JPH10117045A - Optical semiconductor element - Google Patents
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- JPH10117045A JPH10117045A JP27199696A JP27199696A JPH10117045A JP H10117045 A JPH10117045 A JP H10117045A JP 27199696 A JP27199696 A JP 27199696A JP 27199696 A JP27199696 A JP 27199696A JP H10117045 A JPH10117045 A JP H10117045A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子に関す
るものであり、特に、光ファイバ通信に用いるスポット
サイズ変換器を集積化した半導体レーザ等の光半導体素
子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly, to an optical semiconductor device such as a semiconductor laser in which a spot size converter used for optical fiber communication is integrated.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバ通信は1本の光ファイ
バで大容量の情報を送ることができるため、これまでの
幹線系から、加入者系或いは光LAN等のネットワーク
に適用範囲を拡げていくことが要請されている。2. Description of the Related Art In recent years, since optical fiber communication can transmit a large amount of information with one optical fiber, its application range has been expanded from a conventional trunk system to a subscriber system or a network such as an optical LAN. It is requested to go.
【0003】この様な要請に応えるためにはコストの低
減が必須であり、特に、光モジュール内における光半導
体素子と光ファイバとの間の光結合が大きな問題になっ
てきている。[0003] In order to meet such demands, cost reduction is indispensable. In particular, optical coupling between an optical semiconductor element and an optical fiber in an optical module has become a major problem.
【0004】この様な問題を解決するために、光を導波
するコア層の厚さもしくは幅を出射端面に向かってテー
パ状に変化させた構造のスポットサイズ変換器を集積化
した光半導体素子、特に、スポットサイズ変換器付き半
導体レーザが提案されており、このスポットサイズ変換
器付き半導体レーザは、レンズを使用せずに高結合効率
の光結合が可能で、且つ、位置精度の余裕も大きいの
で、光結合を簡単化できる素子として期待されている。In order to solve such a problem, an optical semiconductor device in which a spot size converter having a structure in which the thickness or width of a core layer for guiding light is changed in a tapered shape toward an emission end face is integrated. In particular, a semiconductor laser with a spot size converter has been proposed. This semiconductor laser with a spot size converter can perform optical coupling with high coupling efficiency without using a lens and has a large margin of positional accuracy. Therefore, it is expected as an element that can simplify optical coupling.
【0005】このスポットサイズ変換器付き半導体レー
ザとしては、光を導波するコア層の膜厚を出射端面に向
かってテーパ状に減少させた構造のスポットサイズ変換
器を集積化した半導体レーザ(必要ならば、H.Kob
ayashi et al.,IEEE Photo
n.Tech.Lett.,vol.6,1994,p
p.1080−1081、杉江等,「Butt−Joi
nt型選択成長スポットサイズ変換付き1.3μmL
D」,1995年電子情報通信学会総合大会講演論文
集,p.465,SC−4−5、或いは、Y.Tohm
ori et al.,Electronics Le
tters,vol.31,1995,pp.1069
−1070参照)と、光を導波するコア層の幅を出射端
面に向かってテーパ状に減少させた構造のスポットサイ
ズ変換器を集積化した半導体レーザ(必要ならば、H.
Fukano,et al.,Electronics
Letters,vol.31,No.7,199
5,pp.1439−1440参照)とがある。[0005] As the semiconductor laser with a spot size converter, a semiconductor laser in which a spot size converter having a structure in which the thickness of a core layer for guiding light is reduced in a tapered shape toward an emission end face is required. Then H. Kob
ayashi et al. , IEEE Photo
n. Tech. Lett. , Vol. 6, 1994, p
p. 1080-1081, Sugie et al., "Butt-Joi"
1.3μmL with nt type selective growth spot size conversion
D ", 1995 IEICE General Conference Proceedings, p. 465, SC-4-5, or Y.I. Thom
ori et al. , Electronics Le
ters, vol. 31, 1995, p. 1069
-1070) and a semiconductor laser in which a spot size converter having a structure in which the width of a core layer for guiding light is reduced in a tapered shape toward an emission end face is integrated (if necessary, H.264).
Fukano, et al. , Electronics
Letters, vol. 31, No. 7,199
5, pp. 1439-1440).
【0006】ここで、図6を参照して、前者の光を導波
するコア層の膜厚を出射端面に向かってテーパ状に減少
させた構造の従来のスポットサイズ変換器付き半導体レ
ーザの一例を説明する。 図6(a)参照 図6(a)は、テーパ導波路を再成長によるバットジョ
イントで形成した半導体レーザ(必要ならば、Y.To
hmori,et al.,Electronics
Letters,vol.31,1995,pp.10
69−1070参照)の斜視図であり、まず、n型In
P基板51上にMQW活性層を成長させたのち、その一
部を選択的にエッチング除去する。Here, referring to FIG. 6, an example of a conventional semiconductor laser with a spot size converter having a structure in which the thickness of the former light waveguide core layer is tapered toward the emission end face. Will be described. FIG. 6A shows a semiconductor laser in which a tapered waveguide is formed by a butt joint by regrowth (if necessary, Y.To.
hmori, et al. , Electronics
Letters, vol. 31, 1995, p. 10
FIG. 69-1070).
After growing the MQW active layer on the P substrate 51, a part thereof is selectively removed by etching.
【0007】次いで、除去部にテーパ導波路を再成長さ
せたのち、p型InPクラッド層54を成長させ、次い
で、ストライプ状にメサエッチングすることによってレ
ーザ部52及びテーパ導波路部53を形成したのち、高
抵抗InP埋込層55によって、メサストライプを埋め
込むものである。Next, after a tapered waveguide is regrown in the removed portion, a p-type InP cladding layer 54 is grown, and then a laser portion 52 and a tapered waveguide portion 53 are formed by mesa etching in a stripe shape. After that, the mesa stripe is buried by the high resistance InP burying layer 55.
【0008】図6(b)参照 図6(b)は、図6(a)に示すスポットサイズ変換器
付き半導体レーザの出射端面56を示す正面図であり、
出射端面56でスポットサイズは拡大され、図において
破線で示す光の強度分布57の様に、ビーム放射角が約
1/3に低減される。FIG. 6B is a front view showing an emission end face 56 of the semiconductor laser with a spot size converter shown in FIG.
The spot size is enlarged at the emission end face 56, and the beam emission angle is reduced to about 1/3 as indicated by the light intensity distribution 57 shown by the broken line in the figure.
