JPS59205787A - 単一軸モ−ド半導体レ−ザ - Google Patents
単一軸モ−ド半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS59205787A JPS59205787A JP58080378A JP8037883A JPS59205787A JP S59205787 A JPS59205787 A JP S59205787A JP 58080378 A JP58080378 A JP 58080378A JP 8037883 A JP8037883 A JP 8037883A JP S59205787 A JPS59205787 A JP S59205787A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- refractive index
- reflecting mirror
- optical waveguide
- distributing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- 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
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】
本発明は光フアイバ通信システム用光源に適した単一軸
モード半導体レーザに関する。
モード半導体レーザに関する。
光ファイバの伝送損失が波長１３μｍ帯及び１．５μｍ
帯で０．２〜０．５ｄＢ／−以下と超低損失化されるに
伴い、１ｏｏｂを越える中継距離を有する光フアイバ通
信システムの実現も可能となって来た。長距離伝送にお
いては、伝送可能中継距離及び伝送可能容量は光ファイ
バの伝送損失による制限の他に、波長分散による制限を
受ける。従来の７アプリー・ベロー（Ｆａｂｒｙ Ｐｅ
ｒｏｔ）共振器形半導体レーザは通常複数本の発振軸モ
ードを有するため、長距離光フアイバ伝送では、波長分
散による影響を強く受けるようＫなる。従９て、長距離
かつ大容量の光フアイバ通信システムを実現するために
は、高速変調時にも単一軸モードで発振する半導体レー
ザが要求される。この様な半導体レーザとしては、内部
に周期構造を有する回折格子を作り付けた分布帰還形半
導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ Ｌａ５ｅｒＤｉｏｄｅ； ＤＦＢ ＬＤ）あるいは
分布反射形半導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂ
ｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｌａｍｅｒ Ｄｉｏｄ
ｅ； ＤＢＲＬＤ）がある。しかしながら、発振軸モー
ドの選択性を有するこれらの半導体レーザは、研究・開
発の途上にあり、最近になってやっと室温での連続動作
が可能となったばかりである。発振閾値、微分量子効率
等の基本性能は、従来の７アプリ・ベロー共振器形半導
体レーザに比べ劣っているため実用化にはほど遠かった
。その最も大きな理由は、回折格子を形成する周期構造
と光との結合が弱く、光の回折効率が小さいことにより
等価的な反射率が低かったことにある。例えば、分布反
射形半導体レーザでは、回折格子の部分での反射率が小
さいと、レーザ発振に必要な注入電流値が増加する。
帯で０．２〜０．５ｄＢ／−以下と超低損失化されるに
伴い、１ｏｏｂを越える中継距離を有する光フアイバ通
信システムの実現も可能となって来た。長距離伝送にお
いては、伝送可能中継距離及び伝送可能容量は光ファイ
バの伝送損失による制限の他に、波長分散による制限を
受ける。従来の７アプリー・ベロー（Ｆａｂｒｙ Ｐｅ
ｒｏｔ）共振器形半導体レーザは通常複数本の発振軸モ
ードを有するため、長距離光フアイバ伝送では、波長分
散による影響を強く受けるようＫなる。従９て、長距離
かつ大容量の光フアイバ通信システムを実現するために
は、高速変調時にも単一軸モードで発振する半導体レー
ザが要求される。この様な半導体レーザとしては、内部
に周期構造を有する回折格子を作り付けた分布帰還形半
導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃ
ｋ Ｌａ５ｅｒＤｉｏｄｅ； ＤＦＢ ＬＤ）あるいは
分布反射形半導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂ
ｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ Ｌａｍｅｒ Ｄｉｏｄ
ｅ； ＤＢＲＬＤ）がある。しかしながら、発振軸モー
ドの選択性を有するこれらの半導体レーザは、研究・開
発の途上にあり、最近になってやっと室温での連続動作
が可能となったばかりである。発振閾値、微分量子効率
等の基本性能は、従来の７アプリ・ベロー共振器形半導
体レーザに比べ劣っているため実用化にはほど遠かった
。その最も大きな理由は、回折格子を形成する周期構造
と光との結合が弱く、光の回折効率が小さいことにより
等価的な反射率が低かったことにある。例えば、分布反
射形半導体レーザでは、回折格子の部分での反射率が小
さいと、レーザ発振に必要な注入電流値が増加する。
また、回折格子の部分での反射率を出来るだけ大きくす
るため、グレーティングが形成されている領域の長さを
できるだけ長くする必要があるため、全体の素子長が１
ｍ１ｌＫ程度と大きくなってしまうなど素子性能、素子
作製の面での欠点が多く ｔＪって（る。
るため、グレーティングが形成されている領域の長さを
できるだけ長くする必要があるため、全体の素子長が１
