JPH10223967A - 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法

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JPH10223967A
JPH10223967A JP9019553A JP1955397A JPH10223967A JP H10223967 A JPH10223967 A JP H10223967A JP 9019553 A JP9019553 A JP 9019553A JP 1955397 A JP1955397 A JP 1955397A JP H10223967 A JPH10223967 A JP H10223967A
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layer
resonator
distributed feedback
guide layer
length direction
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JP9019553A
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Kimitaka Shibata
公隆 柴田
Takashi Nishimura
隆司 西村
Kimio Shigihara
君男 鴫原
Hitoshi Watanabe
斉 渡辺
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＦＢレーザ１０１において、光導波領域で
の実効屈折率の変化により共振器の持つ結合定数κを変
化させて、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の
劣化を制御性よく抑制する。 【解決手段】 ガイド層５１を構成する半導体結晶の組
成を、共振器長方向における結合係数の変化により該共
振器内での電界分布が均一化されるよう、該共振器長方
向にて変化させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は分布帰還型半導体
レーザ及びその製造方法に関し、特に光通信等に使用す
る分布帰還型半導体レーザにおける変調歪みを低減する
ための構造及びその形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アナログ変調方式を用いた光通信システ
ムでは、その光源として分布帰還型半導体レーザ（以
下、ＤＦＢレーザともいう。）が用いられており、図２
２は従来のＤＦＢレーザの構造を示す斜視図である。ま
た、図２３(a) はその共振器長方向と平行な断面の構造
を示す図、図２３(b) は該共振器長方向における結合定
数の分布状態を示す図である。
【０００３】図において、２００は従来のＤＦＢレーザ
で、その基板１上には、レーザ光を発生させるための半
導体積層構造２１０が形成されており、該積層構造２１
０は、厚さ１．５μｍの下クラッド層２と厚さ０．１５
〜０．２μｍ程度の上クラッド層４との間に、ｉ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰからなる厚さ０．１μｍの歪み多重量子井戸
活性層（ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷ活性層）３を挟み
込んで構成されている。該活性層３の層厚はその構成材
料等により異なり、０．０５〜０．２μｍの範囲の層厚
に設定される。ここで、上記基板１には、Ｚｎをドープ
したキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰ基板が
用いられており、上記下クラッド層２は、Ｚｎをドープ
したキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ−ＩｎＰ層か
ら、上クラッド層４は、Ｓをドープしたキャリア濃度５
×１０17〜１×１０18ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰ層から構成さ
れている。
【０００４】また、上記積層構造２１０は、上記基板１
上の所定方向に沿った帯状リッジ部２２０を構成してお
り、該基板１上の、リッジ部２２０の両側には、下側，
中間，及び上側の電流ブロック層７ａ，７ｂ，７ｃが積
層されている。これらの電流ブロック層は、層厚方向の
電流の流れをブロックするとともに、上記活性層３を中
心とする光導波領域にレーザ光が集中するよう、レーザ
光の横方向閉込めを行う光閉じ込め構造２１０ａ，２１
０ｂを構成している。また、上記上クラッド層４上に
は、上記リッジ部２２０を構成する厚さ０．０４μｍの
埋め込み格子構造のガイド層５が配置されている。この
ガイド層５は、該光導波領域での光導波方向にて周期構
造を持つよう，つまり平面形状がストライプ形状となる
よう形成されており、該光導波領域にてレーザ光の分布
帰還を発生させる共振器を構成するものとなっている。
【０００５】ここで、上記ガイド層５は、Ｓｅをドープ
したキャリア濃度５×１０17〜１×１０18ｃｍ-3のｎ−
ＩｎＧａＡｓＰからなり、その周期構造におけるＩｎＧ
ａＡｓＰ領域の配置間隔は０．２μｍとなっている。さ
らに、上記下側，上側電流ブロック層７ａ，７ｃは、Ｚ
ｎをドープしたキャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ−Ｉ
ｎＰ層からなり、中央電流ブロック層７ｂは、Ｓをドー
プしたキャリア濃度７×１０17ｃｍ-3のｎ−ＩｎＰ層か
ら構成されている。
【０００６】また、上記ガイド層５上には、Ｓをドープ
したキャリア濃度５×１０17〜１×１０18の低濃度のｎ
−ＩｎＰコンタクト層６がそのＩｎＧａＡｓＰ領域間の
部分を埋め込むよう形成されており、このｎ−ＩｎＰコ
ンタクト層６は、上記リッジ部２２０を構成している。
【０００７】さらに上記リッジ部２２０及び光閉じ込め
構造２１０ａ，２１０ｂ上には、高濃度コンタクト層９
が形成されており、このコンタクト層９は、Ｓｅをドー
プしたキャリア濃度は７×１０18ｃｍ-3程度のｎ−Ｉｎ
Ｐ層から構成されている。ここでｎ−ＩｎＰ層の厚さ，
つまり上記ガイド層５の表面からコンタクト層９の表面
までの距離は、２μｍ程度となっている。
【０００８】そして、上記コンタクト層６上には、絶縁
膜８を介してｎ電極１０ｂが形成され、上記ｐ−ＩｎＰ
基板１の裏面側にはｐ電極１０ａが形成されている。上
記ｎ電極１０ｂは、該絶縁膜８の、上記リッジ部２２０
に対応する部分に形成された絶縁膜開口８ａを介して上
記コンタクト層９と電気的に接続されている。ここで、
ｎ電極１０ｂは下層のＣｒ層と上層のＡｕ層とからなる
積層構造となっており、上記ｐ電極１０ａは、基板側の
ＡｕＺｎ合金層と表面側のＡｕ層とからなる積層構造と
なっている。
【０００９】次に製造方法について説明する。図２４及
び図２５は上記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程順に
説明するための断面図であり、図２４(a) 〜(d) ，図２
５(a) 〜(e) は、該ＤＦＢレーザの低反射膜側端面の構
造を、図２４(e) 〜(h) ，図２５(f) 〜(j) は共振器長
方向と平行な断面の構造をそれぞれ工程順に示してい
る。
【００１０】まず、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、厚さ１．５
μｍのｐ−ＩｎＰ層２ａ，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる
厚さ０．１μｍ程度の歪み多重量子井戸層３ａ，厚さ
０．１５μｍのｎ−ＩｎＰ層４ａ、及び厚さ０．０４μ
ｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５ａを、ＭＯＣＶＤ法により
連続的に成長する（図２４(a) ，(e) ）。
【００１１】続いて、干渉露光法を用いて写真製版を行
い、これにより形成されたフォトマスクを用いてＳｉＯ
2 膜のパターニングを行い、所定方向における周期構造
を有するＳｉＯ2 マスク２０ａを形成する（図２４(b)
，(f) ）。
【００１２】さらに、該ＳｉＯ2 マスク２０ａをエッチ
ングマスクとして、上記ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５ａをエ
ッチングして、ＩｎＧａＡｓＰ領域とスペース領域とが
上記所定方向に交互に並ぶ周期構造を有するｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層５ｂを形成する（図２４(c) ，(g) ）。
【００１３】そして、ＳｉＯ2 マスク２０ａを除去した
後、再びＭＯＣＶＤ法を用いてｎ−ＩｎＰ層６ａを、該
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５ａのスペース領域が埋め込まれ
るよう全面に成長する（図２４(d) ，(h) ）。
【００１４】次に、上記所定方向に沿って所定の幅を有
する帯状ＳｉＯ2 マスク２０ｂを形成し（図２５(a) ，
(f) ）、これをエッチングマスクとして、基板上の各半
導体層を選択的にエッチングして、断面メサ形の帯状リ
ッジ部２２０を形成する（図２５(b) ，(g) ）。つま
り、該リッジ部２２０を構成する下クラッド層２，活性
層３，上クラッド層４，ガイド層５，及び低濃度コンタ
クト層６が形成される。
【００１５】その後、上記帯状マスク２０ｂを選択成長
マスクとして、ＭＯＣＶＤ法によりｐ−ＩｎＰ下側電流
ブロック層７ａ，ｎ−ＩｎＰ中央電流ブロック層７ｂ，
及びｐ−ＩｎＰ上側電流ブロック層７ｃを、上記基板１
上の、リッジ部２２０の両側に順次成長する（図２５
(c) ，(h) ）。このとき該リッジ部２２０の両側の各電
流ブロック層７ａ〜７ｃにより、光閉じ込め構造２１０
ａ，２１０ｂが形成される。
【００１６】さらに、上記帯状マスク２０ｂを除去した
後、上記リッジ部２２０及び電流ブロック層７ｃ上に高
濃度コンタクト層９を形成し、その後上記リッジ部２２
０に対応する部分に絶縁膜開口８ａを有するＳｉＯ2 膜
８を形成する（図２５(d) ，(i) ）。そして最後に、上
記ＳｉＯ2 膜８上にオーミック性のｎ電極１０ｂを形成
し、基板１の裏面側にオーミック性のｐ電極１０ａを形
成して、ＤＦＢレーザ２００を完成する（図２５(e) ，
(j) ）。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、アナログ変
調方式を用いた光通信システムでは、光源となるＤＦＢ
レーザには、光出力−電流特性（Ｌ−Ｉ特性）の線形性
が良く、変調歪が小さいことが求められるが、ＤＦＢレ
ーザでは、そのＬ−Ｉ特性の線形性を悪化させる要因と
して、横軸方向空間的ホールバーニング（Spatial Hole
Burning）と呼ばれる現象（以下、ＳＨＢ現象とい
う。）がある。このＳＨＢ現象は、共振器内で電界が不
均一に分布する現象であり、この電界の不均一な分布に
よって共振器内での光利得が不均一なものとなり、注入
電流の増減に対する光出力の変化に非線形性が生じ、変
