JPS6292385A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6292385A JPS6292385A JP23268985A JP23268985A JPS6292385A JP S6292385 A JPS6292385 A JP S6292385A JP 23268985 A JP23268985 A JP 23268985A JP 23268985 A JP23268985 A JP 23268985A JP S6292385 A JPS6292385 A JP S6292385A
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- Japan
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- mesa stripe
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- Pending
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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）
本発明は埋め込みへテロ構造の半導体レーザ（ＢＨ−Ｌ
Ｄ）ＶＣ関する。
Ｄ）ＶＣ関する。
分布帰還型半導体レーザ（ＤＰｆ３−ＬＤ）、あるいは
分布ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢ几−ＬＤ ）等
の回折格子を内蔵した年−モードＬＤは胃速変調時にも
安定に単一軸モード発振をするので長距離−大容量の光
ファイバ通信用元味として期待されている０芙除に１．
５μｍ波長蛍のＤＦＢ−ＬＤを用いた光フアイバ伝送実
験が各所で行なわれ、４ ｃ＋ｂ ／ ｓという超尚速
変調をさせて１１００Ｋ以上の伝送が実現されている。
分布ブラッグ反射型半導体レーザ（ＤＢ几−ＬＤ ）等
の回折格子を内蔵した年−モードＬＤは胃速変調時にも
安定に単一軸モード発振をするので長距離−大容量の光
ファイバ通信用元味として期待されている０芙除に１．
５μｍ波長蛍のＤＦＢ−ＬＤを用いた光フアイバ伝送実
験が各所で行なわれ、４ ｃ＋ｂ ／ ｓという超尚速
変調をさせて１１００Ｋ以上の伝送が実現されている。
光７アイバ通信の大谷量化はますますその重要性を増し
つつあり、１０Ｇｂ／ｓ以上の超高速な変調が可能な光
源の開発が望まれている。半導体レーザの尚速直接変調
動作の実現のため、これまで半絶縁性の基板上に形成し
たレーザ累子が極々開発されてさた。その−例としてＵ
、 Ｋｏｒｅｎ氏らは第２図に示すような構成の半導
体レーザを開発している（エレクトｏニクスーレターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ 。
つつあり、１０Ｇｂ／ｓ以上の超高速な変調が可能な光
源の開発が望まれている。半導体レーザの尚速直接変調
動作の実現のため、これまで半絶縁性の基板上に形成し
たレーザ累子が極々開発されてさた。その−例としてＵ
、 Ｋｏｒｅｎ氏らは第２図に示すような構成の半導
体レーザを開発している（エレクトｏニクスーレターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ 。
Ｌｅｔｔ、） ９１２０巻、１７７ページ、１９８４年
少。
少。
この半導体レーザは牛絶縁性Ｉｎｐ基板ＩＶｃメサ６゜
７を形成した後、図のようＫｐ＋−１ｎｐ層２ 。
７を形成した後、図のようＫｐ＋−１ｎｐ層２ 。
ｐ−Ｉｎｐ層３．活性ｒＷｉ ４ ＊ ｎ”ｎｐクラッ
ド層５を順次積層し、ｐ型電極の形成のためにメサ７の
底をつきぬけるようにＺｎを拡散してＺｎ拡散領域８を
形成し、ｐ型電＆ｌｌ、ｎ型電極９を図のように形成し
、素子を作製したものである。この構成では注入電流は
活性層４に効果的に注入され、高速変調時にも高周波電
流がもれ出る領域が小さく、素子の８ｔを十分に小さく
できており、高速変調動作に有利で、Ｋｏｒｅｎ氏らは
５ＧＨｚ以上の優れた周波数応答特性を得ている０（発
