JPH1022577A - 発光半導体装置 - Google Patents
発光半導体装置Info
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- JPH1022577A JPH1022577A JP17145596A JP17145596A JPH1022577A JP H1022577 A JPH1022577 A JP H1022577A JP 17145596 A JP17145596 A JP 17145596A JP 17145596 A JP17145596 A JP 17145596A JP H1022577 A JPH1022577 A JP H1022577A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スポットサイズ変換構造を備えたレーザダイ
オードにおいて、スポットサイズ変換領域においてコア
から漏れだした光が、レーザダイオードの利得領域に戻
るのを阻止することを目的とする。 【解決手段】 スポットサイズ変換構造と利得領域との
境界近傍に、コアから漏れだして利得領域に戻ろうとす
る散乱光を反射する反射構造を形成する。
オードにおいて、スポットサイズ変換領域においてコア
から漏れだした光が、レーザダイオードの利得領域に戻
るのを阻止することを目的とする。 【解決手段】 スポットサイズ変換構造と利得領域との
境界近傍に、コアから漏れだして利得領域に戻ろうとす
る散乱光を反射する反射構造を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に光半導体装置
に関し、特に光ファイバ等の光導波路に対する光結合効
率を向上させた半導体発光素子に関する。近年、インタ
ーネットに代表される情報通信の普及に伴って、従来の
幹線系の通信網だけでなく、一般家庭を含む加入者系通
信網をも光ファイバにより構築した、大容量光ファイバ
通信システムの導入が具体化しつつある。
に関し、特に光ファイバ等の光導波路に対する光結合効
率を向上させた半導体発光素子に関する。近年、インタ
ーネットに代表される情報通信の普及に伴って、従来の
幹線系の通信網だけでなく、一般家庭を含む加入者系通
信網をも光ファイバにより構築した、大容量光ファイバ
通信システムの導入が具体化しつつある。
【０００２】加入者系通信網を光ファイバで構築する場
合、個々の加入者がそのコストを負担することになるた
め、このような大容量光ファイバ通信システムが普及す
るには、特にこのような加入者系の光ファイバ通信網を
できるだけ安価に構築する必要がある。このため、かか
る加入者系の端末において用いられる光モジュールにお
いても、その費用を従来の半分から１／１０くらいまで
低下させることが要求されている。
合、個々の加入者がそのコストを負担することになるた
め、このような大容量光ファイバ通信システムが普及す
るには、特にこのような加入者系の光ファイバ通信網を
できるだけ安価に構築する必要がある。このため、かか
る加入者系の端末において用いられる光モジュールにお
いても、その費用を従来の半分から１／１０くらいまで
低下させることが要求されている。
【０００３】
【従来の技術】レーザダイオード等の光源を含んだ光モ
ジュールを有する端末において、光ファイバとの光結合
を達成するためには、光源を構成するレーザダイオード
から出射する光ビームを高い効率で光ファイバのコアに
注入する必要がある。しかし、レーザダイオードから出
射する出力光ビームのビーム径はおおよそ１μｍ程度で
あるためその放射各は３０°以上となり、径が１０μｍ
程度の単一モード光ファイバのコアに、そのままで正し
く注入することは困難である。
ジュールを有する端末において、光ファイバとの光結合
を達成するためには、光源を構成するレーザダイオード
から出射する光ビームを高い効率で光ファイバのコアに
注入する必要がある。しかし、レーザダイオードから出
射する出力光ビームのビーム径はおおよそ１μｍ程度で
あるためその放射各は３０°以上となり、径が１０μｍ
程度の単一モード光ファイバのコアに、そのままで正し
く注入することは困難である。
【０００４】このため、従来の光モジュールでは、レン
ズを使って出射光ビームの径を拡げ、光ファイバへの結
合を容易にしていた。しかし、かかる従来の構成では、
高精度のレンズが必要になる上、レーザダイオードに対
するレンズあるいは光ファイバの位置がわずかにでもず
れると、光結合効率が大きく低下してしまう。このた
め、従来は、レーザダイオードを発振させ、その出力光
を光ファイバ他端で観測しながらレーザダイオードに対
するレンズおよび光ファイバの位置を熟練工が微調整し
ていたが、このような方法では、光モジュールの費用は
必然的に非常に高いものになってしまう。
ズを使って出射光ビームの径を拡げ、光ファイバへの結
合を容易にしていた。しかし、かかる従来の構成では、
高精度のレンズが必要になる上、レーザダイオードに対
するレンズあるいは光ファイバの位置がわずかにでもず
れると、光結合効率が大きく低下してしまう。このた
め、従来は、レーザダイオードを発振させ、その出力光
を光ファイバ他端で観測しながらレーザダイオードに対
するレンズおよび光ファイバの位置を熟練工が微調整し
ていたが、このような方法では、光モジュールの費用は
必然的に非常に高いものになってしまう。
【０００５】これに対して、従来より、レーザダイオー
ドの出射端面側に、光閉じ込めを弱め出射光ビームのサ
イズを拡げるスポットサイズ変換構造を、レーザダイオ
ードに対して一体的に集積・形成した構成が公知である
（H. Kobayashi et al., IEEE Photon. Tech. Lett.,
vol.60, pp.1080 - 1081, 1994)。
ドの出射端面側に、光閉じ込めを弱め出射光ビームのサ
イズを拡げるスポットサイズ変換構造を、レーザダイオ
ードに対して一体的に集積・形成した構成が公知である
（H. Kobayashi et al., IEEE Photon. Tech. Lett.,
vol.60, pp.1080 - 1081, 1994)。
【０００６】図１０（Ａ），（Ｂ）は従来の、スポット
サイズ変換構造を備えたレーザダイオードの例を示す
（Fukano, H., et al., Electron Lett. vol.31, pp.14
39 - 1440, 1995 ）。図１０（Ａ）を参照するに、第１
の導電型、例えばｎ型の基板１上には、バッファ層を兼
用するｎ型の下側クラッド層２を含むメサ構造３が形成
され、メサ構造３の上部には導波層およびこれに隣接し
た活性層を含むコア層４が形成される。前記コア層４を
含むメサ構造３の左右には一対の埋め込み層５Ａ，５Ｂ
がｐ型半導体層により形成され、さらにかかる構造の上
には、前記コア層４および埋め込み層５Ａ，５Ｂを覆う
ように、ｐ型の上側クラッド層６が形成される。さら
に、基板１の下面には第１の電極（図示せず）が、さら
に上側クラッド層６の上面には、ｐ+ 型のコンタクト層
を介して第２の電極（図示せず）が形成される。また、
前記ｐ型埋め込み層５Ａ，５Ｂ中には、ｎ型の電流狭搾
層（図示せず）が周知のように形成される。
サイズ変換構造を備えたレーザダイオードの例を示す
（Fukano, H., et al., Electron Lett. vol.31, pp.14
39 - 1440, 1995 ）。図１０（Ａ）を参照するに、第１
の導電型、例えばｎ型の基板１上には、バッファ層を兼
用するｎ型の下側クラッド層２を含むメサ構造３が形成
され、メサ構造３の上部には導波層およびこれに隣接し
た活性層を含むコア層４が形成される。前記コア層４を
含むメサ構造３の左右には一対の埋め込み層５Ａ，５Ｂ
がｐ型半導体層により形成され、さらにかかる構造の上
には、前記コア層４および埋め込み層５Ａ，５Ｂを覆う
ように、ｐ型の上側クラッド層６が形成される。さら
に、基板１の下面には第１の電極（図示せず）が、さら
に上側クラッド層６の上面には、ｐ+ 型のコンタクト層
を介して第２の電極（図示せず）が形成される。また、
前記ｐ型埋め込み層５Ａ，５Ｂ中には、ｎ型の電流狭搾
層（図示せず）が周知のように形成される。
【０００７】図１０（Ａ）のレーザダイオードでは、図
１０（Ｂ）に詳細に示すように、コア層４が、幅が一定
な利得領域１Ｂと、コア層４の幅が光出射端面に向かっ
て徐々に減少するテーパ導波路領域１Ａとにより構成さ
れ、前記利得領域１Ｂでは、光強度分布１で示すよう
に、コア層４への強い光閉じ込めが生じている。これに
対し、前記テーパ導波路領域１Ａでは、コア層４の幅が
減少するため、光強度分布２で示すように光の閉じ込め
が弱くなり、光は隣接する電流狭搾層５Ａ，５Ｂ中に拡
がる。
１０（Ｂ）に詳細に示すように、コア層４が、幅が一定
な利得領域１Ｂと、コア層４の幅が光出射端面に向かっ
て徐々に減少するテーパ導波路領域１Ａとにより構成さ
れ、前記利得領域１Ｂでは、光強度分布１で示すよう
