JPS6195594A - レーザー・ダイオード - Google Patents

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 この発明は、二重ヘテロ積層構造内にストライプ形のブ
リッジが側方区域と共に設けられ、それによってレーザ
ー活性領域に対するストライプ導波路が形成され、モノ
モード安定化のために不連続構造がレーザー活性領域に
対して設けられているレーザー・ダイオードに関するも
のである。

従来の技術 このレーザー・ダイオードはドイツ連邦共和国特許出願
公開第２８５６３０７号（特開昭５５−９１１８９号）
あるいは米国特許第４３５２１８７号によるモノモード
・ダイオードレーザーを基本とするものである。これら
は互に対応する同一内容のもので．二重ヘテロ積層構造
を備える屈折率導波型ダイオード・レーザーに関するも
のである。これは１種のＭＣＲＷ　（　ｍｅｔａｌ　ｃ
ｌａｄｄｅｄｒｉｄｇｅ　ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　）−レ
ーザーである。第４図にこの種のダイオード・レーザー
１０を示す。このレーザーは基板１２の上に二重ヘテロ
積層構造の４層１３、１４、１５、１６が設けられ、第
１電極１７，第２電極１８ならびに側方区城１５１、１
５２を備えている。第１図に示されている層１６とそれ
に境を接する層１５の部分の形状はエッチングによって
作られたもので、ストライプ形ブリッジ１１６を構成し
ている。この種の公知のレーザー・ダイオード１０の１
つの実施形態では、電極１８が共振領域の全長例えばダ
イオード１０の前方の終端までは拡がっていない。この
場合例えばダイオードの前方端面と電極１８の前方縁端
の間の部分区域をドーブして量子井戸構造とすることに
より、この共振領域の部分区域内では発生レーザー光の
強い吸収又は減衰が生じないようにすることができる。

レーサー光１９を放出する共振領域２２はレーザー光線
方向、即ちレーザー・ダイオードｌＯ又はそのブリッジ
１１６の長さ方向にダイオード１０の背面（図ではこの
部分は切り取られている）に達するまで拡がっている。

従ってこの共振領域２２はストライプ形であって、スト
ライプ・レーザーという名前はここから生じたものであ
る。このストライプはブリッジ１１６の下側でそれに沿
って延びている。共振領域２２は大部分二重ヘテロ積層
構造の層１４内にある。２１はこのダイオードの電流通
流区域の概略の幅を表わす。ストライプ・レーザーでは
よく知られているように電極１７と１８の間を流れる電
流が側方区域１５１と１５２によってほぼ共振領域２２
の幅に限定される。

側方区域１５１と１５２もストライプ形であって、ブリ
ッジと共振領域２２の横に沿って延びている。この側方
区域の存在と前記の文献に示されているその寸法選定に
よりレーザー・ダイオード内で発生した光の屈折率導波
が実現する。

モノモード放射としての特性が改善されたレーザー放射
を達成するためレーザー・ダイオードには多数の提案が
なされている。１つの提案は平行して設けられ互に結合
された２つのレーザー構造の使用に向けられている。こ
の種の構造にはレーザー内に並行して置かれる複数のレ
ーザー活性領域を必要とする。別の提案ではレーザー活
性領域即ち二重ヘテロ積層構造内部にグレーティングと
呼ばれる構造が設けられる。このグレーティングはレー
ザー光線に対して垂直に延び、レーザー光線の方向では
少くともある程度まで周期的に分布して配置されたレー
ザー光に作用する不連続部分を含む空間構造である。こ
の構造の詳細は文献「アイ・イー・イー・イー　ジャー
ナル　オブ　クワンタム　エレクトロニクス　」（ＩＥ
ＥＥ　Ｊｏｕ−ｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　）ＱＥ９．［９］、１９７３年９
月、ｐｐ、９１９−９３３；ＱＥ１１［１１］、１９７
５年１１月、ｐｐ、８６７−８７３によって知ることが
できる。

二重ヘテロ積層構造、特にその層１４内部にこのような
グレーティングを作るためには、二重ヘテロ積層構造（
１３乃至１６）のエピタキシャル成長過程を中断しなけ
ればならない。即ち二重ヘテロ積層構造の第１層を基板
上に析出させた後エピタキシャル析出を中断してグレー
ティングを形成させ、それが終ってから第２層以下の析
出を続ける。この中断に際して基板をエピタキシイ装置
から一時取出さなければならない。このような操作が二
重ヘテロ積層構造の特性に悪影響を及ぼしあるいは積層
構造の形成を技術的に困難にすることは明らかである。

［発明が解決しようとする問題点〕 この発明の目的は冒頭に挙げたレーザー・ダイオードを
改良して発生レーザー光線のモノモード特性が改善され
ると同時に、その製作にで１する技術的の問題が著しく
軽減されるようにすることである。

〔「４１題点の解決手段〕 この目的は特許請求の範囲１１項に特徴として単げた構
成とすることによって達Ｉ戊される。この発明の種々の
″ＡＩＭ形聾とその展開は特許請求の範囲夷２項以下に
示されている。

