JPS58162090A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS58162090A
JPS58162090A JP57046025A JP4602582A JPS58162090A JP S58162090 A JPS58162090 A JP S58162090A JP 57046025 A JP57046025 A JP 57046025A JP 4602582 A JP4602582 A JP 4602582A JP S58162090 A JPS58162090 A JP S58162090A
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JP
Japan
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crystal layer
light
face
mixed crystal
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP57046025A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruo Nagai
治男 永井
Etsuo Noguchi
野口 悦男
Tetsuhiko Ikegami
池上 徹彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS58162090A publication Critical patent/JPS58162090A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は高速変調時(;於いても単−縦モードで発振す
ることができる半導体レーザ(:関するものである。
従来技術と問題点 光通信用光源として用いられる半導体レーザ(二は、高
速変調時シー於いても発振波長2発振モードが安定して
いることが要求される。このような要求を満す半導体レ
ーザとしては、その内部に半導体結晶層の膜厚が周期的
−二液化する周期構造を有し、この周期構造により光を
帰還2反射させ、レーザ発振を得るよう(=した所謂、
分布帰還形半導体レーデと分布反射形半導体レーデとが
知られている。
このうち分布層造形(以後DFBと称する)レーデは活
性層または活性層と接して形成される光ガイド層C:光
の発振する方向C二そって前記の周期構造を設けたもの
であるが、素子製作上1:大きな間融点をかかえていた
。つまりそれはDFBレーザの製作工程のうち最後4=
あるペレット化の過程である。従来のファブリペロ共振
器を用いる形のレーデ(以後FPシレーと称する)では
、結晶のへき間柱を利用し、へき1llI:よってペレ
ット化すると共6:、へきM面を鏡面とし、ファブリペ
ロ共振器を構成していた。しかし、DFBレーザー:於
いては、へき關を利用してペレット化を行なうとファプ
リペロ共振器も同時(=構成されてしまうため、レーザ
発振時C二DFBモードでの発振の他にファブリペロモ
ードでの発振も生じてしまい、DFEレーデとしての性
能が著しく損われることになる。この問題をさけるため
、従来のDFBレーザに於いてはペレット化のときワイ
ヤーソーを用いてウェハを切断し、ペレットの四周を粗
面とすること(二より、〕rプリペロ共振器の形成を防
ぐか、或はへき開5;より大きなペレットを得、その一
部だけに1極を形成し、°磁流注入領域な限定すること
1:より、他の部分を光の損失領域とし、ファブリペロ
モードでの発振を防ぐと言った方法がとられている。
しかしこれらの方法のうち、ワイヤーソーを用いる方法
では結晶C:高密度の欠陥が導入される問題があり、素
子の信頼性を低下させる欠点がある。
また、大きなペレットの一部を用いる方法では結晶の有
効利用という面からみて問題がある。一方、分布反射形
レーデ(以後DBRレーデと称する)についても、ファ
ブリペロモードでの発振を抑圧することが大きな1IJ
iであることはDFBレーザと同様であった。
発明の目的 本発明は前述の如き欠点な改善したものであり、その目
的は分布帰道形成は分布反射形の半導体レーデに於いて
、ファブリペロモードでの発振を抑え、特性の良い分布
帰還モード、分布反射モードの発振を得られるようにす
ること礪:ある。以下実施例につ4Aて詳細−一説明す
る。
発明の実施例 第1図は本発明の一実施例の断面図であり、DFBレー
ザに本発明を適用した場合についてのものである。同図
に於いて、1はル形IMP基板、2は語形1nF基板1
6二周期的、且つストライプ状感:溝を設けることによ
り形成した回折格子、5は光ガイド層となる筒形Ga1
%A#P四元混晶層、4は活性層となるGg1%AIP
四元混晶層、5はP形1vbP結晶層、6は光吸収層と
なる禁制帯幅が絡形Ga1nAIF四元混晶層5 、 
Gg1%AaP四元混晶層4よりも小さいGg1%Ae
P四元混晶層、7はP形I旙P結晶層、8は語形IMP
結晶層、9,10はそれぞれへき開等の手段1:より形
成された素子端面、11.12はオーミック電極、15
は出射されるレーザ光である。尚、ル形Ga1vbAz
