JPS61184508A - 光導波路 - Google Patents

光導波路

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Publication number
JPS61184508A
JPS61184508A JP2542185A JP2542185A JPS61184508A JP S61184508 A JPS61184508 A JP S61184508A JP 2542185 A JP2542185 A JP 2542185A JP 2542185 A JP2542185 A JP 2542185A JP S61184508 A JPS61184508 A JP S61184508A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
mixed crystal
optical waveguide
refractive index
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
Application number
JP2542185A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuki Tokuda
徳田 安紀
Kenzo Fujiwara
藤原 賢三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2542185A priority Critical patent/JPS61184508A/ja
Publication of JPS61184508A publication Critical patent/JPS61184508A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/134Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
    • G02B6/1347Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion implantation

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】
し産業上の利用分野コ この発明は半導体超格子層を利用した先導波路に関する
ものである。 (従来の技術] 第5図は、従来の回折格子機能をもつ光導波路が半導体
レーザに使用された例を示すもので、例えばHeter
ostructure La5ers (Academ
ic、 NewYork、 1978 )に示された従
来のGaAs /AllGa As系分布帰還CDFB
 : Distributed Feed−Back 
)型レーザの層構造を示す断面図であり、図において、
(1)は第1電極%(2)はp型GaAsキャップ層、
(3)はp型AlGaAsクラッド層、(4)はGaA
s活性層%(5)はn型AgGaAsクラッド層、(6
)はn型GaAs基板。 (7)は第2電極、(8)は活性層(4)とクラッド層
【3】の間に溝を切ることにより形成した回折格子%(
9)はレーザ光である◎ 次に動作について説明する。第1電極(1)と第2電極
(7)の間にしきい値以上の電流を流すと、キャリア(
電子及び正孔)が活性層(43内にとじ込められ再結合
し発光する。その光も主に活性層(4)内にとじ込めら
れ伝播して、誘導放出し、レーザ発振する。 ここで第5図に示した半導体レーザー構造では、通常の
ファブリ・ペロー型レーザと異なり、レーザ光は活性層
(4)とクラッド層(3)の間に溝を切ることにより形
成された周期的屈折率分布をもつ回折格子により、回折
格子の周期Aによって規定される特定の波長λの光のみ
が分布反射され発振するので、強い波長選択性のある反
射器を構成でき、いわゆる分布帰還型の半導体レーザー
素子が構成できる。又は分布反射型(DBR: Dis
tributedBrag RefIlection 
)型の半導体レーザーにおいても、溝を切ることにより
回折格子を形成している。 なお1発振波長人と回折格子の周期Aとの間には次の関
係がある。但しnは光導波路の屈折率。 aは次数である。 nA λ =□ 〔発明が解決しようとする問題点) 従来の回折格子機能をもつ光導波路では1例えばDFB
型又はDBR型半導体レーザーで、以上のように溝を切
ることにより、回折格子を作製していたので、周期的な
溝を再現性、効率性よく切ることは難かしく、又平坦で
ない溝の上に結晶の再成長をしなければならず、その上
部の結晶性が悪く、又結晶成長が難しいなどの致命的な
