JPS60165782A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS60165782A JPS60165782A JP2210684A JP2210684A JPS60165782A JP S60165782 A JPS60165782 A JP S60165782A JP 2210684 A JP2210684 A JP 2210684A JP 2210684 A JP2210684 A JP 2210684A JP S60165782 A JPS60165782 A JP S60165782A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type inp
- active layer
- semiconductor laser
- groove
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (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】
産業上の利用分野
本発明はオプトエレクトロニクス分野、特に光フアイバ
通信の光源として使用される半導体レーザに関する。
通信の光源として使用される半導体レーザに関する。
従来例の構成とその問題点
一般に光フアイバ通信の光源として用いられる半導体レ
ーザは弔−横モード発振、低しきい値電流、高特性温度
、長寿命等が要求されるが、長距離大容量伝送を達成す
るためにはさらに単−縦モード発振が要求される。単−
縦モード化を試みた半導体レーザでは通常ＤＦＢあるい
はＤＢＲ構造をとるのが一般的であるが、これらの構造
でに１工ピタキシヤル成長層あるいは半導体基板」−に
周期的な回折格子を必要とし、作成技術の難度が高いた
め再現性、歩留り等に問題があった。
ーザは弔−横モード発振、低しきい値電流、高特性温度
、長寿命等が要求されるが、長距離大容量伝送を達成す
るためにはさらに単−縦モード発振が要求される。単−
縦モード化を試みた半導体レーザでは通常ＤＦＢあるい
はＤＢＲ構造をとるのが一般的であるが、これらの構造
でに１工ピタキシヤル成長層あるいは半導体基板」−に
周期的な回折格子を必要とし、作成技術の難度が高いた
め再現性、歩留り等に問題があった。
発明の目的
本発明は前記問題点を解決すべく、高度な加工技術全必
要とせずに単−縦モード発振の得らｆｌ、る内部反射干
渉型の半導体レーザを提供することを目的とする。
要とせずに単−縦モード発振の得らｆｌ、る内部反射干
渉型の半導体レーザを提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は（１００）面半導体基板を用いた半導体レーザ
において、活性層もしくはそれに隣接する光導波路層を
、〔０１０〕方向もしくＩｒＪＣｏｏ１〕方向に形成し
て二分し、かつ該溝内ｆ前記活性層もしくは光導波路層
のＪ■（折率より小なる＃ｒｔ折率をもつ半導体層を埋
め込み、一つの半導体レーザ内に二つの共振器が隣初し
て設けられているような構造とすることにより、前記活
性層もしくは光導波路層内のレーザ光が前記構内の狸込
み半導体層との界面において一部は反射し、一部は透過
ｌ〜でたがいに干渉し合うことにより高い縦モードｔｌ
ｉ−性が得られ、かつ前記構の形成がＰＪ現性よく容易
なことにより、高い歩留りを与えるものである。
において、活性層もしくはそれに隣接する光導波路層を
、〔０１０〕方向もしくＩｒＪＣｏｏ１〕方向に形成し
て二分し、かつ該溝内ｆ前記活性層もしくは光導波路層
のＪ■（折率より小なる＃ｒｔ折率をもつ半導体層を埋
め込み、一つの半導体レーザ内に二つの共振器が隣初し
て設けられているような構造とすることにより、前記活
性層もしくは光導波路層内のレーザ光が前記構内の狸込
み半導体層との界面において一部は反射し、一部は透過
ｌ〜でたがいに干渉し合うことにより高い縦モードｔｌ
ｉ−性が得られ、かつ前記構の形成がＰＪ現性よく容易
なことにより、高い歩留りを与えるものである。
実施例の説明
以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する０第１図は
本発明に係る一実施例のＩｎＧａＡｓＰ、４ｎＰ系半導
体レーザの電極の一部を省略して描いた斜視図である。
本発明に係る一実施例のＩｎＧａＡｓＰ、４ｎＰ系半導
体レーザの電極の一部を省略して描いた斜視図である。
１は（１００）面ｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−ＩｎＰクラ
ッド層、３はｎ −ＩｎＧａＡｓＰ 活性層、４はＰ−
ＩｎＰクラッド層、５はＰ −ＩｎＧｔムｓＰキャップ
層、６はＰ −ＩｎＰ層、７はｎ −ＩｎＰ層、８は半
絶縁性ＩｎＰ ＠ ９＊ １０はオーミック電極である
。
ッド層、３はｎ −ＩｎＧａＡｓＰ 活性層、４はＰ−
ＩｎＰクラッド層、５はＰ −ＩｎＧｔムｓＰキャップ
層、６はＰ −ＩｎＰ層、７はｎ −ＩｎＰ層、８は半
絶縁性ＩｎＰ ＠ ９＊ １０はオーミック電極である
。
第２図は本実施例における半導体レーザの製造工程を示
す図で、寸ず（１ｏＯ）面ｎ −ＩｎＰ基板上にｎ −
ＩｎＰクラッド層２、ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、
