジタル変調時の０．２オンク゛
ストローム以下の波長チャープが得られる歩留まりは１０％
程度であったのに対し、本実施例の素子では同一端面反
射率において歩留りは２倍以上に向上した。
【０１４７】また端面反射率が０．２％の場合において
も従来の０．１％以下の場合と同程度の歩留まりが得ら
れている。このことは実際のプロセスでの反射膜の膜厚
制御の許容値を拡大でき、素子作製の容易性を増大でき
るものである。出射端面への窓構造の採用や両領域間に
半絶縁層を導入して素子間抵抗を大きくすることによ
り、さらなる特性改善が得ることができることは言うま
でもない。
【０１４８】また、本構造では活性層と光変調層の構造
を例えばバルク活性層かＭＱＷ層か、またＭＱＷの層構
造等を独立に設定できるという特長がある。アナログ変
調等の場合スペクトル線幅とチャープは光伝送路での多
重反射による雑音や変調歪の増大に深く関与しており、
この抑制には低チャープと広いスペクトル線幅が有効で
ある。通常レーザを直接変調する場合は両者は線幅増大
係数を介して従属関係にあり、チャープを低減すると線
幅も低減してしまうが、本実施例の構造では例えばバル
ク活性層の採用等により太い線幅で超低チャープ特性を
得るができ、より幅広い伝送路への応用が可能となる。
【０１４９】本実施例の構造では発光部７１と光変調部
間の光の結合効率は９０％程度である。これは本実施例
の製造方法において選択エッチングを用いているために
比較的高い精度で光変調層５７と活性層５６を同一光軸
上に形成できたためである。尚、図２０の半導体レーザ
では、吸収型回折格子５２が活性層５６の下方に形成さ
れているが、活性層５６の上方に形成した場合も同様の
特性を得ることができる。
【０１５０】横方向閉じ込めは、装荷型クラッドを用い
たが、結晶成長を１回付加することにより、埋め込み型
にすることも可能である。
【０１５１】（実施例７）次に、図２１を参照しなが
ら、本発明によるＤＦＢレーザ装置の他の実施例を説明
する。図２１は、本実施例のＤＦＢレーザ装置７００の
共振器方向に沿った断面を示している。
【０１５２】図２１のＤＦＢレーザ装置７００は、一つ
のｎ−ＩｎＰ基板５１上に集積された、レーザ光を生成
する発光部７１と、レーザ光を変調する光変調部７２と
を備えている。これらの発光部７１と光変調部７２と
は、幅１〜２μｍ程度のストライプ状多層構造内に一体
的に含まれている。また、発光部７１及び光変調部７２
の何れも、厚さは異なるが実質的に同一の層構成を有し
ている。
【０１５３】より詳細には、発光部７１は、ｎ−ＩｎＰ
基板上に２４３ｎｍピッチで周期的に配列されたｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓ吸収型回折格子（バンドギャップ波長λg＝
１．６８μｍ、層厚ｄ＝１０ｎｍ）５２と、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波層（λg＝１．０５μｍ、ｄ＝１５０ｎ
ｍ）５５と、アンドープＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層５
６と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層５９と、ｐ型電極６０とが、この順序で
ｎ−ＩｎＰ基板５１の側から積層された多層構造を有し
ている。
【０１５４】他方、光変調部７２は、ｎ−ＩｎＰ基板５
１上に形成されたｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層（λg＝
１．０５μｍ、ｄ＝７５ｎｍ）５５と、アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ光変調層５７と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８
と、ｐ型電極６１とが、この順序でｎ−ＩｎＰ基板５１
の側から積層された多層構造を有している。
【０１５５】本実施例では、ｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回
折格子５２を形成する光吸収層が発光部７１だけではな
く、光変調部７２にも形成されている。しかし、光変調
部７２においては、光吸収層の厚さが約５μｍとなって
おり、後述する理由から、光変調部７２の光吸収層は、
吸収型回折格子としては実質的に機能しない。
【０１５６】発光部７１のアンドープＩｎＧａＡｓＰＭ
ＱＷ活性層５６は、ストライプ状多層構造内に形成され
た多重量子井戸層の第１の部分から形成されており、ア
ンドープＩｎＧａＡｓＰ光変調層５７は、その多重量子
井戸層の第２の部分から形成されている。この多重量子
井戸層は、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層（バルクでのλｇ＝
１．６２μｍ）とＩｎＧａＡｓＰ障壁層（λｇ＝１．３
０μｍ）とが交互に積層（１０対）されたものである。
この多重量子井戸層の厚さは、発光部７１において、１
８０ｎｍであり、光変調部においては、９０ｎｍであ
る。発光部７１と光変調部７２との間に位置する遷移領
域では、多重量子井戸層の厚さは、１８０ｎｍから９０
ｎｍまで、徐々に変化している。
【０１５７】ｐ型電極６０とｐ型電極６１とは、相互に
電気的に分離され、異なる電位が与えられるように配置
されている。これに対して、ｎ型電極６２は、ｎ−Ｉｎ
Ｐ基板５１の裏面の全面に形成されており、発光部７１
と光変調部７２に対する共通のｎ側電極として機能す
る。不図示の電圧印加装置によって、ｐ型電極６０とｎ
型電極６２との間には実質的に一定の電圧が印加され、
発光部７１を駆動電流が流れる結果、安定したレーザ発
振が引き起こされる。他方、ｐ型電極６１とｎ型電極６
２との間には、変調された電圧が逆バイアス状態で印加
され、アンドープ光変調層５７の光学特性が印加電圧に
応じて変調される。
【０１５８】なお、光変調部７２が設けられている側の
素子端面（出射端面）には、反射率か０．１％の低反射
膜６４がコーティングされており、発光部７１が設けら
れている側の素子端面には、反射率が９０％の高反射膜
６３がコーティングされている。この結果、素子の出射
端面から高い光出力が得られる。
【０１５９】また、ｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子５
２は、共振器方向（光軸方向）に規則的に配列された複
数の光吸収層（厚さ１０ｎｍ）から形成されている。共
振器方向に沿って計った各光吸収層の幅（Ｗ）は、５０
ｎｍで、配列のピッチ（Λ）は、２４３ｎｍである。こ
のように、ＭＱＷ活性層５６から得られる光に対する吸
収係数（すなわち利得）が共振器方向に沿って周期的に
変化し、利得結合型共振器を形成している。こうして、
発光部７１への電流注入時において、ブラッグ波長近傍
で単一モード発振（発振波長１．５５μｍ）が得られ
る。
【０１６０】本実施例の光変調部７２は、逆バイアス電
圧の印加に起因する電界吸収効果のため、発光部７１か
ら放射されたレーザ光を変調する。本実施例では、発光
部７１の発振閾値電流は２０ｍＡ、また光変調部へのバ
イアス無印加時の光変調器端面からの光出力は１０ｍＷ
で、また２Ｖの逆バイアス印加で２０ｄＢの消光比が得
られた。
【０１６１】本実施例では、吸収型回折格子５２を形成
する光吸収層や、ＭＱＷ層（５６および５７）の厚さ
は、発光部７１で厚く光変調部７２で薄い。本実施例の
場合、光変調部７２において、その層厚は発光部に比べ
約半分になっている。この結果、光吸収層等の量子シフ
ト量は、それらの厚さに応じて異なっている。発光部７
１でのＭＱＷ活性層５６の実効バンドギャップ波長は、
１．５６μｍ（井戸層厚８ｎｍ）となり、光変調部７２
での光変調層５７の実効バンドギャップ波長は１．４９
μｍ（井戸層厚４ｎｍ)となる。また、発光部７１にお
けるｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子５２の光吸収層の
実効バンドギャップ波長は、１．５８μｍ(井戸層厚１
０ｎｍ）となり、光変調部７２における光吸収層の実効
バンドギャップ波長は、１．４８μｍ（層厚４ｎｍ）と
なっている。光吸収層の波長シフト量が大きいのは、光
吸収層が、ＩｎＰ基板５１およびＩｎＧａＡｓＰ光導波
層（λg＝１．０５μｍ）５５から形成された高い障壁
を持つ層で囲まれた量子井戸構造を有しているからであ
る。
【０１６２】吸収型回折格子５２の共振器長方向に沿っ
て計測した幅（Ｗ）は５０ｎｍ、ピッチは２４３ｎｍで
ある。吸収係数すなわち利得の共振器方向への周期的変
化により利得結合が達成されるため、発光部７１への電
流注入時にブラッグ波長近傍での単一モード発振が得ら
れる。
【０１６３】発光部７１に順バイアスを印加して電流を
