JPS62281488A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS62281488A JPS62281488A JP61125467A JP12546786A JPS62281488A JP S62281488 A JPS62281488 A JP S62281488A JP 61125467 A JP61125467 A JP 61125467A JP 12546786 A JP12546786 A JP 12546786A JP S62281488 A JPS62281488 A JP S62281488A
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-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2232—Buried stripe structure with inner confining structure between the active layer and the lower electrode
-
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- 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
-
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- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
-
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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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】
3、発明の詳細な説明
(産業上の利用分野)
本発明は光通信あるいは光計測器用の光源として用いら
れる半導体レーザに関する。
れる半導体レーザに関する。
(従来の技術と発明が解決しようとする問題点)単一軸
モードで動作する分布帰還形半導体レーザ(Distr
ibuted Feedback La5er Dio
de;以後DFB LDと略記する)は、高速および
長距離の光フアイバ通信用光源、あるいは単一波長動作
に優れることからコヒーレントな光学系を組んだ光計測
器の光源として期待され、急速な研究・開発が進められ
ている。ところで現在、DFBLDはほとんどの場合、
液相エピタキシャル成長法を用いて作製されている。基
板表面に、0.2から0.3μm程度の回折格子を形成
し、その上に工nGaAsP あるいはInP等の半導
体層を成長させるが、その時、液相成長では、基板温度
を600°Cから650°C程度まで上昇させ数10分
から1〜2時間、高温の雰囲気に待機させその後、結晶
を成長させる。この場合基板表面に形成された回折格子
が熱解離により消失あるいはその形状が非常に小さくな
ってしまうという傾向にある。これを防止するために、
GaAs結晶基板を保護基板として、成長開始直前まで
回折格子が形成された基板を覆って、高速雰囲気中に待
機させる等の手法を用いている。しかしこの場合、成長
時雰囲気の汚れや、GaAs保護基板と回折格子基板と
の間の隙間の程度などにより、回折格子が消失したり、
あるいは、その形が変形したり、再現性がとれない傾向
にあった。一方、結晶成長に際し、基板の昇温から、成
長開始まで3分から5分程度と非常に短い時間しか必要
としない、有機金属原料ガスを用いたメタル・オーガニ
ック・ケミカル・ヴエーパーeデポジツ’7 E ン(
MstalOryanicChsmicalVapor
Deposition ; M O−CvDと略記す
る)法を用いると、回折格子の変形がほとんど生じない
ことは既にウェスト・ブルーフ等により、エレクトロニ
クス・レターズ(Kzec−tronics Lstt
srs )誌、第19巻、11号の423頁から424
頁に報告されている。従って、この様な回折格子の変形
が生じない結晶成長を用いて、良好なりFB LDを
形成することが特性及び再現性を向上させる上で重要で
あり、又この様な結晶成長に見合う半導体レーザ構造を
作製することも必要となって来ている。しかしこの様な
結晶成長法に適合した半導体レーザ構造は報告されてい
ない。
モードで動作する分布帰還形半導体レーザ(Distr
ibuted Feedback La5er Dio
de;以後DFB LDと略記する)は、高速および
長距離の光フアイバ通信用光源、あるいは単一波長動作
に優れることからコヒーレントな光学系を組んだ光計測
器の光源として期待され、急速な研究・開発が進められ
ている。ところで現在、DFBLDはほとんどの場合、
液相エピタキシャル成長法を用いて作製されている。基
板表面に、0.2から0.3μm程度の回折格子を形成
し、その上に工nGaAsP あるいはInP等の半導
体層を成長させるが、その時、液相成長では、基板温度
を600°Cから650°C程度まで上昇させ数10分
から1〜2時間、高温の雰囲気に待機させその後、結晶
を成長させる。この場合基板表面に形成された回折格子
が熱解離により消失あるいはその形状が非常に小さくな
ってしまうという傾向にある。これを防止するために、
GaAs結晶基板を保護基板として、成長開始直前まで
回折格子が形成された基板を覆って、高速雰囲気中に待