調歪による特性の悪化を招くこととなる。また、上記Ｓ
ＨＢ現象の抑圧には、共振器内にて結合定数κを変化さ
せることが効果的であることが知られているが、この共
振器内で結合定数を変化させるための有効な構造につい
ては、現在のところまだ実現されていない。
【００１８】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、光導波領域での実効屈折率の変化
により共振器内の結合定数を制御性よく変化させるため
の構造を実現でき、これによりＳＨＢ現象による光出力
電流特性の線形性の劣化を効果的に抑制することができ
る分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法を得ること
を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る分布帰還型半導体レーザは、活性層を上下のクラッ
ド層により挟み込んでなり、該活性層にてレーザ光を発
生させるための半導体積層構造と、該半導体積層構造の
近傍に配置され、上記活性層を中心とする光導波領域に
レーザ光が集中するよう、該レーザ光の横方向閉込めを
行う光閉じ込め構造と、上記半導体積層構造の近傍に該
活性層からのレーザ光を吸収するよう配置され、該活性
層との間で光結合するガイド層と、該活性層とガイド層
との光結合強度の、上記光導波領域での光導波方向にお
ける周期的な変化により、該光導波領域にてレーザ光の
分布帰還を発生させる共振器構造とを備え、上記光結合
強度に対応する結合定数を変化させる要素である該活性
層の幅，該ガイド層の材料組成，及びガイド層と活性層
との距離のうちの少なくとも１つの要素が、共振器長方
向における変化を有するものである。
【００２０】この発明（請求項２）は、上記請求項１記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイド層を
構成する半導体結晶の組成を、上記結合定数の変化によ
り上記共振器内での電界分布が均一化されるよう、上記
共振器長方向における位置に応じて変化させたものであ
る。
【００２１】この発明（請求項３）は、上記請求項１記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイド層と
上記活性層との間の距離を、上記結合定数の変化により
上記共振器内での電界分布が均一化されるよう、上記共
振器長方向における位置に応じて変化させたものであ
る。
【００２２】この発明（請求項４）は、上記請求項１記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記活性層の共
振器長方向と垂直な方向の幅を、上記結合定数の変化に
より該共振器内での電界分布が均一化されるよう、該共
振器長方向における位置に応じて変化させたものであ
る。
【００２３】この発明（請求項５）は、上記請求項１記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記光導波領域
を、上記活性層，上下のクラッド層，及びガイド層から
なる光導波路とし、該光導波路の共振器長方向と垂直な
方向の幅を、上記結合定数の変化により上記共振器内で
の電界分布が均一化されるよう、該共振器長方向におけ
る位置に応じて変化させたものである。
【００２４】この発明（請求項６）は、上記請求項１記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイド層の
少なくとも一部を多層構造とするとともに、該ガイド層
における積層数を、上記結合定数の変化により上記共振
器内での電界分布が均一化されるよう、上記共振器長方
向における位置に応じて変化させたものである。
【００２５】この発明（請求項７）は、上記請求項６記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイド層の
多層構造部分を構成する各半導体層を、その結晶組成が
互いに異なるよう構成したものである。
【００２６】この発明（請求項８）に係る分布帰還型半
導体レーザは、活性層を上下のクラッド層により挟み込
んでなり、該活性層にてレーザ光を発生させるための半
導体積層構造と、該半導体積層構造の近傍に配置され、
上記活性層を中心とする光導波領域にレーザ光が集中す
るよう、該レーザ光の横方向閉込めを行う光閉じ込め構
造と、該光導波領域での光導波方向に対する周期構造を
持つよう形成され、該光導波領域にて上記レーザ光の分
布帰還を発生させる共振器を構成するガイド層とを備
え、該ガイド層を、第１領域と第２領域とが共振器長方
向に交互に配列されたストライプ状平面パターンを有
し、隣接する第１及び第２領域間での層厚比が該共振器
長方向における位置に応じて変化した構造としたもので
ある。
【００２７】この発明（請求項９）は、上記請求項８記
載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記隣接する第
１及び第２領域間での層厚比の共振器長方向における変
化を、高次関数に対応した変化としたものである。
【００２８】この発明（請求項１０）は、上記請求項８
記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイド層
を構成する半導体結晶の組成を、その層厚方向にて変化
させたものである。
【００２９】この発明（請求項１１）に係る分布帰還型
半導体レーザの製造方法は、第１導電型半導体基板上に
第１導電型下クラッド層，活性層，第２導電型上クラッ
ド層，及び第２導電型ガイド層を順次形成する工程と、
該第２導電型ガイド層上に第２導電型の第１の半導体層
を、所定方向における厚さの変化が生ずるよう形成する
工程と、上記第２導電型の第１の半導体層及び上記ガイ
ド層の選択的なエッチングにより、上記ガイド層を、第
１領域と第２領域とが上記所定方向に交互に配列された
ストライプ状平面パターンを有し、隣接する第１及び第
２領域間での層厚比が上記所定方向における位置に応じ
て変化した構造とする工程と、上記基板上の各層の選択
的なエッチング処理により、上記所定方向にてレーザ光
の分布帰還を発生させる共振器を構成する、光導波領域
となるリッジ部を形成する工程とを含むものである。
【００３０】この発明（請求項１２）は、上記請求項１
１記載の分布帰還型半導体レーザの製造方法において、
上記第２導電型の第１の半導体層及び上記ガイド層の選
択的なエッチング処理を、ドライエッチング処理により
行うものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】まず、本発明の基本原理について
説明する。一般にＤＦＢレーザの結合定数κは次式
（１）のように表される。
【００３２】 κ＝（π・△ｎΓ／λo ）＋（△αΓ／２） ・・・（１） ここで、△ｎはガイド層とクラッド層の屈折率差（実効
屈折率）、Γはガイド層への光の浸み出し率、△αはガ
イド層とクラッド層の利得係数差、λo は周期構造を有
するガイド層のストライプのピッチで決まるブラック波
長である。
【００３３】この結合定数の変化により、共振器内での
電界分布を変化させることができ、従って、この結合定
数の共振器長方向における分布により、ＳＨＢ現象によ
り生じた共振器内での電界の不均一な分布を相殺するこ
とができる。
【００３４】つまり、上記結合定数を共振器長方向に変
化させることにより、共振器内で結合定数κが一様であ
るＤＦＢレーザよりもＳＨＢ現象による電界の不均一な
分布を抑圧でき、変調２次歪に換算して１０ｄＢ以上の
改善効果を期待できる。以下、本発明の各実施の形態に
ついて説明する。
【００３５】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図１
(a) はその共振器長方向と平行な断面の構造を示し、図
１(b) はその結合定数の共振器長方向における分布を示
している。図１(c) は該ＤＦＢレーザの製造プロセスに
て用いる選択成長用マスクの形状を示す平面図である。
【００３６】図において、図２３と同一符号は従来のＤ
ＦＢレーザ２００と同一のものを示し、１０１は、レー
ザ光を発生するための半導体積層構造１１０を有する本
実施の形態１のＤＦＢレーザである。この半導体積層構
造１１０は、従来のＤＦＢレーザ２００における半導体
積層構造２１０と同様、上下のクラッド層２，４の間に
活性層３を挟み込んでなる構造となっている。また、こ
の半導体積層構造１１０の一端側端面には低反射膜が、
他端側端面に高反射膜がコーティングされており、これ
により共振器が構成されており、低反射膜側端面からレ
ーザ光が出射方向Ｌｄに沿って出射されるようになって
いる。
【００３７】そしてこのＤＦＢレーザ１０１では、共振
器にてレーザ光の分布帰還を発生させるための周期構造
を有する埋め込み格子構造のガイド層５１を、その構成
材料であるｎ−Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ1-y の組成を共
振器長方向に沿って変化させた構造としている。これに
より上記（１）式のガイド層５１と上クラッド４との間
での屈折率差△ｎが共振器長方向にて変化し、これに応
じて結合定数κの分布が、共振長方向における変化を有
するものとなる。その他の構成は従来のＤＦＢレーザ２
００と同一である。
【００３８】また、ここでは、上記ガイド層５１を構成
するｎ−ＩｎＧａＡｓＰの材料組成の分布は、共振器の
低反射膜側端面から高反射膜側端面にかけて、バンドギ
ャップの波長換算値λｇが、０．９２μｍ付近から１．
６７μｍ付近まで徐々に直線的に変化するような分布と
している。なお、ここでは共振器端面間の距離は３００
μｍ程度としており、またその高反射膜側端面での結合
定数κは０、低反射膜側端面での結合定数は２〜３とし
ている。
【００３９】次に製造方法について説明する。このよう
な構成のＤＦＢレーザ１０１の製造方法は、従来のＤＦ
Ｂレーザ２００の製造方法とは、ガイド層５１となるＩ
ｎＧａＡｓＰ層５１ａ（図２(b) ，(g) 参照) の成長
を、図１(c) に示す選択成長用マスク３０を用いてバン
ドギャップ制御選択成長法により行う点のみ異なってい
る。このマスク３０は、ガイド層となるＩｎＧａＡｓＰ
層を形成すべき領域Ｒ１の両側に相対向するよう配置さ
れ、その幅が、共振器の高反射膜側端面から低反射膜側
端面にかけて徐々に増大した絶縁膜３０ａ，３０ｂから
なる。
【００４０】以下、簡単に説明する。図２及び図３は上
記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程順に説明するため
の側面図及び断面図であり、図２(a) 〜(e) ，図３(a)
〜(e) は、該ＤＦＢレーザの低反射膜側端面の構造を、
図２(f) 〜(j) ，図３(f) 〜(j) は、リッジ部分の、共
振器長方向と平行な断面の構造をそれぞれ工程順に示し
ている。
【００４１】まず、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、厚さ１．５
μｍのｐ−ＩｎＰ層２ａ，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる
厚さ０．１μｍ程度の歪み多重量子井戸層３ａ，及び厚