注入すると利得結合により波長１．５５μｍの単一軸モ
ード発振が得られ、光変調層２２に達したレーザ光は逆
バイアス印加により光変調される。本構造では両領域間
は同一成長層でつながっているので、１００％に近い光
学的結合効率が得られる。また、同一成長層であるにも
かかわらず、光変調部７２における光導波層５７や光吸
収層のバンドギャップエネルギーはレーザ光のエネルギ
ーに比較して十分高いので、レーザ光は低損失で光変調
部７２を伝搬することができる。このことにより、発光
部７１へ１００ｍＡの駆動電流を流した場合、光変調部
７２の端面（出射端面）から１０ｍＷ以上の高出力光が
得られる。また、波長チャープに関しても、第６の実施
例と同等の良い特性が得られている。本実施例では、光
変調部７２においても、配列された複数の光吸収層が存
在するが、光変調部７２の実効屈折率は、発光部７１の
実効屈折率に比べて小さく、光変調部７２におけるブラ
ッグ波長はレーザ光の波長より十分に短くなる。このた
め、レーザ光は、光変調部７２の光吸収層にによっては
ほとんど回折しない。
【０１６４】以下、図２１のＤＦＢレーザ７００の製造
方法を説明する。
【０１６５】まず、共振器長方向に沿って延びる２本の
ストライプ状ＳｉＯ2マスクでｎ−ＩｎＰ基板５１の上
面を覆う。このストライプ状ＳｉＯ2マスクの例を図２
５（ｂ）に示す。２本のストライプ状ＳｉＯ2マスク
は、１０μｍの開口部を介して隔たれており、各ストラ
イプ状ＳｉＯ2マスクはの幅は、発光部７１が形成され
る領域では、例えば３０μｍに設定され、光変調部７２
が形成される領域では、１０μｍに設定される。その結
果、ｎ−ＩｎＰ基板の上面のうち露出している部分（開
口部）の幅が、発行部７１と光変調部７２とで異なる。
この結果、後の結晶成長工程の結晶成長速度が発行部７
１と光変調部７２とで変化する。露出面積の大きな領域
では、そうでない領域に比較して成長レートか小さくな
る。このような成長レートの変化を引き起こすために、
ストライプ状ＳｉＯ2マスクの形状は、図２５（ｂ）に
例示するものに限定されない。また、マスクの材料も、
ＳｉＯ2 に限定されず、特定の半導体材料や、窒化シ
リコン等の非晶質絶縁材料であってもよい。
【０１６６】次に、有機金属気相成長（以下ＭＯＶＰ
Ｅ）によって、基板５１の上面のうちＳｉＯ2マスクで
覆われていない領域上に、選択的に、ｎ−ＩｎＧａＡｓ
層５２をエピタキシャル成長させる。ＩｎＧａＡｓ層５
２の厚さは、マスクの開口部の幅に応じて異なる。本実
施例では、発光部７１が形成される領域でのＩｎＧａＡ
ｓ層２の厚さは、１０ｎｍであり、光変調部７２が形成
される領域でのＩｎＧａＡｓ層２の厚さは、５ｎｍであ
った。
【０１６７】次に、二光束干渉露光法とエッチングによ
って、ＩｎＧａＡｓ層２をパターニングし、ピッチ２４
３ｎｍの吸収型回折格子５２を形成する。次に、ＳｉＯ
2マスクを残したまま、２回目のＭＯＶＰＥ成長によっ
て、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層５５、アンドープＭＱ
Ｗ活性層５６、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８およびｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層５９を選択的に成長する。こ
の成長によっても、各層の厚さは、ＳｉＯ2マスクの開
口部の幅に応じて異なり、発光部と光変調部で所望の膜
厚差が得られる。
【０１６８】次に、図２０の半導体レーザ６００を製造
する場合に行ったと同様に、電流および光の横方向閉じ
込めのため共振器方向にそれぞれ装荷クラッドを形成す
る。全面にパッシベーションのためのＳｉＯ2膜を堆積
したのち、このＳｉＯ2膜のコンタクト領域に開口部を
設け、ｐ型電極６０、１１を堆積する。基板５１の裏面
には、ｎ型電極を形成する。
【０１６９】本製造方法によれば、１回のマスク形成工
程で、ストライプ状積層構造の平面レイアウトが規定さ
れる。また、グレーティング形成工程を挟んで、２回の
結晶成長工程を行うだけで、必要な半導体層の成長を完
了することができる。特に、発光部７１が形成される領
域と光変調部７２が形成される領域とで開口部の幅を変
化させたマスクを使用することによって、この開口部に
セルフアラインした多層構造を容易に形成できる点に大
きな効果がある。
【０１７０】なお、本実施例では、膜厚の制御をＳｉＯ
2マスクの開口部幅を調整することによって行ったが、
開口部の両側に位置するマスク部分に他の開口部を設
け、その開口部の幅を変化させてもよい。他に、幅が途
中で変化するストライプ状メサを基板５１の上面に形成
し、メサ上に選択的に積層構造を形成してもよい。
【０１７１】（実施例８）次に、図２２を参照しなが
ら、本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実施例を
説明する。図２２は、本実施例のＤＦＢレーザ装置８０
０の共振器方向に沿った断面を示している。
【０１７２】図２２のＤＦＢレーザ装置８００は、一つ
のｎ−ＩｎＰ基板５１上に集積された、レーザ光を生成
する発光部７１と、レーザ光を変調する光変調部７２と
を備えている。これらの発光部７１と光変調部７２と
は、幅１〜２μｍ程度のストライプ状多層構造内に一体
的に含まれている。また、発光部７１及び光変調部７２
の何れも、厚さは異なるが実質的に同一の層構成を有し
ている。
【０１７３】より詳細には、発光部７１は、ｎ−ＩｎＰ
基板上に２４３ｎｍピッチで周期的に配列されたｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓ吸収型回折格子（バンドギャップ波長λg＝
１．６８μｍ）５２と、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層
（λg＝１．０５μｍ、ｄ＝１５０ｎｍ）５５と、アン
ドープＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層５６と、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層５８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５
９と、ｐ型電極６０とが、この順序でｎ−ＩｎＰ基板５
１の側から積層された多層構造を有している。
【０１７４】他方、光変調部７２は、ｎ−ＩｎＰ基板５
１上に形成されたｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層（λg＝
１．０５μｍ、ｄ＝７０ｎｍ）５５と、アンドープＩｎ
ＧａＡｓＰ光変調層５７と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８
と、ｐ型電極６１とが、この順序でｎ−ＩｎＰ基板５１
の側から積層された多層構造を有している。
【０１７５】以下に説明するｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回
折格子５２を除いて、本実施例の半導体レーザは、図２
１の半導体レーザと同様の構成を備えている。ＩｎＧａ
Ａｓ吸収型回折格子５２を構成する光吸収層は、本実施
例では、基板５１の上面に配列された複数のストライプ
状凹凸上に形成されている。各凹凸は、共振器長方向に
垂直な方向に延びており、発光部７１が形成される領域
に選択的に形成されている。光吸収層は、凹部内で２０
ｎｍ（実効λg＝１．６μｍ）の厚さを有しているが、
凸部上では数ｎｍ以下（ＰＬ波長＞１．３μｍ）の厚さ
しか有していない。このように、本実施例の光吸収層
は、下地の凹凸形状に応じて、周期的にその厚さが変化
している。その結果、バンドギャップの場所的変化によ
って、吸収型回折格子５２が形成されている。本実施例
では、光吸収層の厚さが共振器長方向に沿って周期的に
変化しておれば良く、光吸収層が複数個に分離されてい
る必要はない。ただし、光吸収層が凸部上には成長して
おらず、複数の光吸収層に分離されていても良い。な
お、光変調部７２においては、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収
層の厚さは４ｎｍである。
【０１７６】ＭＱＷ活性層５６の井戸層の厚さは８ｎｍ
で、実効バンドギャップ波長λgは１．５６μｍであ
る。ＭＱＷ光変調層５７の井戸層の厚さ４ｎｍで、実効
バンドギャップ波長λgは、１．４８μｍである。
【０１７７】以下に、図２２のＤＦＢレーザ８００を製
造する方法を説明する。
【０１７８】まず、ｎ−ＩｎＰ基板５１の発光部７１が
形成される領域に、選択的に、回折格子を形成する。よ
り詳細には、二光束干渉露光法とエッチングによって、
ｎ−ＩｎＰ基板５１の前記領域に２４３ｎｍピッチで配
