JPS59181588A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS59181588A JPS59181588A JP58053626A JP5362683A JPS59181588A JP S59181588 A JPS59181588 A JP S59181588A JP 58053626 A JP58053626 A JP 58053626A JP 5362683 A JP5362683 A JP 5362683A JP S59181588 A JPS59181588 A JP S59181588A
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- electrode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (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。
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、半導体発光装置に関し、さらに詳しく述べる
と1発振波長の変動が少なくかつ大きな光出力を得るこ
とのできる改良された半導体発光装置に関する。
と1発振波長の変動が少なくかつ大きな光出力を得るこ
とのできる改良された半導体発光装置に関する。
(2) 技術の背景
周知の通り、近年の低損失ファイバの進歩にはめざまし
いものがあ1ハまた、この進歩に伴なって、いろいろな
タイプの光通信用発光装置の研究・集用比が進んでいる
。かかる発光装置のなかで特に層目されているのが半導
体発光@置、すなわち。
いものがあ1ハまた、この進歩に伴なって、いろいろな
タイプの光通信用発光装置の研究・集用比が進んでいる
。かかる発光装置のなかで特に層目されているのが半導
体発光@置、すなわち。
半導体レーザ金使用した発光装置゛である。なぜなら、
半導体レーザは小型、軽鎗、高出力であり。
半導体レーザは小型、軽鎗、高出力であり。
且つ電流により光の強匿を@接高速変−できる等の特徴
を有し、長距離・大容鉦伝送用の発光源とし℃最適であ
るからである。実際、光通信の分野に半導体レーザを使
用した楊会2通信容Mk大幅に拡大することができる。
を有し、長距離・大容鉦伝送用の発光源とし℃最適であ
るからである。実際、光通信の分野に半導体レーザを使
用した楊会2通信容Mk大幅に拡大することができる。
(3)従来技術と問題点
通常、上記したよりな半導体発光装置とじ℃ダブルへテ
ロ接合(DH)型半導体レーザが屡々用いられている。
ロ接合(DH)型半導体レーザが屡々用いられている。
ところが、このタイプのレーザに特有なものとじ℃、発
振波長、換言すると、放射光の分光スペクトルの単色性
が悪いという欠点がある。例えばこのようなレーザ會光
通信に利用し、電流により光強度を変化させると、放射
光の分光スペクトルは数多くの軸モード【持つようにな
り、分光スペクトルの単色性が著しく低下ブる。この欠
点は、安定な琲−軸モート”のレーザ元が元IJII伯
の分野で求められている中実を考慮し7ヒ場合、ぜひと
もル・を決しなけオtViならlい問題Cある。
振波長、換言すると、放射光の分光スペクトルの単色性
が悪いという欠点がある。例えばこのようなレーザ會光
通信に利用し、電流により光強度を変化させると、放射
光の分光スペクトルは数多くの軸モード【持つようにな
り、分光スペクトルの単色性が著しく低下ブる。この欠
点は、安定な琲−軸モート”のレーザ元が元IJII伯
の分野で求められている中実を考慮し7ヒ場合、ぜひと
もル・を決しなけオtViならlい問題Cある。
軸モートを1不に抑え得るものとして分蒲帰遅(1)F
B)型手専体レーザが提案さ2tた。このレーザは、規
則的凹凸の如き周期構造2+4体結晶内に設けて!l:
(定の波長のレーザ九が取り出せるようVC,したもの
である。l) F Bレーザτイ更用−3−ると、屈折
率を規則的に変(ヒさせることができ、よっC5ある周
期に一致した光たけ、すなわち、その周期の整数倍に一
致する光だけを前記凹凸で少し丁つ反射させ毛特定の波
長の光のみk eり出アことができる。
B)型手専体レーザが提案さ2tた。このレーザは、規
則的凹凸の如き周期構造2+4体結晶内に設けて!l:
(定の波長のレーザ九が取り出せるようVC,したもの
である。l) F Bレーザτイ更用−3−ると、屈折
率を規則的に変(ヒさせることができ、よっC5ある周
期に一致した光たけ、すなわち、その周期の整数倍に一
