JPS6180882A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS6180882A JPS6180882A JP59201657A JP20165784A JPS6180882A JP S6180882 A JPS6180882 A JP S6180882A JP 59201657 A JP59201657 A JP 59201657A JP 20165784 A JP20165784 A JP 20165784A JP S6180882 A JPS6180882 A JP S6180882A
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- Japan
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- laser
- semiconductor
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- mesa
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] 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
- 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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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- Crystallography & Structural Chemistry (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】
本発明は波長安定化を行なった半導体レーザ装置に関す
る。
る。
半導体レーザにおける波長安定化は，レーザ光に対し、
屈折率の変化による分布帰還、利得の変化による分布帰
還，もしくはその両方を与えることで可能となる．分布
帰還（Ｄｉｓｔｒ，Ｊ ｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｈ
： Ｄ Ｆ Ｂと略述する）レーザが実現されたごく初
期のころは，レーザ活性層であるＧａＡｓＩｍに直接平
面回折格子が設けられ、その活性層の両側を、より広い
バンドギャップを持ち、かつ反対の導伝型を持つ半導体
層（ｐ型ＧａＡ Ｑ Ａｓ及びｎ型ＧａＡｕＡｓ）では
さみこみ、ダブルへテロ構造を作っていた。ＧａＡｓは
、ＧａＡ Ｑ Ａｓよりも高い屈折率を持つため、屈折
率の変化によるカップリングが生じる．さらに、レーザ
活性層の厚さ自身もレーザ光の伝搬方向に対し周期的に
変化するため、利得の変化によるカップリングも生じる
。この方式は。
屈折率の変化による分布帰還、利得の変化による分布帰
還，もしくはその両方を与えることで可能となる．分布
帰還（Ｄｉｓｔｒ，Ｊ ｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｈ
： Ｄ Ｆ Ｂと略述する）レーザが実現されたごく初
期のころは，レーザ活性層であるＧａＡｓＩｍに直接平
面回折格子が設けられ、その活性層の両側を、より広い
バンドギャップを持ち、かつ反対の導伝型を持つ半導体
層（ｐ型ＧａＡ Ｑ Ａｓ及びｎ型ＧａＡｕＡｓ）では
さみこみ、ダブルへテロ構造を作っていた。ＧａＡｓは
、ＧａＡ Ｑ Ａｓよりも高い屈折率を持つため、屈折
率の変化によるカップリングが生じる．さらに、レーザ
活性層の厚さ自身もレーザ光の伝搬方向に対し周期的に
変化するため、利得の変化によるカップリングも生じる
。この方式は。
キャリアが集中する活性層に直接コルゲーションを設け
ており、結晶欠陥を多く含む周期構造の界面で、キャリ
アの非発光角結合が生じる。このため、８０〜１５０に
という低温でしか、レーザ発振が起らなかった（中村能
ＩＥＥＥ Ｊ、 ｏｆ ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ、 Ｖｏｌ、 ＱＥ−１１，ＮＯ３，４３６（
１９７５） ） 。
ており、結晶欠陥を多く含む周期構造の界面で、キャリ
アの非発光角結合が生じる。このため、８０〜１５０に
という低温でしか、レーザ発振が起らなかった（中村能
ＩＥＥＥ Ｊ、 ｏｆ ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ、 Ｖｏｌ、 ＱＥ−１１，ＮＯ３，４３６（
１９７５） ） 。
この問題を解決するため、コルゲーションを設ける部分
と、レーザ活性層を分離する（ ５ｅｐａｒａｔｅ −
ｃｏｎｆｉｎａ＋ｍｅｎｔ ｈｅｔａｒｏｓｔｒｕｃｔ
ｕｒａ ： Ｓ ＣＨ）方法がとられた（Ｈ，Ｃ，Ｃａ
５ｅｙ他Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｃｓｔｔ、 ２７
゜１４２ （１９７５）及びに、ＡｉＫ：他Ａｐｐ１．
Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ。
と、レーザ活性層を分離する（ ５ｅｐａｒａｔｅ −