さ０．１５μｍのｎ−ＩｎＰ層４ａを、ＭＯＣＶＤ法に
より順次成長し、その後、該ｎ−ＩｎＰ層４ａ上に、図
１(c) に示すように選択成長用マスク３０を形成する
（図２(a) ，(f) ）。このマスク３０は、所定間隔隔て
て相対向する一対の絶縁膜３０ａ，３０ｂからなり、各
絶縁膜３０ａ，３０ｂは、一端側から他端側にかけてそ
の幅が徐々に減少した平面形状を有している。
【００４２】次に、上記マスク３０を用いて、ＭＯＣＶ
Ｄ法によりｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５１ａの選択成長を行
う（図２(b) ，(g) ）。この成長時には、上記マスク３
０の平面形状に応じて成長種の分布に偏りが生じ、該成
長されたＩｎＧａＡｓＰ層５ａの組成は、その一端側か
ら他端側にかけて直線的に変化したものとなっている。
【００４３】その後は、従来のＤＦＢレーザの製造方法
における、図２４(b) ，(f) 及び２４図(c) ，(g) に示
す工程と同様に処理を行って、上記ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
層５１ａを加工し、ＩｎＧａＡｓＰ領域とスペース領域
とが上記所定方向に交互に並ぶ周期構造を有する、平面
ストライプ形状のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５１ｂを形成す
る（図２(c) ，(h) 及び図２(d) ，(i) 参照）。さら
に、ＳｉＯ2 マスク２０ａを除去した後、再びＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて低濃度コンタクト層としてのｎ−ＩｎＰ層
６ａを、該ＩｎＧａＡｓＰ層５１ａのスペース領域が埋
め込まれるよう全面に成長する（図２(e) ，(j) ）。
【００４４】次に、上記所定方向に沿って所定の幅を有
する帯状マスク２０ｂを形成し（図３(a) ，(f) ）、こ
れを用いた選択エッチングにより帯状リッジ部２２０を
形成し（図３(b) ，(g) ）、さらに該マスク２０ｂを用
いた選択成長により電流ブロック層７ａ〜７ｃを形成す
る（図３(c) ，(h) ）。
【００４５】その後は、図２５(d) ，(i) に示す工程と
同様の処理を行って、高濃度コンタクト層９及び絶縁膜
８を形成し（図３(d) ，(i) ）、さらに図２５(e) ，
(j) に示す工程と同様の処理を行ってオーミック性のｎ
電極１０ｂ及びｐ電極１０ａを形成し（図３(e) ，(j)
）、これによりＤＦＢレーザ１０１を完成する。
【００４６】次に作用効果について説明する。本実施の
形態１では、光導波領域にて上記共振器長方向における
結合定数κを、該共振器内での電界分布が均一化される
よう、該共振器長方向にて変化させたので、ＳＨＢ現象
による光出力電流特性の線形性の劣化を効果的に抑制す
ることができる。また、上記光導波領域にて上記共振器
長方向における実効屈折率を、上記ガイド層５１を構成
する半導体結晶の組成を変えることにより変化させたの
で、上記光導波領域での実効屈折率の変化により共振器
内の結合定数を制御性よく変化させることができる。
【００４７】また、ガイド層５１となるＩｎＧａＡｓＰ
層の成長には、その幅が共振器長方向に沿って変化した
平面形状の選択成長用マスク３０を用いるので、成長さ
れるＩｎＧａＡｓＰ層の組成を上記マスク３０の幅によ
り簡単に調整することができる。また、この選択成長用
マスク３０の形状を変化させることにより、様々な関数
に対応した結合定数κの分布を実現することも可能であ
る。
【００４８】なお、実施の形態１では、分布帰還を発生
させるためのガイド層の構造として、埋め込み回折格子
構造を示したが、ＤＦＢレーザのガイド層の構造はこれ
に限るものではない。
【００４９】図４(a) は、本実施の形態１の変形例１と
して、分布帰還を発生させるための波型ガイド層を有す
るＤＦＢレーザを断面構造を示している。
【００５０】図において、１０１ａはこの変形例１によ
るＤＦＢレーザである。このＤＦＢレーザ１０１ａは、
共振器にてレーザ光の分布帰還を発生させるための周期
構造を有する波型ガイド層５１１を有している。このガ
イド層５１１を構成するｎ−Ｉｎx Ｇａ1-x Ａｓy Ｐ
1-y の組成は、共振器長方向に沿って変化したものとな
っており、これにより光導波領域にて上記共振器長方向
における結合定数が、該共振器内での電界分布が均一化
されるよう、該共振器長方向にて変化している。その他
の構成は上記実施の形態１のＤＦＢレーザ１０１と同一
である。
【００５１】なお、上記波型ガイド層５１１は、図２
(d) ，(i) に示す工程でのＩｎＧａＡｓＰ層の選択的な
エッチング処理を、ＩｎＧａＡｓＰ層がその層厚方向に
完全にエッチングされるまでに停止することにより形成
することができる。
【００５２】このような構成のＤＦＢレーザ１０１ａに
おいても上記実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００５３】また、図４(b) は、本実施の形態１の変形
例２として、活性層厚変調型ＤＦＢレーザの断面構造を
示している。
【００５４】図において、１０１ｂはこの変形例２によ
るＤＦＢレーザであり、このＤＦＢレーザ１０１ｂで
は、レーザ光を発生するための半導体積層構造１１２
を、波型活性層３１を上下のクラッド層２，４で挟み込
んでなる構造としている。この波型活性層３１は、共振
器にてレーザ光の分布帰還を発生させるための周期構造
を持つよう、その層厚を共振器長方向にて一定周期で変
化させたものである。またこのＤＦＢレーザ１０１ｂで
は、ガイド層５１２を、その組成が共振器長方向に沿っ
て変化した、均一な層厚のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層から構
成している。その他の構成は実施の形態１のＤＦＢレー
ザ１０１と同一である。
【００５５】なお、上記波型活性層３１は、図２(a) ，
(f) に示す工程にてｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層３ａを形成し
た後、該ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層３ａに対して、上記変形
例１のＤＦＢレーザ１０１ａのガイド層５１１のエッチ
ング処理と同様な処理を施すことにより形成することが
できる。
【００５６】このような構成のＤＦＢレーザ１０１ｂに
おいても上記実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００５７】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図５
(a) は、そのリッジ部における共振器長方向と平行な断
面の構造を示している。
【００５８】図において、図２３と同一符号は従来のＤ
ＦＢレーザ２００と同一のものを示し、１０２は、レー
ザ光を発生するための半導体積層構造１２０を有する本
実施の形態２のＤＦＢレーザである。この半導体積層構
造１２０は、活性層３を、上下のクラッド層２，４２の
間に挟み込んで構成されている。この上クラッド層４２
上には、光波の分布帰還のための周期構造を持つ埋め込
み格子構造のｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５２が形成さ
れている。また、半導体積層構造１２０の一端側端面に
低反射膜が、他端側端面に高反射膜がコーティングされ
ており、これにより共振器が構成されている。
【００５９】そして、この実施の形態２では、上クラッ
ド層４２は、その層厚を、共振器の低反射膜側端面から
高反射膜側端面にかけて徐々に増大させた構造とし、共
振器長方向に沿って、活性層３からｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層５２までの距離が変化した構造としている。な
お、ここでは共振器端面間の距離は３００μｍ程度とし
ており、またその高反射膜側端面での結合定数κは０、
低反射膜側面側での結合定数κは２〜３としている。
【００６０】このような構成のＤＦＢレーザ１０２の製
造方法は、従来のＤＦＢレーザ２００の製造方法とは、
上クラッド層となるｎ−ＩｎＰ層４２ａのエピタキシャ
ル成長の際、図５(c) に示す選択成長用マスク４０を用
いてその層厚を制御する点のみ異なっている（図６(a)
，(f) 参照) 。このマスク４０は、上クラッド層４２
となるＩｎＰ層を形成すべき領域Ｒ２の両側に相対向す
るよう配置され、その幅が、共振器の低反射膜側端面か
ら高反射膜側端面にかけて徐々に増大した一対の絶縁膜
４０ａ，４０ｂからなる。
【００６１】以下、製造方法について簡単に説明する。
図６及び図７は上記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程
順に説明するための側面図及び断面図であり、図６(a)
〜(e) ，図７(a) ，(b) は、該ＤＦＢレーザの低反射膜
側端面の構造を、図６(f) 〜(j) ，図７(c) ，(d) はそ
のリッジ部における共振器長方向と平行な断面の構造を
それぞれ工程順に示している。
【００６２】まず、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、厚さ１．５
μｍのｐ−ＩｎＰ層２ａ，及びｉ−ＩｎＧａＡｓＰから
なる厚さ０．１μｍ程度の歪み多重量子井戸層３ａを、
ＭＯＣＶＤ法により順次成長し、その後、該歪み多重量
子井戸層３ａ上に、図５(c)に示すように選択成長用マ
スク４０を形成する（図６(a) ，(f) ）。
【００６３】次に、上記マスク４０を用いて、ＭＯＣＶ
Ｄ法によりｎ−ＩｎＰ層４２ａの選択成長を行う（図６
(a) ，(f) ）。この成長時には、上記マスク４０の平面
形状に応じて成長ガスの濃度分布に偏りが生じ、マスク
幅の広い側では、マスク幅の狭い側に比べてｎ−ＩｎＰ
層４２ａの層厚が厚くなる。
【００６４】さらに、全面にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５２
ａを形成し（図６(b) ，(g) ）、その後は、従来のＤＦ
Ｂレーザの製造方法における、図２４(b) ，(f) 及び図
２４(c) ，(g) に示す工程と同様に処理を行って、上記
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５２ａを加工し、ＩｎＧａＡｓＰ
領域とスペース領域とが上記所定方向に交互に並ぶ周期
構造を有するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５２ｂを形成する
（図６(c) ，(h) 及び図６(d) ，(i) 参照）。
【００６５】そして、ＳｉＯ2 マスク２０ａを除去した
後、再びＭＯＣＶＤ法を用いて低濃度コンタクト層とし
てのｎ−ＩｎＰ層６ａを、該ＩｎＧａＡｓＰ層５２ｂの
スペース領域が埋め込まれるよう全面に成長する（図６
(e) ，(j) ）。
【００６６】その後は、上記実施の形態１のＤＦＢレー
ザ１０１の製造方法と同様、帯状マスク２０ｂの形成
（図７(a) ，(c) ）、及びこれを用いた選択エッチング
（図７(b) ，(d) ）を行って、帯状リッジ部２２０を形
