JPH1022579A - 光導波路構造とこの光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置 - Google Patents
光導波路構造とこの光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置Info
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- JPH1022579A JPH1022579A JP17376096A JP17376096A JPH1022579A JP H1022579 A JPH1022579 A JP H1022579A JP 17376096 A JP17376096 A JP 17376096A JP 17376096 A JP17376096 A JP 17376096A JP H1022579 A JPH1022579 A JP H1022579A
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Abstract
ッド層のドーパントをZnより拡散係数の小さな元素に
変更すると共にこの光導波路の両側面に設けた高抵抗埋
込層にこのp型ドーパントが拡散し難いように構成する
ことにより、高効率で応答性の高い変調器付レーザを提
供する。 【解決手段】 変調器付レーザの光導波路構造を、n−
InPからなる下クラッド層60と多重量子井戸層61
と回折格子64を埋込んだBeドープまたはMgドープ
InPからなる上クラッド層63とを有する光導波路6
7及びこの光導波路67の両側面の表面上に設けたアン
ドープAlInAsの高抵抗埋込層66を含むように構
成した。
Description
この光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集
積型半導体レーザ装置に係り、特に光導波路を高抵抗埋
込層に埋め込んだ光導波路構造とこの光導波路構造を用
いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置
に関するものである。
には、半導体レーザの高性能化とこの半導体レーザを安
価に製造するために歩留りをよくすることが重要であ
る。特に半導体レーザの高性能化には、情報量の増大に
対応するためのレーザ光の高速変調が必須の要件であ
る。このレーザ光の高速変調には、変調時の波長の変動
を小さくして長距離の伝送を可能にするために、通常半
導体レーザを一定強度で発振させておいて、光の透過量
をオン・オフできる変調器を通すことによって変調を行
う外部変調方式が採用される。
ーザとの光結合が難しくまた部品点数も多いことから高
価になるというという難点があったが、この難点を克服
する方法として、半導体レーザと変調器とをモノリシッ
クに集積化した変調器付レーザの開発が行われている。
斜視図である。また図22は図21のA部を拡大した斜
視図、図23は図21のB部を拡大した斜視図である。
図21において、1は変調器付レーザ、2はレーザ部、
3はアイソレーション部、4は変調器部、5の矢印はレ
ーザ光の射出方向、6はレーザ電極、7は変調器電極、
8は裏面電極である。
n−InP基板、10はn−InPクラッド層、11は
活性層、12は光吸収層、13はZnドープのInPク
ラッド層、14は回折格子、15はZnドープのInG
aAsコンタクト層、16はFeドープInP層、17
はSドープInP層である。これらのうちn−InPク
ラッド層10、活性層11または光吸収層12、InP
クラッド層13及び回折格子14で光導波路18を構成
する。
た多重量子井戸層19から構成されている。さらにFe
ドープInP層16及びSドープInP層17から高抵
抗埋込層20が構成されている。上記のように構成され
た変調器付レーザ1は、レーザ電極6と裏面電極8との
間にバイアス電圧を印加し、レーザ部2で発光させたレ
ーザ光を変調器部4に導き、変調器電極7と裏面電極8
との間で電圧をオン・オフし光吸収層12に印加する電
界をオン・オフすることにより量子閉じ込めシュタルク
効果を用いて高い消光比(すなわち、ON時とオフ時の
光の透過量の比、Extinction Ratio)の下で変調し、高
速に変調されたレーザ光を射出端21から射出するもの
である。
いて説明する。図24は従来の変調器付レーザの製造工
程の一工程における素子の平面図である。図24におい
てA−A’断面はレーザ部の断面、B−B’断面は変調
器部の断面、C−C’断面は光導波路18の長手方向断
