JPH1168221A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JPH1168221A
JPH1168221A JP21628897A JP21628897A JPH1168221A JP H1168221 A JPH1168221 A JP H1168221A JP 21628897 A JP21628897 A JP 21628897A JP 21628897 A JP21628897 A JP 21628897A JP H1168221 A JPH1168221 A JP H1168221A
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JP
Japan
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active layer
layer
diffraction grating
spot size
region
Prior art date
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Application number
JP21628897A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyosuke Kuramoto
恭介 蔵本
Akira Takemoto
彰 武本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH1168221A publication Critical patent/JPH1168221A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser wherein the disturbance of a far-field pattern at a gain region side end surface is suppressed. SOLUTION: A constant-thickness active layer 3, extending in stripe in a specified direction, which comprises a gain region 3a having a constant width and a spot size conversion region 3b wherein its width becomes succeedingly narrower as going against the gain region 3a, a diffraction grating 13 which is, lattice-arrayed toward extension of the active layer 3, provided along the gain region 3a of the active layer 3 of an upper clad layer 4, and a reflection preventing film 14 provided above the end surface on the side of spot size conversion region 3b, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザに関
し、特に、主として光通信の分野において、光ファイバ
との光結合効率を大きくするために用いられる,スポッ
トサイズ変換器付の半導体レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a semiconductor laser with a spot size converter, which is used mainly in the field of optical communication to increase the efficiency of optical coupling with an optical fiber. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のレーザ共振器端面の前端面から後
端面までの全ての部分にわたって一様な幅,及び厚さを
有する活性層を持つ半導体レーザ(以下LDと略す)で
は、導波され、前端面から出射されるレーザ光のスポッ
トサイズが、光ファイバのスポットサイズよりも小さい
ために、LDを直接光ファイバと結合させた場合の結合
損失が大きい。そこで従来のLDにおいて、活性層の一
部に厚さの分布を持たせる、あるいは、活性層の幅に分
布を持たせることで、導波されて出射される光のスポッ
トサイズを大きくする機能を持たせたスポットサイズ変
換器を内蔵したLDである,いわゆるスポットサイズ変
換器付LDが考えられている。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser (hereinafter abbreviated as LD) having an active layer having a uniform width and a uniform thickness over all portions from the front end face to the rear end face of a laser resonator end face. Since the spot size of the laser beam emitted from the front end face is smaller than the spot size of the optical fiber, the coupling loss when the LD is directly coupled to the optical fiber is large. Therefore, in a conventional LD, a function of increasing the spot size of light guided and emitted by giving a thickness distribution to a part of the active layer or giving a distribution to the width of the active layer. A so-called LD with a spot size converter, which is an LD with a built-in spot size converter, has been considered.

【0003】図5は従来のスポットサイズ変換器付のL
Dの斜視図であり、図において、1はp型(以下p−と
称す)InP半導体基板、2はp−InP下クラッド
層、3は上下をInGaAsP光閉じ込め層に挟まれ
た、InGaAsPウェル層とInGaAsPバリア層
とを交互に積層した多層構造からなる厚さが均一な活性
層で、この活性層3は、所定の方向にストライプ状に伸
びているとともに、この伸びる方向においては2つの領
域として、幅,即ちレーザ共振器長方向に垂直な方向の
長さが均一な利得領域3aと、該利得領域3aから離
れ、端面の一方に近づくにつれてその幅が順次狭くなっ
ている平面形状がテーパ状のスポットサイズ変換領域3
bとを備えている。4はn型(以下n−と称す)InP
上クラッド層、5はp−InP電流ブロック層、6はn
−InP電流ブロック層で、このp−InP電流ブロッ
ク層5とn−InP電流ブロック層6とにより電流狭搾
構造部を形成している。7はn−InPコンタクト層、
8はLDアノード電極、9はLDカソード電極、10は
カソード電極9が利得領域3a上においてコンタクト層
7と接触できるようにするための、利得領域3a上の領
域に開口部を有するSiO2 絶縁膜、11は前端面に設
けられた前面反射膜、12は後端面に設けられた後面高
反射膜である。
FIG. 5 shows a conventional L with a spot size converter.
FIG. 1D is a perspective view of D, wherein 1 is a p-type (hereinafter referred to as p-) InP semiconductor substrate, 2 is a p-InP lower cladding layer, 3 is an InGaAsP well layer sandwiched between upper and lower InGaAsP light confinement layers. And an InGaAsP barrier layer. The active layer 3 has a uniform thickness and has a multilayer structure. The active layer 3 extends in a stripe shape in a predetermined direction, and has two regions in the extending direction. A gain region 3a having a uniform width, that is, a length in a direction perpendicular to the laser resonator length direction, and a planar shape having a width gradually decreasing as approaching one of the end faces away from the gain region 3a. Spot size conversion area 3
b. 4 is an n-type (hereinafter referred to as n-) InP
Upper cladding layer, 5 is a p-InP current blocking layer, 6 is n
In the -InP current blocking layer, the p-InP current blocking layer 5 and the n-InP current blocking layer 6 form a current constriction structure. 7 is an n-InP contact layer,
Reference numeral 8 denotes an LD anode electrode, 9 denotes an LD cathode electrode, and 10 denotes a SiO 2 insulating film having an opening in a region on the gain region 3a for enabling the cathode electrode 9 to contact the contact layer 7 on the gain region 3a. , 11 is a front reflection film provided on the front end face, and 12 is a rear high reflection film provided on the rear end face.

【0004】また、図6は図5に示した従来のスポット
サイズ変換器付LDの、活性層を含む位置における、レ
ーザ共振器長方向に沿った断面図であり、図において図
5と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the conventional LD with a spot size converter shown in FIG. 5 taken along a laser resonator length direction at a position including an active layer. Indicates the same or corresponding parts.

【0005】また、図7は従来の半導体レーザの動作を
説明するための平面図であり、図5と同一符号は同一又
は相当する部分を示しており、20,21は導波される
光を示している。
FIG. 7 is a plan view for explaining the operation of the conventional semiconductor laser. The same reference numerals as those in FIG. 5 denote the same or corresponding parts. Is shown.

