JPS6181688A - 分布反射型半導体レ−ザ - Google Patents
分布反射型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6181688A JPS6181688A JP20322984A JP20322984A JPS6181688A JP S6181688 A JPS6181688 A JP S6181688A JP 20322984 A JP20322984 A JP 20322984A JP 20322984 A JP20322984 A JP 20322984A JP S6181688 A JPS6181688 A JP S6181688A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributed reflection
- optical waveguide
- waveguide
- active
- reflection region
- Prior art date
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- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
- 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
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】
（産業上の利用分野）
本発明は活性導波路と分布反射領域の導波路との光の結
合が十分ととれて、作製が容易な埋め込み構造の分布反
射型半導体レーザに関する。
合が十分ととれて、作製が容易な埋め込み構造の分布反
射型半導体レーザに関する。
（従来技術とその問題点）
発振波長が制御され単一軸モード発振するレーザは光通
信等の光源として注目されている。この種のレーザの一
つの分布反射凰半導体レーザは、光を増幅する利得を有
する活性領域とある波長の反射率を高くするグレーティ
ングを有する分布反射領域の２領域を有しており、この
分布反射領域は活性領域から発する光のエネルギーより
禁制帯幅の大きな半導体層で作られる。
信等の光源として注目されている。この種のレーザの一
つの分布反射凰半導体レーザは、光を増幅する利得を有
する活性領域とある波長の反射率を高くするグレーティ
ングを有する分布反射領域の２領域を有しており、この
分布反射領域は活性領域から発する光のエネルギーより
禁制帯幅の大きな半導体層で作られる。
従来の分布反射形半導体レーザの導波路構造を第６図に
示す。図中、Ｐは活性領域、Ｑは分布反射領域を表わし
、１０は活性領域Ｐの活性導波路、１１は分布反射領域
Ｑの光導波路である。この分布反射領域Ｑの光導波路１
１は、活性領域Ｐの活性導波路１０から発する光を吸収
しないようにするため、活性領域の活性導波路１０を形
成する半導体結晶と分布反射領域の光導波路１１を形成
する半導体結晶とでは結晶組成が異ならせている。
示す。図中、Ｐは活性領域、Ｑは分布反射領域を表わし
、１０は活性領域Ｐの活性導波路、１１は分布反射領域
Ｑの光導波路である。この分布反射領域Ｑの光導波路１
１は、活性領域Ｐの活性導波路１０から発する光を吸収
しないようにするため、活性領域の活性導波路１０を形
成する半導体結晶と分布反射領域の光導波路１１を形成
する半導体結晶とでは結晶組成が異ならせている。
すなわち、従来は導波路を作製するーのに２回の成長を
必要としていた（エレクトロニクスレターズ（Ｆ：１ｌ
ｅｃｔｒｏｎ、Ｌａｔｔ 、 １７ （１９８１）９４
５参照）。
必要としていた（エレクトロニクスレターズ（Ｆ：１ｌ
ｅｃｔｒｏｎ、Ｌａｔｔ 、 １７ （１９８１）９４
５参照）。
第７図ｆａｔ〜（ｅｌ）は従来の代表的な分布反射型半
導体レーザの作製工程順に示した断面図である。第７図
Ｔａ＋に示すように、基板４上にクラッド層１を形成し
、このクラッド層１上に活性領域Ｐの活性導波路１０を
含む多層構造３を結晶成長し、さらに第２のクラッド層
２を形成する。次に、第７図（ｂｌのように部分的に活
性導波路１０を含め上部をエツチングする。そして第７
図（Ｃ）のように２回目の結晶成長によシ分布反射領域
Ｑの光導波路１１を形成する。このとき活性導波路１０
を分布反射領域の光導波路１１が直線的に連結されない
と活性領域と分布反射領域の光の結合は低下する。その
後、第７図（ｄｌ 、 （６１に示すように、凹凸の周
期構造５を形成し、さらに再度の結晶成長を行って分布
