JPS5897886A - 分布反射型半導体レ−ザ - Google Patents
分布反射型半導体レ−ザInfo
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- JPS5897886A JPS5897886A JP56196493A JP19649381A JPS5897886A JP S5897886 A JPS5897886 A JP S5897886A JP 56196493 A JP56196493 A JP 56196493A JP 19649381 A JP19649381 A JP 19649381A JP S5897886 A JPS5897886 A JP S5897886A
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- Japan
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- guide layer
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
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- H01S—DEVICES 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
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- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は少なくとも１つの分布反射器を有し単一軸モー
ド発振をする分布反射型半導体レーザに関する。
ド発振をする分布反射型半導体レーザに関する。
従来知られている分布反射型半導体レーザは、半導体基
板の上に順次光ガイド層、活性層、り２ラド層等を成長
させ、その後分布反射部の活性層をエツチングで取去り
、露出した波ガイドの境界面に活性層内の光波長の百の
整数倍の周期構造を形成するものであった。この型の半
導体レーザは結罷成長が終了したあとに周期構造を形成
するので、エツチングの難かしさ等の理由から歩留りが
低い欠点があった。また高効率化をねらった埋込み構造
をこの型の半導体レーザに対して適用する方法も知られ
ておらず、室温連続発振のレベルにまで到達することが
鮨かしかった。
板の上に順次光ガイド層、活性層、り２ラド層等を成長
させ、その後分布反射部の活性層をエツチングで取去り
、露出した波ガイドの境界面に活性層内の光波長の百の
整数倍の周期構造を形成するものであった。この型の半
導体レーザは結罷成長が終了したあとに周期構造を形成
するので、エツチングの難かしさ等の理由から歩留りが
低い欠点があった。また高効率化をねらった埋込み構造
をこの型の半導体レーザに対して適用する方法も知られ
ておらず、室温連続発振のレベルにまで到達することが
鮨かしかった。
本発明は、半導体基板にあらかじめ周期構造を形成した
後に光ガイド層、活性層、クラッド層等を結晶成長させ
てなる分布反射型半導体レーザであって、しかも分布反
射部には活性層がなく、さらに埋込み構造を容易に実現
できる分布反射型半導体レーザを提供するものである・ 本発明によれば、レーザ発振軸とほぼ直交する凹形溝の
低部とそれ以外の高部を有しこの高部に結晶内部光波長
の１の整数倍の周期構造が形成された第１の導電型の半
導体基板と、この半導体基板の全面に形成された第１の
導電型の光ガイド層と、低部の上側に位置するガイド層
の部分の上にのみ形成された活性層及び第２の導電型の
第１クラッド層と、高部の上側に位置する光ガイド層の
部分及び第１のクラッド層の両者の上に成長された第２
の導電型の第２クラッド層とを含む分布反射型中導体レ
ーザが得られる。
後に光ガイド層、活性層、クラッド層等を結晶成長させ
てなる分布反射型半導体レーザであって、しかも分布反
射部には活性層がなく、さらに埋込み構造を容易に実現
できる分布反射型半導体レーザを提供するものである・ 本発明によれば、レーザ発振軸とほぼ直交する凹形溝の
低部とそれ以外の高部を有しこの高部に結晶内部光波長
