JPS61288480A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS61288480A JPS61288480A JP13104785A JP13104785A JPS61288480A JP S61288480 A JPS61288480 A JP S61288480A JP 13104785 A JP13104785 A JP 13104785A JP 13104785 A JP13104785 A JP 13104785A JP S61288480 A JPS61288480 A JP S61288480A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stripe region
- layer
- diffraction grating
- laser
- straight line
- 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
Links
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
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】
〔概要〕 “
この発明は、分布帰還形半導体レーザにおいて、そあス
トライプ領域を屈曲して、回折格子とブラッグ波長光と
の位相差を制御することにより、単一の縦モード発振を
容易に実現するものである。
トライプ領域を屈曲して、回折格子とブラッグ波長光と
の位相差を制御することにより、単一の縦モード発振を
容易に実現するものである。
本発明は半導体レーザ、特に単一の縦モードを容易に実
現することが可能な分布帰還形半導体レーザの構造に関
する。
現することが可能な分布帰還形半導体レーザの構造に関
する。
光通信等の光を情報信号の媒体とするシステムの光源と
して、半導体発光装置特にレーザが極めて重要な役割を
果たしている。
して、半導体発光装置特にレーザが極めて重要な役割を
果たしている。
これらのシステムの高度化及び多様化を推進するために
、半導体発光装置を一層改善する努力が続けられている
が、半導体レーザの発振モードの制御が現在大きいテー
マとなっている。
、半導体発光装置を一層改善する努力が続けられている
が、半導体レーザの発振モードの制御が現在大きいテー
マとなっている。
従来行われている半導体レーザの多くは、活性層等に垂
直な１対の骨間面によってファプリー・ベロニ形共振器
が設けられ、共振系内で最大の利得を持つ波長の近傍に
おいて利得と損失とが釣り合ってレーザ発振が行われる
。この状態における反射鏡間の定在波、すなわち縦モー
ドのモード次数は例えば２０００程度と大きく、温度変
化による工ネルギーバンドギャップの変化などによって
発振波長が容易に変化して、縦モードを制御することが
出来ない。
直な１対の骨間面によってファプリー・ベロニ形共振器
が設けられ、共振系内で最大の利得を持つ波長の近傍に
おいて利得と損失とが釣り合ってレーザ発振が行われる
。この状態における反射鏡間の定在波、すなわち縦モー
ドのモード次数は例えば２０００程度と大きく、温度変
化による工ネルギーバンドギャップの変化などによって
発振波長が容易に変化して、縦モードを制御することが
出来ない。
縦モードの制御に適する半導体レーザとして、先導波路
の界面に設けた周期的構造すなわち回折格子によって共
振器の帰還を選択的に行う分布帰還形（ＤＦＢ） レー
ザが既に知られている。
の界面に設けた周期的構造すなわち回折格子によって共
振器の帰還を選択的に行う分布帰還形（ＤＦＢ） レー
ザが既に知られている。
この回折格子は、第２図に示す如く、ブラッグ波長λ、
（回折格子の周期の２倍）において、反射率（実線）は
極大、透過率（破線）は極小となるが、回折格子による
反射では、光波の位相が１回の反射で壺π変化し、ｌ往
復では位相変化がπすなわち反転するために、このブラ
ッグ波長では発振せず、共振器の１端面から他の端面ま
での伝播中に回折格子に対して±（士±ｎ）πの位相の
ずれを生ずる波長で正帰還となり、レーザ発振が行われ
る。
（回折格子の周期の２倍）において、反射率（実線）は
極大、透過率（破線）は極小となるが、回折格子による
反射では、光波の位相が１回の反射で壺π変化し、ｌ往
復では位相変化がπすなわち反転するために、このブラ
ッグ波長では発振せず、共振器の１端面から他の端面ま
での伝播中に回折格子に対して±（士±ｎ）πの位相の
ずれを生ずる波長で正帰還となり、レーザ発振が行われ
る。
この発振条件のうち位相のずれが士麦πである２波長に
ついて闇値電流が最も小さく、従来のＤＦＢレーザの縦
モードは図に示す如く、この２波長λ３、λ２のモード
からなる。
ついて闇値電流が最も小さく、従来のＤＦＢレーザの縦
モードは図に示す如く、この２波長λ３、λ２のモード