反射領域Ｑ上に組成の異なるクラッド層１２を形成する
。
導体レーザの作製工程順に示した断面図である。第７図
Ｔａ＋に示すように、基板４上にクラッド層１を形成し
、このクラッド層１上に活性領域Ｐの活性導波路１０を
含む多層構造３を結晶成長し、さらに第２のクラッド層
２を形成する。次に、第７図（ｂｌのように部分的に活
性導波路１０を含め上部をエツチングする。そして第７
図（Ｃ）のように２回目の結晶成長によシ分布反射領域
Ｑの光導波路１１を形成する。このとき活性導波路１０
を分布反射領域の光導波路１１が直線的に連結されない
と活性領域と分布反射領域の光の結合は低下する。その
後、第７図（ｄｌ 、 （６１に示すように、凹凸の周
期構造５を形成し、さらに再度の結晶成長を行って分布
反射領域Ｑ上に組成の異なるクラッド層１２を形成する
。
以上のように、分布反射型の半導体レーザを作製する際
活性領域の導波路１０と分布反射領域の導波路１１とは
各々１回の結晶成長を必要とし、その成長において分布
反射領域Ｑの光導波路１１と活性領域Ｐの導波路１０と
を位置ずれなく連結する事が必要となるが、このような
作製工程は複雑で難しい。また、通常、分布反射領域Ｑ
には電流が流れないのが望ましく、電極としては活性領
域Ｐのみに流れるように形成される必要がある。
活性領域の導波路１０と分布反射領域の導波路１１とは
各々１回の結晶成長を必要とし、その成長において分布
反射領域Ｑの光導波路１１と活性領域Ｐの導波路１０と
を位置ずれなく連結する事が必要となるが、このような
作製工程は複雑で難しい。また、通常、分布反射領域Ｑ
には電流が流れないのが望ましく、電極としては活性領
域Ｐのみに流れるように形成される必要がある。
すなわち、半導体レーザにおいて全面電極のように単純
な電極はど信頼性が高いが、従来の構造では電極を作製
する工程が複雑になるという問題がちりた。
な電極はど信頼性が高いが、従来の構造では電極を作製
する工程が複雑になるという問題がちりた。
（発明の目的）
本発明の目的は、このような問題を解決し、作製が容易
で活性導波路と分布反射領域の導波路との光の結合が十
分とれ全面電極構造が採用できる分布反射型半導体レー
ザを提供することにある。
で活性導波路と分布反射領域の導波路との光の結合が十
分とれ全面電極構造が採用できる分布反射型半導体レー
ザを提供することにある。
（発明の構成）
本発明の分布反射型半導体レーザの構成は、活性層とな
る多層ヘテロ構造の上下をクラッド層で挾みかつこの多
層ヘテロ構造の両側−を２つの長溝で挾んで形成された
第１のメサ部からなる第１０光導波路と、この第１０光
導波路の延長上の前記多層ヘテロ構造に凹凸のある周期
構造を形成しその多層ヘテロ構造を不純物拡散によシ消
失させ、かつ前記第１のメサ部の幅よシ広い幅に形成さ
れた第２のメサ部からなる第２０光導波路とを備え、こ
の第２の光導波路の上下構造が導電性ｐ −ｎ −ｐ
−ｎの半導体層構造を有することを特徴とする。
る多層ヘテロ構造の上下をクラッド層で挾みかつこの多
層ヘテロ構造の両側−を２つの長溝で挾んで形成された
第１のメサ部からなる第１０光導波路と、この第１０光
導波路の延長上の前記多層ヘテロ構造に凹凸のある周期
構造を形成しその多層ヘテロ構造を不純物拡散によシ消
失させ、かつ前記第１のメサ部の幅よシ広い幅に形成さ
れた第２のメサ部からなる第２０光導波路とを備え、こ
の第２の光導波路の上下構造が導電性ｐ −ｎ −ｐ
−ｎの半導体層構造を有することを特徴とする。
（実施例）
第１図は本発明の埋め込み構造分布反射型半導体レーザ
の一実施例の主要部の斜視図である。図中、２０は多層
ヘテロ構造３からなる活性層を含む活性導波路、２１は
との光導波路に不純物が拡散され活性層の多層ヘテロ構
造を失りた光導波路である。これらを連結した光導波路
が２つの溝３２によシ挾まれたメサ３１に形成されてお
り、とのメサ幅は活性層の多層ヘテロ構造を失りた光導
波路２１で広くなりている。また、その部分では光導波
路２１上に凹凸の周期構造５が設けられている。点線で
囲まれた内部には電流の狭さく機構をもつ半導体層であ
る。それらを含め縦、および横に切った断面図によって
層構造を説明する。
の一実施例の主要部の斜視図である。図中、２０は多層
ヘテロ構造３からなる活性層を含む活性導波路、２１は
との光導波路に不純物が拡散され活性層の多層ヘテロ構
造を失りた光導波路である。これらを連結した光導波路
が２つの溝３２によシ挾まれたメサ３１に形成されてお
り、とのメサ幅は活性層の多層ヘテロ構造を失りた光導