の１の整数倍の周期構造が形成された第１の導電型の半
導体基板と、この半導体基板の全面に形成された第１の
導電型の光ガイド層と、低部の上側に位置するガイド層
の部分の上にのみ形成された活性層及び第２の導電型の
第１クラッド層と、高部の上側に位置する光ガイド層の
部分及び第１のクラッド層の両者の上に成長された第２
の導電型の第２クラッド層とを含む分布反射型中導体レ
ーザが得られる。
なお、光ガイド層は光活性層で増幅される光を極めて低
損失に伝搬させることが必要なので、光ガイド層の帯止
帯幅は光活性層の帯止帯幅よシ大きくし、光の吸収がお
こらない様にすることが要稍される。
損失に伝搬させることが必要なので、光ガイド層の帯止
帯幅は光活性層の帯止帯幅よシ大きくし、光の吸収がお
こらない様にすることが要稍される。
次に本発明の分布反射型半導体レーザについて図面を用
いて説明する。
いて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の縦断面図である。第２
図は第１の実施例の低部１００ における横断面図、
第３図は第１の実施例の高部２００における横断面図で
ある。ｎ−ＩｎＰの基板１はエツチングで形成した低部
１００と高部２００とからなっている。高部２０００表
面には、２光束干渉法と化学エツチングを用いて、結晶
内部光波長の１に相当する周期の回折格子１３が形成さ
れている。低部１００と高部２００の上には、禁止帯幅
波長が１．１５＃ｍのｎ”０．８２”ａｌａ”０ＡＯＰ
Ｑ、６０の光ガイド層２が成長されている。低部１００
の上側にある光ガイド層２の上には、禁止帯幅波長（発
振波長）が１．３０μｍのＩ”（Ｌ７２Ｇａｌｌ！＃Ａ
”０ＪＩＰＯＪＩＩの活性層３及びｐ−ＩｎＰの第１り
２ラド層４が成長されている。高部２００の上の光ガイ
ド層２及び低部２００の上の第１クラッド層４の上には
ｐ −ＩｎＰの第４クラッド層７と禁止帯幅波長が１．
３０ｐｍのｎ Ｉ ｎ １７２０ｇ Ｇ、２Ｂ Ａｓ
（Ｌｅｔ ＰＯ，１９０キャｙプ層８が成長されてい
る。低部１００の上側にあるキャップ層８から第４クラ
ツドＮ７にわたシ、亜鉛の拡散が行なわれキャップ層８
の上に形成された第１電極９から第４り２ラド層７０間
の抵抗は低部１００の上側の領域のみが低くなっている
。低部１００の部分では光ガイド層２、活性層３、第１
クランド層４からなる結晶層が２本の溝で三分割され、
中央にメサ状ストライプ２１が形成されている。この２
本の溝はｐ−ＩｎＰｏ第２クランド層５及びｎ−ＩｎＰ
の第３クランド層６によシ埋込まれているが、第２クラ
ンドＮＩ５と第３クランド層６はメサ状ストライプ２１
の第１クラッド層４の上には成長していない。これは、
結晶成長時の条件を適当に定めることによシ実現できる
。一方、高部２００の部分では光ガイド層２が低部１０
０の部分と同一の２本の溝で三分割３れている。この２
本の溝龜低部１００の部分と同様に、第２クラッド層５
及び第３クラッド層６によシ埋込まれている０第２電極
１０は基板１の下に形成されている。以上の構造におい
て本発明の詳細な説明する。
図は第１の実施例の低部１００ における横断面図、
第３図は第１の実施例の高部２００における横断面図で
ある。ｎ−ＩｎＰの基板１はエツチングで形成した低部
１００と高部２００とからなっている。高部２０００表
面には、２光束干渉法と化学エツチングを用いて、結晶
内部光波長の１に相当する周期の回折格子１３が形成さ
れている。低部１００と高部２００の上には、禁止帯幅
波長が１．１５＃ｍのｎ”０．８２”ａｌａ”０ＡＯＰ
Ｑ、６０の光ガイド層２が成長されている。低部１００
の上側にある光ガイド層２の上には、禁止帯幅波長（発
振波長）が１．３０μｍのＩ”（Ｌ７２Ｇａｌｌ！＃Ａ
”０ＪＩＰＯＪＩＩの活性層３及びｐ−ＩｎＰの第１り
２ラド層４が成長されている。高部２００の上の光ガイ
ド層２及び低部２００の上の第１クラッド層４の上には
ｐ −ＩｎＰの第４クラッド層７と禁止帯幅波長が１．
３０ｐｍのｎ Ｉ ｎ １７２０ｇ Ｇ、２Ｂ Ａｓ
（Ｌｅｔ ＰＯ，１９０キャｙプ層８が成長されてい
る。低部１００の上側にあるキャップ層８から第４クラ
ツドＮ７にわたシ、亜鉛の拡散が行なわれキャップ層８