からなる。
縦モードを単一にするために反射率に非対称性を与える
構造が既に試みられているが、十分な不要モード抑制効
果を得るに至らない。またこの目的のために第３図に示
す如き構造が提案されている。図において、１１は活性
層、１２は導波層、１３及び１４は閉じ込め層であり、
導波層１２と閉じ込め層１３との界面に回折格子１５が
形成されている。本従来例では回折格子１５の周期をそ
の中間の位置１６で壺π飛曜させることにより士πの位
相差を与えているが、この構造を実際に安定して製造す
ることは容易ではない。
構造が既に試みられているが、十分な不要モード抑制効
果を得るに至らない。またこの目的のために第３図に示
す如き構造が提案されている。図において、１１は活性
層、１２は導波層、１３及び１４は閉じ込め層であり、
導波層１２と閉じ込め層１３との界面に回折格子１５が
形成されている。本従来例では回折格子１５の周期をそ
の中間の位置１６で壺π飛曜させることにより士πの位
相差を与えているが、この構造を実際に安定して製造す
ることは容易ではない。
すなわち、回折格子の周期は例えば波長１．３−帯域に
おいて通常０．２〜０．４−程度であり、これをリソグ
ラフィ法で実現する露光方法として２光束干渉法が通常
適用されるが、この方法で正確に前記位相差を実現する
ことは甚だ困難である。
おいて通常０．２〜０．４−程度であり、これをリソグ
ラフィ法で実現する露光方法として２光束干渉法が通常
適用されるが、この方法で正確に前記位相差を実現する
ことは甚だ困難である。
〔発明が解決しようとする問題点３
以上説明した如く単純な対称構造のＤＦＢレーザでは縦
モードが単一ではなく、その単一化を実現する製造方法
について従来満足すべき結果が得られていないために、
単−縦モードを容易に実現することを可能とする叶Ｂレ
ーザの構造の改善が強く要望されている。
モードが単一ではなく、その単一化を実現する製造方法
について従来満足すべき結果が得られていないために、
単−縦モードを容易に実現することを可能とする叶Ｂレ
ーザの構造の改善が強く要望されている。
前記問題点は、光を発生し導波するストライプ領域が、
半導体基板上に平行に、屈曲して形成され、 該ストライプ領域内の光を選択的に帰還する周期的構造
の各要素が、等間隔な平行線に沿って配設されてなる本
発明による半導体発光装置により解決される。
半導体基板上に平行に、屈曲して形成され、 該ストライプ領域内の光を選択的に帰還する周期的構造
の各要素が、等間隔な平行線に沿って配設されてなる本
発明による半導体発光装置により解決される。
本発明によるＤＦＢレーザのストライプ領域は、半導体
基板上の従来と同様なエピタキシャル成長層を用いて平
面的に形成されるが、その平面内で屈曲する形状とする
。このストライプ領域の光を選択的に帰還する回折格子
は、平坦な半導体層面上に広く形成された相互に平行で
等間隔の周期的構造の残置部分である。
基板上の従来と同様なエピタキシャル成長層を用いて平
面的に形成されるが、その平面内で屈曲する形状とする
。このストライプ領域の光を選択的に帰還する回折格子
は、平坦な半導体層面上に広く形成された相互に平行で
等間隔の周期的構造の残置部分である。
例えば第１図（ａ）に模式平面図を示す実施例では、ス
トライプ領域は平行な直線部分Ａ、Ｃ間をこれに対して
傾斜する直線部分Ｂで接続する形状とされ、回折格子は
すべて直線部分Ａ、Ｃの方向のピッチ八で配設されてい
る。
トライプ領域は平行な直線部分Ａ、Ｃ間をこれに対して
傾斜する直線部分Ｂで接続する形状とされ、回折格子は
すべて直線部分Ａ、Ｃの方向のピッチ八で配設されてい
る。
この直線部分Ｂの長さをし、その直線部分Ａ、Ｃに対す
る角度をθとすれば、直線部分Ｂの回折格子の導波方向
のピッチはＡ ／ＣｏＳθ、その周期数はＬ ｃｏｓθ
／八となる。この結果、長さが等しいストライプ領域が
一直線状に形成された場合に比較して、この直線部分Ｂ
においてＬ（１−ｃｏｓθ）／Ａだけ回折格子の周期数
を減少させた効果が得られる。
る角度をθとすれば、直線部分Ｂの回折格子の導波方向
のピッチはＡ ／ＣｏＳθ、その周期数はＬ ｃｏｓθ
／八となる。この結果、長さが等しいストライプ領域が
一直線状に形成された場合に比較して、この直線部分Ｂ
においてＬ（１−ｃｏｓθ）／Ａだけ回折格子の周期数
を減少させた効果が得られる。
従って回折格子の次数をｍとして、
２ ｍ Ｌ （１−ｃｏｓθ）／Ａ＝１が成立するし、
θを選択することにより、ブラッグ波長の光がこのスト
ライプ領域の端面間を導波される間に、回折格子に対し
て麦πの位相のずれを生じて正帰還となり、単−縦モー
ドのレーザ発振が行われる。
θを選択することにより、ブラッグ波長の光がこのスト
ライプ領域の端面間を導波される間に、回折格子に対し
て麦πの位相のずれを生じて正帰還となり、単−縦モー
ドのレーザ発振が行われる。
なお以上の説明ではストライプ領域を最も簡明な直線部
