JPS60152086A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS60152086A JPS60152086A JP59007247A JP724784A JPS60152086A JP S60152086 A JPS60152086 A JP S60152086A JP 59007247 A JP59007247 A JP 59007247A JP 724784 A JP724784 A JP 724784A JP S60152086 A JPS60152086 A JP S60152086A
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は主として光ファイIく通信用光源に使用する半
導体レーザ装置に関するものである。
導体レーザ装置に関するものである。
縦単一モード半導体レーザの一例としては分仙帰還形し
−サがあり、その横断面図を第1図に示す。第1図にお
いてn型InP基板1上にInGaAsP活性層2、I
nGaAsPカイト層3を積層し、該InGaAsPガ
イI・層3の表面に回折格子を形成した、ノチ、サラニ
ル型■nPクラット層4、p型InGaAsP表面層5
を順次積層し、p型InGaAsP表面層5の」二面に
p側電極6をn型InP基板1の裏面にn側電極7をそ
れぞれ設けている。上記のように構成された分布帰還形
レーザ装置では、ブラ・ツク゛波長を中心とする異なる
2つの波長の光が同時に発振しやすいという欠点があっ
た。このためレーザ光の出射端の一方を第2図に示すよ
うに傾斜させてレーザ光の出射端の影響を非対称にした
レーザ構造が用いられている。この場合にも垂直なへき
開面と」1記回折格子の凹凸との相対位置関係によって
は、必ずしも単一モード発振を行なわず、また光ファイ
バと結合した場合に光ファイバから戻ってくる光の影響
を受けて、他の波長の光が発振することがある。
−サがあり、その横断面図を第1図に示す。第1図にお
いてn型InP基板1上にInGaAsP活性層2、I
nGaAsPカイト層3を積層し、該InGaAsPガ
イI・層3の表面に回折格子を形成した、ノチ、サラニ
ル型■nPクラット層4、p型InGaAsP表面層5
を順次積層し、p型InGaAsP表面層5の」二面に
p側電極6をn型InP基板1の裏面にn側電極7をそ
れぞれ設けている。上記のように構成された分布帰還形
レーザ装置では、ブラ・ツク゛波長を中心とする異なる
2つの波長の光が同時に発振しやすいという欠点があっ
た。このためレーザ光の出射端の一方を第2図に示すよ
うに傾斜させてレーザ光の出射端の影響を非対称にした
レーザ構造が用いられている。この場合にも垂直なへき
開面と」1記回折格子の凹凸との相対位置関係によって
は、必ずしも単一モード発振を行なわず、また光ファイ
バと結合した場合に光ファイバから戻ってくる光の影響
を受けて、他の波長の光が発振することがある。
本発明は変調時においても単−縦モード動作を行う半導
体レーザ装置を得ることを目的とする。
体レーザ装置を得ることを目的とする。
分布帰還形レーザにおける発振波長λはフラッグ波長λ
B”2Nel「A(NeIr :有効屈折率、A゛グレ
ーテイング周期を中心としてほぼ次式で決定される。
B”2Nel「A(NeIr :有効屈折率、A゛グレ
ーテイング周期を中心としてほぼ次式で決定される。
λ〜λB±(λA/(2Ne+rL))x (n’+4
/2)ただし、Lは共振器長、nは整数である。
/2)ただし、Lは共振器長、nは整数である。
したがって異なる有効屈折率Ne1fを有する回折格子
同志を直列に接続することによって、選択されるモード
間隔が広がり、それぞれの%、Lトにつき利得と損失の
差が大きくなるため単一モートの発振を行う。本発明は
半導体レーザ装置における選択されるモート間隔を広げ
、それぞれのモートの利得と損失の差を大きくするため
に、複数部位(通常は少なくとも4つの部位を多く用い
ている〕部位からなる導波路を設け、各部位の損失ある
いは利得の差を、導波路における結晶の厚さ、キャリア
濃度、注入電流なとの差によって形成し、異なるモード
間のカップリングをよくするため、第3図に示すように
導波路が平均的に異なる損失あるいは利得を有するAお
よびBの各部位を交互に配置した。第3図における矢印
は光の出射方向を示す。
同志を直列に接続することによって、選択されるモード
間隔が広がり、それぞれの%、Lトにつき利得と損失の
差が大きくなるため単一モートの発振を行う。本発明は
半導体レーザ装置における選択されるモート間隔を広げ
、それぞれのモートの利得と損失の差を大きくするため
に、複数部位(通常は少なくとも4つの部位を多く用い
ている〕部位からなる導波路を設け、各部位の損失ある
いは利得の差を、導波路における結晶の厚さ、キャリア
濃度、注入電流なとの差によって形成し、異なるモード
間のカップリングをよくするため、第3図に示すように
導波路が平均的に異なる損失あるいは利得を有するAお
よびBの各部位を交互に配置した。第3図における矢印
は光の出射方向を示す。
上記にもとづき本発明による半導体レーザ装置は、活性