列された凹部を形成する。凹部は、最も深いところにお
いて、５０〜１００ｎｍ程度の深さを持つようにエッチ
ングを行う。
【０１７９】次に、ｎ−ＩｎＰ基板５１の上面に共振器
方向に沿って延びる一対のストライプ状ＳｉＯ2マスク
を形成する。発光部が形成される領域においては、スト
ライプ状ＳｉＯ2マスクのそれぞれの幅は３０μｍであ
り、幅１０μｍの開口部を隔てて配列されている。他
方、光変調部が形成される領域においては、ストライプ
状ＳｉＯ2マスクのそれぞれの幅は１０μｍであり、幅
１０μｍの開口部を隔てて配列されている。ストライプ
状ＳｉＯ2マスクのそれぞれの幅は、発光部が形成され
る領域では広く、光変調部７２が形成される領域では狭
い。
【０１８０】次に、ｎ−ＩｎＰ基板５１上に、有機金属
気相成長（以下ＭＯＶＰＥ）によって、ｎ−ＩｎＧａＡ
ｓ層５２および４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層５５、
アンドープＭＱＷ層５６および５７、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層５８およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５９を
成長させる。これらの半導体層は、ストライプ状ＳｉＯ
2マスクに覆われてない領域上に選択的に成長する。各
半導体層の厚さは、マスク幅に応じて変化し、発光部と
光変調部とで異なる。また、下地がｎ−ＩｎＰ基板５１
の凹部か凸部かによっても成長速度か変化するため、図
２２に示されるように、光吸収層の厚さが凹凸部で周期
的に変化する。
【０１８１】次に、電流および光の横方向閉じ込めのた
め共振器方向にそれぞれ装荷クラッドを形成する。その
後、全面にパッシベーションのためのＳｉＯ2膜を堆積
したのち、ＳｉＯ2膜のコンタクト領域に開口部を設
け、ｐ型電極６０、１１を堆積する。基板５１の裏面に
は、ｎ型電極を形成する。
【０１８２】本製造方法によれば、１回のマスク形成工
程で、ストライプ状積層構造の平面レイアウトが規定さ
れる。また、グレーティング形成工程の後、１回の結晶
成長工程を行うだけで、必要な半導体層の成長を完了す
ることができる。発光部７１が形成される領域と光変調
部７２が形成される領域とでマスク開口部の幅を変化さ
せることによって、この開口部に自己整合した多層構造
を容易に形成できる。また、本製造方法によれば、製造
工程において最も負荷の大きいかかる結晶成長が、連続
した１回の工程で行え、その結果、非常に簡単なプロセ
スで複雑な集積化構造が形成できる。
【０１８３】図２２の半導体レーザ８００によれば、第
７の実施例と同様の良好な特性が確認されている。さら
に、エッチングによる形状制御が比較的容易なＩｎＰを
加工することによって、回折格子形成のための凹凸部を
形成できることも有利な効果の一つである。また、光吸
収層を堆積／エッチングすることなく、単に光吸収層を
エピタキシャル成長することによって、吸収型回折格子
を形成している点にも特徴がある。この特徴のために、
光吸収層の下地の形状が多少ばらついていても、吸収係
数の周期構造を確実に得ることができる。従って、比較
的に制御性の劣るウェットエッチングによって基板５１
の表面に凹凸部を形成しても、素子特性が安定的に得ら
れる。
【０１８４】（実施例９）次に、図２３を参照しなが
ら、本発明による半導体レーザの更に他の実施例を説明
する。図２３は、本実施例のＤＦＢレーザ装置９００の
共振器方向に沿った断面を示す。このＤＦＢレーザ装置
９００は、一つのｎ−ＩｎＰ基板５１上に集積された、
レーザ光を生成する発光部７１と、レーザ光を変調する
光変調部７２とを備えている。これらの発光部７１と光
変調部７２とは、幅１〜２μｍ程度のストライプ状多層
構造内に一体的に含まれている。
【０１８５】より詳細には、発光部７１は、ｎ−ＩｎＰ
基板上に形成されたアンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層
（λg＝１．４８μｍ、ｄ＝０．５μｍ）５５と、アン
ドープＩｎＰスペーサ層（ｄ＝０．１μｍ）８１と、ア
ンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（λg＝１．５５μｍ、
ｄ＝０．１μｍ）５６と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８
と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５９と、ｐ型電極
６０とを備えている。また、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８
内には、活性層５６から所定の距離だけ離れた位置に、
ｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子５２が設けられてい
る。ｎ−ＩｎＧａＡｓ吸収型回折格子５２を構成する光
吸収層は、共振器長方向に沿って周期的に２３０ｎｍの
ピッチで配列されている。
【０１８６】光変調部７２は、ｎ−ＩｎＰ基板５１上に
形成されたアンドープＩｎＧａＡｓＰ光変調層５７（組
成波長１．４８μｍ）と、アンドープＩｎＰスペーサ層
８１と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８と、ｐ型電極６１と
を備えている。
【０１８７】基板５１の裏面の全面には、ｎ型電極が形
成されている。
【０１８８】なお、光変調部７２が設けられている側の
素子端面（出射端面）には、反射率か０．１％の低反射
膜６４がコーティングされており、発光部７１が設けら
れている側の素子端面には、反射率が９０％の高反射膜
６３がコーティングされている。この結果、素子の出射
端面から高い光出力が得られる。
【０１８９】本実施例では、発光部７１の光導波層５５
と光変調部７２の光変調層５７とが同一の半導体層から
形成されている。また、発光部７１及び光変調部７２の
スペーサ層８１も、同一の半導体層から形成されてい
る。
【０１９０】以下に、図２３のＤＦＢレーザ装置９００
を製造する方法を説明する。
【０１９１】まず、ｎ−ＩｎＰ基板５１上に、ＭＯＶＰ
Ｅによって、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層５５、
アンドープＩｎＰスペーサ層８１、アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層５６、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓ層を順次成長する。その後、二光束干渉露光
法とエッチングによって、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層をパター
ンニングし、共振器長方向に沿って２３０ｎｍピッチで
配列された複数の光吸収層を形成する。
【０１９２】次に、発光部７１か形成される領域をＳｉ
Ｏ2でマスクした後、光変調部７２が形成される領域に
位置するｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層をＨ2ＳＯ4＋Ｈ
2Ｏ2＋Ｈ2Ｏ＝５：１：１の混合溶液で選択的にエッチ
ングする。続いて、ｐ−ＩｎＰクラッド層をＨＣｌ：Ｈ
3ＰＯ4＝１：２の混合溶液で、さらＩｎＧａＡｓＰ活性
層５６をＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝５：１：１の混合
溶液で、それぞれ、選択的にエッチングする。
【０１９３】次に、第２のＭＯＶＰＥ成長によって、ｐ
−ＩｎＰクラッド層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
を形成する。
【０１９４】電流および光の横方向閉じ込めのため共振
器方向にＳｉＯ2ストライプマスクパターンを形成した
のちｐ−ＩｎＰクラッド層５８までの層を除去し、発光
部７１および光変調部７２にそれぞれ装荷クラッドを形
成する。全面にパッシベーションのＳｉＯ2を堆積した
のち、コンタクト領域に開口部を設けｐ型電極６０、１
１を堆積する。さらに裏面にｎ型電極を形成することに
より図２３の構造が作製できる。
【０１９５】本製造方法によれば、１回のマスク形成工
程で、ストライプ状積層構造の平面レイアウトが規定さ
れる。また、グレーティング形成工程を挟んで、２回の
結晶成長工程を行うだけで、必要な半導体層の成長を完
了することができる。さらに、発光部のレーザの特性や
領域間の光の結合を劣化させない範囲で、活性層および
光変調層の構成をそれぞれ選択できる。すなわち、両層
は共にバルクもしくはＭＱＷ層が適用可能である。特に
バルク活性層の適用は光源のスペクトル線幅を狭めるこ
