JPH10173285A - 分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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- JPH10173285A JPH10173285A JP34454196A JP34454196A JPH10173285A JP H10173285 A JPH10173285 A JP H10173285A JP 34454196 A JP34454196 A JP 34454196A JP 34454196 A JP34454196 A JP 34454196A JP H10173285 A JPH10173285 A JP H10173285A
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- distributed feedback
- feedback semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少ない工程数で製造できる分布帰還型半導体
レーザ素子の製造方法及びそれにより製造される分布帰
還型半導体レーザ素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法
であって、基板上に少なくとも活性層、上下クラッド
層、及びコンタクト層を積層したレーザ基板を１回結晶
成長で形成する工程と、レーザ基板をエッチングし、ス
トライプ方向にリッジストライプ幅が周期的に変化した
リッジストライプを形成する工程と、を含むことを特徴
とする。
レーザ素子の製造方法及びそれにより製造される分布帰
還型半導体レーザ素子を提供することを目的とする。 【解決手段】 分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法
であって、基板上に少なくとも活性層、上下クラッド
層、及びコンタクト層を積層したレーザ基板を１回結晶
成長で形成する工程と、レーザ基板をエッチングし、ス
トライプ方向にリッジストライプ幅が周期的に変化した
リッジストライプを形成する工程と、を含むことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還型（Dist
ributed Feedback:DFB）半導体レーザ素子及びその製造
方法に関し、特に利得結合と屈折率結合の両方を有する
複合結合分布帰還型（Complex-CoupledDistributed Fee
dback ）半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
ributed Feedback:DFB）半導体レーザ素子及びその製造
方法に関し、特に利得結合と屈折率結合の両方を有する
複合結合分布帰還型（Complex-CoupledDistributed Fee
dback ）半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】分布帰還型半導体レーザは、光ＣＡＴＶ
等の光通信システムや、高密度情報記録再生に用いられ
るＳＨＧ（Second Harmonic Generation）短波長レー
ザ、又は小型固体レーザのポンプ光源や、光計測分野等
に応用され得る素子として知られている。従来の分布帰
還型半導体レーザはいわゆる２段階エピタキシャル成長
によって、形成されている。２段階エピタキシャル成長
では、レーザの導波層にグレーティング（回折格子）を
設け、その後導波路上にその他の層をエピタキシャル成
長させて形成する。
等の光通信システムや、高密度情報記録再生に用いられ
るＳＨＧ（Second Harmonic Generation）短波長レー
ザ、又は小型固体レーザのポンプ光源や、光計測分野等
に応用され得る素子として知られている。従来の分布帰
還型半導体レーザはいわゆる２段階エピタキシャル成長
によって、形成されている。２段階エピタキシャル成長
では、レーザの導波層にグレーティング（回折格子）を
設け、その後導波路上にその他の層をエピタキシャル成
長させて形成する。
【０００３】図４及び図５は、従来の利得結合を有する
分布帰還型半導体レーザの製造工程を示す図であり、図
４（ａ）において、ＩｎＰ基板３０１を用い、所定のエ
ピタキシャル成長方法、液相成長法、有機金属気相成長
法、分子線成長法等で１回目の結晶成長によりｎ−Ｉｎ
Ｐ下部クラッド層３０２、グレーティングパターン提供
層３０３ａを形成する。
分布帰還型半導体レーザの製造工程を示す図であり、図
４（ａ）において、ＩｎＰ基板３０１を用い、所定のエ
ピタキシャル成長方法、液相成長法、有機金属気相成長
法、分子線成長法等で１回目の結晶成長によりｎ−Ｉｎ
