JPS61134096A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61134096A JPS61134096A JP59256731A JP25673184A JPS61134096A JP S61134096 A JPS61134096 A JP S61134096A JP 59256731 A JP59256731 A JP 59256731A JP 25673184 A JP25673184 A JP 25673184A JP S61134096 A JPS61134096 A JP S61134096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ingaasp
- type
- diffraction grating
- inp
- 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
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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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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、光通信に用いる単色性のすぐれた分布帰還型
半導体レーザ（以下ＤＦＢと略す）に関するものである
。
半導体レーザ（以下ＤＦＢと略す）に関するものである
。
従来の技術
ＤＦＢレーザは、活性層またはこれに近接する結晶層に
周期的な凹凸を設け、等制約に周期的な屈折率変化を導
波路中に導入することにより極めて単色性のすぐれた動
作を可能とするものであり、長距離光通信の分野で利用
されはじめている。このＤＦＢｖ−ザは例えば、ＩＥＥ
Ｅ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＱｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ、 ＱＥ−１９、ＰＰ１０５２
〜１０５６ Ａ６． Ｔｕｎｅ １９８３ に記載
されている構成が知られている。以下第４図を用いて従
来のＤＦＢレーザについて説明する。図において、ｎ型
ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ ２を成長させ、これにホ
トレジストを塗布し、紫外レーザの干渉縞を照射し、周
期的なホトレジスト膜を作成する。
周期的な凹凸を設け、等制約に周期的な屈折率変化を導
波路中に導入することにより極めて単色性のすぐれた動
作を可能とするものであり、長距離光通信の分野で利用
されはじめている。このＤＦＢｖ−ザは例えば、ＩＥＥ
Ｅ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＱｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓ Ｖｏｌ、 ＱＥ−１９、ＰＰ１０５２
〜１０５６ Ａ６． Ｔｕｎｅ １９８３ に記載
されている構成が知られている。以下第４図を用いて従
来のＤＦＢレーザについて説明する。図において、ｎ型
ＩｎＰ基板１上にｎ型ＩｎＰ ２を成長させ、これにホ
トレジストを塗布し、紫外レーザの干渉縞を照射し、周
期的なホトレジスト膜を作成する。
しかるのちに、ホトレジストをマスクとして化学エツチ
ング液に浸すと回折格子３が形成され石。
ング液に浸すと回折格子３が形成され石。
７を成長させる。このようなウェーハに電極８゜９をと
りつけ通電すると、発振波長が凹凸の周期４によって決
定されるため、安定な単一波長で動作する。
りつけ通電すると、発振波長が凹凸の周期４によって決
定されるため、安定な単一波長で動作する。
発明が解決しようとする問題点
しかし以上のような製造方法では、回折格子の周期が約
２０ｏＯ人、深さ１０００〜２ｏ○０人と極めて微細な
加工を必要とする。このエツチングによって作られる溝
が浅ければ、光の帰還率が低下して発振しきい値電流が
増加するまた深ければ、活性層に影響ししきい値電流が
増加する。さらにこの回折格子は、ＩｎＰ層であるので
第２の成長時に高温にさらされると変形、消失等極めて
大きな問題がある。本発明は、回折格子の深さを安定に
制御しかつ高温でも変形しない凹凸を結晶に導入し再現
性の優れたＤＦＢレーザを提供することを本発明のＤＦ
ＢレーザばＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ発層の間に設ける
回折格子層の形成に特徴を有し、ＩｎＰ層上にＩｎＧａ
ＡｓＰ層を設け、その上に選択的にＩｎＰ層とＩｎＧａ
ＡｓＰ層の二層構造の突起を形成し、その突起相互間お
よび上部にＩｎＧａＡｇＰ導波路Ａｇ形成したものであ
る。
２０ｏＯ人、深さ１０００〜２ｏ○０人と極めて微細な
加工を必要とする。このエツチングによって作られる溝
が浅ければ、光の帰還率が低下して発振しきい値電流が
増加するまた深ければ、活性層に影響ししきい値電流が
増加する。さらにこの回折格子は、ＩｎＰ層であるので
第２の成長時に高温にさらされると変形、消失等極めて
大きな問題がある。本発明は、回折格子の深さを安定に
制御しかつ高温でも変形しない凹凸を結晶に導入し再現
性の優れたＤＦＢレーザを提供することを本発明のＤＦ
ＢレーザばＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ発層の間に設ける
回折格子層の形成に特徴を有し、ＩｎＰ層上にＩｎＧａ
ＡｓＰ層を設け、その上に選択的にＩｎＰ層とＩｎＧａ
ＡｓＰ層の二層構造の突起を形成し、その突起相互間お
よび上部にＩｎＧａＡｇＰ導波路Ａｇ形成したものであ
る。
２作用
本発明は上記構成により、まず、成長層の表面にレジス
トを塗布し紫外レーザの干渉縞を照射霧光し、周期的な
レジスト膜を作成したのち、Ｈ２ＳＯ４，Ｈ２Ｏ２，Ｈ
２Ｏからなるエツチング液を用いてエステすると、表面