となく低チャープ化ができ、多重反射のあるアナログ光
伝送路での付加的歪や雑音の発生の抑制に有効となる。
このように本実施例によれば、簡単なプロセスで、広い
範囲でのスペクトル幅の設定が得られる。
【０１９６】（実施例１０）次に、図２４を参照しなが
ら、本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実施例を
説明する。図２４は、本実施例のＤＦＢレーザ装置１０
００の共振器方向に沿った断面を示している。
【０１９７】図２４のＤＦＢレーザ装置１０００は、一
つのｎ−ＩｎＰ基板５１上に集積された、レーザ光を生
成する発光部７１と、レーザ光を変調する光変調部７２
とを備えている。これらの発光部７１と光変調部７２と
は、幅１〜２μｍ程度のストライプ状多層構造内に一体
的に含まれている。また、発光部７１及び光変調部７２
の何れも、厚さは異なるが実質的に同一の層構成を有し
ている。
【０１９８】より詳細には、発光部７１は、ｎ−ＩｎＰ
基板上に２０１ｎｍピッチで周期的に配列されたｎ−Ｉ
ｎＡｓＰ吸収型回折格子（バンドギャップ波長λg＝
１．４μｍ）５２と、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層（λ
g＝１．０５μｍ、ｄ＝１５０ｎｍ）５５と、アンドー
プＩｎＧａＡｓＭＱＷ活性層５６と、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層５８と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５９と、
ｐ型電極６０とが、この順序でｎ−ＩｎＰ基板５１の側
から積層された多層構造を有している。ｎ−ＩｎＡｓＰ
吸収型回折格子５２の光吸収層は、活性層５６から出た
光を吸収する。
【０１９９】他方、光変調部７２は、ｎ−ＩｎＰ基板５
１上に形成されたｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層（λg＝
１．０５μｍ、ｄ＝７０ｎｍ）５５と、アンドープＩｎ
ＧａＡｓ光変調層５７と、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８
と、ｐ型電極６１とが、この順序でｎ−ＩｎＰ基板５１
の側から積層された多層構造を有している。
【０２００】アンドープＩｎＧａＡｓＭＱＷ活性層５６
の井戸層の厚さは８ｎｍで、ＰＬ波長は１．３１μｍで
あり、５７の井戸層の厚さは４ｎｍで、ＰＬ波長は１．
２５μｍである。
【０２０１】以下に説明するｎ−ＩｎＡｓＰ吸収型回折
格子５２を除いて、本実施例の半導体レーザは、図２２
の半導体レーザと同様の構成を備えている。ＩｎＧａＡ
ｓ吸収型回折格子５２を構成する光吸収層は、本実施例
では、基板５１の上面に配列された複数のストライプ状
凹凸上に形成されている。各凹凸は、共振器長方向に垂
直な方向に延びており、発光部７１が形成される領域に
選択的に形成されている。光吸収層は、凹部内で２０ｎ
ｍ（実効λg＝１．６μｍ）の厚さを有しているが、凸
部上では数ｎｍ以下（ＰＬ波長＞１．３μｍ）の厚さし
か有していない。このように、本実施例の光吸収層は、
下地の凹凸形状に応じて、周期的にその厚さが変化して
いる。その結果、バンドギャップの場所的変化によっ
て、吸収型回折格子５２が形成されている。本実施例で
は、光吸収層の厚さが共振器長方向に沿って周期的に変
化しておれば良く、光吸収層が複数個に分離されている
必要はない。ただし、光吸収層が凸部上には成長してお
らず、複数の光吸収層に分離されていても良い。なお、
光変調部７２においては、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の
厚さは４ｎｍである。
【０２０２】以下に、図２５（ａ）から（ｃ）を参照し
ながら、図２４の半導体レーザ１０００を製造する方法
を説明する。
【０２０３】まず、図２５（ａ）に示すように、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板５１の発光部７１が形成される領域に、選択的
に、回折格子を形成する。より詳細には、二光束干渉露
光法とエッチングによって、ｎ−ＩｎＰ基板５１の前記
領域に２３０ｎｍピッチで配列された凹部を形成する。
凹部は、最も深いところにおいて、５０〜１００ｎｍ程
度の深さを持つようにエッチングを行う。
【０２０４】次に、図２５（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板５１の上面に共振器方向に沿って延びる一対の
ストライプ状ＳｉＯ2マスクを形成する。発光部が形成
される領域においては、ストライプ状ＳｉＯ2マスクの
それぞれの幅は３０μｍであり、幅１０μｍの開口部を
隔てて配列されている。他方、光変調部が形成される領
域においては、ストライプ状ＳｉＯ2マスクのそれぞれ
の幅は１０μｍであり、幅１０μｍの開口部を隔てて配
列されている。ストライプ状ＳｉＯ2マスクのそれぞれ
の幅は、発光部が形成される領域では広く、光変調部が
形成される領域では狭くする。
【０２０５】次に、水素雰囲気中に１００%フォスフィ
ン(ＰＨ3)１００cc/minと１０%アルシン(ＡｓＨ3)１０c
c/minを導入し、その中でｎ−ＩｎＰ基板を６００℃で
熱処理する。その結果、図２５（ｃ）に示すように、回
折格子５２の凹部に約５０ｎｍのＩｎＡｓＰ吸収層を形
成する。この後、有機金属気相成長（以下ＭＯＶＰＥ）
によって、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層５５、アンドー
プＭＱＷ層５６および７、ｐ−ＩｎＰクラッド層５８お
よびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層５９を成長させ
る。これらの半導体層は、ストライプ状ＳｉＯ2マスク
に覆われてない領域上に選択的に成長する。各半導体層
の厚さは、マスク幅に応じて変化し、発光部と光変調部
とで異なる。
【０２０６】次に、電流および光の横方向閉じ込めのた
め共振器方向にそれぞれ装荷クラッドを形成する。その
後、全面にパッシベーションのためのＳｉＯ2膜を堆積
したのち、ＳｉＯ2膜のコンタクト領域に開口部を設
け、ｐ型電極６０、１１を堆積する。基板５１の裏面に
は、ｎ型電極を形成する。
【０２０７】本製造方法によれば、２回のマスク形成工
程で、ストライプ状積層構造の平面レイアウトが規定さ
れる。また、グレーティング形成工程の後、１回の結晶
成長工程を行うだけで、必要な半導体層の成長を完了す
ることができる。発光部７１が形成される領域と光変調
部７２が形成される領域とでマスク開口部の幅を変化さ
せることによって、この開口部に自己整合した多層構造
を容易に形成できる。また、本製造方法によれば、製造
工程において最も負荷の大きいかかる結晶成長が、連続
した１回の工程で行え、その結果、非常に簡単なプロセ
スで複雑な集積化構造が形成できる。
【０２０８】（実施例１１）次に、図２６を参照しなが
ら、本発明による分布ブラッグ反射型レーザ装置（ＤＢ
Ｒレーザ装置）の実施例を説明する。図２６は、本実施
例のＤＢＲレーザ装置の共振器方向に沿った断面を示し
ている。
【０２０９】図２６のＤＢＲレーザ装置は、図２４のＤ
ＦＢレーザ装置に類似した構成を有している。相違点
は、本実施例のｎ−ＩｎＡｓＰ層１５２が、分布帰還の
ため回折格子ではなく、分布ブラック反射のための回折
格子（ＤＢＲ）を構成している点にある。ｎ−ＩｎＧａ
Ｐ層１５２は、２４３ｎｍピッチで周期的に配列さ
れ、。回りをＩｎＰに囲まれている。ＤＢＲ回折格子
は、導波路部７０に設けられている。発光部７１で形成
された光のうち、選択された波長を持つ光が導波路部７
０の反射器で反射され、単一の波長で発振することとな
る。
【０２１０】アンドープＩｎＧａＡｓＭＱＷ活性層５６
は、図２１の活性層５６と同様の構造を備えており、波
長１．５５μｍのレーザ光を生成する。本実施例のＩｎ
ＡｓＰ層１５２は、レーザ光を吸収しないようにバンド
ギャップが調整されている。このため、これらの複数の
ＩｎＡｓＰ層１５２によって、屈折率の周期的に変化す
る構造（ブラッグ反射器）が導波路部７０に形成され
る。導波路部７０上に電極は不要である。しかし、導波
路部７０上に電極を設け、順方向バイアスを印加し、電
流を流せば、電流量に応じて回折格子の屈折率差が変化
するので、レーザ光の波長をチューニングすることが可
能である。
【０２１１】（実施例１２）次に、図２７を参照しなが
ら、本発明によるＤＢＲレーザ装置の他の実施例を説明
する。図２７は、本実施例のＤＢＲレーザ装置の共振器
方向に沿った断面を示している。
【０２１２】図２７のＤＢＲレーザ装置は、図２６のＤ
ＢＲレーザ装置に類似した構成を有している。相違点
