JPS62199085A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

Info

Publication number
JPS62199085A
JPS62199085A JP4016586A JP4016586A JPS62199085A JP S62199085 A JPS62199085 A JP S62199085A JP 4016586 A JP4016586 A JP 4016586A JP 4016586 A JP4016586 A JP 4016586A JP S62199085 A JPS62199085 A JP S62199085A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light emitting
layers
substrate
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4016586A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0722216B2 (ja
Inventor
Koichi Imanaka
今仲 行一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Tateisi Electronics Co
Priority to JP4016586A priority Critical patent/JPH0722216B2/ja
Publication of JPS62199085A publication Critical patent/JPS62199085A/ja
Publication of JPH0722216B2 publication Critical patent/JPH0722216B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18308Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
    • H01S5/18322Position of the structure
    • H01S5/18327Structure being part of a DBR
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18344Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] characterized by the mesa, e.g. dimensions or shape of the mesa
    • H01S5/18347Mesa comprising active layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 多層膜成長の容易な分子線エピタキシー法を用いて円柱
状の二重異種接合発光部の周囲をブラッグの一次反射条
件をみたすように2種の混晶で埋込んだ反射鏡不要な動
的単一モード面発光半導体レーザ。
発明の背景 技術分野 この発明は、たとえば光情報処理や光通信の光源として
用いることのできる半導体レーザに関する。
従来技術とその問題点 従来の半導体レーザは、1liJ面での反射を必要とす
るファブリ・ペロー型共振器をもつものであったが、こ
の半導体レーザの出力光を駆動電流直接変調方式によっ
て変調すると発振スペクトルが拡がり、高速変調は不可
能であった。
そのため高速変調時においても単一発振スペクトルを保
持するいわゆる動的単一モードレーザとして、たとえば
第3図に示すような分布帰還形の半導体レーザが盛んに
研究され、かつ一部では光通信の光源として採用される
に至っている。
第3図はレーザ共振器の共振方向に平行にその中央部を
断面して模式的に示すものであり、21はn−G、aA
s基板、22はn  A fi  G a 1□Asク
ラッド層、23はA、J  Ga   As活性3’ 
  t−y 層、24はp−A、jGaAs導波層、25z   l
−z はp−Aj7GaAsクラッド層である。
w   1−w この分布帰還形半導体レーザは、基板21上に、クラッ
ド層22.活性層23.導波層24を平坦に成長させた
後、エツチング・マスクとしてのフォトレジストを導波
層24上に塗布し、それを紫外線レーザ光の干渉縞を用
いて回折格子パターンに露光し、現像したあと、エツチ
ングによって導波層24上に回折格子を形成し、さらに
2回目の結晶成長によってその上にクラッド層25を積
層することによって製造される。
このような半導体レーザに電流を流すと、活性層23に
おいて電子−正孔の再結合が起り、これによって発光し
た光は導波層24に導入され。
回折格子によってブラッグ反射を受はレーザ発振光C2
となって外部に出射される。ブラッグ反射によるレーザ
光は2波長発振するため、第3図に示すように導波層2
4の回折格子のピッチを1箇所において結晶内の光の波
長の1/4だけずらしく位相シフト)、単一発振スペク
トルを得るようにしている。
しかしながら、このような構造の分布帰還形半導体レー
ザでは1回折格子を干渉露光方式によって形成している
ので、その分解能があまり高くなく、そのためにブラッ
グ反射効率の高い1次の回折格子(格子ピッチが結晶内
波長の1/2)を得ることが困難であり、2次、3次等
高次の回折格子を用いざるを得ないこと、エツチングに
よって格子を作成しているため深い回折格子が得られな
いこと、2回目の成長中に回折格子が損傷を受けやすい
こと等の理由により、高い反射効率を得られないという
欠点があった。また1回折格子のピッチを上述のように
一部においてシフトさせるために2回のエツチング工程
を必要としたり、横モードの安定化を図るために埋込み
構造等を採用すると3回の結晶成長を必要とする等、製
作工程が複雑であるという欠点もあった。
発明の概要 発明の目的 この発明は、1次のブラック回折を起こさせることが可
能であり、しかも製作が比較的容易な半導体レーザを提
供することを目的とする。
発明の構成と効果 この発明による半導体レーザは、m−v族半導体基板上
に、p型クラッド層、活性層、n型クラッド層よりなる
二重異種接合発光部が柱状にかつ基板に対して垂直に形
成され、この柱状発光部の周囲に、異なる屈折率をもち
かつ発光波長の1/4に相当する厚さを有する2種の混
晶層が交互に積層されてなる多層膜埋込層が設けられ、
この多層膜埋込層が回折格子として作用することによっ
てブラック反射形部発光動作を行なうことを特徴とする
柱状発光部は、基板上に二重異種接合構造を作製し、中
央部分を柱状に残すように1周囲部分を基板に達するま
でエツチングすることにより作製することができる。柱
状発光部の周囲に設けられる多層膜埋込層は分子線エピ
タキシー法などを用いてつくることが可能である。活性
層での発光波長をλ、多層膜埋込層の2種の混晶の屈折
率をそれぞれn  、n  とすると、基板上に活性層
の中B 央付近の高さまで2種の薄層をλ/ (4nA)。
λ/(4nn)の厚さに交互に積層成長させ。
次に位相シフトのための層をλ/ (2n A)の厚さ
に1層成長させ、引きつづき上記2種の層をλ/(4n
  )、  λ/(4nA)の厚さに交互に成長させれ
ばよい。