Ｐ下部クラッド層３０２、グレーティングパターン提供
層３０３ａを形成する。
【０００４】次に図４（ｂ）に示すように、グレーティ
ングパターン提供層３０３ａを干渉露光によりグレーテ
ィングパターンが施された層３０３ｂを形成する（グレ
ーティング形成工程）。次に図４（ｃ）に示すように、
グレーティングパターンが形成された層３０３ｂの上に
２回目の結晶成長（再成長工程）によりグレーティング
を埋め込んだ活性層３０４、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層
３０５、コンタクト層３０６を形成する。
ングパターン提供層３０３ａを干渉露光によりグレーテ
ィングパターンが施された層３０３ｂを形成する（グレ
ーティング形成工程）。次に図４（ｃ）に示すように、
グレーティングパターンが形成された層３０３ｂの上に
２回目の結晶成長（再成長工程）によりグレーティング
を埋め込んだ活性層３０４、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層
３０５、コンタクト層３０６を形成する。
【０００５】次に図４（ｄ）に示すように、図示しない
リッジストライプマスクをコンタクト層３０６上に形成
して、コンタクト層３０６及びクラッド層をエッチング
して、両側平坦部３０８とこれらから突出する所定高さ
で平坦上面部を有するリッジストライプ３０７とを形成
する。
リッジストライプマスクをコンタクト層３０６上に形成
して、コンタクト層３０６及びクラッド層をエッチング
して、両側平坦部３０８とこれらから突出する所定高さ
で平坦上面部を有するリッジストライプ３０７とを形成
する。
【０００６】次に、図４（ａ）〜（ｄ）の工程後、図５
（ａ）に示すように、両側平坦部及びリッジストライプ
平坦上面部上にわたって、ＳＯＧ（Spin on Glass ）膜
またはポリイミド膜等の絶縁保護膜３０９を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、エッチングによってコ
ンタクト層３０６上の絶縁保護膜３０９をコンタクト層
３０６が現れるまで除去し、図５（ｃ）に示すように、
例えば、Ａｕ／Ｚｎ等の金属導電層を電極３１０として
真空蒸着等により形成してリッジストライプ型ＤＦＢ半
導体レーザ素子は完成する。もちろん、図示しないが電
極３１０に対向する基板３０１側にも電極を形成する。
（ａ）に示すように、両側平坦部及びリッジストライプ
平坦上面部上にわたって、ＳＯＧ（Spin on Glass ）膜
またはポリイミド膜等の絶縁保護膜３０９を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、エッチングによってコ
ンタクト層３０６上の絶縁保護膜３０９をコンタクト層
３０６が現れるまで除去し、図５（ｃ）に示すように、
例えば、Ａｕ／Ｚｎ等の金属導電層を電極３１０として
真空蒸着等により形成してリッジストライプ型ＤＦＢ半
導体レーザ素子は完成する。もちろん、図示しないが電
極３１０に対向する基板３０１側にも電極を形成する。
【０００７】また、２段階エピタキシャル成長の煩雑性
を回避するために、平坦な基板上に１段階エピタキシャ
ル成長によって作製されるすなわち再エピタキシャル成
長の無い、いわゆる無再成長分布帰還型半導体レーザも
開発されている。例えば、基板に活性層、クラッド層等
をエピタキシャル成長させ、リッジストライプを形成
し、リッジストライプ上面部及びその両側平坦部にグレ
ーティングを設けた屈折率結合のみの分布帰還型半導体
レーザが開示されている。かかる無再成長分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、グレーティングは電子
ビーム直接描画法によって形成されている。
を回避するために、平坦な基板上に１段階エピタキシャ
ル成長によって作製されるすなわち再エピタキシャル成
長の無い、いわゆる無再成長分布帰還型半導体レーザも
開発されている。例えば、基板に活性層、クラッド層等
をエピタキシャル成長させ、リッジストライプを形成
し、リッジストライプ上面部及びその両側平坦部にグレ
ーティングを設けた屈折率結合のみの分布帰還型半導体
レーザが開示されている。かかる無再成長分布帰還型半
導体レーザの製造方法において、グレーティングは電子
ビーム直接描画法によって形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように従来の分布帰還型半導体レーザの製造方法では、
グレーティングの形成を挟んで２回以上の結晶成長が必
要となったり、コンタクト層まで形成後、エッチング及
びリソグラフィー等によりリッジとグレーティングを形
成する複雑な工程を用いて製造を行っていたため安定し
