JPS60145692A - 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
JPS60145692A
JPS60145692A JP59002186A JP218684A JPS60145692A JP S60145692 A JPS60145692 A JP S60145692A JP 59002186 A JP59002186 A JP 59002186A JP 218684 A JP218684 A JP 218684A JP S60145692 A JPS60145692 A JP S60145692A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
diffraction grating
region
active layer
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
Application number
JP59002186A
Other languages
English (en)
Inventor
Ikuo Mito
郁夫 水戸
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP59002186A priority Critical patent/JPS60145692A/ja
Publication of JPS60145692A publication Critical patent/JPS60145692A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • 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
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06258Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
    • 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
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • H01S5/2277Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、作製が容易で生産性に優れた発振波長制御可
能な単一軸モード半導体レーザに関する。
(従来技術との問題点) 光ファイバの低損失化に伴い1100kを越える光フア
イバ通信システムが構成可能となりている。
この様な通信システムでは光ファイバの波長分散による
影響を受けるため光源としては、却−軸モードで動作す
る半導体レーザが必要とされる。また最近光へテロダイ
ン通信システムも実験が開始され始めている。光源には
単一軸モード動作のみく ならず1発振波長の制御可能性が要求されて験る、従来
半導体レーザの発振波長を制御するためには動作温度を
変化させるという方法をとって来たが制御性等圧間組が
あった。最近、分布フラッグ反射形半導体レーザを用い
、導波路に電流を注入しプラズマ効果により屈折率を変
え発振波長を制御する方法が東盛等により提案され、昭
和58年9月の電子通信学会半導体材料部門全国大会の
85−4で報告されているように4A程度の波長制御結
果を得ている。しかしながら提案された構造は複雑であ
り、発振閾値も高く実用的ではなかった。
(発明の目的) 本発明は構造が単純であり、作製が容易で生産性に優れ
る単一軸モード半導体レーザな提供するものである。
(発明の構成) 本発明の半導体レーザは、少なくとも一層の膜厚が30
0X以下の量子井戸形半導体層から成る活性層と、前記
活性層の一部領域あるいは前記活性層に降接して設けら
れた導波路層の一部領域に形成された、周期が−」−×
mλ(宍4に実効neHf 2 屈折率、m;正の整数、λ;発振波長)で与えられる凸
凹の繰り返しの回折格子とを含む多層構造を備え、回折
格子が形成された領域と形成されない領域とに独立に電
流注入できる様に各領域の上部にそれぞれ電極を備えて
いる構成となっている。
(発明の基本原理) 本発明の詳細な説明する前に本発明の基本原理について
簡単に説明する。
最近活性層厚を薄くし、量子井戸効果を出現させた量子
井戸形半導体レーザが作製され従来の半導体レーザには
見られない特性が明らかにされつつある。その1つに内
部吸収損失の低さがある。
即ち量子井戸形半導体レーザでは、状態密度関数が階段
状になるため吸収保数の波長依存性は通常の半導体レー
ザに比較し急峻となる。才だ半導体レーザの発振波長は
注入キャリア密度によるバンドギ’rツブの縮小(ba
nd shrinkage)により自然発光ピークより
数十mev程度短波長側になる。
従って発光波長にして1.3μm組成で、膜)t4−5
0大の活性層を有する量子井戸形半導体レーザで発振し
た光を電流を注入していない同じ組成の量子井戸形半導
体レーザに入射させた場合の吸収損失は5〜10cIn
 であり、同様な実験を従来の半導体レーザで行った場
合に比べ10〜20%の低い吸収損失を示した。これら
の実験結果については1983年発行の応用物理学会誌
10月号の843頁から851頁に記載された開本等に
よる報告にも同様の結果が報告されている。従って、量
子井戸形活性層の一部で発振動作を行なわせた場合発光
領域に連続する活性層は低損失の導波路として機能させ