の上に形成された第１電極９から第４り２ラド層７０間
の抵抗は低部１００の上側の領域のみが低くなっている
。低部１００の部分では光ガイド層２、活性層３、第１
クランド層４からなる結晶層が２本の溝で三分割され、
中央にメサ状ストライプ２１が形成されている。この２
本の溝はｐ−ＩｎＰｏ第２クランド層５及びｎ−ＩｎＰ
の第３クランド層６によシ埋込まれているが、第２クラ
ンドＮＩ５と第３クランド層６はメサ状ストライプ２１
の第１クラッド層４の上には成長していない。これは、
結晶成長時の条件を適当に定めることによシ実現できる
。一方、高部２００の部分では光ガイド層２が低部１０
０の部分と同一の２本の溝で三分割３れている。この２
本の溝龜低部１００の部分と同様に、第２クラッド層５
及び第３クラッド層６によシ埋込まれている０第２電極
１０は基板１の下に形成されている。以上の構造におい
て本発明の詳細な説明する。
低部１００においては光は活性Ｆ＃ＩＩ３及び光ガイド
層２内を伝搬し、高部２００においては光は光ガイド１
６２内を伝搬する。低部１００にある活性層３は波長１
３μｍ付近の光に対して増幅作用を有する。また、 開
面１１は活性層３及び光ガイド層２内を伝搬する光を逆
方向に反射し、回折格子１３は光ガイド層２内を伝搬す
る光をブラック回折により逆方向に反射する。これらの
作用によシ本発明の一実施例は波長１．３μｍにおいて
レーザ発振を行なう。第４図は本発明の一実施例の作製
手Ｊｌｌｌ示す図である。まず、第４図（ａ）に示すよ
うに、ＩｎＰ の基板１の上に半導体レーザ発振軸に直
交する方向に凹形の溝を７オトレジス）ｔ−マスクとし
て化学エツチングで形成し、その抜溝の両わきの高部２
００にＨｅ−Ｃｄレーザの２光束干渉露光法と化学エツ
チングを用いて回折格子１３を形成する。次いで、基板
１の上の全面にエピタキシャル成長法によシ光ガイド層
２、活性層３、第１クラツド層４ｔ−成長させる。（第
４図（ａ））。この時、第１クラッド層４は厚く成長さ
せて表面が平坦に近づくようにする。次いで、化学エツ
チングによシ高部２００において光ガイド層２が露出す
るまでエツチングする。さらにこのエツチングに引続き
、発振軸方向にメサ状ストライプ２１を形成するべく、
２本の溝を低部１００の基板の高さに達するまでエツチ
ングする（第４図（ｄ））。次いで、第２ｕ目のエピタ
キシャル成長全行ない、第２゜第３．第４クラツド層５
，６．７及びキャップ層８を成長させる（第４図（ｅ）
）。次いで、メサ状ストライプ２１の中にある活性層３
の直上部分にのみ亜鉛拡散を行なって第４り２ラド層７
ｔで達するようにした彼、表面全体に第１電＆９及び裏
面全体に第２電極１０を形成する。ここまでプロセスの
完了したウェーハを低部１００のところでメサ状ストラ
イプ２１に直交するように 開し、また高部２００のと
ころで切断すれば分布反射型半導体レーザが得られる。
層２内を伝搬し、高部２００においては光は光ガイド１
６２内を伝搬する。低部１００にある活性層３は波長１
３μｍ付近の光に対して増幅作用を有する。また、 開
面１１は活性層３及び光ガイド層２内を伝搬する光を逆
方向に反射し、回折格子１３は光ガイド層２内を伝搬す
る光をブラック回折により逆方向に反射する。これらの
作用によシ本発明の一実施例は波長１．３μｍにおいて
レーザ発振を行なう。第４図は本発明の一実施例の作製
手Ｊｌｌｌ示す図である。まず、第４図（ａ）に示すよ
うに、ＩｎＰ の基板１の上に半導体レーザ発振軸に直
交する方向に凹形の溝を７オトレジス）ｔ−マスクとし
て化学エツチングで形成し、その抜溝の両わきの高部２
００にＨｅ−Ｃｄレーザの２光束干渉露光法と化学エツ
チングを用いて回折格子１３を形成する。次いで、基板
１の上の全面にエピタキシャル成長法によシ光ガイド層
２、活性層３、第１クラツド層４ｔ−成長させる。（第
４図（ａ））。この時、第１クラッド層４は厚く成長さ
せて表面が平坦に近づくようにする。次いで、化学エツ
チングによシ高部２００において光ガイド層２が露出す
るまでエツチングする。さらにこのエツチングに引続き
、発振軸方向にメサ状ストライプ２１を形成するべく、
２本の溝を低部１００の基板の高さに達するまでエツチ