た製造が困難であり、歩留まりが悪くコスト高の一因に
もなっている。
ように従来の分布帰還型半導体レーザの製造方法では、
グレーティングの形成を挟んで２回以上の結晶成長が必
要となったり、コンタクト層まで形成後、エッチング及
びリソグラフィー等によりリッジとグレーティングを形
成する複雑な工程を用いて製造を行っていたため安定し
た製造が困難であり、歩留まりが悪くコスト高の一因に
もなっている。
【０００９】本発明は上記の問題点に鑑みなされたもの
であって、少ない工程数で製造でき、安定した特性を得
ることができる分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法
及びそれにより製造される分布帰還型半導体レーザ素子
を提供することを目的とする。
であって、少ない工程数で製造でき、安定した特性を得
ることができる分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法
及びそれにより製造される分布帰還型半導体レーザ素子
を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ
素子の製造方法は、基板上に少なくとも活性層、上下ク
ラッド層、及びコンタクト層を積層したレーザ基板を１
回結晶成長で形成する工程と、レーザ基板をエッチング
することにより、ストライプ方向にリッジストライプ幅
が周期的に変化したリッジストライプを形成する工程
と、を含むことを特徴とする。また、本発明の請求項２
に記載の分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法では、
リッジストライプを形成する工程は、マスクを用いて行
われることを特徴とする。また、本発明の請求項３に記
載の分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法では、マス
クの幅が所定周期で変化していることを特徴とする。
に、本発明の請求項１に記載の分布帰還型半導体レーザ
素子の製造方法は、基板上に少なくとも活性層、上下ク
ラッド層、及びコンタクト層を積層したレーザ基板を１
回結晶成長で形成する工程と、レーザ基板をエッチング
することにより、ストライプ方向にリッジストライプ幅
が周期的に変化したリッジストライプを形成する工程
と、を含むことを特徴とする。また、本発明の請求項２
に記載の分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法では、
リッジストライプを形成する工程は、マスクを用いて行
われることを特徴とする。また、本発明の請求項３に記
載の分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法では、マス
クの幅が所定周期で変化していることを特徴とする。
【００１１】また、本発明の請求項４に記載の分布帰還
型半導体レーザ素子は、活性層、上下クラッド層及びコ
ンタクト層を積層したレーザ基板を形成し、前記レーザ
基板をエッチングすることにより、ストライプ方向にリ
ッジストライプ幅が周期的に変化したリッジストライプ
を形成し、さらに電極を形成して、製造されることを特
徴とする。
型半導体レーザ素子は、活性層、上下クラッド層及びコ
ンタクト層を積層したレーザ基板を形成し、前記レーザ
基板をエッチングすることにより、ストライプ方向にリ
ッジストライプ幅が周期的に変化したリッジストライプ
を形成し、さらに電極を形成して、製造されることを特
徴とする。
【００１２】また、本発明の請求項５に記載の分布帰還
型半導体レーザ素子は、活性層はＩｎＧａＡｓＰからな
ることを特徴とする。また、本発明の請求項６に記載の
分布帰還型半導体レーザ素子は、リッジストライプの幅
Ｗが、３μｍ以下であること特徴とする。また、本発明
の請求項７に記載の分布帰還型半導体レーザ素子は、所
定周期Λで変化するリッジストライプの変化幅ΔＷが、
所定周期Λの１／４以上であること特徴とする。
型半導体レーザ素子は、活性層はＩｎＧａＡｓＰからな
ることを特徴とする。また、本発明の請求項６に記載の
分布帰還型半導体レーザ素子は、リッジストライプの幅
Ｗが、３μｍ以下であること特徴とする。また、本発明
の請求項７に記載の分布帰還型半導体レーザ素子は、所
定周期Λで変化するリッジストライプの変化幅ΔＷが、
所定周期Λの１／４以上であること特徴とする。
【００１３】
【作用】本発明は上述のように基板上に少なくとも活性
層、上下クラッド層、及びコンタクト層を積層したレー
ザ基板を１回結晶成長で形成する工程と、レーザ基板を
エッチングし、ストライプ方向にリッジストライプ幅が
周期的に変化したリッジストライプを形成する工程とを
経て製造されることにより、前述した再成長工程とグレ