【0009】この場合には、埋込構造に高抵抗半導体層
を用いているので、pn電流ブロック構造を用いた場合
(例えば、上記のH.Kobayashi et a
l.,IEEE Photon.Tech.Let
t.,vol.6,1994,pp.1080−108
1参照)に比べて素子容量が小さくなるため、レーザの
変調帯域の増大やゼロバイアス変調時における信号の立
ち上がり時のジッタの低減が得られるという利点があ
る。In this case, since a high resistance semiconductor layer is used for the buried structure, a pn current block structure is used (for example, the above-mentioned H. Kobayashi et al.).
l. , IEEE Photon. Tech. Let
t. , Vol. 6, 1994, p. 1080-108
1), there is an advantage that the modulation band of the laser can be increased and the jitter at the time of rising of the signal at the time of zero bias modulation can be reduced.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示すス
ポットサイズ変換器付き半導体レーザの場合には、高抵
抗InP埋込層55にキャリアがほとんど存在しないた
めに、フリーキャリアによる光吸収に起因する屈折率の
減少がほとんど生ぜず、特に、電子濃度が1018cm-3
以上となっていて屈折率の低減の大きなn型InP基板
51との間に屈折率差が生ずる。However, in the case of the semiconductor laser with a spot size converter shown in FIG. 6, since almost no carriers are present in the high-resistance InP buried layer 55, light is absorbed by free carriers. And the electron concentration is 10 18 cm -3.
As described above, a difference in the refractive index occurs between the n-type InP substrate 51 and the n-type InP substrate 51 having a large reduction in the refractive index.
【0011】通常の半導体レーザの場合には、スポット
サイズが小さいため、この様な屈折率差の生じる部分で
は導波光の強度が小さく、且つ、コア層が利得を持って
いることもあって、この屈折率差が出射端面において光
の強度分布に与える影響は小さい。In the case of an ordinary semiconductor laser, since the spot size is small, the intensity of the guided light is small in a portion where such a difference in refractive index occurs, and the core layer has a gain. This difference in the refractive index has little effect on the light intensity distribution at the emission end face.
【0012】再び図6(b)参照 しかし、出射端面56の近傍において導波路を伝搬する
光の強度分布57が拡がっているスポットサイズ変換器
付き半導体レーザの場合には、この屈折率差によって、
屈折率のより小さなn型InP基板51側には光があま
り拡がらず、垂直方向に対して非対称な光の強度分布5
7となる。Referring again to FIG. 6B, however, in the case of a semiconductor laser with a spot size converter in which the intensity distribution 57 of the light propagating through the waveguide in the vicinity of the emission end face 56 is widened, this difference in refractive index causes
Light does not spread much to the n-type InP substrate 51 having a smaller refractive index, and the light intensity distribution 5 is asymmetric with respect to the vertical direction.
It becomes 7.
【0013】その結果、コア層を出射端面56に向けて
薄膜化してスポットサイズを拡大することにより光ファ
イバ等の光導波路への結合効率の改善効果を減じてしま
うという問題があった。なお、p型半導体基板を用いた
場合には、正孔の有効質量が電子に比べて大きく、光吸
収に伴う屈折率の減少は少ないので、あまり問題は生じ
ない。As a result, there is a problem that the effect of improving the efficiency of coupling to an optical waveguide such as an optical fiber is reduced by reducing the thickness of the core layer toward the emission end face 56 to increase the spot size. Note that when a p-type semiconductor substrate is used, the effective mass of holes is larger than that of electrons, and the decrease in the refractive index due to light absorption is small.
【0014】したがって、本発明は、n型半導体基板と
高抵抗埋込層との間の光吸収に起因する屈折率差の光の
強度分布に与える影響を低減することを目的とする。Accordingly, an object of the present invention is to reduce the influence of a difference in refractive index on light intensity distribution caused by light absorption between an n-type semiconductor substrate and a high-resistance buried layer.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1(a)及び(b)参照 (1)本発明は、共振器内に、光を導波するための一層
以上からなるコア層2のサイズが光の出射端面5に向か
って連続的に減少しているテーパ導波路部がn型半導体
基板1上に集積化された光半導体素子において、少なく
ともコア層2の両側面が高抵抗半導体層4に接している
と共に、n型半導体基板1と高抵抗半導体層4との境界
面の内、n型半導体基板1の主面と略平行な部分が、少
なくとも出射端面5において、コア層2の下端から2μ
m以上下方に存在することを特徴とする。FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. 1 (a) and 1 (b) (1) According to the present invention, the size of the core layer 2 composed of one or more layers for guiding light continuously increases toward the light emitting end face 5 in the resonator. In an optical semiconductor device in which the reduced tapered waveguide portion is integrated on the n-type semiconductor substrate 1, at least both side surfaces of the core layer 2 are in contact with the high-resistance semiconductor layer 4, and the n-type semiconductor substrate 1 A portion substantially parallel to the main surface of the n-type semiconductor substrate 1 in the boundary surface with the high-resistance semiconductor layer 4 is at least 2 μm from the lower end of the core layer 2 at the emission end surface 5.
m or less.
【0016】この様に、n型半導体基板1と高抵抗半導
体層4との境界面の内、n型半導体基板1の主面と略平
行な部分が、少なくとも出射端面5において、コア層2
の下端から2μm以上下方に存在するようにすること、
即ち、n型半導体基板1に形成するメサの高さを2μm
以上とすることによって、屈折率の小さなn型半導体基
板1をコア層2から遠ざけることができ、それによっ
て、光の強度分布6が非対称になる現象を低減すること
ができる。As described above, of the boundary surface between the n-type semiconductor substrate 1 and the high-resistance semiconductor layer 4, a portion substantially parallel to the main surface of the n-type semiconductor substrate 1 is at least at the light-emitting end face 5,
To be at least 2 μm below the lower end of the
That is, the height of the mesa formed on the n-type semiconductor substrate 1 is 2 μm.
With the above, the n-type semiconductor substrate 1 having a small refractive index can be kept away from the core layer 2, whereby the phenomenon that the light intensity distribution 6 becomes asymmetric can be reduced.
【0017】また、光ファイバ等の導波路との結合効率
の大幅な改善のためには、スポットサイズを最低2倍に
拡大することが必要になり、そのためには利得領域にお
けるスポットサイズである1μm(半径)の2倍の2μ
m以内に大きな屈折率差が生じていないことが必要であ
り、したがって、n型半導体基板1に形成するメサの高
さを2μm以上にする必要がある。Further, in order to greatly improve the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber, it is necessary to enlarge the spot size at least twice, and for that purpose, the spot size in the gain region of 1 μm is required. 2μ of twice (radius)
It is necessary that a large refractive index difference does not occur within m, so that the height of the mesa formed on the n-type semiconductor substrate 1 needs to be 2 μm or more.
【0018】(2)また、本発明は、共振器内に、光を
導波するための一層以上からなるコア層2のサイズが光
の出射端面5に向かって連続的に減少しているテーパ導
波路部がn型半導体基板1上に集積化された光半導体素
子において、少なくともコア層2の直下にキャリア濃度
が5×1017cm-3以下のn型半導体層7を設けると共
に、少なくともコア層2及びn型半導体層7の両側面が
高抵抗半導体層4に接していることを特徴とする。(2) Further, according to the present invention, in the resonator, the size of the core layer 2 composed of one or more layers for guiding light continuously decreases toward the light emitting end face 5. In an optical semiconductor device in which a waveguide portion is integrated on an n-type semiconductor substrate 1, an n-type semiconductor layer 7 having a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or less is provided at least directly below a core layer 2 and at least a core is provided. A feature is that both side surfaces of the layer 2 and the n-type semiconductor layer 7 are in contact with the high-resistance semiconductor layer 4.