致する光だけを前記凹凸で少し丁つ反射させ毛特定の波
長の光のみk eり出アことができる。
ところが、DFBレーザを実除に製作するとなると、原
理的には1本となるfゴずの軸モードが在住にして2不
となることが多い。この原因として。
理的には1本となるfゴずの軸モードが在住にして2不
となることが多い。この原因として。
従来のD F Bレーザには発振器部のみが逝・っ−こ
光増幅器部が含まれないので、4層号伝送の/こめにツ
C出力kW調する際に発振器部へ注入する電流に変調を
加えることが第1に考えられる。注入電流の変′wJは
導波路の光利得のスペクトル分布、屈折率等をも変調す
る/Cめ、これに伴なって世1えは上記軸モードの2不
比にみらtLるような発振波長の安定性の低下が惹さ起
こさ7しる。
光増幅器部が含まれないので、4層号伝送の/こめにツ
C出力kW調する際に発振器部へ注入する電流に変調を
加えることが第1に考えられる。注入電流の変′wJは
導波路の光利得のスペクトル分布、屈折率等をも変調す
る/Cめ、これに伴なって世1えは上記軸モードの2不
比にみらtLるような発振波長の安定性の低下が惹さ起
こさ7しる。
(4) 発明の目的
不発明の目的は、上記した。r−)な従来技術に特有な
欠点ともたない、安定な単−翰モートのレーザ元を放出
可能な改良された小型の半導体レーザUを提供する・こ
iとにある。この元元装置は1発振波長が安定でありか
つ光出力を大出力にし、そして変ルム可能であることが
0求さ几る。
欠点ともたない、安定な単−翰モートのレーザ元を放出
可能な改良された小型の半導体レーザUを提供する・こ
iとにある。この元元装置は1発振波長が安定でありか
つ光出力を大出力にし、そして変ルム可能であることが
0求さ几る。
(5) 発明の横取
不発町名は、このだひ、半導体′@元装;iで発振器部
と光増幅器部とに分離し1発振器部にはぞの動作が最も
安定となるような注入条件で札、itを注入し、f′な
わち、外乱を力1」えずに一定の電流を流して安定な光
強度をもつ九を得1次に、この元に通イ否用に俊えるた
め、注入電流の祉を変化きせることにより光増幅器部の
増幅度【変化させ、よって、ツC出力k RFJ Lか
つ1曽:lvaするのが上記目的に有効であること:r
見い出した。
と光増幅器部とに分離し1発振器部にはぞの動作が最も
安定となるような注入条件で札、itを注入し、f′な
わち、外乱を力1」えずに一定の電流を流して安定な光
強度をもつ九を得1次に、この元に通イ否用に俊えるた
め、注入電流の祉を変化きせることにより光増幅器部の
増幅度【変化させ、よって、ツC出力k RFJ Lか
つ1曽:lvaするのが上記目的に有効であること:r
見い出した。
不発’il ’tこよる半導体発つし装(itは、半i
、4体基板と、d?半導体基板CCjl殉yされ、活i
(1層と、該活性層を挾む如く績11さit、たククッ
ド1−とから成る光導波路と、該光導波路の一部に形成
された周期的な凹凸と、蒔凹凸が形tJkされ/こtJ
tl記プ“C導波路上に形成された象、1の電極と一前
記ツL婢敦路上に拶mlの゛覗極とは電気的に分離さ2
tた第20m極とτ協えてなることt¥f徴とする。
、4体基板と、d?半導体基板CCjl殉yされ、活i
(1層と、該活性層を挾む如く績11さit、たククッ
ド1−とから成る光導波路と、該光導波路の一部に形成
された周期的な凹凸と、蒔凹凸が形tJkされ/こtJ
tl記プ“C導波路上に形成された象、1の電極と一前
記ツL婢敦路上に拶mlの゛覗極とは電気的に分離さ2
tた第20m極とτ協えてなることt¥f徴とする。
不発IJ4を実施〕る場合、合体されたレーザの両端面
に反射防止膜を設けることも可能である。
に反射防止膜を設けることも可能である。
(6) 発明の実施例
次に+ ’6S’511’の図面を参照しながら、不発
明による半傅体発光M装置の好ましい例を説明する。
明による半傅体発光M装置の好ましい例を説明する。
本発明の発)lc、装置の一例は断面図とじ1姑1図に
示されている。なお、第2図は第1図に示さ11゜てい
る装ぼ1の平面図、そし℃第3図及び第4図はそオ]、
ぞ21、第1図の装動の線分1−1及び線分バー■にそ
ったFB’i fflj図であるので、これらの図面も
必わせ℃参照されたい。
示されている。なお、第2図は第1図に示さ11゜てい
る装ぼ1の平面図、そし℃第3図及び第4図はそオ]、
ぞ21、第1図の装動の線分1−1及び線分バー■にそ
ったFB’i fflj図であるので、これらの図面も
必わせ℃参照されたい。
図示の半導体発光装歇は1例えば次のようにして製造す
ることができる。
ることができる。