分子線エピタキシー法など最近の結晶成長法を用いると
薄層の厚さをきわめて厳密に制御できるために1次回折
格子として作用する多層膜埋込層を高精度に作製するこ
とが可能であるとともに。
位相シフト層の作製も容易である。また、結晶成長は2
回ですむので製造工程も比較的簡素となる。
実施例の説明 第1図は、この発明による半導体レーザの概観を斜視的
に示すものである。この図および半導体レーザの断面を
示す第2図(D)を参照して、n−GaAs基板1の中
央部に柱状の発光部2があり、その周囲がAjj  G
a   Asとvl   1−vl AI GaAsの多層薄膜よりなる埋込層3v2  1
−w2 で囲まれている。発光部2は活性層12とその上下のク
ラッド層11.13とからなる。基板1の下面にはn側
電極5が、多層膜埋込層3の上面には円形孔6aをもつ
p側電極6が同じく円形孔をもつ絶縁膜4を介して、そ
れぞれ形成されている。電極6の一部は上部クラッド層
13に接している。発光部2で発光したレーザ光C1は
1円形孔6aから外部に出射する。
このような半導体レーザは次のようにして作製される。
第2図は製造工程を示すものである。
この図を参照して、まず第2図(A)に示すように、n
−GaAs基板1上にn−Aぶ Ga1−8Asクラッ
ド層11(厚さ 1.5μm程度)。
A、9GaAs活性層12(厚さ4um程y   t−
y 度)、p−Ajj  Ga   Asクラッド層13z
   1−z (厚さ1μm程度)を多層成長させる。そして。
円形または正方形の、たとえば513N4等よりなる絶
縁体エツチング・マスク15を上部クラッド層13の中
央部上につける。その大きさは発振スポットを規定する
ので10〜20μm程度の径とする。
次に第2図(B)に示すように、化学エツチングまたは
ドライ・エツチングによってGaAs基板1に到達する
までマスクされた場所以外の部分を除去する。その結果
円柱状または角柱状の二重異種接合構造の発光部2が基
板1上に残る。この柱状構造発光部2の側面は基板1に
対して垂直であるようにする。
この後2分子線エピタキシャル成長法を用いて、第2図
(C)に示すように1発光部2の周囲に混晶Aj!  
Ga   As(Aと略記)およびν1  1−vl Aj2 Ga   As(Bと略記)を活性層12w2
   L−v2 の高さの中央付近までそれぞれλ/ (4n A ) 
λ/(4ns)の厚さで交互に成長させる。
次にAをλ/ (2n A )の厚さに一層成長させ(
Alで示す)、続いてその上にB、Aをλ/ (4nB
)、  λ/(4nA)の厚さで交互に成長させ、柱状
の二重異種接合構造の発光部2を電; 完ケクめ込む。ここでλは活性層12での発光波長、n
  、n  は混晶A、Bの屈折率である。
B 上述の埋込み成長法として分子線エピタキシャル法を用
いたことにより柱状部分2の側面と埋込み層3の各層は
完全に垂直となる。
上述の埋込み成長において、エツチング・マスク15を
残したまま成長を行うと、マスク15mに符号16で示
すように多結晶または非晶質のAJGaAsが、またマ
スク15を除去後、埋込み成長を行なうと符号16の部
分には多層膜3と同一の多層膜がそれぞれ成長するが、
これらはこの埋込み成長工程終了後、エツチング等によ
り容易に除去できる。もちろんマスク15も除去する。
最後に、第2図(D)に示すように柱状発光部2の中央
にこの柱状部分の径より小さい径の穴をもつ絶縁膜2を
上部クラッド層13および多層膜3の両方にわたって形
成し、さらにその径より小さい径の穴6aをもつp(f
lllffi極6を、お電極基板1の下面全面にn側電
極5をつけて工程を終了する。
この半導体レーザの動作は次のように行なわれる。すな
わち電極6から注入された正孔および電極5から注入さ
れた電子が活性層12において再結合発光し、それが多
層膜3の多層構造によりブラッグ反射し1表面よりレー
ザ発振光C1として出射される。
以上のp型、n型はすべて反転させてもよいことはいう
までもない。また上記実施例ではA iG a A s
 / G a A s系のレーザについて説明したが、
この発明は基板1およびクラッド層11.13をすべて
InP。
活性層12をGa1n   AsP、埋込ξ  1−ξ
  η 1−η み層3をGa   I n    Asα11−α11
−βlPβlと α21−α21−β2 β2′)多層膜とGa   I
 n    As    PしたGaInAsP/In
Pにも適用できる。
以上のような実施例の構成、製造法をとったことにより
(1)1次の回折条件をみたすブラッグ反射型レーザが
容易に製造できること (2)完全単一モードを得るための回折格子の1/4波
長の位相シフトが容易であること(3)深い回折格子で
あることから反射効率が高いこと : (4)結晶成長回数が2回で埋込み型レーザが作製でき
ること (5)柱状加工を基板に到達するまで施したことにより
、再成長面がGaAsであり再成長が容易であること 等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例を示すもので半導゛体し−
ザの構造を模式的に示す斜視図である。 第2図は、半導体レーザの製造工程を順を追って説明す
るための工程図である。 第3図は従来例を示す断面図である。 1・・・基板、      2・・・柱状発光部。 3・・・多層膜埋込層。 11・・・n型クラッド層、  12・・・活性層。 13・・・p型クラッド層。 以  上 特許出願人  立石電機株式会社 代 理 人   弁理士 牛 久 健 司(外1名) 第1図 +  :  n−GaAs1才反 2:発光部 3:多暦腺埴込暦 4:!it臘 5:n側を格 6:ρ側電極 A:レーザ光 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)III−V族半導体基板上に、p型クラッド層、活
    性層、n型クラッド層よりなる二重異種接合発光部が柱
    状にかつ基板に対して垂直に形成され、この柱状発光部
    の周囲に、異なる屈折率をもちかつ発光波長の1/4に
    相当する厚さを有する2種の混晶層が交互に積層されて
    なる多層膜埋込層が設けられ、この多層膜埋込層が回折
    格子として作用することによってブラック反射形面発光
    動作を行なう半導体レーザ。
  2. (2)多層膜埋込層に位相シフト層が含まれている、特
    許請求の範囲第(1)項に記載の半導体レーザ。
JP4016586A 1986-02-27 1986-02-27 半導体レ−ザ Expired - Lifetime JPH0722216B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4016586A JPH0722216B2 (ja) 1986-02-27 1986-02-27 半導体レ−ザ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4016586A JPH0722216B2 (ja) 1986-02-27 1986-02-27 半導体レ−ザ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62199085A true JPS62199085A (ja) 1987-09-02
JPH0722216B2 JPH0722216B2 (ja) 1995-03-08