に、コア層４への強い光閉じ込めが生じている。これに
対し、前記テーパ導波路領域１Ａでは、コア層４の幅が
減少するため、光強度分布２で示すように光の閉じ込め
が弱くなり、光は隣接する電流狭搾層５Ａ，５Ｂ中に拡
がる。
【０００８】すなわち、前記テーパ導波路領域１Ａで
は、コア層４を導波する光ビームのビーム径は利得領域
１Ｂにおけるコア層４の幅よりも拡がって、光ファイバ
のコアに匹敵する径の大きい光ビームが前記レーザダイ
オードの出射端面より出射する。かかる径の大きな光ビ
ームは回折による拡がりが小さく、丁度従来の、テーパ
導波路領域１Ａを欠いたレーザダイオードにおいて、出
射端面側にレンズを設けたのと同様な効果が得られる。
その結果、例えば前記テーパ導波路領域１Ａの幅を、レ
ーザダイオードの出射端において０．５μｍまで減少さ
せることにより、レーザダイオードのビーム放射角を、
通常のレーザダイオードの１／３以下の１０°程度まで
狭めることができる。しかも、かかるテーパ導波路領域
１Ａでは、かかるビーム径の拡がりが実質的に損失なく
実現される。また、テーパ導波路領域１Ａは、利得領域
１Ｂと一体的に共通の基板上に形成され、光集積回路を
構成するものであり、レンズの場合のような微調整を必
要としない。
は、コア層４を導波する光ビームのビーム径は利得領域
１Ｂにおけるコア層４の幅よりも拡がって、光ファイバ
のコアに匹敵する径の大きい光ビームが前記レーザダイ
オードの出射端面より出射する。かかる径の大きな光ビ
ームは回折による拡がりが小さく、丁度従来の、テーパ
導波路領域１Ａを欠いたレーザダイオードにおいて、出
射端面側にレンズを設けたのと同様な効果が得られる。
その結果、例えば前記テーパ導波路領域１Ａの幅を、レ
ーザダイオードの出射端において０．５μｍまで減少さ
せることにより、レーザダイオードのビーム放射角を、
通常のレーザダイオードの１／３以下の１０°程度まで
狭めることができる。しかも、かかるテーパ導波路領域
１Ａでは、かかるビーム径の拡がりが実質的に損失なく
実現される。また、テーパ導波路領域１Ａは、利得領域
１Ｂと一体的に共通の基板上に形成され、光集積回路を
構成するものであり、レンズの場合のような微調整を必
要としない。
【０００９】図１１は、別のテーパ導波路領域を備えた
レーザダイオードの構成を示す図である（Kobayashi,
H., et al 前出，Tohmori, Y., et al., Electron. Le
tt. vol.31, pp.1838 - 1840, 1995 ）。図１１の構成
では、テーパ導波路領域において、コア層４の幅を変化
させるかわりに厚さを出射端側に向かって徐々に減少さ
せる。かかる構成においても、レーザダイオードの出射
端側で光閉じ込めが弱まり、その結果、レーザダイオー
ドは、出射端側にレンズを設けずとも、径の大きな光ビ
ームを出力することが可能である。
レーザダイオードの構成を示す図である（Kobayashi,
H., et al 前出，Tohmori, Y., et al., Electron. Le
tt. vol.31, pp.1838 - 1840, 1995 ）。図１１の構成
では、テーパ導波路領域において、コア層４の幅を変化
させるかわりに厚さを出射端側に向かって徐々に減少さ
せる。かかる構成においても、レーザダイオードの出射
端側で光閉じ込めが弱まり、その結果、レーザダイオー
ドは、出射端側にレンズを設けずとも、径の大きな光ビ
ームを出力することが可能である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０
（Ａ），（Ｂ）のレーザダイオードでは、テーパ導波路
領域１Ａにおいて埋め込み層５Ａ，５Ｂ中に侵入した光
が、層５Ａ，５Ｂ中での軸方向での構造の不完全さ、よ
り具体的には凹凸、がたつきにより散乱されることがあ
るのが見出された。埋め込み層５Ａ，５Ｂはメサ構造３
をエッチングにより形成した後、これを埋め込むように
形成されるため、多くの凹凸、がたつきなどが生じる可
能性がある。このような、散乱光のうちの一部は前記コ
ア層４に戻り、外部戻り光と同様にキャリア密度の変調
等の作用を生じ、レーザダイオードの動作を不安定にす
る。
（Ａ），（Ｂ）のレーザダイオードでは、テーパ導波路
領域１Ａにおいて埋め込み層５Ａ，５Ｂ中に侵入した光
が、層５Ａ，５Ｂ中での軸方向での構造の不完全さ、よ
り具体的には凹凸、がたつきにより散乱されることがあ
るのが見出された。埋め込み層５Ａ，５Ｂはメサ構造３
をエッチングにより形成した後、これを埋め込むように
形成されるため、多くの凹凸、がたつきなどが生じる可
能性がある。このような、散乱光のうちの一部は前記コ
ア層４に戻り、外部戻り光と同様にキャリア密度の変調
等の作用を生じ、レーザダイオードの動作を不安定にす
る。
【００１１】そこで、本発明は、上記の課題を解決した
発光半導体装置を提供することを概括的目的とする。本
発明のより具体的な課題は、軸方向に延在するコア層中
に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向上で前
記第１の領域と隣接した、光閉じ込めの弱い第２の領域
とを形成された発光半導体装置において、前記第２の領
域においてコア層から外側に拡散した光が、前記コア層
の前記第１の領域に戻るのを抑止した発光半導体装置を
提供することにある。
発光半導体装置を提供することを概括的目的とする。本
発明のより具体的な課題は、軸方向に延在するコア層中
に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向上で前
記第１の領域と隣接した、光閉じ込めの弱い第２の領域
とを形成された発光半導体装置において、前記第２の領
域においてコア層から外側に拡散した光が、前記コア層
の前記第１の領域に戻るのを抑止した発光半導体装置を
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項１に記載したように、出射端を構成する一端
から他端まで軸方向に延在するコア層を有し、前記コア
層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向上
で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接し
た、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域とが形
成された発光半導体装置において、前記第２の領域にお
いて前記コア層から外側に拡散した光が、前記第１の領
域において前記コア層に戻るのを抑止する、戻り光抑止
構造を形成したことを特徴とする発光半導体装置によ
り、または請求項２に記載したように、出射端を構成す
る一端から他端まで軸方向に延在するコア層を有し、前
記コア層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方
向上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接
した、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域とが
形成された発光半導体装置において、前記コア層への光
閉じ込めの弱い第２の領域においては、前記コア層への
光閉じ込めが出射端に向けて連続的に低減しており、前
記発光半導体装置は、前記コア層の外側に、前記コア層
を両側から挟持するように形成された埋め込み層を有
し、前記埋め込み層中に、前記コア層から外側に拡散し
た光を反射する反射面で画成された切り込みを形成した
ことを特徴とする発光半導体装置により、または請求項
３に記載したように、前記反射面は、前記軸方向に対し
て略直交する平面よりなることを特徴とする請求項２記
載の発光半導体装置により、または請求項４に記載した
ように、前記反射面は、前記軸方向に対して斜交する平
面よりなることを特徴とする請求項２記載の発光半導体
装置により、または請求項５に記載したように、前記反
射面は、結晶面よりなることを特徴とする請求項４記載
の発光半導体装置により、または請求項６に記載したよ
うに、前記切り込みは、前記反射面とこれに対向する対
向面とより画成され、前記反射面が前記軸方向となす角
度は、前記対向面が前記軸方向となす角度とは異なるこ
とを特徴とする請求項２記載の発光半導体装置により、
または請求項７に記載したように、前記反射面を金属で
覆ったことを特長とする請求項２記載の発光半導体装置
により、または請求項８に記載したように、出射端を構
成する一端から他端まで軸方向に延在するコア層を有
し、前記コア層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前
記軸方向上で、前記第１の領域に対して出射端側におい
て隣接した、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領
域とが形成された発光半導体装置において、前記コア層