面である。図25、図26、図27、図28、図29及
び図32は従来の変調器付レーザの製造工程の一工程に
おける素子の、図24のA−A’断面における断面図で
ある。
の製造工程の一工程における素子の、図24のB−B’
断面における断面図である。図31及び図34は従来の
変調器付レーザの製造工程の一工程における素子の、図
24のC−C’断面における断面図である。n−InP
基板30上に、レーザ部の光導波路18を形成するスト
ライプを残し、これを挟んでストライプ状のSiO2マ
スク31を形成する。(図24参照)
が図25である。次にこのSiO2マスク31をマスク
としてエッチング液を用いて湿式エッチングする。この
工程における素子のA−A’断面が図26である。次に
SiO2マスク31をマスクとして、露呈しているn−
InP基板30上に、n−InPクラッド層32、多重
量子井戸層33、ZnドープのInPクラッド層34及
びInGaAsP層35を順次MOCVD法を用いて選
択成長させる。この工程における素子のA−A’断面が
図27である。
GaAsP層35に回折格子36を形成し、レーザ部の
回折格子36を残して他の部分のInGaAsP層35
をエッチングにより除去する。そののち再びMOCVD
法を用いてZnドープのInPクラッド層34を形成し
回折格子36を埋め込む。続いて、光導波路18をリッ
ジ状に残すために光導波路18とすべき部分に積層部分
が残るようにSiO2マスク37を形成し、ウエットエ
ッチングにより断面がメサ状のリッジ38を形成する。
この工程における素子のA−A’断面が図28である。
D法により、FeドープInP層39、SドープInP
層40及びFeドープInP層39を埋込成長をおこな
う。この工程における素子のA−A’断面が図29、B
−B’断面が図30、C−C’断面が図31である。最
後に、SiO2マスク37を除去し、ZnドープのIn
P層41及びZnドープのInGaAs層42を成長さ
せる。この工程における素子のA−A’断面が図32、
B−B’断面が図33、C−C’断面が図34である。
は上記のように構成されていて、p−InPクラッド層
13及びp−InGaAsコンタクト層15のp型ドー
パントとして亜鉛(Zn)が最も一般的に用いられてい
る。しかし、Znの拡散係数は例えばGaAs中におい
て700℃で、4×10-14cm2/sと大きく、p−InPク
ラッド層13に隣接する多重量子井戸層19に拡散しや
すい。
2にZnが拡散すると、場合によっては光吸収層12の
キャリア濃度が4×1017cm-3程度まで上昇し、光吸収
層12に効率よく電界を印加できなくなる。その結果消
光比を高くすることができなくなる。また多重量子井戸
層19のうち活性層11にZnが拡散するとその拡散の
程度によっては発光強度が低下する場合がある。このと
きにはレーザのしきい値電流が上昇するということが生
じる。
ーザ及び変調器に十分な特性が得られない場合が発生す
るので、p型ドーパントとして亜鉛(Zn)にかえて、
Znに比較して拡散係数が1桁以上小さいベリリウム
(Be)を使用することが検討されているが、p型ドー
パントとしてBeを使用した場合、高抵抗埋込層20の
FeドープInP層16のFeとBeとが相互拡散しや
すく、レーザ部2においてはp−InPクラッド層13
のキャリア濃度が低下した場合には、素子抵抗が増加す
るために動作電圧が上昇するという問題点の生じること
があった。
3のBeが高抵抗埋込層20のFeドープInP層16
のFeとBeとが相互拡散し、p−InPクラッド層1
3のキャリア濃度が低下し、その程度によっては応答速
度を高くできないという問題点があった。この発明は上
記の問題点を解消するためになされたもので、所期の電
気特性を容易に得られる光導波路構造とこの導波路構造
を用いた電力効率の高い半導体レーザ、変調速度の高い
変調器及び電力効率が高く高速変調できる集積型半導体
レーザ装置を提供することを目的とするものである。
しては、特開昭60−115284号公報がある。これ
は活性層の幅を容易に制御しながら製作することができ
る埋込み形発光素子に関するもので、下部クラッド層2
上に液相成長以外の成長法で活性層3及び上部クラッド
層4を形成し、この後活性層3及びZnドープの上部ク
ラッド層4のみをエッチングでメサ構造にして活性層3
の幅を精度よく形成し、メサ構造の側面及び上層を半絶
縁性InP層6で形成し、メサ構造の上面に対応して設
けられた開口部を介してBeのイオン打ち込みを行い、
熱処理により上部クラッド層4に達するp型領域8を形
成するものである。