明が解決しようとする問題点） このようなレーザ素子構造は、活性ＩＷＩ４の周囲を半
絶縁層がおおりているので、高周波動作特性が優れてい
るが、狭い溝の中に活性＃を埋め込む形状であるために
回折格子を形成することが躯かしく、ＤＦＢ−ＬＤ、Ｄ
ＢＲ−ＬＤ等へ発展させることができない。
ド層５を順次積層し、ｐ型電極の形成のためにメサ７の
底をつきぬけるようにＺｎを拡散してＺｎ拡散領域８を
形成し、ｐ型電＆ｌｌ、ｎ型電極９を図のように形成し
、素子を作製したものである。この構成では注入電流は
活性層４に効果的に注入され、高速変調時にも高周波電
流がもれ出る領域が小さく、素子の８ｔを十分に小さく
できており、高速変調動作に有利で、Ｋｏｒｅｎ氏らは
５ＧＨｚ以上の優れた周波数応答特性を得ている０（発
明が解決しようとする問題点） このようなレーザ素子構造は、活性ＩＷＩ４の周囲を半
絶縁層がおおりているので、高周波動作特性が優れてい
るが、狭い溝の中に活性＃を埋め込む形状であるために
回折格子を形成することが躯かしく、ＤＦＢ−ＬＤ、Ｄ
ＢＲ−ＬＤ等へ発展させることができない。
そこで比較的平坦な面に活性層を成長させるようなメサ
構造の埋め込み型半導体レーザ（Ｂ）ｌ−ＬＤ）が考え
られる。第３図はその一例であシ、半絶縁性Ｉｎｐ基板
１上にｎ−Ｉｎｐ層５．活性層４．ｐ−１ｎｐ層３を順
次積層したｌ）Ｈウェファをメサエッチングして、メサ
ストライプ１３を形成する。高抵抗ＩｎｐＮＡ１２ｅメ
サストライプ１３の上部以外に成長し、ｎ型電極９．ｐ
型電極１１を図に示すように形成することにより所望の
素子を得る。このような構成にするとそのままＤＦ’Ｂ
−ＬＤやＤＢＲ−ＬＤへ発展させることができるが、ｎ
−１ｎｐｌ＠ｉ５が厚すぎると高周波電流成分のもれ込
みが大きくなる。逆に通常のＤＦＢ−ＬＤの場合のよう
に、０．１μｍ程度の厚さになると、抵抗成分が大きく
なり、容重成分を低減しても高周波特性が改善されない
。
構造の埋め込み型半導体レーザ（Ｂ）ｌ−ＬＤ）が考え
られる。第３図はその一例であシ、半絶縁性Ｉｎｐ基板
１上にｎ−Ｉｎｐ層５．活性層４．ｐ−１ｎｐ層３を順
次積層したｌ）Ｈウェファをメサエッチングして、メサ
ストライプ１３を形成する。高抵抗ＩｎｐＮＡ１２ｅメ
サストライプ１３の上部以外に成長し、ｎ型電極９．ｐ
型電極１１を図に示すように形成することにより所望の
素子を得る。このような構成にするとそのままＤＦ’Ｂ
−ＬＤやＤＢＲ−ＬＤへ発展させることができるが、ｎ
−１ｎｐｌ＠ｉ５が厚すぎると高周波電流成分のもれ込
みが大きくなる。逆に通常のＤＦＢ−ＬＤの場合のよう
に、０．１μｍ程度の厚さになると、抵抗成分が大きく
なり、容重成分を低減しても高周波特性が改善されない
。
本発明の目的は上述の問題点全解決し尚周波応答時性の
唆れたＤＦＢ−ＬＤ、あるいはＤＢＲ−ＬＤを提供する
ことにある。
唆れたＤＦＢ−ＬＤ、あるいはＤＢＲ−ＬＤを提供する
ことにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明による半導体レーザは、半絶娠性の基板上に活性
層を含む半導体積層構造を設け、この積層構造をメサス
トライプに成形して埋め込んだ構造の半導体レーザにお
いて、半絶縁性基板にメサストライプに平行な方向に段
差が形成され、その段差部分で活性層の下の半導体層が
平坦部よシも厚く形ｂｖ、されていることを特徴として
いる。
層を含む半導体積層構造を設け、この積層構造をメサス
トライプに成形して埋め込んだ構造の半導体レーザにお
いて、半絶縁性基板にメサストライプに平行な方向に段
差が形成され、その段差部分で活性層の下の半導体層が
平坦部よシも厚く形ｂｖ、されていることを特徴として
いる。
（作用）
ＤＦＢ−ＬＤ−？ＤＢルーＬＤを実現する罠は回折格子
を均一性よく形成することがまず不可欠といえる。そこ
であらかじめ比較的平坦な面上に回折格子を形成し、そ
の上に活性層を成長してそれにメサストライプを形成す
ることによって埋め込み構造とする構成を採用した。そ
の構造にしてなおかつ素子抵抗をあまシ大きくせずに素
子の容量１ を低減して高周波時性ｔ−曳
くするには、例えば第３図の構成において発光貴結合す