ｍ１ｌＫ程度と大きくなってしまうなど素子性能、素子
作製の面での欠点が多く ｔＪって（る。
本発明の目的は、グレーティングの部分を周期構造と光
の結合効率が大きい構造にすることＫより、等価的な反
射率を高くした高性能の特性を有する分布反射形の単一
軸モード半導体レーザを提供することＫある。
の結合効率が大きい構造にすることＫより、等価的な反
射率を高くした高性能の特性を有する分布反射形の単一
軸モード半導体レーザを提供することＫある。
本発明によれば、上下を屈折率の小さな半導体層で挾ま
れた同一組成もしくは異なる組成の複数の半導体層で構
成される光導波路の内部に、前記光導波路を構成する前
記複数の半導体層とは屈折率が異なり、かつ膜厚が周期
的に変化している回折格子層が形成されている分布反射
鏡を有することを特徴とする単一軸モード半導体レーザ
が得られる。
れた同一組成もしくは異なる組成の複数の半導体層で構
成される光導波路の内部に、前記光導波路を構成する前
記複数の半導体層とは屈折率が異なり、かつ膜厚が周期
的に変化している回折格子層が形成されている分布反射
鏡を有することを特徴とする単一軸モード半導体レーザ
が得られる。
実施例を述べる前に、本発明の基本となる考え方を説明
する。
する。
第１図は屈折率が−の半導体層１と、屈折率−の半導体
層３とで、−２ｔＬｓよりも大きな屈折率−を有する先
導波路層２を挾んだ構造の分布反射鏡の断面図である。
層３とで、−２ｔＬｓよりも大きな屈折率−を有する先
導波路層２を挾んだ構造の分布反射鏡の断面図である。
光導波路層２の上部には周期Ｊ深さｄの周期構造が形成
されているｏｘ軸を積層方向、ｙ軸を半導体膜面内の紙
面に対し垂直方向２軸を膜面内の紙面に平行な方向に定
める。このとき、分布反射鏡の光導波〆層２に紙面左手
から２軸方向へ入射して来た光は、光導波層２の屈折率
−が上下の層よりも大きいためこの光導波層２に閉じ込
められて伝搬するゆ光導波層２の膜厚が周期Ｚで変動し
ているため光導波層２の実効的な屈折率−も２軸方向で
周期的に変動している。この周期Ａが半波長の整数倍に
相当するブラッグ（Ｂｒａｇｇ）波長（λＢ＝２Ｊ４％
）の光は強く回折される。従って、入射光のうちのブラ
ッグ波長の光は、光導波層２を伝搬していく過程で分布
的に反射を受けて入射側へ戻されることＫなる。半導体
レーザの反射鏡として通常の臂開面の代りにこの様な波
長選択性を有する分布反射鏡を設けた素子が分布反射形
半導体レーザである。この時、この導波路での反射率Ｒ
Ｂの最大値は−Ａ（ＫＬ）で与えられる。Ｋは結合定数
、Ｌは導波路の長さを示している。Ｋ。
されているｏｘ軸を積層方向、ｙ軸を半導体膜面内の紙
面に対し垂直方向２軸を膜面内の紙面に平行な方向に定
める。このとき、分布反射鏡の光導波〆層２に紙面左手
から２軸方向へ入射して来た光は、光導波層２の屈折率
−が上下の層よりも大きいためこの光導波層２に閉じ込
められて伝搬するゆ光導波層２の膜厚が周期Ｚで変動し
ているため光導波層２の実効的な屈折率−も２軸方向で
周期的に変動している。この周期Ａが半波長の整数倍に
相当するブラッグ（Ｂｒａｇｇ）波長（λＢ＝２Ｊ４％
）の光は強く回折される。従って、入射光のうちのブラ
ッグ波長の光は、光導波層２を伝搬していく過程で分布
的に反射を受けて入射側へ戻されることＫなる。半導体
レーザの反射鏡として通常の臂開面の代りにこの様な波
長選択性を有する分布反射鏡を設けた素子が分布反射形
半導体レーザである。この時、この導波路での反射率Ｒ
Ｂの最大値は−Ａ（ＫＬ）で与えられる。Ｋは結合定数
、Ｌは導波路の長さを示している。Ｋ。
Ｌを大きくすれば反射率へが大きくなるため、半導体レ
ーザの発振閾値を低下させる等の特性向上を図ることが
できる。しかし、Ｋを小さいままでＬを太き（するだけ
では、光導波層２を伝搬して行く過程での光の吸収等に
よる損失が大きくなってしまう。従って、半導体レーザ
の特性を向上させるためＫはＫを大きくすることが重要
でちる。
ーザの発振閾値を低下させる等の特性向上を図ることが
できる。しかし、Ｋを小さいままでＬを太き（するだけ
では、光導波層２を伝搬して行く過程での光の吸収等に
よる損失が大きくなってしまう。従って、半導体レーザ
の特性を向上させるためＫはＫを大きくすることが重要
でちる。
ＫはＸ方向に関する光の電界分布をへ訓、及び実効的屈
折率変化をΔにに）として、Ｋ＝Ａ／Δｒｔ”Ｇ２Ｉ〔
εｙに））”ｄｘで与えられる。
折率変化をΔにに）として、Ｋ＝Ａ／Δｒｔ”Ｇ２Ｉ〔
εｙに））”ｄｘで与えられる。
従って、屈折率が周期的に変化している部分の深さｄが
大きく、またこの領域にかがり【いる光の電界成分が大
きい程には大きくなることになる。
大きく、またこの領域にかがり【いる光の電界成分が大
きい程には大きくなることになる。
従来の構造では、光導波層２の上面もしくは下面に周期
構造が形成されていたため、第１図中の光の電界分布に
示す様に、屈折率の周期的な変動部にかかっている光の
電界成分は小さく、従ってＫとしては大きな値を得るの
が離しかった。
構造が形成されていたため、第１図中の光の電界分布に
示す様に、屈折率の周期的な変動部にかかっている光の
電界成分は小さく、従ってＫとしては大きな値を得るの
が離しかった。
第２図は、本発明での分布反射鏡の断面図である。光導
波層２のほぼ中央に光導波層２の屈折率−とは異なる（
−より大きくとも、小さくとも良い）屈折率ｒＬ４を有
する半導体層４が周期的に形成されている。この様にす
れば、第２図中の光の電界分布に示す様に屈折率の周期
的変動を受ける光の電界成分が最も大きくなるためＫが
大きくできる。光導波層２へ６０〜９０チの光が閉じ込
められている場合を考えると、導波層２の上下面におけ
る光の電界の大きさと、中央部での光の電界の大きさで
は、３倍〜ｌＯ倍はど異なる。従って、第１図の構造に