みあるいはZnまたはCdの拡散によってもよいとの記
載があるが、上部クラッド層4はZnドープである。ま
たMgをドーパントとした公知文献としては、特開昭6
1−4226号公報がある。これには半導体レーザの逆
メサストライプ構造をエッチングによって形成した後、
液相成長によって埋め込みストライプ構造を形成する際
に、液相成長温度を下げるために、Snを溶媒とし同時
にII族元素、例えばZn、カドミウムまたはMgを溶
質として添加し、p層を形成することが記載されてい
る。さらにFe添加したAlInAsの液層成長によっ
て高抵抗埋め込み層を形成することが、特開昭61−2
90790号公報に記載されている。
構造は、n型の化合物半導体からなる第1のクラッド
層、多重量子井戸層及びBeドープまたはMgドープの
化合物半導体からなる第2のクラッド層がリッジ状に順
次積層された光導波路と、この光導波路の両側面の表面
上に配設されたアンドープ高抵抗埋込層と、を備えたも
のである。
導波路構造のクラッド層とこのクラッド層の導電型と同
じ導電型の化合物半導体基板とが互いに対向するように
光導波路構造を化合物半導体基板主面上に配設するかま
たは化合物半導体基板を第1もしくは第2のクラッド層
として配設するとともに光導波路構造を介して対向電極
を配設し多重量子井戸層を活性層となるようにしたもの
である。
ド層と並行して埋設された回折格子をさらに備えたもの
である。
構造のクラッド層とこのクラッド層の導電型と同じ導電
型の化合物半導体基板とが互いに対向するように上記光
導波路構造を化合物半導体基板主面上に配設するかまた
は化合物半導体基板を第1もしくは第2のクラッド層と
して配設するとともに化合物半導体基板主面と交差する
方向に電界を印加可能とし多重量子井戸層を吸収層とな
るようにしたものである。
は、回折格子を備えた前記の半導体レーザと前記の変調
器とを、化合物半導体基板を同一に配設するとともに半
導体レーザの多重量子井戸層の厚さが変調器のそれの厚
さより厚くなるように連続させて配設したものである。
nPからなる第1のクラッド層、多重量子井戸層及びB
eドープまたはMgドープのInPからなる第2のクラ
ッド層がリッジ状に順次積層された光導波路と、この光
導波路の両側面の表面上に配設されたアンドープAlI
nAsからなる高抵抗埋込層と、を備えたものである。
は、n型のInP基板と、このInP基板の一主面上に
第1のクラッド層、多重量子井戸層及びBeドープまた
はMgドープの第2のクラッド層がリッジ状に順次積層
されると共にこのリッジ状積層の延長方向の一端に連続
する多重量子井戸層の第1の部分をリッジ状積層の他端
に連続する第2の部分の層の厚さより薄くしこの第2の
部分に対応する第2のクラッド層に第2のクラッド層と
並行して回折格子を埋設した光導波路と、この光導波路
の両側面の表面上に配設されたアンドープAlInAs
からなる高抵抗埋込層と、光導波路の第1の部分の多重
量子井戸を光吸収層にまた第2の部分の多重量子井戸を
活性層とするようにそれぞれ独立して光導波路上に配設
された一方電極と、InP基板の他主面上に配設された
他方電極と、を備えたものである。
レーザ装置の一部破断斜視図である。図2は図1のA部
を拡大した斜視図、図3は図1のB部を拡大した斜視図
である。ここでは一例として幹線通信用として使用され
る10Gb/sの変調器付半導体レーザについて説明する。
この変調器付半導体レーザは電界吸収型外部変調器と単
一波長レーザとを集積した複合光デバイスである。
2はレーザ部、53はアイソレーション部、54は変調
器部、55の矢印はレーザ光の射出方向、56はレーザ
電極、57は変調器電極、58は裏面電極である。
物半導体基板としてのn−InPからなる基板、60は
第1のクラッド層としてのn−InPからなる下クラッ
ド層、61は多重量子井戸層で、レーザ部52における
多重量子井戸層61が活性層61A、変調器部54にお
ける多重量子井戸層61が光吸収層61Bとなる。多重
量子井戸層61は井戸層とバリア層がそれぞれInGa
AsとInGaAsPからなり、それぞれが複数層から
構成されている。また井戸層はInGaAsに替えてバ
リア層のInGaAsPよりもバンドギャップの小さい
InGaAsPで構成してもよい。
プInPからなる上クラッド層で不純物濃度は例えば1
×1018cm-3で、さらには1×1018cm-3〜3×1018
cm-3で可能である。64は回折格子、65はBeドープ
のInGaAsからなるコンタクト層で不純物濃度は例
えば1×1019cm-3で、さらには1×1019cm-3以上で