分の組合せとしているが、屈曲数がこれより多くても又
曲線部分が含まれても同様の効果が得られる。
分の組合せとしているが、屈曲数がこれより多くても又
曲線部分が含まれても同様の効果が得られる。
本発明の構造では回折格子を構成する各要素はすべて平
行で等間隔に形成され、２光束干渉法による１回の露光
で露光処理が完了するために、製造プロセスの困難さを
伴わない。
行で等間隔に形成され、２光束干渉法による１回の露光
で露光処理が完了するために、製造プロセスの困難さを
伴わない。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。。
第１図（ａ）は本発明の実施例の半導体基体の模式平面
図、同図（ｂ）はその側断面図である。
図、同図（ｂ）はその側断面図である。
図において、１はｎ型ＩｎＰ半導体基板、２はｎ型１ｎ
Ｐ閉じ込め層、３は例えばルミネセンスピーク波長Ａｇ
”１．２ｐｍ、厚さＱ、２ｔｔｍ、不純物濃度１×ｌ０
ＩｆｌｃＩ１１−３程度のｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
４は例えばルミネセンスピーク波長λｇ＝１．３．ｇｍ
、厚さ０．１５．ｎ程度でノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
活性層、５はｐ型ＩｎＰ閉じ込め層、６はｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層であり、これらの半導体層からなる
ストライプ領域をｐ型１ｎＰ層７、ｎ型ＩｎＰ層８で埋
め込んでいる。
Ｐ閉じ込め層、３は例えばルミネセンスピーク波長Ａｇ
”１．２ｐｍ、厚さＱ、２ｔｔｍ、不純物濃度１×ｌ０
ＩｆｌｃＩ１１−３程度のｎ型ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
４は例えばルミネセンスピーク波長λｇ＝１．３．ｇｍ
、厚さ０．１５．ｎ程度でノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
活性層、５はｐ型ＩｎＰ閉じ込め層、６はｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰコンタクト層であり、これらの半導体層からなる
ストライプ領域をｐ型１ｎＰ層７、ｎ型ＩｎＰ層８で埋
め込んでいる。
本実施例の叶Ｂ回折格子９は、ｎ型１ｎＧａＡｓＰ導波
層３のエピタキシャル成長に先立ってｎ型１ｎＰ閉じ込
め層２の上面に、次数ｍ＝２に該当するピッチＡ ＝
４００ａｍとして形成されるが、そのパターン形成は従
来技術により、例えばヘリウム−カドミウム（Ｈｅ −
Ｃｄ）レーザ光による２光束干渉・法を適用して容易に
行うことができる。
層３のエピタキシャル成長に先立ってｎ型１ｎＰ閉じ込
め層２の上面に、次数ｍ＝２に該当するピッチＡ ＝
４００ａｍとして形成されるが、そのパターン形成は従
来技術により、例えばヘリウム−カドミウム（Ｈｅ −
Ｃｄ）レーザ光による２光束干渉・法を適用して容易に
行うことができる。
スト乞イブ領域の平面形状は図示の如く、直線部分ＡＳ
Ｃは（０１１）方向とし、直線部分Ｂはこれに対してθ
＝２．６度の方向で長さＬ＝１００，１１１１としてい
る。なおストライプ領域の幅は活性層４で約２ＪＩＴｍ
、レーザ長は約４００−であるが、このストライプ領域
の形成はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６成長後、メ
サエッチングのためのマスクをこの形状に形成し、従来
技術によるエツチングを行うことにより容易に実施可能
であり、電極等の形成、襞間等によるレーザ端面の形成
なども従来技術により行うことができる。
Ｃは（０１１）方向とし、直線部分Ｂはこれに対してθ
＝２．６度の方向で長さＬ＝１００，１１１１としてい
る。なおストライプ領域の幅は活性層４で約２ＪＩＴｍ
、レーザ長は約４００−であるが、このストライプ領域
の形成はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６成長後、メ
サエッチングのためのマスクをこの形状に形成し、従来
技術によるエツチングを行うことにより容易に実施可能
であり、電極等の形成、襞間等によるレーザ端面の形成
なども従来技術により行うことができる。
本実施例を動作せしめて、ブラッグ波長の単−縦モード
発振が確認された。
発振が確認された。
以上説明した実施例はＢＨ槽構造あるが、活性層等のス
トライプ領域の構造、製造方法等がこれｂは異なる半導
体発光装置、例えばＳＭＬ（ＳｅｐａｒａｔｅｄＭｕｌ
ｔｉｃｌａｄ １ａｙｅｒ）レーザ等にも同様に本発明
を適用することが出来、更に例えばガリウム砒素／アル
ミニウムガリウム砒素（ＧａＡｓ／ＡＩＧａＡｓ）系な
ど、他の半導体材料を用いる半導体発光装置についても
