JPS61202487A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents

分布帰還型半導体レ−ザ

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JPS61202487A
JPS61202487A JP60042835A JP4283585A JPS61202487A JP S61202487 A JPS61202487 A JP S61202487A JP 60042835 A JP60042835 A JP 60042835A JP 4283585 A JP4283585 A JP 4283585A JP S61202487 A JPS61202487 A JP S61202487A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
optical waveguide
superlattice
forbidden band
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JP60042835A
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English (en)
Inventor
Koichi Wakita
紘一 脇田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried 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】 （発明の技術分野） 本発明は、安定に単一軸モード発振をする半導体レーザ
に関するものである。
（従来技術とその問題点） 光ファイバの低損失化に伴い１００１ｍを越える長距離
の光フアイバ伝送システムが構成可能となってきている
。このような光伝送システムでは、光ファイバの波長分
散による影響を受けるため、光源には単一軸モード発振
をするレーザが必要である。通常の半導体レーザでは、
定常状態すなわち注入する電流が一定値の場合には単一
軸モード発振することもあるが、高速の直接変調をかけ
て注入する電流の大きさを変えると軸モードは数本乃至
１０数本で発振してしまい、高々４００Ｍｂ／ｓ程度し
か変調速度は上げられなかった。
最近このような欠点を克服するために、活性層もしくは
これに隣接して設けられた光導波路層に回折格子を設け
た所謂分布帰還型（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅａｄ　
Ｂａｃｋ　）レーザ（以下ＤＦＢレーザという）が提案
され、一部は既に実際に用いられている。
しかし、このＤＦＢレーザでは回折格子上に結晶成長を
する必要があるため、平坦な部分の上への成長に比べ結
晶成長が困難であるばかりでなく、回折格子上に成長さ
れた結晶品質に問題があり、ＤＦＢレーザのレーザ特性
上、例えば、パルセーションの発生等の如く光源として
望ましくない現象が生じる場合があり、又、光源として
の信顛性も十分満足できるものであるとは言い難いのが
現状である。これは、回折格子表面の凹凸に起因して結
晶内応力乃至は歪が活性層内に発生したり、結晶欠損の
新たな導入を招き易いためである。
（発明の目的） 本発明は、これらの欠点を除去するため、回折格子が形
成された光導波路層と活性層の間又はその回折格子上に
直接超格子層を設けて、回折格子の凹凸状表面に結晶成
長したことに起因する結晶内応力の発生及び結晶欠陥の
発生、増殖の軽減化を図った分布帰還型半導体レーザを
提供するものである。
（発明の構成と作用） 以下図面により本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の実施例を示す斜視図及び断面ＡＢＣ
に沿う断面図である。ｎ−１ｎＰ基板ｌ上又はｎ−１ｎ
Ｐ基板１上に成長されたｎ−ＴｎＰクラッド層（第１の
クラッド層）２の上に回折格子１００を形成する。回折
格子１００の周期は、２次の周期を用いた場合に４６７
０人であり、深さ１５００人。
＜１）０＞方向に回折格子が繰り返し形成されている。
回折格子１００はＨｅ　−Ｃｄガスレーザの４２５０人
の発振光を用い、２光束干渉露光法により形成した。
この回折格子１００の上に光導波路層３を形成し、その
上に超格子層４を形成する。この超格子層４はＩｎＧａ
Ａｓ　ＰとＩｎＰ又はＩｎＧａＡｓとＩｎＡ　Ｉ！　Ａ
ｓをそれぞれ量子井戸層と障壁層に用いる。
本実施例では、それぞれＩｎＰと格子整合するｒｎＧａ
Ａｓ量子井戸層５０人、　　ＩｎＡ７！八Ｓ障壁へ５０
人を順次６層ずつ分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法によ
り成長する。このとき上記超格子層４により回折格子ｌ
ＯＯの凹凸は滑らかになる。又、基板ｌから導入される
貫通転位等の欠陥も除去される。この超格子層４の上に
ＩｎＧａＡｓ　Ｐ活性Ｎ５を成長し、その上にＩｎＰク
ラッド層６．　ｒｎＧａＡｓ　（Ｐ）キャップ層９を順
次成長する。その後、通常の埋め込み型半導体レーザを
形成する。その手順は、ＳｉＯ□膜をスパッタ法等によ
り全面に形成し、次にＳｉＯ□膜をフォトリソ・グラフ
ィ法によりストライプ状に残し、残った５ｉｎ２膜をマ
スクとしてブロムメタノール液を用いて層９，６，５，
４，３．２をエツチングする。次に、液相成長法により
ｐ　−１ｎＰ埋め込み層７．ｎ−ＩｎＰ電流閉じ込め層
８を連続成長して後ＳｉＯ□膜をエツチングして除去す
る。最後に、ｎ側、ｐ側の電極４０．２１を製作し、チ
ップのサイズに整形して後マウントし、リード線をつけ
る。
第２図は本発明の第２の実施例を示す斜視図及び断面Ａ
ＢＣに沿う断面図である。第１の実施例と異なる点は、
光導波路層３の上に回折格子１００が形成されているこ
とである。なお、（ｂ）の円内は、ＴｎＧａＡｓ層１０
とＩｎＡ　Ｉ　Ａｓ層１）よりなる超格子層４の拡大部
である。
第３図は、本発明の第３の実施例を示す斜視図及び断面
図である。第１．第２の実施例と異なる点は、光導波路
層３がなく、超格子層４が直接回折格子１００の上に形
成されていることである。超格子層の屈折率は、文献Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＭａｔｅｒ
ｉａｌｓ、第１２巻（１９８３年）第３９７頁に鉛末。
開本両氏によって報告されているように、超格子ｌＯＯ
を構成する量子井戸及び障壁層の混晶の屈折率がそれよ
り大きな値となるため、光導波路として十分作用させる
とかできる。又、超格子を形成すると、その上に形成さ
れる結晶表面の凹凸が滑らかになり、かつ、欠陥の少な
い良質な結晶となることがＧａＡｓ　／　Ａ　Ｉ　Ｇａ
Ａｓ系で報告されている（文献、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、第４４巻、　１９８４年
１月号、第２１７頁にＰｅｔｒｏｆｆ氏らによって報告
されている）が、同じ効果がＴｎＧａＡｓ　／　Ｉ　ｎ
Ａ　ｊ２　Ａｓ系に於いても存在することが確認された
。このため、結晶上に形成された凹凸状の回折格子の上
に結晶成長した場合、必然的に生ずる結晶内応力の発生
、又は欠陥の発生、増殖等の問題を解決し得ることを見
い出した。尚、本実施例では基板１又は基板１の上に成
長した層２の上に回折格子１００を形成した場合につい
て述べたが、第２の実施例に述べたように、先に活性層
５を成長して後、回折格子１００を形成する場合、すな
わち光導波路層３なしで直接超格子層４を先導波路とし
、超格子層４の上に回折格子１００を形成する場合につ
いても、同様な効果があることは当然である。
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、回折格子
と活性層の中間に基板と格子整合する超格子層を設けて
、回折格子の凹凸状表面の上に結晶成長する時必然的に
導入される結晶内応力、結晶欠陥を軽減又は低減化し、
良質な活性層が得られるため、回折格子を内蔵する各種
ＤＦＢ半導体Ｌ／−ｑの信頼性向上、パルセーションの
防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）　（ｂｌは本発明の第１の実施例を示す斜
視図及び断面ＡＢＣに沿う断面図、第２図ｆａ）　（ｂ
）は本発明の第２の実施例を示す断面を含む斜視図及び
断面図、第３図は本発明の第３の実施例を示す斜視図及
び断面図である。 １・・・ｎ型１ｎＰ基板、　２・・・ｎ型１ｎＰクラッ
ド層（第１のクラッド層）、　３・・・ＩｎＧａＡｓ　
Ｐ光導波路層、　　４−１ｎＧａＡｓ　／　ＩｎＡ　ｊ
！　Ａｓ超格子層（１０：ＩｎＧａＡｓ、　１）　：　
ＩｎＡ　／ｌ　Ａｓ）、　５−　ＩｎＧａＡｓ　Ｐ活性
層、　６・・・ＩｎＰクラッド層、　７・・・ｐ型１ｎ
Ｐ埋め込み層、　８・・・ｎ型ｒｎＰ電流閉じ込め層、
９　・ｐ型１ｎＧａＡｓ　Ｐキャップ層、　２１．４ｏ
・ｐ型。 ｎ型電極、　　１００・・・回折格子。 第１閉 扇２図 Ｃ （ｂ） 弔３図 （ｂ） Ｉ −Ａ００

