JPS61220389A - 集積型半導体レ−ザ - Google Patents
集積型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61220389A JPS61220389A JP6132985A JP6132985A JPS61220389A JP S61220389 A JPS61220389 A JP S61220389A JP 6132985 A JP6132985 A JP 6132985A JP 6132985 A JP6132985 A JP 6132985A JP S61220389 A JPS61220389 A JP S61220389A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- region
- guide layer
- inp
- active
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
-
- 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
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
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】
（発明の技術分野）
本発明は発振波長の制御が可能な集積型半導体レーザに
関する。
関する。
（従来技術とその問題点）
高速変調時にも安定に単一軸モード発振を示す分布帰還
型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、分布ブラッグ反射型
半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）は長距離・大容量の光フ
アイバ通信用光源として有望視されている。近年さらに
高性能な光フアイバ通信システムの実現のだめに光ヘテ
ロダイン伝送方式などのコヒーレント光伝送が期待され
、その光源として例えば発振波長が制御可能な単一軸モ
ード半導体レーザの開発が望まれている。その−例とし
て第２図に示したような発振波長を変化させることがで
きる集積型ＤＢＲ−ＬＤが考えられる。第２図に示した
構成においては、ひとつの素子の中に位相制御領域１、
活性領域２、ＤＢＲ領域３が直列に形成され、それぞれ
に独立した電極が形成されている。活性領域２に電流を
注入してレーザ発振させた状態で、ＤＢＲ領域３、位相
制御領域１に電流注入することによってプラズマ効果に
よりそれぞれの領域における光ガイド層４の屈折率を変
化させることができ、発振条件が変化して、発振波長が
数十人の範囲で制御できる。このような素子の作製は通
常半導体基板５に部分的に回折格子６を形成し、そのう
えに光ガイド層４、活性層７、クラッド層８を積層した
のち活性領域２以外の部分において活性層７を選択的に
除去し、さらに、活性領域２以外の部分に新たにクラッ
ド層８を形成して行なう。
型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、分布ブラッグ反射型
半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）は長距離・大容量の光フ
アイバ通信用光源として有望視されている。近年さらに
高性能な光フアイバ通信システムの実現のだめに光ヘテ
ロダイン伝送方式などのコヒーレント光伝送が期待され
、その光源として例えば発振波長が制御可能な単一軸モ
ード半導体レーザの開発が望まれている。その−例とし
て第２図に示したような発振波長を変化させることがで
きる集積型ＤＢＲ−ＬＤが考えられる。第２図に示した
構成においては、ひとつの素子の中に位相制御領域１、
活性領域２、ＤＢＲ領域３が直列に形成され、それぞれ
に独立した電極が形成されている。活性領域２に電流を
注入してレーザ発振させた状態で、ＤＢＲ領域３、位相
制御領域１に電流注入することによってプラズマ効果に
よりそれぞれの領域における光ガイド層４の屈折率を変
化させることができ、発振条件が変化して、発振波長が
数十人の範囲で制御できる。このような素子の作製は通
常半導体基板５に部分的に回折格子６を形成し、そのう
えに光ガイド層４、活性層７、クラッド層８を積層した
のち活性領域２以外の部分において活性層７を選択的に
除去し、さらに、活性領域２以外の部分に新たにクラッ
ド層８を形成して行なう。
しかしながらこのような例においては半導体基板５上に
直接エピタキシャル成長させた光ガイド層４は基板５と
の界面において非発光再結合のレベルが多くでき、そこ
がキャリアのシンクとして作用するため、実際に電流を
流してキャリアを注入しても十分な屈折率変化が得られ
ず、望むような波長制御特性が実現できなかった。
直接エピタキシャル成長させた光ガイド層４は基板５と
の界面において非発光再結合のレベルが多くでき、そこ
がキャリアのシンクとして作用するため、実際に電流を
流してキャリアを注入しても十分な屈折率変化が得られ
ず、望むような波長制御特性が実現できなかった。
（発明の目的）
本発明の目的は、上述の観点にたって、良好な波長制御
特性を有する集積型の半導体レーザを提供することにあ
る。
特性を有する集積型の半導体レーザを提供することにあ
る。
（発明の構成）
本発明の構成による集積型半導体レーザの構成は、活性
層および回折格子を少なくとも備えた領域と、位相制御
領域とを有し、前記位相制御領域中に形成された光ガイ
ド層力軸つ以上の半導体層から成ることを特徴とする。
層および回折格子を少なくとも備えた領域と、位相制御
領域とを有し、前記位相制御領域中に形成された光ガイ
ド層力軸つ以上の半導体層から成ることを特徴とする。
（発明の作用・原ｆｇｌ）
前述のことから良好な波長制御特性を実現するためには
、位相制御領域中に形成された光ガイド層において界面
準位や、結晶自身のディープレベルがなく、良好にキャ
リアが注入され、それによって適切に屈折率が変化する
ようにしてやればよい。従来例の場合においては、基板
５が周期２０００人程度０非常に微細な回折格子６を有
しているため、通常の２重へテロ構造を積層する場合の