ーティング形成工程を省いた少ない工程数で分布帰還型
半導体レーザ素子を製造することが可能となり、かつ従
来と同等の性能を有する分布帰還型半導体レーザ素子
を、高歩留り、低コスト、高品質で提供することが可能
となる。
層、上下クラッド層、及びコンタクト層を積層したレー
ザ基板を１回結晶成長で形成する工程と、レーザ基板を
エッチングし、ストライプ方向にリッジストライプ幅が
周期的に変化したリッジストライプを形成する工程とを
経て製造されることにより、前述した再成長工程とグレ
ーティング形成工程を省いた少ない工程数で分布帰還型
半導体レーザ素子を製造することが可能となり、かつ従
来と同等の性能を有する分布帰還型半導体レーザ素子
を、高歩留り、低コスト、高品質で提供することが可能
となる。
【００１４】また、リッジストライプ幅Ｗを３μｍ以下
とすることにより、安定した特性の分布帰還型半導体レ
ーザ素子を提供することが可能となる。また、所定周期
Λで変化するリッジストライプの変化幅ΔＷを、所定周
期Λの１／４以上とすることにより、安定した特性の分
布帰還型半導体レーザ素子を提供することが可能とな
る。
とすることにより、安定した特性の分布帰還型半導体レ
ーザ素子を提供することが可能となる。また、所定周期
Λで変化するリッジストライプの変化幅ΔＷを、所定周
期Λの１／４以上とすることにより、安定した特性の分
布帰還型半導体レーザ素子を提供することが可能とな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の分布帰還型半導体レーザ
では、ｎ+ −ＩｎＰ基板上に、ｎ−ＩｎＰ下部クラッド
層、ＩｎＧａＡｓＰ活性層及びガイド層、ｐ−ＩｎＰ上
部クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を有する複
合結合分布帰還型半導体レーザにおいて、１回だけの結
晶成長で形成されるレーザ基板を、所定周期Λで幅が変
化する幅変調リッジストライプマスクを使用してエッチ
ングすることにより、リッジストライプとグレーティン
グを同時に形成（所定周期Λでリッジストライプ幅が変
化したリッジストライプを形成）する。
では、ｎ+ −ＩｎＰ基板上に、ｎ−ＩｎＰ下部クラッド
層、ＩｎＧａＡｓＰ活性層及びガイド層、ｐ−ＩｎＰ上
部クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を有する複
合結合分布帰還型半導体レーザにおいて、１回だけの結
晶成長で形成されるレーザ基板を、所定周期Λで幅が変
化する幅変調リッジストライプマスクを使用してエッチ
ングすることにより、リッジストライプとグレーティン
グを同時に形成（所定周期Λでリッジストライプ幅が変
化したリッジストライプを形成）する。
【００１６】以下に、本発明による発振波長１．３μｍ
の複合結合分布帰還型半導体レーザを作製する方法の実
施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。まず、図
１（ａ）に示すように、ｎ+ −ＩｎＰ基板１０１を用意
し、所定のエピタキシャル成長方法、液相成長法、有機
金属気相成長法、分子線成長法等でｎ−ＩｎＰ下部クラ
ッド層１０２を約１μｍ、１０３はＩｎＧａＡｓＰから
なる活性層であり、ＳＣＨ（Separate Confinement Het
erostructure）構造、ＭＱＷ（Multi Quantum Well：多
重量子井戸構造）又はストレインＭＱＷ（歪多重量子井
戸構造）等の構造を取る。活性層１０３は、組成の異な
るＩｎＧａＡｓＰの材料によるガイド層（上部ガイド層
１０７、下部ガイド層１０６）で上下を挟むように構成
されるように積層される。上部ガイド層１０７上にｐ−
ＩｎＰ上部クラッド層１０４を約１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層１０５を約０．２μｍ積層してレーザ基
板を１回のみの結晶成長で形成する。
の複合結合分布帰還型半導体レーザを作製する方法の実
施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。まず、図
１（ａ）に示すように、ｎ+ −ＩｎＰ基板１０１を用意
し、所定のエピタキシャル成長方法、液相成長法、有機
金属気相成長法、分子線成長法等でｎ−ＩｎＰ下部クラ
ッド層１０２を約１μｍ、１０３はＩｎＧａＡｓＰから
なる活性層であり、ＳＣＨ（Separate Confinement Het
erostructure）構造、ＭＱＷ（Multi Quantum Well：多
重量子井戸構造）又はストレインＭＱＷ（歪多重量子井
戸構造）等の構造を取る。活性層１０３は、組成の異な
るＩｎＧａＡｓＰの材料によるガイド層（上部ガイド層
１０７、下部ガイド層１０６）で上下を挟むように構成