機させる等の手法を用いている。しかしこの場合、成長
時雰囲気の汚れや、GaAs保護基板と回折格子基板と
の間の隙間の程度などにより、回折格子が消失したり、
あるいは、その形が変形したり、再現性がとれない傾向
にあった。一方、結晶成長に際し、基板の昇温から、成
長開始まで3分から5分程度と非常に短い時間しか必要
としない、有機金属原料ガスを用いたメタル・オーガニ
ック・ケミカル・ヴエーパーeデポジツ’7 E ン(
MstalOryanicChsmicalVapor
Deposition ; M O−CvDと略記す
る)法を用いると、回折格子の変形がほとんど生じない
ことは既にウェスト・ブルーフ等により、エレクトロニ
クス・レターズ(Kzec−tronics Lstt
srs )誌、第19巻、11号の423頁から424
頁に報告されている。従って、この様な回折格子の変形
が生じない結晶成長を用いて、良好なりFB LDを
形成することが特性及び再現性を向上させる上で重要で
あり、又この様な結晶成長に見合う半導体レーザ構造を
作製することも必要となって来ている。しかしこの様な
結晶成長法に適合した半導体レーザ構造は報告されてい
ない。
そこで、本発明の目的は、気相成長に適し、又高性能の
特性を有する単一軸モード形の半導体レーザを提供する
ことに6る。
特性を有する単一軸モード形の半導体レーザを提供する
ことに6る。
(問題点を解決するだめの手段)
本発明によれば、表面に回折格子が形成された第1導電
形の半導体基板に、前記半導体基板よりも屈折率の大き
な第1導電形の光ガイド層並びに前記光ガイド層よりも
屈折率の小さな第2導電形の電流閉じ込め層及び第1導
電形の電流ブロック層が積層された多層膜基板を有し、
この多層膜基板の一部に前記光ガイド層に達する深さの
溝が形成してあり、この溝を含み前記多層膜基板表面全
体を覆って前記光ガイド層よりも屈折率の小さい第1導
電形のクラッド層、前記光ガイド層よりも屈折率の大き
い活性層および前記光ガイド層よりも屈折率の小さい第
2導電形のクラッド層が積層されていることを特徴とす
る半導体レーザが得られる。
形の半導体基板に、前記半導体基板よりも屈折率の大き
な第1導電形の光ガイド層並びに前記光ガイド層よりも
屈折率の小さな第2導電形の電流閉じ込め層及び第1導
電形の電流ブロック層が積層された多層膜基板を有し、
この多層膜基板の一部に前記光ガイド層に達する深さの
溝が形成してあり、この溝を含み前記多層膜基板表面全
体を覆って前記光ガイド層よりも屈折率の小さい第1導
電形のクラッド層、前記光ガイド層よりも屈折率の大き
い活性層および前記光ガイド層よりも屈折率の小さい第
2導電形のクラッド層が積層されていることを特徴とす
る半導体レーザが得られる。
(作用)
本発明は、有機金属化合物を原料として用いる気相成長
等においては、基板に段差がある場合に、エピタキシャ
ル層の形状が基板表面の形状をそのまま受は継ぐ形で積
層されることを利用するものである。従来用いられて来
た液相成長では基板表面に段差があると、一般にこの段
差を埋め込む形で成長した。従って局部的に膜厚の大き
な部分を形成することができこの部分を光導波路として
用いることができた。しかし、気相成長ではこの様な手
法を用いることが難しいので、どの様にして光導波路を
構成するかが、素子構造を考える上での鍵となる。本発
明では、最初に平らな屈折率の高いガイド層を設けてお
き、後から成長する活性層を局所的に、このガイド層に
近接させることで光導波路を形成するという手法を用い
ている。
等においては、基板に段差がある場合に、エピタキシャ
ル層の形状が基板表面の形状をそのまま受は継ぐ形で積
層されることを利用するものである。従来用いられて来
た液相成長では基板表面に段差があると、一般にこの段
差を埋め込む形で成長した。従って局部的に膜厚の大き
な部分を形成することができこの部分を光導波路として
用いることができた。しかし、気相成長ではこの様な手
法を用いることが難しいので、どの様にして光導波路を
構成するかが、素子構造を考える上での鍵となる。本発
明では、最初に平らな屈折率の高いガイド層を設けてお
き、後から成長する活性層を局所的に、このガイド層に
近接させることで光導波路を形成するという手法を用い
ている。
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図である。
この構造を第2図の製作法を示す工程図を用いて説明す
る。エピタキシャル成長は、トリメチルガリウム、トリ
メチルインジウム、PH,、AsH2等を用いた有機金
属化合物気相成長法で行なった。
る。エピタキシャル成長は、トリメチルガリウム、トリ
メチルインジウム、PH,、AsH2等を用いた有機金
属化合物気相成長法で行なった。
最初に、第2図(a)に示す様K(001)面のp彫工
nP基板1(Znドープ、キャリア濃度2 X 10”
α′″3)の表面に(110)方向に繰り返す、深さ5
001周期が25001の回折格子10を形成する。回
折格子10の形成は通常よく用いられるHe −Cdガ
スレーザを光源とする三光束干渉露光法で行なった。次
に第2図(+))に示す様に、p彫工np基板1の上に
、p形InGaAsP光ガイド層2(発光波長にして1
.3μm組成、Znドープ、キャリア濃度5 X 10
”crn−”、膜厚は回折格子10の山の頂点から0.
15μ+!1)、n彫工nP電流閉じ込め層3(S1ド
ープ、キャリア濃度2 X 10”ぼ−3、膜厚0.2
μm)およびp形電流工nPブロック層4(Znドープ
、キャリア9度I X 10”cyt″″3、膜厚0.