あればよい。
抵抗埋込層である。基板59の一主面の幅方向中央位置
に下クラッド層60、多重量子井戸層61及び上クラッ
ド層63がメサ断面のリッジ状に順次積層される。更に
レーザ部52においては上クラッド層63中に回折格子
64が各層に並行して埋設される。このリッジ状積層の
両側面の外表面上に高抵抗埋込層66がリッジ状積層の
両側面それぞれを覆うように密着して配設される。そし
てこの高抵抗埋込層66の上面とこの上面に並ぶ上クラ
ッド層63の表面とを覆うようにこれら表面上にコンタ
クト層65が配設される。
ド層60、多重量子井戸層61及び上クラッド層63が
光導波路67を構成し、リッジ状積層の長手方向がレー
ザ光の進行方向である。この光導波路67、電流狭窄層
として機能する高抵抗埋込層66及び必要に応じてコン
タクト層65も含めてリッジ状の光導波路構造68を構
成する。69は一端としての、光導波路67の変調器部
54側の射出端面である。
68を構成する各層はレーザ部52、アイソレーション
部53及び変調器部54で連続して形成されるが、アイ
ソレーション部53ではコンタクト層65は除かれてい
る。多重量子井戸層61の各層はレーザ部52で厚く変
調器部54で薄くなっている。これはレーザ光の消光比
を最適化すると共に変調器部54でバンドギャップを大
きくして射出端面69での光の吸収を少なくし発熱によ
る端面破壊を防止するためである。
部54に対応するコンタクト層65の表面上に金属薄膜
からなるレーザ電極56、変調器電極57がそれぞれ独
立に形成される。レーザ電極56と変調器電極57とは
アイソレーション部53の絶縁薄膜70を介して配設さ
れている。さらに基板の他主面である裏面には裏面電極
58が形成される。
方法について説明する。図4はこの発明に係る変調器付
レーザの製造工程の一工程における素子の平面図であ
る。図4においてA−A’断面はレーザ部52の断面、
B−B’断面は変調器部54の断面、C−C’断面は光
導波路67の長手方向断面である。
この発明に係る変調器付レーザの製造工程の一工程にお
ける素子の、図4のA−A’断面における断面図であ
る。図6、図9、図12、図15及び図18はこの発明
に係る変調器付レーザの製造工程の一工程における素子
の、図4のB−B’断面における断面図である。図7、
図10、図13、図16及び図19はこの発明に係る変
調器付レーザの製造工程の一工程における素子の、図4
のC−C’断面における断面図である。
る部分が形成される帯状領域を挟んで、基板80上に互
いに対向して一対のストライプ状のSiO2マスク81
を形成する。(図4参照) 次にこのSiO2マスク81をマスクとしてエッチング
液を用いて湿式エッチングを行う。この工程における素
子のA−A’断面が図5、B−B’断面が図6、C−
C’断面が図7である。
として、露呈している基板80上に、n−InP層8
2、InGaAsとInGaAsPとからなる多重量子
井戸層83、BeドープInP層84及びInGaAs
P層85を順次MOCVD法を用いて選択成長させる。
多重量子井戸層83は井戸層とバリア層とをともにIn
GaAsPとから構成してもよい。
材料ガスは、トリメチルインジウム(TMI)、トリエ
チルガリウム(TEG)及びアルシン(AsH3)が、
またInGaAsPを形成するための材料ガスはトリメ
チルインジウム(TMI)、トリエチルガリウム(TE
G)、アルシン(AsH3)及びホスフィン(PH3)
が、それぞれ供給され基板80付近において分解し、こ
れが化学反応を起こして基板上にエピタキシャル成長す
るのであるが、基板80上のSiO2マスク81ではエ
ピタキシャル成長せずに、SiO2マスク81上を拡散
して基板80が露呈している部分まで移動しそこでエピ
タキシャル成長する。材料ガスとしてトリエチルガリウ
ム(TEG)に替えてトリメチルガリウム(TMG)を
用いてもよい。
層の成長速度がSiO2マスク81から離れた箇所の成
長速度より大きくなり、SiO2マスク81近傍での、
成長層の厚みがSiO2マスク81から離れた箇所の成
長層の厚みより厚くなる。この変調器付レーザ51の場
合においてはレーザ部52に対応する積層部分の厚みが
変調器部54に対応する積層部分よりも厚くなる。この
工程はDH成長工程である。
ザ部52と変調器部54の積層の厚さを一工程で制御可
能となるが、変調器部54の光吸収層61Bとなる多重
量子井戸層61の最適な量子井戸幅は、変調器部53に
電界が印加された時のシュタルク効果により吸収される
波長と変調されるレーザ光の波長をほぼ一致するような
