JPS6175585A - 埋め込み形半導体レ−ザ - Google Patents
埋め込み形半導体レ−ザInfo
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- JPS6175585A JPS6175585A JP59197409A JP19740984A JPS6175585A JP S6175585 A JPS6175585 A JP S6175585A JP 59197409 A JP59197409 A JP 59197409A JP 19740984 A JP19740984 A JP 19740984A JP S6175585 A JPS6175585 A JP S6175585A
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- JP
- Japan
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- layer
- type inp
- active layer
- layers
- type
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- 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
- H01S5/20—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
- 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
-
- 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
- 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
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geometry (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】
(発明の分野)
本発明は横モードが制御された埋め込み形半導体レーザ
の構造に関する。
の構造に関する。
(従来技術の説明)
光フアイバ通信用光源として半導体レーザの高性能化が
進められている。InPを基板とするInGaAsP
系半導体レーザでは、1μmから2μmと狭い幅のI
nGaAsP活性層ストライプを禁制帯幅の大きなIn
P層で埋め込む形の埋め込み構造を形成することで10
mAから20 mAと低い発振闇値、50剣から60係
の高い微分量子効率などの良好な特性が実現されている
。しかしながら埋め込み形半導体レーザでは活性層とこ
れを埋め込む半導層との間の屈折率差が大きいため高次
横モードが発振し易い。従って高注入電流域まで安定な
基本横モードで動作させるには、高次横モードがカット
・オフになる幅、即ち発光波長が1,3μmで活性層膜
厚が01μmのとき、約1.5μm程度まで活性層幅を
狭くする必要があることが、筆者等により1983年1
月17日の電子通信学会光・量ニレ研究会の資料(番号
OQE 82−98 )で報告されている。
進められている。InPを基板とするInGaAsP
系半導体レーザでは、1μmから2μmと狭い幅のI
nGaAsP活性層ストライプを禁制帯幅の大きなIn
P層で埋め込む形の埋め込み構造を形成することで10
mAから20 mAと低い発振闇値、50剣から60係
の高い微分量子効率などの良好な特性が実現されている
。しかしながら埋め込み形半導体レーザでは活性層とこ
れを埋め込む半導層との間の屈折率差が大きいため高次
横モードが発振し易い。従って高注入電流域まで安定な
基本横モードで動作させるには、高次横モードがカット
・オフになる幅、即ち発光波長が1,3μmで活性層膜
厚が01μmのとき、約1.5μm程度まで活性層幅を
狭くする必要があることが、筆者等により1983年1
月17日の電子通信学会光・量ニレ研究会の資料(番号
OQE 82−98 )で報告されている。
この程度の活性層幅であれば、フォ) IJソグラフィ
の制御性を向上させることで再現性良く活性層ストライ
プを形成することができる。しかし、単一軸モード動作
が可能な半導体レーザとして最近急速に開発が進められ
ている分布帰還形半導体レーザでは、回折格子が形成さ
れた光ガイド層とこれに隣接する活性層の2層が確実に