のＩｎＧａＡｓＰ層のみエッチされｎ型ＩｎＰ層が露出
する。しかるにＨＣｌを用いて第２のエツチングをする
と、ｎ−ＩｎＰのみエッチされその下のｎ型Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ ＩＩＰ層でエツチングは停止する。このよう
に、ｎ型ＩｎＰ、ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ Ｋ対する、
ＨＣｌ、及びＨ２ＳＯ４，Ｈ２Ｏ２゜Ｈ２ｏ各エツチン
グ液の選択性を用いるとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ上に、ｎ型
ＩｎＰと、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなる周期的な凹凸を
設けることができる。しかもｎ型ＩｎＧａＡｓＰは高温
でも変形、消失されないだめその下のｎ型ＩｎＰ層を保
護しうる。さらに、各層の厚さは精度よく制御しうるの
で、浅くもなく深くもない溝を形成し、高性能なりＦＢ
レーザを得られる。
トを塗布し紫外レーザの干渉縞を照射霧光し、周期的な
レジスト膜を作成したのち、Ｈ２ＳＯ４，Ｈ２Ｏ２，Ｈ
２Ｏからなるエツチング液を用いてエステすると、表面
のＩｎＧａＡｓＰ層のみエッチされｎ型ＩｎＰ層が露出
する。しかるにＨＣｌを用いて第２のエツチングをする
と、ｎ−ＩｎＰのみエッチされその下のｎ型Ｉ ｎ Ｇ
ａ Ａ ＩＩＰ層でエツチングは停止する。このよう
に、ｎ型ＩｎＰ、ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ Ｋ対する、
ＨＣｌ、及びＨ２ＳＯ４，Ｈ２Ｏ２゜Ｈ２ｏ各エツチン
グ液の選択性を用いるとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ上に、ｎ型
ＩｎＰと、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなる周期的な凹凸を
設けることができる。しかもｎ型ＩｎＧａＡｓＰは高温
でも変形、消失されないだめその下のｎ型ＩｎＰ層を保
護しうる。さらに、各層の厚さは精度よく制御しうるの
で、浅くもなく深くもない溝を形成し、高性能なりＦＢ
レーザを得られる。
実施例
以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。なお従来例と共通する素子には共通の番号を付す。
る。なお従来例と共通する素子には共通の番号を付す。
第１図においてｎ型ＩｎＰ基板１の上に第１の成長によ
って作られたｎ型ＩｎＰ層２（２μｍ、尚この層はなく
てもよい）、ｎ型ＩｎＧａＡｇＰエツチングストップ層
９（０，５μｍ）、ｎ型ＩｎＰ層１０（０，１μｍ）、
及びｎ型ＩｎＱａＡｓＰ変形防止層１１（０，１μｍ）
が約２２００人 の周期で回折格子を形成している。
って作られたｎ型ＩｎＰ層２（２μｍ、尚この層はなく
てもよい）、ｎ型ＩｎＧａＡｇＰエツチングストップ層
９（０，５μｍ）、ｎ型ＩｎＰ層１０（０，１μｍ）、
及びｎ型ＩｎＱａＡｓＰ変形防止層１１（０，１μｍ）
が約２２００人 の周期で回折格子を形成している。
回折格子形成後さらにｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波路層４、
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層５．ｐ型ＩｎＰ層６゜ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｇＰ層７を第２の成長によって成長させ、電極
８及び９をとりつけ素子とする。
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ発光層５．ｐ型ＩｎＰ層６゜ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｇＰ層７を第２の成長によって成長させ、電極
８及び９をとりつけ素子とする。
ここで本発明の特長である回折格子の部分についてより
詳しく説明する。第２図は第１の成長終了後レジストを
塗付しこれに紫外レーザの干渉縞を照射露光し、周期的
なレジスト膜１２を作成した段階を示すものである。こ
のようなウェーハをＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３
：１：１）ノエッチング液でエッチすると、表面のＩｎ
ＧａＡｓＰ層１１のみ二層チされたｎ型ＩｎＰ層１０が
露出する。これはエツチング液の選択性によるものであ
る。このようにするとｎ型ＩｎＰ層２上にｎ型ＩｎＧａ
ＡｇＰ層９を介してｎ型ＩｎＰとｎ型ＩｎＧａＡｓＰか
らなる周期的な凹凸を設けることができる。しかも、ｎ
型ＩｎＧａＡｇＰ層４は高温でも変形、消失されないた
め、その下のｎ型ＩｎＰ層２を保護しうるので浅くもな
く深くもない溝を形成し、高性能なりＦＢレーザを得ら
れる。
詳しく説明する。第２図は第１の成長終了後レジストを
塗付しこれに紫外レーザの干渉縞を照射露光し、周期的
なレジスト膜１２を作成した段階を示すものである。こ
のようなウェーハをＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ（３
：１：１）ノエッチング液でエッチすると、表面のＩｎ
ＧａＡｓＰ層１１のみ二層チされたｎ型ＩｎＰ層１０が
露出する。これはエツチング液の選択性によるものであ
る。このようにするとｎ型ＩｎＰ層２上にｎ型ＩｎＧａ
ＡｇＰ層９を介してｎ型ＩｎＰとｎ型ＩｎＧａＡｓＰか
らなる周期的な凹凸を設けることができる。しかも、ｎ
型ＩｎＧａＡｇＰ層４は高温でも変形、消失されないた
め、その下のｎ型ＩｎＰ層２を保護しうるので浅くもな
く深くもない溝を形成し、高性能なりＦＢレーザを得ら
れる。
従来のように、ＩｎＰ層を直接、回折格子を形成し第２
の成長を行ったウェーハと、本発明のようＫ、ＩｎＰを
ＩｎＧａＡｓＰではさみ込み回折格子を形成し第２の成
長を行ったウェーハ、各６枚を比較したところ従来方法
に比してしきい値電流は平均で約イとなった。さらに、