ることができる。本発明はこの導波路部での吸収損失の
低さに着目し、この領域に回折格子を形成した分布ブラ
ッグ反射(DBR)形半導体レーザを構成するものであ
る。
(実施例 1) 次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図(al (blは本発明の実施例を示す斜視図及
び断面図である。まず製作工程を説明する。n形InP
基板1の上に、部分的に回折格子100を形成する。回
折格子100の周期は4000X< z次の周期)であ
り、深さは1500k、(110)方向に繰り返されて
形成されている。回折格子100i’!He−Cdガス
レーザの4250^の発振光を用い2光束干渉蕗光法に
より形成した。回折格子100を部分的に形成するため
には、回折格子100を形成しない部分をSin!膜で
覆っておけば良い。
次にマスクとして用いたSin、膜をエツチング後n形
InGaAsP層光ガイド2(膜厚0.2^、発光波長
にして1.10μm組成キャリア濃度t x i o1
8胡)、InGaAaP活性層3(ノンドープ、膜厚1
00X発光波長にして1.30μm組成)、P形InG
aAsP光導波層4(膜厚0.2人、発光波長にして1
.10μm組成、キャリア濃度1xtoc4)及びP形
InPクラッド層5(膜厚1μm、キヤg − リア濃度xxlo c4)を順次エピタキシャル成長さ
せる。エピタキシャル成長には薄膜を制御性良く成長で
きるハイドライド気相成長(VPE )法を用いた。P
形不純物にはZn、n形不純物にはSeを用いている。
成長温度は670℃、エピタキシャル成長前にはn形I
nP基板1表面に形成した回折格子100の変形を防止
するため1104ppのPH8,1102ppのAsH
3を流している。次にハイドライド気相成長で形成した
多層膜半導体基板の(110)方向罠平行に幅約10μ
m”C−深さ3μmの平行な2本の@51.52をフォ
トリングラフィの手法を用いて形成する。間に挾んだメ
サストライプ50の中に含まれる活性層30幅は1.5
μmから2 /A mとなるように形成した。次にカー
ボンスライドポートを用いた液相エピタキシャル(LP
E )法により、P形InP電流ブロック層6(平坦部
での膜厚0.5μm、Znドープ、キャリア濃度zxx
oi)及びn形InP電流閉じ込め層7(平坦部での膜
厚0.5 μm、Teドープ、キャリア濃度5X10 
m)をメサストライフ’50の上には積層させない様に
成長し、次に連続してP形InP埋め込み層8(平坦部
での膜厚1.5μm1Znドープ、キャリア濃度1×1
0 M)、P形InGaAsPキャップ層8(平坦部で
の膜厚1μm、Znドープ、キャリア濃度lXl0 7
)を全面に亘って積層させた。以上でエピタキシャル成
長過程を終える。次にキャップ層8の上にCVD法で幅
でエツチングし剥離した後、表面にTi−Pt −Au
電極を形成する。Ti膜厚は1500λ、pt膜厚は1
00OA、Au膜厚は3000Åである。このT i 
−P t−Au ill極を形成する時に1回折格子1
00の上と他の部分とで20μmの分離溝30を挟んで
注入電極21と制御電極22とに分離させて形成した。
次に全体の膜厚な100μmの厚さにまで研磨してAu
 −G e −N iのn側電極40を形成した。
素子は注入電極21の長さが約300μm、制御電極2
2の長さが約500μmとなる様にして襞間して作製し
た。
ダイアモンドヒートシンクにn側′Fl・惨40側を下
にして融着して素子特性を測定した。注入電極21から
のみ電流を流した時の発振閾値はヒートシンク温度が2
5℃の時30 mA、微分量子効率は20%であった。
注入電極21の下部の活性層3で発光した光は制御電&
22の下部領域の活性層3へと導波される。この領域の
光ガイド層2には回折格子100が形成されている。導
波されtこ光は回折格子100の周期4000XK対応
するブラッグ(Bragg )波長の光のみが回折され
反射される。従って発振スペクトルに強い選択性がある
ため、単一軸モードで発振し、その彼長け、25℃で5
mVの光出力時に1.2950μmであったい発振閾値
が30mAと小さくまた微分量子効率が30チと高いの
は、回折格子100が形成された領域での吸収損失が、
活性層3の膜厚が100Xと薄く形成されているととK
よる負子井戸効果のため5z−’程度に小さく、導波さ
れた光の30%程度が注入fmJk21の下部の活性層
3へと反射されることによる。
制御電極22から電流を注入すると発振波長は短波長側
へ変化した。これは制御電&22の下部の活性層3での
キャリア密度を増加させるとプラズマ効果により活性層
3の屈折体が小さくなるためである。25℃で5mVの
光出力時に制御1!、極22へ流すi電流を0から20
mAまで変化させると発振波長は1.2950μmから
1.2990μmまで40X変化した。
以上の様に注入電極21および制御電接22に流す′電
流を変えることにより光出力および発振波長の制御を行
うことが可能である。
(実施例 2) 第2図は本発明の第20婁施例を示す斜視図である。第
1の実施例と異なる点は光導波層4の上に回折格子10
0が形成されている点である。この場合には、第1回目
のエピタキシャル成長工程で光導波層4まで積層した後
部分的に、1oooXの周期の回折格子3を形成した後
KP形InPクラッド層5をエピタキシャル成長する。
後の工程は第1の実施例と同様である。この構造の素子
でも発振閾値、微分量子効率、発振波長の制御性などの
特性は第1の実施例と同様であった。