ｃｏｎｆｉｎａ＋ｍｅｎｔ ｈｅｔａｒｏｓｔｒｕｃｔ
ｕｒａ ： Ｓ ＣＨ）方法がとられた（Ｈ，Ｃ，Ｃａ
５ｅｙ他Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｃｓｔｔ、 ２７
゜１４２ （１９７５）及びに、ＡｉＫ：他Ａｐｐ１．
Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ。
２７、１４５ （１９７５） ）、これにより、注入さ
れたキャリアがコルゲーション近傍にある欠陥により、
非発光再結合を起さなくなり、室温でレーザ発振が可能
となったにの場合は、レーザの利得は、レーザ光の伝搬
方向に対し、一様であり、利得によるカップリングはな
く、屈折率変化の分布によるカップリングのみである。
れたキャリアがコルゲーション近傍にある欠陥により、
非発光再結合を起さなくなり、室温でレーザ発振が可能
となったにの場合は、レーザの利得は、レーザ光の伝搬
方向に対し、一様であり、利得によるカップリングはな
く、屈折率変化の分布によるカップリングのみである。
この場合レーザの縦モードは、ブラッグ周波数に近接し
た２つのモードが等しい利得を持つため、レーザに反射
光が入射した場合に縦モードが変化し、雑音を生じる。
た２つのモードが等しい利得を持つため、レーザに反射
光が入射した場合に縦モードが変化し、雑音を生じる。
この様な反射光による影響を防ぐには、分布帰還の方法
を利得カップリングとし、レーザの縦モードを、ブラッ
グ周波数自身に一致させれば良い（Ｈ。
を利得カップリングとし、レーザの縦モードを、ブラッ
グ周波数自身に一致させれば良い（Ｈ。
Ｋｏｇｅｌｎｉｋ、 Ｊ、 ｏｆ Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙ
ｓ、 ４３．２３２７ （１９７２））。
ｓ、 ４３．２３２７ （１９７２））。
要約すると、戻り光による雑音の影響を少なく、室温で
安定に動作する周波数安定化レーザを得るには、レーザ
活性層自身に、利得の分布を与え、かつ格子欠陥の発生
を防ぐ方法及び構造を考案しなければならない。
安定に動作する周波数安定化レーザを得るには、レーザ
活性層自身に、利得の分布を与え、かつ格子欠陥の発生
を防ぐ方法及び構造を考案しなければならない。
特開昭５０−１１４１８６号には、上記構造について述
べているが、利得領域を周期的に配置する方法として、
レーザ活性層を含むダブルへテロ領域をイオンミリング
又は、化学エツチングで除去したあと、液相成長により
ＧａＡ Ｑ Ａｓで埋め込んでいる。
べているが、利得領域を周期的に配置する方法として、
レーザ活性層を含むダブルへテロ領域をイオンミリング
又は、化学エツチングで除去したあと、液相成長により
ＧａＡ Ｑ Ａｓで埋め込んでいる。
、ヵ１．４カ１８、イオッｆｉ ＩＪアケ、。よう、ッ
ヶアヮ １は、欠陥を多く発生させることが知られ
ており、又、化学エツチングでは、深さ１μ以上の溝を
数１０００人のピッチで作製することはできず、今回意
図した目的に合致しない。
ヶアヮ １は、欠陥を多く発生させることが知られ
ており、又、化学エツチングでは、深さ１μ以上の溝を
数１０００人のピッチで作製することはできず、今回意
図した目的に合致しない。
特開昭５１−７１６８４号は、レーザのｐ側電極とｐ型
ＧａＡ Ｑ Ａｓクラッド層の間に、周期的にＣｒをド
ーピングしたＧａＡｑを設け、レーザの伝播方向の注入
電流密度に周期性を持たせ１分布帰還型レーザとしてい
る。しかしながら、レーザ光を結晶の厚さ方向に、低損
失で閉じこめるには、厚さ１〜１．５μｍのクラッド層
が必要であり１分布帰還をもたせた電流密度は、活性層
において電流の拡がりにより一様になってしまう。
ＧａＡ Ｑ Ａｓクラッド層の間に、周期的にＣｒをド
ーピングしたＧａＡｑを設け、レーザの伝播方向の注入
電流密度に周期性を持たせ１分布帰還型レーザとしてい
る。しかしながら、レーザ光を結晶の厚さ方向に、低損
失で閉じこめるには、厚さ１〜１．５μｍのクラッド層
が必要であり１分布帰還をもたせた電流密度は、活性層
において電流の拡がりにより一様になってしまう。
この効果を防ぐために、活性層に直接プロトン等を周期
的に打ち込んで、電流密度に分布をもたせる方法が報告
されている（特開昭５２−４５８８８号）。
的に打ち込んで、電流密度に分布をもたせる方法が報告
されている（特開昭５２−４５８８８号）。
しかしながら、プロトンを活性層に打込んだレーザは、
欠陥が多く発生し、レーザの横モードを制御する場合で
すら、実用化に到っていない。
欠陥が多く発生し、レーザの横モードを制御する場合で
すら、実用化に到っていない。
本発明は、縦単一モードにおけるモードの乱れが少なく
、低しきい値発振を可能とする。又、結晶に格子欠陥の
少なくし得ることは装置の寿命に有利でもある。
、低しきい値発振を可能とする。又、結晶に格子欠陥の
少なくし得ることは装置の寿命に有利でもある。
本発明の骨子は次の通りである。
本発明の利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、利得
結合に必要な利得の分布を得る方法として、半導体層で
形成された超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）領域を