【0019】この様に、コア層2とn型半導体基板1と
の間に、キャリア濃度が5×1017cm-3以下で屈折率
の変化の少ないn型半導体層7を設けることによって、
光をn型半導体層7に拡げることができ、導波路との結
合効率を改善することができる。As described above, by providing the n-type semiconductor layer 7 having a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or less and a small change in the refractive index between the core layer 2 and the n-type semiconductor substrate 1,
Light can be spread to the n-type semiconductor layer 7, and the coupling efficiency with the waveguide can be improved.
【0020】(3)また、本発明は、上記(2)におい
て、n型半導体層7の厚さが2μm以上であることを特
徴とする。(3) The present invention is characterized in that, in the above (2), the thickness of the n-type semiconductor layer 7 is 2 μm or more.
【0021】この様に、コア層2とn型半導体基板1と
の間に設けるキャリア濃度が5×1017cm-3以下のn
型半導体層7の厚さを2μm以上にすることによって、
光の強度分布6をより対称的にすることができ、導波路
との結合効率を大幅に改善することができる。As described above, the carrier concentration provided between the core layer 2 and the n-type semiconductor substrate 1 is 5 × 10 17 cm −3 or less.
By setting the thickness of the mold semiconductor layer 7 to 2 μm or more,
The light intensity distribution 6 can be made more symmetric, and the coupling efficiency with the waveguide can be greatly improved.
【0022】(4)また、本発明は、上記(1)乃至
(3)のいずれかにおいて、テーパ導波路部において、
コア層2の層厚が光の出射端面5に向かって連続的に減
少していることを特徴とする。(4) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (3),
It is characterized in that the thickness of the core layer 2 is continuously reduced toward the light emitting end face 5.
【0023】この様に、製造工程を工夫することによ
り、コア層2の層厚が光の出射端面5に向かって連続的
に減少しているテーパ導波路部によってビームスポット
の拡大を行うことができ、且つ、量子効果によって、テ
ーパ導波路部の実効禁制帯幅を大きくして光の吸収を低
減することができる。As described above, by devising the manufacturing process, the beam spot can be expanded by the tapered waveguide portion in which the thickness of the core layer 2 is continuously reduced toward the light emitting end face 5. In addition, light absorption can be reduced by increasing the effective bandgap of the tapered waveguide portion by the quantum effect.
【0024】(5)また、本発明は、上記(1)乃至
(3)のいずれかにおいて、テーパ導波路部において、
コア層2の幅が光の出射端面5に向かって連続的に減少
していることを特徴とする。(5) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (3),
The width of the core layer 2 is continuously reduced toward the light emitting end face 5.
【0025】この様に、コア層2のサイズの変化は、コ
ア層2の幅を光の出射端面5に向かって連続的に減少さ
せることによって形成して、ビームスポットの拡大を行
っても良く、この場合には、成膜工程を簡素化すること
ができる。As described above, the size of the core layer 2 may be changed by continuously decreasing the width of the core layer 2 toward the light emitting end face 5 so as to enlarge the beam spot. In this case, the film forming process can be simplified.
【0026】(6)また、本発明は、上記(4)または
(5)において、テーパ導波路部のコア層2の層数と、
利得領域のコア層2の層数が同一であることを特徴とす
る。(6) Further, according to the present invention, in the above (4) or (5), the number of core layers 2 of the tapered waveguide portion is:
It is characterized in that the number of core layers 2 in the gain region is the same.
【0027】この様に、製造工程を工夫することによっ
て、同じコア層2の層のテーパ導波路部と利得領域とに
より、即ち、一連の工程構成したコア層2によってスポ
ットサイズ変換器付き光半導体素子を構成することがで
き、Butt−Joint型に比べて効率が改善され
る。As described above, by devising the manufacturing process, the optical semiconductor with the spot size converter is formed by the tapered waveguide portion and the gain region of the same core layer 2, that is, by the core layer 2 formed in a series of steps. An element can be formed, and the efficiency is improved as compared with the Butt-Joint type.
【0028】(7)また、本発明は、上記(1)乃至
(6)のいずれかにおいて、コア層2上にp型クラッド
層3を設けると共に、このp型クラッド層3側に設ける
電極と接するp型半導体層の幅が、コア層2の幅より広
いことを特徴とする。(7) Further, according to the present invention, in any one of the above (1) to (6), a p-type cladding layer 3 is provided on the core layer 2 and an electrode provided on the p-type cladding layer 3 side. The width of the contacting p-type semiconductor layer is wider than the width of the core layer 2.
【0029】この様に、電極と接するp型半導体層、即
ち、コンタクト層の幅をコア層2の幅より広くすること
によって、電流狭窄をした状態を保ちつつ、素子抵抗を
低減することができる。As described above, by making the width of the p-type semiconductor layer in contact with the electrode, that is, the width of the contact layer larger than the width of the core layer 2, it is possible to reduce the element resistance while maintaining the current confined state. .
【0030】(8)また、本発明は、上記(1)乃至
(7)のいずれかにおいて、n型半導体基板1がn型I
nP基板であり、且つ、コア層2が一層以上のInGa
AsP層を含むことを特徴とする。(8) In the present invention, the n-type semiconductor substrate 1 according to any one of the above (1) to (7),
an nP substrate, and the core layer 2 is made of one or more InGa
It is characterized by including an AsP layer.
【0031】この様な、スポットサイズ変換器付き光半
導体素子は、InGaAsP/InP系において特に重
要になる。Such an optical semiconductor device with a spot size converter becomes particularly important in an InGaAsP / InP system.
【0032】(9)また、本発明は、上記(8)におい
て、高抵抗半導体層4がFeドープInP層であること
を特徴とする。(9) The present invention is characterized in that, in the above (8), the high resistance semiconductor layer 4 is an Fe-doped InP layer.
【0033】この様に、InGaAsP/InP系光半
導体素子において、メサストライプを埋め込む高抵抗半
導体層4としては、FeドープInP層が最も好適であ
る。As described above, in the InGaAsP / InP optical semiconductor device, the Fe-doped InP layer is most preferable as the high-resistance semiconductor layer 4 in which the mesa stripe is embedded.
【0034】[0034]
【発明の実施の形態】ここで、本発明の第1の実施の形
態を図2を参照して説明する。 図2参照 図2は本発明の第1の実施の形態のスポットサイズ変換
器付き半導体レーザの斜視図であり、まず、電子濃度が
1.0〜3.0×1018cm-3、例えば、2.0×10
18 cm-3のn型InP基板11表面にストライプ状開
口部を有する選択成長マスク(図示せず)を設け、光ガ
イド層12、量子井戸層13、光ガイド層14、p型I
nPクラッド層15、及び、p型InGaAsコンタク
ト層16を連続的に成長させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to the first embodiment of the present invention. First, the electron concentration is 1.0 to 3.0 × 10 18 cm −3 , for example. 2.0 × 10
A selective growth mask (not shown) having a stripe-shaped opening is provided on the surface of an n-type InP substrate 11 of 18 cm -3 , and an optical guide layer 12, a quantum well layer 13, an optical guide layer 14, and a p-type I
The nP cladding layer 15 and the p-type InGaAs contact layer 16 are continuously grown.