ようには、十分エツチング処理を行なえないことおよび
高温雰囲気にさらされることがキャリアのシンクとなる
ような界面準位の発生の原因になるものと考えられる。
、位相制御領域中に形成された光ガイド層において界面
準位や、結晶自身のディープレベルがなく、良好にキャ
リアが注入され、それによって適切に屈折率が変化する
ようにしてやればよい。従来例の場合においては、基板
５が周期２０００人程度０非常に微細な回折格子６を有
しているため、通常の２重へテロ構造を積層する場合の
ようには、十分エツチング処理を行なえないことおよび
高温雰囲気にさらされることがキャリアのシンクとなる
ような界面準位の発生の原因になるものと考えられる。
そこで屈折率を変化させる光ガイド層を連続したエピタ
キシャル成長の途中の工程で続けて積層したり、あるい
は比較的清浄な半導体表面上にエピタキシャル成長する
ことによって上述したような界面準位やディープレベル
が少ない、良好な結晶層を得ることができる。例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の波長１ｐｍ帯の半導体材料に
おいては、回折格子６を形成したＩｎＰ基板は比較的熱
的なダメージを受けやすいが、ＩｎＧａＡｓＰ層は成長
待期時の熱ダメージの影響が少な（、そのうえにエピタ
キシャル成長しても界面準位の少ない良好な成長層が得
られる。
キシャル成長の途中の工程で続けて積層したり、あるい
は比較的清浄な半導体表面上にエピタキシャル成長する
ことによって上述したような界面準位やディープレベル
が少ない、良好な結晶層を得ることができる。例えばＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の波長１ｐｍ帯の半導体材料に
おいては、回折格子６を形成したＩｎＰ基板は比較的熱
的なダメージを受けやすいが、ＩｎＧａＡｓＰ層は成長
待期時の熱ダメージの影響が少な（、そのうえにエピタ
キシャル成長しても界面準位の少ない良好な成長層が得
られる。
（実施例）
本発明の一実施例である集積型ＤＢＲ−ＬＤの断面構造
図を第１図に示す。このような素子を得るにはまずｎ−
ＩｎＰ基板５上に部分的に回折格子６を形成し、そのう
えに発光波長１．３ｐｍ相当のｎ−Ｉｎ０．７２ Ｇａ
０．２８ ＡｓＯ，６１Ｐｏ、３９ガイド層４、発光波
長１．５５ｐｍ相当のノンドープＩｎｏ、５９Ｇａｏ、
４１Ａｓ Ｏ，９０Ｐｏ、１０活性層７、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層８を順次積層する。ガイド層４、活性層７はい
ずれも０．１ｐｍの厚さとした。回折格子６は周期２４
００人、深さ６００人程人程した。その後活性領域２と
なる部分のみを残して、他の部分を活性層７までエツチ
ングして除去する。この選択エツチング工程にはガイド
層４と活性層゛７の間に５００Ａ程度の薄いＩｎＰ層を
積層しておくと、選択エツチングを行ないやすいので、
そのようにしてもよい。次に活性領域２を除いて、ｎ−
ＩｎＰ層１０、発光波長１．３ｐｍ相当のｐ−Ｉｎ０．
７２ Ｇａ０．２８ Ａｓ ０．６Ｉ Ｐｏ、３９から
なる第２の光ガイド層１１、ｐ−ＩｎＰクラッド層８を
順次積層する。ｎ−ＩｎＰ層１０は厚さ３００〜４００
人、第２の光ガイド層１１は厚さ０．１ｐｍとした。そ
の後通常のプロセスでメサエッチング、埋め込み成長を
行ない、各領域間で分離用の溝１２の形成、電極形成を
行ない所望の集積型ＤＢＲ−ＬＤを得る。
図を第１図に示す。このような素子を得るにはまずｎ−
ＩｎＰ基板５上に部分的に回折格子６を形成し、そのう
えに発光波長１．３ｐｍ相当のｎ−Ｉｎ０．７２ Ｇａ
０．２８ ＡｓＯ，６１Ｐｏ、３９ガイド層４、発光波
長１．５５ｐｍ相当のノンドープＩｎｏ、５９Ｇａｏ、
４１Ａｓ Ｏ，９０Ｐｏ、１０活性層７、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層８を順次積層する。ガイド層４、活性層７はい
ずれも０．１ｐｍの厚さとした。回折格子６は周期２４
００人、深さ６００人程人程した。その後活性領域２と
なる部分のみを残して、他の部分を活性層７までエツチ
ングして除去する。この選択エツチング工程にはガイド
層４と活性層゛７の間に５００Ａ程度の薄いＩｎＰ層を
積層しておくと、選択エツチングを行ないやすいので、
そのようにしてもよい。次に活性領域２を除いて、ｎ−
ＩｎＰ層１０、発光波長１．３ｐｍ相当のｐ−Ｉｎ０．
７２ Ｇａ０．２８ Ａｓ ０．６Ｉ Ｐｏ、３９から
なる第２の光ガイド層１１、ｐ−ＩｎＰクラッド層８を
順次積層する。ｎ−ＩｎＰ層１０は厚さ３００〜４００
人、第２の光ガイド層１１は厚さ０．１ｐｍとした。そ
の後通常のプロセスでメサエッチング、埋め込み成長を
行ない、各領域間で分離用の溝１２の形成、電極形成を
行ない所望の集積型ＤＢＲ−ＬＤを得る。
以上のようにして作製した集積型ＤＢＲ−ＬＤにおいて
位相制御領域１、活性領域２、ＤＢＲ領域３の長さをそ
れぞれ２５０ｐｍ、 ２５０ｐｍ、 ５００ｐｍとし、
室温ＣＷ動作における発振しきい値電流３０ｍＡ、最大
３０ｍＷ以上、最高１００６Ｃ以上までの安定な単一軸
モード発振を得た。また発振波長の制御特性の点でも、
従来例のものでは最大２５人までの波長チューニングし
か得られなかったが、制御領域における光ガイド層が２
つの半導体から成っている本発明の実施例においては８
０Å以上の広い範囲の波長チューニングが実現できた。
位相制御領域１、活性領域２、ＤＢＲ領域３の長さをそ
れぞれ２５０ｐｍ、 ２５０ｐｍ、 ５００ｐｍとし、
室温ＣＷ動作における発振しきい値電流３０ｍＡ、最大
３０ｍＷ以上、最高１００６Ｃ以上までの安定な単一軸
モード発振を得た。また発振波長の制御特性の点でも、
従来例のものでは最大２５人までの波長チューニングし
か得られなかったが、制御領域における光ガイド層が２
つの半導体から成っている本発明の実施例においては８
０Å以上の広い範囲の波長チューニングが実現できた。
なお、本発明の実施例においては、第２の光ガイド層１
１を成長する前にｎ−ＩｎＰ層１０を成長したが、この
場合にはｎ−ＩｎＰ層１０を成長をさせず、光ガイド層
４の上に直接第２の光ガイド層１１を積層してもさしつ
