JPS61222189A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS61222189A
JPS61222189A JP60052606A JP5260685A JPS61222189A JP S61222189 A JPS61222189 A JP S61222189A JP 60052606 A JP60052606 A JP 60052606A JP 5260685 A JP5260685 A JP 5260685A JP S61222189 A JPS61222189 A JP S61222189A
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JP
Japan
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layer
guide
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diffraction grating
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Haruhisa Takiguchi
治久 瀧口
Shinji Kaneiwa
進治 兼岩
Tomohiko Yoshida
智彦 吉田
Kaneki Matsui
完益 松井
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Sharp Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/12Construction 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
    • H01S5/1206Construction 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 having a non constant or multiplicity of periods
    • H01S5/1215Multiplicity of periods

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は波長選択性を付与するために回折格子′4 を形成した半導体レーザに関し、特に光通信用信号光源
として適するGa I nAsP/ I nP系の分布
帰還形半導体レーザ(以下DFBレーザ)に関するもの
である。
〈従来の技術〉 InPを基板さして用いたGa I nAsP/ I 
nP系ダブルへテロ構造の半導体レーザは発振波長1.
0〜1.6μmの値を有するため、光フアイバ通信用光
源として適しておシ、そのうちでも活性領域近傍に界面
の周期的凹凸構造(回折格子)を付加したDFBレーザ
は、変調時においても単一波長のレーザ発振動作が得ら
れることから、次世代の高水準通信用光源として脚光を
あびている。かかる半導体レーザは、次のような方法に
より製造されている。
まず、第2図(4)に示す如くn型1nP基板lの表面
に回折格子2を加工する。次いで、該基板1の回折格子
2が形成された面上に1回の液相成長サイクルによfi
n型Ga1nAsPのガイド層8.Ga1nAsPの活
性層4.p型InPのクラッド層5及びp型Ga1nA
sPのキャップ層6を順次連続的に成長させ、第2図(
B)に示す如くダブルへテロ接合型のし−ザ発振用多層
結晶構造を形成する0上記ガイド層3は活性層4より大
きいバンドギャップを有しておシ、光は活性層4とガイ
ド層3の双方にまたがって伝播するようになっている。
一方、注入されたキャリアは活性層4の中に閉じ込めら
れており、いわゆる5CH(5eparate Con
finementHeterostructure )
構造が採用されている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 Ga I nAsP/ I nP系DFBレーザは通信
用光源として大きな期待を集めているものではあるが、
しかしながら上記従来の製造方法には、次のような問題
点があった。第1の問題点は、成長したウェハーを骨間
により分割してDFBレーザとした場合、両臂開面で構
成されるファプリペロー共振器のモード(F−Pモード
)がDFBモード以外に発振し、安定なりFBモード発
振が得られないことである。これを防ぐために、実際の
DFBレーザでは労開面の片端面を斜め研摩する等の手
段を!使してF−P共振モードの発振を抑圧している。
第2の問題点として、このような斜め研摩にょって片端
面からの反射をなくLF−Pモードを抑圧しても、もう
一方の反射端面がDFBモードに影響を与え、この端面
の反射率と位相によってはDFBモードが単一とならず
、複数のDFBモードを発振する可能性がある。片面反
射を考慮したDFBモードの所要発振開始利得αは、素
子長をL1結合係数をに1反射端面の反射率をRt=0
.565exp(iの とすると、 (rL)2+ (rL)2dxh2(7LX  +−R
t)+2iにLRjγLsfnh (rL)房h(rL
)=0γ=(α−1Δβ)2千に2 と表わされる。ここで、Δβは伝播定数のブラッグ波長
からのずれである。尚、ここではθ=πとした。第8図
にこの式より得られたΔβLに対するαLの依存性を示
す0 に=40m  、 L=500.4mとするとに
L=2.0となシ、ブラッグ波長の両側で二つのモード
がほぼ同じ所要発振開始利得をもつこととなシ、2モ一
ド発振の可能性がある。第4図に上記の2モ一ド発振の
場合のスペクトルを示す。図の如く2つのモードが発振
するとDFBL/−ザの目的である単一軸モード発振が
得られない。
以上の如<DFBレーザの端面反射率、その位相及び結
合定数の条件の組み合わせによっては、DFBレーザが
単一軸モード発振しないことがあり、光ファイバとの光
学的結合等に際して支障をきたすこととなる。
〈発明の目的〉 本発明は上述の問題点に鑑み、DFBレーザの端面の反
射率、その位相及び結合定数の値にかかわらず安定な単
一モード発振を得ることが可能なりFBレーザを提供す
ることを目的とするものである。
〈発明の概要〉 本発明は上記目的を達成するため、レーザ発振用活性層