比べ、第２図の構造ではＫは１０倍から１００倍程度太
き（なることになる。実際には、第２図の構造では、光
導波層２の中央で実効的屈折率が低くなるため、光の電
界分布は若干変形するが、第１図の構造に比べれば明ら
かにＫを大きくできる。従って、反射率ＲＢを大きくで
き、分布反射形半導体レーザの特性を大きく改善するこ
とができるＯ 第３図は、本発明の分布反射形半導体レーザの基本構成
を示す断面図である。第２図に示す分布反射鏡が紙面左
側に構成され、分布反射鏡の中の光導波層２に接続点５
０に於いて、光導波層２の禁制帯幅よりも小さい禁制帯
幅を有する活性層５が突き合わせの形で接続されている
。活性層５は光導波層２と同様に活性層５よりも禁制帯
幅が大きく、屈折率の小さな半導体層ｌと半導体層３と
で挾まれている。活性層５０紙面右側の端面６ｏは反射
面となっている。半導体層ｌをル形、半導体層３をＰ形
とすれば活性層５のところでｐｎ接合が形成された二重
へテロ構造となるため注入キャリアは効率良く活性Ｍ５
に閉じ込められて発光する。
波層２のほぼ中央に光導波層２の屈折率−とは異なる（
−より大きくとも、小さくとも良い）屈折率ｒＬ４を有
する半導体層４が周期的に形成されている。この様にす
れば、第２図中の光の電界分布に示す様に屈折率の周期
的変動を受ける光の電界成分が最も大きくなるためＫが
大きくできる。光導波層２へ６０〜９０チの光が閉じ込
められている場合を考えると、導波層２の上下面におけ
る光の電界の大きさと、中央部での光の電界の大きさで
は、３倍〜ｌＯ倍はど異なる。従って、第１図の構造に
比べ、第２図の構造ではＫは１０倍から１００倍程度太
き（なることになる。実際には、第２図の構造では、光
導波層２の中央で実効的屈折率が低くなるため、光の電
界分布は若干変形するが、第１図の構造に比べれば明ら
かにＫを大きくできる。従って、反射率ＲＢを大きくで
き、分布反射形半導体レーザの特性を大きく改善するこ
とができるＯ 第３図は、本発明の分布反射形半導体レーザの基本構成
を示す断面図である。第２図に示す分布反射鏡が紙面左
側に構成され、分布反射鏡の中の光導波層２に接続点５
０に於いて、光導波層２の禁制帯幅よりも小さい禁制帯
幅を有する活性層５が突き合わせの形で接続されている
。活性層５は光導波層２と同様に活性層５よりも禁制帯
幅が大きく、屈折率の小さな半導体層ｌと半導体層３と
で挾まれている。活性層５０紙面右側の端面６ｏは反射
面となっている。半導体層ｌをル形、半導体層３をＰ形
とすれば活性層５のところでｐｎ接合が形成された二重
へテロ構造となるため注入キャリアは効率良く活性Ｍ５
に閉じ込められて発光する。
発光した光は活性層５内で導波され、紙面左側方向へ進
んだ光は接続点５０を介し、分布反射鏡の光導波層２へ
と入射する。分布反射鏡へ入射した光のうち、ブラッグ
波長に相当する波長の光は強く回折されて活性層５へと
戻りてくる。従って、分布反射鏡は活性層５０紙面右側
の端面ωの反射鏡とともに波長選択性の共振器を形成し
ている。
んだ光は接続点５０を介し、分布反射鏡の光導波層２へ
と入射する。分布反射鏡へ入射した光のうち、ブラッグ
波長に相当する波長の光は強く回折されて活性層５へと
戻りてくる。従って、分布反射鏡は活性層５０紙面右側
の端面ωの反射鏡とともに波長選択性の共振器を形成し
ている。
この構造の分布反射形半導体レーザは、分布反射鏡の反
射率を大きくとれること、また活性層５と光導波層２と
が突き合わせの形で接続されているため光の結合効率が
９０チ程度以上と大きくとれることにより発振閾値が低
いこと、微分量子効率が大きいことが特徴で多る。
射率を大きくとれること、また活性層５と光導波層２と
が突き合わせの形で接続されているため光の結合効率が
９０チ程度以上と大きくとれることにより発振閾値が低
いこと、微分量子効率が大きいことが特徴で多る。
第４図は本発明の第１の実施例の分布反射形半導体レー
ザの斜視図でおる。
ザの斜視図でおる。
第５図の作製の手順に従りて構造を説明する。
半導体材料としてＩｎＰ基板に格子整合したＩｎＧａＡ
ｓＰ層及びＩｎＰ層を用いるが、ＩｎＰの屈折率に対し
、ＩｎＧａＡｓＰ層（発光波長にして１．１５μｍ５μ
ｍ組成折率が大きくなることを利用して分布反射鏡を構
成する。まず、ル形１ｎＰ基板６の上にル形ＩｎＧａＡ
ｓＰ光導波層７（発光波長にして１．１５μｍ５μｍ組
成０．３μｍ） 、 ｎ形ＩｎＰバリア層８（膜厚０．
１μｍ）。
ｓＰ層及びＩｎＰ層を用いるが、ＩｎＰの屈折率に対し
、ＩｎＧａＡｓＰ層（発光波長にして１．１５μｍ５μ
ｍ組成折率が大きくなることを利用して分布反射鏡を構
成する。まず、ル形１ｎＰ基板６の上にル形ＩｎＧａＡ
ｓＰ光導波層７（発光波長にして１．１５μｍ５μｍ組
成０．３μｍ） 、 ｎ形ＩｎＰバリア層８（膜厚０．
１μｍ）。
ノンドープＩｎ仮ｍｌ循性層９（発光波長にして１．３
μｍ組成、膜厚０．１５μｒｎ ） 、 Ｐ形１ｎＧａ
ＡｓＰガイド層１゜（発光波長にして１．１５μｍ組成
、膜厚０．２μｍ）、Ｐ形ＩｎＰクラッド層１１（膜厚
２μｍ ） 、Ｐ形ＩｎＧａＡ＋ｓＰ電極形成層１２（
発光波長にして１．２μｍ組成、膜厚１μｍ）を順次Ｌ
ＰＥ成長で積層する。この状態が第５図（＆）である。
μｍ組成、膜厚０．１５μｒｎ ） 、 Ｐ形１ｎＧａ
ＡｓＰガイド層１゜（発光波長にして１．１５μｍ組成
、膜厚０．２μｍ）、Ｐ形ＩｎＰクラッド層１１（膜厚
２μｍ ） 、Ｐ形ＩｎＧａＡ＋ｓＰ電極形成層１２（
発光波長にして１．２μｍ組成、膜厚１μｍ）を順次Ｌ
ＰＥ成長で積層する。この状態が第５図（＆）である。
次に第５図（１）ｌに示す様に５ｉＯ１膜７０をマスク
として紙面左側の領域をエツチングし、ル形ＩｎＰバリ
ア層Ｂを露出させる。この時、硫酸系のエツチング液は
ＩｎＧａＡｓＰ半導体層を、塩酸系のエツチング液はニ