ングする（第４図（ｄ））。次いで、第２ｕ目のエピタ
キシャル成長全行ない、第２゜第３．第４クラツド層５
，６．７及びキャップ層８を成長させる（第４図（ｅ）
）。次いで、メサ状ストライプ２１の中にある活性層３
の直上部分にのみ亜鉛拡散を行なって第４り２ラド層７
ｔで達するようにした彼、表面全体に第１電＆９及び裏
面全体に第２電極１０を形成する。ここまでプロセスの
完了したウェーハを低部１００のところでメサ状ストラ
イプ２１に直交するように 開し、また高部２００のと
ころで切断すれば分布反射型半導体レーザが得られる。
以上の説明かられかるように、この分布反射型半導体レ
ー゛′ザにおいては、低＄１００で活性層３及び光ガイ
ド層２が埋込み構造となっておシ、高部１００で′光ガ
イド層２のみが塩込み構造となりておシ、さらに高部１
００の光ガイド層２には境肉界に分布反射器として働く
回折格子１３が形成されている。
ー゛′ザにおいては、低＄１００で活性層３及び光ガイ
ド層２が埋込み構造となっておシ、高部１００で′光ガ
イド層２のみが塩込み構造となりておシ、さらに高部１
００の光ガイド層２には境肉界に分布反射器として働く
回折格子１３が形成されている。
この実施例においては、２回のエピタキシャル成長で埋
込み構造の分布反射型半導体レーザが得られる特長があ
り、しかも分布反射器の回折格子１３はエピタキシャル
成長の開始前に形成できる九めレーザ製作の歩留プが高
いという利点がある。
込み構造の分布反射型半導体レーザが得られる特長があ
り、しかも分布反射器の回折格子１３はエピタキシャル
成長の開始前に形成できる九めレーザ製作の歩留プが高
いという利点がある。
次に、この実施例の変形例をのべる。活性層３の禁止中
は１．３μｍに限定されることなく１．５μｍ等でもよ
い。なお、禁止帯幅を１．５μｍとする場合には、活性
層３の上の結晶成長を容易にするため禁止帯幅が１．３
μｍ付近の四元混晶をさらに積層させてもよい。この実
施例の結晶構成の他に、適宜ＩｎＰ 又は四元混晶の層
を挿入した構成とし、化学エツチングのストップ層を設
けるようにしてもよい。基板１の４を型はＰ皺でありて
もよい。なお、その場合には他の成長層の導電型をこの
実施例の場合の反対のものにすることが必要である。
は１．３μｍに限定されることなく１．５μｍ等でもよ
い。なお、禁止帯幅を１．５μｍとする場合には、活性
層３の上の結晶成長を容易にするため禁止帯幅が１．３
μｍ付近の四元混晶をさらに積層させてもよい。この実
施例の結晶構成の他に、適宜ＩｎＰ 又は四元混晶の層
を挿入した構成とし、化学エツチングのストップ層を設
けるようにしてもよい。基板１の４を型はＰ皺でありて
もよい。なお、その場合には他の成長層の導電型をこの
実施例の場合の反対のものにすることが必要である。
さらに、基板１及び四元混晶はＩｎＰ及びＩｎ１−ｘＧ
ａ 、 Ａ ｓ ｙ Ｐ ｌ−７（ｏ≦ＸｒＹ≦１）
以外であってもよい。
ａ 、 Ａ ｓ ｙ Ｐ ｌ−７（ｏ≦ＸｒＹ≦１）
以外であってもよい。
この実施例では、一方の反射器として 開面１１を用い
たが、代シに回折格子の分布型反射器を用いてもよい。
たが、代シに回折格子の分布型反射器を用いてもよい。
なお、３の場合には、光取出し側の光ガイド層２の回折
格子長さを他方よシ短くすることが望ましい。この実施
例では、ストライプ状メサ２１を形成するために２本の
＃１を形成したが、基板ｌの上にストライプ状メサ２１
が孤立する形にした彼、第２（ロ）目の成長を行なうよ
うにしてもよい。あるいは、ストライプ状メサ２１を形
成せずプレーナスト２イブ構造にしてもよい。
格子長さを他方よシ短くすることが望ましい。この実施
例では、ストライプ状メサ２１を形成するために２本の
＃１を形成したが、基板ｌの上にストライプ状メサ２１
が孤立する形にした彼、第２（ロ）目の成長を行なうよ
うにしてもよい。あるいは、ストライプ状メサ２１を形
成せずプレーナスト２イブ構造にしてもよい。
第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２゜第３図は
それぞれ低部１００および高部２００における横断面図
であるＯ第４図は一実施例の作製手順を示す図であり、