をはさむ上下2つのガイド層を設け、このガイド層双方
に互にピッチの異なる回折格子を形成することによって
、所要発振開始利得の最小のモードが、端面の反射率、
その位相及び結合定数にかかわらず常に1つであるよう
にして、安定な単一モードのDFBレーザを得るように
構成さ九でいる。
〈実施例〉 第1図(4)は本発明の1実施例を示す半導体レーザの
模式構成図である。また第1図(B)は第1図(A)に
示す半導体レーザの原理説明に供するαLの波長依存性
を示している。以下製造工程順に説明するO まず、(001)のn型InP基板IIの表面にピッチ
Δ1の回折格子!2を加工する。次いで、該基板110
回折格子12側にエピタキシャル成長法でn型Ga1n
AsPガイド層13.ノンドープGm1nAsP活性層
!4.p型GaInAsPガイド層15を成長させ、レ
ーザ発振用活性層14の両界面に1対のn型ガイド層1
3とp型ガイド層+5を接合させる。p型ガイド層15
の表面にピッチΔ2(A2>A1)の回折格子を加工す
る。
次に、この活性層14をガイド層18.15で挟設した
三層構造部上に再度エピタキシャル成長法でp型1nP
クラッド層+6及びp型GaInAsPキャップ層17
を連続的に成長させて、ダブルヘテロ接合構造のレーザ
発振用多層結晶構造ウエノ・を製作する0ここで活性層
■4を挟設する上下2つの光ガイド層13.15は活性
層14よりも屈折率が小さく禁制帯幅が大きくなるよう
に混晶比が設定されている。また各々に異なるピッチΔ
l。
、(2の回折格子を加工する理由は次の如くである0い
ま、第1図のDFBレーザにおいて、上下いずれか一方
だけにピッチ/(Hの回折格子を印刻したDFBレーザ
を仮定し、その結合定数をに=40cIn”、共振器長
をL=500μmとする0また回折格子のピッチΔlを
発振波長λbl”1.55μmとなるようにブラッグ反
射の条件より =2214A (neff”有効屈折率) とする。更に活性層14の四元混晶をλblに対応する
ようにInO,65GaG、85ASO,79PO,2
1とする0この場合のDFBレーザでは第3図よりにL
=2.0であるから、ΔβLニー4.0とΔβLユ2.
0にほぼ互に等しい発振開始利得がある。このため、こ
の構造のレーザ素子では次に示すように !    ! ΔβI=、β1−βbl = 2π” ef f (A
 、−a b、 )(βb=ブラッグ波長に対応する伝
搬定数)となる。この式にΔβl −L= −4、λb
1 = 1.55 pm 。
n ef f= 8.50 、 L=500 pmを代
入するととなる。またΔ自・L=2の場合は となり、λ菖−λ1’=+aX離れた2つの波長で発振
する可能性がある。
次にピッチΔ2の回折格子のみを印刻したDFBレーザ
を仮定し、上記λ1.λ1′に対応する値をλ2゜λ2
′とすると となる。
次に第4図に示す2つの回折格子を印刻した構造のDF
Bレーザにおいて各回折格子のピッチΔl。
Δ2を以下によって決定する。即ち、上述のピッチlI
におけるブラッグ波長より長波長側の発振閾値利得最小
となる波長λlとピッチΔ2におけるブラッグ波長より
短波長側の発振閾値利得最小となる波長λ2′が等しい
値(λl=λ2′)となるように設定する。従って、 となる。λblとλb2を決定し よりΔ1.Δ2を決定する。
上述の様にAl、Δ2を選定すると、各々の回折格子に
よって定まるΔβIL、Δβ2L対αL壽性は1つのグ
ラフに書き表わすと第1図(B)の如くとなる。同図に
はΔβILとΔβ2Lに対応する波長も記しである0第
1図(4)に示すDFBレーザにおけるαLの波長依存
性は、近似的には第1図(B)に示す2つのαLの波長
依存性の平均と考えてよい0このため、第1図(4)の
DFBレーザでは第1図(B)よりλ=1.5509μ
mのとき発振開始利得が最小となりかつ他の波長の発振
開始利得よりも十分に小さい。このため、発振スペクト
ルは常に単一となる。
なお、上述の実施例は片面反射で位相がπの場合につい
て記したが、詳細な計算によると、Al。
Δ2の値を同程度に違えることによって、端面反射率及
び位相の値にかかわらず、最小利得を与える波長が唯一
に決定され、単一軸モード発振が得られる。また半導体
レーザはGaInAsP/InP系に限定されず他の材
料を用いることも可能であり、更にはDFBレーザ以外
に分布ブラッグ反射型レーザ(DBRレーザ)に適用す
ることもできる0〈発明の効果〉 e+上詳述した如く、本発明によれば常に単一軸モード
発振が可能な半導体レーザを容易に得ることができると
共に発振波長を良好に制御できる等顕著な効果を奏する
【図面の簡単な説明】
第1図(4)(B)は本発明の夏実施例を示すDFBレ
ーザの模式断面図及びαLの波長依存性を示す説明図で
ある。第2図囚(B)は従来のDFBレーザを製造工程
順に示す断面図である。第8図は所要発振開始利得αL
の波長依存性を示す説明図である。 第4図は2モ一ド発振する分布帰還型レーザのスペクト
ル特性図である。 1し・・n型1nP基板、+2・・・回折格子、+3・
・・n型ガイド層、14・・・ノンドープ活性層、15
・・・p型ガイド層 代理人 弁理士 福 士 愛 彦(他2名)にL#2.
0 第1図 咲来のDF8シーt″ 第2図 Δβ・L 第3図 球り酷 スイク7Lルキ舎ヤおV 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基板上にレーザ発振用活性層と該活性層の両
    界面に接合される該活性層より屈折率が小さく禁制帯幅
    が大きい1対のガイド層とから成る三層構造を成長形成
    し、前記両ガイド層の少なくとも1界面に前記両ガイド
    層の各々間で配列ピッチが異なる回折格子を内設したこ
    とを特徴とする半導体レーザ。 2、回折格子の各々のピッチに対応して定まるブラッグ
    波長より長波長側と短波長側での発振閾値利得最小とな
    る発振波長が一致するように回折格子の配列ピッチを設
    定した特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ。
JP60052606A 1985-03-15 1985-03-15 半導体レ−ザ Granted JPS61222189A (ja)