ー半導体層を選択的にエツチングすると〜１う性質を有
効に用いることができる。次にＨｅ−αガスレーザを用
いた通常の２光束干渉露光法により周期１９８０＾の１
次の回折格子８０阻止マスクとして第２回目のＬＰＥ成
長を行ないＰ形ＩｎＧａＡｇＰ５を導波層ｔａ（発光波
長にして１．１５μｍ組成、膜厚０．４μｍ）、Ｐ形Ｉ
ｎＰ第２クラッド層１４（膜厚３μｍ）を積層する。こ
の状態が第５図（（１１である。Ｓｉｇｈ膜７０全７０
後、新たに全面にＳｔｏｗ膜絶縁膜３０を形成後、電流
注入用に電極形成層１２の上を１０μｍの幅で電流注入
ストライプ領域１００を窓開けしだ後Ａｕ−Ｚｎを用い
たｐ側金属電極４０を形成する。その後全体が１００μ
ｍ程度の厚さになるまでル形ＩｎＰ基板１側を研磨した
後にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉを用いたが側金属電極４１を形成
して襞間し、切り出すことＫより第４図に示す構造の素
子を得る。活性層９のある領域の長さを３００μｍ１分
布反射鏡部の長さを５００μｍとした時の素子特性は、
発振閾値が１５０ｍＡ 、微分量子効率が片側１５チ程
度であった。
として紙面左側の領域をエツチングし、ル形ＩｎＰバリ
ア層Ｂを露出させる。この時、硫酸系のエツチング液は
ＩｎＧａＡｓＰ半導体層を、塩酸系のエツチング液はニ
ー半導体層を選択的にエツチングすると〜１う性質を有
効に用いることができる。次にＨｅ−αガスレーザを用
いた通常の２光束干渉露光法により周期１９８０＾の１
次の回折格子８０阻止マスクとして第２回目のＬＰＥ成
長を行ないＰ形ＩｎＧａＡｇＰ５を導波層ｔａ（発光波
長にして１．１５μｍ組成、膜厚０．４μｍ）、Ｐ形Ｉ
ｎＰ第２クラッド層１４（膜厚３μｍ）を積層する。こ
の状態が第５図（（１１である。Ｓｉｇｈ膜７０全７０
後、新たに全面にＳｔｏｗ膜絶縁膜３０を形成後、電流
注入用に電極形成層１２の上を１０μｍの幅で電流注入
ストライプ領域１００を窓開けしだ後Ａｕ−Ｚｎを用い
たｐ側金属電極４０を形成する。その後全体が１００μ
ｍ程度の厚さになるまでル形ＩｎＰ基板１側を研磨した
後にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉを用いたが側金属電極４１を形成
して襞間し、切り出すことＫより第４図に示す構造の素
子を得る。活性層９のある領域の長さを３００μｍ１分
布反射鏡部の長さを５００μｍとした時の素子特性は、
発振閾値が１５０ｍＡ 、微分量子効率が片側１５チ程
度であった。
発振波長は１．３０μｍ付近であり、発振閾値の２．５
倍程度までの注入電流域で単一モードが維持された。発
振波長はヒートシンク温度に年存して１．０人／℃で変
化した。これは屈折率の温度変化に相当する量であり、
従来の報告例とほぼ同等の値である。発振閾値、微分量
子効率などの特性が良好な値を示したのは、分布反射鏡
部での反射率が高くなっていることに依るものである。
倍程度までの注入電流域で単一モードが維持された。発
振波長はヒートシンク温度に年存して１．０人／℃で変
化した。これは屈折率の温度変化に相当する量であり、
従来の報告例とほぼ同等の値である。発振閾値、微分量
子効率などの特性が良好な値を示したのは、分布反射鏡
部での反射率が高くなっていることに依るものである。
第６図は本発明の第２の実施例の斜視図である。
分布反射鏡部の構造は第４図の第１の実施例と同じであ
る。第１の実施例と異なる点は、活性層９を分布反射鏡
部を形成した後に作製している点である。即ち、第１回
目のＬＰＥ成長でル形ＩｎＰ基板６の上に３形ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波層７（発光波長にして１．１５μｍ組成、
膜厚０．２μｍ）及びル形ニーバリア層８（膜厚０１μ
ｍ）を積層後、ル形ＩｎＰバリア層８に周期１９８０λ
の回折格子８０を形成する。
る。第１の実施例と異なる点は、活性層９を分布反射鏡
部を形成した後に作製している点である。即ち、第１回
目のＬＰＥ成長でル形ＩｎＰ基板６の上に３形ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波層７（発光波長にして１．１５μｍ組成、
膜厚０．２μｍ）及びル形ニーバリア層８（膜厚０１μ
ｍ）を積層後、ル形ＩｎＰバリア層８に周期１９８０λ
の回折格子８０を形成する。
第２回目のＬＰＥ成長ではＰ形ＩｎＧａＡｓＰ光導波層
１３（発光波長にして１．１５μｍ組成、膜厚０．４μ
ｍ）Ｐ形ＩｎＰ第２クラッド層１４（膜厚３μｍ）を積
層する。次に第１の実施例の場合と同様に塩酸系及び硫
酸系の選択エツチング液を用いて部分的にル形ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層７までエツチングする。第３回目のＬＰ
Ｅ成長ではＰ形ＩｎＰ第２クラッド層１４の上ＫＳｉＯ
ｚ成長阻止マスクを施して成長することＫより、エツチ
ング部分のみル形ＩｎＰバッファ層１５（膜厚０．３μ
ｍ）ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層９（発光波長にし
て１．３μｍ組成、膜厚０１５μｒｎ’）、−ｐ形Ｉｎ
Ｐクラッド層１１（膜厚２．２μｍ）、ｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰ電極形成層１２（発光波長にして１．２μｍ組成、
膜厚１μｍ）を積層する。ＬＰＥ成長工程はこれで終り
、後の電極形成の工程は第１の実施例の場合と同様であ
る。
１３（発光波長にして１．１５μｍ組成、膜厚０．４μ
ｍ）Ｐ形ＩｎＰ第２クラッド層１４（膜厚３μｍ）を積
層する。次に第１の実施例の場合と同様に塩酸系及び硫