P四元混晶層3、Ga1nAaP四元混晶層4.6の禁
制帯幅は、各四元混晶層を構成する元素の割合をかえる
ことC:より、異なるものとすることができる。
オーミック電極12からオーミック電極11へ向けての
電流注入−二応じてGa1%AzP四元混晶層4で発生
した光はル形Ga1nAzP四元混晶層3へもれて、G
a1nAzP四元混晶層4、語形Ga1nAzP四元混
晶層3中を伝搬する。このとき回折格子2の周期Aを、
J =1m  なる関係を満足させるようC;定めてお
け2% ば、いわゆる分布帰道モードでのレーザ発振が引き起さ
れる。ここで、λはレーデ発振の波長、路は回折格子2
、語形GtxlsAzP四元混晶層3、GglルAzP
四元混晶層4、P形IMP結晶層54二より構成される
光導波路の実効屈折率、馬は回折格子の次数である。
一方、先導波路の両端からの光の反射ζ二より′生じる
ファブリペロモードでのレーザ発振を考えると、へき開
d;より形成した一方の素子端面9の方向C;進んだ光
は、素子端W49が充反な反射率(約50%)を有する
ので、素子1面9で反射されるが、他方の素子端面10
の方向感=進んだ光は、素子端gii10に接して設け
られている禁制帯幅がル形G@I*AzP四元混晶層6
、Gal*AzP四元混晶層4よりも小さいGal*A
zP四元混晶層6で吸収を受け、減衰するので、素子端
面10(=は僅かしか到達しない。また、素子端面10
(=達し、そこで反射された光は再びGgl*AeP四
元混晶層6で吸収を受は一部 減貫すので、先導波路−一部る光の量は橋めて少なく1
.従って、〕rプリベロモードでのレーデ発振をほぼ完
全に防ぐことができる。
同11!lc示した素子を製造する場合は、先ず回折格
子2を形成した語形1nF基板1上4:液相成長法等の
手段4二より、原形Gal酪AzP四元混晶層5 、 
Ggl*AzP四元混晶@4、P形1sF結晶鳩5を順
次成1It8せる。その後、P形IMP結晶層5、Qg
l*AzP四元混晶層4、算形G6I%AIP四元混晶
層5、語形1xP基板1の一部を化学エツチング等の適
当な手段4二より除去し、この除去した部分に、0g1
nAzP四元混晶層6、P形1nP結晶11147、製
形I%P結晶498を順次成長させる。この後、オーミ
ック電極11.12を形成し、更C:へき開−エツチン
グ等の手段C:よ番ノペレットイヒし、同図に示した素
子を得る。
同図シニ於いては、オーミック電極12はGg1rhA
sP、四元混晶層6の上部まで形成されているが、P形
IMP結晶層7.2形1nP結晶層8との間(;形成さ
れるp−s接合Qより8→7→6→1(符号のみで示す
)と流れようとする電流は阻止されている。勿論、オー
ミック電極12を?形I%P結晶層5上のみに設けるよ
うにしても良く、そのときは、P形IMP結晶層7、ル
形I%P結晶118の形成は不要である。
また、第1図の構成は本発明の原理を示す最も簡単なも
ので、レーザ素子としての性能向上のために、この構成
を基本としていわゆる埋めこみ構造レーデ等を製作する
ことは極めて容易である。
第2図は本発明の他の実施例の断面図であり、光出力モ
ニタ用の受光素子を集積化した半導体レーザに本発明を
適用した場合(二ついてのものである。同図C二於いて
、14はプロトン注入等の手段により高抵抗化したIM
P結晶層、15は絡形GtlsAsF四元混晶層3、G
gl算AzP四元混晶層4より禁制帯幅が小さい霧形G
@l*AzP四元混晶層、16は話形Ggl*AzP四
元滉晶層5、Ga1nAiP四元混晶層4より禁制帯幅
が小さいP形Qtx1%AzP四元混晶層、17はP形
Ggl算AapP四元混晶層L6kに形成されたオーミ
ック電橋、18はレーザダイオード駆動用の信号源、1
9は鑞流針であり、他の第1図と同一符号は同一部分を
表わしている。
信号源18より信号電流をオーミック電橋12からオー
ミック電極11C;向けて流すと、信号電流に応じたレ
ーデ発振が得られ、この際、素子端面10方向に進んだ
レーデ光は、IMF結晶層14を介して外形GIIxA
zP四元混晶層15、P形Ga1nAzP四元温晶層1
6に入射し、ここで吸収されるので、素子端1ii1G
からの反射光は極めて弱くなり、従って、)rプリペロ
モード発振を完全におさえることができる。一方、旙形
、P形Ga IルAzP四元混晶層15 、16に吸収
されたレーザ光は、両者の間に形成されたと1接合C二
光起電力を生じさせるものであるから、電流計19にレ
ーデ光の強弱に応じた電流値が示されることになる。即
ち、同図に示した半導体レーザは、光出力の安定化の為
のモニタ用受光素子を集積化すると共櫨:、そのモニタ
用受光素子(二より素子端面に於ける反射を防止し、)
rプリベロモードの発振を防ぐものであり、DFBレー
デの高性能化と多機能化とを同時に満足させたものであ
る。
第5図は本発明のその他の実施例の断面図であり、本発
明を分布反射形半導体レーザ(=適用した場合について
のものである。同図(二示した素子と第1図に示した素
子との異なる点は、P形1nP結晶層5上に該P形1n
P結晶層5の一部が露出するような絶縁層20を設け、
絶縁層20上にオーミック電[i12を設けるようC二
