JPS6098693A - 単一軸モ−ド半導体レ−ザ - Google Patents

単一軸モ−ド半導体レ−ザ

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JPS6098693A
JPS6098693A JP58207038A JP20703883A JPS6098693A JP S6098693 A JPS6098693 A JP S6098693A JP 58207038 A JP58207038 A JP 58207038A JP 20703883 A JP20703883 A JP 20703883A JP S6098693 A JPS6098693 A JP S6098693A
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    • HELECTRICITY
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    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製作が容易な単一軸モード半導体レーザに関す
る。
光ファイバの低損失化に伴い1100Kを越える長距離
かつ大容量の光フアイバ通信の実験検討が行なわれてい
る。この様な伝送システムでは光ファイバの波長分散が
問題となってくるため光源としての半導体レーザには高
速変調時においても単一軸モード動作が要求される。分
布帰還形(DFB) ・レーザ、分布ブラッグ反射形(
DBR)レーザなど内部に波長選択機構を有する半導体
レーザの研究・開発が進められている。特にDFBレー
ザは構造が単純でかつ、共振器長も従来の7アブリー・
ベロー (Fabry−Perot )形半導体レーザ
と同等の長さを有し生産性に優れるため特に重点的に検
討が進められている。DFBレーザでは、内部の回折格
子によるDFBモードの発振動作を安定に行うために1
両端面による7アプリー・ペロー(Fabry−Per
ot) 共振器での発振動作を極力抑制する必要がある
。従って従来、昭和58年9月に行われた電子通信学会
半導体・材料部門全国大会の85−5で、北村等によっ
て発表された様に、共振器の片端面を斜めに形成し、反
射率を1%以下にまで低くした構造や、昭和57年8月
に行われた電子通信学会光・電波部門全国大会の278
で宇高らによって報告さnた活性層の片側を途切らせて
結晶中に埋め込む構造が検討されて来た。しかしこれら
の構造は、作製が難しい、またレーザ発振動作を行って
いる時のモニタ光が数秒づらい等の欠点を有していた。
本発明は、DFBレーザの上記の様なファプリー・べo
 −(Fabry −Perot )抑制構造を改善し
、モニタ光を取シ出すことが可能でかつまた、微分−ち
子効率の増大、光出力の増大を図ることができる構造の
単一軸モード半導体レーザを提供するものである。
本発明によれば活性層近傍に周期的凹凸より成る回折格
子が形成された分布帰還形半導体レーザにおいて両方の
端面が骨間で形成され、かつ少くとも一方の端面に1反
射防止膜が、前記反射防止の厚さで形成されていること
を特徴とする1li−軸モード半導体レーザが得られる
実施例を説明する前に本発明の基本概念を簡単に説、明
する。第1図は従来例の片端面を斜めに形成したDF’
Bレーザの断面の模式図である。0OOD面のn形In
P基板1上に回折格子100その上Kn形InGaAs
P光ガイド層2(発光波長にして110μm組成)、ノ
ンドープInGaAsP活性層3(発光波長にして1.
30μm組成)、P形InPクラッド層4が積層されて
いる。紙面左側の端面は骨間で形成され、紙面右側の端
面はエツチングにより<111>A面が出ている約54
°の斜めく形成されている。
この構造では、紙面右側に進行した光は端面が斜めであ
るため端面でn形InP基板1の方へと反射される。従
って両端面の共振器による7アプリー・ベロー(Fab
ry −Perot )モードは抑制されるため、内部
に形成された回折格子100によって反射された光によ
るDFBモードでの発振が起きる。
この時、右側の端面での反射率は実質的に小さくなって
いるため、注入電流−光出力の特性は、第2図に示す様
になる。光導波路に対する反射率は斜めの右側の端面よ
りも、垂直な左側の端面の方が大きいために1左側の端
面からの微分量子効率は右側の端面のそれよりも小さく
なる。ところが右側の端面からの光はn形InP基板1