酸系の選択エツチング液を用いて部分的にル形ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層７までエツチングする。第３回目のＬＰ
Ｅ成長ではＰ形ＩｎＰ第２クラッド層１４の上ＫＳｉＯ
ｚ成長阻止マスクを施して成長することＫより、エツチ
ング部分のみル形ＩｎＰバッファ層１５（膜厚０．３μ
ｍ）ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層９（発光波長にし
て１．３μｍ組成、膜厚０１５μｒｎ’）、−ｐ形Ｉｎ
Ｐクラッド層１１（膜厚２．２μｍ）、ｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰ電極形成層１２（発光波長にして１．２μｍ組成、
膜厚１μｍ）を積層する。ＬＰＥ成長工程はこれで終り
、後の電極形成の工程は第１の実施例の場合と同様であ
る。
この構造の素子の特性は第１の実施例とほぼ同様であり
、発振閾値が１５０ｍＡ 、微分量子効率側ま片側１５
チ程度であった。発振波長は１．３０ｐｍ付近で単一モ
ードであった０ 第１及び第２の実施例は、利得導波形の半導体レーザ構
造であるため、分布反射鏡の部分には積層方向に対し垂
直な面内では導波路が形成されていない。従って、分布
反射鏡に入射した光が反射されて活性層９の発光領域に
戻る割合が小さい。
、発振閾値が１５０ｍＡ 、微分量子効率側ま片側１５
チ程度であった。発振波長は１．３０ｐｍ付近で単一モ
ードであった０ 第１及び第２の実施例は、利得導波形の半導体レーザ構
造であるため、分布反射鏡の部分には積層方向に対し垂
直な面内では導波路が形成されていない。従って、分布
反射鏡に入射した光が反射されて活性層９の発光領域に
戻る割合が小さい。
分布反射鏡の部分にも活性層９の発光部とつながってい
る導波路を形成すれば特性は更に改善される。
る導波路を形成すれば特性は更に改善される。
第７図は、第１の実施例の構造を基本にして形成した埋
め込みへテロ構造の本発明の第３の実施例を示す斜視図
である。第５図（＋１）の第１の実施例の構造でｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ電極形成層１２をなくし、Ｐ形ＩｎＰクラ
ッド層１１及びＰ形ＩｎＰ第２クラッド層１４の厚さを
１μｍとした多層膜ウェハを作製した後、＜１１０＞方
向に平行に２本の溝９０ 、９１を形成する。溝幅は約
７μｍであり、２本の溝９０ 、９１が挾んで形成する
メサストライプ９２の幅が約２μｍとなるようにする。
め込みへテロ構造の本発明の第３の実施例を示す斜視図
である。第５図（＋１）の第１の実施例の構造でｐ形Ｉ
ｎＧａＡｓＰ電極形成層１２をなくし、Ｐ形ＩｎＰクラ
ッド層１１及びＰ形ＩｎＰ第２クラッド層１４の厚さを
１μｍとした多層膜ウェハを作製した後、＜１１０＞方
向に平行に２本の溝９０ 、９１を形成する。溝幅は約
７μｍであり、２本の溝９０ 、９１が挾んで形成する
メサストライプ９２の幅が約２μｍとなるようにする。
このメサ基板上ＫＳＰ形ＩｎＰ電流ブロック層１６（平
坦部での膜厚的０．５μｍ）及びル形ＩｎＰ電流閉じ込
め層１７（平坦部での膜厚的０．５／Ｒｎ）をメサスト
ライプ９２の上部には成長しない様に積層させ、次に全
体を覆ってＰ形ＩｎＰ埋め込み層１８（平坦部での膜厚
１．５μｍ ） 、 Ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ電極形成層１
２（発光波長にして１．２μｍ組成、平坦部での膜厚１
μｍ）を積層して埋め込み構造のウェハを得る。電極形
成工程は第１及び第２の実施例と同様であるが、内部に
電流閉じ込め構造を有するため、Ｓｉｎ！絶縁膜（９）
は分布反射鏡の部分の上にのみ形成すればよい。この構
造ではメサストライプ９２の中に活性層９を含む発光部
と分布反射鏡部とＫわたる矩形の導波路が形成されてい
る。従って、分布反射鏡部で回折された光のほとんどが
活性層９の導波路に戻される。活性層９の領域の長さが
３００ｐｍ９分布反射鏡の長さを５００μｍとした素子
の発振閾値が３０ｍＡ、微分量子効率は片側当り加チと
良好な値を得た。また、発振波長は１．３０μｍ付近で
あり、閾値の３倍程度の注入電流まで単一モードであっ
た。発振波長のヒートシンクに対する温度変化は１人／
℃程度であり、第１及び第２の実施例と同様な値を得た
。
坦部での膜厚的０．５μｍ）及びル形ＩｎＰ電流閉じ込
め層１７（平坦部での膜厚的０．５／Ｒｎ）をメサスト
ライプ９２の上部には成長しない様に積層させ、次に全
体を覆ってＰ形ＩｎＰ埋め込み層１８（平坦部での膜厚
１．５μｍ ） 、 Ｐ形ＩｎＧａＡｓＰ電極形成層１
２（発光波長にして１．２μｍ組成、平坦部での膜厚１
μｍ）を積層して埋め込み構造のウェハを得る。電極形
成工程は第１及び第２の実施例と同様であるが、内部に
電流閉じ込め構造を有するため、Ｓｉｎ！絶縁膜（９）
は分布反射鏡の部分の上にのみ形成すればよい。この構
造ではメサストライプ９２の中に活性層９を含む発光部
と分布反射鏡部とＫわたる矩形の導波路が形成されてい
る。従って、分布反射鏡部で回折された光のほとんどが
活性層９の導波路に戻される。活性層９の領域の長さが
３００ｐｍ９分布反射鏡の長さを５００μｍとした素子
の発振閾値が３０ｍＡ、微分量子効率は片側当り加チと
良好な値を得た。また、発振波長は１．３０μｍ付近で
あり、閾値の３倍程度の注入電流まで単一モードであっ
た。発振波長のヒートシンクに対する温度変化は１人／
℃程度であり、第１及び第２の実施例と同様な値を得た
。
埋め込み形構造は第２の実施例の構造に対しても有効に
適用することができる。
適用することができる。
以上の実施例では、ＩｎＰ基板を用いるが、一基板上の
Ａ１．Ｇｔｈｌ−Ｊｓ系系材中同じり龜ム基板上のＩｎ
ＧａＡｓＰ系材料を用いても本発明の実施例を構成する