成し、さらに図３(c) 〜(e) 及び図３(h) 〜(j) に示す
工程と同様の処理を行って、本実施の形態２のＤＦＢレ
ーザ１０２を完成する。
【００６７】次に作用効果について説明する。本実施の
形態２では、活性層３とガイド層５２との距離を共振器
長方向にて変化させたので、上記（１）式におけるガイ
ド層への光の浸み出し率Γが変化することとなり、これ
により結合定数の共振器長方向における変化が生ずるこ
ととなる。また、結合定数は、該共振器内での電界分布
が均一化されるよう、共振器長方向にて変化しているの
で、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の劣化を
効果的に抑制することができる。
【００６８】また、本実施の形態２では、ｎ型ＩｎＰク
ラッド層４２の層厚により結合定数を変化させるように
しているので、該クラッド層４２の層厚がエピタキシャ
ル成長時に制御できることから、結合定数κの制御性，
再現性を優れたものとできる。
【００６９】なお、上記実施の形態２では、分布帰還を
発生させるためのガイド層の構造として、埋め込み回折
格子構造を示したが、ＤＦＢレーザのガイド層の構造は
上述したようにこれに限るものではない。
【００７０】図５(b) は、本実施の形態２の変形例とし
て、分布帰還を発生させるための波型ガイド層を有する
ＤＦＢレーザを断面構造を示している。
【００７１】図において、１０２ａはこの変形例による
ＤＦＢレーザであり、このＤＦＢレーザ１０２ａは、上
記格子構造のガイド層５２に代えて、共振器にてレーザ
光の分布帰還を発生させるための周期構造を有する波型
ガイド層５２１を有している。その他の構成は上記実施
の形態２のＤＦＢレーザ１０２と同一である。
【００７２】なお、上記波型ガイド層５２１は、図６
(d) ，(i) に示す工程でのＩｎＧａＡｓＰ層の選択的な
エッチング処理を、ＩｎＧａＡｓＰ層がその層厚方向に
完全にエッチングされるまでに停止することにより形成
することができる。
【００７３】このような構成のＤＦＢレーザ１０２ａに
おいても上記実施の形態２と同様な効果が得られる。
【００７４】また、図示していないが、本実施の形態２
の変形例として、レーザ光を発生するための半導体積層
構造１２０を構成する活性層を、共振器にてレーザ光の
分布帰還を発生させるための周期構造を持つよう波型構
造とした利得結合型ＤＦＢレーザも考えられることは言
うまでもない。この場合、ガイド層は、その活性層との
距離が共振器長方向に沿って変化した、均一な層構造の
ＩｎＧａＡｓＰ層から構成する。
【００７５】実施の形態３．図８は本発明の実施の形態
３によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図８
(a) はそのリッジ部における共振器長方向と平行な断面
の構造を示し、図８(b) は活性層とガイド層との位置関
係を示す平面図である。また、図８(c) は、該ＤＦＢレ
ーザの製造プロセスにて用いる選択処理用マスクの形状
を示す平面図である。
【００７６】図において、図２３と同一符号は従来のＤ
ＦＢレーザ２００と同一のものを示し、１０３は、レー
ザ光を発生するための半導体積層構造１３０を有する本
実施の形態３のＤＦＢレーザである。この半導体積層構
造１３０は、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる歪み多重量子
井戸活性層（ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷ活性層）３３
を、ｐ−ＩｎＰ下クラッド層２３及びｎ−ＩｎＰ上クラ
ッド層４３の間に挟み込んで構成されている。この半導
体積層構造１３０の一端側端面に低反射膜が、他端側端
面に高反射膜がコーティングされており、これにより共
振器が構成されている。
【００７７】さらに、この実施の形態３では、上記半導
体積層構造１３０は、そのレーザ光出射方向と垂直な方
向の幅が、その低反射膜側端面から高反射膜側端面にか
けて徐々に狭くなる平面形状を有しており、これがリッ
ジ部２２３（図９(b) 参照）となっている。
【００７８】該リッジ部２２３の両側の基板１上には、
電流ブロック層７ａ〜７ｃがそれぞれ積層されており、
該リッジ部の両側の電流ブロック７ａ〜７ｃにより光閉
じ込め構造１１３ａ，１１３ｂが構成されている。
【００７９】そして、上記リッジ部２２３及びその両側
の電流ブロック層７ｃ上には、共振器長方向における周
期構造を有する埋め込み格子構造のガイド層５３が形成
されている。またこのガイド層５３上には、隣接するＩ
ｎＧａＡｓＰ領域の間のスペース部分を埋め込むよう全
面に低濃度のｎ−ＩｎＰコンタクト層６が形成され、該
低濃度コンタクト層６上には高濃度のｎ−ＩｎＰコンタ
クト層９が形成されている。
【００８０】このような構成のＤＦＢレーザ１０３で
は、ガイド層５３の、活性層３３と対向する領域の面積
が、共振器長方向に沿って、共振器の低反射膜側の端面
から高反射側の端面にかけて徐々に減少しており、これ
により、上記（１）式におけるガイド層への光の浸み出
し率Γが共振器長方向にて変化することとなり、結合定
数κの共振器長方向における変化が生ずることとなる。
また、結合定数は、該共振器内での電界分布が均一化さ
れるよう、共振器長方向にて変化している。
【００８１】次に製造方法について説明する。図９及び
図１０は上記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程順に説
明するための断面図であり、図９(a) 〜(d) ，図１０
(a) ，(b) は、該ＤＦＢレーザの低反射膜側端面の構造
を、図９(e) 〜(h) ，図１０(c) ，(d) は、そのリッジ
部における共振器長方向と平行な断面の構造をそれぞれ
工程順に示している。
【００８２】まず、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、厚さ１．５
μｍのｐ−ＩｎＰ層２ａ，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる
厚さ０．１μｍ程度の歪み多重量子井戸層３ａ，及び厚
さ０．１５μｍのｎ−ＩｎＰ層４ａを、ＭＯＣＶＤ法に
より順次成長し、その後、該ｎ−ＩｎＰ層４ａ上に、図
８(c) に示すように絶縁性マスク５０を形成する（図９
(a) ，(e) ）。このマスク５０は、その一端側から他端
側にかけてその幅が徐々に減少した平面形状を有してい
る。
【００８３】次に、上記マスク５０を用いて、上記各層
４ａ，３ａ，２ａ及び基板１の上部を選択的にエッチン
グして、ストライプ状リッジ部２２３を形成する（図９
(b)，(f) ）。続いて、該マスク５０を用いて、上記基
板１上の該リッジ部２２３の両側に選択的にｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層７ａ，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層７ｂ，
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層７ｃを順次成長し、これによ
り上記光閉じ込め構造１１３ａ，１１３ｂを形成する
（図９(c) ，(g) ）。
【００８４】その後、上記リッジ部２２３及び電流ブロ
ック層７ｃ上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５３ａを形成し
（図９(d) ，(h) ）、さらに図２４(b) ，(f) 及び２４
図(c) ，(g) に示す工程と同様に処理を行って、上記ｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ層５３ａを加工し、ＩｎＧａＡｓＰ領
域とスペース領域とが上記所定方向に交互に並ぶ周期構
造を有するｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５３を形成する
（図１０(a) ，(c) ）。
【００８５】そして、ＳｉＯ2 マスク２０ａを除去した
後、再びＭＯＣＶＤ法を用いて低濃度ｎ−ＩｎＰコンタ
クト層６を、該ＩｎＧａＡｓＰ層５３のスペース領域が
埋め込まれるよう全面に成長し、さらにその上に高濃度
ｎ−ＩｎＰコンタクト層９を成長する（図１０(b) ，
(d) ）。
【００８６】その後は、上記図２５(d) ，(i) 及び図２
５(e) ，(j) に示す工程と同様の処理により、ｐ電極１
０ａ及びｎ電極１０ｂを形成して、ＤＦＢレーザ１０３
を完成する。
【００８７】次に作用効果について説明する。このよう
に本実施の形態３では、活性層３３を、その幅が共振器
の低反射膜側端面から高反射膜側端面にかけて徐々に減
少した構造としたので、上記（１）式におけるガイド層
への光の浸み出し率Γが共振器長方向にて変化すること
となり、結合定数κの共振器長方向における変化が生ず
ることとなる。また、結合定数は、該共振器内での電界
分布が均一化されるよう、共振器長方向にて変化してい
るので、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の劣
化を効果的に抑制することができる。
【００８８】さらに、本実施の形態３では、光導波路と
なる帯状リッジ部２２３のエッチング加工により、上記
結合定数が該共振器内での電界分布が均一化されるよ
う、共振器長方向にて変化した構造を実現できるので、
ＤＦＢレーザの形成プロセスにて選択成長処理を行う必
要がなく、このため上記実施の形態１，２よりもＤＦＢ
レーザの作製を容易に行うことができる効果もある。
【００８９】なお、上記実施の形態３では、活性層３３
の幅を共振器長方向にて変化させた構造を示したが、活
性層の幅だけでなくガイド層の幅も、共振器長方向に変
化させるようにしてもよく、このような構成のＤＦＢレ
ーザを、実施の形態３の変形例として以下に説明する。
【００９０】図１１は本発明の実施の形態３の変形例に
よるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図１１
(a) はそのリッジ部における共振器長方向と平行な断面
の構造を示し、図１１(b) は活性層とガイド層との位置
関係を示す平面図である。また、図１１(c) は、該ＤＦ
Ｂレーザの製造プロセスにて用いる選択処理用マスクの
形状を示す平面図である。
【００９１】図において、１０３ａはこの変形例による
ＤＦＢレーザであり、このＤＦＢレーザ１０３ａでは、
上記半導体積層構造１３０だけでなく、ガイド層５３１
も、その共振器長方向と垂直な方向の幅を共振器長方向
にて、上記積層構造１３０の幅と同様に変化させた構造
となっている。その他の構成は実施の形態３のＤＦＢレ
ーザ１０３と同一である。
【００９２】このような構成のＤＦＢレーザ１０３ａの
製造方法は、従来のＤＦＢレーザ２００の製造方法と
は、その図２５(a) ，(f) に示す工程にて、選択エッチ
ング用マスクとして、図１１(c) に示す平面パターンを
有するマスク６０を用いる点のみ異なっている。
【００９３】このような構造のＤＦＢレーザ１０３ａに
おいても、ガイド層５３１の、活性層３３と対向する領
域の面積が、共振器長方向に沿って、共振器の低反射膜
側端面から高反射膜側端面にかけて徐々に減少してお