されるように積層される。上部ガイド層１０７上にｐ−
ＩｎＰ上部クラッド層１０４を約１μｍ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層１０５を約０．２μｍ積層してレーザ基
板を１回のみの結晶成長で形成する。
【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、リッジス
トライプとその両側平坦部とこれから突出し平坦上面部
を有し、所定周期Λでリッジストライプ幅が変化する側
面にグレーティング１０８を含むリッジストライプ１１
０を形成するために、図２（ａ）に示すようにリッジス
トライプマスク２０１を用い側面にグレーティングを含
むリッジストライプ１１０以外の部分を、少なくとも上
部ガイド層１０７の中まで、利得結合を強めるためには
活性層１０３までエッチングを行い除去する。
トライプとその両側平坦部とこれから突出し平坦上面部
を有し、所定周期Λでリッジストライプ幅が変化する側
面にグレーティング１０８を含むリッジストライプ１１
０を形成するために、図２（ａ）に示すようにリッジス
トライプマスク２０１を用い側面にグレーティングを含
むリッジストライプ１１０以外の部分を、少なくとも上
部ガイド層１０７の中まで、利得結合を強めるためには
活性層１０３までエッチングを行い除去する。
【００１８】リッジストライプマスク２０１は、図２
（ｃ）に示すように、リッジストライプ幅Ｗ、リッジス
トライプの変化幅ΔＷ、リッジストライプ長Ｌ、グレー
ティングの周期Λ、リッジストライプ高さＨを有する例
えばＳｉＯ2 膜やＣｒ等の金属膜等をリソグラフィー及
びエッチング等により形成して用いる。リッジストライ
プマスクは、例えばリッジストライプ幅Ｗ＝２μｍ、リ
ッジストライプの変化幅ΔＷ＝０．５μｍ、リッジスト
ライプ長Ｌ＝５００μｍ、グレーティングの周期Λ＝
０．６μｍ、リッジストライプ高さＨ＝１．３５μｍで
ある。また、本実施の形態では対称形であるリッジスト
ライプマスクを示したが、これに限らず非対称形であっ
ても周期的にマスク幅が変化する形状であれば、同様の
効果が得られる。
（ｃ）に示すように、リッジストライプ幅Ｗ、リッジス
トライプの変化幅ΔＷ、リッジストライプ長Ｌ、グレー
ティングの周期Λ、リッジストライプ高さＨを有する例
えばＳｉＯ2 膜やＣｒ等の金属膜等をリソグラフィー及
びエッチング等により形成して用いる。リッジストライ
プマスクは、例えばリッジストライプ幅Ｗ＝２μｍ、リ
ッジストライプの変化幅ΔＷ＝０．５μｍ、リッジスト
ライプ長Ｌ＝５００μｍ、グレーティングの周期Λ＝
０．６μｍ、リッジストライプ高さＨ＝１．３５μｍで
ある。また、本実施の形態では対称形であるリッジスト
ライプマスクを示したが、これに限らず非対称形であっ
ても周期的にマスク幅が変化する形状であれば、同様の
効果が得られる。
【００１９】上述の工程により、図２（ｂ）に示すよう
に、所定のリッジストライプ幅Ｗ、リッジストライプ長
Ｌ、グレーティングの周期Λ、リッジストライプ高さＨ
のリッジストライプが形成される。複合結合分布帰還型
半導体レーザでは、一般にレーザ光が伝搬する方向に周
期構造が形成され、そのため屈折率、利得、あるいは光
の吸収も周期的に変化し、周期的に反射されてくる光の
共振する波長で反射率が高くなり（ブラッグ反射）、レ
ーザ発振が起こる。よって分布帰還型半導体レーザの発
振波長は周期構造の周期Λによって決まり、一般にΛ＝
ｍλ／２ｎを満たす条件にて単一縦モードが得られる。
なおｍは整数、λは発振波長（真空中）、及びｎはレー
ザ媒体の屈折率を示す。
に、所定のリッジストライプ幅Ｗ、リッジストライプ長
Ｌ、グレーティングの周期Λ、リッジストライプ高さＨ
のリッジストライプが形成される。複合結合分布帰還型
半導体レーザでは、一般にレーザ光が伝搬する方向に周
期構造が形成され、そのため屈折率、利得、あるいは光
の吸収も周期的に変化し、周期的に反射されてくる光の
共振する波長で反射率が高くなり（ブラッグ反射）、レ
ーザ発振が起こる。よって分布帰還型半導体レーザの発
振波長は周期構造の周期Λによって決まり、一般にΛ＝
ｍλ／２ｎを満たす条件にて単一縦モードが得られる。
なおｍは整数、λは発振波長（真空中）、及びｎはレー
ザ媒体の屈折率を示す。
【００２０】図１（ｂ）の後の電極を形成する工程等
は、前述した図５（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す従来の
工程と同様である。グレーティングは３次であるが、２
次、１次であってもよい。グレーティングの深さ、すな
わち、リッジストライプの変化幅ΔＷは周期の１／４〜
１／３であることが好ましいが、１／３以上であっても
よい。
は、前述した図５（ａ），（ｂ），（ｃ）で示す従来の