ことが可能である。
Ａ１．Ｇｔｈｌ−Ｊｓ系系材中同じり龜ム基板上のＩｎ
ＧａＡｓＰ系材料を用いても本発明の実施例を構成する
ことが可能である。
最後に、本発明の特徴をまとめると、分布反射形半導体
レーザにおいて、屈折率の周期変動を導波路のほぼ中央
部に設けることにより回折効率の高い分布反射鏡を形成
することができること、それによって低い発振閾値、高
い微分量子効率等の良好な素子特性が得られること、等
である。
レーザにおいて、屈折率の周期変動を導波路のほぼ中央
部に設けることにより回折効率の高い分布反射鏡を形成
することができること、それによって低い発振閾値、高
い微分量子効率等の良好な素子特性が得られること、等
である。
第１図は従来構造の分布反射鏡の断面模式図。
第２図は本発明の分布反射鏡の断面模式図、第３図は本
発明の実施例の基本構成な示す断面模式図、第４図は本
発明の第１の実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第
１の実施例の製作過程を示す断面模式図、第６図は本発
明の第２の実施例を示す斜視図、第７図は本発明の第３
の実施例を示す斜視図である。 図中、１は屈折率が町の半導体層、２は屈折率が−の半
導体層、３は屈折率がｈ（＞＊、ｈ）の光導波層、４は
−と異なる屈折率を有する半導体層、５は活性層、５０
は活性層５と光導波層２との接続部、６０は反射面、６
はル形ＩｎＰ基板、７はル形ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、
８はル形ＩｎＰバリア層、９はノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性漸、１０はＰ形ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１１は
Ｐ形ＩｎＰクラッド層、１２はｐ形ＩｎＧａＡｓＰ電極
形成層、工３はｐ形ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、１４はＰ
形ＩｎＰ第２りｔラド層、３０ ）！ ５ｉＯａ絶縁膜
、４０はＰ側金属電極、４１はル側金属電極、７０は５
ｔｏ２マスク、８０は回折格子、工００は電流注入スト
ライプ領域、１５はル形ＩｎＰバッファ層、１６はＰ形
ＩｎＰ電流ブロック層、１７はル形ＩｎＰ電流閉じ込め
層、１８はＰ形ＩｎＰ埋め込み層、９０ 、９１は２本
の平行な溝、９２はメサストライプを示す。
発明の実施例の基本構成な示す断面模式図、第４図は本
発明の第１の実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第
１の実施例の製作過程を示す断面模式図、第６図は本発
明の第２の実施例を示す斜視図、第７図は本発明の第３
の実施例を示す斜視図である。 図中、１は屈折率が町の半導体層、２は屈折率が−の半
導体層、３は屈折率がｈ（＞＊、ｈ）の光導波層、４は
−と異なる屈折率を有する半導体層、５は活性層、５０
は活性層５と光導波層２との接続部、６０は反射面、６
はル形ＩｎＰ基板、７はル形ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、
８はル形ＩｎＰバリア層、９はノンドープＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性漸、１０はＰ形ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１１は
Ｐ形ＩｎＰクラッド層、１２はｐ形ＩｎＧａＡｓＰ電極
形成層、工３はｐ形ＩｎＧａＡｓＰ光導波層、１４はＰ
形ＩｎＰ第２りｔラド層、３０ ）！ ５ｉＯａ絶縁膜
、４０はＰ側金属電極、４１はル側金属電極、７０は５
ｔｏ２マスク、８０は回折格子、工００は電流注入スト
ライプ領域、１５はル形ＩｎＰバッファ層、１６はＰ形
ＩｎＰ電流ブロック層、１７はル形ＩｎＰ電流閉じ込め
層、１８はＰ形ＩｎＰ埋め込み層、９０ 、９１は２本
の平行な溝、９２はメサストライプを示す。
Claims (1)
- 上下を屈折率の小さな半導体層で挾まれた同一組成もし
くは異なる組成の複数の半導体層で構成される光導波路
の内部に、前記光導波路を構成する前記複数の半導体層
とは屈折率が異なり、かつ膜厚が周期的に変化している
回折格子層が形成されている分布反射鏡を有することを
特徴とする単一軸モード半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58080378A JPS59205787A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
| US06/608,045 US4622674A (en) | 1983-05-09 | 1984-05-07 | Single longitudinal mode semiconductor laser |
| DE8484105167T DE3474616D1 (en) | 1983-05-09 | 1984-05-08 | Single longitudinal mode semiconductor laser |
| EP84105167A EP0125608B1 (en) | 1983-05-09 | 1984-05-08 | Single longitudinal mode semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58080378A JPS59205787A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205787A true JPS59205787A (ja) | 1984-11-21 |