3μm)を順次積層した。次に、通常のフオ) IJソ
ゲラフイーの技術を用いて、回折格子10の繰り返し方
向と同じ方向にHCt系エツチング液を用いてp形In
GaAsP層2の上面に達するまでの底部の幅が1.5
μmの溝20を形成した。第1図(C)がこの状態であ
るが第1図(−)および(b)における断面とは90°
だけ異なる面における断面図を示している。次の第1図
(d)も同方向の断面図である力瓢@1図(C)に示す
基板の上にp彫工nPクラッド層5(Znドープ、キャ
リア濃度I X 10”α″″3、膜厚0、1 μm
)、ノンドーブエnGaAsP活性層6(発光波長にし
て1.55μmの組成、膜厚O,OSμm)を基板の形
状を受は継ぐ形で薄く積濁し、更に連続してn彫工nP
クラッド層7(S1ドープ、lXl0”スー3、膜厚3
μm)を積層してエピタキシャル成長を終える。次に、
第1図の斜視図に示す様に、全体が140μm程度の厚
さになるまでp彫工nP基板1側を研磨したのち、p形
1nP基板1の表面にはAuZnを用いたp側電極30
を、又、n彫工nPクラッド層7の表面にはAu−Ge
−Niを用いたn側電極31を形成する。全体の長さを
250μmにして伸開し、チップ化した。
nP基板1(Znドープ、キャリア濃度2 X 10”
α′″3)の表面に(110)方向に繰り返す、深さ5
001周期が25001の回折格子10を形成する。回
折格子10の形成は通常よく用いられるHe −Cdガ
スレーザを光源とする三光束干渉露光法で行なった。次
に第2図(+))に示す様に、p彫工np基板1の上に
、p形InGaAsP光ガイド層2(発光波長にして1
.3μm組成、Znドープ、キャリア濃度5 X 10
”crn−”、膜厚は回折格子10の山の頂点から0.
15μ+!1)、n彫工nP電流閉じ込め層3(S1ド
ープ、キャリア濃度2 X 10”ぼ−3、膜厚0.2
μm)およびp形電流工nPブロック層4(Znドープ
、キャリア9度I X 10”cyt″″3、膜厚0.
3μm)を順次積層した。次に、通常のフオ) IJソ
ゲラフイーの技術を用いて、回折格子10の繰り返し方
向と同じ方向にHCt系エツチング液を用いてp形In
GaAsP層2の上面に達するまでの底部の幅が1.5
μmの溝20を形成した。第1図(C)がこの状態であ
るが第1図(−)および(b)における断面とは90°
だけ異なる面における断面図を示している。次の第1図
(d)も同方向の断面図である力瓢@1図(C)に示す
基板の上にp彫工nPクラッド層5(Znドープ、キャ
リア濃度I X 10”α″″3、膜厚0、1 μm
)、ノンドーブエnGaAsP活性層6(発光波長にし
て1.55μmの組成、膜厚O,OSμm)を基板の形
状を受は継ぐ形で薄く積濁し、更に連続してn彫工nP
クラッド層7(S1ドープ、lXl0”スー3、膜厚3
μm)を積層してエピタキシャル成長を終える。次に、
第1図の斜視図に示す様に、全体が140μm程度の厚
さになるまでp彫工nP基板1側を研磨したのち、p形
1nP基板1の表面にはAuZnを用いたp側電極30
を、又、n彫工nPクラッド層7の表面にはAu−Ge
−Niを用いたn側電極31を形成する。全体の長さを
250μmにして伸開し、チップ化した。
次に素子特性を測定した。工nGaAθP活性層6とp
彫工nGaAsP光ガイド層2とは溝20の部分で近接
している。従って、活性層6の膜厚が0.08μmと薄
く積層され、活性層6に閉じ込められない光の一部は、
光ガイド層2が近接している部分で、この光ガイド層2
にも閉じ込められることになる。溝部20以外では活性
層6と光ガイド層は、十分離れておりこの様なことは起
きない。結局等価的に溝部20のところで、活性層6と
、光ガイド層2とが複合して光導波路を形成することに
なり、安定な発振横モードを維持することが可能となる
。電流は、n彫工nP電流閉じ込め層3、p彫工np電
流ブロック層4によって効果的に溝部20に集中される
。従ってこの素子の発掘閾値は20mAと低い値を示し
た。微分量子効率は、前方端面から出射した光に対し2
5%の値を示した。素子をエビ層側を下にしてダイアモ
ンドヒートシ/りに融着して、温度特性を測定したとこ
ろ、最大c’tF動作温度は110℃と良好であった。
彫工nGaAsP光ガイド層2とは溝20の部分で近接
している。従って、活性層6の膜厚が0.08μmと薄
く積層され、活性層6に閉じ込められない光の一部は、
光ガイド層2が近接している部分で、この光ガイド層2
にも閉じ込められることになる。溝部20以外では活性
層6と光ガイド層は、十分離れておりこの様なことは起
きない。結局等価的に溝部20のところで、活性層6と
、光ガイド層2とが複合して光導波路を形成することに
なり、安定な発振横モードを維持することが可能となる
。電流は、n彫工nP電流閉じ込め層3、p彫工np電
流ブロック層4によって効果的に溝部20に集中される
。従ってこの素子の発掘閾値は20mAと低い値を示し
た。微分量子効率は、前方端面から出射した光に対し2
5%の値を示した。素子をエビ層側を下にしてダイアモ
ンドヒートシ/りに融着して、温度特性を測定したとこ
ろ、最大c’tF動作温度は110℃と良好であった。
発振横モードは限界出力の35 mW*で安定な基本横
モードであり、垂直方向の放射角は40°、水平方向の
放射角は20°であった。発振スペクトルは、波長1.