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板と、該半導体基板上に該半導体基板と
    同一導電型ではあるが禁制帯幅が等しいか又は大きな半
    導体よりなり前記半導体基板上に積層された第１のクラ
    ッドと、該第１のクラッド層の半導体層と同一又は逆の
    導電型であってしかもその禁制帯幅のより小さい半導体
    材料からなり前記第１のクラッド層上に形成された活性
    層と、該活性層の上に前記半導体基板と格子整合してい
    る量子井戸層と該量子井戸層に比し広い禁制帯幅を有し
    、前記半導体基板と格子整合している障壁層とが順次交
    互に積層されている構成を有する超格子層と、該超格子
    層上に積層され光導波方向に対し一定の周期で屈折率変
    動若しくは利得変動構造を有するとともに前記活性層と
    同一又は逆の導電型であって、前記活性層よりも禁制帯
    幅の大きい半導体よりなる光導波路層と、禁制帯幅が該
    光導波路層の半導体の禁制帯幅よりも大きい半導体より
    なり該光導波路層の上面に形成された第２のクラッド層
    とを有することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  2. （２）前記光導波路層を超格子層としたことを特徴とす
    る。特許請求の範囲第１項記載の分布帰還型半導体レー
    ザ。
  3. （３）光導波方向に対し一定の周期で屈折率変動もしく
    は、利得変動の機構を有する半導体基板もしくは前記の
    機構を有する半導体層をその上に成長させた半導体基板
    と、前記の機構を有する表面上に禁制帯幅が前記半導体
    基板もしくは前記半導体層より小さい半導体よりなる光
    導波路層の上に前記半導体基板に格子整合する量子井戸
    層と該量子井戸層の禁制帯幅よりも広い禁制帯幅を有す
    る障壁層とが順次交互に積層されてなる構成を有する超
    格子層と該超格子層上に形成された活性層と、該活性層
    上に積層され該活性層と同一又は逆の導電型であって該
    活性層の禁制帯幅よりも禁制帯幅の大きい半導体層を有
    することを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  4. （４）前記光導波路層を超格子層としたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第３項記載の分布帰還型半導体レーザ
    。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6355566U (ja) * 1986-09-30 1988-04-14
JPS63153884A (ja) * 1986-12-17 1988-06-27 Nec Corp 分布帰還型半導体レ−ザ
US5185759A (en) * 1990-06-12 1993-02-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Phase-shifted distributed feedback type semiconductor laser device
US5321716A (en) * 1991-12-17 1994-06-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Distributed Feedback semiconductor laser with controlled phase shift
US5701325A (en) * 1992-06-04 1997-12-23 Canon Kabushiki Kaisha Compound semiconductor device and fabrication method of producing the compound semiconductor device

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