【0035】この際、選択成長マスクに設けるストライ
プ状開口部の幅を、テーパ導波路部18を形成する長さ
200μmの領域においては出射端面20に向かって幅
が徐々に広くなるテーパ状開口部とし、一方、長さ30
0μmのレーザ部17を形成する領域においては均一で
幅細の開口部にすることによって、コア層を構成する光
ガイド層12、量子井戸層13、及び、光ガイド層14
の膜厚は、テーパ導波路部18においては出射端面30
に向かって200μmかけて1/3の厚さにテーパ状に
減少させ、且つ、レーザ部17においては平坦な構造と
する。At this time, the width of the stripe-shaped opening provided in the selective growth mask is adjusted so that the width gradually increases toward the emission end face 20 in a region of 200 μm in length where the tapered waveguide portion 18 is formed. And, on the other hand, length 30
In the region where the laser portion 17 of 0 μm is formed, the openings are made uniform and narrow so that the light guide layer 12, the quantum well layer 13 and the light guide layer 14 constituting the core layer are formed.
The thickness of the output end face 30 in the tapered waveguide portion 18 is
The thickness of the laser section 17 is reduced to 1/3 in a tapered shape over 200 μm, and the laser section 17 has a flat structure.
【0036】なお、この第1の実施の形態においては、
レーザ部を形成する領域における厚さとして、光ガイド
層12,14を厚さ50〜150nm、例えば、100
nmの1.1μm波長組成のInGaAsP層によって
構成し、また、量子井戸層13を、厚さ10nmの1.
1μm波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nm
の1.35μm波長組成のInGaAsP井戸層を交互
に井戸層が5層になるように堆積させて形成し、さら
に、p型InPクラッド層15の厚さを1500〜25
00nm、例えば、2000nm(2μm)とし、p型
InGaAsコンタクト層16の厚さを200〜100
0nm、例えば、500nm(0.5μm)とする。In the first embodiment,
As a thickness in a region where the laser portion is formed, the light guide layers 12 and 14 have a thickness of 50 to 150 nm, for example, 100 nm.
The quantum well layer 13 is composed of an InGaAsP layer having a wavelength composition of 1.1 μm, and the quantum well layer 13 has a thickness of 10 nm.
InGaAsP barrier layer having a wavelength composition of 1 μm and a thickness of 6 nm
InGaAsP well layers having a wavelength composition of 1.35 μm are alternately deposited so that five well layers are formed, and the thickness of the p-type InP cladding layer 15 is set to 1500 to 25.
00 nm, for example, 2000 nm (2 μm), and the thickness of the p-type InGaAs contact layer 16 is 200 to 100.
0 nm, for example, 500 nm (0.5 μm).
【0037】次いで、全面に厚さ0.2〜0.5μm、
例えば、0.3μmのSiO2 膜(図示せず)を堆積さ
せたのち、出射端面20から150μmにわたってSi
O2膜を除去し、次いで、このSiO2 膜をマスクとし
てドライ・エッチングを施すことによりp型InGaA
sコンタクト層16の露出部を除去する。Next, a thickness of 0.2 to 0.5 μm is
For example, after depositing a 0.3 μm SiO 2 film (not shown), the Si
The O 2 film is removed, and then dry etching is performed using the SiO 2 film as a mask to form p-type InGaAs.
The exposed portion of the s-contact layer 16 is removed.
【0038】これは、200μmのテーパ導波路部18
のレーザ部17の近傍において、利得を持たせないと光
の吸収が生ずるので、50μmぐらいの幅に渡って電流
を流す必要があり、そのために、出射端面20から15
0μmにわたってSiO2 膜を除去することになる。This is because a 200 μm tapered waveguide section 18
In the vicinity of the laser section 17, light absorption occurs unless gain is provided, so that it is necessary to pass a current over a width of about 50 μm.
The SiO 2 film is removed over 0 μm.
【0039】次いで、SiO2 膜を除去したのち、新た
に、全面に厚さ0.2〜0.5μm、例えば、0.3μ
mのSiO2 膜(図示せず)を堆積させ、幅0.8〜
2.0μm、例えば、1.5μmのストライプ状のSi
O2 マスク(図示せず)にパターニングしたのち、出射
端面20側から70〜150μm、例えば、120μm
の範囲に渡ってSiO2 マスクの厚さを1/3程度に薄
くして薄膜部を形成し、このSiO2 マスクをマスクと
してメサエッチングを行い、n型InP基板11を厚さ
2μm以上、例えば、2.5μm除去する。Next, after removing the SiO 2 film, a new thickness of 0.2 to 0.5 μm, for example, 0.3 μm
a SiO 2 film (not shown) having a width of 0.8 to
2.0 μm, for example, 1.5 μm stripe-shaped Si
After patterning on an O 2 mask (not shown), 70 to 150 μm, for example, 120 μm from the emission end face 20 side.
The thickness of the SiO 2 mask is reduced to about 1/3 over the range to form a thin film portion, and the SiO 2 mask is used as a mask to perform mesa etching, so that the n-type InP substrate 11 has a thickness of 2 μm or more, for example, , 2.5 μm.
【0040】次いで、SiO2 マスクをマスクレスでエ
ッチングして薄膜部を除去し、残ったSiO2 マスクを
選択成長マスクとして用いて、メサ頂部における厚さ
が、3.0〜5.0μm、例えば、4.0μmとなるよ
うにFeドープの高抵抗InP埋込層19を成長させ
て、テーパ導波路部18のメサを高抵抗InP埋込層1
9で埋め込む。[0040] Then, by etching the SiO 2 mask maskless removal of the thin film portion, using the remaining SiO 2 mask as a selective growth mask, the thickness of the mesa top, 3.0~5.0Myuemu, e.g. The Fe-doped high-resistance InP buried layer 19 is grown to have a thickness of 4.0 μm, and the mesa of the tapered waveguide portion 18 is changed to the high-resistance InP buried layer 1.
Embed with 9.
【0041】次いで、図示しないものの、p型InGa
Asコンタクト層16上にp側電極を設け、n型InP
基板11の裏面にn側電極を設けることによって、スポ
ットサイズ変換器付き半導体レーザの基本構造が完成す
る。Next, although not shown, p-type InGa
A p-side electrode is provided on the As contact layer 16 and n-type InP
By providing the n-side electrode on the back surface of the substrate 11, the basic structure of the semiconductor laser with a spot size converter is completed.
【0042】この場合、n型InP基板11に設けたメ
サの高さは2.5μm、即ち、2.0μm以上であるの
で、フリーキャリアによる光吸収に起因して屈折率が大
幅に低下するn型InP基板11の影響は小さくなるの
で、テーパ導波路部18において光は対称的に、且つ、
十分拡がることができ、それによって、光ファイバ等の
導波路との結合効率が大幅に改善される。In this case, since the height of the mesa provided on the n-type InP substrate 11 is 2.5 μm, that is, 2.0 μm or more, the refractive index is significantly reduced due to light absorption by free carriers. Since the influence of the type InP substrate 11 is reduced, light is symmetrical in the tapered waveguide portion 18 and
It can be sufficiently widened, thereby greatly improving the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber.