光吸収層61Bのバンドギャップとなるように設定され
ることが必要で、このことを考慮しながらレーザ部52
及び変調器部54の選択成長が行われる。
7.5nmで、変調器部54の量子井戸幅は4.5nm
となり、レーザ部52の多重量子井戸層83のバンドギ
ャップより変調器部54のそれが大きくなる。この工程
における素子のA−A’断面が図8、図B−B’断面が
図9、C−C’断面が図10である。
束干渉法を用いてInGaAsP層85に回折格子86
を形成し、レーザ部52の回折格子86を残して他の部
分のInGaAsP層85をエッチングにより除去す
る。そののち再びMOCVD法を用いてBeドープIn
P層84を形成し回折格子86を埋め込む。更にその上
にコンタクト層65となるBeドープInGaAs層8
7を形成する。この工程における素子のA−A’断面が
図11、図B−B’断面が図12、C−C’断面が図1
3である。
面上にSiO2マスク88を形成し、光導波路67とす
べき部分に対応する積層部分が残るように、湿式エッチ
ングにより断面がメサ状のリッジ89を形成する。この
工程における素子のA−A’断面が図14、図B−B’
断面が図15、C−C’断面が図16である。
にMOCVD法により、アンドープAlInAs層90
の埋込成長をおこなう。このアンドープAlInAs層
90は500℃で埋込成長が可能である。埋込成長をFe
ドープInPで行った場合にはFeドープInPの成長
温度は650℃となるので、アンドープAlInAsはF
eドープInPに比較してより低温で高抵抗埋込層66
の形成が可能となる。この後SiO2マスク88を除去
して素子の成長工程を終了する。この工程における素子
のA−A’断面が図17、図B−B’断面が図18、C
−C’断面が図19である。
この後変調器部54の射出端面69とレーザ部52のレ
ーザ端面(図示せず)にそれぞれ0.5%の低反射率コ
ーティングと90%の高反射率コーティングを施すと共
に、レーザ電極56と変調器電極57とがアイソレーシ
ョン部53の絶縁薄膜70を介して形成され、さらに基
板の他主面である裏面には裏面電極58が形成される。
について説明する。レーザ電極56と裏面電極58との
間に順バイアス電圧を印加し、動作電流をコンタクト層
65を介して注入し、高抵抗埋込層66で電流を絞って
有効に活性層61Aに注入し少数キャリアの再結合発光
を行い、この再結合発光を回折格子64で、共振させて
レーザ光として発光させる。レーザ部52で発光させた
レーザ光を変調器部54に導くと共に、変調器電極57
と裏面電極58との間に高周波電圧を印加して、光吸収
層61Bに印加する電界をオン・オフする。
吸収層61Bに電界が印加されると、量子閉じ込めシュ
タルク効果により光の透過量が変化し、低い動作電圧で
高い消光比が得られ、電界をオン・オフするに対応して
変調されたレーザ光が射出端面69から放出される。
導波路構造68においては上クラッド層63及びコンタ
クト層65のp型ドーパントがBeであるとともに高抵
抗埋込層66はアンドープAlInAsで形成されてい
るので、BeがZnに比べて拡散係数が小さいこと、ア
ンドープAlInAsの成長温度がFeドープInPに
比較して低いことにより上クラッド層63及びコンタク
ト層65と隣接している各層へのBeの拡散が少なくな
る。
Pに替えてアンドープAlInAsとされたことにより
隣接している上クラッド層63及びコンタクト層65の
BeとFeとの相互拡散が無い。従って多重量子井戸層
61の不純物濃度の上昇を抑制できると共に上クラッド
層63のキャリア濃度の低下を防止でき、さらには高抵
抗埋込層66の抵抗値の低下を防止できる。このため、
この光導波路構造68では、所期の電気的特性を有した
ものを容易に得ることができる。
2では、上クラッド層63と隣接している活性層へBe
が拡散し難く、活性層の不純物濃度を2×1016cm-3以
下に抑制することができるから、レーザのしきい値電流
の上昇を少なくすることができる。
5と隣接している高抵抗埋込層66はFeドープInP
に替えてアンドープAlInAsで形成されているの
で、BeとFeとの間に存在する相互拡散し易いという
性質によるBeの高抵抗埋込層66への拡散を除去する
ことができると共にBeの拡散自体が少ない。このため
上クラッド層63のp型不純物の濃度低下が防止でき素
子の動作抵抗の上昇を防ぐことができる。同時に高抵抗
埋込層66へのp型ドーパントの拡散が抑制されて動作
電流の電流狭窄を有効に行うことができる。
ザ部52では、レーザの動作電圧を低く、しきい値電流
を低くすることができ、電力効率の高いレーザを構成す