【0006】この従来の半導体レーザの利得領域3a
は、通常のLDの活性層と同じく光の増幅作用を持ち、
スポットサイズ変換領域3bは、活性層3の幅が狭くな
るにつれて縦方向、即ち基板1の高さ方向、および横方
向、即ち基板1の高さ方向に垂直で,かつ活性層3の伸
びる方向に垂直な方向の光の閉じこめが弱くなることを
利用して、光のスポットサイズを拡げる機能を持つ。即
ち、この半導体レーザにおいて、電極8と電極9との間
に電圧を印加すると、ホールと電子が活性層3の利得領
域3aに注入されて発光再結合が起こり光20が発生す
る。そして、この光20が活性層3に沿って導波され、
図7に示すように前端面と後端面との間を光が往復する
ことによりレーザ発振が起こる。この時、上述したよう
に、スポットサイズ変換領域3bにおいてはその幅がテ
ーパ状に狭くなっているため光の閉じ込めが弱くなって
いるため、導波される光20はこの領域において広がっ
て導波され、その結果、レーザ光が広がってLDの前端
面であるスポットサイズ変換領域3b側の端面から出射
され、スポットサイズの広いレーザ光を得ることができ
る。
The gain region 3a of the conventional semiconductor laser
Has a light amplifying action like the active layer of a normal LD,
As the width of the active layer 3 decreases, the spot size conversion region 3b extends in the vertical direction, that is, in the height direction of the substrate 1, and in the horizontal direction, that is, in the direction perpendicular to the height direction of the substrate 1, and in the direction in which the active layer 3 extends. It has the function of expanding the spot size of light by utilizing the weakening of vertical light confinement. That is, in this semiconductor laser, when a voltage is applied between the electrode 8 and the electrode 9, holes and electrons are injected into the gain region 3a of the active layer 3, light-emitting recombination occurs, and light 20 is generated. Then, this light 20 is guided along the active layer 3,
As shown in FIG. 7, laser oscillation occurs when light reciprocates between the front end face and the rear end face. At this time, as described above, since the width of the spot size conversion region 3b is tapered, the confinement of light is weakened, and the guided light 20 spreads in this region. As a result, the laser light spreads and is emitted from the end face on the spot size conversion region 3b side, which is the front end face of the LD, and laser light with a wide spot size can be obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スポッ
トサイズ変換領域3bにおいては光が広がって導波され
るために、図7に示すように、スポットサイズ変換領域
3b側の端面において反射されてLD内をスポットサイ
ズ変換領域3bの後方、即ち利得領域3a側に向かって
伝搬されるレーザ光の一部21が放射モード、即ち活性
層3の伸びる方向に対して広がって導波されるようにな
ってしまい、この光が主ビームと干渉することで、後端
面である利得領域3a側の端面から得られる遠視野像が
乱れてしまう。またこの遠視野像は特に温度変動に伴っ
て乱れてしまう。このため、例えば、後端面から出射さ
れるレーザ光をフォトダイオードで受光し、その光強度
からLDに注入する電流量を調節し、前端面から放射さ
れる光強度を一定に保ついわゆるAPC(Auto Power C
ontrol)動作させる場合においては、遠視野像の乱れに
よってフォトダイオードに入射する光の割合が変動する
ため、これに基づいてコントロールされる前端面から放
射されるレーザ光の強度が変動し、実用上大きな問題と
なっていた。そのため、この後端面の遠視野像の乱れを
抑えることができるLD構造が求められていた。
However, since the light is spread and guided in the spot size conversion region 3b, as shown in FIG. A portion 21 of the laser light propagating toward the rear of the spot size conversion region 3b, that is, toward the gain region 3a, is guided in the radiation mode, that is, in the direction in which the active layer 3 extends. As a result, the light interferes with the main beam, thereby disturbing the far-field image obtained from the end surface on the gain region 3a side, which is the rear end surface. In addition, the far-field image is disturbed particularly with temperature fluctuation. For this reason, for example, a laser beam emitted from the rear end face is received by a photodiode, the amount of current injected into the LD is adjusted based on the light intensity, and a so-called APC (Automatic Power Control) that keeps the light intensity emitted from the front end face constant. Power C
In operation, since the ratio of the light incident on the photodiode varies due to the disturbance of the far-field image, the intensity of the laser beam emitted from the front end face controlled based on the variation varies, and the It was a big problem. Therefore, an LD structure capable of suppressing the disturbance of the far-field image on the rear end face has been demanded.

【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、利得領域側端面の遠視野像
の乱れを抑えることができる半導体レーザを提供するこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a semiconductor laser capable of suppressing disturbance of a far-field image on an end face on a gain region side.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、第1導電型半導体基板上に形成された第1導電
型下クラッド層と、該下クラッド層上に配置された、一
定の幅を有する利得領域と、該利得領域から離れるにつ
れてその幅が順次狭くなっているスポットサイズ変換領
域とからなる,所定の方向にストライプ状に伸びる一定
の厚さの活性層と、該活性層の両側面に接するよう設け
られた電流狭搾構造部と、上記活性層上に配置された第
2導電型上クラッド層と、該上クラッド層上に配置され
た第2導電型コンタクト層と、上記下クラッド層または
上クラッド層のいずれか一方の、上記活性層の利得領域
の全域に沿った位置に設けられた、活性層の伸びる方向
に向かって格子配列された回折格子と、上記活性層の伸
びる方向に対して垂直に設けられた一対の端面と、上記
スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられた反
射防止膜とを備えるようにしたものである。
A semiconductor laser according to the present invention comprises a first conductive type lower clad layer formed on a first conductive type semiconductor substrate, and a fixed width disposed on the lower conductive layer. An active layer having a constant thickness extending in a stripe direction in a predetermined direction, comprising an active region having a gain region having a width and a spot size conversion region having a width gradually decreasing as the distance from the active region is increased; A current constriction structure provided in contact with the surface, a second conductivity type upper cladding layer disposed on the active layer, a second conductivity type contact layer disposed on the upper cladding layer, Either the clad layer or the upper clad layer, provided at positions along the entire gain region of the active layer, diffraction gratings arranged in a lattice in a direction in which the active layer extends; To the direction A pair of end faces which are directly provided, in which as and a anti-reflection film provided on the end face of the spot size conversion area side.

【0010】また、上記回折格子を、屈折率の異なる半
導体材料を交互に配列してなる屈折率結合型回折格子と
したものである。
Further, the diffraction grating is a refractive index coupling type diffraction grating in which semiconductor materials having different refractive indexes are alternately arranged.

【0011】また、上記回折格子を、利得の異なる半導
体材料を交互に配列してなる利得結合型回折格子とした
ものである。
Further, the diffraction grating is a gain-coupled diffraction grating in which semiconductor materials having different gains are alternately arranged.

【0012】また、上記回折格子を、λ/4シフト型の
回折格子(ただしλは導波される光の波長)としたもの
である。
Further, the diffraction grating is a λ / 4 shift type diffraction grating (where λ is the wavelength of guided light).