n −I nP基板1上にバンドギャップエネルギーF
Jgが1.2e’Vよりも大であるn−InGaAsP
層2をエピタキシャル成長し、この成長結晶の一部。
Jgが1.2e’Vよりも大であるn−InGaAsP
層2をエピタキシャル成長し、この成長結晶の一部。
即ち、本実施例にあっては約200〔μm〕の光導波路
の半分の領域にピッチ(周期)約400OAの周期的凹
凸(コラゲーション)3を形成する。
の半分の領域にピッチ(周期)約400OAの周期的凹
凸(コラゲーション)3を形成する。
このような凹凸は、例えばエツチングにより℃形成する
ことができる。この凹凸は、他の半導体レーザの反射面
又はへき開面に相当して一種のミラーとなり、レーザ共
振器全形成する。凹凸3の形成後、そn上に順次n −
I nGaAsP rti (Eg−約0.95〜1.
1 eV :+ 4.活性領域としてのp −I nG
aAsP Nli (Eg−約0.83 eV : こ
の層が発光層となる)5、p−1nGaAsP 層(E
g−約0.11〜約0.12 eV) 6.そしてキャ
ップ層とし℃のn−InGaAaP層7會エピタキシャ
ル成長する。
ことができる。この凹凸は、他の半導体レーザの反射面
又はへき開面に相当して一種のミラーとなり、レーザ共
振器全形成する。凹凸3の形成後、そn上に順次n −
I nGaAsP rti (Eg−約0.95〜1.
1 eV :+ 4.活性領域としてのp −I nG
aAsP Nli (Eg−約0.83 eV : こ
の層が発光層となる)5、p−1nGaAsP 層(E
g−約0.11〜約0.12 eV) 6.そしてキャ
ップ層とし℃のn−InGaAaP層7會エピタキシャ
ル成長する。
ここで、キャップ層7のバンドギヤップエネルギ−Eg
tJ任意で、あって、それ上に形成されるべき電極との
コンタクトが良好であればよい。次いで。
tJ任意で、あって、それ上に形成されるべき電極との
コンタクトが良好であればよい。次いで。
600〜700℃の温度で常法に従い熱拡散を行ない、
先に形成したp−InGaAsP層6に1で達する2つ
のストライブ(幅=約5〜10μm)状のZn拡散領域
8及び9を形成する。この熱拡散工程では、図示しない
けれども、シリコン酸ft膜又はシリコン窒比膜をマス
クとして使用する。引@続い℃電極を形成する。先ず、
スパッタリングにより、Ti/Pt/Auの三重層から
なる正電極10及び11全前記拡散゛領域8及び9上に
それぞれ形成する。、これらの電極は1図示の通り、互
いに電気的に分離された状態にある。次いで、基板1を
裏面から研磨後、Auからなる負電極12全同様にスパ
ッタリングにより形成する。
先に形成したp−InGaAsP層6に1で達する2つ
のストライブ(幅=約5〜10μm)状のZn拡散領域
8及び9を形成する。この熱拡散工程では、図示しない
けれども、シリコン酸ft膜又はシリコン窒比膜をマス
クとして使用する。引@続い℃電極を形成する。先ず、
スパッタリングにより、Ti/Pt/Auの三重層から
なる正電極10及び11全前記拡散゛領域8及び9上に
それぞれ形成する。、これらの電極は1図示の通り、互
いに電気的に分離された状態にある。次いで、基板1を
裏面から研磨後、Auからなる負電極12全同様にスパ
ッタリングにより形成する。
次に、上記のようにして製造された半導体発光装置のC
1作について説明する。
1作について説明する。
発光@置のリード線17を接地し、リード線15より底
流■1を流すと、正電極11の下方のZn拡散領域9を
通して、活性領域5の領域9の下方の領域では利得が生
じ、凹凸3の周Mから決定されるところの、損失が最も
少なくかつ利得の大きい発振波長でレーザ発振がおこる
。レーザ発振した状態のま\!j−1’線16.r、り
の電流工2の注入散を変でヒさせる。電流■2がゼロで
ある時、Zn拡散領域8の下方の活性領域5は′MSを
吸収し1層4の端面13から放射される九鈑は最も少な
くなる。
流■1を流すと、正電極11の下方のZn拡散領域9を
通して、活性領域5の領域9の下方の領域では利得が生
じ、凹凸3の周Mから決定されるところの、損失が最も
少なくかつ利得の大きい発振波長でレーザ発振がおこる
。レーザ発振した状態のま\!j−1’線16.r、り
の電流工2の注入散を変でヒさせる。電流■2がゼロで
ある時、Zn拡散領域8の下方の活性領域5は′MSを
吸収し1層4の端面13から放射される九鈑は最も少な
くなる。
次に、寛流工2を増加させると、吸収される光の量は電
流■2の増加につれて低下していき、電流工、がある値
よりも大きくなったところでこの領域にも光利得が生じ