１ウエーハから得られる連続発振を示すチップ数（歩留
り）も従来５−程度であったが本発明の方法によれば、
４０％と飛躍的に向上した。
の成長を行ったウェーハと、本発明のようＫ、ＩｎＰを
ＩｎＧａＡｓＰではさみ込み回折格子を形成し第２の成
長を行ったウェーハ、各６枚を比較したところ従来方法
に比してしきい値電流は平均で約イとなった。さらに、
１ウエーハから得られる連続発振を示すチップ数（歩留
り）も従来５−程度であったが本発明の方法によれば、
４０％と飛躍的に向上した。
なお、以上はｎ型ＩｎＰ基板について述べたがｐ型Ｉｎ
Ｐ基板を用いても同様の結果が得られることは言うまで
もない。
Ｐ基板を用いても同様の結果が得られることは言うまで
もない。
発明の効果
本発明は、活性層またはこれに近接する結晶層に周期的
な凹凸を設け、等測的に周期的な屈折率変化を導波路中
に導入するに際し、積層体を形成するときに変形を受は
離くできるので、安定な単−波長及び低発撮しきい値電
流を得られる。
な凹凸を設け、等測的に周期的な屈折率変化を導波路中
に導入するに際し、積層体を形成するときに変形を受は
離くできるので、安定な単−波長及び低発撮しきい値電
流を得られる。
第１図は本発明の一実施例の分布帰還型半導体レーザの
構成図、第２図および第３図は同半導体レーザの製造工
程図、第４図は従来例の半導体レーザの構成図である。 １・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２，１０・・・・・・
ｎ型ＩｎＰ成長層、４，５，９．１１＝−・・−ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ成長層、６・・・・・ｐ型ＩｎＰ成長層、
７・・・・・ｐ型１ ｎＧａＡｓ Ｐ層、１２・・・・
・・ホトレジスト膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名区
“
構成図、第２図および第３図は同半導体レーザの製造工
程図、第４図は従来例の半導体レーザの構成図である。 １・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２，１０・・・・・・
ｎ型ＩｎＰ成長層、４，５，９．１１＝−・・−ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ成長層、６・・・・・ｐ型ＩｎＰ成長層、
７・・・・・ｐ型１ ｎＧａＡｓ Ｐ層、１２・・・・
・・ホトレジスト膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名区
“
Claims (1)
- 電極間に、ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰストップ層、回折
格子層、ＩｎＧａＡｓＰ発光層、ＩｎＰクラッド層を形
成し、前記回折格子層は前記ＩｎＧａＡｓＰストップ層
上に選択的に接する複数のＩｎＰ層と、そのＩｎＰ層の
上に設けたＩｎＧａＡｓＰ層からなる二層構造の複数の
突起と、前記突起上と突起相互間に配したＩｎＧａＡｓ
Ｐ導波路層で構成されることを特徴とする分布帰還型半
導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256731A JPS61134096A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256731A JPS61134096A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134096A true JPS61134096A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17296661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59256731A Pending JPS61134096A (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61134096A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2625036A1 (fr) * | 1987-12-18 | 1989-06-23 | Thomson Csf | Procede de realisation d'un reseau de diffraction sur un materiau semi-conducteur, et dispositif opto-electronique comportant un reseau de diffraction realise selon ce procede |
| FR2647276A1 (fr) * | 1989-05-22 | 1990-11-23 | Mitsubishi Electric Corp | Laser a semiconducteurs |
-
1984
- 1984-12-05 JP JP59256731A patent/JPS61134096A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2625036A1 (fr) * | 1987-12-18 | 1989-06-23 | Thomson Csf | Procede de realisation d'un reseau de diffraction sur un materiau semi-conducteur, et dispositif opto-electronique comportant un reseau de diffraction realise selon ce procede |
| FR2647276A1 (fr) * | 1989-05-22 | 1990-11-23 | Mitsubishi Electric Corp | Laser a semiconducteurs |
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