必要とカりこの2層を合わせた光導波路の膜厚が0.2
μm程度と厚くなるため、尚次モードがカット・オフに
なる幅は1μm程度と更に狭くなるため、高次モードを
カット・オフにする幅での製作が難しい。そこで北村等
は1984年春の第31回応用物理学関係連合講演会の
講演予稿集191頁の19−M−2で報告している様に
、第2図に示す構造の分布帰還形埋み込みへテロ構造を
作製した。この構造ではInCLaAspの活性層3、
光ガイド層4を含むメサストライプ52の側面を埋め込
むのに、従来はInP層を用いていたのをInPよシも
屈折率の大きなInGaAsPの4元埋め込み層6を用
いることにより活性層3、光ガイド層40両側で屈折率
差を小さくしている。従って高次モードがカット・オフ
になる活性層30幅を広げることができる。特性として
は発振横モードが安定したことが報告されている。しか
しこの構造では素子製作上の再現性に問題があった。即
ち活性層の下側にある層までエツチングして溝を形成し
ているため半円孤上の溝50もしくは51へ4元埋め込
み層6を成長させる場合に、メサストライプ520両0
111の而に成長する4元埋め込み層6の厚さが比較的
薄くまたそのばらつきが大きい。場合によっては活性層
3の下側までしか成長していないこともあった。
の制御性を向上させることで再現性良く活性層ストライ
プを形成することができる。しかし、単一軸モード動作
が可能な半導体レーザとして最近急速に開発が進められ
ている分布帰還形半導体レーザでは、回折格子が形成さ
れた光ガイド層とこれに隣接する活性層の2層が確実に
必要とカりこの2層を合わせた光導波路の膜厚が0.2
μm程度と厚くなるため、尚次モードがカット・オフに
なる幅は1μm程度と更に狭くなるため、高次モードを
カット・オフにする幅での製作が難しい。そこで北村等
は1984年春の第31回応用物理学関係連合講演会の
講演予稿集191頁の19−M−2で報告している様に
、第2図に示す構造の分布帰還形埋み込みへテロ構造を
作製した。この構造ではInCLaAspの活性層3、
光ガイド層4を含むメサストライプ52の側面を埋め込
むのに、従来はInP層を用いていたのをInPよシも
屈折率の大きなInGaAsPの4元埋め込み層6を用
いることにより活性層3、光ガイド層40両側で屈折率
差を小さくしている。従って高次モードがカット・オフ
になる活性層30幅を広げることができる。特性として
は発振横モードが安定したことが報告されている。しか
しこの構造では素子製作上の再現性に問題があった。即
ち活性層の下側にある層までエツチングして溝を形成し
ているため半円孤上の溝50もしくは51へ4元埋め込
み層6を成長させる場合に、メサストライプ520両0
111の而に成長する4元埋め込み層6の厚さが比較的
薄くまたそのばらつきが大きい。場合によっては活性層
3の下側までしか成長していないこともあった。
この理由は、InPと異なり、In(]aAsPは(0
01)面内での成長速度が大きいことによる。即ち第2
図の構造の素子のn形TnP基板1の面方位は(ooi
)面であるため4元埋め込み層6は溝50もしくは溝5
1内の底の方での成長が速いためメサストライプ52の
側面での成長が比較的遅くなってしまう。以上の様に従
来の素子は製作上の再現性を高めるのが雛しい構造であ
った。
01)面内での成長速度が大きいことによる。即ち第2
図の構造の素子のn形TnP基板1の面方位は(ooi
)面であるため4元埋め込み層6は溝50もしくは溝5
1内の底の方での成長が速いためメサストライプ52の
側面での成長が比較的遅くなってしまう。以上の様に従
来の素子は製作上の再現性を高めるのが雛しい構造であ
った。
(発明の目的)
本発明の目的は活性層幅を広くすることができ横モード
制御が容易で素子製作の再現性が良好な埋め込み形半導
体レーザを提供することにある。
制御が容易で素子製作の再現性が良好な埋め込み形半導
体レーザを提供することにある。
(発明の構成)
本発明によればn形InP基板上にInGaAsP活性
層を含む複数層が積層された多層膜基板に、前記活性層
までを選択的にエツチングして発光領域となる活性層を
含むメサストライプを間に挾む平行な2本の溝を形成し
たのち、少なくとも前記メサストライプ内の活性層の側
面を覆うInGaAsP4元埋め込み層、およびp形I
nP電流ブロック層、n形InP′i!L流閉じ込め層
の少なくとも3層を前記メサストライプの上部には積層
させずに形成したのち表面全体を覆ってp形InP埋め
