JPS6064487A - 半導体レ−ザ素子 - Google Patents
半導体レ−ザ素子Info
- Publication number
- JPS6064487A JPS6064487A JP17344683A JP17344683A JPS6064487A JP S6064487 A JPS6064487 A JP S6064487A JP 17344683 A JP17344683 A JP 17344683A JP 17344683 A JP17344683 A JP 17344683A JP S6064487 A JPS6064487 A JP S6064487A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- laser beams
- waveguide
- grooves
- compound semiconductor
- 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
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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、光フアイバー通信、光記録再生など光学的信
号処理に用いる半導体レーザ素子に関するものである。
号処理に用いる半導体レーザ素子に関するものである。
従来例の構成とその問題点
ＧａＡｓＡｌ系あるいはＩｎＧａＡｓＰ系等のｎ−ｖ化
合物半導体混晶を組成とする半導体レーザは、光フアイ
バー通信用等の光源として現在広く用いられている。こ
のような光学的な信号処理に用いる場合、発振波長の単
一性が重要となるが、通常の弁開面を共振器として用い
た、いわゆるファブリペロ−型レーザでは共振器長が２
００〜３００μｍと長いので、巾広い電流範囲で単一モ
ードで発振されることは容易でなく多くは多モード発振
と々る。しかも、特にＩｎＧａＡｓＰ 系では発振波長
の温度依存性が約６Ａ／’Ｃと大きく、駆動電流の変化
に伴ない発熱温度が変化するので、それに伴ない発振波
長も太きくずれるという欠点があった。
合物半導体混晶を組成とする半導体レーザは、光フアイ
バー通信用等の光源として現在広く用いられている。こ
のような光学的な信号処理に用いる場合、発振波長の単
一性が重要となるが、通常の弁開面を共振器として用い
た、いわゆるファブリペロ−型レーザでは共振器長が２
００〜３００μｍと長いので、巾広い電流範囲で単一モ
ードで発振されることは容易でなく多くは多モード発振
と々る。しかも、特にＩｎＧａＡｓＰ 系では発振波長
の温度依存性が約６Ａ／’Ｃと大きく、駆動電流の変化
に伴ない発熱温度が変化するので、それに伴ない発振波
長も太きくずれるという欠点があった。
最近ではその欠点を補うために、分布帰還型（通称ＤＦ
Ｂ ）あるいは分布反射型（通称ＤＢＲ）といった弁開
面を用いずに回折格子によりブラッグ反射を起こさせ、
光のフィードバックを行ない波長を制御するという、い
わゆるＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザ等の報告が多
い。通常これらのレーザけ、結晶表面に数千Ｘピッチの
回折格子を作Ｈするだめにレーザホログラム干渉露光法
を用いて行なう。ところが、この方法では非常に高精度
かつ安定な光学系を必要とし、しかも、それらの光学系
を組んだとしても、はんのわずかな外乱たとえば、空気
の対流や数Ｈｚの低周波の振動によりホログラムを作製
することができないということが多かった。まだ、空気
の対流や振動力；無くても、はんのわずかなレンズのキ
ズやレンズ上のほこりの刺着などによりホログラム以外
の干渉しまができるというよのなものであった。また、
数千Ｘピッチの回折格子を作製するには、レジストの厚
みや露光及び現像条件を非常に精度良くおさえることが
必要であった。寸だ、たとえ１ｒｉＪ折格子ができだと
しても、その上に結晶成長させたエピタキシャル成長層
の結晶性が悪いなど作製ｌ ｒｉｌ菫点が多かった。
Ｂ ）あるいは分布反射型（通称ＤＢＲ）といった弁開
面を用いずに回折格子によりブラッグ反射を起こさせ、
光のフィードバックを行ない波長を制御するという、い
わゆるＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザ等の報告が多
い。通常これらのレーザけ、結晶表面に数千Ｘピッチの
回折格子を作Ｈするだめにレーザホログラム干渉露光法
を用いて行なう。ところが、この方法では非常に高精度
かつ安定な光学系を必要とし、しかも、それらの光学系
を組んだとしても、はんのわずかな外乱たとえば、空気
の対流や数Ｈｚの低周波の振動によりホログラムを作製