利得を生じる領域として周期的に配置し、この領域の間
を当該レーザ光に対し透明な物質で埋め込む構造を有せ
しめる。
結合に必要な利得の分布を得る方法として、半導体層で
形成された超格子（ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ）領域を
利得を生じる領域として周期的に配置し、この領域の間
を当該レーザ光に対し透明な物質で埋め込む構造を有せ
しめる。
この構造を適用するに有用な形態は分布帰還を与える手
段が半導体層で構成される超格子領域と、その超格子の
相互拡散によって形成された無秩序化領域との繰り返し
周期構造によって構成されるものである。
段が半導体層で構成される超格子領域と、その超格子の
相互拡散によって形成された無秩序化領域との繰り返し
周期構造によって構成されるものである。
この繰り返し周期（Ａ）は次の一般式に従がって決めれ
ば良い。
ば良い。
２ｎ。
ここで、λはレーザの発振波長、
悲はこの周期構造（回折格子に相当）の次数、
ｎｌは導波路の等側屈折率である。
超格子領域で構成される活性領域の厚さは通常０．１
μｍ−１，０μｍ程度である。従って、無秩序化領域の
厚さもこれに準じた厚さとなす。
μｍ−１，０μｍ程度である。従って、無秩序化領域の
厚さもこれに準じた厚さとなす。
超格子の相互拡散は不純物を所定領域に拡散。
イオン打込み等の方法によって導入し、次いで熱処理を
施こすことによって実現される。不純物の横方向への拡
散の観点から無秩序化領域の厚さは。
施こすことによって実現される。不純物の横方向への拡
散の観点から無秩序化領域の厚さは。
周期と同程度までが好都合である。この超格子の相互拡
散そのものは下記の論文等に教えられている。
散そのものは下記の論文等に教えられている。
（１） Ｗ、 Ｄ、 Ｌａｉｄｉｇ他： Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ３８゜７７６ （１９８１）
“Ｄｉｓｏｒｄｅｒ ｏｆ ａｎ Ａ Ｑ Ａｓ−
ＧａＡｓ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｂｙ ｉｍｐｕｒ
ｉｔｙ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ”（２） Ｊ、 Ｊ、 Ｃ
ｏｌｅｍａｎ他： Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ
、 ４０゜９０４ （１９８２） “Ｄｉｓｏｒｄｅ
ｒ ｏｆ ａｎ Ａ Ｑ Ａｓ−ＧａＡｓ５ｕｐｅｒｌ
ａｔｔｉｃｅ ｂｙ ５ｉｌｉｃｏｎ ｉｎ＋ｐｌａｎ
ｔａｔｉｏｎ”ＧａＡｓ／ＧａＡ ｎ Ａｓ系に関して
いえばこの技術はたとえばＺｎやＳＬなどの不純物をｌ
Ｘｌ０”個／ｄ程度に拡散又はイオン打込によりＧａＡ
ｓ／ ＧａＡ ｎ Ａｓ等の超格子中にドーピングし、
熱処理を加えることで、超格子中のＧａとＡＱが相互拡
散し、超格子が均質なＧａＡ Ｑ Ａｓの合金になる現
象である。
Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ３８゜７７６ （１９８１）
“Ｄｉｓｏｒｄｅｒ ｏｆ ａｎ Ａ Ｑ Ａｓ−
ＧａＡｓ５ｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅ ｂｙ ｉｍｐｕｒ
ｉｔｙ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ”（２） Ｊ、 Ｊ、 Ｃ
ｏｌｅｍａｎ他： Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ
、 ４０゜９０４ （１９８２） “Ｄｉｓｏｒｄｅ
ｒ ｏｆ ａｎ Ａ Ｑ Ａｓ−ＧａＡｓ５ｕｐｅｒｌ
ａｔｔｉｃｅ ｂｙ ５ｉｌｉｃｏｎ ｉｎ＋ｐｌａｎ
ｔａｔｉｏｎ”ＧａＡｓ／ＧａＡ ｎ Ａｓ系に関して
いえばこの技術はたとえばＺｎやＳＬなどの不純物をｌ
Ｘｌ０”個／ｄ程度に拡散又はイオン打込によりＧａＡ
ｓ／ ＧａＡ ｎ Ａｓ等の超格子中にドーピングし、
熱処理を加えることで、超格子中のＧａとＡＱが相互拡
散し、超格子が均質なＧａＡ Ｑ Ａｓの合金になる現
象である。
この現象をＧａＡｓ／ ＧａＡ Ｑ Ａｓ多重量子井戸
型レーザ活性層に応用し、レーザ光の進行方向に周期的
に相互拡散を生じさせ、レーザ光に対して透明な非利得
領域を作る。一般に超格子構造を無秩序化することによ
ってこの領域は、実効的に多重量子井戸領域の持つバン
ドギャップより大きいギャップを持つため、電流は相互
拡散して領域以外を流れる。こうして当初意図した利得
領域の周期的な分布を得る。
型レーザ活性層に応用し、レーザ光の進行方向に周期的
に相互拡散を生じさせ、レーザ光に対して透明な非利得
領域を作る。一般に超格子構造を無秩序化することによ
ってこの領域は、実効的に多重量子井戸領域の持つバン
ドギャップより大きいギャップを持つため、電流は相互
拡散して領域以外を流れる。こうして当初意図した利得
領域の周期的な分布を得る。
相互拡散して超格子が消滅した領域と、超格子との境界
は、電子顕微鏡による観察で、格子の乱れがないことを
確認しており欠陥や、転移のない利得の周期分布が実現
できた。 １〔発明の