への光閉じ込めの弱い第２の領域においては、前記コア
層への光閉じ込めが出射端に向けて連続的に低減してお
り、前記第１の領域には、前記発光半導体装置が形成す
る出力光ビームを吸収しうるバンドギャップを有する半
導体層を形成したことを特徴とする発光半導体装置によ
り、または請求項９に記載したように、前記発光半導体
装置は、前記コア層上に、導電型を有する半導体層より
なり前記コア層に至る電流路を構成するクラッド層と、
前記電流路を左右から狭搾する、前記クラッド層とは逆
の導電型を有する一対の電流狭搾層とを含み、前記半導
体層は、前記第１の領域において、一対の前記電流狭搾
層の各々の上に形成されることを特徴とする請求項８記
載の発光半導体装置により、解決する。
を、請求項１に記載したように、出射端を構成する一端
から他端まで軸方向に延在するコア層を有し、前記コア
層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向上
で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接し
た、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域とが形
成された発光半導体装置において、前記第２の領域にお
いて前記コア層から外側に拡散した光が、前記第１の領
域において前記コア層に戻るのを抑止する、戻り光抑止
構造を形成したことを特徴とする発光半導体装置によ
り、または請求項２に記載したように、出射端を構成す
る一端から他端まで軸方向に延在するコア層を有し、前
記コア層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方
向上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接
した、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域とが
形成された発光半導体装置において、前記コア層への光
閉じ込めの弱い第２の領域においては、前記コア層への
光閉じ込めが出射端に向けて連続的に低減しており、前
記発光半導体装置は、前記コア層の外側に、前記コア層
を両側から挟持するように形成された埋め込み層を有
し、前記埋め込み層中に、前記コア層から外側に拡散し
た光を反射する反射面で画成された切り込みを形成した
ことを特徴とする発光半導体装置により、または請求項
３に記載したように、前記反射面は、前記軸方向に対し
て略直交する平面よりなることを特徴とする請求項２記
載の発光半導体装置により、または請求項４に記載した
ように、前記反射面は、前記軸方向に対して斜交する平
面よりなることを特徴とする請求項２記載の発光半導体
装置により、または請求項５に記載したように、前記反
射面は、結晶面よりなることを特徴とする請求項４記載
の発光半導体装置により、または請求項６に記載したよ
うに、前記切り込みは、前記反射面とこれに対向する対
向面とより画成され、前記反射面が前記軸方向となす角
度は、前記対向面が前記軸方向となす角度とは異なるこ
とを特徴とする請求項２記載の発光半導体装置により、
または請求項７に記載したように、前記反射面を金属で
覆ったことを特長とする請求項２記載の発光半導体装置
により、または請求項８に記載したように、出射端を構
成する一端から他端まで軸方向に延在するコア層を有
し、前記コア層への光閉じ込めが強い第１の領域と、前
記軸方向上で、前記第１の領域に対して出射端側におい
て隣接した、前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領
域とが形成された発光半導体装置において、前記コア層
への光閉じ込めの弱い第２の領域においては、前記コア
層への光閉じ込めが出射端に向けて連続的に低減してお
り、前記第１の領域には、前記発光半導体装置が形成す
る出力光ビームを吸収しうるバンドギャップを有する半
導体層を形成したことを特徴とする発光半導体装置によ
り、または請求項９に記載したように、前記発光半導体
装置は、前記コア層上に、導電型を有する半導体層より
なり前記コア層に至る電流路を構成するクラッド層と、
前記電流路を左右から狭搾する、前記クラッド層とは逆
の導電型を有する一対の電流狭搾層とを含み、前記半導
体層は、前記第１の領域において、一対の前記電流狭搾
層の各々の上に形成されることを特徴とする請求項８記
載の発光半導体装置により、解決する。
【００１３】図１は、本発明の原理を説明する。図１を
参照するに、本発明では、テーパ導波路領域１Ａにおい
て埋め込み層５Ａ中で散乱された光のうち、利得領域１
Ｂにフィードバックされる成分を、テーパ導波路領域１
Ａと利得領域１Ｂの境界近傍に形成された溝７Ａ，７Ｂ
等の戻り光遮断構造７Ａ，７Ｂにより遮断し、戻り光が
利得領域にフィードバックされるのを阻止する。図１の
構成では、戻り光は溝７Ａ，７Ｂを画成する平面で反射
され、利得領域１Ｂに到達することがない。あるいは、
利得領域１Ｂに、コア４から離間して、かかる戻り光を
吸収するようなバンドギャップを有する半導体層を形成
してもよい。
参照するに、本発明では、テーパ導波路領域１Ａにおい
て埋め込み層５Ａ中で散乱された光のうち、利得領域１
Ｂにフィードバックされる成分を、テーパ導波路領域１
Ａと利得領域１Ｂの境界近傍に形成された溝７Ａ，７Ｂ
等の戻り光遮断構造７Ａ，７Ｂにより遮断し、戻り光が
利得領域にフィードバックされるのを阻止する。図１の
構成では、戻り光は溝７Ａ，７Ｂを画成する平面で反射
され、利得領域１Ｂに到達することがない。あるいは、
利得領域１Ｂに、コア４から離間して、かかる戻り光を
吸収するようなバンドギャップを有する半導体層を形成
してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図２（Ａ），（Ｂ）および図３
（Ｃ）は本発明の第１実施例を示す。ただし、図２
（Ａ）は本発明第１実施例によるレーザダイオード１０
の平面図、図２（Ｂ）はその斜視図、また図３（Ｃ）は
透視側面図である。
（Ｃ）は本発明の第１実施例を示す。ただし、図２
（Ａ）は本発明第１実施例によるレーザダイオード１０
の平面図、図２（Ｂ）はその斜視図、また図３（Ｃ）は
透視側面図である。
【００１５】図２（Ａ），（Ｂ）あるいは図３（Ｃ）よ
りわかるように、レーザダイオード１０は、１．３μｍ
帯でレーザ発振を行なう利得領域１０Ｂと、領域１０Ｂ
に軸方向上で隣接するテーパ導波路領域１０Ａとよりな
り、前記テーパ導波路領域１０Ａは、前記利得領域１０
Ｂで形成された光ビームのビーム径を拡大するスポット
サイズ変換構造として作用する。
りわかるように、レーザダイオード１０は、１．３μｍ
帯でレーザ発振を行なう利得領域１０Ｂと、領域１０Ｂ
に軸方向上で隣接するテーパ導波路領域１０Ａとよりな
り、前記テーパ導波路領域１０Ａは、前記利得領域１０
Ｂで形成された光ビームのビーム径を拡大するスポット
サイズ変換構造として作用する。
【００１６】図２（Ａ），（Ｂ）を参照するに、レーザ
ダイオード１０は、キャリア密度が０．５〜１×１０18
ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰよりなる下側クラッド層１２を担持
するｎ型ＩｎＰ基板１１上に形成され、前記クラッド層
１２上には、波長に換算したバンドギャップをあらわす
バンドギャップ波長λｇが１．１μｍになるような組成
のＩｎＧａＡｓＰよりなる、厚さが１００ｎｍの光ガイ
ド層と、バンドギャップ波長λｇが１．１μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰよりなる厚さが１０〜１５ｎｍのバリア層と、
バンドギャップ波長λｇが１．３５μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐよりなる厚さが６ｎｍの量子井戸層とよりなるコア層
１３とが形成される。ただし、コア層１３中において、
前記バリア層と前記量子井戸層とは前記光ガイド層上に
交互に５〜７回堆積され、ＭＱＷ構造の活性層を形成
し、活性層の最上部にはバリア層が形成される。さら
に、前記コア層１３の最上部、従って前記活性層の上部
には、バンドギャップ波長が１．１μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐよりなる光ガイド層が、１００ｎｍの厚さに形成され
る。
ダイオード１０は、キャリア密度が０．５〜１×１０18
ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰよりなる下側クラッド層１２を担持
するｎ型ＩｎＰ基板１１上に形成され、前記クラッド層
１２上には、波長に換算したバンドギャップをあらわす
バンドギャップ波長λｇが１．１μｍになるような組成
のＩｎＧａＡｓＰよりなる、厚さが１００ｎｍの光ガイ