ることができる。これらのレーザ部52の構成に基づく
作用は必ずしも変調器付レーザ51に限らず、レーザ単
体として構成した場合においても同様の作用を有するも
のである。
部54では、BeがZnに比べて拡散係数が小さいこと
やアンドープAlInAsの成長温度がFeドープIn
Pに比較して低いことのために、上クラッド層63から
の光吸収層61BへのBeの拡散を抑制でき、光吸収層
61Bでのキャリア濃度の上昇を抑制することができ
る。このために変調時の消光比を大きくすることができ
る。
消光比との関係を示したグラフである。図20に示され
るように、Znをp型ドーパントに用いた場合は光吸収
層61Bの不純物濃度が4×1017cm-3となり消光比が
5dB程度であるのに対して、Beをp型ドーパントに用
いた場合には光吸収層61Bの不純物濃度は2×1016
cm-3となり消光比は25dBと増加することがわかる。
さいことやアンドープAlInAsの成長温度がFeド
ープInPに比較して低いこと、さらにはBeドープI
nP上クラッド層63が隣接している高抵抗埋込層66
をFeドープInPに替えてアンドープAlInAsと
したことによりBeとFeとの相互拡散が無くなったこ
となどにより、上クラッド層63のBeが高抵抗埋込層
66に拡散し難く、上クラッド層63の不純物濃度がそ
れほど低下しないので、これに伴って上クラッド層63
のキャリア濃度が低下しない。
はコンデンサ容量を有することになり、上クラッド層6
3のキャリア濃度が低下すると、この部分の抵抗値が増
加し、インピーダンスを高めることとなり、変調器部5
4に高周波電圧を印加し電界を高速でオン・オフする際
に、応答速度を高くできないのであるが、上述のように
高抵抗埋込層66へのBeの拡散を抑制し、上クラッド
層63及びコンタクト層65のキャリア濃度の低下が抑
制され、インピーダンスを低く保持することができて、
変調時の応答速度の低下を抑制できる。従ってこの光導
波路構造68を備えた変調器部54は、消光比が高く、
変調速度の高い変調器を構成することができる。
は必ずしも変調器付レーザ51に限らず変調器単体とし
て構成した場合においても同様に作用するものである。
またこの光導波路構造68では高抵抗埋込層66をアン
ドープAlInAsで形成しているので、この光導波路
構造68を製造する際、基板上に多重量子井戸層83、
BeドープInP層84及びInGaAsP層85を順
次MOCVD法を用いて選択成長させたのちに、InG
aAsP層85に回折格子86を形成し、レーザ部の回
折格子86を残して他の部分のInGaAsP層85を
エッチングにより除去し、そののち再びMOCVD法を
用いてBeドープInP層84を形成し回折格子86を
埋め込み、更にその上にコンタクト層65となるBeド
ープInGaAs層87を形成した後、エッチングによ
りメサ状のリッジ89を形成し、この後、このリッジ8
9の両側面の表面上にMOCVD法により、アンドープ
AlInAs層の埋込成長をおこなうという製造方法を
採ることができる。
程、回折格子埋込工程兼コンタクト層成長工程、埋込成
長工程の3回で済み、従来構造に比べて結晶成長工程が
1回少なくてよく、成長工程に要する時間の一部と成長
前後の昇降温に要する時間などの素子を高温に曝す時間
を、例えば40分程度短縮することができる。従ってプ
ロセスの簡略化を行うことができるのみならず、ドーパ
ントの拡散を抑制することもできる。
良いレーザと、消光比が高く変調速度の高い変調器とを
同一基板上に一体的に部品点数を少なくして構成したの
で、効率が高く、変調速度が高いコンパクトで信頼性の
高い変調器付レーザを得ることができる。
トをBeにした場合について説明したが、Beに変えて
Mgを用いても同様の効果を期待できる。
導体の基板59はn型基板を用い、このn型基板の上に
n型の下クラッド層60を対向させて配置して光導波路
構造68を用いて変調器付レーザ51を構成した例を説
明したが、化合物半導体の基板をp型基板を用い、この
p型基板の上にp型の下クラッド層を対向させて配置し
て光導波路構造を形成した変調器付レーザを構成しても
同様の効果がある。
導体の基板59の上にn型の下クラッド層60を対向さ
せて配置して光導波路構造68を用いた変調器付レーザ
51を構成した例を説明したが、化合物半導体の基板自
体をクラッド層として光導波路構造を形成した変調器付
レーザを構成しても同様の効果がある。
路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体