実施例〕 実施例１゜ 第１図を参照して実施例を説明する。第１図はレーザ光
の進行方向を平行な面における断面図で、周期構造の一
部を拡大しである。
は、電子顕微鏡による観察で、格子の乱れがないことを
確認しており欠陥や、転移のない利得の周期分布が実現
できた。 １〔発明の
実施例〕 実施例１゜ 第１図を参照して実施例を説明する。第１図はレーザ光
の進行方向を平行な面における断面図で、周期構造の一
部を拡大しである。
ｐ型ＧａＡｓ基板（１）の上に周知の分子線エピタキシ
法でｐ型Ｇａ、、、 ｇ Ａ Ｑ １１．３ ｍ Ａｇ
クラッド層（２）厚さ３μｍ、ｐ型Ｇａ、、７Ａ Ｑ
ｏ） Ａｓ光ガイド層（３）（厚さ０．７ μｍ）、多
重量子井戸レーザ活性層（５）（ＧａＡｓの厚さ８０人
の層、 ＧａｏｔＡ ｆｌ 、３Ａｓの厚さ６０人の層
各５層を交互に接層する）、およびｎ型Ｇａ、、Ａ １
１．３Ａｓ光ガイド層（７）（５００人）を順次成長し
た。なお、７！６は多重量子井戸活性層の保護膜で、光
ガイド層と同等の層で構成して十分である。こうして標
準した積層体上にイオン打込用マスクとしてＭｏを１０
００人蒸着した。ホログラフィック露光法で１周期２５
８０人のフォトレジストのグレーティングをＭｏ膜上に
作り、フロン系ガスを用いた周知のドライエツチングで
、Ｍｏに回折格子パターンを切った。Ｓｉイオンを２０
０ｋｅＶ、ドーズ量１０１４／ｃｄで打込んだ。ＭＯマ
スク除去後、 ｆｆ（７）の表面層の一部をエツチング
で除去し、洗浄表面を出した後、ｎ型 Ｇａ６．ｉｓＡ Ｑ ｏ、、、Ａｓクラッド層（８）（
厚さ１．５ μｍ）、ｎ型ＧａＡｓキャップ層（９）
を分子線エピタキシ法で成長した。続いてＡｓ圧下で８
００”Ｃで１時間アニールを行った。第１図において、
５はＧａＡｓ／ＧａＡ Ｑ Ａｓ超格子領域で、レーザ
の利得を生じる領域であり、４はＳｉイオンにより超格
子の消失が起った領域で、レーザ光に対して透明な非利
得領域となっている。レーザは全長５００μｍでレーザ
の両端各５０μｍの領域は、ファブリペローモードの発
生を抑えるためＳｉを全部ドーピングして超格子を消滅
させた。アニールの終ったウェーハーは、通常の埋め込
みへテロ型半導体レーザ（埋め込みへテロ型半導体レー
ザに関してはＮ。
法でｐ型Ｇａ、、、 ｇ Ａ Ｑ １１．３ ｍ Ａｇ
クラッド層（２）厚さ３μｍ、ｐ型Ｇａ、、７Ａ Ｑ
ｏ） Ａｓ光ガイド層（３）（厚さ０．７ μｍ）、多
重量子井戸レーザ活性層（５）（ＧａＡｓの厚さ８０人
の層、 ＧａｏｔＡ ｆｌ 、３Ａｓの厚さ６０人の層
各５層を交互に接層する）、およびｎ型Ｇａ、、Ａ １
１．３Ａｓ光ガイド層（７）（５００人）を順次成長し
た。なお、７！６は多重量子井戸活性層の保護膜で、光
ガイド層と同等の層で構成して十分である。こうして標
準した積層体上にイオン打込用マスクとしてＭｏを１０
００人蒸着した。ホログラフィック露光法で１周期２５
８０人のフォトレジストのグレーティングをＭｏ膜上に
作り、フロン系ガスを用いた周知のドライエツチングで
、Ｍｏに回折格子パターンを切った。Ｓｉイオンを２０
０ｋｅＶ、ドーズ量１０１４／ｃｄで打込んだ。ＭＯマ
スク除去後、 ｆｆ（７）の表面層の一部をエツチング
で除去し、洗浄表面を出した後、ｎ型 Ｇａ６．ｉｓＡ Ｑ ｏ、、、Ａｓクラッド層（８）（
厚さ１．５ μｍ）、ｎ型ＧａＡｓキャップ層（９）
を分子線エピタキシ法で成長した。続いてＡｓ圧下で８
００”Ｃで１時間アニールを行った。第１図において、
５はＧａＡｓ／ＧａＡ Ｑ Ａｓ超格子領域で、レーザ
の利得を生じる領域であり、４はＳｉイオンにより超格
子の消失が起った領域で、レーザ光に対して透明な非利
得領域となっている。レーザは全長５００μｍでレーザ
の両端各５０μｍの領域は、ファブリペローモードの発
生を抑えるためＳｉを全部ドーピングして超格子を消滅
させた。アニールの終ったウェーハーは、通常の埋め込
みへテロ型半導体レーザ（埋め込みへテロ型半導体レー
ザに関してはＮ。
Ｃｈｉｎｏｎｅ他、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｏｔｔ
、 ３５．５２３．１９７９年等に報告されている）と
同様のプロセスを用いて。
、 ３５．５２３．１９７９年等に報告されている）と
同様のプロセスを用いて。
活性層をストライプ幅を１μｍとし、埋め込み層ＧａＡ
ａＡｓ１６で埋め込み、レーザを作製した。即ち、レー
ザの進行方向に添って所定巾のメサ状領域を形成し１次
いでその両側面に光をこのメサ状領域内にとじ込めるべ
く半導体層を成長せしめる（埋め込み層）。
ａＡｓ１６で埋め込み、レーザを作製した。即ち、レー
ザの進行方向に添って所定巾のメサ状領域を形成し１次
いでその両側面に光をこのメサ状領域内にとじ込めるべ
く半導体層を成長せしめる（埋め込み層）。
次いで、メサ状領域の上部に当たる電流注入領域を残し
てＳｉｎ、膜等で絶縁膜（９）を形成し、この上に電極
１０を形成する。又、半導体基板の裏面に電極１１を形
成する。
てＳｉｎ、膜等で絶縁膜（９）を形成し、この上に電極
１０を形成する。又、半導体基板の裏面に電極１１を形
成する。
第２図は本例の斜視図でその一部分をカットして結晶内
部をわかりやすく示している。符号は第１図のものと同
様の部位を示している。
部をわかりやすく示している。符号は第１図のものと同
様の部位を示している。
