JPS6284583A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
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- JPS6284583A JPS6284583A JP60225272A JP22527285A JPS6284583A JP S6284583 A JPS6284583 A JP S6284583A JP 60225272 A JP60225272 A JP 60225272A JP 22527285 A JP22527285 A JP 22527285A JP S6284583 A JPS6284583 A JP S6284583A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- diffraction grating
- distributed feedback
- layer
- feedback type
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01S5/10—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
-
- 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
- H01S5/10—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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、分布帰還型半導体レーザの改良に関する。
（従来の技術）
長距離・大容量の光フアイバ伝送を行なう為には、高速
変調時にも安定な単一モード発振する分布帰還型半導体
レーザが不可欠であり、精力的に開発・実用化がすすめ
られている。従来分布帰還型半導体レーザは、本来の２
軸モ一ド発振を避ける為に、回折格子の光学的位相を共
振器中央で）波長シフトさせた構造をとることにより、
単一軸モード発振を得てきた（宇高他、電子通信学会技
術報告０ＱＥ８５−１１．ｐ６９）。
変調時にも安定な単一モード発振する分布帰還型半導体
レーザが不可欠であり、精力的に開発・実用化がすすめ
られている。従来分布帰還型半導体レーザは、本来の２
軸モ一ド発振を避ける為に、回折格子の光学的位相を共
振器中央で）波長シフトさせた構造をとることにより、
単一軸モード発振を得てきた（宇高他、電子通信学会技
術報告０ＱＥ８５−１１．ｐ６９）。
（発明が解決しようとする問題点）
この十波長シフトを得る為の具体的な構造として、干渉
露光法を工夫することにより回折格子を直接シフトさせ
る方法と、活性層の導波路構造を変化させることにより
伝搬定数を調整し、等測的に光の位相をシフトさせる方
法がある。しかし、これはいずれも複雑で調整が微妙な
レジスト工程、あるいは活性層厚、−幅の微細な化学エ
ツチング等、複雑・高度なプロセス工程を必要とし、そ
して、それらが現実に素子を製造する上で十分に再現性
よく制御されていない為、従来の方法では、単一軸モー
ド発振となる分布帰還型半導体レーザが高歩留りで得ら
れないといった欠点を有していた。
露光法を工夫することにより回折格子を直接シフトさせ
る方法と、活性層の導波路構造を変化させることにより
伝搬定数を調整し、等測的に光の位相をシフトさせる方
法がある。しかし、これはいずれも複雑で調整が微妙な
レジスト工程、あるいは活性層厚、−幅の微細な化学エ
ツチング等、複雑・高度なプロセス工程を必要とし、そ
して、それらが現実に素子を製造する上で十分に再現性
よく制御されていない為、従来の方法では、単一軸モー
ド発振となる分布帰還型半導体レーザが高歩留りで得ら
れないといった欠点を有していた。
本発明の目的は上述の欠点を除去し、高歩留りで製造容
易な単一軸モード分布帰還型半導体レーザを提供するこ
とにある。
易な単一軸モード分布帰還型半導体レーザを提供するこ
とにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の分布帰還型半導体レーザは半導体活性層に近接
して前記半導体活性層と等しいか、あるいは、前記半導
体活性層より小さい禁制帯幅を有し、発振光の吸収に与
かる半導体光吸収部を含む半導体回折格子が形成されて
いることを特徴とする。
して前記半導体活性層と等しいか、あるいは、前記半導
体活性層より小さい禁制帯幅を有し、発振光の吸収に与
かる半導体光吸収部を含む半導体回折格子が形成されて
いることを特徴とする。
（作用）
本発明によれば、半導体光吸収部を含む半導体回折格子
として、分布帰還型半導体レーザの光利得を回折格子の
周期で空間的に変化させることにより、発振軸モードの
モード利得をブラッグ波長に対して非対称にした極めて
製造歩留りの高い単一軸モード分布帰還型半導体レーザ
が得られる。
として、分布帰還型半導体レーザの光利得を回折格子の
周期で空間的に変化させることにより、発振軸モードの
モード利得をブラッグ波長に対して非対称にした極めて
