JPS59119887A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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Publication number
JPS59119887A
JPS59119887A JP22843682A JP22843682A JPS59119887A JP S59119887 A JPS59119887 A JP S59119887A JP 22843682 A JP22843682 A JP 22843682A JP 22843682 A JP22843682 A JP 22843682A JP S59119887 A JPS59119887 A JP S59119887A
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JP
Japan
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layer
periodic
active layer
layers
semiconductor laser
Prior art date
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Pending
Application number
JP22843682A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Morimoto
森本 正弘
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS59119887A publication Critical patent/JPS59119887A/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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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
    • H01S5/1228DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling

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  • 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】 (1)  発明の技術分野 本発明は、骨間面等よりなる一対の共振器を有すること
なく、共振器としての反射機能が光放射方向に平行な方
向に一定の規則的間隔をもって幾何学的に分布して設け
られた分布帰還型中導体レーザに関する。特に、上記の
幾何学的に分布して設けられた反射機能が、半導体レー
ザな構成する各層の界面に設けられた周期的凹凸によっ
て実現された、屈折率の周期的な変化に依存してなる分
布帰還型半導体レーザの光帰還量を増加してしきい値電
流を低減する改良に関する。
(2)  技術の背景 半導体レーザには、骨間闇等によって実現される一対の
反射鏡等により実現される共振器を有する、いわゆる、
7アブリ・ペロー型半導体レーザの他に、反射機能が光
の放射方向に平行な方向に幾何学的に分布して設けられ
た分布帰還型半導体レーザがある。DFB、DBR等と
呼ばれるものである。この反射機能は、(/r)物質の
屈折率の差1.または、(ロ)利得の変化を利用して実
現しつるが、いずれに壮よ、発生ずるレーザ光の周波数
と一定の数蟻関係を有する周期的間隔をもって光放射方
向に平行な方向に設けられる。
又、この反射機能は光強度の大きな領域に設けることが
望ましい。光帰還量を増大することになるからである。
同時に、帰還量を増大するためには、反射機能を実現す
る周期的凹凸の層数が複数1あることが望ましいことは
明らかである。
本発明はこの反射機能を、半導体レーザな構成する各層
の界面に設けられた周期的凹凸をもって実親した分布帰
還型半導体レーザの光帰還量を増大してし、きい値電流
を低減した改良である。
(3)  従来技術と問題点 従来技術における、周期的凹凸を有する分布帰還型レー
ザにあっては、活性層の上部層及び(又は)下部層に少
なくとも1層の導波層が設けられ、この活性層と導波層
を挾んで一対の閉じ込め層が設けられておI)、周期的
凹凸は一方の閉じ込め層とこhと対接する導波層との界
面に設けられていた。
上記のとおり、この周期的凹凸は光強度の大きな領域す
なわち活性層と導波層との界面に設けられることが有利
であるにかかわらず、光強度は多少弱い導波層と閉じ込
め層との界面に設けられた理由は、この界面に周期的凹
凸を設ける工程においてこの界面近傍に結晶欠陥を発生
することを避けるためである。
又、上記のとおり、周期的凹凸の層数は複数の方が有利
であるにもかかわらず、従来技術において1層しか設け
ていなかった理由は、複数の周期的凹凸の位相を正確に
一致させることが容易ではなく、この位相が不一致の場
合は層数な複数にする利益がないからである。
したがって、活性層に結晶欠陥を発生することなく、活
性層と導波層との界面、及び/又は、導波層と閉巳込め
層との界面に周期的凹凸を形成することができ、しかも
、各周期的凹凸相互間の位相を正確に一致することがで