工程と同様である。グレーティングは３次であるが、２
次、１次であってもよい。グレーティングの深さ、すな
わち、リッジストライプの変化幅ΔＷは周期の１／４〜
１／３であることが好ましいが、１／３以上であっても
よい。
【００２１】上述の実施の形態では図１（ｂ）に示すよ
うに幅変調リッジストライプマスクを用いリッジストラ
イプの側面にグレーティングを形成し、リッジストライ
プ以外の部分のコンタクト層１０５、ｐ−ＩｎＰ上部ク
ラッド層１０４、上部ガイド層１０７、活性層１０３、
及び下部ガイド層１０６をエッチングによって除去した
が、他の実施の形態としては図１（ｃ）に示すように、
コンタクト層１０５、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層１０４
をエッチングによって除去し、上部ガイド層１０７まで
は除去しない形態でもよい。あるいは、図示はしていな
いが上部ガイド層１０７の中まで除去した形態でもよ
い。
うに幅変調リッジストライプマスクを用いリッジストラ
イプの側面にグレーティングを形成し、リッジストライ
プ以外の部分のコンタクト層１０５、ｐ−ＩｎＰ上部ク
ラッド層１０４、上部ガイド層１０７、活性層１０３、
及び下部ガイド層１０６をエッチングによって除去した
が、他の実施の形態としては図１（ｃ）に示すように、
コンタクト層１０５、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層１０４
をエッチングによって除去し、上部ガイド層１０７まで
は除去しない形態でもよい。あるいは、図示はしていな
いが上部ガイド層１０７の中まで除去した形態でもよ
い。
【００２２】図３は、本発明による複合結合分布帰還型
半導体レーザのリッジストライプ幅Ｗに対する屈折率結
合係数Ｋとリッジストライプ幅Ｗとの関係をシミュレー
ションにより計算し、該関係を示すグラフである。縦軸
には屈折率結合係数Ｋ（ｃｍ-1）を示し、横軸にはリッ
ジストライプ幅Ｗ（μｍ）を示す。図３中、ａで示して
いる曲線は下部ガイド層１０６までエッチングを施した
第１の実施の形態（図１（ｂ））による複合結合分布帰
還型半導体レーザの上記関係を示し、ｂで示している曲
線は上部ガイド層１０７の手前までエッチングを施した
第２の実施の形態（図１（ｃ））による複合結合分布帰
還型半導体レーザの上記関係を示している。ここで用い
たグレーティングは、変化幅ΔＷ＝０．２μｍの３次の
ものである。
半導体レーザのリッジストライプ幅Ｗに対する屈折率結
合係数Ｋとリッジストライプ幅Ｗとの関係をシミュレー
ションにより計算し、該関係を示すグラフである。縦軸
には屈折率結合係数Ｋ（ｃｍ-1）を示し、横軸にはリッ
ジストライプ幅Ｗ（μｍ）を示す。図３中、ａで示して
いる曲線は下部ガイド層１０６までエッチングを施した
第１の実施の形態（図１（ｂ））による複合結合分布帰
還型半導体レーザの上記関係を示し、ｂで示している曲
線は上部ガイド層１０７の手前までエッチングを施した
第２の実施の形態（図１（ｃ））による複合結合分布帰
還型半導体レーザの上記関係を示している。ここで用い
たグレーティングは、変化幅ΔＷ＝０．２μｍの３次の
ものである。
【００２３】上述したように複合結合分布帰還型半導体
レーザでは、そのデバイス長であるリッジストライプ長
をＬ、結合係数をＫとしたときに、単一モードレーザ発
振が確実に得られるＫＬ＝１（ＫＬ：結合強度）に近い
ことが良いとされている。Ｌを５００μｍとすれば、Ｋ
は２０ｃｍ-1となり、リッジストライプ幅は図３からほ
ぼ２μｍ程度にすれば十分実現可能なことを示してい
る。また、利得結合の影響があるため実際に得られる結
合係数は上述の計算で得られたものより大きくなること
が予想される。また、リッジストライプ長Ｌを長くすれ
ば結合強度ＫＬも大きくなるので、リッジストライプ長
Ｌを変化させることによって結合強度ＫＬを設定するこ
とができる。
レーザでは、そのデバイス長であるリッジストライプ長
をＬ、結合係数をＫとしたときに、単一モードレーザ発
振が確実に得られるＫＬ＝１（ＫＬ：結合強度）に近い
ことが良いとされている。Ｌを５００μｍとすれば、Ｋ
は２０ｃｍ-1となり、リッジストライプ幅は図３からほ
ぼ２μｍ程度にすれば十分実現可能なことを示してい
る。また、利得結合の影響があるため実際に得られる結
合係数は上述の計算で得られたものより大きくなること
が予想される。また、リッジストライプ長Ｌを長くすれ
ば結合強度ＫＬも大きくなるので、リッジストライプ長
Ｌを変化させることによって結合強度ＫＬを設定するこ
とができる。
【００２４】以上の如く、本発明により、製造工程の低
減により低コストかつ高信頼性の分布帰還型半導体レー
ザ素子が製造できる。すなわち、本発明においては、上