込み層、p形InGaAsP電極形成層を積層したこと
を特徴とする埋め込み形半導体レーザが得られる。
層を含む複数層が積層された多層膜基板に、前記活性層
までを選択的にエツチングして発光領域となる活性層を
含むメサストライプを間に挾む平行な2本の溝を形成し
たのち、少なくとも前記メサストライプ内の活性層の側
面を覆うInGaAsP4元埋め込み層、およびp形I
nP電流ブロック層、n形InP′i!L流閉じ込め層
の少なくとも3層を前記メサストライプの上部には積層
させずに形成したのち表面全体を覆ってp形InP埋め
込み層、p形InGaAsP電極形成層を積層したこと
を特徴とする埋め込み形半導体レーザが得られる。
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を示す埋め込み形の分布帰還
形半導体レーザの斜視図である。作製のIllを追って
構造を説明すると(001)面のn形InP基板1にn
形InPバッファ層2(膜厚2μm18nドープ、キャ
リア濃度5 X 1017cvr−” )、/yドープ
InGaAsP活性層3(発光波長にして1.55μm
組成、膜厚01μm)、p形InGaAsP光ガイド層
4(発光波長にして1.3μm組成、膜厚0.15μm
1Znドープ、キャリア濃度1 ×l Q” m−”
)を第1回目の液相成長で順次積層する。次に発振波長
3250 iのHe −Cdガスレーザを光源とする2
元束干渉露光、及びHBr系のエツチング液を用いたケ
ミカルエツチングによυ周期2350 X深さ1000
iの回折格子100を光ガイド層40表面に形成する。
形半導体レーザの斜視図である。作製のIllを追って
構造を説明すると(001)面のn形InP基板1にn
形InPバッファ層2(膜厚2μm18nドープ、キャ
リア濃度5 X 1017cvr−” )、/yドープ
InGaAsP活性層3(発光波長にして1.55μm
組成、膜厚01μm)、p形InGaAsP光ガイド層
4(発光波長にして1.3μm組成、膜厚0.15μm
1Znドープ、キャリア濃度1 ×l Q” m−”
)を第1回目の液相成長で順次積層する。次に発振波長
3250 iのHe −Cdガスレーザを光源とする2
元束干渉露光、及びHBr系のエツチング液を用いたケ
ミカルエツチングによυ周期2350 X深さ1000
iの回折格子100を光ガイド層40表面に形成する。
回折格子100の格子線シ返の方向は<110>方向で
ある。次に第2回目のLPB成長で回折格子100の上
にp形InPクラッド層4(膜厚2μm1Znドープ、
キャリア濃度1xio”m−”)を積層する。この時成
長前の高温雰囲気中で回折格子100の変形を防止する
ためにInPの保護基板を用いた。また成長温度は55
0℃と比較的低温に設定した。次に<110>方向に平
行な幅10μmの2本の溝50.51を、間に活性層3
の幅が25μmとなるメサストライプ52を挾む形状で
形成する。溝50ν51の方位は<110>方向であり
、p −InPクラッド層5のエツチングには塩酸とリ
ン酸の混合液、活性層3と光ガイド層4のエツチングに
は硫酸系のエツチング液を用いた。第3回目のLPE成
長においてもInP保護基板を用いた。
ある。次に第2回目のLPB成長で回折格子100の上
にp形InPクラッド層4(膜厚2μm1Znドープ、
キャリア濃度1xio”m−”)を積層する。この時成
長前の高温雰囲気中で回折格子100の変形を防止する
ためにInPの保護基板を用いた。また成長温度は55
0℃と比較的低温に設定した。次に<110>方向に平
行な幅10μmの2本の溝50.51を、間に活性層3
の幅が25μmとなるメサストライプ52を挾む形状で
形成する。溝50ν51の方位は<110>方向であり
、p −InPクラッド層5のエツチングには塩酸とリ
ン酸の混合液、活性層3と光ガイド層4のエツチングに
は硫酸系のエツチング液を用いた。第3回目のLPE成
長においてもInP保護基板を用いた。
まずp形TnGaAsP 4元埋め込み層6(発光波長
にして1.15μm5μm組成0.51の中央部の膜厚
03μm、Znドープ、キャリア濃度I X 10”a
m−” )をメサストライプ52内の活性層3、光ガイ
ド層4の側面を覆って積層する。続いてp形TnP電流
ブロック層7(平坦部での膜厚0.5μm、Znドープ
、キャリア濃度I X 10” cm−’ )、n形I
nP電流閉じ込め層8(平坦部での膜厚0,5μm、T
eドープ、キャリア濃度3 X 10” cm−” )
、p形InP埋め込み層9(平坦部での膜厚1.5μm