することができないということが多かった。まだ、空気
の対流や振動力；無くても、はんのわずかなレンズのキ
ズやレンズ上のほこりの刺着などによりホログラム以外
の干渉しまができるというよのなものであった。また、
数千Ｘピッチの回折格子を作製するには、レジストの厚
みや露光及び現像条件を非常に精度良くおさえることが
必要であった。寸だ、たとえ１ｒｉＪ折格子ができだと
しても、その上に結晶成長させたエピタキシャル成長層
の結晶性が悪いなど作製ｌ ｒｉｌ菫点が多かった。
発明の目的
本発明は、従来例で述べたような欠点に鑑みて回折格子
を用いずに安定な単一波長の半導体レーザを提供するこ
とにある。
を用いずに安定な単一波長の半導体レーザを提供するこ
とにある。
発明の構成
本発明は、導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシ
ャル成長層の成長層表面から分離層までエツチングによ
り溝を形成し、隣り合った溝と溝の間を共振器とする短
共振器レーザを多数形成し、それぞれの短共振器レーザ
で発振する単一モードのレーザ光を導波路層ですべて結
合し導波路層から１つになったレーザ光をとり出すこと
により極めて波長の単一性の良いレーザ光を得るもので
ある。
ャル成長層の成長層表面から分離層までエツチングによ
り溝を形成し、隣り合った溝と溝の間を共振器とする短
共振器レーザを多数形成し、それぞれの短共振器レーザ
で発振する単一モードのレーザ光を導波路層ですべて結
合し導波路層から１つになったレーザ光をとり出すこと
により極めて波長の単一性の良いレーザ光を得るもので
ある。
実施例の説明
図面を用いて本発明の一実施例を説明する。第１図は、
導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシャル成長層
の断面図である。第２図は、本発明の一実施例の半導体
レーザ素子断面構造である。
導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシャル成長層
の断面図である。第２図は、本発明の一実施例の半導体
レーザ素子断面構造である。
本実施例は、第１図に示すように、まずｎ型ＩｎＰ基板
１上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
導波路層３、ｎ型ＩｎＰ分離層４、ｎ型Ｉｎ（ｒａＡｓ
Ｐ活性層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ：＋ンタクト層７を順次エピタキシャル成長させる
。
１上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層２、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
導波路層３、ｎ型ＩｎＰ分離層４、ｎ型Ｉｎ（ｒａＡｓ
Ｐ活性層５、ｐ型ＩｎＰクラッド層６、ｐ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ：＋ンタクト層７を順次エピタキシャル成長させる
。
しかるのち、通常のフォトリソ工程により、例えば巾３
μｍ程度の溝１０を２０μｍのピッチでｎ型１ｎＰ分離
層４までエツチングにより形成する。
μｍ程度の溝１０を２０μｍのピッチでｎ型１ｎＰ分離
層４までエツチングにより形成する。
この場合、溝の側面ガレーザの共振器面になるので反射
率を犬きくするだめに、できるだけ垂直にエツチングし
なければならないが、化学エツチングならばＨＣｌ系、
あるいはドライエツチングを行なえばほぼ垂直にエツチ
ングさ７′しる。エツチングにより形成された溝の隣り
合った溝と溝の間の部分１１が１つの短共振器レーザと
なる。
率を犬きくするだめに、できるだけ垂直にエツチングし
なければならないが、化学エツチングならばＨＣｌ系、
あるいはドライエツチングを行なえばほぼ垂直にエツチ
ングさ７′しる。エツチングにより形成された溝の隣り
合った溝と溝の間の部分１１が１つの短共振器レーザと
なる。
しかるのち、絶縁膜例えば５ｉ０７８をｃｖｎ法により
３ｏｏｏｊｉ’程度デポし、通常のフォトリン工程によ
りｐ型工ｎＧａＡｓＰ コンタクト層上にコンタクト窓
をあけ、ｐ型オーミックコンタクト用金属例えばムｕ
−Ｚｎ合金９を６０００Ａ程度蒸着する。さらに、基板
１の裏面にｎ型オーミ・ツクコンタクト用金属例えばム
ｕ −Ｓｎ合金１２を６０００ム程度蒸着し、長さ方向
に３００μｍ程度に襞間して１コのレーザチップを得る
。このようにして作製された１コのレーザチップには、
長さ方向３００μｍの間に、溝と溝の間の部分１１（即
ち短共振器レーザ）が１２−７形成されている。
