JPS60145685A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents

分布帰還型半導体レ−ザ

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JPS60145685A
JPS60145685A JP59001641A JP164184A JPS60145685A JP S60145685 A JPS60145685 A JP S60145685A JP 59001641 A JP59001641 A JP 59001641A JP 164184 A JP164184 A JP 164184A JP S60145685 A JPS60145685 A JP S60145685A
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JP
Japan
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layer
grating
type
type inp
refractive index
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JP59001641A
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Masayuki Yamaguchi
山口　昌幸
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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
    • 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

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は単一軸モード半導体レーザに関する。
（ロ）従来技術とその問題点 光フアイバ通信は、光ファイバの低損失化、半導体レー
ザの高性能化と相まって今では実用化の段階に来ている
。光ファイバ適化の魁力は何といっても長距離大容量伝
送が可能な点である。しかし、光ファイバには波長によ
る伝送速度の違い（波長分散）があり、また光源に用い
る半導体レーザは高速変調時忙多軸モード（波長の異な
る複数のモード）で発振するため、長距離大容量で伝送
した場合信号波形が乱れてしまうという問題点があった
。そこでこのような問題を解決するために高速変調時に
も一本の軸モードで発振する単一軸モード半導体レーザ
の開発が各所で進められている。
単一軸モード半導体レーザの１つに、分布帰還型半導体
レーザ（以下ＤＦＢレーザと称する）がある。ＤＦＢ　
レーザは活性層に近接して設けられた光ガイド層にグレ
ーティングが形成された構造が一般的でグレーティング
を設けたことＫよる屈折率の周期的な変化を利用してこ
のグレーティングのブラッグ波長近傍で年−軸モードで
発振することを０９としている。ＤＦＢ　レーザで、良
好な単一軸モード発振を得る為には、グレーティングと
光のフィールドとの良好な結合が必要とされる。
従ってグレーティングを形成する位置としては光のフィ
ールドの強い部分が最適となる。つまり、元は主に活性
層と光ガイド層とを伝播するため、光の強度は活性層と
光ガイド層の間付近が最も強くなり、この部分にグレー
ティングを形成することが望ましい。しかしながら従来
は光ガイド層の活性層から離れた側の表向の比較的光の
フィールドの弱い部分に形成されているものがほとんど
で程度であり、十分な特性を得るために必要な結合１ 効率７０ｃｍ　より小さな値であった。
し→　発明の目的 本発明の目的は、活性層と光ガイド層の間伺近九両者よ
り屈折率の低い半導体材料からなるグレーテイング層を
設け、このグレーテイング層の層厚を周期的に変えるこ
とにより、最も光のフィールドの強い部分に周期的屈折
略分布を与え、良好な単一軸モード発振が可能なりＦＢ
　レーザを提供することにある。
（へ）発明の構成 本発明の半導体レーザは、活性１−と光ガイド層との間
に前記活性層及び前記光ガイド層よりも屈折率の低い半
導体層が周期的な層厚分布を伴って埋め込まれている積
層構造を少な（とも備えている構成となっている。
（ホ）実施例　１ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図ｔａ＋、（ｂ）、（ｅｌは本発明の第１の実施例
であるＤＦＢレーザを製作工程順に示した断面図である