問題点があった。 この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、溝を切ることなしに形成できる光導波路を提
供しようとするものである。 又溝を切ることなしに形成でき、周期的屈折率分布をも
ち1回折格子機能をもつ先導波路を提供し1回折格子上
でも平坦な面を持たせ、その上の結晶の再成長を容易に
し、結晶性を良クシ、ひいては例えばレーザの特性を向
上させようとするものである。 (問題点を解決するための手段〕 この発明の光導波路は、光伝播層として半導体超格子層
を光が伝播する方向に平行な方向に形成し、その超格子
層の一部を混晶化して屈折率変化を有するようにし1こ
ものである。 又別な発明の先導波路は、光伝播層に半導体超格子層か
らなる光ガイド層を設け、その光ガイド層の一部を混晶
化して屈折率変化を有するようにしたものである。 〔作用〕 この発明の光導波路は、先導体超格子層の一部を混晶化
して屈折率変化を持たせるようにしたので、溝を切るこ
となしに形成でき、再現性、生産効率よく形成できる。 又、この光導波路を使用してこの先導波路上に半導体結
晶を成長させる例えば半導体レーザーのようなものでは
、光導波路の面が平坦であるので、その上に成長する半
導体の結晶性がよく、結晶成長も容易である。 【実施例フ 以下、この発明の一実施例を図面と共に説明する。第1
図はこの発明の一実施例の光導波路を用いているDFB
型半導体レーザーを示す断面図で、第5図と同じ部分に
は同一符号を付して説明を省略している0(4)は光伝
播層となるGaAs活性層であるが、その表面には溝が
切られていない。叫は活性層(4)上に形成された光ガ
イド層となる半導体超格子層、αυはこの半導体超格子
層αOを周期的に混晶化させた部分である。第1図の場
合は、混晶化部分を有する半導体超格子層からなる光ガ
イド層を、クラッド層(3)と活性層(4)間に付加し
tこDFB型半導体レーザーを示すものである。 半導体超格子層を混晶化する方法には、例えば、干渉露
光法、電子ビーム露光法により周期的なマスクパターン
を作り、マスクで被われていない部分に、例えばZnな
どの不純物を拡散して混晶化する方法、イオン注入法を
用いて周期的にZnなどの不純物を打込みアニールして
混晶化する方法、又はハイパワーの干渉露光によるレー
ザーアニールの効果で直接混晶化する方法などがある。 こ\では、Zn拡散を用いて、第1図のDFB型半導体
レーザーを製造する場合を製造順に示す第2図(a)〜
(e)を用いて説明する。 n型GHAs基板(61上に例えば分子線エピタキシャ
ル法などでn型AgGaAsクラッド層(5)、 Ga
As活性層(43、AexGal−、As −GaAs
 (0<x≦1)半導体超格子層αQまでを第1回目成
長で形成する(第2図(a))。次にその上にマスク材
料をつけ電子ビーム露光などでマスクパターンを形成す
る(第2図(b))。それをZnAs2とともに封入し
て数100度例えば600℃でアニールし、Znを拡散
させ半導体超格子層を周期的に混晶化する(第2図(C
))。次にマスクを取り除き(第2図(ω)、第2回目
成長で第1回目成長と同様にp型A#GaAsクラッド
層(3)。 p型GaAsキャップ層(2)を形成し電極(1)(7
)をつける(第2図(e))。 第3図は半導体超格子層叫を詳しく示す断面図で、(7
)はAexGa、−xAs層で、x x O,8とかX
 w l(すなわちA/As )などでこの実施例では
x x O,8である。3υはGaAs層である。Ag
xGal−xAs層(7)の厚さLBとGaAs層(財
)の厚さLzは10λ程度〜1000Å以下で、両厚さ
は等しくない場合と等しい場合のいずれでも実施可能で
、この実施例では両厚さをそれぞれはt 100人とし
ている。(6)はZnを拡散した混晶化領域で、 Zn
を拡散することにより超格子をくずした領域である。ま
たZnを拡散するかわりに、 Be、 Sit Sn、
Te、 Seなどを拡散して混晶化してもよい。 混晶化方法としては、マスクパターンを形成した後にイ
オン注入をZn等を打込みアニールして混晶化する方法
や所定の位置艮イオン注入できる集束イオン注入法を用
いて混晶化するなどの方法もある。 また第4図のように光伝播層となる活性層を半導体超格
子層で形成した多重量子井戸に上記活性層を周期的に混
晶化した光導波路を用いてDFB型半導体レーザーを形
成してもよい。 半導体レーザーの発振動作は従来例と同じであるが、以
上のように溝を切ることなどの幾何学的形状変化を用い
ないで平坦な面に周期的屈折率分布を形成できるため、
回折格子上の結晶成長が容易になり、その結晶性がよく
なり種々のレーザ特性の向上につながる。 また、再現性歩留りの制御が困難な半導体の化学エツチ
ングが不用になる。 また屈折率の変化は5%以上かえることも可能である。 AgAS−GaA8超格子の場合は、混晶化すると一般