層あるいは活性層近傍の光電界がおよぶ範囲に、光の伝
搬方向に周期的に屈折率あるいは利得の変化を有するよ
うな導波路を有し、該導波路が複数の部分からなる各部
位によって構成され上記各部位の平均的な損失あるいは
利得が隣接する各部位間で異なるようにしたものである
。なお上記損失あるいは利得の差異に屈折率の差異が共
存することもある。
層あるいは活性層近傍の光電界がおよぶ範囲に、光の伝
搬方向に周期的に屈折率あるいは利得の変化を有するよ
うな導波路を有し、該導波路が複数の部分からなる各部
位によって構成され上記各部位の平均的な損失あるいは
利得が隣接する各部位間で異なるようにしたものである
。なお上記損失あるいは利得の差異に屈折率の差異が共
存することもある。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する第4図は
本発明による半導体レーザ装置の第1の実施例を示す断
面図、第5図は上記第2の実施例を示す断面図、第6図
は上記第3の実施例を示す。
本発明による半導体レーザ装置の第1の実施例を示す断
面図、第5図は上記第2の実施例を示す断面図、第6図
は上記第3の実施例を示す。
断面図、第7図は上記第3の実施例における電極構成を
示す部分平面図である。第4図に示す第1の実施例は、
導波路の損失をキャビティにわたって周期的に変化させ
るため、光ガイド層3の結晶の厚さを周期的に変化する
ように作製して得られた構造である。n型InP基板1
」二にn型InPバッファ層11(Teドープ、キャリ
ア濃度2刈018cm−3、厚さ1〜2μm)、InG
aAsP活性層2(アンドープ、厚さ〜0.1μm、2
g 〜1.5ttm)、p型InGaAsP光ガイI・
層3(Znドープ、キャリア濃度I X 1019cr
rr3、厚さ02〜03μm、2g〜13μm)を順次
積層したのち、幅5〜100μmピッチの縦縞状にレジ
ストマスクを形成し、RIE (リアクティブ・イオン
エ・7チング)法を用いて深さ0.1〜0.15μmの
溝を形成する。つぎに全面にレジストを塗布し、He
−Cdレーザを用いた干渉露光法により格子間隔約23
00 Aの回折格子を」1記縞状溝に平行に形成したの
ち、化学工、ツチンク(HBr : HNO3: H2
0混合液)を用いて結晶上に深さ500〜800人の回
折格子を転写する。つぎに再びNl 相エピタキシャル
法によってp型1nP 層4(Znドープ、キャリア濃
度2 X 1017cm−3、厚さ2〜3μm)、In
GaAsP表面層5(Znドープ、キャリア濃度3 X
1018crn−3、厚さ0.2〜0.4 pm )
を積層したのち、上面および下面にそれぞれp側電極6
(Au/Cr)およびn側電極7 (Au/Sn )を
蒸着により形l成し、へき開を行って所望の半導体レー
ザ装置を得た。なお上記半導体レーザ装置には、へき開
面からの光反射の影響が少なくなるように、λ/4に相
当する膜厚の8102反射防止膜を少なくとも−へき開
面あるいは両・\き開面に形成した。上記績・品に形成
した回折格子面における段差の変化は、およそ0.05
μm″あればよ(、上記実施例の半導体レーザ装置は有
効屈折率の差からめられる波長で単一モード発振を行っ
た。
示す部分平面図である。第4図に示す第1の実施例は、
導波路の損失をキャビティにわたって周期的に変化させ
るため、光ガイド層3の結晶の厚さを周期的に変化する
ように作製して得られた構造である。n型InP基板1
」二にn型InPバッファ層11(Teドープ、キャリ
ア濃度2刈018cm−3、厚さ1〜2μm)、InG
aAsP活性層2(アンドープ、厚さ〜0.1μm、2
g 〜1.5ttm)、p型InGaAsP光ガイI・
層3(Znドープ、キャリア濃度I X 1019cr
rr3、厚さ02〜03μm、2g〜13μm)を順次
積層したのち、幅5〜100μmピッチの縦縞状にレジ
ストマスクを形成し、RIE (リアクティブ・イオン
エ・7チング)法を用いて深さ0.1〜0.15μmの
溝を形成する。つぎに全面にレジストを塗布し、He
−Cdレーザを用いた干渉露光法により格子間隔約23
00 Aの回折格子を」1記縞状溝に平行に形成したの
ち、化学工、ツチンク(HBr : HNO3: H2
0混合液)を用いて結晶上に深さ500〜800人の回
折格子を転写する。つぎに再びNl 相エピタキシャル
法によってp型1nP 層4(Znドープ、キャリア濃
度2 X 1017cm−3、厚さ2〜3μm)、In
GaAsP表面層5(Znドープ、キャリア濃度3 X
1018crn−3、厚さ0.2〜0.4 pm )
を積層したのち、上面および下面にそれぞれp側電極6
(Au/Cr)およびn側電極7 (Au/Sn )を
蒸着により形l成し、へき開を行って所望の半導体レー
ザ装置を得た。なお上記半導体レーザ装置には、へき開
面からの光反射の影響が少なくなるように、λ/4に相
当する膜厚の8102反射防止膜を少なくとも−へき開
面あるいは両・\き開面に形成した。上記績・品に形成
した回折格子面における段差の変化は、およそ0.05
μm″あればよ(、上記実施例の半導体レーザ装置は有