【0013】また、この発明に係る半導体レーザは、第
1導電型半導体基板上に形成された第1導電型下クラッ
ド層と、該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有
する利得領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅
が順次狭くなっているスポットサイズ変換領域とからな
る,所定の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活
性層と、該活性層の両側面に接するよう設けられた電流
狭搾構造部と、上記活性層上に配置された第2導電型上
クラッド層と、該上クラッド層上に配置された第2導電
型コンタクト層と、上記下クラッド層または上クラッド
層のいずれか一方の、上記活性層の利得領域内のスポッ
トサイズ変換領域側の領域に沿った位置にのみ設けられ
た、活性層の伸びる方向に向かって格子配列された回折
格子と、上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けら
れた、上記利得領域側がレーザ共振器端面となっている
一対の端面と、上記スポットサイズ変換領域側の上記端
面上に設けられた反射防止膜とを備えるようにしたもの
である。
A semiconductor laser according to the present invention has a first conductivity type lower cladding layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a gain region having a constant width disposed on the lower cladding layer. And an active layer having a constant thickness extending in a predetermined direction in a stripe shape, comprising a spot size conversion region having a width gradually reduced as the distance from the gain region increases, and contacting both side surfaces of the active layer. The provided current constriction structure, a second conductivity type upper cladding layer disposed on the active layer, a second conductivity type contact layer disposed on the upper cladding layer, and the lower cladding layer or Either one of the cladding layers, provided only at a position along the area on the spot size conversion region side in the gain region of the active layer, a diffraction grating arranged in a lattice in the direction in which the active layer extends, Activity A pair of end faces provided perpendicular to the direction in which the laser beam extends, the gain area side being a laser resonator end face, and an antireflection film provided on the end face on the spot size conversion area side. It was made.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1に係る半導
体レーザの構造を示す基板上方からみた平面図(図1
(a)),この図1(a) のIb−Ib線による断面図(図1
(b)),及び図1(a) のIc−Ic線による断面図(図1(c))
であり、図において、1はp型(以下p−と称す)In
Pからなる半導体基板、2は基板1上に配置されたp−
InP下クラッド層、3は下クラッド層2上に配置され
た、その上下をInGaAsP光閉じ込め層に挟まれ
た、InGaAsPウェル層とInGaAsPバリア層
とを交互に積層した多層構造からなる、厚さが全域にわ
たって均一な活性層で、この活性層3は、所定の方向に
ストライプ状に伸びているとともに、この伸びる方向に
おいては2つの領域として、幅、即ちレーザ共振器長方
向に垂直な方向の長さが均一な利得領域3aと、該利得
領域3aから離れ、端面の一方に近づくにつれてその幅
が順次狭くなっている平面形状がテーパ状のスポットサ
イズ変換領域3bとを備えている。なお、活性層3とし
ては単層の活性層や、他の材料からなる活性層を用いる
ようにしてもよい。4は活性層3上に配置されたn型
(以下n−と称す)InP上クラッド層で、この上クラ
ッド層4,活性層3,及び下クラッド層2はレーザ共振
器長方向に伸びるメサ形状を有している。13は上クラ
ッド層4の活性層の利得領域3aの近傍に設けられた、
活性層3の伸びる方向に向かって格子配列された回折格
子で、ここでは活性層3の表面に平行となるように一定
の周期で配列された,半導体レーザの幅方向にストライ
プ状に伸びる,例えばn−In0.798 Ga0.202 As
0.491 0.559 層等の、InPに対して屈折率の異なる
材料からなる複数の埋め込み層13aをn−InP上ク
ラッド層4に埋め込んでなる屈折率結合型の回折格子を
用いている。13cは複数の埋め込み層13aを形成す
るために用いる埋め込み層13aと同じ材料からなる屈
折率結合層、5及び6は、活性層3の両側面に接するよ
う、上記メサ形状を有する部分を埋め込むように配置さ
れたp−InP電流ブロック層、及びn−InP電流ブ
ロック層で、このp−InP電流ブロック層5とn−I
nP電流ブロック層6とにより電流狭搾構造部を形成し
ている。7はn−InPコンタクト層、8はLDアノー
ド電極、9はLDカソード電極、10はカソード電極9
が利得領域3a上のみにおいてコンタクト層7と接触で
きるようにするための、利得領域3a上の領域に開口部
を有するSiO2 絶縁膜、14はスポットサイズ変換領
域3b側の端面である前端面に設けられた反射防止膜
(AR膜)、12は利得領域3a側の端面である後端面
に設けられた後面高反射膜で、この高反射膜12は必要
に応じて設けないようにしてもよい。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a plan view showing the structure of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention as viewed from above the substrate (FIG.
(a)), a cross-sectional view taken along the line Ib-Ib of FIG.
(b)) and a cross-sectional view taken along line Ic-Ic in FIG. 1 (a) (FIG. 1 (c))
In the figure, 1 is a p-type (hereinafter referred to as p−) In
The semiconductor substrate 2 composed of P is formed of p-
The InP lower cladding layer 3 is formed on the lower cladding layer 2 and has a multilayer structure in which InGaAsP well layers and InGaAsP barrier layers are alternately stacked on top and bottom of which are sandwiched between InGaAsP light confinement layers. The active layer 3 is a uniform active layer over the entire area. The active layer 3 extends in a stripe shape in a predetermined direction, and has two widths in the extending direction, that is, a width, that is, a length perpendicular to the laser resonator length direction. The gain region 3a has a uniform diameter, and the spot size conversion region 3b has a tapered planar shape whose width gradually decreases as approaching one of the end faces, away from the gain region 3a. The active layer 3 may be a single-layer active layer or an active layer made of another material. Reference numeral 4 denotes an n-type (hereinafter referred to as n-) InP upper cladding layer disposed on the active layer 3, and the upper cladding layer 4, the active layer 3, and the lower cladding layer 2 have a mesa shape extending in the laser cavity length direction. have. 13 is provided near the gain region 3a of the active layer of the upper cladding layer 4.
Diffraction gratings arranged in a lattice pattern in the direction in which the active layer 3 extends. Here, the diffraction gratings are arranged at a constant period so as to be parallel to the surface of the active layer 3 and extend in a stripe shape in the width direction of the semiconductor laser. n-In 0.798 Ga 0.202 As
A refractive index coupling type diffraction grating is used in which a plurality of buried layers 13a made of a material having a different refractive index to InP, such as a 0.491P 0.559 layer, are buried in the n-InP upper cladding layer 4. 13c is a refractive index coupling layer made of the same material as the buried layer 13a used to form the plurality of buried layers 13a, and 5 and 6 are buried in the mesa-shaped portions so as to be in contact with both side surfaces of the active layer 3. The p-InP current blocking layer 5 and the n-I
A current constriction structure is formed by the nP current block layer 6. 7 is an n-InP contact layer, 8 is an LD anode electrode, 9 is an LD cathode electrode, 10 is a cathode electrode 9
Is an SiO 2 insulating film having an opening in a region on the gain region 3a so that the contact layer 7 can be brought into contact with the contact layer 7 only on the gain region 3a. The provided anti-reflection film (AR film) 12 is a rear high reflection film provided on the rear end surface which is the end surface on the gain region 3a side, and this high reflection film 12 may not be provided if necessary. .

【0015】また、図2は実施の形態1に係る半導体レ
ーザの動作を説明するための平面図であり、図におい
て、図1と同一符号は同一または相当する部分を示して
おり、22は活性層3を導波される光である。
FIG. 2 is a plan view for explaining the operation of the semiconductor laser according to the first embodiment. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. The light is guided through the layer 3.

【0016】また、図3は本発明の実施の形態1に係る
半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図であ
り、図において、図1と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、4a,4bは,第1,第2の上クラ
ッド層で、この第1,第2の上クラッド層4a,4bが
積層されて上述した上クラッド層4となる。15はレジ
スト膜、16は絶縁膜である。
FIG. 3 is a perspective view for explaining the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. Reference numerals 4a and 4b denote first and second upper cladding layers. The first and second upper cladding layers 4a and 4b are laminated to form the above-mentioned upper cladding layer 4. Reference numeral 15 denotes a resist film, and 16 denotes an insulating film.

【0017】本実施の形態1に係る半導体レーザは、均
一な幅を持つ、光の増幅作用を持つ利得領域3aと、該
利得領域から離れるにつれてその幅がテーパ状に順次狭
くなっている、光のスポットサイズを拡げる機能を持つ
スポットサイズ変換領域3bからなる活性層3を備えた
半導体レーザにおいて、利得領域3aの上部あるいは下
部の近傍に屈折率結合型回折格子13を設け、その前端
面に反射防止膜(AR膜)14をコーティングするよう
にしたものである。
The semiconductor laser according to the first embodiment has a gain region 3a having a uniform width and having a light amplifying effect, and a width gradually decreasing in a tapered shape as the distance from the gain region increases. In the semiconductor laser provided with the active layer 3 composed of the spot size conversion region 3b having the function of expanding the spot size, the refractive index coupling type diffraction grating 13 is provided near the upper or lower part of the gain region 3a, and the reflection is made on the front end face thereof. An anti-reflection film (AR film) 14 is coated.