きれば、光帰還量を増大することができ、しきい値電流
を低下することができる等の利益を実現しうるはずであ
る。
(4)発明の目的 本発明の目的は、この要請を実明したものであり、周期
的凹凸を有する分布帰還型半導体レーザにおいて光帰還
量が増大されしきい値電流が低減された半導体レーザな
提供することにある。
(5) 発明の構成 上記の目的は、活性層の上部層及び(又は)下部層に少
なくとも一層の導波層を有し、該活性層及び導波層を挾
んで一対の閉じ込め層を有し、前記各層間の界面のいず
れかの少なくとも二つの界面に、周波数・位相とも、相
互に同一の周期的凹凸を有する分布帰還型半導体レーザ
によって実現される。
本発明の発明者は上記の欠点のうち活性層に結晶欠陥が
発生する欠点は、活性層の界面において成長機構が大き
く変化するからであ()、近似した半導体を工程を中断
することなくつづけて成長すれば、解決しうるとの着想
を得た。又、上記の欠点のうち、複数の周期的凹凸の位
相に誤差を生ずる欠点は、各々の周期的凹凸の形成にあ
たり別個に位置合わせ工程を必要とするからであ()、
単一の位置合わせ工程をもってなし、侠すれば、一つの
周期的凹凸を転写して他の周期的凹凸を形成することと
すれば、解決しうるとの着想を得た○この着想を具体化
する手段として、従来技術において一般に使用されてい
た液相成長法に代えて有機金属気相成長法(以下MOC
VD法という。)を主として使用することとし、まず、
任意の成長法をもって下層の閉じ込め層を形成した後、
公知の手法をもって周期的凹凸を形成し、その上に、M
OCVD  法を使用して少なくとも1層の下層導波層
と、活性層と、少なくとも1層の上層導波ノψ′l(又
は閉じ込めM)とを1工程をもって形成し、その上に任
意の成長法をもって上層の閉じ込め層(又はコンタクト
層)と所望によ冬)コンタクト層を形成すれば、周期的
凹凸は閉じ込め層と導波層及び導波層と活性N(及び活
性層と上部閉じ込め層)との間に限定されその仙の層界
面はプレーナとなり、活性層には結晶欠陥が発すること
なく、しかも各々の周期的凹凸は、周波数・位相とも相
互に完全に一致してお番〕、光帰還量が大きくしきい値
電流の小さい分布帰還型半導体レーザな実現することが
できることを実験的に確認して本発明を完成した。
本発明においては、導波層の数は少なくとも1層あるこ
とを要し、各層の界面の少なくとも二つに周期的凹凸を
有することを要する。ただ、二つの周期的凹凸の設けら
れる界面は、上記に工程の一例を述べた場合の位置に限
定されることはなく活性層と導波層との間、導波層相互
間(導波層が複数対ある場合)、導波層と閉じ込め層と
の間のいずれに設けてもさしつかえない。ただ、位侍合
わせの実施される界面が下部導波層と活性ル・どの界面
にあってはならない。この場合、活性ノa!に結晶欠陥
が発生するおそれがあるからである。
(6)発明の実施例 以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施例に係る分布
帰還型半導体レーザの製造工程を更に説明する。−例と
して、基礎吸収端波長が1.3〔μm〕であるインジウ
ムガリウムヒ素リン(工nGaAsP)を活性層とし、
基d吸収端波長が1.15Cμm〕であるインジウムガ
リウムヒ素リン(InGaAeP)を上下層の導波層と
し、インジウムリン(工nP)を上下の閉じ込め層とす
る、酸化膜ストライプ構造の分布ゾラッグ反射型(DB
R)半導体レーザについて述べる。
第1図参照 1.0 ” /c、m3程度にn型不純物を含有するイ
ンジウムリン(n−InP)基板l上に、IQ18/e
yr3程度にn型不純物を含有するインジウムリン(n
−InP)よりなる下層閉じ込め層2を厚さ1.5〔μ
ITI)程度に、液相成長法(以1”LPE法という。
)を使用して形成する。
図に示す長手方向中央領域2′約200〔μm〕を二酸
化シリコン(S102)膜3をもって憶う。図に示す長
手方向左右領域2′各々100〔μm〕は稜われない。
半導体レーザ形成最終工程に」6いて、上記の約200
〔μm〕の長さを有する中央領域2′の中央がWH法を
もって切断されて、図示する基板1をもって2ケの半導
体レーザが形成される。そして、この骨間面は一方の反
射器として機能する。
レジスト(例えばAZ )を厚さ005〔μm〕程度に
塗布してレジスト膜4を形成した後、三光束干渉露光法
を使用して、約019〔μm〕のピンチを有する干渉縞
を形成させてこの干渉縞の・ぐターンに露光し、レジス
トを現像して複数個の縞状開口を有スるレジストマスク
を形成する。
このレジストマスクを使用し、臭化水素e(HBI−)
とリンJ(H3PO4)との混合液をエツチング液とし
て下層閉じ込め層2をウェットエツチングして複数個の
開[15を深さ0.05(pm’l稈度に程度し、て約
019〔μm〕のピンチを有する周期的凹凸を形成する
。このと−一、Di305の側面はできるだけ正碕な平
凹であることが望ましい。
夷2図劾照 レノスト膜4と二酸化シリコン(SiO3) i1噂3
とを除去し、ウェー71衣面な洗浄する。
MOOVD法をイ吏用して、下記3層を第一エオイをも
って順次形成する。
(イ)n型不純物をIQ 17 /m3程度含有し、基
礎吸収端波長が]15〔μm〕程度であるインジウムガ
リウムヒ紫リン(n−工nGaAsP)  よりなり脚
さが0.1(μm)程度である下層導波層60 (ロ)基礎吸収端波長が1.3〔μm〕程度であるアン