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EP86301868A EP0194894B1 (en) 1985-03-15 1986-03-14 A semiconductor laser
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453814B1 (ko) * 2002-02-07 2004-10-20 한국전자통신연구원 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법
KR100572745B1 (ko) * 2002-02-12 2006-04-25 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 분포귀환형 레이저장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2209408B (en) * 1987-09-04 1991-08-21 Plessey Co Plc Optical waveguide device having surface relief diffraction grating
EP0309744A3 (de) * 1987-09-29 1989-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung mit einem flächig sich erstreckenden Dünnfilmwellenleiter
DE3809609A1 (de) * 1988-03-22 1989-10-05 Siemens Ag Laserdiode zur erzeugung streng monochromatischer laserstrahlung
DE3934865A1 (de) * 1989-10-19 1991-04-25 Siemens Ag Hochfrequent modulierbarer halbleiterlaser
US5347533A (en) * 1991-09-17 1994-09-13 Fujitsu Limited Optical semiconductor device, method of producing the optical semiconductor device, and laser device using optical semiconductor devices
US5319219A (en) * 1992-05-22 1994-06-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Single quantum well II-VI laser diode without cladding
JP2546127B2 (ja) * 1993-04-06 1996-10-23 日本電気株式会社 半導体レーザ
US5976905A (en) * 1996-02-16 1999-11-02 Cielo Communications, Inc. Method of manufacturing VCSEL arrays using vapor phase epitaxy to achieve uniform device-to-device operating characteristics

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5329479B2 (ja) * 1973-10-05 1978-08-21
US4178604A (en) * 1973-10-05 1979-12-11 Hitachi, Ltd. Semiconductor laser device
JPS51146196A (en) * 1975-06-11 1976-12-15 Hitachi Ltd Diode laser
JPS5712585A (en) * 1980-06-26 1982-01-22 Nec Corp Semiconductor laser
JPH0666509B2 (ja) * 1983-12-14 1994-08-24 株式会社日立製作所 分布帰還型半導体レ−ザ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453814B1 (ko) * 2002-02-07 2004-10-20 한국전자통신연구원 이종 회절격자를 가지는 반도체 광소자 및 그 제조 방법
KR100572745B1 (ko) * 2002-02-12 2006-04-25 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 분포귀환형 레이저장치

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0337874B2 (ja) 1991-06-06
DE3678471D1 (de) 1991-05-08
EP0194894B1 (en) 1991-04-03
EP0194894A3 (en) 1987-12-09
US4803690A (en) 1989-02-07
EP0194894A2 (en) 1986-09-17

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