波路２１で広くなりている。また、その部分では光導波
路２１上に凹凸の周期構造５が設けられている。点線で
囲まれた内部には電流の狭さく機構をもつ半導体層であ
る。それらを含め縦、および横に切った断面図によって
層構造を説明する。
第２＠は第１図においてＡ −Ａ’の方向に切ったとき
のレーザの共振器方向の断面図である。図中、Ｐは活性
領域、Ｑは分布反射領域である。前述のように、２０は
多層ヘテロ構造３を有する活性層を含む活性導波路、２
１は凹凸の周期構造５を有し不純物の拡散により多層ヘ
テロ構造を消失した光導波路である。不純物の拡散によ
シ多層ヘテａ構造を消失した分布反射領域Ｑの光導波路
２１を形成する半導体の禁制帯幅は多層ヘテロ構造であ
る活性層の禁制帯幅より大きく活性導波路２０からの光
は分布反射領域Ｑで大幅な減衰をしない。
のレーザの共振器方向の断面図である。図中、Ｐは活性
領域、Ｑは分布反射領域である。前述のように、２０は
多層ヘテロ構造３を有する活性層を含む活性導波路、２
１は凹凸の周期構造５を有し不純物の拡散により多層ヘ
テロ構造を消失した光導波路である。不純物の拡散によ
シ多層ヘテａ構造を消失した分布反射領域Ｑの光導波路
２１を形成する半導体の禁制帯幅は多層ヘテロ構造であ
る活性層の禁制帯幅より大きく活性導波路２０からの光
は分布反射領域Ｑで大幅な減衰をしない。
この活性導波路２０と不純物を拡散する前の分布反射領
域の光導波路（３）とは同じ半導体多層構造でよいので
導波路を作製するのに１回の結晶成長でよく、また活性
導波路２０と分布反射領域の光導波路２１には従来の光
の結合の問題を生じない。
域の光導波路（３）とは同じ半導体多層構造でよいので
導波路を作製するのに１回の結晶成長でよく、また活性
導波路２０と分布反射領域の光導波路２１には従来の光
の結合の問題を生じない。
第２図において、電流阻止層６は、分布反射領域のメサ
３１上のみに存在するが、これは第１図中のメサ３１の
幅が分布反射領域Ｑで広いことによ）メサ正にのみ存在
するようになるからである。
３１上のみに存在するが、これは第１図中のメサ３１の
幅が分布反射領域Ｑで広いことによ）メサ正にのみ存在
するようになるからである。
第３図は第１図のＢ−Ｂ’における活性領域の断面図、
第４図は第１図のｃ−ｃ’における分布反射領域の断面
図である。この活性領域では第３図に示すように、メサ
３１の上部に存在せず溝３２を含めメサの両脇に存在す
る電流阻止層６を有する。
第４図は第１図のｃ−ｃ’における分布反射領域の断面
図である。この活性領域では第３図に示すように、メサ
３１の上部に存在せず溝３２を含めメサの両脇に存在す
る電流阻止層６を有する。
また、分布反射領域は、第４図に示すように、メサ３１
の上部にも存在する電流阻止層６を有する。
の上部にも存在する電流阻止層６を有する。
このとき半導体基板４上に積層された第１のクラッド層
１と電流阻止層６の導電性は半導体基板４を含めて同じ
であり、第２のクラッド層２．埋め込み層７及び８は半
導体基板４と導電性が異なる。
１と電流阻止層６の導電性は半導体基板４を含めて同じ
であり、第２のクラッド層２．埋め込み層７及び８は半
導体基板４と導電性が異なる。
そのため、活性領域のメサ部以外を除いてはｐ−ｎ −
ｐ −ｎの層構造となり、このため電流は活性領域のメ
サ部（２０）のみに流れ、全面電極構造が採用できる。
ｐ −ｎの層構造となり、このため電流は活性領域のメ
サ部（２０）のみに流れ、全面電極構造が採用できる。
第５図（ａｌ〜（ｆｌは本発明の実施例を作製工程順に
示した断面図である。まず、第５図（ａｌのようにｎ形
ＧａＡｓ基板４上Ｋｎ形ＧａＡｓのバッファ層を積層し
た後に、第１のクラッド層１となるｎ形のＡ見。、、
Ｇ ａ ｏ、ｙＡａ層を２μｍ成長し、その上にノンド
ープのＡｌｌ ０．２ｃａ （１，１ｌＡｓ層８０人と
ＧａＡｓ層１００人を各々交互に成長し、その上にノン
ドープのＡ１０４Ｇａ０．＠Ａｓ層を０，１μｍ成長し
て多層へｆａ構造３を形成した。この成長には有機金属
分解法（ＭＯＣＶＤ法）を用いた。この結晶成長層は従
来と比較して増えているが、１回の成長工程内で積層す
るため、成長工程自体はまりたく複雑にはならず従来と
同等である。次に、第５図（ｂｌに示すように凹凸の周
期構造５を形ネする。これも従来と同様でおるが、ウェ
ファ表面が平坦であるだけに本実施例の場合の方が容易
に形成できる。この凹凸の周期構造５は、約２６００人
の発振波長に対して２次のグレーティングを設けである
。さらに、第５図ｆｃ）に示すように、クラッド層２に
なるｐ形のる部分にＺｎ拡散を行なって拡散領域３０を