効屈折率の差からめられる波長で単一モード発振を行っ
た。
第5図に示す第2の実施例は、上記第1の実施例とほぼ
同様の製作法によってめられるが、光力イト層3(本実
施例ではアンドープによる)の形成までを行ったのち、
ピッチ5〜100μmの縞状の5i02酸化膜を低圧C
VD法で形成し、上記酸化膜をマスクにしてBeイオン
打込みを行う。その後5102酸化膜のマスクを除去し
、表面の厚さ0.1〜0.15μmの部分を硫酸系エツ
チング液(H2SO4: H2O: H2O2= 1
: ]°8)で除去したのち干渉露光法で回折格子を形
成し、以降は上記第1の実施例と同様の工程により、液
相エピタキンヤル法を用いて1p型InP層4、InG
aAsP表面層5を順次積層し、蒸着によってp側電極
6およびn側電極7を形成したのち、へき開を行って半
導体レーザ装置を得たものである。上記半導体レーザ装
置は光ガイド層3にBeイオンの打込み層31を周期的
に設け、各部位間にキャリア濃度の変化をもたせたもの
であるが、上記第1の実施例と同様、各部位間の損失の
差からめられる波長で単一モード発振を行った第6図に
示す第3の実施例は上記の各実施例と同様にして光ガイ
ド層3を形成したのち、第1の実施例に示すような段差
を作るエツチングや第2の実施例に示すようなイオン打
込みを行うことな(、前記同様の方法で回折格子を上記
光ガイド層3に形成したのち、p型InP層4、InG
aAsP表面層5を液相エピクキシャル法により順次積
層し、その表面および裏面にp側電極およびn側電極7
を設けたものであるが、上記p側電極を10〜100μ
mピンチごとにリフトオフ法を用いて6aおよび6bの
各電極に分離した。電極構成の一例として第7図に示す
ように6aおよび6bの各電極をそれぞれ1交互に接続
し、」1記6aおよび6bの各電極に注入する電流の量
を変化し、導波路における隣接する異なった各部位を存
在させることによって、本実施例の半導体レーザ装置は
安定な単一モードの動作が可能になった。
同様の製作法によってめられるが、光力イト層3(本実
施例ではアンドープによる)の形成までを行ったのち、
ピッチ5〜100μmの縞状の5i02酸化膜を低圧C
VD法で形成し、上記酸化膜をマスクにしてBeイオン
打込みを行う。その後5102酸化膜のマスクを除去し
、表面の厚さ0.1〜0.15μmの部分を硫酸系エツ
チング液(H2SO4: H2O: H2O2= 1
: ]°8)で除去したのち干渉露光法で回折格子を形
成し、以降は上記第1の実施例と同様の工程により、液
相エピタキンヤル法を用いて1p型InP層4、InG
aAsP表面層5を順次積層し、蒸着によってp側電極
6およびn側電極7を形成したのち、へき開を行って半
導体レーザ装置を得たものである。上記半導体レーザ装
置は光ガイド層3にBeイオンの打込み層31を周期的
に設け、各部位間にキャリア濃度の変化をもたせたもの
であるが、上記第1の実施例と同様、各部位間の損失の
差からめられる波長で単一モード発振を行った第6図に
示す第3の実施例は上記の各実施例と同様にして光ガイ
ド層3を形成したのち、第1の実施例に示すような段差
を作るエツチングや第2の実施例に示すようなイオン打
込みを行うことな(、前記同様の方法で回折格子を上記
光ガイド層3に形成したのち、p型InP層4、InG
aAsP表面層5を液相エピクキシャル法により順次積
層し、その表面および裏面にp側電極およびn側電極7
を設けたものであるが、上記p側電極を10〜100μ
mピンチごとにリフトオフ法を用いて6aおよび6bの
各電極に分離した。電極構成の一例として第7図に示す
ように6aおよび6bの各電極をそれぞれ1交互に接続
し、」1記6aおよび6bの各電極に注入する電流の量
を変化し、導波路における隣接する異なった各部位を存
在させることによって、本実施例の半導体レーザ装置は
安定な単一モードの動作が可能になった。
また本実施例に示す半導体レーザ装置は、上記各電極6
aおよび6bのいずれか一方に流れる電流量を一定にし
、他方に流れる電流量を変化させることによって、発振
波長の微小な変動をおこさせるチャーピングを生じ、F
M変調がかかるという利点も生じた。
aおよび6bのいずれか一方に流れる電流量を一定にし
、他方に流れる電流量を変化させることによって、発振
波長の微小な変動をおこさせるチャーピングを生じ、F
M変調がかかるという利点も生じた。
上記のように本発明による半導体レーザ装置は活性層あ
るいは活性層近傍の光電界がおよぶ範囲に、光の伝搬方
向に周期的な屈折率あるいは利得1の変化を有するよう
な導波路を有し、該導波路が・少なくとも4つの部分か
らなる各部位によって構成され、上記各部位の平均的な
損失あるいは利得が、隣接する各部位間で異なるように
したことにより、ブラッグの波長で選択された特定の波
長の光が発振するから、変調時においても安定に縦単一
モードで動作する半導体レーザ装置を得ることができる
。
るいは活性層近傍の光電界がおよぶ範囲に、光の伝搬方
向に周期的な屈折率あるいは利得1の変化を有するよう
な導波路を有し、該導波路が・少なくとも4つの部分か
らなる各部位によって構成され、上記各部位の平均的な