ド層と、バンドギャップ波長λｇが１．１μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰよりなる厚さが１０〜１５ｎｍのバリア層と、
バンドギャップ波長λｇが１．３５μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐよりなる厚さが６ｎｍの量子井戸層とよりなるコア層
１３とが形成される。ただし、コア層１３中において、
前記バリア層と前記量子井戸層とは前記光ガイド層上に
交互に５〜７回堆積され、ＭＱＷ構造の活性層を形成
し、活性層の最上部にはバリア層が形成される。さら
に、前記コア層１３の最上部、従って前記活性層の上部
には、バンドギャップ波長が１．１μｍのＩｎＧａＡｓ
Ｐよりなる光ガイド層が、１００ｎｍの厚さに形成され
る。
【００１７】前記バッファ層１２とコア層１３を形成す
るにあたり、前記基板１１上には、前記利得領域１０Ａ
に、前記バッファ層１２が堆積される領域を両側から挟
むようにＳｉＯ2 マスクを形成し、バッファ層１２ある
いはコア層１３を構成する各々の層の厚さが、テーパ導
波路領域１０Ａにおけるよりも厚くなるようにする。化
合物半導体をＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法により気相
成長する場合、ＳｉＯ 2 等の非晶質マスクを堆積領域に
隣接して形成した場合、かかるマスク上に供給した原料
はマスク上を輸送され、堆積領域に到達して堆積層の厚
さを増大させる現象が周知であり、本実施例において
も、この現象を使ってバッファ層１２とコア層１３の厚
さを、テーパ導波路領域１０Ａおよび利得領域１０Ｂで
変化させている。
るにあたり、前記基板１１上には、前記利得領域１０Ａ
に、前記バッファ層１２が堆積される領域を両側から挟
むようにＳｉＯ2 マスクを形成し、バッファ層１２ある
いはコア層１３を構成する各々の層の厚さが、テーパ導
波路領域１０Ａにおけるよりも厚くなるようにする。化
合物半導体をＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法により気相
成長する場合、ＳｉＯ 2 等の非晶質マスクを堆積領域に
隣接して形成した場合、かかるマスク上に供給した原料
はマスク上を輸送され、堆積領域に到達して堆積層の厚
さを増大させる現象が周知であり、本実施例において
も、この現象を使ってバッファ層１２とコア層１３の厚
さを、テーパ導波路領域１０Ａおよび利得領域１０Ｂで
変化させている。
【００１８】その結果、図３（Ｃ）の透視側面図に示す
ように、利得領域１０Ｂにおけるコア層１３の厚さは、
テーパ導波路領域１０Ａにおけるコア層１３の厚さより
も大きくなり、またテーパ導波路領域１０Ａでは、コア
層１３の厚さは光ビームの出射側端面に向かって徐々に
減少する。
ように、利得領域１０Ｂにおけるコア層１３の厚さは、
テーパ導波路領域１０Ａにおけるコア層１３の厚さより
も大きくなり、またテーパ導波路領域１０Ａでは、コア
層１３の厚さは光ビームの出射側端面に向かって徐々に
減少する。
【００１９】次に、前記基板１１上のＳｉＯ2 マスクを
除去し、さらに前記コア層１３上に、レーザダイオード
の軸方向に延在するストライプ状のＳｉＯ2 パターンを
形成する。さらに、かかるＳｉＯ2 パターンをマスク
に、前記ＳｉＯ2 パターン直下の領域を除き、前記コア
層１３およびクラッド層１２、さらに基板１１の上部に
至るまでの部分をＢｒ等を使ったエッチャントによりエ
ッチング・除去し、クラッド層１２およびコア層１３を
含むメサ構造を形成する。
除去し、さらに前記コア層１３上に、レーザダイオード
の軸方向に延在するストライプ状のＳｉＯ2 パターンを
形成する。さらに、かかるＳｉＯ2 パターンをマスク
に、前記ＳｉＯ2 パターン直下の領域を除き、前記コア
層１３およびクラッド層１２、さらに基板１１の上部に
至るまでの部分をＢｒ等を使ったエッチャントによりエ
ッチング・除去し、クラッド層１２およびコア層１３を
含むメサ構造を形成する。
【００２０】さらに、前記ＳｉＯ2 ストライプを残した
まま、キャリア密度が５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰ層
を約１μｍの厚さに堆積し、メサ領域の両側に埋め込み
層１６Ａ，１６Ｂを形成する。さらにかかる構造上に、
厚さ０．５μｍ、キャリア密度が２×１０18ｃｍ-3のｎ
型ＩｎＰ層を堆積し、電流狭搾構造１７Ａ，１７Ｂを形
成する。
まま、キャリア密度が５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰ層
を約１μｍの厚さに堆積し、メサ領域の両側に埋め込み
層１６Ａ，１６Ｂを形成する。さらにかかる構造上に、
厚さ０．５μｍ、キャリア密度が２×１０18ｃｍ-3のｎ
型ＩｎＰ層を堆積し、電流狭搾構造１７Ａ，１７Ｂを形
成する。
【００２１】電流狭搾構造１７Ａ，１７Ｂが形成された
後、コア層１３上のＳｉＯ2 ストライプパターンを除去
し、コア層１３およびその両側の電流狭搾構造１７Ａ，
１７Ｂを覆うように、厚さが４．０μｍ、キャリア密度
が２×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりなる上側クラッド
層１４を形成する。さらに、前記クラッド層１４上に、
厚さが０．１μｍ、キャリア密度が１×１０19ｃｍ-3、
バンドギャップ波長λｇが１．３μｍのｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層からなるキャップ層１５を形成する。
後、コア層１３上のＳｉＯ2 ストライプパターンを除去
し、コア層１３およびその両側の電流狭搾構造１７Ａ，
１７Ｂを覆うように、厚さが４．０μｍ、キャリア密度
が２×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰよりなる上側クラッド
層１４を形成する。さらに、前記クラッド層１４上に、
厚さが０．１μｍ、キャリア密度が１×１０19ｃｍ-3、
バンドギャップ波長λｇが１．３μｍのｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ層からなるキャップ層１５を形成する。
【００２２】次に、得られた構造上に、前記キャップ層
１５を覆うようにレジストを形成し、通常のフォトリソ
グラフィによりパターニングを行なった後、得られたレ
ジストパターンをマスクにエタン系のエッチングガスを
使ったドライエッチングを行い、前記テーパ導波路領域
１０Ａと前記利得領域１０Ｂとの境界近傍に、図３
（Ｃ）に示すように下側クラッド層１２にまで達する垂
直な溝１８Ａ，１８Ｂを、コア層１３を両側から挟持す
るように形成する。図示の例では、溝１８Ａ，１８Ｂ
は、コア層１３に対して側方に実質的に直角に延在す
る。
１５を覆うようにレジストを形成し、通常のフォトリソ
グラフィによりパターニングを行なった後、得られたレ
ジストパターンをマスクにエタン系のエッチングガスを
使ったドライエッチングを行い、前記テーパ導波路領域
１０Ａと前記利得領域１０Ｂとの境界近傍に、図３
（Ｃ）に示すように下側クラッド層１２にまで達する垂
直な溝１８Ａ，１８Ｂを、コア層１３を両側から挟持す
るように形成する。図示の例では、溝１８Ａ，１８Ｂ
は、コア層１３に対して側方に実質的に直角に延在す
る。
【００２３】さらに、前記溝１８Ａ，１８Ｂが形成され
た後、前記キャップ層１５からレジストパターンを除去
し、さらにキャップ層１５のうち、前記利得領域１０Ｂ
を形成する部分にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有する第１の
電極１９Ａを、また前記基板１１の裏面全体に、ＡｕＧ
ｅ／Ａｕ構造の第２の電極１９Ｂを形成する。ただし、
電極１９Ａ，１９Ｂは図２（Ａ）および図３（Ｃ）では
省略してある。
た後、前記キャップ層１５からレジストパターンを除去
し、さらにキャップ層１５のうち、前記利得領域１０Ｂ
を形成する部分にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有する第１の
電極１９Ａを、また前記基板１１の裏面全体に、ＡｕＧ
ｅ／Ａｕ構造の第２の電極１９Ｂを形成する。ただし、
電極１９Ａ，１９Ｂは図２（Ａ）および図３（Ｃ）では
省略してある。
【００２４】典型的な例では、レーザダイオード１０
は、出力光ビームの出射側端面から反対側の端面までの
共振器長が５００μｍ、またコア層１３の厚さが一定で
ある前記利得領域１０Ｂの長さが３００μｍ、コア層１
３の幅が前記利得領域１０Ｂおよび前記テーパ型導波路
領域１０Ａを通じて１．２μｍになるように形成され、
さらにテーパ導波路領域１０Ａの長さは２００μｍに設
定される。また、前記溝１８Ａ．１８Ｂは、前記レーザ
ダイオード１０の出射側端面から軸方向上１９０μｍの
位置に、前記軸方向に測った幅ｔが１０μｍになるよう
に形成される。その際、溝１８Ａ，１８Ｂは、前記コア