こノ）’；Ｃ明は・＋！　＋（４に小した公知のレーザ
ー・グｉ　＋　　！”　”ｘ　’１（本とするものであ
り、二〇た【男のレーザー・ダイオードにおいてらグレ
ーティング形の構造（＝よるモノモード特性の改善効果
が利用される。更（二この発明の恨底には二重ヘテロ積
層構造の製作を単一の工程段で行うというζ″えがある
。このワンステップ法による効果は完成したグイ−（−
ト’においても認められるものである。

二の色間の１つの特徴として設けられる少くとも１つの
不連続構造は、レーザー・ダイオードの！１１１１−ｈ
区上人１５１，１５２とこれらの区Ｆ或の間、二存在す
るブリノｇ１１６のいずれか一方又はその双方に設けら
ｔ”−８ｏこれらの不連続構造のうち共糸領域２２の斗
１１りに設けられるものはＤＦＢ（ｄｉｓｔ−ｒｉｂｕ
ｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　）　構造、ＤＢＲ（ｄｉｓ
ｔｒｉｂ−ｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ
）　　構造その池の原理（二基いて構成することができ
る。この不連続構造はブリノ、、＞１１６又は［ｆ’ｌ
力区域１５１，１５２の長さの大部分に亘って充ブナな
頻度の不連続部の操り返しをちって没けられる。ダイオ
ードの長さ方向に灼して垂直に延びる各不連続部はダイ
オードの長さ方向において半導体（イ月中のレーザー）
しの半波長の数分の１から３汲艮までの寸法を持つ。い
くつかの不連続部の繰り返しの周期はこのレーザー元波
長に適合している。中断なく周１９１的に繰り返さｎる
不連続部で構成される全面的の不連続構造を設けること
も可能であるが、このように問１１１＋１的に繰り返さ
八る不連続部のＦＭ　ｂＸはいくつかの部分に限らｉｔ
、このような区分の間に波長に比べ又著しく長い（例え
ば１００ｆｉ長以上）間隔をｉ＋’＋：　＜たけて充分
な場合らある。不連続部の語数、ダイオードの長さ方向
における不連続部の分布、側力区域又はブリッジ特にブ
リッジの側面における不連続部の分布、不、！Ｊ！続部
の深さ、共振領域までの距離等はこの発明によって外部
に設けられる不連続構造が所望のモノモード安定化作用
を発生レーザー光線に及ぼすことができるよう（二選定
される。

〔実施例〕

（、・前例につ−）てこの′；を明を更〈二詳細に説明
する。

１’Ｂ　１図にＪ６いても１ＳＩ図のダ１オード・レー
サーとχ」Ｌと、する部分には［司し番号がつけである
。即ち第１図において１２は括板であり、その上に設け
られている層１３乃至１６が二重ヘテロ積層構造を横１
戊する。第１図の実施例にはセグメントに分割された不
通続構造が使用されている。この不連続構造の形状は、
ワン・ステップ法によって作られている第４図のレーサ
ー　ダイオードにその性能を悪化させることな（例えば
エツチングによって形成させるにはどのような構造形態
が最適であるかという鰭点から選定される。洗濯板構造
２０はその一例である。台形構造２４も使用可能であり
５台は矩形としてもよい。

第３図の実施例に使用されている不連続構造２０は、ダ
イオードの長さ方向にある長さをもって側ｂストライ１
区ｉ１５］、１５２およびブリッジ１１６の上に設けら
れる。その際ブリッジ１１６の側面ら覆わ八るようにす
ると有利である。不通続構造２０はいくつかのメ、分に
分割し、′（ＩＩ隔を１呆って配１１コ１゛することら
１１１能である。不連続４分の徒数が少ないと、モノモ
ード安定化作用も低トする。又必要以上に不連続部分の
総数を増しても、それ以上の改善は達成されない。第１
図ａ）（二本され工いる洗心坂構造２０では先端間の間
隔と問１す１性の寸法が一致する。この周期性の寸法と
しては半波長から３波長までの長さが採用される。第１
図ｂ）に示した台形構造２４では、個々の不理続部を形
成する切り込み１２２の幅は半波長の数分の１から３波
長の間に選定されるが、隣り合せるきく選ぶことができ
る。構造２４に灼し工も構造２０について述べた連続的
な設置と区分分割装置が可能であるが、不連続部１２２
間の間隔が大きくなった不連続構造２４ではその不連続
性の効果が希薄化され、モノモード安定化作用が低下下
ることを注、意しなければならない。

工＋ｌΔでは１閲をＱ、易くするため電相へ１８が除か
れ工いるが、この電極は構造２０．２４をも覆う金属化
層である。

夷２図ａ）、　　ｂ）　　に不連続部となる切り込み１
２２の断面形状の例を示す。これらの形状はいずれもほ
ぼ平坦な底面を持つから、周期性寸法に：ま侠い泪互間
隔を保つ２つの縁端Ｋが取り込まれる。ただし不連続部
１２２は構造２０の場合のようｍ：三角形断面であって
もよいが、その場合にはガ際上ｆＪ端には１つだけであ
る。三角形断面構造２０と矩ｊじ油面台形構造のいずれ
がより簡単に製（′「可能であるかは、結晶方向と使用
さ才しるエツチング削の一方又は双方の選択に関係する
。