Ｐ −ＩｎＰクラッド層４、Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャ
ップ層６と連続成長したのち〔０１１〕方向にストライ
プ状のメサ構造をケミカルエツチングで形成する。次に
ｐ −１ｎＰ層６、ｎ −ＩｎＰ層７を埋め込んで電流
ブロック層とすると通常のＢＨ構造ＬＤが得られ、第２
図（１１）に示すようになる。
す図で、寸ず（１ｏＯ）面ｎ −ＩｎＰ基板上にｎ −
ＩｎＰクラッド層２、ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、
Ｐ −ＩｎＰクラッド層４、Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャ
ップ層６と連続成長したのち〔０１１〕方向にストライ
プ状のメサ構造をケミカルエツチングで形成する。次に
ｐ −１ｎＰ層６、ｎ −ＩｎＰ層７を埋め込んで電流
ブロック層とすると通常のＢＨ構造ＬＤが得られ、第２
図（１１）に示すようになる。
さらに、５１０２ 膜を蒸着して通常のホトリソグラフ
ィ技術を用いて〔ｏ１０〕方向にストライプ状の窓を形
成し、５ｉｎ２膜をマスクとしてケミカルエツチングに
よりｎ −ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３よりも深い位置ま
で溝１１を形成する。溝１１形成後の状態を第２図（ｂ
）に示す。溝１１内にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層３より
も小さい屈折率をもつ半絶縁性ＩｎＰ層８を埋め込み電
極９を設け、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を適当な厚みまで
研磨して電極１０を設け、さらにへき開によって得たレ
ーザ素子が第１図のように々る。
ィ技術を用いて〔ｏ１０〕方向にストライプ状の窓を形
成し、５ｉｎ２膜をマスクとしてケミカルエツチングに
よりｎ −ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３よりも深い位置ま
で溝１１を形成する。溝１１形成後の状態を第２図（ｂ
）に示す。溝１１内にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層３より
も小さい屈折率をもつ半絶縁性ＩｎＰ層８を埋め込み電
極９を設け、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を適当な厚みまで
研磨して電極１０を設け、さらにへき開によって得たレ
ーザ素子が第１図のように々る。
第３図（ａ）は第２図（１））における構造を上方から
見た図で、第３図（ｂ）は第３図（ａ）におけるＡ −
Ａ’で切断した断面図を示す。ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ活
性層３は１〕１１にもつ溝１１によって長さＬ＋ 、
Ｌ２ Ｋ二分される。
見た図で、第３図（ｂ）は第３図（ａ）におけるＡ −
Ａ’で切断した断面図を示す。ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ活
性層３は１〕１１にもつ溝１１によって長さＬ＋ 、
Ｌ２ Ｋ二分される。
ところで、一般に（１００）面半導体基板を用いた半導
体レーザ製造工程におけるケミカルエツチングによるス
トライプ状の溝、あるいはメサ構造の形成は〔ｏ１１〕
方向、あるいはこれに直角な方向の〔０１１〕方向にお
いて行なわれる。これらの方向では通常使われるエツチ
ング液では垂直な壁面をもった溝あるいはメサ構造は形
成されず、深さ方向においてエツチングが進むにつれて
溝あるいはメサ構造の巾が広くなったり逆にせまくなっ
たりする。したがって活性層をある巾をもたせて二分す
るような溝を形成する場合、これらの方向では活性層の
表面からの深さによってマスクの寸法を選定しなければ
ならない０またこの場合にはエツチングの仕方、成長膜
厚のばらつき等により必ずしも活性層をある所望の巾で
二分できるとは限らす再限性が悪い。これに対して本実
施例は〔０１０〕方向、あるいは〔００１〕方向に６
・・ 溝を設けることにより所望の巾で容易にかつ再現性良く
活性層を二分することを可能としている。
体レーザ製造工程におけるケミカルエツチングによるス
トライプ状の溝、あるいはメサ構造の形成は〔ｏ１１〕
方向、あるいはこれに直角な方向の〔０１１〕方向にお
いて行なわれる。これらの方向では通常使われるエツチ
ング液では垂直な壁面をもった溝あるいはメサ構造は形
成されず、深さ方向においてエツチングが進むにつれて
溝あるいはメサ構造の巾が広くなったり逆にせまくなっ
たりする。したがって活性層をある巾をもたせて二分す
るような溝を形成する場合、これらの方向では活性層の
表面からの深さによってマスクの寸法を選定しなければ
ならない０またこの場合にはエツチングの仕方、成長膜
厚のばらつき等により必ずしも活性層をある所望の巾で
二分できるとは限らす再限性が悪い。これに対して本実
施例は〔０１０〕方向、あるいは〔００１〕方向に６
・・ 溝を設けることにより所望の巾で容易にかつ再現性良く
活性層を二分することを可能としている。
すなわち、〔ｏ１０〕方向、あるいは〔ｏ０１〕方向に
ケミカルエツチングにより溝を形成すると垂直な壁面（
（００１）面あるいは（０１０）面）が現れ、エツチン