層１３を中心に、相互に５μｍ離間して形成され、基板
１１に対して垂直方向に５μｍの深さを有する。
は、出力光ビームの出射側端面から反対側の端面までの
共振器長が５００μｍ、またコア層１３の厚さが一定で
ある前記利得領域１０Ｂの長さが３００μｍ、コア層１
３の幅が前記利得領域１０Ｂおよび前記テーパ型導波路
領域１０Ａを通じて１．２μｍになるように形成され、
さらにテーパ導波路領域１０Ａの長さは２００μｍに設
定される。また、前記溝１８Ａ．１８Ｂは、前記レーザ
ダイオード１０の出射側端面から軸方向上１９０μｍの
位置に、前記軸方向に測った幅ｔが１０μｍになるよう
に形成される。その際、溝１８Ａ，１８Ｂは、前記コア
層１３を中心に、相互に５μｍ離間して形成され、基板
１１に対して垂直方向に５μｍの深さを有する。
【００２５】かかる構成のレーザダイオードでは、前記
テーパ導波路領域１０Ａにおいて光閉じ込め作用が弱く
なった結果コア層１３から外部に漏れだした光は、周囲
の埋め込み層１６Ａ，１６Ｂ、あるいは電流狭搾構造１
７Ａ，１７Ｂ等におけるがたつき等により利得領域１０
Ｂに向かって散乱されたとしても、前記溝１８Ａ，１８
Ｂで反射され、利得領域１０Ｂに戻ることはない。ま
た、利得領域１０Ｂでは、光ビームは前記コア層１３中
を１μｍ程度のビーム径で伝搬するため、このような溝
１８Ａ，１８Ｂを形成しても、コア層１３中の光ビーム
に対する影響は現れない。
テーパ導波路領域１０Ａにおいて光閉じ込め作用が弱く
なった結果コア層１３から外部に漏れだした光は、周囲
の埋め込み層１６Ａ，１６Ｂ、あるいは電流狭搾構造１
７Ａ，１７Ｂ等におけるがたつき等により利得領域１０
Ｂに向かって散乱されたとしても、前記溝１８Ａ，１８
Ｂで反射され、利得領域１０Ｂに戻ることはない。ま
た、利得領域１０Ｂでは、光ビームは前記コア層１３中
を１μｍ程度のビーム径で伝搬するため、このような溝
１８Ａ，１８Ｂを形成しても、コア層１３中の光ビーム
に対する影響は現れない。
【００２６】溝１８Ａ，１８Ｂを形成する位置は前記テ
ーパ導波路領域領域１０Ａと利得領域１０Ｂの境界近傍
に限定されるものではないが、溝１８Ａ，１８Ｂによる
反射光の除去効果は、溝１８Ａ，１８Ｂをこのようなコ
ア層１３中の光ビーム径が増大しはじめる位置に形成す
ることにより最も効果的になる。溝１８Ａ，１８Ｂを出
射側端面により近い位置に形成すると、ビーム径の増大
に伴って、溝１８Ａと溝１８Ｂの間隔を拡げる必要が出
てくるが、このような構成では、溝１８Ａと溝１８Ｂの
間の間隙を通って利得領域１０Ｂに戻る光を遮断しきれ
ない。また、逆に溝１８Ａ，１８Ｂを前記出射側端面か
らより遠い、利得領域１０Ｂ内の位置に形成すると、利
得領域１０Ｂのうち、前記溝１８Ａ，１８Ｂよりもテー
パ導波路領域１０Ａに近い部分では、戻り光を遮断する
ことができない。
ーパ導波路領域領域１０Ａと利得領域１０Ｂの境界近傍
に限定されるものではないが、溝１８Ａ，１８Ｂによる
反射光の除去効果は、溝１８Ａ，１８Ｂをこのようなコ
ア層１３中の光ビーム径が増大しはじめる位置に形成す
ることにより最も効果的になる。溝１８Ａ，１８Ｂを出
射側端面により近い位置に形成すると、ビーム径の増大
に伴って、溝１８Ａと溝１８Ｂの間隔を拡げる必要が出
てくるが、このような構成では、溝１８Ａと溝１８Ｂの
間の間隙を通って利得領域１０Ｂに戻る光を遮断しきれ
ない。また、逆に溝１８Ａ，１８Ｂを前記出射側端面か
らより遠い、利得領域１０Ｂ内の位置に形成すると、利
得領域１０Ｂのうち、前記溝１８Ａ，１８Ｂよりもテー
パ導波路領域１０Ａに近い部分では、戻り光を遮断する
ことができない。
【００２７】図４は、本発明の第２実施例によるレーザ
ダイオード２０の構成を示す。ただし、図４中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。図４の実施例では、ドライエッチングで形成された
前記溝１８Ａ，１８Ｂのかわりに、溝２８Ａ，２８Ｂが
ウェットエッチングにより形成される。ウェットエッチ
ングは、例えばＨＣｌ系のエッチング液を使って行なわ
れ、先の実施例と同様に、領域１０Ａと１０Ｂの境界近
傍に、前記コア層１３よりも深く侵入するように敬せさ
れる。
ダイオード２０の構成を示す。ただし、図４中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。図４の実施例では、ドライエッチングで形成された
前記溝１８Ａ，１８Ｂのかわりに、溝２８Ａ，２８Ｂが
ウェットエッチングにより形成される。ウェットエッチ
ングは、例えばＨＣｌ系のエッチング液を使って行なわ
れ、先の実施例と同様に、領域１０Ａと１０Ｂの境界近
傍に、前記コア層１３よりも深く侵入するように敬せさ
れる。
【００２８】ウェットエッチング法により形成された溝
２８Ａ，２８Ｂは結晶面により画成されており、理想的
な反射面を形成する。さらに、溝２８Ａ，２８Ｂを形成
する結晶面は、一般に基板１１主面に対して傾斜してお
り、その結果領域１０Ａにおいてコア層１３から漏れだ
し、散乱されて戻ってきた光は溝２８Ａ，２８Ｂで反射
され、下方に、すなわち基板１１の方向に進み、その結
果、利得領域１０Ｂに戻る光がさらに減少する。
２８Ａ，２８Ｂは結晶面により画成されており、理想的
な反射面を形成する。さらに、溝２８Ａ，２８Ｂを形成
する結晶面は、一般に基板１１主面に対して傾斜してお
り、その結果領域１０Ａにおいてコア層１３から漏れだ
し、散乱されて戻ってきた光は溝２８Ａ，２８Ｂで反射
され、下方に、すなわち基板１１の方向に進み、その結
果、利得領域１０Ｂに戻る光がさらに減少する。
【００２９】図４の構成において、その他の特徴は先に
説明した第１実施例のものと同じであり、説明を省略す
る。図５は、本発明の第３実施例によるレーザダイオー
ド３０の構成を示す。ただし、図５中、先に説明した部
分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
説明した第１実施例のものと同じであり、説明を省略す
る。図５は、本発明の第３実施例によるレーザダイオー
ド３０の構成を示す。ただし、図５中、先に説明した部
分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３０】本実施例では、図２（Ａ）に示した、コア
層１３から横方向に実質的に直角に延在する溝１８Ａ，
１８Ｂのかわりに、コア層１３に対して斜めに延在する
溝３８Ａ，３８Ｂを形成する。ただし、溝３８Ａ，３８
Ｂは、いずれも基板１１に対しては、溝１８Ａ，１８Ｂ
と同様に垂直に延在する。かかる構成の溝３８Ａ，３８
Ｂを形成することにより、テーパ導波路領域１０Ａにお
いてコア層１３から外側に漏れだし散乱された光は、溝
３８Ａ，３８Ｂにより外側に反射され、利得領域１０Ｂ
に戻ることがない。
層１３から横方向に実質的に直角に延在する溝１８Ａ，
１８Ｂのかわりに、コア層１３に対して斜めに延在する
溝３８Ａ，３８Ｂを形成する。ただし、溝３８Ａ，３８
Ｂは、いずれも基板１１に対しては、溝１８Ａ，１８Ｂ
と同様に垂直に延在する。かかる構成の溝３８Ａ，３８
Ｂを形成することにより、テーパ導波路領域１０Ａにお
いてコア層１３から外側に漏れだし散乱された光は、溝
３８Ａ，３８Ｂにより外側に反射され、利得領域１０Ｂ
に戻ることがない。
【００３１】以上の各実施例において、溝１８Ａ，１８
Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ、あるいは４８
Ａ，４８Ｂの反射面を金属層で覆うことにより、さらに
反射面の反射率が向上し、戻り光を減少させることが可
能になる。図６は、本発明の第４実施例によるレーザダ
イオード４０の構成を示す。ただし、図６中、先に説明
した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂ、あるいは４８
Ａ，４８Ｂの反射面を金属層で覆うことにより、さらに
反射面の反射率が向上し、戻り光を減少させることが可
能になる。図６は、本発明の第４実施例によるレーザダ
イオード４０の構成を示す。ただし、図６中、先に説明
した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３２】図６を参照するに、本実施例では、先に説
明した一対の平行な面で画成される溝１８Ａ，１８Ｂの
代わりに、前記コア層１３に対して斜交する第１の面４
８ａあるいは４８ｂと、前記コア層１３に対して直交す
る第２の面４８ａ’あるいは４８ｂ’とにより画成され
た溝４８Ａ，４８Ｂが、マスクを使ったドライエッチン
グにより形成される。図６の構成では、例えば溝４８Ａ
において、面４８ａと面４８ａ’とが平行でないため、
入射角の関係で面４８ａでは反射されず溝４８Ａに侵入
した戻り光が、面４８ａとは異なった角度を有する面４
８ａ’で確実に反射されるため、面４８ａ’を通って利
得領域１０Ｂに到達する戻り光はほとんどなくなる。同
様な効果は溝４８Ｂにおいても生じる。