る活性層４を含むメサストライプ１３内ではガイド層が
十分薄く回折格子との結合を良好にとり、同時にｎ型電
極９を形成する部分ま些はカイト層が厚くなるように形
成してやればよい。
を均一性よく形成することがまず不可欠といえる。そこ
であらかじめ比較的平坦な面上に回折格子を形成し、そ
の上に活性層を成長してそれにメサストライプを形成す
ることによって埋め込み構造とする構成を採用した。そ
の構造にしてなおかつ素子抵抗をあまシ大きくせずに素
子の容量１ を低減して高周波時性ｔ−曳
くするには、例えば第３図の構成において発光貴結合す
る活性層４を含むメサストライプ１３内ではガイド層が
十分薄く回折格子との結合を良好にとり、同時にｎ型電
極９を形成する部分ま些はカイト層が厚くなるように形
成してやればよい。
（実施例）
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例であるＤＦＢ−ＬＤの製作工
程を示す図である。まず第１図ｔａ）に示すように半Ｍ
ｅｔ性１ｎｐ基板１に回折格子２１を形成し、それに垂
直な方向にｙ、差２２を形成する。
程を示す図である。まず第１図ｔａ）に示すように半Ｍ
ｅｔ性１ｎｐ基板１に回折格子２１を形成し、それに垂
直な方向にｙ、差２２を形成する。
回折格子２１はレーザ干渉露光法によって形成し、周期
２４ｏｏｈ、ｓさ８００Ａとした０段差２２は平坦部分
と比べて０，５μｍの深さとなるように形成した。その
うえに発光波長１．３μｍに相当するｎ−Ｉｎ０．７２
ＧａＯ，２８ＡｓＯ，６Ｉ Ｐｏ、３９ガイド１１２
３．発光波長１．５５μｍに相当するノンドープＩｎＯ
，５９Ｇａ０．４１ ＡｓＯ，９０Ｐ０．１０活性層４
．ｐ−Ｉｎｐ層３を順次積層する。 カイト層２３．活
性１１ｉ１４はいずれも厚さ０．ＩＪｔｍ、ｐ−Ｉｎｐ
層３は厚さ２μｍとした０回折格子２１の消失を紡ぐた
めに結晶成長は比較的低温で行なった０成艮後の回折格
子２１の深さは４００１＄１度であった。次に第１図ｔ
ｂ＞に示すように、メサストライプ１３を形成した後、
メサストライプ上に絶縁膜を形成したまま埋め込み成長
を行ない高抵抗ｌｎｐ層１２を形成した。メサストライ
プ１３はその中に含まれる活性層４の位置が段差２２の
近傍になるように、選択エツチングによって形成した。
２４ｏｏｈ、ｓさ８００Ａとした０段差２２は平坦部分
と比べて０，５μｍの深さとなるように形成した。その
うえに発光波長１．３μｍに相当するｎ−Ｉｎ０．７２
ＧａＯ，２８ＡｓＯ，６Ｉ Ｐｏ、３９ガイド１１２
３．発光波長１．５５μｍに相当するノンドープＩｎＯ
，５９Ｇａ０．４１ ＡｓＯ，９０Ｐ０．１０活性層４
．ｐ−Ｉｎｐ層３を順次積層する。 カイト層２３．活
性１１ｉ１４はいずれも厚さ０．ＩＪｔｍ、ｐ−Ｉｎｐ
層３は厚さ２μｍとした０回折格子２１の消失を紡ぐた
めに結晶成長は比較的低温で行なった０成艮後の回折格
子２１の深さは４００１＄１度であった。次に第１図ｔ
ｂ＞に示すように、メサストライプ１３を形成した後、
メサストライプ上に絶縁膜を形成したまま埋め込み成長
を行ない高抵抗ｌｎｐ層１２を形成した。メサストライ
プ１３はその中に含まれる活性層４の位置が段差２２の
近傍になるように、選択エツチングによって形成した。
高抵抗Ｉｎｐ層はメルト中にＦｅをドー１することによ
って形成した。抵抗率は１０２Ω、ｃＩｒＬ程度であっ
た。この層はノンドープｌｎｐ層としてもかまわない。
って形成した。抵抗率は１０２Ω、ｃＩｒＬ程度であっ
た。この層はノンドープｌｎｐ層としてもかまわない。
最後に第１図ｆｃ）に示すように、部分的に萬抵抗Ｉｎ
ｐ層１２を除去してｎ型電極９．およびｐ型電極１１を
形成した。電極はその面積をできるかぎり小さくなるよ
うに形成し、ワイヤボンディング用の１００μｍＸ５０
μｍ程度の領域およびメサストライプ１３にそった領域
以外全除去して寄生容量の低減をはかった０ 全長１２０μｍに切り出し１．５μｍ帯のＤＦＢ−ＬＤ
を製作して室温ＣＷ動作時の特性を測定したところ、発
振しきい値電流１５ｍＡ、微分量子効率２５チで、出力
が４０ ｍＷまで、そして最高１２０υ以上の温度まで
安定に単一軸モード発振した０また室温において高周波