、増幅作用を呈するようになる。つ壕り、電流■2によ
って光出力が変調さ1することになる。以上から理解さ
れるように、もしも底流■。
流■2の増加につれて低下していき、電流工、がある値
よりも大きくなったところでこの領域にも光利得が生じ
、増幅作用を呈するようになる。つ壕り、電流■2によ
って光出力が変調さ1することになる。以上から理解さ
れるように、もしも底流■。
全一定とし、光出力の変調を底流■2のコントロールを
通じて行なうとすると、たとえ変調時であっ℃も1発振
器領域であるZn拡散領域9の下部の注入キャリヤーの
変動が訃こらず1発振状態、特に発振波長が非常に安定
となる。
通じて行なうとすると、たとえ変調時であっ℃も1発振
器領域であるZn拡散領域9の下部の注入キャリヤーの
変動が訃こらず1発振状態、特に発振波長が非常に安定
となる。
必要に応じて、発光装置の両端面13及び14に誘一体
多層膜1例えばS i02+MgF2を形成してその部
分の反射率全低下させることができる。
多層膜1例えばS i02+MgF2を形成してその部
分の反射率全低下させることができる。
このようにすると、端面からの反射がなくなり、ファブ
リ・ペローモード発掘を抑圧することができる。さらに
、光増幅器部では、矢印18で示さオシる方向のみにし
か光が通過しなくなり、光増幅器部からの元が発振器部
まで戻されることがなくなる。
リ・ペローモード発掘を抑圧することができる。さらに
、光増幅器部では、矢印18で示さオシる方向のみにし
か光が通過しなくなり、光増幅器部からの元が発振器部
まで戻されることがなくなる。
本発明による半導体発光装置のもう1つの好ましい例は
第5図に示される通りである。この硅酸も、基本的に前
記装置と同様な手順に従って製造することができる。唯
一の相異点は、端面をストライプに対してななめに傾け
たことである。このように構成すると、端面13及び1
4に反射防止膜を設けなく℃も、光増幅器部から発振器
部への光の帰還全防止することができる。
第5図に示される通りである。この硅酸も、基本的に前
記装置と同様な手順に従って製造することができる。唯
一の相異点は、端面をストライプに対してななめに傾け
たことである。このように構成すると、端面13及び1
4に反射防止膜を設けなく℃も、光増幅器部から発振器
部への光の帰還全防止することができる。
(7)発明の効果
本発明に従うと、DFBレーザの発振波長が安定である
ことと、ダブルへテロ接合に電流を注入すると活性領域
は高い光利得を得かつ光導波路となり、光を効率よく増
幅することとを利用し工いるので1発振波長全無変調時
と同(呈度に安定にかつ1本に保つことができ、また、
先出カケ大出力にしたり任意に変調したりすることがで
きる。さらに、本発明に従うと、従来技術のように発盃
器単品と光増幅器単品と乞例えばレンズを介在させ℃接
続する方式全採用し℃いないので、装置の大きさをかな
り縮小し得ることはもちろんのこと、光結合のロス、雑
音の発生、位置合わせの困難等を排除することができる
。
ことと、ダブルへテロ接合に電流を注入すると活性領域
は高い光利得を得かつ光導波路となり、光を効率よく増
幅することとを利用し工いるので1発振波長全無変調時
と同(呈度に安定にかつ1本に保つことができ、また、
先出カケ大出力にしたり任意に変調したりすることがで
きる。さらに、本発明に従うと、従来技術のように発盃
器単品と光増幅器単品と乞例えばレンズを介在させ℃接
続する方式全採用し℃いないので、装置の大きさをかな
り縮小し得ることはもちろんのこと、光結合のロス、雑
音の発生、位置合わせの困難等を排除することができる
。
再1図は本発明による発光g置の一例を示した断面図、
第2図は第1図の装置の平面図。
第3図及び第4図はそれぞれ第1図の装置の組方1−1
及び線分バー■にそった断面図、そして第5図は本発明
による発光装置のもう1つの例を示した〜Ti図である
。 図中、1はn−InP基板、2はn−InGaAsP層
、3は周期的凹凸(コラーゲーション)、4はn−In
GaAsP 層、5はp−InGaAsP N、6はp
−fnGaAsP rm、 7kま n−InGa
AsP 層、 8及び9はZn拡散領域、10及び
1■は正電極、12は負屯&、13及び14は端面、そ
して15゜16及び17はり一ト線でおる。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 チ1−理士 官 木 ル] 弁理士 西 舘 和 之 升理十 円 1) 辛 男弁理士 山
口 昭 之 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図1