、同様の効果を得ることができる。
トライプ領域の構造、製造方法等がこれｂは異なる半導
体発光装置、例えばＳＭＬ（ＳｅｐａｒａｔｅｄＭｕｌ
ｔｉｃｌａｄ １ａｙｅｒ）レーザ等にも同様に本発明
を適用することが出来、更に例えばガリウム砒素／アル
ミニウムガリウム砒素（ＧａＡｓ／ＡＩＧａＡｓ）系な
ど、他の半導体材料を用いる半導体発光装置についても
、同様の効果を得ることができる。
以上説明した如く本発明によれば、単−縦モードの半導
体レーザを容易に製造し提供することが可能となり、光
通信等の光を情報信号の媒体とするシステムの高度化及
び多様化に大きく寄与することができる。
体レーザを容易に製造し提供することが可能となり、光
通信等の光を情報信号の媒体とするシステムの高度化及
び多様化に大きく寄与することができる。
第１図（ａ）は本発明の実施例の半導体基体の模式第１
図（ｂ）はその側断面図、 第２図は従来のＤＦＢレーザの動作説明図、第３図は位
相制御の従来例の模式側断面図である。 図において、 ｌはｎ型１ｎＰ半導体基板、 ２はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ３はｎ型１ｎＧａＡｓＰ導波層、 ４はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ５はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、 ６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、７はｐ型ＩｎＰ
層、 ８はｎ型１ｎＰ層、 ９はＤＦＢ回折格子を示す。 ＄３ｇ
図（ｂ）はその側断面図、 第２図は従来のＤＦＢレーザの動作説明図、第３図は位
相制御の従来例の模式側断面図である。 図において、 ｌはｎ型１ｎＰ半導体基板、 ２はｎ型１ｎＰ閉じ込め層、 ３はｎ型１ｎＧａＡｓＰ導波層、 ４はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ５はｐ型１ｎＰ閉じ込め層、 ６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、７はｐ型ＩｎＰ
層、 ８はｎ型１ｎＰ層、 ９はＤＦＢ回折格子を示す。 ＄３ｇ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光を発生し導波するストライプ領域が、半導体基板面に
平行に、屈曲して形成され、 該ストライプ領域内の光を選択的に帰還する周期的構造
の各要素が、等間隔な平行線に沿って配設されてなるこ
とを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104785A JPS61288480A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13104785A JPS61288480A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61288480A true JPS61288480A (ja) | 1986-12-18 |
Family
ID=15048773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13104785A Pending JPS61288480A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61288480A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01201977A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-14 | Canon Inc | 半導体レーザー装置 |
| JPH0336779A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光論理素子 |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP13104785A patent/JPS61288480A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01201977A (ja) * | 1988-02-08 | 1989-08-14 | Canon Inc | 半導体レーザー装置 |
| JPH0336779A (ja) * | 1989-07-03 | 1991-02-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光論理素子 |
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