【0043】また、図から明らかなように、テーパ導波
路部18を構成する出射端面20側においては、メサの
周りが全て同じFeドープInPからなる高抵抗InP
埋込層19によって埋め込まれているので、光の散乱の
原因となる屈折率差が生じておらず、散乱光による遠視
野像の乱れがなくなり、また、散乱損失も減少するので
しきい値電流Ithも低減される。As is apparent from the drawing, on the emission end face 20 side constituting the tapered waveguide section 18, the high resistance InP made of the same Fe-doped InP all around the mesa is used.
Since it is buried by the burying layer 19, there is no difference in the refractive index that causes light scattering, the far-field image is not disturbed by the scattered light, and the scattering loss is reduced. I th is also reduced.
【0044】次いで、図3を参照して本発明の第2の実
施の形態を説明する。 図3参照 図3は本発明の第2の実施の形態のスポットサイズ変換
器付き半導体レーザの斜視図であり、まず、上記の第1
の実施の形態と全く同様に、電子濃度が1.0〜3.0
×1018cm-3、例えば、2.0×1018 cm-3のn
型InP基板11表面にストライプ状開口部を有する選
択成長マスク(図示せず)を設け、光ガイド層12、量
子井戸層13、及び、光ガイド層14を成長させたの
ち、厚さ100〜700nm、例えば、300nmのp
型InPクラッド層15を連続的に成長させる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to a second embodiment of the present invention.
Just as in the embodiment, the electron concentration is 1.0 to 3.0.
× 10 18 cm -3 , for example, 2.0 × 10 18 cm -3 n
After providing a selective growth mask (not shown) having a stripe-shaped opening on the surface of the type InP substrate 11, growing the optical guide layer 12, the quantum well layer 13, and the optical guide layer 14, the thickness is 100 to 700 nm. , For example, 300 nm p
The type InP cladding layer 15 is continuously grown.
【0045】次いで、全面に厚さ0.2〜0.5μm、
例えば、0.3μmのSiO2 膜(図示せず)を堆積さ
せ、幅0.8〜2.0μm、例えば、1.5μmのスト
ライプ状のSiO2 マスク(図示せず)にパターニング
したのち、このSiO2 マスクをマスクとしてメサエッ
チングを行い、n型InP基板11を厚さ2μm以上、
例えば、2.5μm除去する。Then, a thickness of 0.2 to 0.5 μm is applied on the entire surface,
For example, a 0.3 μm SiO 2 film (not shown) is deposited and patterned on a stripe-shaped SiO 2 mask (not shown) having a width of 0.8 to 2.0 μm, for example, 1.5 μm. Mesa etching is performed using the SiO 2 mask as a mask, and the n-type InP substrate 11 is
For example, 2.5 μm is removed.
【0046】次いで、このSiO2 マスクを選択成長マ
スクとして用いてSI−PBH型レーザと同様の工程
で、Feドープの高抵抗InP埋込層21及び厚さ50
0〜100nm、例えば、700nmのn型InP電流
狭窄層22を順次成長させる。Next, using this SiO 2 mask as a selective growth mask, in the same process as that of the SI-PBH type laser, a Fe-doped high-resistance InP buried layer 21 and a thickness of 50 nm are formed.
An n-type InP current confinement layer 22 of 0 to 100 nm, for example, 700 nm is sequentially grown.
【0047】次いで、このSiO2 マスクを除去したの
ち、n型InP電流狭窄層22上の厚さが3000〜6
000nm、例えば、4000nmになるように、p型
InPクラッド層23、及び、200〜1000nm、
例えば、500nmのp型InGaAsコンタクト層2
4を順次成長させる。Next, after removing the SiO 2 mask, the thickness of the n-type InP
000 nm, for example, 4000 nm, the p-type InP cladding layer 23 and 200 to 1000 nm,
For example, a 500 nm p-type InGaAs contact layer 2
4 is grown sequentially.
【0048】次いで、新たに厚さ0.2〜1.0μm、
例えば、0.5μmのSiO2 を堆積させ、パターニン
グすることにより、レーザ部17側においてストライプ
状メサに対応する開口部を有する絶縁膜25を設け、次
いで、p側電極26及びn側電極27を設けることによ
って、スポットサイズ変換器付き半導体レーザの基本構
造が完成する。Next, a new thickness of 0.2 to 1.0 μm,
For example, by depositing and patterning 0.5 μm of SiO 2 , an insulating film 25 having an opening corresponding to a stripe-shaped mesa is provided on the laser unit 17 side, and then a p-side electrode 26 and an n-side electrode 27 are formed. With this arrangement, the basic structure of the semiconductor laser with a spot size converter is completed.
【0049】この場合も、n型InP基板11に設けた
メサの高さは2.5μm、即ち、2.0μm以上である
ので、フリーキャリアによる光吸収に起因して屈折率が
大幅に低下するn型InP基板11の影響は小さくなる
ので、テーパ導波路部18において光は対称的に、且
つ、十分拡がることができ、それによって、光ファイバ
等の導波路との結合効率が大幅に改善される。Also in this case, since the height of the mesa provided on the n-type InP substrate 11 is 2.5 μm, that is, 2.0 μm or more, the refractive index is significantly reduced due to light absorption by free carriers. Since the influence of the n-type InP substrate 11 is reduced, the light can be symmetrically and sufficiently spread in the tapered waveguide portion 18, thereby greatly improving the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber. You.
【0050】また、この場合には、SI−PBH型レー
ザと同様の電流狭窄構造となるので、レーザ部17にお
いては、p型InGaAsコンタクト層24の幅はスト
ライプ状メサの幅より広くなるので、量子井戸層13へ
の電流狭窄をした状態を保ちつつ、素子抵抗を低減する
ことができる。In this case, since the current confinement structure is the same as that of the SI-PBH type laser, the width of the p-type InGaAs contact layer 24 in the laser portion 17 is larger than the width of the stripe-shaped mesa. The element resistance can be reduced while maintaining the state where the current is confined in the quantum well layer 13.
【0051】次に、本発明の第3の実施の形態を図4を
参照して説明する。図4は本発明の第3の実施の形態の
スポットサイズ変換器付き半導体レーザの斜視図であ
り、まず、電子濃度が1.0〜3.0×1018cm-3、
例えば、2.0×1018 cm-3のn型InP基板11
上に、電子濃度が5.0×1017cm -3以下、例えば、
3.0×1017cm-3で、厚さが、2.0μm以上、例
えば、2.5μmのn型InPバッファ層28を設けた
のち、上記の第2の実施の形態と全く同様に、n型In
Pバッファ層28上にストライプ状開口部を有する選択
成長マスク(図示せず)を設け、光ガイド層12、量子
井戸層13、及び、光ガイド層14を成長させたのち、
厚さ100〜700nm、例えば、300nmのp型I
nPクラッド層15を連続的に成長させる。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
It will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter.