及び線分バー■にそった断面図、そして第5図は本発明
による発光装置のもう1つの例を示した〜Ti図である
。 図中、1はn−InP基板、2はn−InGaAsP層
、3は周期的凹凸(コラーゲーション)、4はn−In
GaAsP 層、5はp−InGaAsP N、6はp
−fnGaAsP rm、 7kま n−InGa
AsP 層、 8及び9はZn拡散領域、10及び
1■は正電極、12は負屯&、13及び14は端面、そ
して15゜16及び17はり一ト線でおる。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 チ1−理士 官 木 ル] 弁理士 西 舘 和 之 升理十 円 1) 辛 男弁理士 山
口 昭 之 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図1
Claims (1)
- 1、半導体基板と、該半導体基板に形成され活性層と、
該活性層を挾む如く積層されたクラッド層とから成る光
導波路と、該光導波路の一部に形成された同期的な凹凸
と、該凹凸が形成された前記光導波路上に形成された第
1の電極と、前記光導波路上に該第1の電極とは電気的
に分離された第2の電極とを備えてなることを特徴とす
る半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58053626A JPS59181588A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58053626A JPS59181588A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59181588A true JPS59181588A (ja) | 1984-10-16 |
Family
ID=12948112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58053626A Pending JPS59181588A (ja) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59181588A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60206188A (ja) * | 1984-03-30 | 1985-10-17 | Nec Corp | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ装置 |
JPS61168980A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体発光素子 |
JPS61190992A (ja) * | 1985-02-19 | 1986-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 量子井戸型光変調器つき半導体レ−ザ |
US4759023A (en) * | 1985-01-09 | 1988-07-19 | Nec Corporation | Monolithically integrated semiconductor optical device and method of fabricating same |
WO2014103692A1 (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | 株式会社ブイ・テクノロジー | 半導体光集積回路 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5844785A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-15 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58053626A patent/JPS59181588A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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CN104871379A (zh) * | 2012-12-26 | 2015-08-26 | 株式会社V技术 | 半导体光集成电路 |
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