JPS62171183A - 半導体レ−ザ - 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） 本発明は、安定な単一軸モード発振特性を有する内部反
射干渉型レーザの内部電流狭窄構造に関する。

（従来技術） 光通信や光情報処理システム等の光源として半導体レー
ザを適用する場合、周囲温度やレーザ光出力の変動に対
して影響を受けることなく安定に発振することが強く要
求される。なぜなら、上記要因の変動によって半導体レ
ーザの利得分布が変化し、これに伴ってモードホッピン
グを生じなから発振波長が大きく変化したり、モードホ
ッピング時にレーザ軸モード間の相互作用によってモー
ド競合雑音が発生し、システムの能力低下に重大な影響
を及ぼすからである。

この対策として導波路内部にグレーティングを形成した
ＤＦＢレーザやＤＢｒ（レーザ、もしくは襞間面を介し
て２個の半導体レーザや導波路を並設したＣ３（Ｃ１ｅ
ａｖｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｃａｖｉｔｙ　）レーザが
考案されているが、その製造技術あるいは特性制御技術
が簡便でなく再現性よく優れた軸モード特性を得るには
至っていない。

軸モード特性を改善する他の方法として、１個の半導体
レーザの導波路内部に少なくとらｌ　ｆｌＮの反射部を
形成することにより導波路を２個以上に分割し、分割さ
れた各導波路における軸モード間の干渉によって発振軸
モードに選択性をもたせ安定住を計るもの（干渉型レー
ザ）があり、すでに本発明者らによっていくつかの提案
がなされている（特願昭５１−２５８１２０号、特願昭
５９−２５８１２３号、特願昭５９−２６２３５４号）
。

この干渉型レーザにおいては、光導波路を構成するため
のストライプ状溝を有する基板上に活性層を含む積層構
造を堆積し、光導波路の一部に予め基板上に設けた凸部
によって活性層厚を変化させ内部反射部を形成する。

干渉型レーザは、上述の内部反射部を簡便にかつ有効に
作製することができれば製造工程に特別な技術を必要と
せず、また軸モード特性の優れたものになる可能性があ
る。

（発明の解決しようとする問題点） 反面、この干渉型半導体レーザでは、共振器内部に形成
する反射部において導波光が散乱したり導波路外へ逸失
し光学損失を招きやすく、閾値電流の増大や外部微分里
子効率の低下をきたしがちであるため、駆動電流に損失
が生じないように配慮する必要がある。

活性層にできるだけ近い領域で電流狭窄を行なうことが
できるという点て内部電流狭窄機構を干渉型レーザに付
加することが望ましい。

本発明の目的は、干渉型レーザにおいて、内部反射層を
形成する凸部での内部電流狭窄を改善することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る半導体レーザは、凸部を有する基板上に、
光導波路を構成するための内部電流狭窄用ストライブ状
溝を、該凸部を横切るように一様な深さに形成した後、
活性層を含む積層構造を堆積し、該凸部上の活性層厚を
他の部分に比べて薄くした半導体レーザにおいて、前記
の溝を形成しない領域における凸部が少なくとも２つの
直列に接続したｐｎ接合を有することを特徴とする。

（作　用） 凸部に少なくとも２つのｐｎ接合を設けるので、凸部で
の電流しゃ断が完全になる。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明は、内部反射部を構成するために基板上に形成す
る凸部が少なくとも２つのｐｎ接合を有することを特徴
とする。本発明の詳細な説明するために、まず凸部が１
つのｐｎ接合を宵する場合について第２図（ａ）〜（Ｃ
）により考察する。

第２図（ａ）は凸部１が１つのｐｎ接合を有する内部反
射干渉型レーザの斜視図であり、同図（ｂ）は凸部以外
の領域ｘ−ｘ’　における断面図、同図（Ｃ）は凸部１
の領域Ｙ−Ｙ’　における断面図である。この干渉型レ
ーザは、凸部Ｉを有する基板２（ｐ−ＧａＡｓ基体２゛
とｎ−ＧａＡｓ２″よりなる）上に、ｐ−ＡσＧａＡｓ
クラッド層３、ｐ−Ａ１２ＧａＡｓ活性層４、ｎ−Ａ（
ｌＧａＡｓクラッド層５、ｎ　　ＧａＡｓキャップ層６
を順次液相エピタキシャル成長により堆積したものであ
り、光導波路を構成するためのストライプ状ｌｌ！ｌマ
フを内部に具備している。基板上の凸部１は、ｐ−Ｇａ
Ａｓ基体２′とｎ−ＧａＡｓ層２”からなる１つのｐｎ
接合８を有している。

この干渉型レーザは、第２図（ａ）でられかるように、
凸部ｌ上で活性層４が薄くなっており、実効屈折率差に
基く内部反射が有効に作用し凸部１の両側の二つの内部
共振器で生ずる光の干渉により軸モードの選択性を有す
る。

このレーザは、基板を構成するｎ−ＧａＡｓ層２”によ
ってｄ１マフが内部電流狭窄機能を有している。

凸部ｌ以外においては、その断面は第２図（ｂ）に示す
ように従来のＶＳＩＳレーザと同じである。

一方、凸部ｌにおいては少し梯子が異なる。すなわち、
凸部ｌ上では前述のようにＩ）Ａｏ、ＧａＡｓ活性層４
が薄く成長するが、ｐ−ＡＱＧａＡｓクラッド層３も同
様に薄くなり、第２図（Ｃ）に示すように溝７の両側に
おける電流しゃ断のためのｐｎｐｎ構造のうち中央のｐ
層（３と４で構成されろ）か極めて薄くなって電流しゃ
断が不十分になる。この結果、この干渉型レーザでは、
閾値電流が１００ｍＡを越えてしまい実用上好ましくな
い。