述したリッジストライプマスクを用いレーザ基板をエッ
チングし、ストライプ方向にリッジストライプ幅が周期
的に変化したリッジストライプを形成する工程と、電極
を形成する工程とを経て製造される。よって、レーザ基
板を作成するための結晶成長が１回ですみ、少ない工程
数で分布帰還型半導体レーザ素子を製造することが可能
となり、かつ従来と同等の性能を有する分布帰還型半導
体レーザ素子を、高歩留り、低コスト、高品質で提供す
ることが可能となる。また、グレーティング領域が再成
長工程で損傷を受けることがなくなる。
減により低コストかつ高信頼性の分布帰還型半導体レー
ザ素子が製造できる。すなわち、本発明においては、上
述したリッジストライプマスクを用いレーザ基板をエッ
チングし、ストライプ方向にリッジストライプ幅が周期
的に変化したリッジストライプを形成する工程と、電極
を形成する工程とを経て製造される。よって、レーザ基
板を作成するための結晶成長が１回ですみ、少ない工程
数で分布帰還型半導体レーザ素子を製造することが可能
となり、かつ従来と同等の性能を有する分布帰還型半導
体レーザ素子を、高歩留り、低コスト、高品質で提供す
ることが可能となる。また、グレーティング領域が再成
長工程で損傷を受けることがなくなる。
【００２５】以上に説明した各実施の形態は、本発明を
例示するに過ぎず、本発明を限定するものではない。例
えば、所定周期でリッジストライプ幅が変化するリッジ
ストライプの形成は、リッジストライプマスクにより形
成する例を示したが、リッジストライプマスクによりリ
ッジストライプ幅が一定のリッジストライプを形成した
後、従来の干渉露光によるグレーティング形成方法等に
よりリッジストライプ幅を変化させる部分を形成しても
良い。
例示するに過ぎず、本発明を限定するものではない。例
えば、所定周期でリッジストライプ幅が変化するリッジ
ストライプの形成は、リッジストライプマスクにより形
成する例を示したが、リッジストライプマスクによりリ
ッジストライプ幅が一定のリッジストライプを形成した
後、従来の干渉露光によるグレーティング形成方法等に
よりリッジストライプ幅を変化させる部分を形成しても
良い。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レーザ
基板を作成するための結晶成長が１回ですみ、少ない工
程数で分布帰還型半導体レーザ素子を製造することが可
能となり、かつ従来と同等の性能を有する分布帰還型半
導体レーザ素子を提供することが可能となる。
基板を作成するための結晶成長が１回ですみ、少ない工
程数で分布帰還型半導体レーザ素子を製造することが可
能となり、かつ従来と同等の性能を有する分布帰還型半
導体レーザ素子を提供することが可能となる。
【図１】本発明における分布帰還型半導体レーザ素子の
製造工程を示す斜視図である。
製造工程を示す斜視図である。
【図２】本発明における分布帰還型半導体レーザ素子の
構造を示す斜視図である。
構造を示す斜視図である。
【図３】本発明における分布帰還型半導体レーザ素子の
屈折率結合係数とリッジストライプ幅との関係を示すグ
ラフである。
屈折率結合係数とリッジストライプ幅との関係を示すグ
ラフである。
【図４】従来における分布帰還型半導体レーザ素子の製
造工程を示す斜視図である。
造工程を示す斜視図である。
【図５】図４に続く従来における分布帰還型半導体レー
ザ素子の製造工程を示す斜視図である。
ザ素子の製造工程を示す斜視図である。
１０１，３０１ 基板 １０２，３０２ ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層 １０３，３０３ａ，３０３ｂ，３０４ 活性層 １０４，３０５ ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層 １０５，３０６ コンタクト層 １０６，１０７ ガイド層 １０８ グレーティング １１０，３０７ リッジストライプ ２０１ リッジストライプマスク ３０８ 両側平坦部 ３０９ 絶縁保護膜 ３１０ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹間 清文 埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号 パ イオニア株式会社総合研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に少なくとも活性層、上下クラッ
ド層、及びコンタクト層を積層したレーザ基板を１回の
結晶成長で形成する工程と、 前記レーザ基板をエッチングすることにより、ストライ
プ方向にリッジストライプ幅が周期的に変化したリッジ
ストライプを形成する工程と、 を含むことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項２】 前記リッジストライプを形成する工程