、Znドープ、キャリア濃度I X 10” an−”
)、p形InGaA、sPキャップ層10(発光波長
にして1.2μm組成、平坦部での膜厚0.5μm1Z
nドープ、キャリア濃度I X 10”cm””)を連
続して積層する。次に電極プロセスを。
にして1.15μm5μm組成0.51の中央部の膜厚
03μm、Znドープ、キャリア濃度I X 10”a
m−” )をメサストライプ52内の活性層3、光ガイ
ド層4の側面を覆って積層する。続いてp形TnP電流
ブロック層7(平坦部での膜厚0.5μm、Znドープ
、キャリア濃度I X 10” cm−’ )、n形I
nP電流閉じ込め層8(平坦部での膜厚0,5μm、T
eドープ、キャリア濃度3 X 10” cm−” )
、p形InP埋め込み層9(平坦部での膜厚1.5μm
、Znドープ、キャリア濃度I X 10” an−”
)、p形InGaA、sPキャップ層10(発光波長
にして1.2μm組成、平坦部での膜厚0.5μm1Z
nドープ、キャリア濃度I X 10”cm””)を連
続して積層する。次に電極プロセスを。
行い、sin、BtJ3oを用い、ストライプ状の電流
注入領域42を設けた電極構造(CrA、u p側40
、AuGeNi n側電極41)を形成する。共振器長
を250μmとして骨間しp側電極40の方を下側にし
てダイアモンドヒートシンクに融着し素子特性を調べだ
。室温での発振閾値は25mAであり、微分量子効率は
20%であった。発振横モードは高出力域まで基本モー
ドで安定であり、従って高出力域まで発振波長1.55
0μmの安定な単一軸モードの発振スペクトルを示した
。最大CW光出力は35mWであった。また最大CW動
作温度は105℃であり、この様な高温域まで安定な基
本横モードで動作した。4元埋め込み層6は第1図に示
す素子構造からも判るように、成長膜厚を制御すれば必
ず活性層3、及び光ガイド層4の側面を覆って成長する
。従って安定な基本横モードで発振する素子が得られる
歩留りは極めて高く90チ以上であった。ウェハ内での
均一性とともに成長ウェハ間での再現性も良好であった
。
注入領域42を設けた電極構造(CrA、u p側40
、AuGeNi n側電極41)を形成する。共振器長
を250μmとして骨間しp側電極40の方を下側にし
てダイアモンドヒートシンクに融着し素子特性を調べだ
。室温での発振閾値は25mAであり、微分量子効率は
20%であった。発振横モードは高出力域まで基本モー
ドで安定であり、従って高出力域まで発振波長1.55
0μmの安定な単一軸モードの発振スペクトルを示した
。最大CW光出力は35mWであった。また最大CW動
作温度は105℃であり、この様な高温域まで安定な基
本横モードで動作した。4元埋め込み層6は第1図に示
す素子構造からも判るように、成長膜厚を制御すれば必
ず活性層3、及び光ガイド層4の側面を覆って成長する
。従って安定な基本横モードで発振する素子が得られる
歩留りは極めて高く90チ以上であった。ウェハ内での
均一性とともに成長ウェハ間での再現性も良好であった
。
以上の実施例では、活性層3と回折格子100とが形成
光ガイド層4を含む構造の素子について示したが、これ
に限らず、単層の活性層の場合は勿論のこと、更に複雑
な多層構造を有す埋め込み形半導体レーザ構造の場合で
も活性層の横方向の屈折率差を小さくでき安定な基本横
モードで動作させ易くするために本発明の構造を適用す
ることが可能である。
光ガイド層4を含む構造の素子について示したが、これ
に限らず、単層の活性層の場合は勿論のこと、更に複雑
な多層構造を有す埋め込み形半導体レーザ構造の場合で
も活性層の横方向の屈折率差を小さくでき安定な基本横
モードで動作させ易くするために本発明の構造を適用す
ることが可能である。
(発明の効果)
本発明の埋め込み形半導体レーザでは、活性層の両側に
屈折率の大きな半導体層を再現性良く形成できることか
ら、安定な基本横モード発振を示す素子が歩留り良く作
製することができ、生産性に優れることが特長である。
屈折率の大きな半導体層を再現性良く形成できることか
ら、安定な基本横モード発振を示す素子が歩留り良く作
製することができ、生産性に優れることが特長である。
第1図は本発明の実施例を示す斜視図、第2図は従来例
を示す斜視図である。図中、■はn形InP基板、2は
n形InPバッファ層、3はInGaAsP活性層、4
はp形InGaAsP光ガイド層、5はp形InPクラ
ッド層、6はp形InGaAaP 4元埋め込み層、7