明した一対の平行な面で画成される溝１８Ａ，１８Ｂの
代わりに、前記コア層１３に対して斜交する第１の面４
８ａあるいは４８ｂと、前記コア層１３に対して直交す
る第２の面４８ａ’あるいは４８ｂ’とにより画成され
た溝４８Ａ，４８Ｂが、マスクを使ったドライエッチン
グにより形成される。図６の構成では、例えば溝４８Ａ
において、面４８ａと面４８ａ’とが平行でないため、
入射角の関係で面４８ａでは反射されず溝４８Ａに侵入
した戻り光が、面４８ａとは異なった角度を有する面４
８ａ’で確実に反射されるため、面４８ａ’を通って利
得領域１０Ｂに到達する戻り光はほとんどなくなる。同
様な効果は溝４８Ｂにおいても生じる。
【００３３】図７は、本発明の第５実施例によるレーザ
ダイオード５０の構成を示す。ただし、図７中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。また、図７中、説明の都合のため一部の構造は省略
してある。図７を参照するに、本実施例では、前記利得
領域１０Ｂに、前記テーパ導波路領域１０Ａにおいてコ
ア層１３から漏れだし、散乱されて利得領域１０Ｂに戻
った光を吸収する半導体戻り光吸収パターン５１Ａ，５
１Ｂを、前記コア層１３の両側に、コア層１３から離間
して形成する。すなわち、半導体戻り光吸収パターン５
１Ａ、５１Ｂは、前記コア層１３中を導波される光ビー
ムの波長よりも長波長側にバンドギャップ波長を有する
半導体材料により形成される。
ダイオード５０の構成を示す。ただし、図７中、先に説
明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。また、図７中、説明の都合のため一部の構造は省略
してある。図７を参照するに、本実施例では、前記利得
領域１０Ｂに、前記テーパ導波路領域１０Ａにおいてコ
ア層１３から漏れだし、散乱されて利得領域１０Ｂに戻
った光を吸収する半導体戻り光吸収パターン５１Ａ，５
１Ｂを、前記コア層１３の両側に、コア層１３から離間
して形成する。すなわち、半導体戻り光吸収パターン５
１Ａ、５１Ｂは、前記コア層１３中を導波される光ビー
ムの波長よりも長波長側にバンドギャップ波長を有する
半導体材料により形成される。
【００３４】図８は、図７の構造をテーパ導波路領域１
０Ａで切った横断面図である。図８を参照するに、テー
パ導波路領域１０Ａは図２（Ｂ）に示したような通常の
レーザダイオードの構成を有し、基板１１および下側ク
ラッド層１２を含むメサ構造の上部にコア層１３が形成
され、さらにメサ構造の左右に埋め込み層１６Ａ，１６
Ｂが形成される。また、電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂがコ
ア層１３の上方に、それぞれ埋め込み層１６Ａ，１６Ｂ
の一部を覆うように形成されている。また、上側クラッ
ド層１４が、前記コア層１３上に、前記電流狭搾層１７
Ａ，１７Ｂの間隙を埋めるように堆積され、クラッド層
１４上には上側電極１９Ａが、キャップ層１５を介して
堆積される。コア層１３は、先にも説明したように、Ｉ
ｎＧａＡｓＰよりなる下側ガイド層と、前記下側ガイド
層上に形成されたＩｎＧａＡｓＰよりなるＭＱＷ構造の
活性層と、前記活性層上に形成されたやはりＩｎＧａＡ
ｓＰよりなる上側ガイド層とにより構成される。
０Ａで切った横断面図である。図８を参照するに、テー
パ導波路領域１０Ａは図２（Ｂ）に示したような通常の
レーザダイオードの構成を有し、基板１１および下側ク
ラッド層１２を含むメサ構造の上部にコア層１３が形成
され、さらにメサ構造の左右に埋め込み層１６Ａ，１６
Ｂが形成される。また、電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂがコ
ア層１３の上方に、それぞれ埋め込み層１６Ａ，１６Ｂ
の一部を覆うように形成されている。また、上側クラッ
ド層１４が、前記コア層１３上に、前記電流狭搾層１７
Ａ，１７Ｂの間隙を埋めるように堆積され、クラッド層
１４上には上側電極１９Ａが、キャップ層１５を介して
堆積される。コア層１３は、先にも説明したように、Ｉ
ｎＧａＡｓＰよりなる下側ガイド層と、前記下側ガイド
層上に形成されたＩｎＧａＡｓＰよりなるＭＱＷ構造の
活性層と、前記活性層上に形成されたやはりＩｎＧａＡ
ｓＰよりなる上側ガイド層とにより構成される。
【００３５】先にも説明したように、コア層１３の厚さ
はかかるテーパ導波路領域１０Ａにおいて減少してお
り、コア層１３中を導波する光ビーム径は、かかる光閉
じ込めの減少に伴って領域１０Ａにおいて拡大し、コア
層１３の光が外部に漏れだす。図９は、図７のレーザダ
イオード５０の、利得領域１０Ｂにおける横断面図を示
す。
はかかるテーパ導波路領域１０Ａにおいて減少してお
り、コア層１３中を導波する光ビーム径は、かかる光閉
じ込めの減少に伴って領域１０Ａにおいて拡大し、コア
層１３の光が外部に漏れだす。図９は、図７のレーザダ
イオード５０の、利得領域１０Ｂにおける横断面図を示
す。
【００３６】図９を参照するに、利得領域１０Ｂでは、
前記コア層１３の厚さがテーパ導波路領域１０Ａにおけ
るよりも厚いこと以外に、半導体パターン５１Ａ，５１
Ｂを、前記電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂ上にそれぞれ形成
することが特徴である。半導体吸収パターン５１Ａ，５
１Ｂは、例えばバンドギャップ波長が、レーザダイオー
ドの発振波長である１．３μｍ以上になるような組成
で、厚さが典型的には０．３μｍの非ドープＩｎＧａＡ
ｓＰ層より構成される。かかる半導体パターン５１Ａ，
５１Ｂは、前記コア層１３がＳｉＯ2 ストライプパター
ンで保護された状態で、前記電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂ
を構成するｎ型ＩｎＰ層を堆積した後、これに引き続い
て前記非ドープＩｎＧａＡｓＰ層を堆積し、さらに前記
コア層１３に対応する光導波路領域から前記ＩｎＰ層お
よび前記非ドープＩｎＧａＡｓＰ層をエッチングにより
選択的に除去することにより得られる。
前記コア層１３の厚さがテーパ導波路領域１０Ａにおけ
るよりも厚いこと以外に、半導体パターン５１Ａ，５１
Ｂを、前記電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂ上にそれぞれ形成
することが特徴である。半導体吸収パターン５１Ａ，５
１Ｂは、例えばバンドギャップ波長が、レーザダイオー
ドの発振波長である１．３μｍ以上になるような組成
で、厚さが典型的には０．３μｍの非ドープＩｎＧａＡ
ｓＰ層より構成される。かかる半導体パターン５１Ａ，
５１Ｂは、前記コア層１３がＳｉＯ2 ストライプパター
ンで保護された状態で、前記電流狭搾層１７Ａ，１７Ｂ
を構成するｎ型ＩｎＰ層を堆積した後、これに引き続い
て前記非ドープＩｎＧａＡｓＰ層を堆積し、さらに前記
コア層１３に対応する光導波路領域から前記ＩｎＰ層お
よび前記非ドープＩｎＧａＡｓＰ層をエッチングにより
選択的に除去することにより得られる。
【００３７】本実施例において、前記半導体吸収パター
ン５１Ａ，５１Ｂは非ドープ半導体に限定されるもので
はなく、ｐ型あるいはｎ型にドープされた半導体であっ
てもよい。以上の各実施例の説明では、基板１１をｎ型
の半導体としたが、本発明は、勿論各半導体層の導電型
を逆にしても成立する。
ン５１Ａ，５１Ｂは非ドープ半導体に限定されるもので
はなく、ｐ型あるいはｎ型にドープされた半導体であっ
てもよい。以上の各実施例の説明では、基板１１をｎ型
の半導体としたが、本発明は、勿論各半導体層の導電型
を逆にしても成立する。
【００３８】また、以上の説明では、前記テーパ導波路
領域１０Ａではコア層１３の厚さが減少するような構成
を考えたが、図１に説明したような、コア層１３の幅が
減少するような構成のレーザダイオードでも本発明は同
様に成立する。さらに、本発明は、原理上は、上に説明
した埋め込み型のレーザダイオード以外に、ＳＡＳ型
等、その他の導波構造のレーザダイオードにおいても全
く同様に適用することができる。
領域１０Ａではコア層１３の厚さが減少するような構成
を考えたが、図１に説明したような、コア層１３の幅が
減少するような構成のレーザダイオードでも本発明は同
様に成立する。さらに、本発明は、原理上は、上に説明
した埋め込み型のレーザダイオード以外に、ＳＡＳ型
等、その他の導波構造のレーザダイオードにおいても全
く同様に適用することができる。
【００３９】また、本発明は、埋め込み型のレーザダイ
オードでも、埋め込み構造を高抵抗半導体層により形成
した装置に対しても適用可能である。
オードでも、埋め込み構造を高抵抗半導体層により形成
した装置に対しても適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】請求項１記載の本発明の特徴によれば、
出射端を構成する一端から他端まで軸方向に延在するコ