上記第1及び第2の実施例では活性層3は単層の量子井
戸層であったが、複数の量子井戸層が槙゛、み重ねられ
た多重量子井戸形の活性層であっても同様な結果が得ら
れる。
(実施例 3) 第3図(a) (b)は本発明の第3の実施例を示す斜
視図及び断面図である。n形InP基板I K n形I
nPバッファ層12(膜厚3/Am 、Snドープ、キ
ャリア濃度7xtoad)、その上に5層のInGaA
sP活性層3(ノンドープ、膜厚200人、発光波長に
1.3μm組成)を間に4層のInPバリア層10(ノ
ンドープ、膜厚100人)を挾んで形成し史KP形In
P第1クラッド層11(膜厚0.2μm%Znドープキ
ャリア濃度1x10 胡)を積層した後に、部分的にP
形InP第1クラッドw111をHCl系の選択エツチ
ング液で剥離した後この部分にのみ周期4000Xの回
折格子100を形成する。この上KP形 InP クラ
ラ ド層5(膜厚1μm、Znドープ、キャリア濃度I
 X 10”副)を積層する。
次のメサエッチング工程以後は第1の実施例の場合に同
じである。素子特性は25℃で発振閾値が25mA、微
分量子動車は25チ程度であった。
単一軸モード発振特性および波長制御特性等は第1の実
施例の場合とほぼ同様であり、50A程度の波長制御範
囲を有していた。
以上の実施例では活性層3の発光波長は1.3μmあっ
たが、この波長に限定されることはなく、1.55μm
1あるいは1.2μmといった発光波長の組成であって
も良い。才だ材料としてInP基板とこれに格子整合し
たInGaAsPであったが、InP基板に格子整合し
たAtGaInAsや、GaAs基板に格子整合したA
tGaAs やI n G a A s P等でも構(
発明の効果) 最後に本発明の特徴をまとめると回折格子100が形成
された光導波路領域に!子井戸形の活性層3を用いるこ
とにより作製が容易であること、単一軸モード発振をす
ること、回折格子100が形成された領域1c電流を注
入し屈折率を変化させることにより発振波長を制御する
ことかできること等である。
【図面の簡単な説明】
第1図(8)、(b)は本発明の第1の実施例を示す斜
視図及び障1面図、第2図は本発明の第2の実b14例
を示す斜視図、第3図(a) (blは本発明の第3の
集zJ11例を示す斜視図及び断面図である。図中1は
n形InP基板、2はn形InGaAsP5’eガイド
崩2.3はI n G a A a P活性)−14は
P形1nGaAsPi導波層、5はP形InPクラッド
層、6はP形InP電流ズpツク層、7はn形InP電
流閉じ込め層、8はP形1nP埋め込み層、9はP形I
nGaA8Pキャップ層、10けノンドープInPバリ
ア層、11はP形InP第1グayり層、12はn形I
nPハクファ層、50はメサストライプ、51.52は
平行な2本の溝、21は注入電極、22は制御電極、3
0は分離溝、40はn側1に極、100は回折格子、6
0け5i02膜を示す。 (b) りθ lθθ ¥2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、少なくとも1層の膜厚が300 A以下の量:井戸
    形半導体層から成る活性層と、前記活性層の一部領域あ
    るいは前記活性層に隣接し2設けられた導波路層の一部
    領域に形成された、周期が数、λ;発振波長)で与えら
    れる凸凹の繰り返しの回折格子とを含む多層積層檜造を
    伽え、前記回折格子が形成された領域と、前記回折格子
    が形成されていない領域とに、独立に電柱な注入できる
    様に各々の領域の上部に分離した電極が形成されている
    ことを特徴とする単一軸モード半導体レーザ。
JP59002186A 1984-01-10 1984-01-10 単一軸モ−ド半導体レ−ザ Pending JPS60145692A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59002186A JPS60145692A (ja) 1984-01-10 1984-01-10 単一軸モ−ド半導体レ−ザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59002186A JPS60145692A (ja) 1984-01-10 1984-01-10 単一軸モ−ド半導体レ−ザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60145692A true JPS60145692A (ja) 1985-08-01

Family

ID=11522328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59002186A Pending JPS60145692A (ja) 1984-01-10 1984-01-10 単一軸モ−ド半導体レ−ザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60145692A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62183587A (ja) * 1986-02-07 1987-08-11 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザ
JPS6392076A (ja) * 1986-10-06 1988-04-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ
JPS6435978A (en) * 1987-07-31 1989-02-07 Hitachi Ltd Wavelength-tunable semiconductor laser
US4815087A (en) * 1985-05-15 1989-03-21 Sumitomo Elec. Industries, Ltd. High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5342692A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Nec Corp Compound semiconductor device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5342692A (en) * 1976-09-30 1978-04-18 Nec Corp Compound semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4815087A (en) * 1985-05-15 1989-03-21 Sumitomo Elec. Industries, Ltd. High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current
JPS62183587A (ja) * 1986-02-07 1987-08-11 Fujitsu Ltd 半導体レ−ザ
JPS6392076A (ja) * 1986-10-06 1988-04-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体レ−ザ
JPS6435978A (en) * 1987-07-31 1989-02-07 Hitachi Ltd Wavelength-tunable semiconductor laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6046065A (en) Process for fabricating a semiconductor opto-electronic component and component and matrix of components fabricated by this process
US5088097A (en) Semiconductor laser element capable of changing emission wavelength, and method of driving the same
US5384797A (en) Monolithic multi-wavelength laser diode array
US4815087A (en) High speed stable light emitting semiconductor device with low threshold current
EP0064339B1 (en) Semiconductor laser device
JPH09512138A (ja) 歪補償型複合量子井戸式レーザー構造体
JPH0636457B2 (ja) 半導体レ−ザを組み込むモノリシツク集積光学デバイスの製造方法およびこの方法によつて得られたデバイス
US5289484A (en) Laser diode
JPH0418476B2 (ja)
KR910003465B1 (ko) 광 반도체장치
EP0391334B1 (en) Semiconductor laser element capable of changing emission wavelength, and wavelength selective fitter, and methods of driving the same
JP2746326B2 (ja) 半導体光素子
JPS59205787A (ja) 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
US4980895A (en) Distributed feedback semiconductor laser having a laser-active layer serving as diffraction grating
JPS60145692A (ja) 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
EP0549123B1 (en) Semiconductor laser having reduced temperature dependence
JPH03151684A (ja) 多波長集積化半導体レーザの製造方法
JPH0951142A (ja) 半導体発光素子
US5976903A (en) Method for manufacturing tunable laser
JPH04350988A (ja) 量子井戸構造発光素子
JP2528886B2 (ja) 半導体発光装置
EP0525971B1 (en) A semiconductor device and a method for producing the same
JPH08340146A (ja) 面発光型半導体レーザ
JPH07254755A (ja) 半導体発光素子
JPH06334256A (ja) 半導体光反射層の製造方法