形成し、分布反射領域の光導波路２１を形成した。これ
以降は埋め込み成長となる。
示した断面図である。まず、第５図（ａｌのようにｎ形
ＧａＡｓ基板４上Ｋｎ形ＧａＡｓのバッファ層を積層し
た後に、第１のクラッド層１となるｎ形のＡ見。、、
Ｇ ａ ｏ、ｙＡａ層を２μｍ成長し、その上にノンド
ープのＡｌｌ ０．２ｃａ （１，１ｌＡｓ層８０人と
ＧａＡｓ層１００人を各々交互に成長し、その上にノン
ドープのＡ１０４Ｇａ０．＠Ａｓ層を０，１μｍ成長し
て多層へｆａ構造３を形成した。この成長には有機金属
分解法（ＭＯＣＶＤ法）を用いた。この結晶成長層は従
来と比較して増えているが、１回の成長工程内で積層す
るため、成長工程自体はまりたく複雑にはならず従来と
同等である。次に、第５図（ｂｌに示すように凹凸の周
期構造５を形ネする。これも従来と同様でおるが、ウェ
ファ表面が平坦であるだけに本実施例の場合の方が容易
に形成できる。この凹凸の周期構造５は、約２６００人
の発振波長に対して２次のグレーティングを設けである
。さらに、第５図ｆｃ）に示すように、クラッド層２に
なるｐ形のる部分にＺｎ拡散を行なって拡散領域３０を
形成し、分布反射領域の光導波路２１を形成した。これ
以降は埋め込み成長となる。
すなわち、第５図ｔｅ＋のように２つの溝３２に挾まれ
九メサ３１をホトリソグラフィと化学エツチングによ層
形成する。このメサ幅は活性領域で２μｍ１分布反射領
域で４μｍ１溝の深さは２．５μｍでその幅は８μｍで
ある。その後に埋め込み層７となるｐ形のＡ兎。、３Ｇ
ａ（１，７μｍ層を平坦部で０．５μｍ１電流阻止層６
となるｎ形のＧａＡｓ層を０．３μｍ１埋め込み層８と
なるｐ形のＡ１０４Ｇａ０．７μｍ層を１μｍ、キャッ
プ層９となるｐ形のＧａＡｓ層を成長した。この埋め込
み成長において電流阻止層６は、活性領域のメサ幅が狭
いため、液相成長の特徴によシ活性領域のメサ上部には
積層しない。
九メサ３１をホトリソグラフィと化学エツチングによ層
形成する。このメサ幅は活性領域で２μｍ１分布反射領
域で４μｍ１溝の深さは２．５μｍでその幅は８μｍで
ある。その後に埋め込み層７となるｐ形のＡ兎。、３Ｇ
ａ（１，７μｍ層を平坦部で０．５μｍ１電流阻止層６
となるｎ形のＧａＡｓ層を０．３μｍ１埋め込み層８と
なるｐ形のＡ１０４Ｇａ０．７μｍ層を１μｍ、キャッ
プ層９となるｐ形のＧａＡｓ層を成長した。この埋め込
み成長において電流阻止層６は、活性領域のメサ幅が狭
いため、液相成長の特徴によシ活性領域のメサ上部には
積層しない。
これにより、第３図、第４図に示した構造が同じ様に形
成される。その後に電極を形成してレーザを完成する。
成される。その後に電極を形成してレーザを完成する。
この電極は全面電極であシ、金属の蒸着とアロイの工程
だけで形成できる。
だけで形成できる。
（発明の効果）
以上説明したように１本発明によれば、活性領域と分布
反射領域の導波路を形成する結晶成長は１回の成長だけ
であり、このため従来の問題であった活性領域の導波路
と分布反射領域の導波路の結合の問題がなくなると共に
作製が容易になった。
反射領域の導波路を形成する結晶成長は１回の成長だけ
であり、このため従来の問題であった活性領域の導波路
と分布反射領域の導波路の結合の問題がなくなると共に
作製が容易になった。
また、埋め込み構造を導入する際分布反射領域のメサ幅
を広げるだけで電流を活性領域のみに注入でき、デバイ
スの効率の低下を押えることができると共に、全面電極
構造が採用でき、電極形成が容易で信頼性が高い分布反
射型レーザを得ることができる。
を広げるだけで電流を活性領域のみに注入でき、デバイ
スの効率の低下を押えることができると共に、全面電極
構造が採用でき、電極形成が容易で信頼性が高い分布反
射型レーザを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図の
共振器方向での断面図、第３図、第４図はそれぞれ第１
図の活性領域および分布反射領域での断面図、第５図＋
ａ１〜＜ｆ）は本実施例の半導体レーザを作製工程順に
示し丸断面図および斜視図、第６図は従来の分布反射型
半導体レーザの導波路の断面図、第７図（ａｌ〜（ｅ）
は第６図の導波路を作製工程順に示した断面図でおる。 図中、１，２．１２・・・・・・クラッド層、３・・・
・・・多層ヘテロ構造、４・・・・・・基板、５・・・
・・・凹凸の周期構造、６・・・・・・電流阻止層、７
．８・・・・・・埋め込み層、９・・・・・・キャップ
層、１０゜２０・・・・・・活性導波路、１１．２１・
