JPS62166585A - Semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
活性層の近傍にコルゲーション(回折格子)を有する分
布帰還型半導体レーザの改良である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] This is an improvement of a distributed feedback semiconductor laser having a corrugation (diffraction grating) in the vicinity of an active layer.
活性層の近傍にコルゲーション(回折格子)を有する分
布帰還型半導体レーザの反射鏡損失特性は、この半導体
レーザの端面位相に大きく依存して、単一波長発振の歩
留り、外部微分効率、しきい値電流等に影響を与えるが
、この影響を抑制して、製造歩留りを向上するため、半
導体レーザの端面の一方を粗面としておくものである。The reflector loss characteristics of a distributed feedback semiconductor laser that has a corrugation (diffraction grating) near the active layer are highly dependent on the facet phase of this semiconductor laser, and the yield of single wavelength oscillation, external differential efficiency, and threshold value are greatly dependent on the facet phase of this semiconductor laser. This affects the current, etc., but in order to suppress this effect and improve manufacturing yield, one of the end faces of the semiconductor laser is made rough.
本発明は、活性層の近傍にコルゲーション(回折格子)
を有する分布帰還型半導体レーザの改良に関する。特に
、反射鏡特性のコルゲーション(回折格子)位相依存性
を制御する改良に関する。The present invention has a corrugation (diffraction grating) near the active layer.
The present invention relates to improvements in distributed feedback semiconductor lasers having the following characteristics. In particular, it relates to improvements in controlling the corrugation (diffraction grating) phase dependence of reflector characteristics.
半導体レーザの1種に、活性層の近傍にコルゲーション
(回折格子)が設けられた分布帰還型の半導体レーザが
ある。One type of semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser in which a corrugation (diffraction grating) is provided near an active layer.
この分布帰還型半導体レーザの反射鏡特性は端面位相に
大きく依存している。すなわち。The mirror characteristics of this distributed feedback semiconductor laser largely depend on the end facet phase. Namely.
その規格化反射鏡損失差は、第7図に示すように、端面
がコルゲーション(回折格子)の山から約π/2離れて
いる場合、最大値と最小値となり、最大値と最小値との
差は約0.5に達する。As shown in Figure 7, the normalized reflector loss difference has a maximum value and a minimum value when the end face is approximately π/2 away from the peak of the corrugation (diffraction grating), and the difference between the maximum value and the minimum value. The difference amounts to approximately 0.5.
図において、0=0またはθ=2πとは、端面がコルゲ
ーション(回折格子)の山に相当する場合であり、θ=
πとは端面がコルゲーション(回折格子)の谷に相当す
る場合である。In the figure, 0=0 or θ=2π means that the end face corresponds to the peak of the corrugation (diffraction grating), and θ=
π means that the end face corresponds to the valley of the corrugation (diffraction grating).
この事実は、コルゲーション位相の特定の値に端面が一
致することとなるように端面の位置を選択すれば1反射
鏡特性は最高となり、最も望ましいことを意味する。し
かし、コルゲーション(回折格子)のピッチは一般に数
千人であり極めて小さく、しかも、コルゲーション(回
折格子)の位相(ある面が山であるか谷であるかという
こと)を検出することは1本来、容易なことではないか
ら、コルゲーション位相の特定の位置に端面を形成する
ことは、一般には、容易ではなく、また。This fact means that if the position of the end face is selected so that the end face coincides with a specific value of the corrugation phase, the single-reflector characteristics will be the best and most desirable. However, the pitch of a corrugation (diffraction grating) is generally several thousand, which is extremely small, and it is difficult to detect the phase of a corrugation (diffraction grating) (whether a certain surface is a peak or a valley). , it is generally not easy to form an end face at a specific position of the corrugation phase.
ばらつきも大きくなり、大量生産を前提とする場合、歩
留り上の問題もある。Variations also increase, and when mass production is assumed, there are problems with yield.
そこで、従来技術にあっては、双方の端面に窒化シリコ
ン膜等を入/4の厚さに形成して無反射コーテイング膜
として、反射を抑制して上記の欠点を軽減していた。Therefore, in the prior art, a silicon nitride film or the like is formed on both end faces to a thickness of 1/4 to form a non-reflective coating film to suppress reflection and alleviate the above-mentioned drawbacks.