３ｏｏｏｊｉ’程度デポし、通常のフォトリン工程によ
りｐ型工ｎＧａＡｓＰ コンタクト層上にコンタクト窓
をあけ、ｐ型オーミックコンタクト用金属例えばムｕ
−Ｚｎ合金９を６０００Ａ程度蒸着する。さらに、基板
１の裏面にｎ型オーミ・ツクコンタクト用金属例えばム
ｕ −Ｓｎ合金１２を６０００ム程度蒸着し、長さ方向
に３００μｍ程度に襞間して１コのレーザチップを得る
。このようにして作製された１コのレーザチップには、
長さ方向３００μｍの間に、溝と溝の間の部分１１（即
ち短共振器レーザ）が１２−７形成されている。
従って、このレーザチップに順方向に電流を流すと、１
２コの短共振器レーザに等分に電流が流れ、それぞれの
部分でレーザ発振が起こる。レーザ発振波長の縦モード
間隔Δλは近似的に、λ／２ｎＬ （λ：発振波長、ｎ
：活性層の屈折率、Ｌ：共振器長）で表わされるので、
λ＝１・ ３μｍの場合、Ｌ＝２０μｍではΔλ上１２
０人となる。
２コの短共振器レーザに等分に電流が流れ、それぞれの
部分でレーザ発振が起こる。レーザ発振波長の縦モード
間隔Δλは近似的に、λ／２ｎＬ （λ：発振波長、ｎ
：活性層の屈折率、Ｌ：共振器長）で表わされるので、
λ＝１・ ３μｍの場合、Ｌ＝２０μｍではΔλ上１２
０人となる。
レーザ発振するだめの波長の高利得領域は、せいぜい１
００ｘ程度であるのでこの領域に存在し得る縦モードは
１本だけとなり、単−縦モードの発振が得られる。それ
ぞれの短共振器レーザで発振した単一モードのレーザ光
は、分離層４を介して導波路層３に導かれ他の部分で発
振したレーザ光と結合し、単一波長のレーザ光となって
導波路層３より外部に出射される。
００ｘ程度であるのでこの領域に存在し得る縦モードは
１本だけとなり、単−縦モードの発振が得られる。それ
ぞれの短共振器レーザで発振した単一モードのレーザ光
は、分離層４を介して導波路層３に導かれ他の部分で発
振したレーザ光と結合し、単一波長のレーザ光となって
導波路層３より外部に出射される。
このようにして出射される単一波長のレーザ光は、波長
の縦モード間隔が１２０Ａと大きいので高利得領域［１
モードしか存在しえず、少々温度が変化しても隣のモー
ドへ移ることができないので、極めて安定な単一モード
を実現し得るものである。レーザ発振のしきい値電流密
度は、共振器長りが小さくなるほど大きくなる傾向にあ
るが、共振器面を金属蒸着しているので反射率はほぼ１
００％に近くしきい値電流密度の増加は十分防げるもの
である。
の縦モード間隔が１２０Ａと大きいので高利得領域［１
モードしか存在しえず、少々温度が変化しても隣のモー
ドへ移ることができないので、極めて安定な単一モード
を実現し得るものである。レーザ発振のしきい値電流密
度は、共振器長りが小さくなるほど大きくなる傾向にあ
るが、共振器面を金属蒸着しているので反射率はほぼ１
００％に近くしきい値電流密度の増加は十分防げるもの
である。
また、本実施例では溝と溝の間隔が２０μｍピンチで等
間隔の場合について述べたが、必ずしも等間隔である必
要はない。まだ、この構造を通常の埋込み構造（ＢＨ槽
構造レーザに適要すれば、十分実用上１ｉｆ７４足なし
きい値電流で動作させると吉ができる。捷だ、溝１０の
幅はせいぜい３μｍ程度なので放熱に適したｐ−５ｉｄ
ｅ −ｄｏｕｎボンディングも可能である。
間隔の場合について述べたが、必ずしも等間隔である必
要はない。まだ、この構造を通常の埋込み構造（ＢＨ槽
構造レーザに適要すれば、十分実用上１ｉｆ７４足なし
きい値電流で動作させると吉ができる。捷だ、溝１０の
幅はせいぜい３μｍ程度なので放熱に適したｐ−５ｉｄ
ｅ −ｄｏｕｎボンディングも可能である。
本実施例では、１コのレーザチップにしてレーザ光を外
部にとり出す場合について述べだが、例えば光集積回路
の中に組み込んでレーザ光を導波路中に閉じ込めたまま
用いることもできる。
部にとり出す場合について述べだが、例えば光集積回路
の中に組み込んでレーザ光を導波路中に閉じ込めたまま
用いることもできる。
なお、本実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ 系半導体レーザ
を例にとったが、ＧａＡｓＡＪ系半導体レーザについて
も同様に適要できることはいうまでもない。
を例にとったが、ＧａＡｓＡＪ系半導体レーザについて
も同様に適要できることはいうまでもない。
発明の効果
以上述べたように、本発明による構造によれば回折格子
を用いることなく、非常に簡単に単一波長のレーザ発振
が得られ、しかも、温度変化に対しても安定な光通信用
に適した半導体レーザが得られるものである。また、光
集積回路への応用にも十分適した構造の半導体レーザで
ある。
を用いることなく、非常に簡単に単一波長のレーザ発振
が得られ、しかも、温度変化に対しても安定な光通信用