第３図に示したこの発明によるレーザー・ダイｔ−トｌ
ｏｏは大形のウェーハｌｏｔ内に１′しられているが、
このウェーハは別の丸字部品と電気部品を集積χ苫造と
して組込むことができる。ストライバ＋５１と１５２は
ウェーハと而にエツチングによって作らｒｔ、その間に
ブリッジ’１１６を形成する。第３１Ａには史にセクノ
ヨ／に分、Ｉζ］された不通続構造、例えば構造２０が
示されている。ＤＦＬＩレーザーを実現するため不連続
部はほぼレーサー・ダイオード１００の全長に亘って分
布する。

ＤＢＲレーサーに利してはこｎらの構造がレーサー・ダ
イオードの長さ方向の両端部において電極１８の外側に
設けられる。この発明によって設けらｎる不通続構造２
０，２．１は共振４反射面としてら作用する。

この発明によってモノモード安定化作の不連続構造を備
えるレーサー　グイ−イード１００は、二重〜テロ積層
構造が作られているウェーハ内又はその表面に後から形
成させることが用箋である。

二重ヘテロ積層構造のエビタキレヤル形成はワンステッ
プ法により単一の工程段で天産される。続供 いてブリッジ１６と不連続構造２０．２４がエツチング
によって作られ、最後に電極１８がとりつけら肚る。こ
の電氏１８は第３し１にＦＪｉ、線で示されている。

レーザー　ヴイオ−）’　ｌ　００はウェーハｌ　０１
に集積され、心波路あるいはり・ｈ路１０５によってＩ
ｔ結合された光学部品および・ａ気部品１０３の一群の
構成要素とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ）、ｂ）はこの発明によって設けられる不連続
構造の２種類の実施例の見取図であり、第２図ａ）、ｂ
）は不連続構造の不連続部の１ヒ［ｍ形状の２例を、第
３図はこの発明によるレーザー・ダイオードの１例を示
し、：Ｊ！Ｊ４図は公知のモノモード・ダイオード　レ
ーザーの見取図である。 第３図において　＋０１・・・　ウェーハ、　２０・・
・不連続構造、　１５１と１５２・・　ストライプ形側
方区域、　　１１６・・・ブリッジ＋　　１０３・・・
集積部品、　１８・・・電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）二重ヘテロ積層構造とこの構造内に作られたストラ
   イプ形ブリッジとその側方区域を備え、それによつてレ
   ーザー活性領域に対してストライプ形の導波路が形成さ
   れ、モノモード安定化のために不連続構造がレーザー活
   性領域に所属しているレーザー・ダイオードにおいて、
   モノモード安定化用の不連続構造（２０、２４）が二重
   ヘテロ積層構造（１３〜１６）の側方区域（１５１、１
   ５２）とストライプ形ブリッジ（１１６）のいずれか一
   方又は双方の表面だけに設けられていること、 ストライプ形ブリッジ（１１６）と側方区域（１５１、
   １５２）の二重ヘテロ積層構造が単一の工程段において
   作られていることを特徴とするレーザー・ダイオード。 ２）少くとも１つの不連続構造が二重ヘテロ積層構造の
   両側方区域（１５１と１５２）の表面だけに設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレー
   ザー・ダイオード。 ３）少くとも１つの不連続構造がブリッジ（１１６）の
   表面において少くともブリッジ（１１６）の側面区域内
   に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のレーザー・ダイオード。 ４）不連続構造（２０、２１）がいくつかの区分に分割
   され分布配置されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第３項の１つに記載のレーザー・ダイオード。 ５）ダイオードの長さ方向においてブリッジ（１１６）
   と側方区域（１５１、１５２）を覆う電極（１８）が少
   くともダイオードの一方の終端部において共振器領域（
   ２２）の対応する終端までは拡がつていないこと、電極
   （１８）の終端と共振器領域（２２）の終端との間の区
   域内に不連続構造（２０、２５）が設けら れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ４項の１つに記載のレーザー・ダイオード。 ６）少くとも１つの不連続構造（２０）が洗濯板構造で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項
   の１つに記載のレーザー・ダイオード。 ７）不連続構造（２４）が台形であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第６項の１つに記載のレーザ
   ー・ダイオード。 ８）レーザー・ダイオード（１００）がウェーハ（１０
   １）の表面の一部を占めることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第７項の１つに記載のレーザー・ダイオ
   ード。 ９）ウェーハ（１０１）内にレーザー・ダイオード（１
   ００）が他の光学部品、電気部品ならびに導波路、導体
   路（１０５）等と集積されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項記載のレーザー・ダイオード。