55μmで単一軸モードであった。エピタキシャル成長
における膜厚制御が良好であるから素子特性の再現性は
良好であった。
モードであり、垂直方向の放射角は40°、水平方向の
放射角は20°であった。発振スペクトルは、波長1.
55μmで単一軸モードであった。エピタキシャル成長
における膜厚制御が良好であるから素子特性の再現性は
良好であった。
(発明の効果)
平坦な光ガイド層2と、折れ曲って積層される活性層6
の一部とを近接させることにより、光導波路を形成し、
安定な横モード発振動作を得た。
の一部とを近接させることにより、光導波路を形成し、
安定な横モード発振動作を得た。
ウニ・・面内での膜厚が均一であるため、素子特性の再
現性が良好であった。
現性が良好であった。
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図(a)
、 (t))、 (C)、 (d)は第1図の実施例を
作製する工程を示す図である。 図中、1はp形InP基板、2はp彫工nGaAsP光
ガイド層、3はn形rnP電流閉じ込め層、4はp形I
nP電流ブロック層、5はp彫工nPクラッド層、6は
工nGaAsP活性層、7はn彫工nPクラッド層、1
0は回折格子、20は溝、30はp側電極、3 tVi
n側電極である。
、 (t))、 (C)、 (d)は第1図の実施例を
作製する工程を示す図である。 図中、1はp形InP基板、2はp彫工nGaAsP光
ガイド層、3はn形rnP電流閉じ込め層、4はp形I
nP電流ブロック層、5はp彫工nPクラッド層、6は
工nGaAsP活性層、7はn彫工nPクラッド層、1
0は回折格子、20は溝、30はp側電極、3 tVi
n側電極である。
Claims (1)
- 表面に回折格子が形成された第1導電形の半導体基板に
、前記半導体基板よりも屈折率の大きな第1導電形の光
ガイド層並びに前記光ガイド層よりも屈折率の小さな第
2導電形の電流閉じ込め層及び第1導電形の電流ブロッ
ク層が積層された多層膜基板を有し、この多層膜基板の
一部に前記光ガイド層に達する溝が形成してあり、この
溝を含み前記多層膜基板表面全体を覆つて前記光ガイド
層よりも屈折率の小さい第1導電形のクラッド層、前記
光ガイド層より屈折率の大きい活性層および前記光ガイ
ド層より屈折率の小さい第2導電形のクラッド層が積層
されていることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61125467A JPS62281488A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体レ−ザ |
US07/056,011 US4799226A (en) | 1986-05-30 | 1987-06-01 | Distributed feedback laser diode comprising an active layer partly adjacent to a waveguide layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61125467A JPS62281488A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体レ−ザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62281488A true JPS62281488A (ja) | 1987-12-07 |
JPH055390B2 JPH055390B2 (ja) | 1993-01-22 |
Family
ID=14910807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61125467A Granted JPS62281488A (ja) | 1986-05-30 | 1986-05-30 | 半導体レ−ザ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4799226A (ja) |
JP (1) | JPS62281488A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2804502B2 (ja) * | 1989-03-30 | 1998-09-30 | 沖電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
CN210605074U (zh) * | 2019-11-27 | 2020-05-22 | 苏州旭创科技有限公司 | 一种光学组件 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60192380A (ja) * | 1984-03-13 | 1985-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
JPS616886A (ja) * | 1984-06-20 | 1986-01-13 | Fujikura Ltd | 分布帰還形半導体レ−ザ |
-
1986
- 1986-05-30 JP JP61125467A patent/JPS62281488A/ja active Granted
-
1987
- 1987-06-01 US US07/056,011 patent/US4799226A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH055390B2 (ja) | 1993-01-22 |
US4799226A (en) | 1989-01-17 |
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