は、マスクを用いることを特徴とする請求項１記載の分
布帰還型半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記マスクの幅が所定周期で変化してい
ることを特徴とする請求項２記載の分布帰還型半導体レ
ーザ素子の製造方法。 - 【請求項４】 リッジストライプを有する分布帰還型半
導体レーザ素子であって、 活性層、上下クラッド層及びコンタクト層を積層したレ
ーザ基板を形成し、前記レーザ基板をエッチングするこ
とにより、ストライプ方向にリッジストライプ幅が周期
的に変化したリッジストライプを形成して製造されるこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記活性層はＩｎＧａＡｓＰからなるこ
とを特徴とする請求項４記載の分布帰還型半導体レーザ
素子。 - 【請求項６】 前記リッジストライプの幅Ｗは、３μｍ
以下であること特徴とする請求項４記載の分布帰還型半
導体レーザ素子。 - 【請求項７】 前記所定周期Λで変化するリッジストラ
イプの変化幅ΔＷは、前記所定周期Λの１／４以上であ
ること特徴とする請求項４記載の分布帰還型半導体レー
ザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34454196A JPH10173285A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34454196A JPH10173285A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173285A true JPH10173285A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18370077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34454196A Pending JPH10173285A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 分布帰還型半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10173285A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| JP2005183821A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP34454196A patent/JPH10173285A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1170839A2 (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-09 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| EP1170839A3 (en) * | 2000-07-07 | 2002-04-03 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| US6463088B1 (en) | 2000-07-07 | 2002-10-08 | Lucent Technologies Inc. | Mesa geometry semiconductor light emitter having chalcogenide dielectric coating |
| JP2005183821A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-07-07 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| JP4599836B2 (ja) * | 2003-12-22 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ素子 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051004 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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| A02 | Decision of refusal |
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