First, when the electron concentration is 1.0 to 3.0 × 1018cm-3,
For example, 2.0 × 1018 cm-3N-type InP substrate 11
On top, the electron concentration is 5.0 × 1017cm -3Below, for example,
3.0 × 1017cm-3And the thickness is 2.0μm or more, for example
For example, an n-type InP buffer layer 28 of 2.5 μm was provided.
Thereafter, just like in the second embodiment, the n-type In
Selection having a stripe-shaped opening on the P buffer layer 28
A growth mask (not shown) is provided, and the light guide layer 12 and the quantum
After growing the well layer 13 and the light guide layer 14,
P-type I having a thickness of 100 to 700 nm, for example, 300 nm
The nP cladding layer 15 is continuously grown.
【0052】以後は、上記の第2の実施の形態と同様の
工程によってスポットサイズ変換器付き半導体レーザの
基本構造を構造を完成させるものであるが、メサエッチ
ングに際しては、光ガイド層12の下端におけるメサの
高さが2.0μm以上であれば良く、n型InPバッフ
ァ層28の厚さに応じて、メサエッチングの深さがn型
InP基板11に及んでも及ばなくとも良い。Thereafter, the basic structure of the semiconductor laser with a spot size converter is completed by the same steps as those in the second embodiment, but the lower end of the light guide layer 12 is used for mesa etching. May be 2.0 μm or more, and the depth of the mesa etching may or may not reach the n-type InP substrate 11 depending on the thickness of the n-type InP buffer layer 28.
【0053】この場合は、電子濃度の低いn型InPバ
ッファ層28を設けているので、n型InPバッファ層
28におけるフリーキャリアによる光吸収に起因して屈
折率の低下は少なくなり、n型InP基板11の影響は
より小さくなって、テーパ導波路部18において光はよ
り対称的に、且つ、十分拡がることができ、それによっ
て、光ファイバ等の導波路との結合効率が大幅に改善さ
れる。In this case, since the n-type InP buffer layer 28 having a low electron concentration is provided, a decrease in the refractive index due to light absorption by free carriers in the n-type InP buffer layer 28 is reduced, and the n-type InP buffer layer 28 is reduced. The influence of the substrate 11 becomes smaller, and the light can be spread more symmetrically and sufficiently in the tapered waveguide portion 18, thereby greatly improving the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber. .
【0054】次に、本発明の第4の実施の形態を図5を
参照して説明する。図5は本発明の第4の実施の形態の
スポットサイズ変換器付き半導体レーザの斜視図であ
り、まず、電子濃度が1.0〜3.0×1018cm-3、
例えば、2.0×1018 cm-3のn型InP基板31
上に、電子濃度が5.0×1017cm -3以下、例えば、
3.0×1017cm-3で、厚さが、2.0μm以上、例
えば、2.5μmのn型InPバッファ層32を設けた
のち、光ガイド層33、量子井戸層34、及び、光ガイ
ド層35、及び、p型InPクラッド層36を連続的に
成長させる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
It will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter.
First, when the electron concentration is 1.0 to 3.0 × 1018cm-3,
For example, 2.0 × 1018 cm-3N-type InP substrate 31
On top, the electron concentration is 5.0 × 1017cm -3Below, for example,
3.0 × 1017cm-3And the thickness is 2.0μm or more, for example
For example, an n-type InP buffer layer 32 of 2.5 μm is provided.
After that, the light guide layer 33, the quantum well layer 34, and the light guide layer
Layer 35 and the p-type InP cladding layer 36 continuously.
Let it grow.
【0055】なお、この第4の実施の形態においては、
光ガイド層33,35を厚さ50〜150nm、例え
ば、100nmの1.1μm波長組成のInGaAsP
層によって構成し、また、量子井戸層34を、厚さ10
nmの1.1μm波長組成のInGaAsP障壁層と、
厚さ6nmの1.35μm波長組成のInGaAsP井
戸層を交互に井戸層が5層になるように堆積させて形成
し、さらに、p型InPクラッド層15の厚さを100
〜700nm、例えば、300nmとする。In the fourth embodiment,
The light guide layers 33 and 35 are made of InGaAsP having a thickness of 50 to 150 nm, for example, 100 μm and a 1.1 μm wavelength composition.
And the quantum well layer 34 has a thickness of 10
an InGaAsP barrier layer having a wavelength of 1.1 μm,
InGaAsP well layers each having a thickness of 1.35 μm and having a composition of 6 nm are alternately deposited so that five well layers are formed, and the thickness of the p-type InP cladding layer 15 is set to 100.
To 700 nm, for example, 300 nm.
【0056】次いで、全面に厚さ0.2〜0.5μm、
例えば、0.3μmのSiO2 膜(図示せず)を堆積さ
せ、長さ300μmのレーザ部37においては幅0.8
〜2.0μm、例えば、1.5μmの均一な幅のストラ
イプ状部を有し、長さ200μmのテーパ導波路部38
においては出射端面43に向かって幅が1.5μmか
ら、0.6μm以下、例えば、0.5μmへと徐々に細
くなる形状のSiO2 マスク(図示せず)にパターニン
グしたのち、このSiO2 マスクをマスクとしてメサエ
ッチングを行い、n型InP基板31に達するストライ
プ状メサを形成する。Next, a thickness of 0.2 to 0.5 μm
For example, a 0.3 μm SiO 2 film (not shown) is deposited, and the laser section 37 having a length of 300 μm has a width of 0.8 μm.
A tapered waveguide portion 38 having a stripe-shaped portion having a uniform width of 2.0 μm, for example, 1.5 μm, and a length of 200 μm.
In the above, after patterning a SiO 2 mask (not shown) having a width gradually narrowing from 1.5 μm to 0.6 μm or less, for example, 0.5 μm toward the emission end face 43, the SiO 2 mask Is used as a mask to form a stripe-shaped mesa that reaches the n-type InP substrate 31.
【0057】次いで、このSiO2 マスクを選択成長マ
スクとして用いてSI−PBH型レーザと同様の工程
で、Feドープの高抵抗InP埋込層39及び厚さ50
0〜1000nm、例えば、700nmのn型InP電
流狭窄層40を順次成長させる。Next, using this SiO 2 mask as a selective growth mask, the Fe-doped high-resistance InP buried layer 39 and the thickness of 50 nm are formed in the same steps as in the SI-PBH type laser.
An n-type InP current confinement layer 40 of 0 to 1000 nm, for example, 700 nm is sequentially grown.
【0058】次いで、このSiO2 マスクを除去したの
ち、n型InP電流狭窄層40上の厚さが3000〜6
000nm、例えば、4000nmになるように、p型
InPクラッド層41、及び、200〜1000nm、
例えば、500nmのp型InGaAsコンタクト層4
2を順次成長させ、次いで、p型InGaAsコンタク
ト層42上にp側電極を設けると共に、n型InP基板
31の裏面にn側電極を設けることによって、スポット
サイズ変換器付き半導体レーザの基本構造が完成する。Then, after removing the SiO 2 mask, the thickness of the n-type
000 nm, for example, 4000 nm, the p-type InP cladding layer 41 and 200 to 1000 nm,
For example, a 500 nm p-type InGaAs contact layer 4
2 are sequentially grown, and then a p-side electrode is provided on the p-type InGaAs contact layer 42, and an n-side electrode is provided on the back surface of the n-type InP substrate 31, whereby the basic structure of the semiconductor laser with a spot size converter is improved. Complete.