かえない。単一軸モードレーザの構造としてＤＢＲ構造
、すなわち、活性層と回折格子を少なくとも備えている
領域を活性領域とＤＢＲ領域とから構成した構造を用い
て説明したが、これはもちろんＤＦＢ構造、すなわち活
性層と回折格子を備えた領域が活性層と回折格子を備え
た活性領域のみから成っている構造を基本とした集積レ
ーザであってもさしつかえない。用いる半導体材料もＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のみならず、ＧａＡｌＡｓ／Ｇ
ａＡｓ系、ＩｎＧａＡｇ／ＩｎＡｌＡｓ系等他の半導体
材料を用°いてももちろんかまわない。
１を成長する前にｎ−ＩｎＰ層１０を成長したが、この
場合にはｎ−ＩｎＰ層１０を成長をさせず、光ガイド層
４の上に直接第２の光ガイド層１１を積層してもさしつ
かえない。単一軸モードレーザの構造としてＤＢＲ構造
、すなわち、活性層と回折格子を少なくとも備えている
領域を活性領域とＤＢＲ領域とから構成した構造を用い
て説明したが、これはもちろんＤＦＢ構造、すなわち活
性層と回折格子を備えた領域が活性層と回折格子を備え
た活性領域のみから成っている構造を基本とした集積レ
ーザであってもさしつかえない。用いる半導体材料もＩ
ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のみならず、ＧａＡｌＡｓ／Ｇ
ａＡｓ系、ＩｎＧａＡｇ／ＩｎＡｌＡｓ系等他の半導体
材料を用°いてももちろんかまわない。
（発明の効果）
本発明の特徴は制御領域中に形成された光ガイド層が２
つ以上の半導体層から成るようにしたことである。これ
によって光ガイド層の界面準位、ディープレベルを低減
でき、有効にキャリア注入されるようになった。したが
って良好な波長制御特性を示す集積型の単一軸モード半
導体レーザな実現することができた。
つ以上の半導体層から成るようにしたことである。これ
によって光ガイド層の界面準位、ディープレベルを低減
でき、有効にキャリア注入されるようになった。したが
って良好な波長制御特性を示す集積型の単一軸モード半
導体レーザな実現することができた。
Claims (1)
- 活性層および回折格子を少なくとも備えている領域と、
位相制御領域とを有し、前記位相制御領域中に形成され
た光ガイド層が２つ以上の半導体層から成っていること
を特徴とする集積型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132985A JPS61220389A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 集積型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132985A JPS61220389A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 集積型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220389A true JPS61220389A (ja) | 1986-09-30 |
Family
ID=13167988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132985A Pending JPS61220389A (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | 集積型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220389A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649679A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Semiconductor laser of long resonator length |
| EP0300790A2 (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-25 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JPS6435978A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Hitachi Ltd | Wavelength-tunable semiconductor laser |
| US4920542A (en) * | 1988-11-25 | 1990-04-24 | Alcatel N.V. | Tunable semiconductor laser |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP6132985A patent/JPS61220389A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649679A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Semiconductor laser of long resonator length |
| EP0300790A2 (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-25 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JPS6435978A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Hitachi Ltd | Wavelength-tunable semiconductor laser |
| US4920542A (en) * | 1988-11-25 | 1990-04-24 | Alcatel N.V. | Tunable semiconductor laser |
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