レーザ発振のしきい値は、２５ｍＡで、発振波長は８３
８ｎｍであった。レーザ光の一部を鏡で反射し、レーザ
共振器中に戻して、雑音の発生を調べた。この結果通常
の回折格子を持つＤＦＢレーザの２倍の戻り光強度まで
、安定に動作した。
８ｎｍであった。レーザ光の一部を鏡で反射し、レーザ
共振器中に戻して、雑音の発生を調べた。この結果通常
の回折格子を持つＤＦＢレーザの２倍の戻り光強度まで
、安定に動作した。
本発明の第１の目的である縦単一モードの安定化という
観点からは必らずしも埋め込みへテロ型とする必要はな
いが、横モード安定化の代表的な埋め込みへテロ型を本
実施例では用いた。
観点からは必らずしも埋め込みへテロ型とする必要はな
いが、横モード安定化の代表的な埋め込みへテロ型を本
実施例では用いた。
当然、横モード安定化のための既存の手段を本発明と併
用することは自由である。
用することは自由である。
実施例２゜
実施例１はｐ型基板を用いた例であったが、ｎ型基板を
用いても全く同様に本発明を実施し得ることはいうまで
もない。
用いても全く同様に本発明を実施し得ることはいうまで
もない。
ｎ型ＧａＡｓ （面方位１ｏＯ）基板上に分子線エピタ
キシ法でｎ −Ｇａｌｌ、、Ａ Ｑ ｏ、ａｓａ８クラ
ッド層を厚さ３層ｍ、ｎ型−Ｇａ０．、 Ａ Ｑ 、
、 Ａｓ光ガイド層を厚さ０．７ μｍ、アンドープ多
重量子井戸（厚さ８０人のＧａＡｓ層と厚さ３５人のＧ
ａ、４ Ａ ｎ ａ、ｚ Ａｓ層を各５層交互に積層す
る）レーザ活性層、ｐ型Ｇａ、、、 Ａ Ｑ ６．３
Ａｓバッファ層（５００人）を成長する０次いで通常の
イオン打込法で、Ｓｉイオンを実施例１と同様の方法で
打込み、アニールをすることでレーザ活性層中に、超格
子領域と、無秩序化を起した超格子領域が交互にならん
だ２６００人の周期構造を得た。
キシ法でｎ −Ｇａｌｌ、、Ａ Ｑ ｏ、ａｓａ８クラ
ッド層を厚さ３層ｍ、ｎ型−Ｇａ０．、 Ａ Ｑ 、
、 Ａｓ光ガイド層を厚さ０．７ μｍ、アンドープ多
重量子井戸（厚さ８０人のＧａＡｓ層と厚さ３５人のＧ
ａ、４ Ａ ｎ ａ、ｚ Ａｓ層を各５層交互に積層す
る）レーザ活性層、ｐ型Ｇａ、、、 Ａ Ｑ ６．３
Ａｓバッファ層（５００人）を成長する０次いで通常の
イオン打込法で、Ｓｉイオンを実施例１と同様の方法で
打込み、アニールをすることでレーザ活性層中に、超格
子領域と、無秩序化を起した超格子領域が交互にならん
だ２６００人の周期構造を得た。
以下実施例１と同様の方法で１分布帰還型半導体レーザ
を作製した。
を作製した。
ダヨー用試料と、ア１．−ザ、まったく同じ構
１造を持つウェーハに対し、前述の装置と同様の工程
、即ちＳｉイオンを打込んだ領域と、打込まない領域を
設け、アニール処理を行なった。間者の屈折率をレーザ
の発振波長において測定したところ、測定精度の範囲内
で差は見られなかった。このことは、この実施例の試料
においては、屈折率の分布帰還はなく、純粋に利得のみ
の分布帰還が生じていることを示す。
１造を持つウェーハに対し、前述の装置と同様の工程
、即ちＳｉイオンを打込んだ領域と、打込まない領域を
設け、アニール処理を行なった。間者の屈折率をレーザ
の発振波長において測定したところ、測定精度の範囲内
で差は見られなかった。このことは、この実施例の試料
においては、屈折率の分布帰還はなく、純粋に利得のみ
の分布帰還が生じていることを示す。
前述の半導体レーザのレーザ発振のしきい値は３０ｍＡ
で、戻り光に対するレーザの安定性は。
で、戻り光に対するレーザの安定性は。
従来のＤＦＢレーザに比べ、７倍に改良された。
実施例３゜
以上に示した例はＧａＡｓ −ＧａＡ Ｑ Ａｓ系の半
導体材料を用いた例であるが、他の材料系を用いても当
然本発明を実施し得ることはいうまでもない。
導体材料を用いた例であるが、他の材料系を用いても当
然本発明を実施し得ることはいうまでもない。
ｐ型ＧａＡｓ基板上にＰ型ＧａＡｓクラッド層（厚さ３
μｍ）のＩｎｏ４ｓＧａａ、ｅｚＡＳ／ ＧａＡｓ系多
重量子井戸層（井戸層７０人、３９７１４０人を各々５
層を交互に積層する）、ｎ型ＧａＡｓキャップ層を３０
０人の厚さに成長して、半導体レーザの要部を形成して
も同様な分布帰還型半導体レーザを実現出来る。
μｍ）のＩｎｏ４ｓＧａａ、ｅｚＡＳ／ ＧａＡｓ系多
重量子井戸層（井戸層７０人、３９７１４０人を各々５
層を交互に積層する）、ｎ型ＧａＡｓキャップ層を３０
０人の厚さに成長して、半導体レーザの要部を形成して
も同様な分布帰還型半導体レーザを実現出来る。
なお上述の各層はＭ Ｏ−ＣＶ Ｄ （Ｍｃｔａｌ−ｏ
ｒ＊ａｎｉｃＣｈｅｎ＋１ｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いれば良い。
ｒ＊ａｎｉｃＣｈｅｎ＋１ｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いれば良い。
これまでの実施例と同様に、格子状のマスクを介してＳ
ｉイオンをイオン打込みし、更にｎ型ＧａＡｓクラッド
層を成長させた後、８００℃で１．５時間アンニールす
ることで目的を達成することが出来る。
ｉイオンをイオン打込みし、更にｎ型ＧａＡｓクラッド
層を成長させた後、８００℃で１．５時間アンニールす
ることで目的を達成することが出来る。
又、ＩｎＰ基板を用いても同様な目的を達成することが