このような凸部におけろリーク電流をなくするために本
発明は凸部に少なくとら２つのｐｎ接合を貝ｂ；Ｈさせ
るムのであり、第１図（ａ）〜（ｃ）によりその構成を
説明する。ここに、第１図（ａ）は本発明に係る半導体
レーザの斜視図、同（ｂ）はｘ−ｘ’における断面図、
同（Ｃ）はＹ−Ｙ’　における断面図である。この半導
体レーザは、基本的には第２図の例と同じであるが、違
いは凸部１１の構成にある。すなわち、凸１ｇ１１がり
−ＧａＡｓ基体１２°、ｎ−ＧａＡｓ層１８、ｐ−Ｇａ
Ａｓ層１９から構成されており、ｎ　−ＧａＡｓＮ１８
の両側に２つのｐｎ接合（２０及び２１）を有している
。第１図（Ｃ）かられかるように、凸部ＩＩでは溝１７
の両側において、ｎ−ＧａＡｓ層１８とｐ−ＧａＡｓ層
１９とによりｐｎｐｎ構造が確実に形成されており、ｐ
−ＡＱＧａＡｓクラッド層１３とｐ−ＡＱＧａＡｓ活性
層１４の薄い層厚に拘らず電流しゃ断が完全に行なわれ
ることになる。

次に、第１図（ａ）〜（Ｃ）に示す半導体レーザの製造
法について説明する。ｐ−ＧａＡｓ基体＋２’上に第一
回目の成長としてｎ−ＧａＡｓ層１８（Ａ＋２ＧａＡｓ
層でもよい）を０．８μｍ、　ｐ−ＧａＡｓ層１９を０
１μｍ成長させる。このウェハ上にホトエツチングによ
り幅１０μｍ１高さ２μｍの凸部１１をく０１１＞方向
に形成する。このエツチングによって凸部１１以外はｐ
−〇ａＡｓ基体１２′　が露出する。

次いで第二回目の成長を行ない、ｎ−ＧａＡｓ１２”を
０．８μｍ成長させる。このとき凸部２上にも薄＜ｎ−
Ｇ、１ＩＡｓが堆積するがこれはそのままでもよいし、
エッヂング除去しても構わない。このような基板１２上
に凸部２を横切るように＜０１丁〉方向に幅４μｍ、深
さ１μｍの溝１７を形成する。そして、第三回目の成長
によりｐ−ＡＱＧａＡｓクラッド層１３、ｐ−Ａ（２Ｇ
ａＡｓ活性層１４、　ｎ−ＡＱＧａＡｓクラッド層１５
、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１６を順次堆積し、第１図（
ａ）の干渉型レーザを構成する。

この干渉型レーザは、内部反射部近傍の放射損失のため
に閾値は６０ｍＡ　と通常の内部電流狭窄型のＶＳＩＳ
レーザ（４０ｍＡ）より少し大きいが１、凸部１１にお
いても電流リークは全くなく、ρｎｐｎ接合による電流
しゃ断が完全であることが実証された。また、凸部１１
における内部反射が有効に作用し、周囲温度１５℃の変
化に対してもモードホッピングを発生せず、安定な単一
モード特性が得られた。

このように、本発明は電流リークがなく内部電流狭窄を
確実に行なった内部反射干渉型レーザを退室するもので
あり実用上極めて有効である。

実施例ではＡｏ、ＧａＡＳレーザを説明したが、他の材
料で構成される同様なレーザに対してら本発明は適用で
きる。また半導体レーザを構成する各層の伝導型も全て
逆であってもよい。

（発明の効果） 干渉型レーザにおいて、安定な単一軸モードか得られ、
発振しきい値が低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は、それぞれ、
本発明に係る内部反射干渉型レーザの斜視図、第１図（
ａ）のｘ−ｘ’　線での断面図、第１図（ａ）のＹ−Ｙ
’線での断面図である。 第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、凸部が一
つのｐｎ接合を有する内部反射干渉型レーザの斜視図、
第２図（ａ）のｘ−ｘ’線での断面図、第２図（ａ）の
Ｙ−Ｙ’　線での断面図である。 １．１１・・・凸部、　　　　２，１２・・・基板、２
’、ｌ　２’　−ｐ−ＧａＡｓ基体、２”、１２”　・
・　ｎ−ＧａＡｓ。 ３．１３−　ｐ−Ａ１２ＧａＡｓクラッド層、４、Ｉ　
４−　ｐ−Ａ（２ＧａＡｓ活性層、５、Ｉ　５−　ｎ−
ＡｆｆＧａＡｓクラッド層、６、Ｉ　６−＝　ｎ−Ｇａ
Ａｓキャップ層、７　、　１７−Ｗ？？、　　　８，２
０．２１−ｐｎ接合、１８−ｎ−ＧａＡｓ層、　１９−
ｐ−ＧａＡｓ層。 特許出願人　　　　　ンヤーブ株式会社代　　理　　人
　弁理士　前出　葆ほか２名第１図 （ａ） （ｂ）　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）第２図 （ａ） （ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ）ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）凸部を有する基板上に、光導波路を構成するため
   の内部電流狭窄用ストライプ状溝を、該凸部を横切るよ
   うに一様な深さに形成した後、活性層を含む積層構造を
   堆積し、該凸部上の活性層厚を他の部分に比べて薄くし
   た半導体レーザにおいて、前記の溝を形成しない領域に
   おける凸部が少なくとも２つの直列に接続したｐｎ接合
   を有することを特徴とする半導体レーザ。