【0059】この場合にも、出射端面43において光は
対称的に、且つ、十分拡がることができるので、それに
よって、光ファイバ等の導波路との結合効率が大幅に改
善される。Also in this case, the light can be spread symmetrically and sufficiently at the emission end face 43, thereby greatly improving the coupling efficiency with a waveguide such as an optical fiber.
【0060】なお、この場合には上記第1乃至第3の実
施の形態と異なって、薄層化による量子準位の拡大効果
が期待できないので、幅テーパ導波路部38における光
吸収を防止するために、幅テーパ導波路部38にも電流
を流して利得を持たせる必要がある。In this case, unlike the first to third embodiments, since the effect of expanding the quantum level by thinning cannot be expected, light absorption in the width tapered waveguide portion 38 is prevented. Therefore, it is necessary to allow a current to flow also in the width tapered waveguide section 38 to have a gain.
【0061】また、この第4の実施の形態においては、
幅テーパ導波路部38をストライプ幅を徐々に細くする
ことによって形成しているので、光ガイド層33,35
及び量子井戸層34の成長の際に、選択成長法を用いる
必要がなく、製造工程が簡単になるが、幅テーパ導波路
部38の微細構造がエッチング精度に依存することによ
り、バラツキが生じやすい。In the fourth embodiment,
Since the width tapered waveguide portion 38 is formed by gradually reducing the stripe width, the light guide layers 33 and 35 are formed.
In addition, when the quantum well layer 34 is grown, it is not necessary to use a selective growth method, which simplifies the manufacturing process. However, since the fine structure of the width tapered waveguide portion 38 depends on the etching accuracy, variation easily occurs. .
【0062】以上、各実施の形態を説明してきたが、第
1の実施の形態においても、第3の実施の形態と同様の
低電子濃度のn型InPバッファ層を設けても良いもの
であり、また、第4の実施の形態においてもn型InP
バッファ層を用いずに、n型InP基板上に直接光ガイ
ド層等を成長させても良いものであり、その場合には、
n型InP基板を2.0μm以上エッチングする必要が
ある。The embodiments have been described above. However, in the first embodiment, an n-type InP buffer layer having a low electron concentration similar to that of the third embodiment may be provided. In the fourth embodiment, the n-type InP
An optical guide layer or the like may be directly grown on the n-type InP substrate without using the buffer layer. In that case,
It is necessary to etch the n-type InP substrate by 2.0 μm or more.
【0063】また、上記第2乃至第4の実施の形態にお
いては、n型InPバッファ層の厚さを2.0μm以上
としているが、2.0μm以下にしても良く、この場合
には、下側の光ガイド層の下端のメサの高さが2.0μ
m以上になるように、n型InP基板をエッチングする
必要がある。In the second to fourth embodiments, the thickness of the n-type InP buffer layer is 2.0 μm or more, but may be 2.0 μm or less. The height of the mesa at the lower end of the light guide layer on the side is 2.0μ
It is necessary to etch the n-type InP substrate so that it becomes m or more.
【0064】また、上記の第1乃至第3の実施の形態に
おいては、テーパ導波路部をテーパ状開口部を有するマ
スクを用いた選択成長によって形成しているが、バット
ジョイント構造を用いて、再成長によって膜厚がテーパ
状に1/3の厚さに変化する1.1μm波長組成のIn
GaAsP層を形成しても良い。In the above-described first to third embodiments, the tapered waveguide portion is formed by selective growth using a mask having a tapered opening. 1.1 μm wavelength composition of In which the film thickness changes to 3 in a tapered shape by regrowth
A GaAsP layer may be formed.
【0065】また、上記の第1及び第4の実施の形態に
おいては、量子井戸層として厚さ10nmの1.1μm
波長組成のInGaAsP障壁層と、厚さ6nmの1.
35μm波長組成のInGaAsP井戸層を交互に井戸
層が5層になるように堆積させて形成しているが、この
様な構成に限られるものでなく、必要とする波長、例え
ば、1.5μm帯及び出力に応じて各層の組成、厚さ、
及び、層数を任意に選択すれば良い。In the first and fourth embodiments, the quantum well layer has a thickness of 10 nm and a thickness of 1.1 μm.
An InGaAsP barrier layer having a wavelength composition and 6 nm thick 1.
InGaAsP well layers having a wavelength composition of 35 μm are formed by alternately depositing five well layers. However, the present invention is not limited to such a structure, and the wavelength required is, for example, 1.5 μm band. And the composition and thickness of each layer according to the output,
The number of layers may be arbitrarily selected.
【0066】また、上記の各実施の形態においては、I
nGaAsP/InP系光半導体素子として説明してい
るが、本発明はInGaAsP/InP系に限られるも
のではなく、InAlGaAs系、InGaAs/Ga
As/AlGaAs系、或いは、InGaP/AlIn
GaP系等にも適用できるものである。In each of the above embodiments,
Although the present invention has been described as an nGaAsP / InP-based optical semiconductor device, the present invention is not limited to the InGaAsP / InP-based optical semiconductor device, but may be an InAlGaAs-based or InGaAs / Ga-based semiconductor device.
As / AlGaAs system or InGaP / AlIn
The present invention can also be applied to a GaP system or the like.
【0067】[0067]
【発明の効果】本発明によれば、スポットサイズ変換器
となるテーパ導波路部における光の強度分布が対称的に
拡がるようにするために、n型半導体基板の平坦面と高
抵抗半導体層との界面と、コア層の下端との距離を2.
0μm以上にしたので、光導波路との結合効率を大幅に
改善することができ、光ファイバ通信の発展に寄与する
ところが大きい。According to the present invention, the flat surface of the n-type semiconductor substrate and the high-resistance semiconductor layer are formed so that the light intensity distribution in the tapered waveguide serving as the spot size converter is symmetrically expanded. 1. The distance between the interface and the lower end of the core layer is 2.
Since the thickness is set to 0 μm or more, the coupling efficiency with the optical waveguide can be greatly improved, which greatly contributes to the development of optical fiber communication.
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施の形態のスポットサイズ変
換器付き半導体レーザの斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施の形態のスポットサイズ変
換器付き半導体レーザの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態のスポットサイズ変
換器付き半導体レーザの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4の実施の形態のスポットサイズ変
換器付き半導体レーザの斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of a semiconductor laser with a spot size converter according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】従来のスポットサイズ変換器付き半導体レーザ
の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor laser with a spot size converter.