した点と、ル形1nP基板1に回折格子を形成しない部
分(オーミック電極12とP形I%P結晶層5とが接触
している部分の下方)を設けた点と、P形IMP結晶層
7、筒形I%P結晶層8とが設けられていない点である
。尚、他の11図と同一符号は同一部分を表わしている
同図シー示した半導体レーデに於いても、素子端Eii
1G方向に進むレーザ光はGgl絡ApP四元混晶層6
感=吸収される為、ファブリペロモードでの発振を防止
することができ、特性の良い分布反射モード0レーデ発
振を得ることができる。
以下に、第1図鑑=示した構造を有する半導体レーデを
作製し、特性を測定したときの測定結果を示す。
但し、1はキャリヤ密度−5< jQ” am−” 、
 EPD(エッチビット密度) = 5x 10”cw
h−家、厚さ=80μmのS’sをドープした語形1n
P i二より形成し、5はキャリヤ密度=7 % 10
1?、扉−1,厚さ−0,2,mO&sをドーグしたG
a(144Is074AI11.I4’0.44により
、4は厚さ−0・15声高のG’0.421ルo、s・
ル0.811F0.12 により、5はキャリヤ密度=
1X IQ” Cn1−” g厚さ−2,5μ屡のIn
をドープしたP形1nP (二より形成した。
マタ、6ハ’t’r リヤ密[−3x 10″(231
1−” 、 J9Tサ−1,2/111110算形G#
 0.471” O,5aAIにより、7はキャリヤ密
度富4)10”’罵−魯、厚さ=1.5声罵のZ路をド
ープしたP形IMP I:より、8はキャリヤ密度5 
x 101 ? Cm−8,厚さ−1,0声wa(QT
−をドープしたル形1nP Cより形成した。また各結
晶層6〜8はいわゆるスライドボード法C二より、液相
成長させたものであり、各結晶層5〜8の成長温度は5
90℃〜605℃の間シーある。また、回折格子2は<
100>基板1上(ニフォトレジストを塗布し、Ayイ
オンレーザの4881OAの光の干渉を利用して露光し
、現像後、HCl2鵡0=1:1のエツチング液(20
℃)を用い、l<110>方向の1つに沿って設けるこ
とC:より形成されたものである。各結晶495〜8の
成員後、Ax −G a −Ni合金金ら成るオーミッ
ク電tj11と、A藝−ム合金から成るストライプ構造
のオーミック電極12を形成し、この後、へき開(二よ
り素子端面9,10を形成した。尚、素子端面9,10
間の間隔は260μ罵とし、このうち結晶l16の部分
’IBo声罵とした。このようにして作製した素子をダ
イヤモンドヒートシンクにマウンシし、順方向電流を流
したところ、室温に於いて閾値120++aAで、嫂j
11.53μ講の分布帰還モードのし尚、実施例に於い
ては、基板として導電形が3形のものを用いたが、P形
のものを用いる場合は、他の半導体結晶の導電形を全て
逆にすれば良い。
また、GgAz −GttAIAa系、Ga8に−Ga
AIAdJb系等の材料を用いても、本発明を実現でき
ることは勿論である。
発明の詳細 な説明したように本発明は光吸収層(実施例Cm於いて
はGgl蕗AaP四元混晶層6)を、少なくとも活性層
(実施例砿二於いてはGαInAzP四元混晶1)と素
子端1ii(実施例(:於いては素子端@ 10 )と
の間5;設けたものであり、光吸収層が素子端面で反射
する光を吸収し、フrブリペロモードのレーザ発振を防
止するものであるから、特性の良い分布帰還モード又は
分布反射モードのレーザ発振を得ることができる利点が
ある。また、素子をペレット化する場合、従来のように
ワイヤソーを使用しないので、素子の信頼性及び結晶利
用効率が向上する利点がある。
実施例の断面図である。
1は筒形1%戸基板、2は回折格子、6は宵形Ggl絡
AzP四元混晶層、4は活性層となるGg1nAzP四
元混晶層、5はP形I%P結晶層、6は光吸収層となる
GILIsAIP四元混晶層、7はP形I%P結晶層、
8は霧形I襲P結晶層、9,10は素子端面、11,1
2.17はオーミック電極、13はレーザ光、14は高
抵抗化されたIMP結晶層、15は島形Ga1nAzP
四元搗晶層、16はP形Ga1%A#P四元混晶層、1
Bは信号源、19は磁流針、20は絶縁層である。
特許出願人  日本電信電話公社 代理人 弁理士 玉蟲久五部(外5名)第1図 第 3 図 395−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体基板上シー少なくとも活性層を含む複数の半導体
    層を有し、且つ前記半導体層の少なくとも一部(;膜厚
    が周期的に変化する周期ストライプ構造が形成されてい
    る分布帰還または分布反射の機能を有する半導体レーデ
    に於いて、少なくとも前記活性層のレーデ光の発振する
    方向の一方の端面と素子端面との間に、禁制帯幅が前記
    活性層の禁制帯幅より小さい光吸収層を設けたことを特
    徴とする半導体レーザ。
JP57046025A 1982-03-23 1982-03-23 半導体レ−ザ Pending JPS58162090A (ja)

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