損失あるいは利得が、隣接する各部位間で異なるように
したことにより、ブラッグの波長で選択された特定の波
長の光が発振するから、変調時においても安定に縦単一
モードで動作する半導体レーザ装置を得ることができる
。
第1図は従来の縦単一モード半導体レーザ装置の断面図
、第2図は上記半導体レーザ装置の他の従来例を示す断
面図、第3図は本発明の半導体レーザ装置における導波
路の概念を示す平面図、第4図は本発明による半導体レ
ーザ装置の第1の実施例を示す断面図、第5図は」二足
第2の実施例を示す断面図、第6図は上記第3の実施例
を示す断面図、第7図は上記第3の実施例の電極構成を
示す部分の平面図である。 2・・・活性層 3・導波路(光ガイド層)代理人弁理
士 中村純之助 第1頁の続き ■発明者平尾 元尚 0発 明 者 梶 村 俊 国分寺市東恋ケ窪1丁目28幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
、第2図は上記半導体レーザ装置の他の従来例を示す断
面図、第3図は本発明の半導体レーザ装置における導波
路の概念を示す平面図、第4図は本発明による半導体レ
ーザ装置の第1の実施例を示す断面図、第5図は」二足
第2の実施例を示す断面図、第6図は上記第3の実施例
を示す断面図、第7図は上記第3の実施例の電極構成を
示す部分の平面図である。 2・・・活性層 3・導波路(光ガイド層)代理人弁理
士 中村純之助 第1頁の続き ■発明者平尾 元尚 0発 明 者 梶 村 俊 国分寺市東恋ケ窪1丁目28幡地 株式会社日立製作所
中央研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 活性層あるいは活性層近傍の光電界がおよぶ範
囲に、光の伝搬方向に周期的な屈、折率あるいは利得の
変化を有するような導波路を有し、該導波路が少なくと
も複数の部分からなる各部位によって構成され、」二足
各部位の少なくとも平均的な損失、あるいは利得が、隣
接する各部位間で異なる半導体レーザ装置。 ]2)上記各部位は周期的に形成されたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載された半導体
レーザ装置。 +31 、J、記各部位は損失が異なる結晶の厚さの変
1化として存在することを特徴とする特許請求の範囲第
1項または第2項に記載された半導体レーザ装置。 (4)上記各部位はキャリア濃度の変化として存在する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
記載された半導体レーザ装置。 +51 ’ l記各部位は注入電流の差として変化する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
記載された半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59007247A JPS60152086A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59007247A JPS60152086A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60152086A true JPS60152086A (ja) | 1985-08-10 |
Family
ID=11660684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59007247A Pending JPS60152086A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60152086A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0285104A2 (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-05 | Sony Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
US5040188A (en) * | 1989-05-12 | 1991-08-13 | Alcatel N.V. | Semiconductor laser |
EP0559192A2 (en) * | 1992-03-06 | 1993-09-08 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
WO2018134950A1 (ja) * | 2017-01-19 | 2018-07-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP59007247A patent/JPS60152086A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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