・・・・・分布反射領域の光導波路、３０・・・・・・
不純物の拡散領域、３１・・・・・・メサ、３２・・・
・・・溝、Ｐ・・・・・・活性領域、Ｑ・・・・・・分
布反射領域、である。
共振器方向での断面図、第３図、第４図はそれぞれ第１
図の活性領域および分布反射領域での断面図、第５図＋
ａ１〜＜ｆ）は本実施例の半導体レーザを作製工程順に
示し丸断面図および斜視図、第６図は従来の分布反射型
半導体レーザの導波路の断面図、第７図（ａｌ〜（ｅ）
は第６図の導波路を作製工程順に示した断面図でおる。 図中、１，２．１２・・・・・・クラッド層、３・・・
・・・多層ヘテロ構造、４・・・・・・基板、５・・・
・・・凹凸の周期構造、６・・・・・・電流阻止層、７
．８・・・・・・埋め込み層、９・・・・・・キャップ
層、１０゜２０・・・・・・活性導波路、１１．２１・
・・・・・分布反射領域の光導波路、３０・・・・・・
不純物の拡散領域、３１・・・・・・メサ、３２・・・
・・・溝、Ｐ・・・・・・活性領域、Ｑ・・・・・・分
布反射領域、である。
Claims (1)
- 活性層となる多層ヘテロ構造の上下をクラッド層で挾み
かつこの多層ヘテロ構造の両側を２つの長溝で挾んで形
成された第１のメサ部からなる第１の光導波路と、この
第１の光導波路の延長上の前記多層ヘテロ構造に凹凸の
ある周期構造を形成しこの部分の多層ヘテロ構造を不純
物拡散により消失させかつ前記第１のメサ部の幅より広
い幅に形成された第２のメサ部からなる第２の光導波路
とを備え、この第２の光導波路の上下構造が導電性ｐ−
ｎ−ｐ−ｎの半導体層構造を有することを特徴とする分
布反射型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20322984A JPS6181688A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 分布反射型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20322984A JPS6181688A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 分布反射型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6181688A true JPS6181688A (ja) | 1986-04-25 |
Family
ID=16470586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20322984A Pending JPS6181688A (ja) | 1984-09-28 | 1984-09-28 | 分布反射型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6181688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885753A (en) * | 1987-10-09 | 1989-12-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device of variable wavelength type |
| JP2010045066A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-25 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1984
- 1984-09-28 JP JP20322984A patent/JPS6181688A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885753A (en) * | 1987-10-09 | 1989-12-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device of variable wavelength type |
| JP2010045066A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-25 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ装置 |
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