はp形InP電流ブロック層、8はn形InP電流閉じ
込め層、9はp形TnP埋め込み層、10はp形InG
aAsPキャップ層、100は回折格子、50.51は
平行な2本の溝、52はメサストライプ、30は5if
t膜、40はp側電極、41はn側電極、42は電流注
入領域である。
を示す斜視図である。図中、■はn形InP基板、2は
n形InPバッファ層、3はInGaAsP活性層、4
はp形InGaAsP光ガイド層、5はp形InPクラ
ッド層、6はp形InGaAaP 4元埋め込み層、7
はp形InP電流ブロック層、8はn形InP電流閉じ
込め層、9はp形TnP埋め込み層、10はp形InG
aAsPキャップ層、100は回折格子、50.51は
平行な2本の溝、52はメサストライプ、30は5if
t膜、40はp側電極、41はn側電極、42は電流注
入領域である。
Claims (1)
- n形InP基板上にInGaAsP活性層を含む複数層
が積層された多層膜基板に、前記活性層までを選択的に
エッチングして発光領域となる活性層を含むメサストラ
イプを間に挾む平行な2本の溝を形成したのち、少なく
とも前記メサストライプ内の活性層の側面を覆うInG
aAsP4元埋め込み層、およびp形InP電流ブロッ
ク層、n形InP電流閉じ込め層の少なくとも3層を前
記メサストライプの上部には積層させずに形成したのち
表面全体を覆ってp形InP埋み込み層、p形InGa
AsP電極形成層を積層したことを特徴とする埋め込み
形半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59197409A JPS6175585A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59197409A JPS6175585A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6175585A true JPS6175585A (ja) | 1986-04-17 |
Family
ID=16374032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59197409A Pending JPS6175585A (ja) | 1984-09-20 | 1984-09-20 | 埋め込み形半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6175585A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169085A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Nec Corp | 2重チヤネル型プレ−ナ埋込み構造半導体レ−ザ |
US6009112A (en) * | 1994-09-16 | 1999-12-28 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser and manufacturing method therefor |
-
1984
- 1984-09-20 JP JP59197409A patent/JPS6175585A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169085A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Nec Corp | 2重チヤネル型プレ−ナ埋込み構造半導体レ−ザ |
JPH0545078B2 (ja) * | 1987-01-05 | 1993-07-08 | Nippon Electric Co | |
US6009112A (en) * | 1994-09-16 | 1999-12-28 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser and manufacturing method therefor |
US6130108A (en) * | 1994-09-16 | 2000-10-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor laser and manufacturing method therefor |
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