製造歩留りの高い単一軸モード分布帰還型半導体レーザ
が得られる。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第一図は本発明に基づく一実施例の１折面図を表わすも
のである。本実施例は、半導体基板１にエピタキシャル
成長されたバッファ層２、半導体活性層３、スペーサ層
４、半導体光吸収部５１を含む半導体回折格子５、クラ
ッド層６、電極形成層７、及びｎ側電極８、ｐ側電極９
から構成されている。半導体基板１は（１００）方位を
有し、Ｓｎが１×１０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰ
から成り厚さ１１００ｐ、バッファ層２はＳｎが１×１
０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰから成り厚さ３ｐｍ
、活性層３はノンドープのＩｎ０．６５ Ｇａ０．３５
Ａ８０．７７ Ｐｏ、２３から成り厚さ０．１ｐｍス
ペーサ層４はＺｎをＩ Ｘ １０１８ｃｍ−３ドープし
たＩｎＰから成り厚さ０．１ｐｍである。半導体回折格
子５はＺｎが２×１０１８ｃｍ−３ドープされ、回折格
子の山の部分の厚さ０．１２ｐｍ、谷の部分の厚さ０．
１ｐｍ、回折格子の周期０．２５１１ｍで、山の部分は
、厚さ各々０．０２１１ｍ、 ０．１１１ｍのＩｎ Ｏ
，６５Ｇａ０．３５Ａ８０．７７Ｐ０．２３及びＩｎＯ
，８４ＧａＯ，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４の２層構造
、谷の部分は厚さ０．１１１ｍｆ）Ｉｎ０．８４ＧａＯ
，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４から成る。クラッド層６
はＺｎが１×１０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰから
成り厚さｉｐｍｓ！極形成層７はＺｎが１×１０１９ｃ
ｍ−３ドープされたＩｎＯ，８４Ｇａ０．１６ＡＳ０．
３６Ｐ０．６４から成り厚さ１１１ｍである。ｎ側電極
８はＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金から成り厚さ０．３ｐｍ、
ｐ側電極はＡｕ−Ｚｎ合金から成り厚さ０．３ｐｍであ
る。半導体回折格子５は、半導体基板１上に順次バッフ
ァ層２、半導体活性層３、スペーサ層４、そして、各々
厚さ０．１ｐｍ、０．０２１１ｍのＩｎ０．８４ＧａＯ
，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４ Ｉｎ０．６５ ＧａＯ
，３５Ａ８０．７７ Ｐｏ、２３層をエピタキシャル成
長して作製したウエーファにフォトレジストを塗布し、
二光東干渉法により周期０．２５ｐｍのレジスト回折格
子を作製した後、ＩｎＯ，６５ＧａＯ，３５Ａ８０．７
７ Ｐｏ、２３層のみエツチングし、サラニ、続いて、
クラッド層６、電極形成層７をエピタキシャル成長する
ことにより得られる。本実施例はその動作時において、
半導体活性層３に電流が注入され、半導体回折格子５で
光共振器を構成する分布帰還型半導体レーザとして動作
する。
のである。本実施例は、半導体基板１にエピタキシャル
成長されたバッファ層２、半導体活性層３、スペーサ層
４、半導体光吸収部５１を含む半導体回折格子５、クラ
ッド層６、電極形成層７、及びｎ側電極８、ｐ側電極９
から構成されている。半導体基板１は（１００）方位を
有し、Ｓｎが１×１０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰ
から成り厚さ１１００ｐ、バッファ層２はＳｎが１×１
０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰから成り厚さ３ｐｍ
、活性層３はノンドープのＩｎ０．６５ Ｇａ０．３５
Ａ８０．７７ Ｐｏ、２３から成り厚さ０．１ｐｍス
ペーサ層４はＺｎをＩ Ｘ １０１８ｃｍ−３ドープし
たＩｎＰから成り厚さ０．１ｐｍである。半導体回折格
子５はＺｎが２×１０１８ｃｍ−３ドープされ、回折格
子の山の部分の厚さ０．１２ｐｍ、谷の部分の厚さ０．
１ｐｍ、回折格子の周期０．２５１１ｍで、山の部分は
、厚さ各々０．０２１１ｍ、 ０．１１１ｍのＩｎ Ｏ
，６５Ｇａ０．３５Ａ８０．７７Ｐ０．２３及びＩｎＯ
，８４ＧａＯ，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４の２層構造
、谷の部分は厚さ０．１１１ｍｆ）Ｉｎ０．８４ＧａＯ
，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４から成る。クラッド層６
はＺｎが１×１０１８ｃｍ−３ドープされたＩｎＰから
成り厚さｉｐｍｓ！極形成層７はＺｎが１×１０１９ｃ
ｍ−３ドープされたＩｎＯ，８４Ｇａ０．１６ＡＳ０．
３６Ｐ０．６４から成り厚さ１１１ｍである。ｎ側電極
８はＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金から成り厚さ０．３ｐｍ、