り、これにより、上記（１）式におけるガイド層への光
の浸み出し率Γが共振器長方向にて変化することとな
り、結合定数κの共振器長方向における変化が生ずるこ
ととなる。また、結合定数は、該共振器内での電界分布
が均一化されるよう、共振器長方向にて変化しているの
で、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の劣化を
効果的に抑制することができる。
【００９４】さらに、このＤＦＢレーザ１０３ａでは、
従来のＤＦＢレーザ２００の製造プロセスにおけるメサ
エッチングの際のエッチングマスクの形状を変えるだけ
で、ＳＨＢ現象による電界の不均一な分布を均一化する
ための構造を簡単に実現できるという効果もある。
【００９５】実施の形態４．図１２は本発明の実施の形
態４によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図
１２(a) はそのリッジ部における共振器長方向と平行な
断面の構造を示し、図１２(b) はその結合定数の共振器
長方向における分布を示している。
【００９６】図において、図２３と同一符号は従来のＤ
ＦＢレーザ２００と同一のものを示し、１０４は、レー
ザ光を発生するための半導体積層構造１１０を有する本
実施の形態４のＤＦＢレーザである。この半導体積層構
造１１０は、従来のＤＦＢレーザ２００における半導体
積層構造２１０と同様、上下のクラッド層２，４の間に
活性層３を挟み込んで構成されている。また、半導体積
層構造１１０の一端側側面に低反射膜が、他端側側面に
高反射膜がコーティングされており、これにより共振器
が構成されている。また、上記半導体積層構造１１０上
には、共振器にてレーザ光の分布帰還を発生させるため
の周期構造を有する埋め込み格子構造の多層光ガイド層
５４が形成されている。
【００９７】そしてこのＤＦＢレーザ１０４では、多層
光ガイド層５４は部分的に多層構造となっており、この
多層構造では、上記共振器長方向に沿って積層数が変化
している。また、該ガイド層５４における積層数は、上
記光導波領域にて該共振器長方向における実効屈折率の
変化が生ずるよう変化させている。
【００９８】具体的には、上記ガイド層５４は、その高
反射膜側部分Ｇ１を１層構造とし、その低反射膜側部分
Ｇ３を３層構造とし、さらにその中間部分Ｇ２を２層構
造としたものである。つまり、上記高反射膜側部分Ｇ１
は、第１のｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５４ａからな
り、上記中間部分Ｇ２は、第１，第２のｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層５４ａ，５４ｂからなり、上記低反射膜側
部分Ｇ３は、第１，第２，第３のｎ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層５４ａ，５４ｂ，５４ｃからなる。ここで、各ガ
イド層の組成はそれぞれ異なるものとしている。ここ
で、上記第１〜第３のｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５４
ａ〜５４ｃはそれぞれ、層厚が２０ｎｍ，Ｓのドープに
よるキャリア濃度が５×１０17〜１×１０18ｃｍ-3程度
となっており、各ガイド層のバンドギャップエネルギー
は、波長換算値で表すと、１．３〜０．９μｍの範囲内
で適宜設定されている。この場合、下側のガイド層では
上側のガイド層に比べて、そのバンドギャップエネルギ
ーの波長換算値を大きく設定するのが好ましい。
【００９９】そして、この実施の形態４のＤＦＢレーザ
１０４では、多層光ガイド層５４の積層数の変化によ
り、上記（１）式における屈折率差△ｎとガイド層への
浸み出し率Γが階段状に変化しており、これによって、
結合定数κの分布は、図１２(b) に示すように、該共振
器内での電界分布を均一化するものとなっている。
【０１００】このような構成のＤＦＢレーザ１０４にお
ける多層光ガイド層５４は、上記第１〜第３のｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層５４ａ〜５４ｃを順次積層した後、各層を
選択的に除去することにより形成することができる。
【０１０１】次に製造方法について説明する。図１３及
び図１４は上記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程順に
説明するための側面図及び断面図であり、図１３(a) 〜
(c) ，図１４(a) 〜(c) は、その低反射膜側端面の構造
を、図１３(d) 〜(f) ，図１４(d) 〜(f) は、そのリッ
ジ部における共振器長方向と平行な断面の構造をそれぞ
れ工程順に示している。
【０１０２】まず、ｐ−ＩｎＰ基板１上に、厚さ１．５
μｍのｐ−ＩｎＰ層２ａ，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰからなる
厚さ０．１μｍ程度の歪み多重量子井戸層３ａ，及び厚
さ０．１５μｍのｎ−ＩｎＰ層４ａをＭＯＣＶＤ法によ
り順次成長し、さらに、該ｎ−ＩｎＰ層４上に第１〜第
３のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５４ａ〜５４ｃを順次成長す
る。その後、高反射膜側部分Ｇ１及び中間部分Ｇ２に対
する選択的なエッチング処理により、これらの部分の第
３のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層５４ｃを選択的に除去し、さ
らに上記高反射膜側部分Ｇ１に対する選択的なエッチン
グ処理により、この部分の第２のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層
５４ｂを選択的に除去する（図１３(a)，(d) ）。
【０１０３】続いて、干渉露光法を用いて写真製版を行
い、これにより形成されたフォトマスクを用いてＳｉＯ
2 膜のパターニングを行い、所定方向における周期構造
を有するＳｉＯ2 マスク４０ａを形成する（図１３(b)
，(e) ）。
【０１０４】さらに、該ＳｉＯ2 マスク４０ａをエッチ
ングマスクとして、上記第１〜第３のｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層５４ａ〜５４ｃをエッチングして、共振器長方向に
沿って、ＩｎＧａＡｓＰ領域とスペース領域とが交互に
並ぶ周期構造を有する多層構造のＩｎＧａＡｓＰ層５４
１を形成する（図１３(c) ，(f) ）。
【０１０５】次に、ＳｉＯ2 マスク４０ａを除去した
後、再びＭＯＣＶＤ法を用いてｎ−ＩｎＰ層６ａを、該
ＩｎＧａＡｓＰ層５４１のスペース領域が埋め込まれる
よう全面に成長する（図１４(a) ，(d) ）。
【０１０６】その後、上記所定方向に沿って所定の幅を
有する帯状マスク２０ｂを形成し（図１４(b) ，(e)
）、これをエッチングマスクとして、基板上の各半導
体層を選択的にエッチングして、断面メサ形の帯状リッ
ジ部２２４を形成する（図１４(c) ，(f) ）。これによ
り、つまり、上記リッジ部２２４を構成する下クラッド
層２，活性層３，上クラッド層４，多層光ガイド層５
４，及び低濃度コンタクト層６が形成される。
【０１０７】そして、従来のＤＦＢレーザの製造方法に
おける図２５(c) ，(h) に示すように、上記マスク２０
ｂを用いた選択成長を行って、帯状リッジ部２２４の両
側に電流ブロック層７ａ〜７ｃを形成し、さらに、図２
５(d) ，(i) に示す工程と同様に処理を行って、高濃度
コンタクト層９を形成し、最後に図２５(e) ，(j) に示
す工程と同様に処理を行ってオーミック性のｎ電極１０
ｂ及びｐ電極１０ａを形成する。これによりＤＦＢレー
ザ１０４を完成する。
【０１０８】次に作用効果について説明する。このよう
な構成のＤＦＢレーザ１０４では、レーザ光の分布帰還
のための周期構造をもつ多層光ガイド層５４を、その低
反射膜側部分Ｇ３，中間部分Ｇ２，及び高反射膜側部分
Ｇ１にて、これを構成する半導体層の積層数を変化させ
た構造としたので、上記（１）式における屈折率差△ｎ
とガイド層への浸み出し率Γが階段状に変化し、図１２
(b) に示すような結合定数κの分布が実現できる。ま
た、結合定数は、該共振器内での電界分布が均一化され
るよう、共振器長方向にて変化しているので、ＳＨＢ現
象による光出力電流特性の線形性の劣化を効果的に抑制
することができる。
【０１０９】また、この実施の形態４では、ガイド層を
多層構造としているので、選択成長法で単層構造のガイ
ド層の組成を徐々に変化させる方法に比べると、大きく
組成の異なる材料を積層することができ、このため共振
器両端面間での屈折率差△ｎの変化を大きくすることが
でき、これにより結合定数κの変化量を大きくすること
ができる。
【０１１０】実施の形態５．図１５は本発明の実施の形
態５によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図
１５(a) はそのリッジ部における共振器長方向と平行な
断面の構造を示し、図１５(b) はその結合係数の共振器
長方向における分布を示している。
【０１１１】図において、図２３と同一符号は従来のＤ
ＦＢレーザ２００と同一のものを示し、１０５は、レー
ザ光を発生するための半導体積層構造１１０を有する本
実施の形態５のＤＦＢレーザである。この半導体積層構
造１１０は、従来のＤＦＢレーザ２００における半導体
積層構造２１０と同様、上下のクラッド層２，４の間に
活性層３を挟み込んでなる構造となっている。また、こ
の半導体積層構造１１０の一端側端面には低反射膜が、
他端側端面に高反射膜がコーティングされており、これ
により共振器が構成されている。
【０１１２】そしてこのＤＦＢレーザ１０５は、共振器
にてレーザ光の分布帰還を発生させるための周期構造を
有する埋め込み格子構造のガイド層５５を有している。
このガイド層５５は、第１領域と第２領域とが共振器長
方向に交互に配列されたストライプ状平面パターンを有
し、隣接する第１及び第２領域間での層厚比が、該共振
器内での電界分布が均一化されるよう、該共振器長方向
に変化した構造となっている。具体的には、上記ガイド
層５５を構成するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、共振器長方
向に一定ピッチで凹状溝５５０ａを複数形成した構造と
なっており、該凹状溝５５０ａの深さは、高反射膜側端
面に近いものほど浅くなるようになっている。なお、上
記ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層の凹状溝５５０ａの形成部分は
ガイド層５５の第２領域に、また該ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
層の、凹状溝５５０ａ間の部分は、ガイド層５５の第１
領域に対応している。
【０１１３】次に製造方法について説明する。図１６は
上記ＤＦＢレーザの製造方法を主要工程順に説明するた
めの図であり、図１６(a) 〜(f) は、その低反射膜側端
面の構造を、図１６(g) 〜(l) は、そのリッジ部におけ
る共振器長方向と平行な断面の構造をそれぞれ工程順に