出来る。たとえば、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ＭＯＣＶＤ法
でｎ −Ｉ ｎ Ｐクラッド層、アンドープＩｎＧａＡ
ｓ／ ＩｎＧａＡ Ｑ Ａｓ多重量子井戸レーザ活性層
、ｐ−ＩｎＰ層２００人を成長後、Ｓｉイオンを前能の
実施例と同様の方法で行った。Ｐ−ＩｎＰをＭＯＣＶＤ
法で成長後、アニールを行なった。−次の利得回折格子
によるカップリングで、縦単一モードを発振した。
出来る。たとえば、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ＭＯＣＶＤ法
でｎ −Ｉ ｎ Ｐクラッド層、アンドープＩｎＧａＡ
ｓ／ ＩｎＧａＡ Ｑ Ａｓ多重量子井戸レーザ活性層
、ｐ−ＩｎＰ層２００人を成長後、Ｓｉイオンを前能の
実施例と同様の方法で行った。Ｐ−ＩｎＰをＭＯＣＶＤ
法で成長後、アニールを行なった。−次の利得回折格子
によるカップリングで、縦単一モードを発振した。
実施例４゜
実施例１において、Ｓｉイオンを打込み時に用いるマス
クパターンを第３図に示すものを用いて。
クパターンを第３図に示すものを用いて。
１３で示した部分に、Ｓｉがドーピングされるようにし
た６図中で１２け、Ｓｉが打込まれない量子井戸型レー
ザ活性層で、レーザ共振器方向１４に対し、２次の回折
格子となるよう同期構造を持つ。この方法で、レーザを
作製すると、レーザ活性層が、よりバンドギャップが広
く、屈折率の低いＧａＡ Ｑ Ａｓで埋め込まれるため
、レーザの横モード閉じこめが可能になる。すなわち、
１回のプロセスで、レーザの縦モード及び横モードの制
御と。
た６図中で１２け、Ｓｉが打込まれない量子井戸型レー
ザ活性層で、レーザ共振器方向１４に対し、２次の回折
格子となるよう同期構造を持つ。この方法で、レーザを
作製すると、レーザ活性層が、よりバンドギャップが広
く、屈折率の低いＧａＡ Ｑ Ａｓで埋め込まれるため
、レーザの横モード閉じこめが可能になる。すなわち、
１回のプロセスで、レーザの縦モード及び横モードの制
御と。
キャリアの閉じ込めが可能であり、これまでの実施例で
示した様な液相成長による埋め込み成長が必要でない。
示した様な液相成長による埋め込み成長が必要でない。
レーザ発振のしきい値は、３８ｍＡであった。
以上、実施例で説明したごとく、本発明は半導体レーザ
内に凹凸のある回折格子を設けることなく、完全に平坦
な結晶成長面のままで、屈折率の分布帰還及び、利得の
分布帰還を与えることができた。この方法で作製した回
折格子上に、成長した結晶は、凹凸のある回折格子上に
成長した本−品と比べ、結晶の転移や、欠陥が非常に少
ないことが、透過型電子顕微鏡による観察で明らかにな
つた。このことは、レーザの長寿命化に良い結果を与え
る。
内に凹凸のある回折格子を設けることなく、完全に平坦
な結晶成長面のままで、屈折率の分布帰還及び、利得の
分布帰還を与えることができた。この方法で作製した回
折格子上に、成長した結晶は、凹凸のある回折格子上に
成長した本−品と比べ、結晶の転移や、欠陥が非常に少
ないことが、透過型電子顕微鏡による観察で明らかにな
つた。このことは、レーザの長寿命化に良い結果を与え
る。
この発明のもう一つの利点は、多重量子井戸におけるバ
リアの厚みを変えることで、純粋の利得カップリング又
は、利得カップリングと、屈折率カップリングの両方が
自由に選べる点である。これにより、レーザの縦モード
が選択でき、戻り光による雑音の生じにくいレーザが得
られる。
リアの厚みを変えることで、純粋の利得カップリング又
は、利得カップリングと、屈折率カップリングの両方が
自由に選べる点である。これにより、レーザの縦モード
が選択でき、戻り光による雑音の生じにくいレーザが得
られる。
以上は、レーザの機能面における特性の改良であったが
、プロセス上の見地からも、イオン打込みて分布帰還構
造を作る方法は、化学エツチングで回折格子を作る方法
と比べ、量産性に富んでい
、プロセス上の見地からも、イオン打込みて分布帰還構
造を作る方法は、化学エツチングで回折格子を作る方法
と比べ、量産性に富んでい
第１図は本発明の方法を用いて作製した分布帰還型半導
体レーザの共振器を含む面での断面図である。第７図は
埋め込み構造を用いた分布帰還型半導体レーザの例を示
す斜視図である。第３図はイオッ打込ヶ用、）−７ユウ
、バッーッを示す平面図 １である。 １・・・半導体基板、２・・・クラッド層、３・・・光
ガイド層、４・・・超格子の無秩序化領域、５・・・超
格子構造、６・・・超格子の保護層、８・・・クラッド
層、９・・・キャ！！ ￥−３凪 第１頁の絖き ＠発明者 比留間 健之 国赫市東恋ケ窪央研究所内
体レーザの共振器を含む面での断面図である。第７図は
埋め込み構造を用いた分布帰還型半導体レーザの例を示
す斜視図である。第３図はイオッ打込ヶ用、）−７ユウ
、バッーッを示す平面図 １である。 １・・・半導体基板、２・・・クラッド層、３・・・光
ガイド層、４・・・超格子の無秩序化領域、５・・・超
格子構造、６・・・超格子の保護層、８・・・クラッド
層、９・・・キャ！！ ￥−３凪 第１頁の絖き ＠発明者 比留間 健之 国赫市東恋ケ窪央研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザの発振波長に対し分布帰還を与える方式を有