しかし、上記せる無反射コーテイング膜を使用する半導
体レーザにあっては、双方の端面に無反射コーテイング
膜を設けることとなる関係上、後方端面からもレーザ光
が取出されるため、一端面当りの外部微分効率が小さく
なるばかりでなく。However, in the semiconductor laser using the above-mentioned non-reflection coating film, since the non-reflection coating film is provided on both end faces, laser light is also extracted from the rear end face, so the amount of light per end face is Not only does the external differential efficiency become smaller.
活性層内のフォトン密度も低下し、高速応答性も低下す
る等の欠点が不可避的に伴なう、さらには、分布帰還型
構造に特有の2モ一ド発振が生じやすく、単一発振歩留
りも悪くなるという欠点を有する。There are unavoidable drawbacks such as a decrease in photon density in the active layer and a decrease in high-speed response.Furthermore, bimodal oscillation, which is characteristic of a distributed feedback structure, is likely to occur, resulting in a reduction in single oscillation yield. It has the disadvantage that it also deteriorates.
本発明の目的は、これらの欠点を伴なうことな−く、反
射鏡特性のコルゲーション(回折格子)位相依存性が抑
制された半導体レーザを提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser in which the corrugation (diffraction grating) phase dependence of the reflector characteristics is suppressed without having these drawbacks.
上記の目的を達成するために本発明が採った手段は、活
性層3の近傍にコルゲージ1ン(回折格子)が形成され
ている分布帰還型半導体レーザの端面の一方を粗面にし
ておくことにある。The means taken by the present invention to achieve the above object is to roughen one end face of a distributed feedback semiconductor laser in which a corrugated grating (diffraction grating) is formed near the active layer 3. It is in.
この粗面製造方法は、サンドブラスト法等が適当であり
、その凹凸の程度は、結晶内波長程度が望ましい。A suitable method for producing this rough surface is a sandblasting method, and the degree of unevenness is preferably about the intracrystalline wavelength.
端面を粗面化すれば、正反射が抑制されることは周知で
ある。It is well known that regular reflection can be suppressed by roughening the end face.
そこで、二つの端面のうち一方のみを粗面化して、この
粗面化された端面における反射光の位相条件を無秩序化
することとしたものである。これにより、双方の端面を
無反射とした場合必然的に発生する、上記の欠点(一端
面出りの外部微分効率の低下、活性層内のフォトン密度
の低下、高速応答性の低下等)の発生を抑制しながら、
反射鏡損失特性のコルゲーション(回折格子)位相依存
性を、その限度において抑制するものである。Therefore, only one of the two end faces is roughened, and the phase condition of the reflected light on this roughened end face is made disordered. This eliminates the above-mentioned drawbacks (decreased external differential efficiency of one end surface, decreased photon density in the active layer, decreased high-speed response, etc.) that would inevitably occur if both end surfaces were made non-reflective. While suppressing the occurrence of
This suppresses the corrugation (diffraction grating) phase dependence of the reflector loss characteristics to its limit.
以下、図面を参照してインジュウムガリュウムヒ素すン
層を活性層とする本発明の一実施例に係る分布帰還型半
導体レーザについて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A distributed feedback semiconductor laser according to an embodiment of the present invention having an indium gallium arsenide layer as an active layer will be described below with reference to the drawings.
第2図参照
液相成長法を使用して、n型のインジュウムリン基板1
上に、n型のインジュウムガリュウムヒ素すン層(0,
15gm厚)2とインジュウムガリュウムヒ素すン層(
0,15,■厚)3とp型のインジュウムリン層(約1
.5pm厚)4とp型のインジュウムガリュウムヒ素す
ン層(0,5pm厚)5とをつづけて形成する。n型の
インジュウムリン基板lは光閉じ込め層として、n型の
インジュウムガリュウムヒ素すン層2はガイド層として
、インジュウムガリュウムヒ素すン層3は活性層として
、p型のインジュウムリン層4は光閉じ込め層として、
p型のインジュウムガリュウムヒ素すン層5はキャップ
層として、それぞれ機能する。An n-type indium phosphorus substrate 1 was prepared using the liquid phase growth method (see Figure 2).