の方に反射されるため、信号光やモニタ光として取り出
すことが難しく、信号光としては左側から出射する微分
素子効率の低い光を利用していた。従って片方の端面で
の反射率を小さく抑制できかつこの端面からの光を信号
光として取シ出すことができれば実効的にDFBレーザ
の特性を向上させることができる。2g 3図は本発明
の基本構造を示す断面模式図である。第1図の従来例と
異なる点は、紙面右側の端面が襞間面でありかつ反射防
止膜200m l ・ が、膜内での発振波長の1/4(又はT−4−1m。
正の整数)倍の厚さで形成されている点である。
この様にすると、7アブリー・べI’−(Fabry−
perot ) モードは抑制されかつ、右側の反射率
の小さな端面からの高い微分素子効率の光を信号光とし
て取シ出すことができる。従来半導体レーザの端面に反
射防止膜を施す方法は一般に知られていたが、その内部
には回折格子など端面での反射に代わる反射手段を有し
ていなかった。従って、単に反射防止膜を施すのみでは
発振閾値を増大させるという特性を悪くする結果になっ
た。しかし11 F nレーザでは内部に回41i格子
をイ1するため端面に反射防止膜を施しても発振閾値を
増大させることはない。即ち半導体レーザの内部に端面
での反射に代わる反射手段を有する場合において、端面
反射防止膜は素子特性の向上に有効に作用する。
次に本発明の実施例を第4図の斜視図で示す。
まず作製法を示すと、n形InP基板1の上に<ilo
>方向に、周期4000八で繰り返す深さ1500人の
回折格子100を全面に形成する。これはHe −Cd
レーザの425OAの発振光を用いた2光束干渉露光法
で作製した。この基板の上に、成長温度590℃の液相
成長により、回折格子100の山の上からの厚さで0.
1μmのn形InGaAsP光ガイド層2rrnドープ
、キャリア濃度I X l O”cm””、発光波長に
して1.10μm組成)、厚さ0,1μmのノンドープ
InGaAsP活性層3(発光波長にして1.30μm
組成)、厚さ1μmのP形InPクラッドFi4 (Z
nドープ、キャリア濃度lx t o”C1n−” )
を連続して積層する。
グ 次に、通常の7オトリングラフイとBr−メタノールを
用いたメサエッチングにより<110)方向[2本の幅
10μm1深さ3μmの溝51.52を形成する。
これに挾まれて、内部に@t、sμ【nの幅の活性層3
を有するメサストライプ5oが形成烙れる。次に2回目
の液相成長工程で最初にP形InP?if流ブロックJ
Wr s (Znドープ、キャリアp 亀2 X 10
”cm−3、平坦部での厚さ0.5μm)11形InP
’fij流閉じ込め層6 (Teドープ、キャリア濃度
5 X 1018em−’b平坦部での厚さ0.5μm
)をメサストライプ5oの上部にはtit層させない様
に成長し、次にP形InP埋め込みJH7(’tnドー
プ、キャリア濃度I X l 018Cm−3、平坦部
での厚さ1.5μm)、P形1nQaAsPギ’ryプ
Jft 8 (Znドープ、キャリア濃度、t X ]
 O”Cm−3)を全面に亘って積層する。5in2膜
6025000人のJ”1.さでCvDで形成した後、
メサストンイブ5゜の上部を幅IOμmのストライプ3
oの形状で抜きその上にTi/Pt/Au膜を連続1−
で蒸着しP側電極20とする。全体を約100/(mの
厚さに12だ後、n形1nP!S板1側にAu/Ge/
N i膜をm /l’ずし1111す1σ極21とする
。ウェハを襞間して素子が20個程形成されている棒を
つくり、この片端面301にプラズマOVD Kより2
000人の)9さの:s ia N 4の反射防止膜2
00を形成する。200OAの膜厚は130Anの光の
反射防止膜200内での1/4波長に相自するため蒸着
された端面の反射率は、2%程度以下と、S + x 
Na膜を形成しない場合の約30%に比べ非常に小さく
することができた。この枠から素子を切り出し、ダイア
モンドヒートシンクにP側を下側にして融着した。
次に素子特性を述べる。発振閾値は30mA 、微分量
子効率は、反射防止膜200が形成された面301から
出射する光では35%、他の面300では15%であっ
た。従来のDFBレーザからの出射光の微分量子効率の
最大値が28%程度であるからこれを大幅に上回る特性
を得た。また最大光出力は50mWを越える値が得られ
、 0℃から70℃までの動作温度の全域で単一軸モー
ド発振であった。また反射防止膜200を形成していな