【0018】次に製造方法について説明する。まず、図
3(a) に示すように、ウエハ状態の基板1上に下クラッ
ド層2,活性層3,第1の上クラッド層4a,屈折率結
合層13cを順次エピタキシャル成長させる。次に、こ
の屈折率結合層13c上にレジスト膜15を塗布し、こ
れを干渉露光法を用いた写真製版技術によりパターニン
グして、図3(b) に示すように、レーザ共振器長方向と
なる方向に対して垂直な方向に伸びる,所定の間隔で配
列された複数のストライプ状のレジストパターンを形成
し、これをマスクとして選択的に上記屈折率結合層13
cをエッチングして図3(c) に示すように、一定の周期
で配列された,半導体レーザの幅方向にストライプ状に
伸びる複数の埋め込み層13aを得る。そして、レジス
ト膜15を除去した後、図3(d) に示すように、埋め込
み層13aを埋め込むように第1上クラッド層4a上に
第2上クラッド層4bを成長させることにより、上クラ
ッド層4の活性層3近傍に回折格子13が形成される。
Next, the manufacturing method will be described. First, as shown in FIG. 3A, a lower cladding layer 2, an active layer 3, a first upper cladding layer 4a, and a refractive index coupling layer 13c are sequentially epitaxially grown on a substrate 1 in a wafer state. Next, a resist film 15 is applied on the refractive index coupling layer 13c, and is patterned by a photoengraving technique using an interference exposure method, as shown in FIG. A plurality of stripe-shaped resist patterns extending at a predetermined interval and extending in a direction perpendicular to a certain direction are formed, and the refractive index coupling layer 13 is selectively used as a mask.
By etching c, as shown in FIG. 3 (c), a plurality of buried layers 13a arranged at a constant period and extending in a stripe shape in the width direction of the semiconductor laser are obtained. Then, after removing the resist film 15, as shown in FIG. 3D, the second upper cladding layer 4b is grown on the first upper cladding layer 4a so as to bury the burying layer 13a. A diffraction grating 13 is formed near the active layer 3 of FIG.

【0019】続いて、上クラッド層4上に、利得領域3
aを形成する領域上においては幅が一定であり、スポッ
トサイズ変換領域3bを形成する領域上においては幅が
順次テーパ状に小さくなっているストライプ形状を有す
る絶縁膜16を形成し、図3(e) に示すように、これを
マスクとして上クラッド層4,活性層3,下クラッド層
2の上部を選択的にエッチングしてメサ形状とした後、
このメサ形状となっている部分を埋め込むように上記絶
縁膜16をマスクとして電流ブロック層5,及び電流ブ
ロック層6を埋め込み成長させ、絶縁膜16を除去後、
図3(f) に示すように、コンタクト層7を結晶成長させ
る。なお、絶縁膜16の代わりにパターニングしたレジ
スト膜を用いるようにしてもよい。
Subsequently, the gain region 3 is formed on the upper cladding layer 4.
The insulating film 16 is formed in a stripe shape having a constant width on the region where the a is formed, and a taper shape in which the width is gradually reduced on the region where the spot size conversion region 3b is formed. As shown in e), using this as a mask, the upper portions of the upper cladding layer 4, the active layer 3, and the lower cladding layer 2 are selectively etched to form a mesa shape.
The current blocking layers 5 and 6 are buried and grown using the insulating film 16 as a mask so as to bury the mesa-shaped portion, and after the insulating film 16 is removed,
As shown in FIG. 3F, a crystal of the contact layer 7 is grown. Note that a patterned resist film may be used instead of the insulating film 16.

【0020】この後、コンタクト層7上に絶縁膜10を
形成し、これの利得領域3a側の領域に開口部を設け、
該開口部を含む領域上にカソード電極9を形成し、基板
1の裏面側にアノード電極8を形成し、ウエハより各素
子を切り離して活性層3の伸びる方向に対して垂直な一
対の端面を形成した後、この端面のスポットサイズ変換
領域3b側に反射防止膜14をコーティングし、さらに
利得領域3a側の端面に必要に応じて高反射膜12を形
成して、図1に示すような半導体レーザを得る。
Thereafter, an insulating film 10 is formed on the contact layer 7, and an opening is provided in a region of the insulating film 10 on the side of the gain region 3a.
A cathode electrode 9 is formed on the region including the opening, an anode electrode 8 is formed on the back side of the substrate 1, and each element is separated from the wafer to form a pair of end faces perpendicular to the direction in which the active layer 3 extends. After the formation, an anti-reflection film 14 is coated on the spot size conversion region 3b side of this end surface, and a high reflection film 12 is formed on the end surface on the gain region 3a side as necessary. Get a laser.

【0021】次に動作について説明する。アノード電極
8とカソード電極9との間に電圧を印加すると、ホール
と電子が活性層3の利得領域3aに注入されて発光再結
合が起こり光22が発生し、この光22は活性層3に沿
って導波されるが、図5に示すように、レーザ光は回折
格子13によるブラッグ反射を受けるため、基本的には
通常の分布帰還型レーザと同様に利得領域3a内を往復
してレーザ発振が起こり、その一部がスポットサイズ変
換領域3b側に進み、端面から出射される。この時、ス
ポットサイズ変換領域3bにおいては、その幅がテーパ
状に狭くなっており光の閉じ込めが弱くなっているた
め、導波される光22はこの領域において広がって導波
され、その結果、レーザ光が広がって端面から出射さ
れ、スポットサイズの広いレーザ光を得ることができ
る。
Next, the operation will be described. When a voltage is applied between the anode electrode 8 and the cathode electrode 9, holes and electrons are injected into the gain region 3 a of the active layer 3, and radiative recombination occurs to generate light 22. As shown in FIG. 5, since the laser beam is subjected to Bragg reflection by the diffraction grating 13, the laser beam basically reciprocates in the gain region 3a as in a normal distributed feedback laser. Oscillation occurs, a part of which proceeds to the spot size conversion area 3b side, and is emitted from the end face. At this time, in the spot size conversion region 3b, the width is tapered and the confinement of light is weakened, so that the guided light 22 is spread and guided in this region. The laser light spreads and is emitted from the end face, so that a laser light with a wide spot size can be obtained.

【0022】このとき、スポットサイズ変換領域3b側
の端面に無反射膜14を設けているため、利得領域3a
からスポットサイズ変換領域3bに進む光はほとんどこ
の端面において反射されず、端面から利得領域3bに戻
るレーザ光は非常に少ない。従って、利得領域3a側の
端面へと進む放射モードも少なくなり、利得領域3a側
の端面の遠視野像は通常のスポットサイズ変換領域を有
さない半導体レーザと同様に、乱れがなくきれいでかつ
温度に対しても安定となる。この結果、APC(Auto P
ower Control)動作させる場合においても安定動作が可
能となる。
At this time, since the antireflection film 14 is provided on the end face on the spot size conversion area 3b side, the gain area 3a
Most of the light traveling from the end surface to the spot size conversion region 3b is not reflected at this end surface, and the amount of laser light returning from the end surface to the gain region 3b is very small. Therefore, the radiation mode that advances to the end face on the gain area 3a side is also reduced, and the far-field image of the end face on the gain area 3a side is clean and free from disturbance like a semiconductor laser having no ordinary spot size conversion area. It becomes stable with temperature. As a result, APC (Auto P
power control), stable operation is possible.