応答特性を評価したところ、発振しきい値の１，５倍に
バイアスした動作条件で３ｄＢ低下のカットオフ周波数
が４．５０Ｈ２と第３図のような従来構造のものと比べ
て２倍〜３倍の改善が認められた。４Ｇｂ／ｓのランダ
ムパルスＮＲＺ変調時にも安定に単一軸モード発振を示
した。
ｐ層１２を除去してｎ型電極９．およびｐ型電極１１を
形成した。電極はその面積をできるかぎり小さくなるよ
うに形成し、ワイヤボンディング用の１００μｍＸ５０
μｍ程度の領域およびメサストライプ１３にそった領域
以外全除去して寄生容量の低減をはかった０ 全長１２０μｍに切り出し１．５μｍ帯のＤＦＢ−ＬＤ
を製作して室温ＣＷ動作時の特性を測定したところ、発
振しきい値電流１５ｍＡ、微分量子効率２５チで、出力
が４０ ｍＷまで、そして最高１２０υ以上の温度まで
安定に単一軸モード発振した０また室温において高周波
応答特性を評価したところ、発振しきい値の１，５倍に
バイアスした動作条件で３ｄＢ低下のカットオフ周波数
が４．５０Ｈ２と第３図のような従来構造のものと比べ
て２倍〜３倍の改善が認められた。４Ｇｂ／ｓのランダ
ムパルスＮＲＺ変調時にも安定に単一軸モード発振を示
した。
本実施例のレーザ素子では第３図の構造で、基板１に回
折格子を形成し、段差２２を形成せずにカイト層２３．
活性層４等を積層して作製したものと比べて、微分抵抗
の値にして１／２程匿に低減することができた。カイト
層２３は１〜２Ｘ１０１８ｃＩｒＬ−３程度にドーピン
グ濃度を選ぶことによシ、しきい値電流等のレーザの靜
荷性および高周波特性が最適化できた。ガイド層２３の
ドーピング濃度が３Ｘ１０１７ｃＩＩＬ ３以下のとき
は抵抗値カ３０優程度大きくなシ、高周波特性の劣化が
認められた。逆に５Ｘ１０１８ｃｎＬ３以上と大きくし
た場合は吸収損失の増大および不純物によシ活性層の成
長メルトが汚染され、発光効率が下がるために量子効率
が低下した。
折格子を形成し、段差２２を形成せずにカイト層２３．
活性層４等を積層して作製したものと比べて、微分抵抗
の値にして１／２程匿に低減することができた。カイト
層２３は１〜２Ｘ１０１８ｃＩｒＬ−３程度にドーピン
グ濃度を選ぶことによシ、しきい値電流等のレーザの靜
荷性および高周波特性が最適化できた。ガイド層２３の
ドーピング濃度が３Ｘ１０１７ｃＩＩＬ ３以下のとき
は抵抗値カ３０優程度大きくなシ、高周波特性の劣化が
認められた。逆に５Ｘ１０１８ｃｎＬ３以上と大きくし
た場合は吸収損失の増大および不純物によシ活性層の成
長メルトが汚染され、発光効率が下がるために量子効率
が低下した。
なお１本発明の実施例においてはＩｎｐを基板、Ｉ’ｎ
ＧａＡｓＰを活性層とする波長１μｍ帯の素子を示した
が、用いる半導体材料はもちろんこれに限るものではな
く、ＧａＡＡｉＡｓ／ＧａＡｓ糸、ＩｎＧａＡ ｓ ／
Ｉ ｎＡＡ！Ａｓ系等他の半導体材料を用いて何らさ
しつかえない。もちろんＤＰＢ−ＬＤのみならず、ＤＢ
Ｒ−ＬＤやノアブリベロー型のＬＤにも適用できる。
ＧａＡｓＰを活性層とする波長１μｍ帯の素子を示した
が、用いる半導体材料はもちろんこれに限るものではな
く、ＧａＡＡｉＡｓ／ＧａＡｓ糸、ＩｎＧａＡ ｓ ／
Ｉ ｎＡＡ！Ａｓ系等他の半導体材料を用いて何らさ
しつかえない。もちろんＤＰＢ−ＬＤのみならず、ＤＢ
Ｒ−ＬＤやノアブリベロー型のＬＤにも適用できる。
（発明の効果）
本発明の特徴は、半絶縁基板上に形成するＢＨ−ＬＤに
おいて、発光再結合する活性層を含むメサストライプに
平行な方向に段差を形成し、そこでガイド層や、クラッ
ド層の厚さを大きくしたことである。それによって素子
抵抗勿犬きくすることなく、’８ｍを十分低減する仁と
ができ、−周波応答特性が大幅に向上したＤＦＢ−Ｂ）
（−ＬＤ。
おいて、発光再結合する活性層を含むメサストライプに
平行な方向に段差を形成し、そこでガイド層や、クラッ
ド層の厚さを大きくしたことである。それによって素子
抵抗勿犬きくすることなく、’８ｍを十分低減する仁と
ができ、−周波応答特性が大幅に向上したＤＦＢ−Ｂ）
（−ＬＤ。
ＤＢＲ−ＢＨ−ＬＤが得られた。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例であるＤＦＢ