する分布帰還型半導体レーザ装置において、この分布帰
還を与える手段が半導体の超格子構造と、当該レーザ光
に透明な材料領域の繰り返し周期構造とによつて構成さ
れていることを特徴とする半導体レーザ装置。 ２、前記半導体の超格子構造が光の利得領域となつてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
レーザ装置。 ３、前記レーザ光に透明な材料領域は前記半導体の超格
子構造と連続して形成された超格子構造を無秩序化して
形成される無秩序化領域なることを特徴とする特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の半導体レーザ装置。 ４、前記超格子構造の層の面内方向の周囲は、当該超格
子構造と連続して形成された超格子構造を無秩序化して
形成される無秩序化領域なることを特徴とする特許請求
の範囲第２項又は第３項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201657A JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
| US06/767,631 US4720836A (en) | 1984-09-28 | 1985-08-20 | Distributed feedback semiconductor laser |
| EP85306635A EP0177221B1 (en) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Semiconductor laser |
| DE8585306635T DE3586934T2 (de) | 1984-09-28 | 1985-09-18 | Halbleiterlaser. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59201657A JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180882A true JPS6180882A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0656906B2 JPH0656906B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=16444725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59201657A Expired - Lifetime JPH0656906B2 (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4720836A (ja) |
| EP (1) | EP0177221B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0656906B2 (ja) |
| DE (1) | DE3586934T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01246891A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-02 | Canon Inc | 分布帰還型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザの作成方法 |
| JPH0681201A (ja) * | 1992-08-31 | 1994-03-22 | Azu:Kk | トランクス |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4786951A (en) * | 1985-02-12 | 1988-11-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical element and a process for producing the same |
| DE3808875A1 (de) * | 1988-03-17 | 1989-09-28 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Halbleiteranordnung zur erzeugung einer periodischen brechungsindexverteilung und/oder periodischen verstaerkungsverteilung |
| EP0360011B1 (de) * | 1988-09-22 | 1994-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Abstimmbarer DFB-Laser |
| DE3914001A1 (de) * | 1989-04-27 | 1990-10-31 | Siemens Ag | Halbleiterlaser mit eingepraegtem modenspektrum und verfahren zu dessen herstellung |