【0023】また、前端面に反射防止膜14が形成され
ているため、前端面におけるレーザ光の反射が少なくな
るため、スポットサイズ変換領域3bを伝搬するレーザ
光が少なくなったとしても、前端面から放射されるレー
ザ光の強度は、上述した従来のスポットサイズ変換器を
備えたLDと変わらなくすることができる。
Further, since the anti-reflection film 14 is formed on the front end face, the reflection of the laser light on the front end face is reduced. Therefore, even if the laser light propagating in the spot size conversion region 3b is reduced, the front end face is not affected. The intensity of the laser light radiated from the LD can be the same as that of the LD having the above-mentioned conventional spot size converter.

【0024】このように本実施の形態1によれば、一定
の幅を有する利得領域3aと、該利得領域から離れるに
つれてその幅が順次狭くなっているスポットサイズ変換
領域3bとからなる,所定の方向にストライプ状に伸び
る一定の厚さの活性層3と、上クラッド層4の活性層3
の利得領域に沿った位置に設けられた、活性層3の伸び
る方向に向かって格子配列された回折格子13と、スポ
ットサイズ変換領域3b側の端面上に設けられた反射防
止膜14とを備えたから、活性層の利得領域のみにおい
てレーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導
波される光のスポットサイズ変換領域側の端面における
反射を防ぐことができ、遠視野像の乱れの少ない半導体
レーザを提供できる効果がある。
As described above, according to the first embodiment, the gain region 3a having a fixed width and the spot size conversion region 3b whose width gradually decreases as the distance from the gain region increases, are determined. Active layer 3 having a certain thickness extending in a stripe shape in the direction, and active layer 3 of upper cladding layer 4.
A diffraction grating 13 provided at a position along the gain region and arranged in a lattice in the direction in which the active layer 3 extends, and an antireflection film 14 provided on the end face on the spot size conversion region 3b side. Therefore, laser oscillation can be performed only in the gain region of the active layer, and reflection of light guided through the active layer on the end surface on the side of the spot size conversion region can be prevented. There is an effect that a laser can be provided.

【0025】なお、本実施の形態1においては、上クラ
ッド層4に屈折率の異なる材料からなる埋め込み層13
を埋め込んでなる埋込み型の回折格子を用いたが、その
界面が回折格子形状となっている屈折率の異なる2つの
半導体層を積層した上クラッド層を用いて、この上クラ
ッド層の2つの半導体層の界面近傍を回折格子として用
いるようにしてもよい。
In the first embodiment, the buried layer 13 made of a material having a different refractive index is formed in the upper cladding layer 4.
Embedded grating is used, but the upper cladding layer is formed by laminating two semiconductor layers having different refractive indices, the interface of which is a diffraction grating shape. The vicinity of the interface between the layers may be used as a diffraction grating.

【0026】また、本実施の形態1においては、上クラ
ッド層4の活性層3近傍に回折格子を設けた場合につい
て説明したが、本発明においては、下クラッド層の活性
層近傍に回折格子を設けるようにしてもよく、このよう
な場合においても上記実施の形態1と同様の効果を奏す
る。
In the first embodiment, the case where the diffraction grating is provided near the active layer 3 of the upper cladding layer 4 has been described. However, in the present invention, the diffraction grating is provided near the active layer of the lower cladding layer. It may be provided, and in such a case, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0027】ここで、本実施の形態1においては、幅に
分布を持たせたスポットサイズ変換領域3bを活性層3
に設けることによりスポットサイズを拡げられるように
した半導体レーザにおいて、利得領域3b近傍に回折格
子13を設けるとともに、無反射膜14を設けて、遠視
野像の乱れを無くすようにしているが、層厚にテーパ状
の分布を持たせたスポットサイズ変換領域を活性層に設
けて光のスポットサイズを拡げるようにした半導体レー
ザにおいて、回折格子と無反射膜とを設けて、本実施の
形態1と同様の効果が得られるようにすることが考えら
れる。
Here, in the first embodiment, the spot size conversion region 3b having a distribution in width is formed by the active layer 3
In the semiconductor laser in which the spot size can be enlarged by providing the diffraction grating 13 in the vicinity of the gain region 3b and the non-reflection film 14, the disturbance of the far-field image is eliminated. In a semiconductor laser in which a spot size conversion region having a tapered distribution in thickness is provided in an active layer to increase the spot size of light, a diffraction grating and an anti-reflection film are provided, and It is conceivable to obtain the same effect.

【0028】しかしながら、このような半導体レーザに
おいては、その製造工程において、幅の異なる開口部を
設けたマスクを用いて厚さが部分的に異なる活性層を選
択成長させる工程が必要となるが、このような選択成長
により活性層を形成すると、特にストライプ形成領域上
においては活性層表面の高さが一定とはならず、ウエハ
上において表面に凹凸が生じ、回折格子を形成する際に
用いるレジストを均一な厚さに塗布することが難しくな
り、写真製版によるパターニングを精度よく行うことが
できず、回折格子の格子同士の間隔にバラツキが生じた
り、また、本来同じ厚さであるべき活性層の利得領域に
おいてもわずかな層厚分布が生じ、このわずかな分布に
より、光に対する実効的な屈折率が利得領域内の位置に
おいても変化し、実効的な回折格子のピッチが変化した
りする結果、良好な回折格子を形成することが困難とな
り、利得領域における単一モード発振が困難となり、雑
音が生じる等の問題が発生してしまう。また、スポット
サイズ変換領域の厚さの分布の制御も困難であるととも
に、スポットサイズ変換領域と利得領域との境界部分が
不明瞭となり、スポットサイズ変換領域部分上にも一部
回折格子が形成されてしまったりする。このため、この
ような構造とした場合、本願のような品質のよい半導体
レーザは得られない。
However, such a semiconductor laser requires a step of selectively growing an active layer having a partially different thickness using a mask provided with openings having different widths in the manufacturing process. When the active layer is formed by such selective growth, the height of the active layer surface is not constant, particularly on the stripe formation region, and the surface becomes uneven on the wafer, and the resist used when forming the diffraction grating is formed. It is difficult to apply a uniform thickness to the active layer, and patterning by photolithography cannot be performed accurately, and the spacing between the diffraction gratings may vary. A slight layer thickness distribution also occurs in the gain region, and this slight distribution changes the effective refractive index for light even at a position in the gain region, Results pitch of effective diffraction grating or changed, it becomes difficult to form a good diffraction grating, single-mode oscillation is difficult in the gain region, problems such as noise caused occurs. In addition, it is difficult to control the thickness distribution of the spot size conversion region, and the boundary between the spot size conversion region and the gain region becomes unclear, and a partial diffraction grating is formed on the spot size conversion region. Or Therefore, in the case of such a structure, a semiconductor laser having high quality as in the present application cannot be obtained.