ｐ側電極はＡｕ−Ｚｎ合金から成り厚さ０．３ｐｍであ
る。半導体回折格子５は、半導体基板１上に順次バッフ
ァ層２、半導体活性層３、スペーサ層４、そして、各々
厚さ０．１ｐｍ、０．０２１１ｍのＩｎ０．８４ＧａＯ
，１６ＡＳ０．３６Ｐ０．６４ Ｉｎ０．６５ ＧａＯ
，３５Ａ８０．７７ Ｐｏ、２３層をエピタキシャル成
長して作製したウエーファにフォトレジストを塗布し、
二光東干渉法により周期０．２５ｐｍのレジスト回折格
子を作製した後、ＩｎＯ，６５ＧａＯ，３５Ａ８０．７
７ Ｐｏ、２３層のみエツチングし、サラニ、続いて、
クラッド層６、電極形成層７をエピタキシャル成長する
ことにより得られる。本実施例はその動作時において、
半導体活性層３に電流が注入され、半導体回折格子５で
光共振器を構成する分布帰還型半導体レーザとして動作
する。
本発明は、光利得の周期的変化、すなわち利得結合によ
る分布帰還型レーザの発振軸モードのモード利得がブラ
ッグ波長上で単一、最大となる原理を応用したものであ
る。すなわち、従来の導波路の実効屈折率の周期変化を
用いた屈折率結合による分布帰還型レーザでは、共振器
内の前進電磁波と後進電磁波の電磁界結合を表わす結合
係数は実数値となる為、ブラッグ波長において、前進波
と後進波の位相差は９０度となる。従って、レーザとし
て、ブラッグ波長から位相９０度分離れた波長でのみ発
振可能となり、その波長がブラッグ波長両側に二波長あ
る為、２軸モ一ド発振となる。
る分布帰還型レーザの発振軸モードのモード利得がブラ
ッグ波長上で単一、最大となる原理を応用したものであ
る。すなわち、従来の導波路の実効屈折率の周期変化を
用いた屈折率結合による分布帰還型レーザでは、共振器
内の前進電磁波と後進電磁波の電磁界結合を表わす結合
係数は実数値となる為、ブラッグ波長において、前進波
と後進波の位相差は９０度となる。従って、レーザとし
て、ブラッグ波長から位相９０度分離れた波長でのみ発
振可能となり、その波長がブラッグ波長両側に二波長あ
る為、２軸モ一ド発振となる。
一方、光利得の周期変化を用いた利得結合の場合、結合
係数は虚数値となる為、ブラッグ波長において前進波と
後進波の位相差は生じない。すなわち、ブラッグ周波数
上で単一軸モード発振が実現できる。この光利得の周期
変化は１％あれば結合係数としてｊ２００ｃｍ−３程度
が得られ、活性層を埋め込んだ共振器長３００１１ｍの
埋込み型分布帰還型半導体レーザの発振しきい値電流と
して３０ｍＡ程度が実現される。
係数は虚数値となる為、ブラッグ波長において前進波と
後進波の位相差は生じない。すなわち、ブラッグ周波数
上で単一軸モード発振が実現できる。この光利得の周期
変化は１％あれば結合係数としてｊ２００ｃｍ−３程度
が得られ、活性層を埋め込んだ共振器長３００１１ｍの
埋込み型分布帰還型半導体レーザの発振しきい値電流と
して３０ｍＡ程度が実現される。
（発明の効果）
このように、本方法により作製した分布帰還型半導体レ
ーザの発振軸モードの単一性は従来素子に比べ著しく改
善されることがわかる。本発明によれば、半導体光吸収
部を含む半導体回折格子により分布帰還することにより
、ブラッグ波長上で単一の軸モードのみを発振可能にし
た、極めて製造歩留りの高い単一軸モード分布帰還型半
導体レーザが得られる。
ーザの発振軸モードの単一性は従来素子に比べ著しく改
善されることがわかる。本発明によれば、半導体光吸収
部を含む半導体回折格子により分布帰還することにより
、ブラッグ波長上で単一の軸モードのみを発振可能にし
た、極めて製造歩留りの高い単一軸モード分布帰還型半
導体レーザが得られる。
尚、本発明はＩｎＰ系半導体に限らず、直接遷移可能な
組成を活性層に含む材料ならば、いかなる材料、混晶組
成であっても適用可能である。又、電流注入構造、活性
層導波路構造も、レーザ発振を可能とする構造ならば、
いかなる構造であっても同様の効果が得られる。
組成を活性層に含む材料ならば、いかなる材料、混晶組
成であっても適用可能である。又、電流注入構造、活性
層導波路構造も、レーザ発振を可能とする構造ならば、
いかなる構造であっても同様の効果が得られる。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。図中、ｌは
半導体基板、２はバッファ層、３は半導体活性層、４は
スペーサ層、５は半導体回折格子、５１は半導体光吸収
部、６はクラッド層、７は電極形成層、８はｎ側電極、
９はｐ側電極である。
半導体基板、２はバッファ層、３は半導体活性層、４は
スペーサ層、５は半導体回折格子、５１は半導体光吸収
部、６はクラッド層、７は電極形成層、８はｎ側電極、
９はｐ側電極である。
Claims (1)
- 半導体活性層に近接して前記半導体活性層と等しいか、
あるいは前記半導体活性層より小さい禁制帯幅を有し、
発振光の吸収に与かる半導体光吸収部を含む半導体回折
格子が形成されていることを特徴とする分布帰還型半導