レーザ装置は以上に説明したような構成を備えているの
で、以下のような効果を有する。
ラッド層、多重量子井戸層及びBeドープまたはMgド
ープの化合物半導体からなる第2のクラッド層を有する
光導波路と、この光導波路の両側面の表面上にアンドー
プ高抵抗埋込層を配設したので、多重量子井戸層の不純
物濃度の上昇を抑制できると共に第2のクラッド層のキ
ャリア濃度の低下を防止でき、さらには高抵抗埋込層の
抵抗値の低下を防止でき、所期の電気的特性を有したも
のを容易に得ることができる。
導波路構造のクラッド層とこのクラッド層の導電型と同
じ導電型の化合物半導体基板とが互いに対向するように
光導波路構造を化合物半導体基板主面上に配設するかま
たは化合物半導体基板を第1もしくは第2のクラッド層
として配設するとともに光導波路構造を介して対向電極
を配設し多重量子井戸層を活性層となるようにしたの
で、動作電圧が低くかつしきい値電流の低い、電力効率
の高いレーザを構成することができる。
ッド層と並行して埋設された回折格子をさらに備えたの
で、動作電圧が低くかつしきい値電流の低い、電力効率
の高い分布帰還型レーザを構成することができる。
構造のクラッド層とこのクラッド層の導電型と同じ導電
型の化合物半導体基板とが互いに対向するように光導波
路構造を化合物半導体基板主面上に配設するかまたは化
合物半導体基板を第1もしくは第2のクラッド層として
配設するとともに化合物半導体基板主面と交差する方向
に電界を印加可能とし多重量子井戸層を吸収層となるよ
うにしたので、消光比が高く、変調速度の高い変調器を
構成することができる。
は、回折格子を備えた前記の半導体レーザと前記の変調
器とを、化合物半導体基板を同一に配設するとともに半
導体レーザの多重量子井戸層の厚さが変調器のそれの厚
さより厚くなるように連続させて配設したので、電力効
率が高く、変調速度が高く、コンパクトで信頼性の高い
変調器付レーザをモノリシックに構成することができ
る。
nPからなる第1のクラッド層、多重量子井戸層及びB
eドープまたはMgドープのInPからなる第2のクラ
ッド層がリッジ状に順次積層された光導波路と、この光
導波路の両側面の表面上に配設されたアンドープAlI
nAsからなる高抵抗埋込層と、を備えたので、高抵抗
埋込層の埋込成長温度を低くでき、p型ドーパントの拡
散を少なくすることができ、所定の電気的特性を有する
構成を容易に得ることができる。
は、n型のInP基板と、このInP基板の一主面上に
第1のクラッド層、多重量子井戸層及びBeドープまた
はMgドープの第2のクラッド層がリッジ状に順次積層
されると共にこのリッジ状積層の延長方向の一端に連続
する多重量子井戸層の第1の部分をリッジ状積層の他端
に連続する第2の部分の層の厚さより薄くしこの第2の
部分に対応する第2のクラッド層に第2のクラッド層と
並行して回折格子を埋設した光導波路と、この光導波路
の両側面の表面上に配設されたアンドープAlInAs
からなる高抵抗埋込層と、光導波路の第1の部分の多重
量子井戸を光吸収層にまた第2の部分の多重量子井戸を
活性層とするようにそれぞれ独立して光導波路上に配設
された一方電極と、InP基板の他主面上に配設された
他方電極と、を備えたので、高抵抗埋込層の埋込成長温
度を低くでき、第2のクラッド層から高抵抗埋込層への
p型ドーパントの拡散を少なくできて、電力効率が高
く、変調速度が高く、コンパクトで信頼性の高い変調器
付レーザをモノリシックにかつ安価に構成することがで
きる。
部破断斜視図である。
一工程における素子の平面図である。
一工程における素子の断面図である。
一工程における素子の断面図である。
一工程における素子の断面図である。
一工程における素子の断面図である。
一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の一工程における素子の断面図である。
の関係を示したグラフである。
ある。
における素子の平面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
における素子の断面図である。
63 上クラッド層、67 光導波路、 59 基
板、 66 高抵抗埋込層、 68 光導波路構
造、69 射出端面、 56 レーザ電極、 58
裏面電極、64 回折格子、 57 変調器電極
Claims (7)
- 【請求項1】 n型の化合物半導体からなる第1のクラ
ッド層、多重量子井戸層及びBeドープまたはMgドー
プの化合物半導体からなる第2のクラッド層がリッジ状
に順次積層された光導波路と、 この光導波路の両側面の表面上に配設されたアンドープ