| EP0406005B1 (en) * | 1989-06-30 | 1996-06-12 | Optical Measurement Technology Development Co. Ltd. | Semiconductor laser and manufacture method therefor |
| DE3923354A1 (de) * | 1989-07-14 | 1991-01-24 | Licentia Gmbh | Halbleiterlaser |
| US5247536A (en) * | 1990-07-25 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser distributed feedback laser including mode interrupt means |
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| GB0206226D0 (en) * | 2002-03-16 | 2002-05-01 | Intense Photonics Ltd | Electro-absorption modulator with broad optical bandwidth |
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| GB2504277A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Saw with Fan Cooling Drive Belt |
| GB2504275A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Compact Drive Mechanism for Sliding Compound Mitre Saw |
| GB2504272A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | A Support Preventing Tipping of a Mitre Saw |
| GB2504271A (en) | 2012-07-23 | 2014-01-29 | Black & Decker Inc | Saw with Elastically Deformable Drive Belt |
| GB201913317D0 (en) | 2019-09-16 | 2019-10-30 | Black & Decker Inc | Saw |
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| US4400813A (en) * | 1981-07-20 | 1983-08-23 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Crenelated-ridge waveguide laser |
| US4594603A (en) * | 1982-04-22 | 1986-06-10 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Semiconductor device with disordered active region |
| JPS59139691A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60217690A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置およびその製造方法 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP59201657A patent/JPH0656906B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-08-20 US US06/767,631 patent/US4720836A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-18 EP EP85306635A patent/EP0177221B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-09-18 DE DE8585306635T patent/DE3586934T2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0177221B1 (en) | 1992-12-30 |
| DE3586934T2 (de) | 1993-04-29 |
| EP0177221A2 (en) | 1986-04-09 |
| US4720836A (en) | 1988-01-19 |
| EP0177221A3 (en) | 1987-09-30 |
| JPH0656906B2 (ja) | 1994-07-27 |
| DE3586934D1 (de) | 1993-02-11 |
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