グを進めても深さ方向における溝巾が変化するというこ
とがない。したがってマスク選定の際に、活性層全二分
する所望の巾をそのままマスク巾として使えることにな
る。実際に１気Ｐ 溝１１を形成する際に、ＩｎＧａＡｓＰとｈネとで選択
性のなイＢｒ ＋ ０Ｈ３０Ｈ（ｏ、ｏ ５％ ）溶液
を用いたところ、マスク巾に対してほとんどオーバーエ
ッチによる広がりを見せず、深さ１０μｍ程度まで垂直
な壁面をもつ溝が再現性よく形成された。これは通常活
性層の深さが４μｍ程度であるので、活性層を所望の巾
で二分するめに十分な制御性をもつものである。こうし
て得た溝１１内にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３よりも
小さい屈折率をもつ半絶縁性ＩｎＰ層８全８全埋込、活
性層３内のレーザ光は半絶縁性ＩｎＰ層８との界面で一
部は反射し、一部は透過して全体の共振器長できまる共
振モードに、Ｌｌ、Ｌ２できまる共振モードが干渉して
重畳される内部反射干渉効果ＶＣより良好な単−縦モー
ド発振が得られる。
ケミカルエツチングにより溝を形成すると垂直な壁面（
（００１）面あるいは（０１０）面）が現れ、エツチン
グを進めても深さ方向における溝巾が変化するというこ
とがない。したがってマスク選定の際に、活性層全二分
する所望の巾をそのままマスク巾として使えることにな
る。実際に１気Ｐ 溝１１を形成する際に、ＩｎＧａＡｓＰとｈネとで選択
性のなイＢｒ ＋ ０Ｈ３０Ｈ（ｏ、ｏ ５％ ）溶液
を用いたところ、マスク巾に対してほとんどオーバーエ
ッチによる広がりを見せず、深さ１０μｍ程度まで垂直
な壁面をもつ溝が再現性よく形成された。これは通常活
性層の深さが４μｍ程度であるので、活性層を所望の巾
で二分するめに十分な制御性をもつものである。こうし
て得た溝１１内にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ 活性層３よりも
小さい屈折率をもつ半絶縁性ＩｎＰ層８全８全埋込、活
性層３内のレーザ光は半絶縁性ＩｎＰ層８との界面で一
部は反射し、一部は透過して全体の共振器長できまる共
振モードに、Ｌｌ、Ｌ２できまる共振モードが干渉して
重畳される内部反射干渉効果ＶＣより良好な単−縦モー
ド発振が得られる。
第４図は本発明による半導体レーザの２５℃における光
−電流特性と縦モードの関係を示したものである。しき
い値電流は約４０ｍＡで、光出力２ ｍＷ、 ｅ ｍＷ
、 １０ｍＷ動作時の各発振波長のずれは第４図で示さ
れるように波長１．２９０〜１．２９５（μｍ）の間で
バラツキがあるだけであり、きわめて微小であるととも
に、通常の半導体レーザに見られる側帯モードは全く見
られなかった。またこのような特性をもつレーザ素子の
歩留りは、前述の溝１１の形成が容易で再Ｄ１、性よい
ことから飛躍的に向上した。
−電流特性と縦モードの関係を示したものである。しき
い値電流は約４０ｍＡで、光出力２ ｍＷ、 ｅ ｍＷ
、 １０ｍＷ動作時の各発振波長のずれは第４図で示さ
れるように波長１．２９０〜１．２９５（μｍ）の間で
バラツキがあるだけであり、きわめて微小であるととも
に、通常の半導体レーザに見られる側帯モードは全く見
られなかった。またこのような特性をもつレーザ素子の
歩留りは、前述の溝１１の形成が容易で再Ｄ１、性よい
ことから飛躍的に向上した。
なお本発明は実ｌ崩例における半導体レーザのようにス
トライプ状の活性層の両側を活性層の屈折率よりも小さ
い屈折率をもつ半導体層ではさんで横モードの安定化を
（図ったいわゆる屈折率段差型だけでなく利得導波型の
半導体レーザに対しても適用できる０また実姉例では内
部反射効果を起させるために半絶縁性ＩｎＰ層を埋込ん
だが、半導体レーザの印加電圧に対して逆バイアスとな
るＰ−ｎ接合をもたせてＩｎＰあるいは活性層よりも低
い屈折率をもつＩｎＧａＡｓＰ層を埋込んでもよいこと
はもちろんである。
トライプ状の活性層の両側を活性層の屈折率よりも小さ
い屈折率をもつ半導体層ではさんで横モードの安定化を
（図ったいわゆる屈折率段差型だけでなく利得導波型の
半導体レーザに対しても適用できる０また実姉例では内
部反射効果を起させるために半絶縁性ＩｎＰ層を埋込ん
だが、半導体レーザの印加電圧に対して逆バイアスとな
るＰ−ｎ接合をもたせてＩｎＰあるいは活性層よりも低
い屈折率をもつＩｎＧａＡｓＰ層を埋込んでもよいこと
はもちろんである。
発明の効果
以」二説明したように、本発明は（１０ｏ）面半導体基
板を用いた半導体レーザにおいて、ゆ１０〕方向も【〜
くけ〔００１〕方向に溝を設けて活性層もしくはこれに
隣接する光導波路層を二分し、該溝内に前記活性層もし
くは光導波路層の屈折率よりも小なる屈折率をもつ半導
体層を埋込んで内部反射干渉効果をもたせたことにより
、単−縦モード化を達成できることがらレーザ素子作製
の大幅な歩留り向上を達成できる効果を有する。
板を用いた半導体レーザにおいて、ゆ１０〕方向も【〜
くけ〔００１〕方向に溝を設けて活性層もしくはこれに
隣接する光導波路層を二分し、該溝内に前記活性層もし
くは光導波路層の屈折率よりも小なる屈折率をもつ半導
体層を埋込んで内部反射干渉効果をもたせたことにより
、単−縦モード化を達成できることがらレーザ素子作製
の大幅な歩留り向上を達成できる効果を有する。
第１図は本発明に係る一実施例のＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ
Ｐ系半導体レーザの電極の一部を省略して描いた斜視図
、第２図（ａ）、 （ｂ）は実施例における半導体レー
ザの製造工４”ｉ’ ｆｆｉ示す斜視図、第３図（ｔＬ
）ｕ第２図（ｂ）の構造を上方から見た図、第３図（ｂ
）は第３図（ＩＩＬ）におけるＡ −Ａ／で切断した断
面図、第４図は本発明に係る半導体レーザの光−電流特
性と縦モードの関係を示す特性図である。 １・・・・・・（１ｏｏ）面ｎ −ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｎ−ＩｎＰクラッド層、３・・・・・・ｎ −
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・・・・Ｐ −ＩｎＰク
ラッド層、６・・・・・・Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、６・・・・・・Ｐ −ＩｎＰ層、７・・・・・・
ｎ−ＩｎＰ層８・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ層、９．１
０・・・・・・オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３！１
Ｐ系半導体レーザの電極の一部を省略して描いた斜視図
、第２図（ａ）、 （ｂ）は実施例における半導体レー
ザの製造工４”ｉ’ ｆｆｉ示す斜視図、第３図（ｔＬ
）ｕ第２図（ｂ）の構造を上方から見た図、第３図（ｂ
）は第３図（ＩＩＬ）におけるＡ −Ａ／で切断した断
面図、第４図は本発明に係る半導体レーザの光−電流特
性と縦モードの関係を示す特性図である。 １・・・・・・（１ｏｏ）面ｎ −ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｎ−ＩｎＰクラッド層、３・・・・・・ｎ −
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４・・・・・・Ｐ −ＩｎＰク
ラッド層、６・・・・・・Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、６・・・・・・Ｐ −ＩｎＰ層、７・・・・・・
ｎ−ＩｎＰ層８・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ層、９．１
０・・・・・・オーミック電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３！１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１００）面半導体基板を用いた半導体レーザであり、
活性層もしくはそれに隣接する光導波路層を〔０１ｏ〕
方向もしくは〔００１〕方向に溝を形成して二分（〜、
該溝内に前記活性層もしくは光導波路層の屈折率よりも
小なる屈折率をもつ半導体層を埋込み、前記活性層もし
くは光導波路層中のレーザ光が前記溝により一部は反射
、一部は透過してそれぞれ干渉する内部反射干渉効果を
もたせたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210684A JPS60165782A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2210684A JPS60165782A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60165782A true JPS60165782A (ja) | 1985-08-28 |
Family
ID=12073635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2210684A Pending JPS60165782A (ja) | 1984-02-08 | 1984-02-08 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60165782A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6390880A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH042192A (ja) * | 1989-12-26 | 1992-01-07 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 周波数変調用ハイブリッドレーザ装置 |
-
1984
- 1984-02-08 JP JP2210684A patent/JPS60165782A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6390880A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPH042192A (ja) * | 1989-12-26 | 1992-01-07 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 周波数変調用ハイブリッドレーザ装置 |
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