は、本実施例の導波路部７０上に、位相制御電極７０ａ
及び波長チューニング電極７０ｂが設けれている点にあ
る。位相制御電極７０ａは、導波路部７０の回折格子が
設けられていない領域の上に配置されている。
【０２１３】波長チューニング電極７０ｂと電極６２と
の間に印加する順方向電圧を大きくしてゆくと、突然、
発振波長が不連続的に変化することがある。位相制御電
極７０ａは、これを防止するため機能する。位相制御電
極７０ａと電極６２との間に順方向電圧を印加しておけ
ば、発振波長の不連続な変化が防止される。
【０２１４】なお、上記実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ系材料を用いた発振波長１．３０μｍ帯の半導体
レーザについて説明したが、波長１．５５μｍ等の他の
波長帯の半導体レーザにも本発明は適用できる。また、
ＩｎＡｓＰ層は、発光波長に対して、必ずしも吸収層で
ある必要はなく、屈折率型回折格子に用いても良い。各
半導体層のバンドギャップや層厚等は、本発明の主旨に
沿うものであればこれに、実施例の数値に限定されな
い。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ等の他の材料系へも、本発
明は適用され得る。
【０２１５】
【発明の効果】本発明の利得結合型の分布帰還型半導体
レーザ装置によれば、単一波長で発振する確率が高く、
レーザ外部からの戻り光に対しても、モードが変化せず
ノイズにも強い。本発明の製造方法によれば、周期的な
吸収層がエッチングに依らずに形成されているため、そ
の後に成長する半導体層は良質なものができ、信頼性に
おいても長期に優れている。また、光吸収層をエッチン
グによらず成長により形成しているので、吸収層の制御
も精度よくできる。製造工程も非常に容易であり、汎用
性のあるプロセスとなっている。
【０２１６】本発明の分布帰還型半導体レーザ装置によ
れば、スペクトル線幅の設計自由度の高い低チャープ光
源を高歩留りで得ることができる。超低チャープ特性の
単一波長光源を非常に簡単な作製プロセスもしくは高い
応用性で提供することができるものであり、その実用価
値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＤＦＢレーザ装置の実施例を示す
斜視図であり、内部構造がわかるように一部を切り欠い
てある図。
【図２】（ａ）から（ｅ）は、図１のＤＦＢレーザの製
造方法を示す工程断面図。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、本発明のＤＦＢレーザの
製造方法に使用する主要工程の詳細を示す断面図。
【図４】本発明の方法により形成したＩｎＡｓＰ吸収層
からのフォトルミネッセンススペクトル図。
【図５】ＩｎＡｓＰ吸収層のバンドギャップエネルギー
の制御方法を説明する図。
【図６】ＩｎＧａＰ層屈折率補償層を挿入した回折格子
を説明する図。
【図７】本発明によるＤＦＢレーザ装置の電流−光出力
特性を説明する図。
【図８】本発明によるＤＦＢレーザ装置のスペクトル特
性を説明する図。
【図９】本発明によるＤＦＢレーザ装置の他の実施例を
示す斜視図であり、内部構造がわかるように一部を切り
欠いてある図。
【図１０】（ａ）から（ｆ）は、図９のＤＦＢレーザの
製造方法を示す工程断面図。
【図１１】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す斜視図であり、内部構造がわかるように一部
を切り欠いてある図。
【図１２】（ａ）から（ｆ）は、図１１のＤＦＢレーザ
の製造方法を示す工程断面図。
【図１３】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す斜視図であり、内部構造がわかるように一部
を切り欠いてある図。
【図１４】（ａ）から（ｆ）は、図１３のＤＦＢレーザ
の製造方法を示す工程断面図。
【図１５】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す斜視図であり、内部構造がわかるように一部
を切り欠いてある図。
【図１６】（ａ）から（ｆ）は、図１５のＤＦＢレーザ
の製造方法を示す工程断面図。
【図１７】（ａ）から（ｄ）は、ＩｎＡｓＰ吸収層の両
側に屈折率補償層を形成する発明を説明する工程断面
図。
【図１８】従来のＤＦＢレーザ装置を説明する断面図。
【図１９】（ａ）から（ｃ）は、従来の回折格子の作製
方法を説明する工程断面図。
【図２０】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す断面図。
【図２１】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す断面図。
【図２２】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す断面図。
【図２３】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す断面図。
【図２４】本発明によるＤＦＢレーザ装置の更に他の実
施例を示す断面図。
【図２５】（ａ）は、凹凸の形成された半導体基板を示
す断面図、（ｂ）は、ストライプ状マスクのレイアウト
を示す平面図、（ｃ）は、ＩｎＡｓＰ層が形成された状
態を示す断面図。
【図２６】本発明によるＤＢＲレーザ装置の実施例を示
す断面図。
【図２７】本発明によるＤＢＲレーザ装置の他の実施例
を示す断面図。
【符号の説明】
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ 回折格子 ３ ＩｎＡｓＰ吸収層 ４ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ５ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ(λg=１.０５μｍ)光導波路層 ６ 歪多重量子井戸活性層 ７ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ(λg=１.０５μｍ)光導波路層 ８ ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層 ９ ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層 １０ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 １１ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ(λg=１.３μｍ)コンタクト
層 １２ ＳｉＯ２絶縁膜 １３ Ａｕ／Ｚｎ電極 １４ Ａｕ／Ｓｎ電極 １５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 １６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ(λg=１.３μｍ)キャップ層 １７ 第二のｐ型ＩｎＰクラッド層 １８ ＩｎＧａＰ屈折率補償層 ２１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２２ 回折格子 ２３ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ吸収層 ２４ ｎ型ＩｎＰ保護層 ２５ ｎ型ＩｎＰクラッド層 ２６ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 ２７ InGaAs井戸層 ２８ ＩｎＧａＡｓＰ障壁層 ２９ 活性層 ３０ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 ３１ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ３２ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ屈折率補償層(厚さ５０ｎ
ｍ、λg=１.２μm) ３３ ｎ型ＩｎＰキャップ層(厚さ２０ｎｍ) ５１ n−ＩｎＰ基板 ５２ 吸収型回折格子 ５５ 光導波層 ５６ 活性層 ５７ 光変調層 ５８ p−ＩｎＰクラッド層 ５９ p−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ６０、６１ ｐ型電極 ６２ ｎ型電極 ７１ 発光部 ７２ 光変調部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石野 正人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松井 康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (59)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＩｎＰ基板と該ＩｎＰ基板上に形成され