ア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向
上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接し
た、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形成された発光半
導体装置において、前記第２の領域において前記コア層
から外側に拡散した光が、前記第１の領域において前記
コア層に戻るのを抑止する戻り光抑止構造を形成するこ
とにより、戻り光が前記第１の領域に対応する発光半導
体装置の利得領域に侵入することによる、発光半導体装
置の活性領域内でのキャリア密度の変調等の問題が解決
され、発光半導体装置の動作が安定する。
出射端を構成する一端から他端まで軸方向に延在するコ
ア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸方向
上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣接し
た、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形成された発光半
導体装置において、前記第２の領域において前記コア層
から外側に拡散した光が、前記第１の領域において前記
コア層に戻るのを抑止する戻り光抑止構造を形成するこ
とにより、戻り光が前記第１の領域に対応する発光半導
体装置の利得領域に侵入することによる、発光半導体装
置の活性領域内でのキャリア密度の変調等の問題が解決
され、発光半導体装置の動作が安定する。
【００４１】請求項２，３記載の本発明の特徴によれ
ば、出射端を構成する一端から他端まで軸方向に延在す
るコア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸
方向上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣
接した、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形成された埋
め込み型発光半導体装置において、埋め込み層中に切り
込みを形成することにより、前記コア層から外側に拡散
した光を、前記切り込み面において反射することがで
き、戻り光が発光半導体装置の利得領域に侵入するのを
阻止することができる。
ば、出射端を構成する一端から他端まで軸方向に延在す
るコア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域と、前記軸
方向上で、前記第１の領域に対して出射端側において隣
接した、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形成された埋
め込み型発光半導体装置において、埋め込み層中に切り
込みを形成することにより、前記コア層から外側に拡散
した光を、前記切り込み面において反射することがで
き、戻り光が発光半導体装置の利得領域に侵入するのを
阻止することができる。
【００４２】請求項４，５記載の本発明の特徴によれ
ば、前記反射面を前記軸方向に対して斜交する平面より
形成することにより、前記戻り光を、発光半導体装置の
コア層から外れた方向に逃がすことが可能になる。請求
項６記載の本発明の特徴によれば、前記切り込みを、前
記切り込みを画成画成する第１の面が発光半導体装置の
軸方向に対してなす角度が、前記第１の面に対向する第
２の面が前記軸方向に対してなす角度と異なるように形
成することにより、仮りに戻り光の一部が前記第１の面
で反射されずに前記切り込み内に侵入しても、かかる戻
り光を前記第２の面により、確実に反射することがで
き、発光半導体装置の利得領域への戻り光の侵入を殆ど
完全に阻止することが可能になる。
ば、前記反射面を前記軸方向に対して斜交する平面より
形成することにより、前記戻り光を、発光半導体装置の
コア層から外れた方向に逃がすことが可能になる。請求
項６記載の本発明の特徴によれば、前記切り込みを、前
記切り込みを画成画成する第１の面が発光半導体装置の
軸方向に対してなす角度が、前記第１の面に対向する第
２の面が前記軸方向に対してなす角度と異なるように形
成することにより、仮りに戻り光の一部が前記第１の面
で反射されずに前記切り込み内に侵入しても、かかる戻
り光を前記第２の面により、確実に反射することがで
き、発光半導体装置の利得領域への戻り光の侵入を殆ど
完全に阻止することが可能になる。
【００４３】請求項７記載の本発明の特長によれば、前
記反射面を金属層で覆うことにより、戻り光を効率的に
反射させることができる。請求項８，９記載の本発明の
特徴によれば、出射端を構成する一端から他端まで軸方
向に延在するコア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域
と、前記軸方向上で、前記第１の領域に対して出射端側
において隣接した、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形
成された発光半導体装置において、前記第１の領域に、
前記発光半導体装置が形成する出力光ビームを吸収しう
るバンドギャップを有する半導体層を形成することによ
り、発光半導体装置を構成する積層半導体構造の形成工
程の一部として、戻り光抑止構造を形成することがで
き、戻り光抑止構造を備えた発光半導体装置を簡単に製
造することが可能になる。
記反射面を金属層で覆うことにより、戻り光を効率的に
反射させることができる。請求項８，９記載の本発明の
特徴によれば、出射端を構成する一端から他端まで軸方
向に延在するコア層中に、光閉じ込めが強い第１の領域
と、前記軸方向上で、前記第１の領域に対して出射端側
において隣接した、光閉じ込めの弱い第２の領域とを形
成された発光半導体装置において、前記第１の領域に、
前記発光半導体装置が形成する出力光ビームを吸収しう
るバンドギャップを有する半導体層を形成することによ
り、発光半導体装置を構成する積層半導体構造の形成工
程の一部として、戻り光抑止構造を形成することがで
き、戻り光抑止構造を備えた発光半導体装置を簡単に製
造することが可能になる。
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施例によるレ
ーザダイオードの構成を示す図（その一）である。
ーザダイオードの構成を示す図（その一）である。
【図３】本発明の第１実施例によるレーザダイオードの
構成を示す図（その二）である。
構成を示す図（その二）である。
【図４】本発明の第２実施例によるレーザダイオードの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例によるレーザダイオードの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例によるレーザダイオードの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施例によるレーザダイオードの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図８】図７のレーザダイオードのテーパ導波路領域に
おける横断面図である。
おける横断面図である。
【図９】図７のレーザダイオードの利得領域における横
断面図である。
断面図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は、従来のスポットサイズ変
換構造を備えた埋め込み型レーザダイオードの構成、お
よびその問題点を説明する図である。
換構造を備えた埋め込み型レーザダイオードの構成、お
よびその問題点を説明する図である。
【図１１】従来の、別のスポットサイズ変換構造を備え
た埋め込み型レーザダイオードの構成を示す図である。
た埋め込み型レーザダイオードの構成を示す図である。
１，１０ 基板 １Ａ，１０Ａ テーパ導波路領域 １Ｂ，１０Ｂ 利得領域 ２，１２，１４ クラッド層 ３ メサ構造 ４，１３ コア層 １５ キャップ層 ５Ａ，５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ 埋め込み領域 ７Ａ，７Ｂ，１８Ａ，１８Ｂ，２８Ａ，２８Ｂ，３８
Ａ，３８Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ 戻り光抑止構造 ４８ａ，４８ａ’，４８ｂ，４８ｂ’ 反射面 １７Ａ，１７Ｂ 電流狭搾構造 １９Ａ，１９Ｂ 電極 ５１Ａ，５１Ｂ 戻り光吸収パターン
Ａ，３８Ｂ，４８Ａ，４８Ｂ 戻り光抑止構造 ４８ａ，４８ａ’，４８ｂ，４８ｂ’ 反射面 １７Ａ，１７Ｂ 電流狭搾構造 １９Ａ，１９Ｂ 電極 ５１Ａ，５１Ｂ 戻り光吸収パターン
Claims (9)
- 【請求項１】 出射端を構成する一端から他端まで軸方
向に延在するコア層を有し、前記コア層への光閉じ込め