【0029】これに対し、この実施の形態1に係る半導
体レーザにおいては、スポットサイズ変換領域及び利得
領域の活性層厚がともに均一であるのでこのような問題
はない。また、この実施の形態1に係る半導体レーザに
おいては、写真製版技術とエッチングによって活性層幅
を制御するため、活性層幅の制御が容易かつ高精度であ
り、利得領域とスポットサイズ変換領域を完全に分離し
て、利得領域のみに回折格子を形成することが容易に可
能である。
On the other hand, the semiconductor laser according to the first embodiment does not have such a problem because the active layer thicknesses of the spot size conversion region and the gain region are both uniform. In the semiconductor laser according to the first embodiment, since the active layer width is controlled by photolithography and etching, control of the active layer width is easy and highly accurate, and the gain region and the spot size conversion region are completely formed. And a diffraction grating can be easily formed only in the gain region.

【0030】実施の形態2.図4は本発明の実施の形態
2に係る半導体レーザの構造を示すレーザ共振器長方向
の断面図であり、図において図1と同一符号は同一又は
相当する部分を示しており、33は、利得領域3aのス
ポットサイズ変換領域3bに接する領域近傍の上部のみ
に設けられた十分に結合効率が大きい屈折率結合型回折
格子であり、この回折格子33の構造は、レーザ共振器
長方向の長さが異なる点、及びその材料組成を光を反射
させるために十分な結合効率が得られるように調整した
点を除けば、回折格子13と同様の構造を有しており、
上記実施の形態1において説明した回折格子13の製造
方法と同様の製造方法により製造される。なお、この実
施の形態2においては、利得領域3a側の端面は、光を
反射させることができる共振器端面となるように、へき
開等により形成して十分な反射率が得られるものとして
おく。
Embodiment 2 FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view in the laser cavity length direction showing the structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. In the drawing, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. A refractive index coupling type diffraction grating having a sufficiently high coupling efficiency is provided only in the upper part of the gain region 3a near the region in contact with the spot size conversion region 3b. The structure of the diffraction grating 33 is long in the laser resonator length direction. Has a structure similar to that of the diffraction grating 13 except that the difference is that the material composition is adjusted to obtain a coupling efficiency sufficient to reflect light.
The diffraction grating 13 is manufactured by the same manufacturing method as that described in the first embodiment. In the second embodiment, the end face on the gain region 3a side is formed by cleavage or the like so as to be a resonator end face capable of reflecting light, and a sufficient reflectance is obtained.

【0031】この実施の形態2に係る半導体レーザは、
上記実施の形態1に係る半導体レーザにおいて、利得領
域3aの全ての領域上に屈折率結合型の回折格子13を
設ける代わりに、利得領域3aのスポットサイズ変換領
域3bに接する領域近傍の上部のみに回折格子33を設
けるようにして、利得領域3aにおいて発生した光をこ
の回折格子13と利得領域3a側の端面との間において
反射させて、これによりレーザ発振が起こるようにした
ものである。
The semiconductor laser according to the second embodiment is
In the semiconductor laser according to the first embodiment, instead of providing the refractive index coupling type diffraction grating 13 on all the regions of the gain region 3a, only the upper part of the gain region 3a near the region in contact with the spot size conversion region 3b is provided. By providing the diffraction grating 33, light generated in the gain region 3a is reflected between the diffraction grating 13 and the end face on the gain region 3a side, thereby causing laser oscillation.

【0032】この実施の形態2においても、上記実施の
形態1と同様の効果を奏するとともに、この結合効率を
大きくした回折格子33は、スポットサイズ変換領域3
bから利得領域3aへと進む光に対する反射率が十分に
高いため、スポットサイズ変換領域3b側の前端面にお
ける反射によってスポットサイズ変換領域3b側から利
得領域3a側へと伝搬してくる光をなるべく利得領域3
aに進入させないようにすることができる効果がある。
In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the diffraction grating 33 having the increased coupling efficiency can be used in the spot size conversion region 3.
Since the reflectivity for the light traveling from b to the gain region 3a is sufficiently high, light propagating from the spot size conversion region 3b to the gain region 3a by reflection at the front end face on the spot size conversion region 3b side is minimized. Gain area 3
This has the effect of preventing entry into a.

【0033】実施の形態3.図8は本発明の実施の形態
3に係る半導体レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、43は回折格子、43aは例えばIn0.53Ga
0.47As等の、上クラッド層4の材料に対して利得の異
なる材料からなる埋込み層である。
Embodiment 3 FIG. 8 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 43 denotes a diffraction grating, and 43a denotes, for example, In 0.53 Ga.
The buried layer is made of a material having a different gain from the material of the upper cladding layer 4, such as 0.47 As.

【0034】本実施の形態3は、上記実施の形態1で示
した半導体レーザにおいて、上クラッド層4に対して屈
折率の異なる埋め込み層13aの代わりに、上クラッド
層4に対して利得の異なる埋め込み層43aを用いるよ
うにして、利得領域3a上に設ける回折格子を利得結合
型の回折格子43としたものであり、このような実施の
形態3においても上記実施の形態1と同様の効果を奏す
るとともに、利得結合型回折格子43を用いることで、
主モードと副モードのしきい値利得差を大きくすること
ができ、スポットサイズ変換領域3b側の前端面からの
戻り光に起因するモードホッピング雑音を低減すること
ができる。
The third embodiment is different from the semiconductor laser shown in the first embodiment in that the buried layer 13a having a different refractive index from the upper cladding layer 4 has a different gain from the upper cladding layer 4. The diffraction grating provided on the gain region 3a by using the buried layer 43a is a gain-coupled diffraction grating 43. In the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained. And by using the gain-coupled diffraction grating 43,
The difference in threshold gain between the main mode and the sub mode can be increased, and mode hopping noise due to return light from the front end face on the spot size conversion area 3b side can be reduced.

【0035】実施の形態4.図9は本発明の実施の形態
4に係る半導体レーザの構造を示す断面図であり、図に
おいて、53はλ/4シフト型の回折格子(ただしλは
利得領域3a内を導波される光の波長を示す)で、この
回折格子53は埋め込み層13aの配列周期を調整し
て、利得領域3aのレーザ共振器長方向における中央部
において回折格子を2分し、その一方の格子の配列周期
を他方に対してλ/4ずらすようにして設けることによ
り容易に形成可能である。
Embodiment 4 FIG. FIG. 9 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 53 denotes a λ / 4 shift type diffraction grating (where λ is a light guided in the gain region 3a). The diffraction grating 53 adjusts the arrangement period of the buried layer 13a, divides the diffraction grating into two at the center of the gain region 3a in the laser resonator length direction, and arranges the arrangement period of one of the gratings. Can be easily formed by being shifted by λ / 4 with respect to the other.