    た多層構造とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置であ
    って、 該多層構造は、少なくともレーザ光を放射するための活
    性層と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的構造とを
    含んでおり、 該周期的構造は、該ＩｎＰ基板の主面に垂直で該レーザ
    装置の共振器方向に平行な断面において、該ＩｎＰ基板
    の方向に突き出た頂点を持つ三角形の形状を持つ複数の
    半導体部分を有している分布帰還型半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 前記周期的構造が、前記ＩｎＰ基板と前
    記活性層との間に設けられている、請求項１に記載の分
    布帰還型半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】 前記周期的構造を構成する前記半導体部
    分の持つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から
    光分布帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さ
    くなるように設定された請求項１に記載の分布帰還型半
    導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記周期的構造を構成する前記半導体部
    分の持つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から
    光分布帰還を経て放出される光のエネルギーと同一かそ
    れよりも大きくなるように設定された請求項１に記載の
    分布帰還型半導体レーザ装置。
  5. 【請求項５】 前記周期的構造を構成する前記半導体部
    分は、ＩｎＰクラッド層中に形成されている請求項１に
    記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  6. 【請求項６】 前記周期的構造を構成する前記半導体材
    料は、ＩｎＰクラッド層とＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の
    間に形成されている請求項１に記載の分布帰還型半導体
    レーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記活性層が少なくとも１対の井戸層と
    障壁層からなる量子井戸構造を有する請求項１に記載の
    分布帰還型半導体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 前記活性層の前記井戸層に圧縮歪が導入
    されている請求項８に記載の分布帰還型半導体レーザ装
    置。
  9. 【請求項９】 前記井戸層に導入された圧縮歪量が０.
    ５〜１.５％である請求項１に記載の分布帰還型半導体
    レーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分は、ＩｎＡｓＰから形成されている請求項１に記載
    の分布帰還型半導体レーザ装置。
  11. 【請求項１１】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分は、前記活性層から光分布帰還を経て放出される光
    のエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを
    持つ第１の半導体材料と、該光のエネルギーよりも大き
    いバンドギャップエネルギー第２の半導体材料との少な
    くとも２種類の材料から形成されている請求項１に記載
    の分布帰還型半導体レーザ装置。
  12. 【請求項１２】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分は、前記活性層から光分布帰還を経て放出される光
    のエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを
    持つ第１の半導体材料と、該光のエネルギーよりも大き
    いバンドギャップエネルギー第２の半導体材料との少な
    くとも２種類の材料から形成されている請求項２に記載
    の分布帰還型半導体レーザ装置。
  13. 【請求項１３】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分の平均屈折率は、ＩｎＰの屈折率と実質的に等しい
    特徴とする請求項１１に記載の分布帰還型半導体レーザ
    装置。
  14. 【請求項１４】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分は、ＩｎＰクラッド層中に形成されている請求項１
    １に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  15. 【請求項１５】 前記周期的構造を構成する半導体材料
    がＩｎＰクラッド層とＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の間に
    形成されている請求項１１に記載の分布帰還型半導体レ
    ーザ装置。
  16. 【請求項１６】 前記活性層が少なくとも１対の井戸層
    と障壁層からなる量子井戸構造を有している請求項１１
    に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  17. 【請求項１７】 前記活性層の前記井戸層に圧縮歪が導
    入されている請求項１１に記載の分布帰還型半導体レー
    ザ装置。
  18. 【請求項１８】 前記井戸層に導入された圧縮歪量が
    ０.５〜１.５％である請求項１１に記載の分布帰還型半
    導体レーザ装置。
  19. 【請求項１９】 前記第１の半導体材料はＩｎＡｓＰで
    あり、前記第２の半導体材料はＩｎＧａＰである請求項
    １１に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  20. 【請求項２０】 周期的に配列された複数の溝をＩｎＰ
    基板の表面に形成する工程と、 少なくともフォスフィン(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ3)と
    が混合された雰囲気中でＩｎＰ基板を熱処理することに
    よって、該複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ層を堆積す
    る工程と、 活性層を含む多層構造を該ＩｎＰ基板上に形成する工程
    と、を包含する分布帰還型半導体レーザ装置の製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 活性層を含み、最上層がＩｎＰ層であ
    る多層構造をＩｎＰ基板上に形成する工程と、 周期的に配列された複数の溝を該ＩｎＰ層の表面に形成
    する工程と、 少なくともフォスフィン(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ3)と
    が混合された雰囲気中で該多層構造を熱処理し、該複数
    の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ層を堆積する工程と、を包
    含する分布帰還型半導体レーザ装置の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ
    層を堆積した後、該ＩｎＡｓＰ層上にＩｎＧａＰ層を堆
    積する工程を更に備えた、請求項２０に記載の分布帰還
    型半導体レーザ装置の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記複数の溝のそれぞれにＩｎＡｓＰ
    層を堆積した後、該ＩｎＡｓＰ層上にＩｎＧａＰ層を堆
    積する工程を更に備えた、請求項２１に記載の分布帰還
    型半導体レーザ装置の製造方法。
  24. 【請求項２４】 半導体基板と該半導体基板上に形成さ
    れた多層構造とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置で