Family
ID=13716616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58080378A Pending JPS59205787A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4622674A (ja) |
| EP (1) | EP0125608B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59205787A (ja) |
| DE (1) | DE3474616D1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60260024A (ja) * | 1984-06-07 | 1985-12-23 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光変調素子 |
| US4751710A (en) * | 1984-07-26 | 1988-06-14 | Nec Corporation | Semiconductor laser device |
| JPS61113293A (ja) * | 1984-11-07 | 1986-05-31 | Sharp Corp | 半導体レ−ザアレイ装置 |
| US4747107A (en) * | 1985-09-06 | 1988-05-24 | Bell Communications Research, Inc. | Single mode injection laser |
| JPS62194691A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-27 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
| JPH0719928B2 (ja) * | 1986-11-26 | 1995-03-06 | 日本電気株式会社 | 光フイルタ素子 |
| JP2587628B2 (ja) * | 1987-01-29 | 1997-03-05 | 国際電信電話株式会社 | 半導体集積発光素子 |
| JPH01186688A (ja) * | 1987-09-02 | 1989-07-26 | Sharp Corp | 半導体レーザ装置 |
| US5147825A (en) * | 1988-08-26 | 1992-09-15 | Bell Telephone Laboratories, Inc. | Photonic-integrated-circuit fabrication process |
| US4932032A (en) * | 1989-08-03 | 1990-06-05 | At&T Bell Laboratories | Tapered semiconductor waveguides |
| US4944838A (en) * | 1989-08-03 | 1990-07-31 | At&T Bell Laboratories | Method of making tapered semiconductor waveguides |
| US5023944A (en) * | 1989-09-05 | 1991-06-11 | General Dynamics Corp./Electronics Division | Optical resonator structures |
| FR2706079B1 (fr) * | 1993-06-02 | 1995-07-21 | France Telecom | Composant intégré monolithique laser-modulateur à structure multi-puits quantiques. |
| GB2354110A (en) * | 1999-09-08 | 2001-03-14 | Univ Bristol | Ridge waveguide lasers |
| US6574260B2 (en) | 2001-03-15 | 2003-06-03 | Corning Lasertron Incorporated | Electroabsorption modulated laser |
| JP2003152274A (ja) * | 2001-11-13 | 2003-05-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器 |
| CN1312812C (zh) * | 2003-03-03 | 2007-04-25 | 中国科学院半导体研究所 | 波长可调谐分布布拉格反射半导体激光器的制作方法 |
| US8290325B2 (en) * | 2008-06-30 | 2012-10-16 | Intel Corporation | Waveguide photodetector device and manufacturing method thereof |
| US10084282B1 (en) | 2017-08-14 | 2018-09-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Fundamental mode operation in broad area quantum cascade lasers |