【0036】本実施の形態4は、上記実施の形態1に示
した半導体レーザにおいて、屈折率結合型の回折格子1
3の埋め込み層13aの格子配列の周期を調整してλ/
4シフト型の回折格子53としたものであり、このよう
な実施の形態4においても上記実施の形態1と同様の効
果を奏するとともに、利得領域3a上に形成される回折
格子をλ/4シフト型の回折格子としたことにより、レ
ーザ光のサイドモード抑圧比を大きくして主モードと副
モードとのピークの差を大きくすることができ、安定し
て主モードを得ることができる効果がある。
The fourth embodiment is different from the semiconductor laser shown in the first embodiment in that the refractive index-coupled diffraction grating 1
3 by adjusting the period of the lattice arrangement of the buried layer 13a.
This is a four-shift type diffraction grating 53. In such a fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the diffraction grating formed on the gain region 3a can be shifted by λ / 4. By using a diffraction grating of the type, it is possible to increase the side mode suppression ratio of the laser beam to increase the difference between the peaks of the main mode and the submode, and to obtain a stable main mode. .

【0037】なお、上記実施の形態1〜4においては基
板としてInPを用いたInP系材料からなる半導体レ
ーザについて説明したが、本発明はGaAs系材料等
の、他の材料系の半導体レーザにおいても適用できるも
のであり、このような場合においても上記実施の形態1
〜4と同様の効果を奏する。
In the first to fourth embodiments, a semiconductor laser made of an InP material using InP as a substrate has been described. However, the present invention is also applicable to a semiconductor laser made of another material such as a GaAs material. Embodiment 1 is applicable to such a case.
The same effect as that of Nos. To 4 is achieved.

【0038】また、上記実施の形態1〜4においては基
板の導電型をp型とした場合について説明したが、本発
明は基板の導電型をn型として、上記各実施の形態にお
いてはn型であった層をp型に,p型であった層をn型
にした場合においても適用できるものであり、このよう
な場合においても上記実施の形態1〜4と同様の効果を
奏する。
In the first to fourth embodiments, the case where the conductivity type of the substrate is p-type has been described. However, in the present invention, the conductivity type of the substrate is n-type, and in each of the above embodiments, the n-type is used. This can be applied to the case where the layer which has been changed to p-type and the layer which has been p-type becomes n-type. In such a case, the same effects as those of the first to fourth embodiments can be obtained.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第1導
電型半導体基板上に形成された第1導電型下クラッド層
と、該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する
利得領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順
次狭くなっているスポットサイズ変換領域とからなる,
所定の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層
と、該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾
構造部と、上記活性層上に配置された第2導電型上クラ
ッド層と、該上クラッド層上に配置された第2導電型コ
ンタクト層と、上記下クラッド層または上クラッド層の
いずれか一方の、上記活性層の利得領域の全域に沿った
位置に設けられた、活性層の伸びる方向に向かって格子
配列された回折格子と、上記活性層の伸びる方向に対し
て垂直に設けられた一対の端面と、上記スポットサイズ
変換領域側の上記端面上に設けられた反射防止膜とを備
えるようにしたから、活性層の利得領域のみにおいてレ
ーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導波さ
れる光のスポットサイズ変換領域側の端面における反射
を防ぐことができ、遠視野像の乱れの少ない半導体レー
ザを提供できる効果がある。
As described above, according to the present invention, a first conductive type lower clad layer formed on a first conductive type semiconductor substrate and a fixed width disposed on the lower conductive layer are provided. A gain area, and a spot size conversion area whose width gradually decreases as the distance from the gain area increases,
An active layer having a certain thickness extending in a stripe shape in a predetermined direction; a current constriction structure provided to be in contact with both side surfaces of the active layer; and a second conductive type upper clad disposed on the active layer A second conductive type contact layer disposed on the upper cladding layer, and one of the lower cladding layer and the upper cladding layer provided at a position along the entire gain region of the active layer. A diffraction grating arranged in a lattice pattern in a direction in which the active layer extends, a pair of end faces provided perpendicular to the direction in which the active layer extends, and a pair of end faces provided on the end face on the spot size conversion region side. With the provision of the antireflection film, laser oscillation can be performed only in the gain region of the active layer, and reflection of light guided through the active layer on the end face on the spot size conversion region side can be prevented. There is an effect capable of providing a turbulence less semiconductor laser of the far field pattern.

【0040】また、この発明によれば、上記回折格子
を、屈折率の異なる半導体材料を交互に配列してなる屈
折率結合型回折格子としたから、遠視野像の乱れの少な
い半導体レーザを提供できる効果がある。
Further, according to the present invention, since the diffraction grating is a refractive index coupling type diffraction grating in which semiconductor materials having different refractive indices are alternately arranged, a semiconductor laser with less disturbance in the far-field image is provided. There is an effect that can be done.

【0041】また、この発明によれば、上記回折格子
を、利得の異なる半導体材料を交互に配列してなる利得
結合型回折格子としたから、主モードと副モードのしき
い値利得差を大きくすることができ、スポットサイズ変
換領域側の端面からの戻り光に起因するモードホッピン
グ雑音を低減することができる半導体レーザを提供でき
る効果がある。
Further, according to the present invention, since the diffraction grating is a gain-coupled diffraction grating in which semiconductor materials having different gains are alternately arranged, the threshold gain difference between the main mode and the sub mode is increased. Therefore, there is an effect that a semiconductor laser capable of reducing mode hopping noise caused by return light from the end face on the spot size conversion area side can be provided.

【0042】また、この発明によれば、上記回折格子
を、λ/4シフト型の回折格子としたから、レーザ光の
サイドモード抑圧比を大きくして主モードと副モードと
のピークの差を大きくすることができ、安定して主モー
ドが得ることができる半導体レーザを提供できる効果が
ある。
According to the present invention, since the diffraction grating is a λ / 4 shift type diffraction grating, the side mode suppression ratio of the laser beam is increased to reduce the difference between the peaks of the main mode and the submode. This has the effect of providing a semiconductor laser that can be made large and can stably obtain a main mode.

【0043】また、この発明によれば、この発明に係る
半導体レーザは、第1導電型半導体基板上に形成された
第1導電型下クラッド層と、該下クラッド層上に配置さ
れた、一定の幅を有する利得領域と、該利得領域から離
れるにつれてその幅が順次狭くなっているスポットサイ
ズ変換領域とからなる,所定の方向にストライプ状に伸
びる一定の厚さの活性層と、該活性層の両側面に接する
よう設けられた電流狭搾構造部と、上記活性層上に配置
された第2導電型上クラッド層と、該上クラッド層上に
配置された第2導電型コンタクト層と、上記下クラッド
層または上クラッド層のいずれか一方の、上記活性層の
利得領域内のスポットサイズ変換領域側の領域に沿った
位置にのみ設けられた、活性層の伸びる方向に向かって
格子配列された回折格子と、上記活性層の伸びる方向に
対して垂直に設けられた、上記利得領域側がレーザ共振
器端面となっている一対の端面と、上記スポットサイズ
変換領域側の上記端面上に設けられた反射防止膜とを備
えるようにしたから、活性層の利得領域のみにおいてレ
ーザ発振を行えるようにするとともに、活性層を導波さ
れる光のスポットサイズ変換領域側の端面における反射
を防ぐことにより、遠視野像の乱れの少ない半導体レー
ザを提供できるとともに、スポットサイズ変換領域側の
端面における反射によってスポットサイズ変換領域側か
ら利得領域側へと伝搬してくる光をなるべく利得領域に
進入させないようにして、遠視野像の乱れのより少ない
半導体レーザを提供できる効果がある。
Further, according to the present invention, a semiconductor laser according to the present invention includes a first conductive type lower cladding layer formed on a first conductive type semiconductor substrate, and a constant conductivity type disposed on the lower conductive cladding layer. An active layer having a constant thickness, comprising a gain region having a width of, and a spot size conversion region having a width gradually decreasing as the distance from the gain region increases; A current constriction structure provided to be in contact with both side surfaces of the second conductive type upper clad layer disposed on the active layer, a second conductive type contact layer disposed on the upper clad layer, Either the lower cladding layer or the upper cladding layer, provided only at a position along the area on the spot size conversion region side in the gain region of the active layer, is arranged in a lattice in a direction in which the active layer extends. Time A grating, a pair of end faces provided perpendicular to the direction in which the active layer extends, and the gain area side being a laser resonator end face; and a reflection provided on the end face on the spot size conversion area side. With the provision of the anti-reflection film, laser oscillation can be performed only in the gain region of the active layer, and reflection of light guided through the active layer at the spot size conversion region side end surface is prevented. Along with providing a semiconductor laser with less disturbance of the view field image, the light propagating from the spot size conversion region side to the gain region side by reflection at the end face on the spot size conversion region side is prevented from entering the gain region as much as possible. There is an effect that a semiconductor laser with less disturbance of the far-field image can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザの
構造を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザの
構造を説明するための平面図である。
FIG. 2 is a plan view for explaining the structure of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施の形態1に係る半導体レーザの
製造方法を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a method for manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態2に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 従来の半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing a structure of a conventional semiconductor laser.