高抵抗埋込層と、を備えた光導波路構造。 - 【請求項2】 請求項1記載の光導波路構造のクラッド
層とこのクラッド層の導電型と同じ導電型の化合物半導
体基板とが互いに対向するように上記光導波路構造を化
合物半導体基板主面上に配設するかまたは化合物半導体
基板を第1もしくは第2のクラッド層として配設すると
ともに前記光導波路構造を介して対向電極を配設し多重
量子井戸層を活性層となるようにしたことを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項3】 第2のクラッド層にこの第2のクラッド
層と並行して埋設された回折格子をさらに備えたことを
特徴とする請求項2記載の半導体レーザ。 - 【請求項4】 請求項1記載の光導波路構造のクラッド
層とこのクラッド層の導電型と同じ導電型の化合物半導
体基板とが互いに対向するように上記光導波路構造を化
合物半導体基板主面上に配設するかまたは化合物半導体
基板を第1もしくは第2のクラッド層として配設すると
ともに前記化合物半導体基板主面と交差する方向に電界
を印加可能とし多重量子井戸層を吸収層となるようにし
たことを特徴とする変調器。 - 【請求項5】 請求項3記載の半導体レーザと請求項4
記載の変調器とを、化合物半導体基板を同一に配設する
とともに半導体レーザの多重量子井戸層の厚さが変調器
のそれの厚さより厚くなるように連続させて配設したこ
とを特徴とする集積型半導体レーザ装置。 - 【請求項6】 n型のInPからなる第1のクラッド
層、多重量子井戸層及びBeドープまたはMgドープの
InPからなる第2のクラッド層がリッジ状に順次積層
された光導波路と、 この光導波路の両側面の表面上に配設されたアンドープ
AlInAsからなる高抵抗埋込層と、を備えた光導波
路構造。 - 【請求項7】 n型のInP基板と、 このInP基板の一主面上に第1のクラッド層、多重量
子井戸層及びBeドープまたはMgドープの第2のクラ
ッド層がリッジ状に順次積層されると共にこのリッジ状
積層の延長方向の一端に連続する上記多重量子井戸層の
第1の部分を前記リッジ状積層の他端に連続する第2の
部分の層の厚さより薄くしこの第2の部分に対応する第
2のクラッド層に第2のクラッド層と並行して回折格子
を埋設した光導波路と、 この光導波路の両側面の表面上に配設されたアンドープ
AlInAsからなる高抵抗埋込層と、 上記光導波路の上記第1の部分の多重量子井戸を光吸収
層にまた第2の部分の多重量子井戸を活性層とするよう
にそれぞれ独立して上記光導波路上に配設された一方電
極と、 上記InP基板の他主面上に配設された他方電極と、を
備えた集積型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17376096A JPH1022579A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 光導波路構造とこの光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17376096A JPH1022579A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 光導波路構造とこの光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1022579A true JPH1022579A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15966642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17376096A Pending JPH1022579A (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 光導波路構造とこの光導波路構造を用いた半導体レーザ、変調器及び集積型半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1022579A (ja) |
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-
1996
- 1996-07-03 JP JP17376096A patent/JPH1022579A/ja active Pending
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