（ａｔ）〜（Ｃ）は縦断面図、（ｄ）〜（ｅ）は横断面
図である。 図において、１・・・・・基板、２・・・・・・光ガイ
ド層、３・・・・・・活性層、４，５，６．７・・・・
・・り２ラド層、１３２・・・・・回折格子、２１・・
・・・ストライプ状メサ、１００・・・低部、２００・
・・・・高部である。 第３区
それぞれ低部１００および高部２００における横断面図
であるＯ第４図は一実施例の作製手順を示す図であり、
（ａｔ）〜（Ｃ）は縦断面図、（ｄ）〜（ｅ）は横断面
図である。 図において、１・・・・・基板、２・・・・・・光ガイ
ド層、３・・・・・・活性層、４，５，６．７・・・・
・・り２ラド層、１３２・・・・・回折格子、２１・・
・・・ストライプ状メサ、１００・・・低部、２００・
・・・・高部である。 第３区
Claims (1)
- レーザ発振軸とほぼ直交する凹形溝の低部とその整数倍
の周期構造が形成された第１の導電型の半導体基板と、
該半導体基板の全面に形成されたｌ１ｇ１の導電型の光
ガイド層と、該低部の上側に位置する該元ガイド１−の
部分の上にのみ形成された活性層及び第２の導電型の第
１クラッド層と、該高部の上側に位置する該光ガイド層
の部分及び該第１クラッド層の両者の上に成長された第
２の導電型の第２のクラッド層とを含む分布反射型半導
体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196493A JPS5897886A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 分布反射型半導体レ−ザ |
| US06/447,553 US4575851A (en) | 1981-12-07 | 1982-12-07 | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
| CA000417143A CA1196078A (en) | 1981-12-07 | 1982-12-07 | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196493A JPS5897886A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 分布反射型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5897886A true JPS5897886A (ja) | 1983-06-10 |
| JPS6251519B2 JPS6251519B2 (ja) | 1987-10-30 |
Family
ID=16358685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56196493A Granted JPS5897886A (ja) | 1981-12-07 | 1981-12-07 | 分布反射型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5897886A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136280A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Toshiba Corp | 埋め込み型半導体レ−ザ−の製造方法 |
-
1981
- 1981-12-07 JP JP56196493A patent/JPS5897886A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136280A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Toshiba Corp | 埋め込み型半導体レ−ザ−の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6251519B2 (ja) | 1987-10-30 |
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