On top, an n-type indium gallium arsenide layer (0,
15gm thick) 2 and indium gallium arsenide layer (
0,15, ■ thickness) 3 and p-type indium phosphorus layer (approx. 1
.. 5 pm thick) 4 and a p-type indium gallium arsenide layer 5 (0.5 pm thick) are successively formed. The n-type indium phosphorus substrate l serves as an optical confinement layer, the n-type indium gallium arsenide layer 2 serves as a guide layer, the indium gallium arsenide layer 3 serves as an active layer, and the p-type indium phosphorus substrate 1 serves as an optical confinement layer. The murine layer 4 serves as a light confinement layer.
The p-type indium gallium arsenide layer 5 functions as a cap layer.
第3図参照
リソグラフィー法を使用して、幅約3gm程度のストラ
イプ領域に二酸化シリコンよりなるマスク6を形成し、
このマスク6を使用し、ブロム・メタノール等を使用し
て、p型のインジュウムガリュウムヒ素すン層5、p型
のインジュウムリン層4、インジュウムガリュウムヒ素
リンM3、n型のインジュウムガリュウムし素リン層2
とを除去する。このとき、基板1の上層も不可避的に除
去される。Using a lithography method (see FIG. 3), a mask 6 made of silicon dioxide is formed in a stripe region with a width of about 3 gm,
Using this mask 6 and using bromine methanol or the like, p-type indium gallium arsenide layer 5, p-type indium phosphorus layer 4, indium gallium arsenide phosphide M3, and n-type indium Dium gallium phosphorus layer 2
and remove. At this time, the upper layer of the substrate 1 is also inevitably removed.
第4図参照
再び液相成長法を使用して、p型のインジュウムリンR
(約1.5Bm厚)7とn型のインジュウムリン層(約
lIL層厚)8とを形成して電流限北部を形成する。Refer to Figure 4. Using the liquid phase growth method again, p-type indium phosphorus R
(approximately 1.5 Bm thick) 7 and an n-type indium phosphorus layer (approximately 1IL layer thickness) 8 are formed to form the northern part of the current limit.
つぐいて、二酸化シリコン719を形成し、コレをスト
ライプ領域から除去する。Next, silicon dioxide 719 is formed and removed from the stripe area.
第5図参照
二酸化シリコン層9とp型のインジュウムガリュウムヒ
素すン層5との上面に、チタン/白金/金層lOを形成
して正電極を形成し、基板lの下面に金・ゲルマニュウ
ム/金層11を形成して負電極を形成する。Referring to FIG. 5, a titanium/platinum/gold layer lO is formed on the upper surfaces of the silicon dioxide layer 9 and the p-type indium gallium arsenide layer 5 to form a positive electrode, and a gold/platinum layer lO is formed on the lower surface of the substrate l. A germanium/gold layer 11 is formed to form a negative electrode.
第6図参照
光軸Aに直交する方向に、ウェーハをアレイ状に切り出
す、このアレイには複数の分布帰還型半導体レーザ15
が、その先軸Aが平行に並ぶように形成されており、端
面13.14、が上記の切り出された面である。The wafer is cut into an array in the direction perpendicular to the optical axis A, see FIG. 6. This array includes a plurality of distributed feedback semiconductor lasers 15.
are formed so that their leading axes A are aligned in parallel, and the end faces 13 and 14 are the cut out faces.
一方の端面I2には無反射コーティングg13を形成し
、他方の端面14にはサンドブラスト法を施して粗面と
する。粗面の凹凸の程度は、結晶内波長程度とする。An anti-reflection coating g13 is formed on one end surface I2, and the other end surface 14 is roughened by sandblasting. The degree of unevenness of the rough surface is approximately equal to the intracrystal wavelength.
第1図参照
各素子毎に切り出して分布帰還型半導体レーザ15を完
成する。なお、図において、17はストライプである。Refer to FIG. 1. Each element is cut out to complete the distributed feedback semiconductor laser 15. In addition, in the figure, 17 is a stripe.