ドープのインジウムガリウムヒ累リン(InGaAsP
ンよりな1〕厚さが旧〔μm〕程度である活性層7゜(
ハ)p型不純物を1017/Crn3程度含有し、基礎
吸収端波長が、1.15Cμm〕程度であるインジウム
ガリウムヒ素リン(丁・−InGaAsP)よりなり厚
さが0.1〔μm〕程度である上層導波層8゜ この工程においては、MOOVD法の特徴によ1)、下
層閉じ込め層2の上面に形成された周期的凹凸は上記3
層6.7.8の上面に合挽されるので、これらの3層6
.7.8の上■Iに形成される周期的凹凸は周波数・位
相とも完全に一致するとともに各縞状開口の(ill、
1面は正確な平面(とt「る0第3図珍照 LPE 法を使用して、p型不純物を1018/crr
L3程度含有するインジウムリン(p−InP)よりな
る上層閉じ込め層9と、p型不純物を1097cm3オ
〜!度含有し、基礎吸収端波長が1.3〔μm)程度で
ありインジウムガリウムヒ累リン(p−工nGaAeP
)よりなり厚さが0,5〔μm〕程度であるコンタクト
層10とを、上層導波層の上に、つソけて形成する0第
4図参照 ス・ぐツタ法を使用して、03〔μm〕程度の厚さに 
゛二酸化シリコン(S10□)膜11をコンタクト層1
0の上に形成した後、フォトリングラフイー法を使用し
て、光放射方向に平行する方向に幅5〔μm〕オヱ度の
ストライプ状に、二酸化シリコン(sio2)Ili1
1を除去して、このストライプ状領域にコンタクト層1
0を露出させ、1ワさが夫々005〔μm) / 0.
1(μm) / l (μm:]のチタン(Ti)/白
金(pt)/金(Au)の三重層よりなる正電イ+il
j ]2を形成する。
第5図参照 n 4q2インジウム基板1を裏面から研磨して100
〔μm′3程度の厚さとなした後、基板1の裏面にj9
さが夫々0.4〔μm〕と001〔μm〕の金・ゲルマ
ニウム(AuGe)とニッケル(Ni )との二車層よ
りなる負電極13を形成する。
第6図物朋 第5図にA−Aをもって示す血に沿って骨間して1の反
射面を形成し、て半導体レーザな完成する。
以上の工程により、共振器を構成する反射機能の一方は
骨間面よを〕なる反射面であり、他方は周期的凹凸よ1
)なり、その周期的凹凸の層数は4層であり、しかも、
各凹凸層は周波数・位相とも完全に一致しており、更に
活性層には結晶欠陥を含まない特徴を有するDBR型半
導体レーザな製造することができる。
たソ、上記せるとおり、このDBRは一例であl)、D
FBでもさしつかえないことは勿論であり、周期的凹凸
のノリ数、その配設される位置、その製造方法等が何ら
制限的意義を有しないことは云うまでもt(い。
(7)発明の詳細 な説明せるとお【〕、本発明によれば、周期的凹凸を有
する分布帰還型半導体レーザにおいて光帰還量が増大さ
れておjl、しきい値電流が低減されている半導体レー
ザを提供することができる0
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は、本発明の−、実施例に係るDBR
型分布帰還型牛導体レーザの裟′造方法における各主要
工程完了後の基板断面図である。同、第1.2.3.5
図は光放射方向に直交する方向から視た図であり、第4
図は光放射方向かや視た図である。第6図は、本発明の
一実施例に係るDBR型分布帰還型半導体レーザの斜視
図である。 l・・・インジウムリン(n−In’P)基板、2・・
・下層閉じ込め層”(n−工、np) 、2’・・・長
手方向中央領域、3・・二酸化シリコン膜、2′・・・
長手方向左右領域、4・・・レジスト膜、5・・開fコ
、6・・・下層導波層(n−InGaAsP)、7・・
・活性層(InGaAsP)、8・・・上乃導波層(p
−InGaAsP)、9・・・上層閉じ込め層(p−I
nP)、10 ・=コンタクト層(p−工noaAsP
)、11・・・二酸化シリコン膜、12・・正′硯極、
■3・・・負電極〇38

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層に接して導波層を有し、該活性層及び導波層を挾
    んで一対の閉じ込め層を有し、前記各層間の界面のいず
    れかの少なくとも二つの界面に、周波数・位相とも、相
    互に同一の周期的凹凸を有する分布帰還型半導体レーザ
JP22843682A 1982-12-27 1982-12-27 半導体レ−ザ Pending JPS59119887A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5274660A (en) * 1991-09-20 1993-12-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of making it
JP2008210966A (ja) * 2007-02-26 2008-09-11 Oki Electric Ind Co Ltd Dbr半導体レーザ及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5274660A (en) * 1991-09-20 1993-12-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device and method of making it
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