    あって、 該多層構造は、少なくともレーザ光を放射するための活
    性層と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的構造とを
    含んでおり、 該周期的構造は、該半導体基板の主面に垂直で該レーザ
    装置の共振器方向に平行な断面において、該半導体基板
    の方向に突き出た頂点を持つ三角形の形状を持つ複数の
    半導体部分を有している分布帰還型半導体レーザ装置。
  25. 【請求項２５】 前記周期的構造を構成する半導体部分
    の持つバンドギャップエネルギーが、前記活性層から光
    分布帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さく
    なるように設定された請求項２４に記載の分布帰還型半
    導体レーザ装置。
  26. 【請求項２６】 前記周期的構造を構成する半導体部分
    の持つバンドギャップエネルギーが前記活性層から光分
    布帰還を経て放出される光のエネルギーと同一かそれよ
    りも大きくなるように設定された請求項２４に記載の分
    布帰還型半導体レーザ装置。
  27. 【請求項２７】 前記周期的構造を構成する前記半導体
    部分は、前記活性層から光分布帰還を経て放出される光
    のエネルギーよりも小さいバンドギャップエネルギーを
    持つ第１の半導体材料と、該光のエネルギーよりも大き
    いバンドギャップエネルギー第２の半導体材料との少な
    くとも２種類の材料から形成されている請求項２４に記
    載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  28. 【請求項２８】 前記周期的構造が、前記半導体基板と
    前記活性層との間に設けられている、請求項２４に記載
    の分布帰還型半導体レーザ装置。
  29. 【請求項２９】 ＩｎＰ結晶の表面にエッチングにより
    凹凸を形成し、前記凹凸を形成したＩｎＰ結晶を、少な
    くともフォスフィン(ＰＨ3)とアルシン(ＡｓＨ3)とが混
    合された雰囲気中で熱処理し、該凹凸の凹部にＩｎＡｓ
    Ｐ層を堆積する結晶成長方法。
  30. 【請求項３０】 ＩｎＰ基板と該ＩｎＰ基板上に形成さ
    れた多層構造とを備えた分布帰還型半導体レーザ装置で
    あって、 該多層構造は、少なくともレーザ光を放射するための活
    性層と、該レーザ光に光分布帰還を施す周期的構造とを
    含んでおり、 該周期的構造は、該レーザ装置の共振器方向に沿って交
    互に配列された第１半導体部分と第２半導体部分を有し
    ており、該第１半導体部分は、該ＩｎＰ基板の主面に垂
    直で該共振器方向に平行な断面において、該ＩｎＰ基板
    の方向に突き出た頂点を持つ三角形の形状を持つ分布帰
    還型半導体レーザ装置。
  31. 【請求項３１】 前記周期的構造が、前記半導体基板と
    前記活性層との間に設けられている、請求項３０に記載
    の分布帰還型半導体レーザ装置。
  32. 【請求項３２】 前記周期的構造の前記第１半導体部分
    が持つバンドギャップエネルギーは、前記活性層から光
    分布帰還を経て放出される光のエネルギーよりも小さく
    なるように設定されており、前記第２半導体部分の持つ
    バンドギャップエネルギーは、該活性層から光分布帰還
    を経て放出される光のエネルギーよりも大きくなるよう
    に設定された請求項３０に記載の分布帰還型半導体レー
    ザ装置。
  33. 【請求項３３】 前記周期的構造を構成する前記第１及
    び第２半導体部分は、ＩｎＰクラッド層中に形成されて
    いる請求項３０に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  34. 【請求項３４】 前記周期的構造を構成する前記第１及
    び第２半導体部分は、ＩｎＰクラッド層とＩｎＧａＡｓ
    Ｐ光導波路層の間に形成されている請求項３０に記載の
    分布帰還型半導体レーザ装置。
  35. 【請求項３５】 前記活性層が少なくとも１対の井戸層
    と障壁層からなる量子井戸構造を有する請求項３０に記
    載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  36. 【請求項３６】 前記活性層の前記井戸層に圧縮歪が導
    入されている請求項３０に記載の分布帰還型半導体レー
    ザ装置。
  37. 【請求項３７】 前記井戸層に導入された圧縮歪量が
    ０.５〜１.５％である請求項３０に記載の分布帰還型半
    導体レーザ装置。
  38. 【請求項３８】 前記周期的構造を構成する前記第１半
    導体部分は、ＩｎＡｓＰから形成されている請求項３２
    に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  39. 【請求項３９】 レーザ光を生成する発光部と、 該発光部に光学的に結合され、該レーザ光を変調する光
    変調部と、 該発光部及び該光変調部を含むストライプ状多層構造
    と、 該ストライプ状多層構造を支持する半導体基板と、を備
    えた分布帰還型半導体レーザ装置であって、 該発光部は、活性層と、該活性層から出た光の吸収率が
    光軸方向に沿って周期的に変化する吸収型回折格子とを
    有する利得結合型共振器を含み、 該光変調部は、変調信号に応じて光学特性を変化させる
    光変調層を有している、分布帰還型半導体レーザ装置。
  40. 【請求項４０】 前記ストライプ状多層構造は、多重量
    子井戸層を含んでおり、 前記発光部の前記活性層は、該多重量子井戸層の第１の
    部分から形成され、 前記光変調部の前記光変調層は、該多重量子井戸層の第
    ２の部分から形成されている、請求項３９に記載の分布
    帰還型半導体レーザ装置。
  41. 【請求項４１】 前記発光部の前記活性層と前記光変調
    部の前記光変調層とは、前記多重量子井戸層の第３の部
    分によって接続され、該第３の部分は該多重量子井戸層
    の前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置してい
    る、請求項４０に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  42. 【請求項４２】 前記多重量子井戸層の前記第１の部分
    は、該多重量子井戸層の前記第２の部分よりも厚い、請
    求項４０に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  43. 【請求項４３】 前記吸収型回折格子は、前記光軸方向
    に沿って配列された複数の光吸収層を備えている、請求
    項３９に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  44. 【請求項４４】 前記吸収型回折格子は、前記光軸方向
    に沿って厚さが周期的に変化し、それによって該光軸方
    向に沿ってバンドギャップが周期的に変化している光吸
    収層を備えている、請求項４４に記載の分布帰還型半導
    体レーザ装置。
  45. 【請求項４５】 前記光吸収層は量子井戸構造を有して
    いる、請求項４４に記載の分布帰還型半導体レーザ装
    置。
  46. 【請求項４６】 前記光吸収層は、前記半導体基板の表
    面に形成された周期的凹凸上に成長させられている、請
    求項４５に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  47. 【請求項４７】 前記吸収型回折格子は、前記活性層と
    前記半導体基板との間に位置している、請求項４０に記
    載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  48. 【請求項４８】 前記活性層は、前記吸収型回折格子と
    前記半導体基板との間に位置している、請求項４０に記
    載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  49. 【請求項４９】 前記活性層と前記吸収型回折格子との
    間に設けられた光導波層を更に有している、請求項３９
    に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  50. 【請求項５０】 前記発光部に実質的に一定の電圧を印
    加する第１電圧印加手段と、前記光変調部に変調電圧を
    印加する第２電圧印加手段とを備えている請求項３９に