が強い第１の領域と、前記軸方向上で、前記第１の領域
に対して出射端側において隣接した、前記コア層への光
閉じ込めの弱い第２の領域とが形成された発光半導体装
置において、 前記第２の領域において前記コア層から外側に拡散した
光が、前記第１の領域において前記コア層に戻るのを抑
止する、戻り光抑止構造を形成したことを特徴とする発
光半導体装置。 - 【請求項２】 出射端を構成する一端から他端まで軸方
向に延在するコア層を有し、前記コア層への光閉じ込め
が強い第１の領域と、前記軸方向上で、前記第１の領域
に対して出射端側において隣接した、前記コア層への光
閉じ込めの弱い第２の領域とが形成された発光半導体装
置において、 前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域において
は、前記コア層への光閉じ込めが出射端に向けて連続的
に低減しており、 前記発光半導体装置は、前記コア層の外側に、前記コア
層を両側から挟持するように形成された埋め込み層を有
し、前記埋め込み層中に、前記コア層から外側に拡散し
た光を反射する反射面で画成された切り込みを形成した
ことを特徴とする発光半導体装置。 - 【請求項３】 前記反射面は、前記軸方向に対して略直
交する平面よりなることを特徴とする請求項２記載の発
光半導体装置。 - 【請求項４】 前記反射面は、前記軸方向に対して斜交
する平面よりなることを特徴とする請求項２記載の発光
半導体装置。 - 【請求項５】 前記反射面は、結晶面よりなることを特
徴とする請求項４記載の発光半導体装置。 - 【請求項６】 前記切り込みは、前記反射面とこれに対
向する対向面とより画成され、前記反射面が前記軸方向
となす角度は、前記対向面が前記軸方向となす角度とは
異なることを特徴とする請求項２記載の発光半導体装
置。 - 【請求項７】 前記反射面を金属で覆ったことを特長と
する請求項２記載の発光半導体装置。 - 【請求項８】 出射端を構成する一端から他端まで軸方
向に延在するコア層を有し、前記コア層への光閉じ込め
が強い第１の領域と、前記軸方向上で、前記第１の領域
に対して出射端側において隣接した、前記コア層への光
閉じ込めの弱い第２の領域とが形成された発光半導体装
置において、 前記コア層への光閉じ込めの弱い第２の領域において
は、前記コア層への光閉じ込めが出射端に向けて連続的
に低減しており、 前記第１の領域には、前記発光半導体装置が形成する出
力光ビームを吸収しうるバンドギャップを有する半導体
層を形成したことを特徴とする発光半導体装置。 - 【請求項９】 前記発光半導体装置は、前記コア層上
に、導電型を有する半導体層よりなり前記コア層に至る
電流路を構成するクラッド層と、前記電流路を左右から
狭搾する、前記クラッド層とは逆の導電型を有する一対
の電流狭搾層とを含み、前記半導体層は、前記第１の領
域において、一対の前記電流狭搾層の各々の上に形成さ
れることを特徴とする請求項８記載の発光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17145596A JP3710559B2 (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 発光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17145596A JP3710559B2 (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 発光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022577A true JPH1022577A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3710559B2 JP3710559B2 (ja) | 2005-10-26 |
Family
ID=15923431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17145596A Expired - Lifetime JP3710559B2 (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 発光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3710559B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6542532B1 (en) | 1998-04-21 | 2003-04-01 | Nec Corporation | Semiconductor laser device capable of reducing coupling loss respect to optical fiber |
| JP2003158344A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-05-30 | Nec Corp | 半導体構造、半導体光素子およびそれらの製造方法 |
| JP2004503947A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァー フェーデルング デア アンゲバンテン フォルシュング エー ファー | モード選択性位相構造を有するレーザー共振器 |
| JP2008187068A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2009182352A (ja) * | 2009-05-18 | 2009-08-13 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2020127003A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2020255565A1 (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
-
1996
- 1996-07-01 JP JP17145596A patent/JP3710559B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6542532B1 (en) | 1998-04-21 | 2003-04-01 | Nec Corporation | Semiconductor laser device capable of reducing coupling loss respect to optical fiber |
| JP2004503947A (ja) * | 2000-06-15 | 2004-02-05 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァー フェーデルング デア アンゲバンテン フォルシュング エー ファー | モード選択性位相構造を有するレーザー共振器 |
| JP4785327B2 (ja) * | 2000-06-15 | 2011-10-05 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァー フェーデルング デア アンゲバンテン フォルシュング エー ファー | 半導体レーザー用レーザー共振器及びレーザー共振器を製造する方法 |
| JP2003158344A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-05-30 | Nec Corp | 半導体構造、半導体光素子およびそれらの製造方法 |
| JP2008187068A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
| JP2009182352A (ja) * | 2009-05-18 | 2009-08-13 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JP2020127003A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2020255565A1 (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
| WO2020255281A1 (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
| JPWO2020255565A1 (ja) * | 2019-06-19 | 2021-09-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3710559B2 (ja) | 2005-10-26 |
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