以上説明せるとおり、本発明に係る半導体レーザは、そ
の端面の一方が粗面化されているので、双方の端面を無
反射とした場合必然的に発生する、上記の欠点(一端面
当りの外部微分効率の低下、活性府内のフォトン密度の
低下、高速応答性の低下等)をともなうことなく、反射
鏡損失特性のコルゲーション(回折格子)位相依存性を
抑制する分布帰還型半導体レーザを提供することができ
る。As explained above, since one of the end faces of the semiconductor laser according to the present invention is roughened, the above-mentioned drawback (the external To provide a distributed feedback semiconductor laser that suppresses the corrugation (diffraction grating) phase dependence of reflector loss characteristics without causing a decrease in differential efficiency, a decrease in photon density in the active region, a decrease in high-speed response, etc. I can do it.
第1図は、本発明の一実施例に係る分布帰還型半導体レ
ーザの平面図である。
第2〜6図は、本発明の一実施例に係る分布帰還型半導
体レーザの製造工程を説明する基板断面図である。
第7図は、活性層の近傍にコルゲーション(回折格子)
を有する分布帰還型半導体レーザの規格化反射鏡損失差
と位相との関係を示すグラフである。
1I111・インジュウムリン基板、 2・争・n型
のインジュウムガリュウムヒ素リンよりなるガイド層、
3・Φ・インジュウムガリュウムヒ素リンよりなる活
性層、 4・・・p型のインジュウムリンよりなる光
閉じ込め層、 5・ ・ ・ p型のインジュウムガ
リュウムヒ素リンよりなるキャップ層、 6・e・マ
スク、7・map型のインジュウムリン層、 8・・
・n型のインジュウムリン層、 9・・・二酸化シリ
コン層、lO・・・正電極、 11・Φ−負電極、 1
2・・・一方の端面、 13φ・φ無反射コート膜、1
4・・・他方の端面(粗面とされる端面)、15・・・
本発明に係る分布帰還型半導体レーザ。
第2図
第3図
第 4 図
工程図
第 5 図
工T’4 i’4
第 6 囚
本発明
第 1121
a 迷目
ノリ色ノド老rイと一ノ〈にr=tJi多牝りシー2之
4 イリ呂12コイtV第7図FIG. 1 is a plan view of a distributed feedback semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. 2 to 6 are cross-sectional views of a substrate illustrating the manufacturing process of a distributed feedback semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. Figure 7 shows a corrugation (diffraction grating) near the active layer.
3 is a graph showing the relationship between the normalized reflector loss difference and the phase of a distributed feedback semiconductor laser having the following characteristics. 1I111・Indium phosphorus substrate, 2・N-type guide layer made of indium gallium arsenide phosphide,
3. Φ. Active layer made of indium gallium arsenide phosphide, 4... Optical confinement layer made of p-type indium gallium arsenide phosphide, 5. Cap layer made of p-type indium gallium arsenide phosphide, 6・e・mask, 7・map type indium phosphorus layer, 8・・
・N-type indium phosphorus layer, 9...Silicon dioxide layer, 1O...Positive electrode, 11.Φ-Negative electrode, 1
2...One end surface, 13φ/φ anti-reflection coating film, 1
4...Other end surface (rough end surface), 15...
A distributed feedback semiconductor laser according to the present invention. Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. Process drawing No. 5 Artwork T'4 i'4 No. 6 Invention No. 1121 4 Iriro 12 Koi tV Figure 7
Claims (1)
成されている分布帰還型半導体レーザにおいて、 該半導体レーザの端面の一つ(12)は、粗面とされて
いることを特徴とする半導体レーザ。[Claims] In a distributed feedback semiconductor laser in which a corrugation (diffraction grating) is formed in the vicinity of an active layer (3), one of the end faces (12) of the semiconductor laser is a rough surface. A semiconductor laser characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP950986A JPS62166585A (en) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP950986A JPS62166585A (en) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | Semiconductor laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62166585A true JPS62166585A (en) | 1987-07-23 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP950986A Pending JPS62166585A (en) | 1986-01-20 | 1986-01-20 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62166585A (en) |
-
1986
- 1986-01-20 JP JP950986A patent/JPS62166585A/en active Pending
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