体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60225272A JPS6284583A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60225272A JPS6284583A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6284583A true JPS6284583A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16826724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60225272A Pending JPS6284583A (ja) | 1985-10-08 | 1985-10-08 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6284583A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941148A (en) * | 1986-11-12 | 1990-07-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element with a single longitudinal oscillation mode |
| US5274660A (en) * | 1991-09-20 | 1993-12-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of making it |
| US5539766A (en) * | 1993-08-19 | 1996-07-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Distributed feedback semiconductor laser |
| KR100324203B1 (ko) * | 1999-09-18 | 2002-02-16 | 오길록 | 순수 이득결합 분포 궤환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 |
| US6741630B2 (en) | 2002-02-16 | 2004-05-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ridge waveguide distributed feedback laser |
-
1985
- 1985-10-08 JP JP60225272A patent/JPS6284583A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4941148A (en) * | 1986-11-12 | 1990-07-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element with a single longitudinal oscillation mode |
| US5274660A (en) * | 1991-09-20 | 1993-12-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of making it |
| US5539766A (en) * | 1993-08-19 | 1996-07-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Distributed feedback semiconductor laser |
| US5764682A (en) * | 1993-08-19 | 1998-06-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Distributed feedback semiconductor laser and method for fabricating the same |
| US5960257A (en) * | 1993-08-19 | 1999-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method distributed feedback semiconductor laser for fabricating |
| KR100324203B1 (ko) * | 1999-09-18 | 2002-02-16 | 오길록 | 순수 이득결합 분포 궤환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 |
| US6741630B2 (en) | 2002-02-16 | 2004-05-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ridge waveguide distributed feedback laser |
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