。
第１図（ａ）ではｎ型１ｎＰ基板１１の上に波長組成１
．３μｍのノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２、Ｐ型
ＩｎＰグレーティング層１３をそれぞれ０．１　μｍ。
０．２μｍの厚さにエピタキシャル成長させる。第１四
価）では、干渉露光法を用いたホトリングラフィ技術及
び化学エツチングにより、ＰＷＩｎＰグレーティング層
１３に周期４０００Ａのグレーティングを形成する。こ
の際、グレーティングの谷の部分が活性層１２にまで届
くよ５にエツチングしてもよい。エツチング液としては
Ｂｒ＋ＣＨ３０ＨやＨＣｌ等が適当である。エツチング
液としてＨＣｌ系のエッチャントを用いればＰ屋ＩａＰ
グレーティング層１３のみがエツチングされ、ノンドー
プＩｎＧａＡｓＰ活性層１３はエツチングされない利点
がある。第１図（ｅ）では、グレーティングが形成され
たＰ型ＩｎＰグレーティング層１３を埋め込む様に波長
組成１，２μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４を
厚さ０．２μｍＰ型ＩｎＰクラッド層１５を厚さ３μｍ
、　Ｐ”ｉ　Ｉ　ｎＧａＡ’ａ　Ｐコンタクト層１６を
厚さ１μｓＫエピタキシヤル成長させる。このようにし
て作られたＤＦＢ　レーザは、光のフィールドの最も強
い活性層１２と光ガイド層１４０間に周期状に埋め込ま
れたＰ型ＩｎＰグレーティング層１３が大きな周期的屈
折率分布を与えるため、光のフィールドとグレーティン
グとの良好な結合が得られ、波長１．３μｍ近傍で良好
な単一軸モード発振を示した。
尚、本実施例では周期状Ｐ型ＩｎＰグレーティング層１
３をＰ型Ｉ　ｎＧ　ａ　Ａ　！Ｉ　Ｐ光ガイド層１４で
埋め込むのであるが、この際光ガイドＮ１４は周期状グ
レーテイング層１３の谷の部分を少なくとも埋めるよう
にエピタキシャル成長させればよい。また、本実施例で
はノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１２とＰ型ＩｎＰグ
レーティング層１３が接触しているが、両層の間にＰ型
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１４に近い組成からなる第２
の光ガイド層を挟んでもよい。更ＫＰ壓ＩｎＰグレーテ
ィング層１３は光ガイド、層１４よりも屈折率の小さな
Ｐ型ＩｎＧａＡ、ｓＰ神からなってもよい。更Ｋ、前述
の如く、グレーテイング層１３け周期状にとぎれていて
もよく、この場合にはグレーテイング層１３はｎｆｉ半
導体からなってもよい。このように、グレーテイング層
１３が周期状にとぎれたｎ型半導体層からなる時、電流
は周期状グレーテイング層１３の谷から注入され、周期
的屈折率分布に周期的ゲイン分布が加わり、更に安定な
年−軸モード発振か得られる。
（へ）実施例　２ 第２図は本発明の第２の実施例であるＤＦＢレーザを製
作工程順に示した断面図である。第２図（ａ）では、ｎ
型１ｎＰ基板１１の上に波長組成１．２μ密のｎ型Ｉｎ
ＧａＡ８Ｐ光ガイド層２１を厚さ０．２μｍでエピタキ
シャル成長させる。第２図（ｂｌでは干渉露光法を用い
たホトリングラフィ技術及び化学エツチングを用いて光
ガイド層２１　ｉｃ　４０００Ｘのグレーティングが形
成される。第２図（ｃｌでは、光ガイド層２１０表面に
形成されたグレーティングを平坦に埋めるようＶｃｎ型
ＩｎＰグレーティング層２２を成長させる。この際、グ
レーテイング層２２は光ガイド層２１に形成されたグレ
ーティングの山によって周期的にとぎれてもよい。更に
波長組成１．３μｍのノンドープＩｎＧａＡａＰ活性層
１２を厚さ０．１１ｙ＊、　Ｐ型ＩｎＰクラッド層１５
を厚さ３μ−１Ｐ１型ＩｎＧａＡｉＰ−ンタクトＮ１６
を厚さ１μｓＫ形成させる。このようにして作られたＤ
ＦＢンーザは第１の実施例と同様に光のフィールドの最
も強い部分に周期状に埋め込まれたｎ型ＩｎＰグレーテ
ィング層２２が大きな周期的屈折率分布を与えるため、
波長１．３μｍ近傍で良好な単一軸モード発揚が得られ
た。
本実施例では、ｎ型ＩｎＰグレーティング層２２とノン
ドープＩ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｔｓ　Ｐ活性層１２が接触
しているがこの間Ｋｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２１
に近い組成からなる第２の光ガイド層を挟んでもよい。
更に、前述の如く、グレーテイング層２２は周期状にと
ぎれて埋め込まれてもよい。