1 n型半導体基板 2 コア層 3 p型クラッド層 4 高抵抗半導体層 5 出射端面 6 光の強度分布 7 n型半導体層 11 n型InP基板 12 光ガイド層 13 量子井戸層 14 光ガイド層 15 p型InPクラッド層 16 p型InGaAsコンタクト層 17 レーザ部 18 テーパ導波路部 19 高抵抗InP埋込層 20 出射端面 21 高抵抗InP埋込層 22 n型InP電流狭窄層 23 p型InPクラッド層 24 p型InGaAsコンタクト層 25 絶縁膜 26 p側電極 27 n側電極 28 n型InPバッファ層 31 n型InP基板 32 n型InPバッファ層 33 光ガイド層 34 量子井戸層 35 光ガイド層 36 p型InPクラッド層 37 レーザ部 38 幅テーパ導波路部 39 高抵抗InP埋込層 40 n型InP電流狭窄層 41 p型InPクラッド層 42 p型InGaAsコンタクト層 43 出射端面 51 n型InP基板 52 レーザ部 53 テーパ導波路部 54 p型InPクラッド層 55 高抵抗InP埋込層 56 出射端面 57 光の強度分布 REFERENCE SIGNS LIST 1 n-type semiconductor substrate 2 core layer 3 p-type cladding layer 4 high-resistance semiconductor layer 5 emission end face 6 light intensity distribution 7 n-type semiconductor layer 11 n-type InP substrate 12 light guide layer 13 quantum well layer 14 light guide layer 15 p Type InP cladding layer 16 p-type InGaAs contact layer 17 laser part 18 tapered waveguide part 19 high-resistance InP buried layer 20 emission end face 21 high-resistance InP buried layer 22 n-type InP current confinement layer 23 p-type InP cladding layer 24 p Type InGaAs contact layer 25 insulating film 26 p-side electrode 27 n-side electrode 28 n-type InP buffer layer 31 n-type InP substrate 32 n-type InP buffer layer 33 light guide layer 34 quantum well layer 35 light guide layer 36 p-type InP clad layer 37 laser part 38 width tapered waveguide part 39 high resistance InP buried layer 40 n-type InP current confinement layer Reference Signs List 41 p-type InP cladding layer 42 p-type InGaAs contact layer 43 emission end face 51 n-type InP substrate 52 laser section 53 tapered waveguide section 54 p-type InP cladding layer 55 high-resistance InP buried layer 56 emission end face 57 light intensity distribution
Claims (9)
上からなるコア層のサイズが光の出射端面に向かって連
続的に減少しているテーパ導波路部がn型半導体基板上
に集積化された光半導体素子において、少なくとも前記
コア層の両側面が高抵抗半導体層に接していると共に、
前記n型半導体基板と前記高抵抗半導体層との境界面の
内、前記n型半導体基板の主面と略平行な部分が、少な
くとも前記出射端面において、前記コア層の下端から2
μm以上下方に存在することを特徴とする光半導体素
子。In a resonator, a tapered waveguide portion in which a size of one or more core layers for guiding light continuously decreases toward a light emitting end surface is formed on an n-type semiconductor substrate. In an optical semiconductor device integrated into, at least both side surfaces of the core layer are in contact with the high-resistance semiconductor layer,
A portion of the interface between the n-type semiconductor substrate and the high-resistance semiconductor layer, which is substantially parallel to the main surface of the n-type semiconductor substrate, is at least at the emission end face from the lower end of the core layer.
An optical semiconductor device, wherein the optical semiconductor device exists at least below μm.
上からなるコア層のサイズが光の出射端面に向かって連
続的に減少しているテーパ導波路部がn型半導体基板上
に集積化された光半導体素子において、少なくとも前記
コア層の直下にキャリア濃度が5×1017cm-3以下の
n型半導体層を設けると共に、少なくとも前記コア層及
び前記n型半導体層の両側面が高抵抗半導体層に接して
いることを特徴とする光半導体素子。2. An n-type semiconductor substrate in which a size of a core layer composed of one or more layers for guiding light continuously decreases toward a light emitting end face in a resonator. In the optical semiconductor device integrated in the above, at least an n-type semiconductor layer having a carrier concentration of 5 × 10 17 cm −3 or less is provided immediately below the core layer, and at least both side surfaces of the core layer and the n-type semiconductor layer. Is in contact with the high-resistance semiconductor layer.
あることを特徴とする請求項2記載の光半導体素子。3. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein said n-type semiconductor layer has a thickness of 2 μm or more.
層の層厚が上記出射端面に向かって連続的に減少してい
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記
載の光半導体素子。4. The tapered waveguide section according to claim 1, wherein the thickness of the core layer is continuously reduced toward the emission end face. Optical semiconductor device.
層の幅が上記出射端面に向かって連続的に減少している
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
の光半導体素子。5. The light according to claim 1, wherein in the tapered waveguide portion, the width of the core layer continuously decreases toward the emission end face. Semiconductor element.
の層数と、利得領域における前記コア層の層数が同一で
あることを特徴とする請求項4または5に記載の光半導
体素子。6. The optical semiconductor device according to claim 4, wherein the number of the core layers in the tapered waveguide portion is the same as the number of the core layers in the gain region.
と共に、前記p型クラッド層側に設ける電極と接するp
型半導体層の幅が、前記コア層の幅より広いことを特徴
とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光半導体
素子。7. A p-type cladding layer is provided on the core layer, and the p-type cladding layer is in contact with an electrode provided on the p-type cladding layer side.
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein a width of the mold semiconductor layer is wider than a width of the core layer.
あり、且つ、コア層が一層以上のInGaAsP層を含
むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記
載の光半導体素子。8. The optical semiconductor according to claim 1, wherein the n-type semiconductor substrate is an n-type InP substrate, and the core layer includes one or more InGaAsP layers. element.
層であることを特徴とする請求項8記載の光半導体素
子。9. The high-resistance semiconductor layer is made of Fe-doped InP.
9. The optical semiconductor device according to claim 8, wherein the optical semiconductor device is a layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27199696A JPH10117045A (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Optical semiconductor element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27199696A JPH10117045A (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Optical semiconductor element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10117045A true JPH10117045A (en) | 1998-05-06 |
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ID=17507704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP27199696A Withdrawn JPH10117045A (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Optical semiconductor element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10117045A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036877A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Toshiba Corp | Optical circuit device and manufacturing method therefor |
JP2011197453A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor optical waveguide element, semiconductor optical waveguide array element, and method of manufacturing the same |
JP2012069799A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor optical waveguide element and method of manufacturing the same |
US9052449B2 (en) | 2013-02-25 | 2015-06-09 | Hitachi, Ltd. | Light emitting device, manufacturing method thereof, and optical transceiver |
JP2016042575A (en) * | 2014-08-13 | 2016-03-31 | 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. | Method of manufacturing optical integrated circuit |
-
1996
- 1996-10-15 JP JP27199696A patent/JPH10117045A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009036877A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Toshiba Corp | Optical circuit device and manufacturing method therefor |
JP2011197453A (en) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor optical waveguide element, semiconductor optical waveguide array element, and method of manufacturing the same |
JP2012069799A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Semiconductor optical waveguide element and method of manufacturing the same |
US9052449B2 (en) | 2013-02-25 | 2015-06-09 | Hitachi, Ltd. | Light emitting device, manufacturing method thereof, and optical transceiver |
JP2016042575A (en) * | 2014-08-13 | 2016-03-31 | 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. | Method of manufacturing optical integrated circuit |
US9568676B2 (en) | 2014-08-13 | 2017-02-14 | Caliopa Nv | Method for producing an integrated optical circuit |
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