【図6】 従来の半導体レーザの構造を示す断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view showing a structure of a conventional semiconductor laser.

【図7】 従来の半導体レーザの問題点を説明するため
の平面図である。
FIG. 7 is a plan view for explaining a problem of a conventional semiconductor laser.

【図8】 本発明の実施の形態3に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態4に係る半導体レーザの
構造を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p−InP基板、2 p−InP下クラッド層、3
活性層、3a 利得領域、3b レーザスポット変換
領域、4 n−InP上クラッド層、4a 第1上クラ
ッド層、4b 第2上クラッド層、5 p−InP電流
ブロック層、6 n−InP電流ブロック層、7 n−
InPコンタクト層、8 LDアノード電極、9 LD
カソード電極、10 SiO2 絶縁膜、11 反射膜、
12 後面高反射膜、13,33 屈折率結合型回折格
子、13a,43a 埋込み層、13c 屈折率結合
層、14 反射防止膜、15 レジスト膜、22 導波
される光、43 利得結合型回折格子、53 λ/4シ
フト型回折格子。
1 p-InP substrate, 2 p-InP lower cladding layer, 3
Active layer, 3a gain region, 3b laser spot conversion region, 4n-InP upper cladding layer, 4a first upper cladding layer, 4b second upper cladding layer, 5p-InP current blocking layer, 6n-InP current blocking layer , 7 n-
InP contact layer, 8 LD anode electrode, 9 LD
Cathode electrode, 10 SiO 2 insulating film, 11 reflective film,
12 high reflection film on the back surface, 13, 33 refractive index coupling type diffraction grating, 13a, 43a buried layer, 13c refractive index coupling layer, 14 antireflection film, 15 resist film, 22 guided light, 43 gain coupling type diffraction grating , 53λ / 4 shift type diffraction grating.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板上に形成された第
1導電型下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する利得
領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順次狭
くなっているスポットサイズ変換領域とからなる,所定
の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層と、 該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾構造
部と、 上記活性層上に配置された第2導電型上クラッド層と、 該上クラッド層上に配置された第2導電型コンタクト層
と、 上記下クラッド層または上クラッド層のいずれか一方
の、上記活性層の利得領域の全域に沿った位置に設けら
れた、活性層の伸びる方向に向かって格子配列された回
折格子と、 上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けられた一対
の端面と、 上記スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられ
た反射防止膜とを備えたことを特徴とする半導体レー
ザ。
A first conductive type lower cladding layer formed on the first conductive type semiconductor substrate; a gain region having a constant width disposed on the lower conductive layer; An active layer having a constant thickness, which is formed of a spot size conversion region whose width is gradually reduced, and extends in a stripe shape in a predetermined direction; and a current constriction structure provided to be in contact with both side surfaces of the active layer. A second conductivity type upper cladding layer disposed on the active layer, a second conductivity type contact layer disposed on the upper cladding layer, and one of the lower cladding layer and the upper cladding layer; A diffraction grating provided in a position along the entire area of the gain region of the active layer and arranged in a lattice in a direction in which the active layer extends; and a pair of end faces provided perpendicular to the direction in which the active layer extends. And the above spot Semiconductor laser characterized by comprising an antireflection film provided on the end surface of the size conversion region side.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
て、 上記回折格子は、屈折率の異なる半導体材料を交互に配
列してなる屈折率結合型回折格子であることを特徴とす
る半導体レーザ。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said diffraction grating is a refractive index coupling type diffraction grating in which semiconductor materials having different refractive indexes are alternately arranged.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
て、 上記回折格子は、利得の異なる半導体材料を交互に配列
してなる利得結合型回折格子であることを特徴とする半
導体レーザ。
3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said diffraction grating is a gain-coupled diffraction grating in which semiconductor materials having different gains are alternately arranged.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
て、 上記回折格子は、λ/4シフト型の回折格子(ただしλ
は導波される光の波長)であることを特徴とする半導体
レーザ。
4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said diffraction grating is a λ / 4 shift type diffraction grating (where λ
Is the wavelength of the guided light).
【請求項5】 第1導電型半導体基板上に形成された第
1導電型下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、一定の幅を有する利得
領域と、該利得領域から離れるにつれてその幅が順次狭
くなっているスポットサイズ変換領域とからなる,所定
の方向にストライプ状に伸びる一定の厚さの活性層と、 該活性層の両側面に接するよう設けられた電流狭搾構造
部と、 上記活性層上に配置された第2導電型上クラッド層と、 該上クラッド層上に配置された第2導電型コンタクト層
と、 上記下クラッド層または上クラッド層のいずれか一方
の、上記活性層の利得領域内のスポットサイズ変換領域
側の領域に沿った位置にのみ設けられた、活性層の伸び
る方向に向かって格子配列された回折格子と、 上記活性層の伸びる方向に対して垂直に設けられた、上
記利得領域側がレーザ共振器端面となっている一対の端
面と、 上記スポットサイズ変換領域側の上記端面上に設けられ
た反射防止膜とを備えたことを特徴とする半導体レー
ザ。
5. A first conductivity type lower cladding layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate, a gain region having a constant width disposed on the lower conductivity layer, and a distance from the gain region. An active layer having a constant thickness, which is formed of a spot size conversion region whose width is gradually reduced, and extends in a stripe shape in a predetermined direction; and a current constriction structure provided to be in contact with both side surfaces of the active layer. A second conductivity type upper cladding layer disposed on the active layer, a second conductivity type contact layer disposed on the upper cladding layer, and one of the lower cladding layer and the upper cladding layer; A diffraction grating, which is provided only at a position along the spot size conversion region side in the gain region of the active layer and is arranged in a lattice in a direction in which the active layer extends, with respect to a direction in which the active layer extends. Installed vertically A semiconductor laser comprising: a pair of end faces each having a laser cavity end face on the gain area side; and an antireflection film provided on the end face on the spot size conversion area side.
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