Family

ID=12573151

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4016586A Expired - Lifetime JPH0722216B2 (ja) 1986-02-27 1986-02-27 半導体レ−ザ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0722216B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164949A (en) * 1991-09-09 1992-11-17 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with lateral injection
US5170407A (en) * 1991-10-11 1992-12-08 At&T Bell Laboratories Elimination of heterojunction band discontinuities
US5544193A (en) * 1992-12-15 1996-08-06 France Telecom Vertical cavity laser of low resistivity
JP2002076516A (ja) * 2000-07-07 2002-03-15 Lucent Technol Inc カルコゲナイド誘電体コーティングを有するメサ構造半導体光エミッタ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5164949A (en) * 1991-09-09 1992-11-17 Motorola, Inc. Vertical cavity surface emitting laser with lateral injection
US5170407A (en) * 1991-10-11 1992-12-08 At&T Bell Laboratories Elimination of heterojunction band discontinuities
US5544193A (en) * 1992-12-15 1996-08-06 France Telecom Vertical cavity laser of low resistivity
JP2002076516A (ja) * 2000-07-07 2002-03-15 Lucent Technol Inc カルコゲナイド誘電体コーティングを有するメサ構造半導体光エミッタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0722216B2 (ja) 1995-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3983933B2 (ja) 半導体レーザ、および半導体レーザの製造方法
US5208183A (en) Method of making a semiconductor laser
EP1182758B1 (en) Multi-wavelength surface emitting laser and method for manufacturing the same
JPH0653619A (ja) 化合物半導体装置及びその製造方法
US4782035A (en) Method of forming a waveguide for a DFB laser using photo-assisted epitaxy
JPH05251817A (ja) 可変波長半導体レーザ装置
JPS62199085A (ja) 半導体レ−ザ
JPH06152059A (ja) 半導体光集積素子
JPS59139691A (ja) 半導体レ−ザ装置
JPS61242090A (ja) 半導体レ−ザ
JP2006303052A (ja) 半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法
JPS63213383A (ja) 半導体レ−ザ
JP2903321B2 (ja) 半導体レーザ装置の製造方法
JP2875929B2 (ja) 半導体レーザ素子およびその製造方法
JP3240636B2 (ja) 面発光型半導体レーザ
JP2542570B2 (ja) 光集積素子の製造方法
WO2023012925A1 (ja) 半導体光デバイスおよびその製造方法
JPH0632323B2 (ja) 半導体レ−ザ装置
JP2552504B2 (ja) 半導体レーザアレイ装置
JPH04229679A (ja) 半導体レーザ
JPH0349287A (ja) 半導体レーザ装置およびその製造方法
KR100237858B1 (ko) 역메사 리지 웨이브가이드 구조의 분포귀환형 레이저 다이오드
JP3274710B2 (ja) 分布帰還型半導体レーザ素子および分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法
JP5445272B2 (ja) 光半導体素子の製造方法
JPH1056231A (ja) 半導体レーザ素子の製造方法および半導体レーザ素子