示している。また、図１７(a) 〜(d) は、上記図１６
(g) 〜(j) の要部を拡大して示す図である。
【０１１４】まず、ｐ−ＩｎＰ基板上に、厚さ１．５μ
ｍのｐ−ＩｎＰ下クラッド層２ａ、厚さ０．１μｍのｉ
−ＩｎＧａＡｓＰ歪み多重量子井戸層３ａ、厚さ０．１
５μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層４ａ、及び厚さ０．０４
μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５５ａをＭＯＣＶＤ
法により連続的に成長する。その後、図５(c) に示す選
択成長用マスク４０と同様な平面パターンを有する選択
成長用マスク６０を、上記ガイド層５５ａ上に形成し、
これをマスクとして、ＭＯＣＶＤによる選択成長を行っ
て、共振器長方向にて厚さが変化した低濃度のｎ−Ｉｎ
Ｐコンタクト層６６ａを成長する（図１６(a) ，(g) 及
び図１７(a) ）。このときコンタクト層６６ａの最も層
厚が薄い部分を０．０２μｍ，その最も厚い部分を０．
０６μｍとする。これは層厚比として１：３に相当する
が、この層厚比は通常の選択成長技術により十分実現可
能である。
【０１１５】続いて、干渉露光法を用いて写真製版を行
い、これにより形成されたフォトマスクを用いてＳｉＯ
2 膜のパターニングを行い、上記共振器長方向における
周期構造を有するＳｉＯ2 マスク７０を形成する（図１
６(b) ，(h) 及び図１７(b)）。
【０１１６】次に、メタン系ドライエッチング法を用い
て、上記マスク７０をエッチングマスクとして基板に対
して垂直方向にエッチングを行う（図１６(c) ，(i) 及
び図１７(c) ）。このときエッチング深さを０．０６μ
ｍとすると、ｎ−ＩｎＰコンタクト層６６の層厚が０．
０２μｍの部分ではエッチングはガイド層５５ｂの底面
まで進むが、その層厚が０．０６μｍの領域ではガイド
層５５ｂの上面まででエッチングは停止する。この結
果、ガイド層５５ｂとして、その溝形成部分とこれに隣
接する平坦部分とでの断面積の比率が、５０％から１０
０％まで共振器長方向に沿って徐々に変化したものが得
られる。これにより相対的な結合定数は、共振器長方向
に沿って１．０から０まで変化する。
【０１１７】次に、ＳｉＯ2 マスク７０を除去した後、
再びＭＯＣＶＤ法を用いて低濃度のｎ−ＩｎＰ層を、上
記ガイド層５５ｂの凹状溝を埋め込むよう形成する。こ
れにより、低濃度ｎ−ＩｎＰコンタクト層６ａが形成さ
れる（図１６(d) ，(j) 及び図１７(d) ）。このコンタ
クト層６ａは、ガイド層５５ｂの平坦部分での厚さが約
１．５μｍとなっている。
【０１１８】その後、所定の幅を有する帯状マスク２０
ｂを上記共振器長方向に沿って形成し（図１６(e) ，
(k) ）、これをエッチングマスクとして、基板上の各半
導体層を選択的にエッチングして、断面メサ形の帯状リ
ッジ部２２５を形成する（図１６(f) ，(l) ）。つま
り、上記リッジ部２２５を構成する、下クラッド層２，
活性層３，上クラッド層４，ガイド層５５，及び低濃度
コンタクト層６を形成する。
【０１１９】その後、上記帯状マスク２０ｂを選択成長
用マスクとして、該リッジ部２２５の両側に電流ブロッ
ク層７ａ〜７ｃを形成し、さらに図２５(d) ，(i) に示
す工程と同様の処理を行って高濃度ｎ−ＩｎＰコンタク
ト層９を形成し、最後に図２５(e) ，(j) に示す工程と
同様の処理を行ってオーミック性のｎ電極１０ｂ及びｐ
電極１０ａを形成する。これによりＤＦＢレーザ１０５
を完成する。
【０１２０】次に作用効果について説明する。上記ＤＦ
Ｂレーザ１０５のガイド層５５では、共振器長方向と平
行な断面における、隣接する第１領域（平坦部分）と第
２領域（溝形成部分）とでの断面積の比率（以下、デュ
ーティ比ともいう。）を、該共振器長方向にて変化させ
ているので、共振器内の相対的な結合定数を０から１．
０まで変化させることができる。
【０１２１】すなわち、例えば、選択成長を用いて、ガ
イド層の厚みを変えて結合定数を変化させる方法では、
共振器の一端側と他端側との間での結合定数比を１対３
までしかとれないが、上記実施の形態５のようにガイド
層５５の断面積のデューティ比を変える方法では、共振
器内にて結合定数比は１から無限大まで変えることがで
きる。
【０１２２】通常のＤＦＢレーザにおいては、回折格子
を構成するＩｎＧａＡｓＰガイド層は、隣接する第１領
域と第２領域との合計断面積に対する第１領域の断面積
の比率が５０％となるよう形成される。この場合、回折
格子による結合定数ｋは、設計されたガイド層の厚さお
よびｎ−ＩｎＰクラッド層の厚さに対して最大値とな
る。
【０１２３】これを図１８を用いて説明すると、図に示
すようにマーク部分の面積率（つまり隣接する第１及び
第２領域におけるＩｎＧａＡｓＰ部分の占める割合）が
５０％のとき、相対的な結合定数は最大（１．０）とな
るが、マーク部分の面積率が５０％から増えると相対的
な結合定数は線型的に減少する。例えば、マーク部分の
面積率が７５％になると、相対的な結合定数は、マーク
部分の面積率が５０％の場合の１／２となり、さらにマ
ーク部分の面積率が１００％になると、相対的な結合定
数は０になる。なお、上記マーク部分の面積率が５０％
から減少する場合も同様に相対的な結合定数は線型的に
減少し、マーク部分の面積率が０％になると結合定数も
０となる。
【０１２４】このようなことから、図１５に示すよう
に、ガイド層の隣接する第１及び第２領域における断面
積を共振器長方向に沿って徐々にかつ線型的に変化させ
ることにより、共振器内の共振器長方向における各部位
が異なる結合定数を有することになる。例えば、図１５
(b) に示すガイド層５５の構造に対応した共振器内での
結合定数の分布は、図１５(b) に示すように低反射膜側
端面Ｌ0 から高反射膜側端面Ｌ1 にかけて線型的に変化
したものとなる。
【０１２５】この結果、空間的ホールバーニングによる
共振器内の光子分布の不均一性が、共振器長方向におけ
る結合定数の線型的な変化により補償されることとな
り、光子分布の平坦化が図られる。
【０１２６】なお、ガイド層が均一な周期の回折格子構
造を有し、かつ共振器の両端面に低反射膜，及び高反射
膜のコーティング処理を施したＤＦＢレーザでは、回折
格子の共振器端面における位相によって光子分布は様々
な関数に対応したものとなるため、共振器がこの光子分
布をうまく補償できる結合定数分布を持つ場合にのみＳ
ＨＢ現象の抑制効果が得られることに留意すべきであ
る。
【０１２７】次に本実施の形態５の変形例について説明
する。図１９はこの変形例によるＤＦＢレーザを説明す
るための図であり、図１９(a) はそのリッジ部における
共振器長方向と平行な断面の構造を示し、図１９(b)は
その結合係数の共振器長方向における分布を示してい
る。
【０１２８】図において、図１５と同一符号は実施の形
態５のＤＦＢレーザ１０５と同一のものを示し、１０５
ａは、実施の形態５の変形例によるλ／４シフト型ＤＦ
Ｂレーザである。このＤＦＢレーザ１０５ａでは、ガイ
ド層５５１により構成される回折格子は、その位相が共
振器の中央で半波長だけ変化しており、共振器の両端面
には無反射コーティングが施されている。
【０１２９】このような構成のＤＦＢレーザ１０５ａで
は、光子分布は回折格子の共振器端面での位相に依らな
いため、結合定数の共振器長方向に傾斜した分布は、常
に空間的ホールバーニングを抑圧する効果を持つ。
【０１３０】例えば、上記ＤＦＢレーザ１０５ａでは、
光子の分布は、その密度が図１９(b) に点線で示すよう
に、共振器長方向における共振器中央部分で最大とな
り、共振器両端面側に近づくにつれて小さくなる分布と
なっており、この場合には、図１９(b) に示すように、
共振器中央の位相シフト位置に対して対称であり、しか
もその値が該位相シフト位置において極小値を持ち、か
つ共振器端面に近づくにつれて増加する結合定数の分布
が有効である。
【０１３１】なお、本実施の形態５では、結合定数が共
振器長方向にて線型的（１次関数的）に変化するように
した場合を示したが、結合定数の分布はこれに限るもの
ではない。
【０１３２】実施の形態６．図２０は本発明の実施の形
態６によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、結
合定数の分布を示している。
【０１３３】この実施の形態６のＤＦＢレーザは、ガイ
ド層を、その隣接する第１及び第２領域における断面積
を共振器長方向に沿って徐々にかつ２次関数的に変化さ
せている点が上記実施の形態５のＤＦＢレーザと異なっ
ている。
【０１３４】このような構成では、例えば、ガイド層の
構造に対応した共振器内での結合定数の分布は、図２０
に示すように低反射膜側端面から高反射膜側端面にかけ
て２次関数的に変化したものとなる。
【０１３５】空間的ホールバーニングによる共振器内の
光子分布は、一般的に、図２０に点線で示すように、共
振器長方向にて２次関数的に変化したものとなってお
り、理論計算上は、結合定数の共振器長方向における変
化が２次関数的なものである場合、より効果的に空間的
ホールバーニングが抑えられることとなる。
【０１３６】実施の形態７．図２１は本発明の実施の形
態７によるＤＦＢレーザを説明するための図であり、図
２１(a) は、そのリッジ部における共振器長方向に平行
な断面の構造を示し、図２１(b) は、該ＤＦＢレーザを
構成する半導体層の、共振器長方向の所定の位置での層
厚方向における組成の分布を示している。
【０１３７】図において、図１５と同一符号は実施の形
態５のＤＦＢレーザ１０５と同一のものを示し、１０７
は、共振器長方向に一定ピッチで凹状溝５５１を複数形
成した構造のガイド層５７を有する本実施の形態７のＤ
ＦＢレーザである。このガイド層５７は、上記実施の形
態５と同様、第１領域と第２領域とが共振器長方向に交
互に配列されたストライプ状平面パターンを有し、隣接
する第１及び第２領域間での層厚比が、該共振器内での
電界分布が均一化されるよう、該共振器長方向に変化し
た構造となっている。具体的には、上記ガイド層５７を
構成するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層は、共振器長方向に一定
ピッチで凹状溝５５０ａを複数形成した構造となってお
り、該凹状溝５５０ａの深さは、高反射膜側端面に近い
ものほど浅くなるようになっている。
【０１３８】そしてこの実施の形態７では、上記ガイド
層５７を構成するＩｎＧａＡｓＰ層は、層厚方向に組成
が連続的に変化させた構造としている。
【０１３９】このＤＦＢレーザ１０７の製造方法は、ガ
イド層５７としてのＩｎＧａＡｓＰ層の成長工程にて、
成膜用ガスの流量比を変化させる点でのみ、上記実施の
形態５の上記ＤＦＢレーザ１０５の製造方法と異なって
いる。なお、ＩｎＧａＡｓＰ層の組成は、例えば、その
バンドギャップエネルギーの波長換算値で表すと、その
成長中にガス流量比の制御により、１．００μｍから
１．１８μｍまで連続的に変えることができる。
【０１４０】この実施の形態７では、ガイド層５７をそ
の組成が層厚方向に連続的に変化し、かつ共振器長方向
に一定ピッチで形成した複数の凹状溝を有する構造とし
ているので、その製造プロセスで用いられるｎ−ＩｎＰ
層６６ａ（図１７(a) 参照）の層厚の変化が１次関数に