−ＬＤの製作工程を示す図、第２図、第３図は従来例の
ＢＨ−ＬＤを示す図である。図において、■・・・・・
・半絶鍼性１ｎｐ基板、２・・・・・・ｐ＋−Ｉｎｐ層
、３・・・・・・ｐ−Ｉｎｐ層、４・・・・・・活性層
、５・・印・ｎ −Ｉｎｐ層９．６．７・・・・・・メ
サ、８・・・・・Ｚｎ拡散領域、９・・・・・ｎ型電極
、ｌＯ・・・・・・ＳｉＮ膜、１１・・・・・・ｐ型電
極、１２・・・・・・謁抵抗ｌｎＰ層、１３・・団・メ
サストライプ、２１・・・・・・回折格子、２２・・・
・・・段差、２３°°°°゛°ガイド層・
−一、°−：、さ° □ 代理人 弁理士 内 原 戴・−１″−１〇− 牟２■
−ＬＤの製作工程を示す図、第２図、第３図は従来例の
ＢＨ−ＬＤを示す図である。図において、■・・・・・
・半絶鍼性１ｎｐ基板、２・・・・・・ｐ＋−Ｉｎｐ層
、３・・・・・・ｐ−Ｉｎｐ層、４・・・・・・活性層
、５・・印・ｎ −Ｉｎｐ層９．６．７・・・・・・メ
サ、８・・・・・Ｚｎ拡散領域、９・・・・・ｎ型電極
、ｌＯ・・・・・・ＳｉＮ膜、１１・・・・・・ｐ型電
極、１２・・・・・・謁抵抗ｌｎＰ層、１３・・団・メ
サストライプ、２１・・・・・・回折格子、２２・・・
・・・段差、２３°°°°゛°ガイド層・
−一、°−：、さ° □ 代理人 弁理士 内 原 戴・−１″−１〇− 牟２■
Claims (1)
- 半絶縁性の基板上に活性層を含む積層構造を設け、メサ
ストライプに成形して埋め込んだ構造の半導体レーザに
おいて、前記半絶縁性基板に前記メサストライプに平行
な方向に段差が形成され、その段差部分で前記活性層の
下の半導体層が平坦部よりも厚く形成されていることを
特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23268985A JPS6292385A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23268985A JPS6292385A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6292385A true JPS6292385A (ja) | 1987-04-27 |
Family
ID=16943242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23268985A Pending JPS6292385A (ja) | 1985-10-17 | 1985-10-17 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6292385A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS647681A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Fujikura Ltd | Distributed reflex semiconductor laser |
| JP2017130605A (ja) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光デバイス |
-
1985
- 1985-10-17 JP JP23268985A patent/JPS6292385A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS647681A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Fujikura Ltd | Distributed reflex semiconductor laser |
| JP2017130605A (ja) * | 2016-01-22 | 2017-07-27 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光デバイス |
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