    記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
  51. 【請求項５１】 前記光吸収層は、ＩｎＡｓＰから形成
    されている、請求項３９に記載の分布帰還型半導体レー
    ザ装置。
  52. 【請求項５２】 第１の導電型でバンドギャップ波長λ
    g１の第１のクラッド層が形成された半導体基板上に第
    １および第２の領域を有し、前記第１および第２の領域
    は同一光軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合さ
    れ、前記第１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長
    λg２の活性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバン
    ドギャップ波長λg３の光導波層（λg２＞λg３＞λ
    g１）、第２の導電型でバンドギャップ波長λg１の第２
    のクラッド層、さらに前記光導波層と前記半導体基板で
    埋め込まれたバンドギャップ波長λg４の光吸収層（λg
    ４＞λg２）が光軸方向に周期的に位置する吸収型回折
    格子で構成される共振器構造を成し、前記第２の領域の
    ストライプ状多層膜は第１の領域の成長層とは異なる成
    長層でかつバンドギャップ波長λg５の光変調層（λg２
    ＞λg５＞λg１）、第２の導電型でバンドギャップ波長
    λg１の第３のクラッド層で構成され、前記第１の領域
    の共振器の実効屈折率と前記吸収型回折格子の周期で決
    定されるブラッグ波長λBがλg２近傍に設定されている
    分布帰還型半導体レーザ装置。
  53. 【請求項５３】 第１の導電型でバンドギャップ波長λ
    g１の第１のクラッド層が形成された半導体基板上に第
    １および第２の領域を有し、前記第１および第２の領域
    は同一光軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合さ
    れ、前記第１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長
    λg２の多重量子井戸活性層（λg２＞λg１）、第１の
    導電型でバンドギャップ波長λg３の第１の光導波層
    （λg２＞λg３≧λg１）、第２の導電型でバンドギャ
    ップ波長λg１の第２クラッド層、さらに前記第１の光
    導波層と前記半導体基板で埋め込まれたバンドギャップ
    波長λg４の量子井戸光吸収層（λg４＞λg２）が光軸
    方向に周期的に位置する吸収型回折格子で構成される共
    振器構造を成し、前記第２の領域のストライプ状多層膜
    はバンドギャップ波長がλg６の埋め込み量子井戸層
    （λg６＜λg４）、バンドギャップ波長λg２の第２の
    光導波層、バンドギャップ波長λg５の多重量子井戸光
    変調層（λg５＜λg２）および第２の導電型でバンドギ
    ャップ波長λg１の第３のクラッド層で構成され、前記
    第１の領域と前記第２の領域にそれぞれ位置する、前記
    埋め込み量子井戸吸収層と前記埋め込み量子井戸層、前
    記第１の光導波層と前記前記第２の光導波層、前記多重
    量子井戸活性層と前記光変調層、前記第２のクラッド層
    と前記第３のクラッド層がそれぞれ同一成長層で形成さ
    れ、前記第１の領域の共振器の実効屈折率と吸収型回折
    格子の周期で決定されるブラッグ波長λBがλg２近傍に
    設定されている分布帰還型半導体レーザ装置。
  54. 【請求項５４】 第１の導電型でバンドギャップ波長λ
    g１の第１のクラッド層が形成された半導体基板上に第
    １および第２の領域を有し、前記第１および第２の領域
    は同一光軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合さ
    れ、前記第１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長
    λg２の多重量子井戸活性層（λg２＞λg１）、第１の
    導電型でバンドギャップ波長λg３の第１の光導波層
    （λg２＞λg３≧λg１）、第２の導電型でバンドギャ
    ップ波長λg１の第２のクラッド層、さらに前記第１の
    光導波層と前記第１のクラッド層間に量子井戸吸収層が
    位置し、前記量子井戸吸収層は厚みが周期的に変化する
    ことによりバンドギャップ波長が周期的に変化しその最
    大値はλg２より大きく最小値は小さくなるようにその
    組成、層厚が設定されている吸収型回折格子で構成され
    る共振器構造を成し、前記第２の領域のストライプ状多
    層膜はバンドギャップ波長がλg５の量子井戸層（λg５
    ＜λg２）、バンドギャップ波長λg３の第２の光導波
    層、バンドギャップ波長λg６の多重量子井戸光変調層
    （λg６＜λg２）およびび第２の導電型でバンドギャッ
    プ波長λg１の第３のクラッド層で構成され、前記第１
    の領域と前記第２の領域にそれぞれ位置する前記埋め込
    み量子井戸吸収層と前記量子井戸層、前記第１の光導波
    層と前記前記第２の光導波層、前記多重量子井戸活性層
    と前記光変調層、前記第２のクラッド層および前記第３
    のクラッド層がそれぞれ同一成長層で形成され、前記第
    １の領域の共振器の実効屈折率と吸収型回折格子の周期
    で決定されるブラッグ波長λBがλg２近傍に設定されて
    いる分布帰還型半導体レーザ装置。
  55. 【請求項５５】 第１の導電型でバンドギャップ波長λ
    g１の第１のクラッド層が形成された半導体基板上に第
    １および第２の領域を有し、前記第１および第２の領域
    は同一光軸上のストライプ状多層膜で光学的に結合さ
    れ、前記第１の領域の前記多層膜はバンドギャップ波長
    λg２の活性層（λg２＞λg１）、第１の導電型でバン
    ドギャップ波長λg３の光導波層（λg２＞λg３＞λ
    g１）、第２の導電型でバンドギャップ波長λg１の第２
    のクラッド層、前記光導波層と活性層間に位置しバンド
    ギャップ波長λg１の第１のスペーサ層、さらに前記第
    ２のクラッド層中に埋め込まれたバンドギャップ波長λ
    g４の光吸収層（λg４＞λg２）が光軸方向に周期的に
    位置する吸収型回折格子で構成される共振器構造を成
    し、前記第２の領域のストライプ状多層膜はバンドギャ
    ップ波長λg５の光変調層（λg２＞λg５＞λg１）、第
    ２の導電型でバンドギャップ波長λg１の第３のクラッ
    ド層、および前記光変調層と前記第３のクラッド層間に
    位置しバンドギャップ波長λg１の第２のスペーサ層で
    構成されているとともに、前記光導波層と前記光変調
    層、および前記第１、第２のスペーサ層がそれぞれ同一
    の成長層で形成されており、かつ第１の領域の共振器の
    実効屈折率と吸収型回折格子の周期で決定されるブラッ
    グ波長λBがλg２近傍に設定されている分布帰還型半導
    体レーザ装置。
  56. 【請求項５６】 レーザ光を生成する発光部と、 該発光部に光学的に結合され、該レーザ光が伝播する光
    導波路部と、 該発光部及び該光導波路部を含むストライプ状多層構造
    と、 該ストライプ状多層構造を支持する半導体基板と、を備
    えた半導体レーザ装置であって、 該発光部は、該レーザ光を放射する活性層を含み、 該光導波路部は、屈折率が光軸方向に沿って周期的に変
    化するブラッグ反射器を有しており、該ブラッグ反射器
    は、該半導体基板に形成された周期的凹凸構造の凹部に
    形成されたＩｎＡｓＰ層を備え、該発光部の該活性層か
    ら放射された光のうち選択された波長の光を該活性層に
    向けて反射する半導体レーザ装置。
  57. 【請求項５７】 前記ＩｎＡｓＰ層は、前記レーザ光を
    吸収しないバンドギャップエネルギを持っている、請求
    項５７に記載の半導体レーザ装置。
  58. 【請求項５８】 前記光導波路部は、前記レーザ光の波
    長を調整するための波長チューニング部を含んでいる、
    請求項５７に記載の半導体レーザ装置。
  59. 【請求項５９】 前記光導波路部は、前記レーザ光の位
    相を調整するための位相チューニング部を含んでいる、
    請求項５８に記載の半導体レーザ装置。
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