対応したものであっても、共振器長方向での結合定数の
変化は、高次関数となる。従って、層厚が共振器長方向
にて変化したｎ−ＩｎＰ層６６ａの選択成長を、その層
厚の変化が高次関数に対応したものとなるように制御し
なくても、空間的なホールバーニングの抑圧に有利な関
数形状に対応した結合係数の分布を容易に実現できる効
果がある。
【０１４１】
【発明の効果】以上のようにこの発明（請求項１）に係
る分布帰還型半導体レーザによれば、活性層とガイド層
との光結合強度の、光導波領域での光導波方向における
周期的な変化により、該光導波領域にてレーザ光の分布
帰還を発生させる共振器構造を備え、上記光結合強度に
対応する結合係数を変化させる要素である該活性層の
幅，該ガイド層の材料組成，及びガイド層と活性層との
距離のうちの少なくとも１つの要素を共振器長方向にて
変化させたので、結合定数の共振器長方向における分布
により、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の劣
化を抑制可能な構造を実現できる。
【０１４２】この発明（請求項２）によれば、上記請求
項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイ
ド層を構成する半導体結晶の組成を、上記共振器長方向
における結合係数の変化により該共振器内での電界分布
が均一化されるよう、該共振器長方向における位置に応
じて変化させたので、上記光導波領域での実効屈折率の
変化により共振器の持つ結合定数を変化させて、ＳＨＢ
現象による光出力電流特性の線形性の劣化を制御性よく
抑制することができる。
【０１４３】この発明（請求項３）によれば、上記請求
項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイ
ド層と上記活性層との間の距離を、上記共振器長方向に
おける結合係数の変化により該共振器内での電界分布が
均一化されるよう、該共振器長方向における位置に応じ
て変化させたので、上記活性層からガイド層への光のし
み出し率により共振器の持つ結合定数を変化させて、Ｓ
ＨＢ現象による光出力電流特性の線形性の劣化を抑制す
ることができる。
【０１４４】また、ガイド層と上記活性層との間の距離
により、上記共振器長方向における結合定数を変化させ
ているので、ＤＦＢレーザの製造プロセスにおける半導
体層の成長処理により結合定数を変化させることがで
き、結合定数の制御性及び再現性を優れたものとでき
る。
【０１４５】この発明（請求項４）によれば、上記請求
項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記活性
層の共振器長方向と垂直な方向の幅を、上記光導波領域
にて該共振器長方向における結合係数の変化が生ずるよ
う、該共振器長方向における位置に応じて変化させたの
で、上記活性層からガイド層への光のしみ出し率により
共振器の持つ結合定数を変化させて、ＳＨＢ現象による
光出力電流特性の線形性の劣化を抑制することができ
る。
【０１４６】また、活性層の幅により上記共振器長方向
における結合定数を変化させているので、結合定数が変
化した構造のＤＦＢレーザを、活性層のエッチング処理
により簡単に製造できる効果もある。
【０１４７】この発明（請求項５）によれば、上記請求
項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記光導
波領域を、上記活性層，上下のクラッド層，及びガイド
層にからなる光導波路とし、該光導波路の共振器長方向
と垂直な方向の幅を、上記共振器長方向における結合係
数の変化により該共振器内での電界分布が均一化される
よう、該共振器長方向における位置に応じて変化させた
ので、上記活性層からガイド層への光のしみ出し率によ
り共振器の持つ結合定数を変化させて、ＳＨＢ現象によ
る光出力電流特性の線形性の劣化を抑制することができ
る。
【０１４８】また、上記活性層，上下のクラッド層，及
びガイド層にからなる光導波路の幅により上記共振器長
方向における結合定数を変化させているので、結合定数
が変化した構造のＤＦＢレーザを、通常のメサエッチン
グ処理におけるマスク形状を変えるだけで、簡単に製造
できる効果もある。
【０１４９】この発明（請求項６）によれば、上記請求
項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイ
ド層の少なくとも一部を多層構造とするとともに、該ガ
イド層における積層数を、上記共振器長方向における結
合係数の変化により該共振器内での電界分布が均一化さ
れるよう、上記共振器長方向にて変化させたので、上記
光導波領域での実効屈折率、及び上記活性層からガイド
層への光のしみ出し率により、共振器の持つ結合定数を
変化させて、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の線形性
の劣化を抑制することができる。
【０１５０】また、ガイド層を多層構造としているの
で、単層構造のガイド層に比べてガイド層の組成の変化
を大きくすることができ、このため実効屈折率の変化を
大きくすることができ、これにより結合定数の大きな変
化により、ＳＨＢ現象による光出力電流特性の大きな線
形歪を補償することもできる。
【０１５１】この発明（請求項７）によれば、上記請求
項６記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガイ
ド層の多層構造部分を構成する各半導体層を、その結晶
組成が互いに異なるよう構成したので、各半導体層の組
成が同一である場合に比べて、ガイド層の組成の変化を
大きくすることができ、このため実効屈折率の変化をよ
り大きなものとすることができ、これによりＳＨＢ現象
による光出力電流特性の著しい線形性の劣化を効果的に
抑制することができる。
【０１５２】この発明（請求項８）に係る分布帰還型半
導体レーザによれば、光導波領域での光導波方向に対す
る周期構造を持つよう形成され、該光導波領域にて上記
レーザ光の分布帰還を発生させる共振器を構成するガイ
ド層を備え、該ガイド層を、第１領域と第２領域とが共
振器長方向に交互に配列されたストライプ状平面パター
ンを有し、隣接する第１及び第２領域間での層厚比が該
共振器長方向における位置に応じて変化した構造とした
ので、結合定数の共振器長方向における分布により該共
振器内での電界分布が均一化して、ＳＨＢ現象による光
出力電流特性の線形性の劣化を抑制可能な構造を実現で
きる。
【０１５３】また、該ストライプ状平面パターンを有す
るガイド層における、隣接する第１及び第２領域間での
層厚比により結合定数を変化させるようにしたので、共
振器の一端側端面と他端側端面とでの結合定数の比率
を、１から無限大まで変化させることができ、ＳＨＢ現
象による光出力電流特性の線形性の劣化を、その程度が
非常に大きなものまで広い範囲に渡って抑制することが
できる効果がある。
【０１５４】この発明（請求項９）によれば、上記請求
項８記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記隣接
する第１及び第２領域間での層厚比の共振器長方向にお
ける変化を、高次関数に対応した変化としたので、ＳＨ
Ｂ現象による共振器内での光子分布が２次関数的なもの
であることから、より効果的にＳＨＢ現象による光出力
電流特性の線形性の劣化を抑制することができる効果が
ある。
【０１５５】この発明（請求項１０）によれば、上記請
求項８記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、上記ガ
イド層を構成する半導体結晶の組成を、その層厚方向に
て変化させたので、結合定数の共振器長方向における変
化が、ガイド層の隣接する第１及び第２領域間での層厚
比の該共振器長方向における変化と、ガイド層の組成の
共振器長方向における変化とが合成されたものとなる。
このためガイド層の隣接する第１及び第２領域間での層
厚比が１次関数に対応したものであっても、結合定数の
共振器長方向における変化を、高次関数に対応した、Ｓ
ＨＢ現象による共振器内での電界の不均一性の抑制に有
利なものとできる効果がある。
【０１５６】この発明（請求項１１）に係る分布帰還型
半導体レーザの製造方法によれば、上クラッド層上にガ
イド層を形成した後、ガイド層上に半導体層を、その厚
さの変化が所定方向にて生ずるよう形成し、該半導体層
上に該所定方向における周期構造を有するエッチングマ
スクを形成し、その後、上記膜厚が変化した半導体層及
び上記ガイド層を選択的にエッチングするので、第１領
域と第２領域とが上記所定方向に交互に配列されたスト
ライプ状平面パターンを有し、隣接する第１及び第２領
域間での層厚比が上記所定方向に沿って変化した構造の
ガイド層を簡単に形成することができる。
【０１５７】この発明（請求項１２）によれば、上記請
求項１１記載の分布帰還型半導体レーザの製造方法にお
いて、上記膜厚が変化した半導体層及びガイド層のエッ
チング処理を、ドライエッチングにより行うので、上記
ガイド層を精度よく形成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１によるＤＦＢレーザの
断面構造(a) 、その結合係数の共振器長方向における分
布(b) 、その製造プロセスで用いるマスクの形状(c) を
示す図である。
【図２】 上記実施の形態１によるＤＦＢレーザの製造
方法のメサエッチング処理までの各主要工程における、
低反射膜側端面の構造(a) 〜(e) 及びそのリッジ部の断
面構造(f) 〜(j) を示す図である。
【図３】 上記実施の形態１によるＤＦＢレーザの製造
方法のメサエッチング処理以降の各主要工程における、
低反射膜側端面の構造(a) 〜(e) 及びそのリッジ部の断
面構造(f) 〜(j) を示す図である。
【図４】 上記実施の形態１の変形例１によるＤＦＢレ
ーザの断面構造(a)及びその変形例２によるＤＦＢレー
ザの断面構造(b) を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態２によるＤＦＢレーザの
断面構造(a) 、その変形例によるＤＦＢレーザ(b) の断
面構造、及び実施の形態２の製造プロセスで用いるマス
クの形状(c) を示す図である。
【図６】 上記実施の形態２によるＤＦＢレーザの製造
方法のメサエッチング処理までの各主要工程における、
低反射膜側端面の構造(a) 〜(e) 及びそのリッジ部の断
面構造(f) 〜(j) を示す図である。
【図７】 上記実施の形態２によるＤＦＢレーザの製造
方法のメサエッチング処理以降の各主要工程における、
低反射膜側端面の構造(a) ，(b) 及びそのリッジ部の断
面構造(c) ，(d) を示す図である。
【図８】 本発明の実施の形態３によるＤＦＢレーザを
断面構造(a) 、その活性層とガイド層との位置関係(b)
、及びその製造方法に用いるエッチングマクスの平面
形状(c) を示す図である。
【図９】 上記実施の形態３によるＤＦＢレーザの製造
方法のガイド層形成処理までの各主要工程における、低
反射膜側端面の構造(a) 〜(d) 及びそのリッジ部の断面
構造(e) 〜(h) を示す図である。
【図１０】 上記実施の形態３によるＤＦＢレーザの製