| US11031753B1 (en) | 2017-11-13 | 2021-06-08 | The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Extracting the fundamental mode in broad area quantum cascade lasers |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4045749A (en) * | 1975-11-24 | 1977-08-30 | Xerox Corporation | Corrugation coupled twin guide laser |
| EP0000557B1 (en) * | 1977-08-01 | 1981-12-30 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| US4190813A (en) * | 1977-12-28 | 1980-02-26 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Strip buried heterostructure laser |
| US4464762A (en) * | 1982-02-22 | 1984-08-07 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Monolithically integrated distributed Bragg reflector laser |
| DE3379442D1 (en) * | 1982-10-12 | 1989-04-20 | Nec Corp | Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer |
-
1983
- 1983-05-09 JP JP58080378A patent/JPS59205787A/ja active Pending
-
1984
- 1984-05-07 US US06/608,045 patent/US4622674A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-05-08 DE DE8484105167T patent/DE3474616D1/de not_active Expired
- 1984-05-08 EP EP84105167A patent/EP0125608B1/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3474616D1 (en) | 1988-11-17 |
| EP0125608A3 (en) | 1986-08-20 |
| EP0125608B1 (en) | 1988-10-12 |
| US4622674A (en) | 1986-11-11 |
| EP0125608A2 (en) | 1984-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS59205787A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JP2746326B2 (ja) | 半導体光素子 | |
| JP3558717B2 (ja) | レーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システム | |
| JP2002353559A (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| JP3745985B2 (ja) | 複素結合型の分布帰還型半導体レーザ素子 | |
| JPH0468798B2 (ja) | ||
| JPWO2005074047A1 (ja) | 光半導体素子およびその製造方法 | |
| JPH0461514B2 (ja) | ||
| JPH0118591B2 (ja) | ||
| US6788725B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| US5224113A (en) | Semiconductor laser having reduced temperature dependence | |
| JP2000349394A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH0548214A (ja) | 分布反射型半導体レーザ | |
| JP4243506B2 (ja) | 半導体レーザ及びそれを用いた光モジュール | |
| JP2000244059A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| US20050025210A1 (en) | Semiconductor laser device | |
| JPH03268379A (ja) | 半導体レーザ・チップおよびその製造方法 | |
| JP5163355B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH0147031B2 (ja) | ||
| JPS59184585A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JP2009016878A (ja) | 半導体レーザ及びそれを用いた光モジュール | |
| JPH07321406A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP7159844B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH11330540A (ja) | スーパールミネッセントダイオード | |
| JPH0277174A (ja) | 端面放射型発光ダイオード |