に適した半導体レーザが得られるものである。また、光
集積回路への応用にも十分適した構造の半導体レーザで
ある。
第１図は導波路層及び分離層を含んだ多層エピタキシャ
ル成長層の断面図、第２図は本発明の一実施例による半
導体レーザの素子断面図である。 １・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層、３・・・・・・ｎ型１ｎＧａＡｓＰ導
波路層、４・・・・・・ｎ型ＩｎＰ分離層、５・・・・
・・ｎ型ＩｎσａＡｓＰ活性層、６・・・・・・ｐ型１
ｎＰクラッド層、７・・・・・・ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層、８・・・・・・ＳｉＯ２膜、９・・・・
・・Ａｕ −Ｚｎ 電極、１ｏ・・・・・・エツチング
溝、１１・・・・・・短共振器レーザ、１２・・・・・
・ムｕ −Ｓｎ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
ル成長層の断面図、第２図は本発明の一実施例による半
導体レーザの素子断面図である。 １・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層、３・・・・・・ｎ型１ｎＧａＡｓＰ導
波路層、４・・・・・・ｎ型ＩｎＰ分離層、５・・・・
・・ｎ型ＩｎσａＡｓＰ活性層、６・・・・・・ｐ型１
ｎＰクラッド層、７・・・・・・ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層、８・・・・・・ＳｉＯ２膜、９・・・・
・・Ａｕ −Ｚｎ 電極、１ｏ・・・・・・エツチング
溝、１１・・・・・・短共振器レーザ、１２・・・・・
・ムｕ −Ｓｎ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
Claims (1)
- 一導電型の化合物半導体基板上に、前記基板より屈折率
が大きくかつ導電型を同じとする化合物半導体よりなる
導波路層を形成し、前記導波路層上に前記導波路層より
屈折率が小さくかつ導電型を同じとする化合物半導体層
よりなる分離層を形成し、さらに前記分離層上にダブル
へテロ接合層を成長させた多層エピタキシャル成長基板
を作成し、表面から前記分離層までエツチングにより溝
を形成し、前記溝の隣り合った溝と溝の間を共振器とす
る短共振器レーザを複数形成し、前記短共振器レーザで
発振するそれぞれのレーザ光を前記導波路層で結合し、
前記導波路層からレーザ光をとり出すことを特徴とする
半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17344683A JPS6064487A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17344683A JPS6064487A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6064487A true JPS6064487A (ja) | 1985-04-13 |
Family
ID=15960623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17344683A Pending JPS6064487A (ja) | 1983-09-19 | 1983-09-19 | 半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6064487A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2639150A1 (fr) * | 1988-11-15 | 1990-05-18 | Thomson Hybrides Microondes | Dispositif optoelectronique de puissance et son procede de realisation |
-
1983
- 1983-09-19 JP JP17344683A patent/JPS6064487A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2639150A1 (fr) * | 1988-11-15 | 1990-05-18 | Thomson Hybrides Microondes | Dispositif optoelectronique de puissance et son procede de realisation |
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