造方法のガイド層の加工工程及びコンタクト層の形成工
程における、低反射膜側端面の構造(a) ，(b) 及びその
リッジ部の断面構造(c) ，(d) を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３の変形例によるＤＦ
Ｂレーザを断面構造(a) 、その活性層とガイド層との位
置関係(b) 、及びその製造方法に用いるエッチングマク
スの平面形状(c) を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態４によるＤＦＢレーザ
の断面構造(a) 、及びその結合係数の共振器長方向にお
ける分布(b) を示す図である。
【図１３】 上記実施の形態４によるＤＦＢレーザの製
造方法のガイド層の加工工程における、低反射膜側端面
の構造(a) 〜(c) 及びそのリッジ部の断面構造(d) 〜
(f) を示す図である。
【図１４】 上記実施の形態４によるＤＦＢレーザの製
造方法における低濃度コンタクト層の形成工程及びメサ
エッチング工程における、低反射膜側端面の構造(a) 〜
(c) 及びそのリッジ部の断面構造(d) 〜(f) を示す図で
ある。
【図１５】 本発明の実施の形態５によるＤＦＢレーザ
の断面構造(a) 、及び結合係数の分布(b) を示す図であ
る。
【図１６】 上記実施の形態５によるＤＦＢレーザの製
造方法の主要工程における、低反射膜側端面の構造(a)
〜(f) 及びそのリッジ部の断面構造(g) 〜(l) を示す図
である。
【図１７】 図１６(g) 〜(j) に示す断面構造を拡大し
て示す図(a) 〜(d)である。
【図１８】 上記実施の形態５におけるガイド層の隣接
する第１領域（平坦部分）及び第２領域（溝形成部分）
にてガイド層構成材料が占める断面積の割合と、結合定
数との関係を示す図である。
【図１９】 上記実施の形態５の変形例によるＤＦＢレ
ーザの断面構造(a)、及び結合係数の分布(b) を示す図
である。
【図２０】 本発明の実施の形態６によるＤＦＢレーザ
の結合係数の分布を示す図である。
【図２１】 本発明の実施の形態７によるＤＦＢレーザ
の断面構造(a) 、及び共振器長方向の所定の位置での層
厚方向における組成の分布(b) を示す図である。
【図２２】 従来のＤＦＢレーザの構造を示す斜視図で
ある。
【図２３】 従来のＤＦＢレーザの断面構造(a) 、及び
該共振器長方向における結合定数の分布(b) を示す図で
ある。
【図２４】 従来のＤＦＢレーザの製造方法のメサエッ
チング処理までの主要工程における、低反射膜側端面の
構造(a) 〜(d) 及びそのリッジ部の断面構造(e) 〜(h)
を示す図である。
【図２５】 従来のＤＦＢレーザの製造方法のメサエッ
チング処理以降の主要工程における、低反射膜側端面の
構造(a) 〜(e) 及びそのリッジ部の断面構造(f) 〜(j)
を示す図である。
【符号の説明】
１ ｐ−ＩｎＰ基板、２，２３ ｐ−ＩｎＰ下クラッド
層、３，３３ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷ活性層、
４，４２，４３ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層、６ 低濃度
ｎ−ＩｎＰコンタクト層、７ａ ｐ−ＩｎＰ下側電流ブ
ロック層、７ｂ ｎ−ＩｎＰ中央電流ブロック層、７ｃ
ｐ−ＩｎＰ上側電流ブロック層、９ 高濃度ｎ−Ｉｎ
Ｐコンタクト層、１０ａ ｐ電極、１０ｂ ｎ電極、２
０ａ，２０ｂ，５０，６０ エッチング用マスク、３
０，４０ 選択成長用マスク、３１ 波型活性層、５
１，５５，５７，５５１ 格子型ガイド層、５３，５１
２，５３１ ガイド層、５４ 多層光ガイド層、５４
ａ，５４ｂ，５４ｃ 第１，第２，第３ガイド層、１０
１，１０１ａ，１０１ｂ，１０２，１０２ａ，１０３，
１０３ａ，１０４，１０５，１０５ａ，１０７ ＤＦＢ
レーザ、１１０，１１０ｂ，１１２，１２０，１３０，
１３０ａ 半導体積層構造、１１３ａ，１１３ｂ，２１
０ａ，２１０ｂ 光閉じ込め構造、２２０，２２３，２
２４，２２５ 帯状リッジ部、５１１，５２１ 波型ガ
イド層、Ｌｄ 光出射方向。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 斉 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 活性層を上下のクラッド層により挟み込
    んでなり、該活性層にてレーザ光を発生させるための半
    導体積層構造と、 該半導体積層構造の近傍に配置され、上記活性層を中心
    とする光導波領域にレーザ光が集中するよう、該レーザ
    光の横方向閉込めを行う光閉じ込め構造と、 上記半導体積層構造の近傍に該活性層からのレーザ光を
    吸収するよう配置され、該活性層との間で光結合するガ
    イド層と、 該活性層とガイド層との光結合強度の、上記光導波領域
    での光導波方向における周期的な変化により、該光導波
    領域にてレーザ光の分布帰還を発生させる共振器構造と
    を備え、 上記光結合強度に対応する結合定数を変化させる要素で
    ある該活性層の幅，該ガイド層の材料組成，及びガイド
    層と活性層との距離のうちの少なくとも１つの要素は、
    共振器長方向における変化を有することを特徴とする分
    布帰還型半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 上記請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記ガイド層は、これを構成する半導体結晶の組成を、
    上記結合定数の変化により上記共振器内での電界分布が
    均一化されるよう、上記共振器長方向における位置に応
    じて変化させたものであることを特徴とする分布帰還型
    半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 上記請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記ガイド層は、該ガイド層と上記活性層との間の距離
    を、上記結合定数の変化により上記共振器内での電界分
    布が均一化されるよう、上記共振器長方向における位置
    に応じて変化させたものであることを特徴とする分布帰
    還型半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 上記請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記活性層は、その共振器長方向と垂直な方向の幅を、
    上記結合定数の変化により該共振器内での電界分布が均
    一化されるよう、該共振器長方向における位置に応じて
    変化させたものであることを特徴とする分布帰還型半導
    体レーザ。
  5. 【請求項５】 上記請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記光導波領域は、上記活性層，上下のクラッド層，及
    びガイド層からなる光導波路であり、 該光導波路は、その共振器長方向と垂直な方向の幅を、
    上記結合定数の変化により上記共振器内での電界分布が
    均一化されるよう、該共振器長方向における位置に応じ
    て変化させたものであることを特徴とする分布帰還型半
    導体レーザ。
  6. 【請求項６】 上記請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記ガイド層の少なくとも一部を多層構造とするととも
    に、 該ガイド層における積層数を、上記結合定数の変化によ
    り上記共振器内での電界分布が均一化されるよう、上記
    共振器長方向における位置に応じて変化させたことを特
    徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 上記請求項６記載の分布帰還型半導体レ
    ーザにおいて、 上記ガイド層の多層構造部分を構成する各半導体層は、
    その結晶組成が異なったものとなっていることを特徴と
    する分布帰還型半導体レーザ。
  8. 【請求項８】 活性層を上下のクラッド層により挟み込
    んでなり、該活性層にてレーザ光を発生させるための半
    導体積層構造と、 該半導体積層構造の近傍に配置され、上記活性層を中心
    とする光導波領域にレーザ光が集中するよう、該レーザ
    光の横方向閉込めを行う光閉じ込め構造と、 該光導波領域での光導波方向に対する周期構造を持つよ
    う形成され、該光導波領域にて上記レーザ光の分布帰還
    を発生させる共振器を構成するガイド層とを備え、 該ガイド層は、第１領域と第２領域とが共振器長方向に
    交互に配列されたストライプ状平面パターンを有し、隣
    接する第１及び第２領域間での層厚比が該共振器長方向
    における位置に応じて変化したものであることを特徴と
    する分布帰還型半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 請求項８記載の分布帰還型半導体レーザ
    において、 上記隣接する第１及び第２領域間での層厚比の共振器長
    方向における変化は、高次関数に対応したものであるこ
    とを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  10. 【請求項１０】 請求項８記載の分布帰還型半導体レー
    ザにおいて、 上記ガイド層は、これを構成する半導体結晶の組成を、
    その層厚方向にて変化させたものであることを特徴とす
    る分布帰還型半導体レーザ。
  11. 【請求項１１】 第１導電型半導体基板上に第１導電型
    下クラッド層，活性層，第２導電型上クラッド層，及び
    第２導電型ガイド層を順次形成する工程と、該第２導電
    型ガイド層上に第２導電型の第１の半導体層を、所定方
    向における厚さの変化が生ずるよう形成する工程と、 上記第２導電型の第１の半導体層及び上記ガイド層の選
    択的なエッチングにより、上記ガイド層を、第１領域と
    第２領域とが上記所定方向に交互に配列されたストライ
    プ状平面パターンを有し、隣接する第１及び第２領域間
    での層厚比が上記所定方向における位置に応じて変化し
    た構造とする工程と、 上記基板上の各層の選択的なエッチング処理により、上
    記所定方向にてレーザ光の分布帰還を発生させる共振器
    を構成する、光導波領域となるリッジ部を形成する工程
    とを含むことを特徴とする分布帰還型半導体レーザの製
    造方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザの製造方法において、 上記第２導電型の第１の半導体層及び上記ガイド層の選
    択的なエッチング処理を、ドライエッチング処理により
    行うことを特徴とする分布帰還型半導体レーザの製造方
    法。
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