（ト）　実施例　３ 第３図は本発明の第３の実施例であるＤＦＢレーザを製
作工程順に示した断面図である。第３図（ａｌではｎ型
ＩｎＰ基板１１の上に１波長組成１．２１ＬｍのｎＪＪ
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２１を厚さ０．１μｍ、ｎ型
ＩｎＰグレーティング層２２を厚さ０．２μｍＫエピタ
キシャル成長させる。第３図（ｂ）では、干渉露光法を
用いたホトリングラフィ技術及び化学エツチングを用い
てグレーテイング層２２に周期４０００Ｘのグレーティ
ングを形成させる。
この際、グレーティングの谷が光ガイド層２１に届くま
でエツチングしてもよい。第３図（ｅ）では、グレーテ
ィングが形成されたグレーテイング層２２を平坦に埋め
込むよう釦、光ガイド層２１に近い組成からなる第２の
光ガイド層３１を厚さ０．２μｍ波長組成１．３μｍの
ノンドープ活性層１２を淳さ０．１ｆｉｍ、Ｐ型ＩｎＰ
クラッド層１５を厚さ３／１ｍ、＋ ＰｍＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を厚さ１１１ｍ１Ｃ−
ｒ−ビタキシャル成長させる。このようＫして作られた
ＤＦＢレーザは構造上第２の実施例とほとんど変らず、
同様の理由により１．３μｍ近傍で良好なルー軸モード
発振が得られた。
本発明の第１．第２．第３の実施例によるＤＦＢ　レー
ザでは、光のフィールドとグレーティングとの結合効率
は７０〜８０ｃｒｎ　程度と、良好であり、３０ｍＷを
超える大出力が得られた。
尚、本発明の第２、第３の実施例において、グレーテイ
ング層２２の組成をＩｎＰとしたが、光ガイド層２１よ
り屈折率の小さなｎ型ＩｎＧａＡｓＰでもよい。更にグ
レーティングＩ！！２２が周期状にとぎれて埋め適才れ
ている場合にはグレーテイング層２２はＰ型半導体から
なってもよ〜・。この場合、電流は周期状にとぎれて埋
め込まれたグレーテイング層２２０間を通９て注入され
ることＫよって周期的な屈折率分布に、周期的ゲイン分
布が加わり、更に安定した単一軸モード発振が得られる
。
材料はＩｎＰ系に限らず、他の劇料１例えばＡｔＧａＡ
ｓ　系でもよい。
本発明の実施例では発振波長１．３μｍ近傍の分布帰還
型半導体Ｖ−ザを示したが、埋め込まれるグレーテイン
グ層１３．２２の周期は４０００Ｘの半分の２０００！
でもよい。また、この周期を、１７ｏｏＸあるいは２３
５０！程度とし、活性層の波長組成を１．５５μｍとす
れば、波長１．５５μｍ近傍で発振するＤＦＢレーザが
得られる。
■　発明の要約 本発明の特徴をまとめると、活性層１２と、光ガイド層
１４．２１からなる光の伝播機能を持った多層膜中の光
のフィールドの最も強い部分に、光ガイド層１４．２１
よりも屈折率の低い半導体を埋め込むことによって、大
きな周期的屈折量分布が得られ、安定な単一軸モードで
発振するＤＦＢ　レーザが得られたことである。
【図面の簡単な説明】
第１．第２．第３図（ａ）、伽）、　（ｃ）はそれぞれ
本発明の第１．第２．第３の実施例である分布帰還型半
導体レーザを製作工程ｊ［Ｋ示した図である。 また、符号及び名称は以下の通りである。１１けｎＷＩ
ｎＰ基板、１２は／７ドープエｎＧａＡｓＰ活性層、１
３はＰ型ＩｎＰグレーティング層、１４けＰ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層、１５はＰ型ＩｎＰ＋ クラッド層、１６はＰ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２
１けｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、２２はｎ型ＩｎＰ
グレーティング層、３１はｎｍＩｎＧａＡｓＰからなる
第２の光ガイド層である。 享　１　図 （ａ） （ｂ） （ｃ） （ａ） （ｂ） （ｃ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層と光ガイド層との間に前記活性層及び前記光ガイ
    ド層よりも屈折率の低い半導体層が周期的な層厚分布を
    伴って埋め込まれている積層構造を少なくとも備えてい
    ることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
JP59001641A 1982-06-04 1984-01-09 分布帰還型半導体レ−ザ Granted JPS60145685A (ja)

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