的(こ屈折率が下がる。さらに超格子が残った部分と混
晶化した部分とでのキャリアの流れる量が異なることか
らも回折効果かえられる。 なお上記実施例ではGaAs/AeGaAs系半導体レ
ーザーについて示したが、長波長用のレーザでゐる1n
P/ I nGaAsP系半導体レーザーについてもI
 nP−1nGaAsP超格子あるいはInGaAsP
の組成が異なる超格子を用いて全く同様の効果がえられ
る@さらIこその他の材料系の半導体レーザーについて
も同様の効果が期待できる。また、さらにDBR型半導
体レーザーについても同様の効果が期待できる。 まtコ、上記実施例では、半導体レーザーの波長制御を
行うための応用例を中心に説明したが、上記の屈折率分
布をもった光導波路の光波長分散性、。 選別性を利用すれば、光分配器、光偏波器、光し・ンズ
などの機能を持tこせることも可能である。 (発明の効果〕 この発明の光導波路は、光伝播層として半導体超格子1
mを光が伝播する方向曇こ平行な方向に形成し、その超
格子層の一部を混晶化して屈折率変化を有するようCζ
したので、溝を切ることなしGこ形成でき、再現性がよ
い。 又、この光導波路を使用してこの光導波路上に半導体結
晶を成長させる例えば半導体レーザーのようなものでは
、先導波路の面が平坦であるのでその上に成長する半導
体の結晶性がよく、結晶成長も容易である。 この発明の別の発明の光導波路は、光伝播層に半導体超
格子層からなる光ガイド層を設け、その光ガイド層の一
部を混晶化して屈折率変化を有するようにしたものであ
るので、上記と同様な効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の光導波路をDFB型半導
体レーザーに使用してものを示す断面図、第2図(a)
〜(e)は第1図のDFB型半導体レーザーの製造方法
を製造工程順に示す断面図、第3図は半導体超格子の構
造を示す断面図、第4図はこの発明の他の実施例の光導
波路を使用したものを示す断面図、第5図は従来のDF
B型半導体レーザーを示す断面図である。 図において、+43は活性層、Q□は半導体超格子層。 (6)は混晶化部分である◎ なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光伝播層として半導体超格子層を光が伝播する方
    向に平行な方向に形成し、その超格子層の一部を混晶化
    して屈折率変化を有するようにした光導波路。
  2. (2)半導体超格子層を周期的に混晶化して屈折率変化
    を持たせ、回折格子機能を有するようにした特許請求の
    範囲第1項記載の光導波路。
  3. (3)光伝播層に半導体超格子層からなる光ガイド層を
    設け、その光ガイド層の一部を混晶化して屈折率変化を
    有するようにした光導波路。
  4. (4)光ガイド層である半導体超格子層を周期的に混晶
    化して屈折率変化を持たせるようにした特許請求の範囲
    第3項記載の光導波路。
JP2542185A 1985-02-12 1985-02-12 光導波路 Pending JPS61184508A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0317952A2 (en) * 1987-11-24 1989-05-31 Hitachi, Ltd. Device having superlattice structure, and method of and apparatus for manufacturing the same
JPH02205804A (ja) * 1989-02-06 1990-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光導波路
JPH02213805A (ja) * 1989-02-15 1990-08-24 Mitsubishi Electric Corp 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0317952A2 (en) * 1987-11-24 1989-05-31 Hitachi, Ltd. Device having superlattice structure, and method of and apparatus for manufacturing the same
JPH02205804A (ja) * 1989-02-06 1990-08-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光導波路
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