い端面300からの出射光はモニタ光として使用するこ
とができた。
以上の様に、反射防止膜200を形成し反射率を低くし
た面301からの光出力を信号光として取υ出すことで
実効的K DFBレーザの特性を向上させることかでき
ることがわかる。寸だ片端面に反射防止膜200を形成
せず両端面を襞間の1まで素子特性を評価してみると、
25℃では25mW程度の光出力の時[77ブリー・ぺ
o −(pabry−Perot )モードが発振し、
また50t:程度の温度にすると、5mW程度の光出力
時にファプリー・ベロー(Fabry−Perot )
 モードが発振した。従って、反射防止膜200がない
場合にはファプリー・ベロー(Fabry−Perat
 ) モードが十分に抑制されていないことがわかった
上記実施例では、回折格子100をn形InP基板1の
上に形成したが、最初に平炉、なn形InP基板の上に
活性M3及びP形のInGaAsP光ガイド層2を形成
し、この光ガイドI傅2の上に回折格子100を形成す
る構造であっても良い。この鴨合の素子特性は本発明の
実施例とはt丁同じであった。また、上記実施例では、
InP K格子整合したInGaAsP系の材料を用い
たが、InPを基板とするA/?Oa I nAsや、
(’1a A sを基板とするAI!GaAsや1no
aAsPの羽料を用いることもできる。埋め込み構造で
あったが、他の構造、例えば、プレーナ構造等に適用で
きる。すなわち本発明はストライプ構造には左右されな
い。
最後に本発明の特徴をまとめると、DFBレーザの片側
の端面を、反射防止膜を施した襞間面とするととKより
、高い微分量子効率、及び高い光出力が得られること、
また従来の7アプリー・ベロー Fabry −Per
ot )形半導体レーザと同様に骨間で端面を形成でき
るから作製が容易であること等である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の構造の断面模式図、第2図は従来例構
造の素子の注入電流−光出力特性を示す図、第3図は本
発明の構造の断面模式図、第4図は本発明の実施例を示
す斜視図である。 図中、lはn形InP基板%2はn形InGaAsP光
ガイド層、3はノンドープInGaAsP活性層、4は
P形InPクラッド層、6はP形1nP電流ブロック層
、7はn形InP電流閉じ込め層、8はP形InP埋め
込み層、9はP形InGaAsPギ−?7プ層、20は
P側電極、21はn (IQ電極、30はSlO□膜6
0が剥離されたストライプ領域、50はメサストライプ
、51.52はイ行な2木の溝、100は回折格子、2
00は反射防止膜、300.301は骨間端面である。 第3図 /A T

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層近傍に周期的凹凸より成る回折格子が形成された
    分布帰還形半導体レーザにおいて、両方の端面が襞間で
    形成され、かつ少くとも一方の端面に1反射防止膜が、
    前記反射防止膜内での発振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。
JP58207038A 1983-11-04 1983-11-04 単一軸モード半導体レーザ Expired - Lifetime JPH0673388B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01189979A (ja) * 1988-01-26 1989-07-31 Fujitsu Ltd 分布帰還型レーザ装置
US4951292A (en) * 1988-07-01 1990-08-21 U.S. Philips Corp. Coating for DFB/DBR laser diodes
JPH03145174A (ja) * 1989-10-31 1991-06-20 Canon Inc 外部共振器型レーザ

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JPS5844785A (ja) * 1981-08-27 1983-03-15 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 半導体レ−ザ

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