JPS6292490A - 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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- JPS6292490A JPS6292490A JP60234013A JP23401385A JPS6292490A JP S6292490 A JPS6292490 A JP S6292490A JP 60234013 A JP60234013 A JP 60234013A JP 23401385 A JP23401385 A JP 23401385A JP S6292490 A JPS6292490 A JP S6292490A
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- Japan
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- diffraction grating
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- dfb laser
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 17
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
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Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K65/00—Fish stringers
-
- 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
- H01S5/1225—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 with a varying coupling constant along the optical axis
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
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- Biodiversity & Conservation Biology (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。
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)
本発明は単一波長で発振する分布帰還型半導体レーザに
関するものである。
関するものである。
(従来の技術)
素子内に回折格子を持つ分布帰還型半導体レーザ(以下
DFBレーザと称する)は高速変調時にも単一波長で発
振するため、長距離大容量の光フアイバ通信や光コヒー
レント通信用の光源としての期待が高まっている。DF
Bレーザは回折格子の周期で定まるブラッグ波長近傍で
、そのブラッグ反射の波長選択性を利用して一本の軸モ
ードで発振する。しかし、素子内に周期の均一な回折格
子を有する従来型のDFBレーザはブラッグ波長付近に
ストップバンドと呼ばれる発振モードの存在しない波長
域を持ち、このストップバンドの両側に2本の発振可能
モードが存在するため、必ずしも全ての素子が単一波長
で発振するのではなく、なかには2本の軸モードで発振
する素子も多く見られた。そこで、最近では単一波長で
発振する素子の歩留りを良くするために、1984年1
1月22日発行のエレクトロニクス・レターズ(Ele
ctronics Letters)誌第20巻4号、
1008〜1010頁で示されているように1次の回折
格子(周期が素子内を伝搬する波長の1/2である回折
格子)を持つDFBレーザの素子内で、回折格子の周期
を半周期ずらした構造が提案されている。(第4図)。
DFBレーザと称する)は高速変調時にも単一波長で発
振するため、長距離大容量の光フアイバ通信や光コヒー
レント通信用の光源としての期待が高まっている。DF
Bレーザは回折格子の周期で定まるブラッグ波長近傍で
、そのブラッグ反射の波長選択性を利用して一本の軸モ
ードで発振する。しかし、素子内に周期の均一な回折格
子を有する従来型のDFBレーザはブラッグ波長付近に
ストップバンドと呼ばれる発振モードの存在しない波長
域を持ち、このストップバンドの両側に2本の発振可能
モードが存在するため、必ずしも全ての素子が単一波長
で発振するのではなく、なかには2本の軸モードで発振
する素子も多く見られた。そこで、最近では単一波長で
発振する素子の歩留りを良くするために、1984年1
1月22日発行のエレクトロニクス・レターズ(Ele
ctronics Letters)誌第20巻4号、
1008〜1010頁で示されているように1次の回折
格子(周期が素子内を伝搬する波長の1/2である回折
格子)を持つDFBレーザの素子内で、回折格子の周期
を半周期ずらした構造が提案されている。(第4図)。
このDFBレーザは回折格子の周期のずれ量が素子内を
伝搬する光の1/4に等しいことから、゛λ/4シフト
型DFBレーザと呼ばれる。V4シフト型DFBレーザ
はブラッグ波長に一致する主モードと、その両側の副モ
ードとの発振閾値利得差を従来型DFBレーザよりも大
きくとれるため、単一波長で発振する素子の歩留りが向
上し、更に単一波長発振の安定性にも優れることが期待
される。
伝搬する光の1/4に等しいことから、゛λ/4シフト
型DFBレーザと呼ばれる。V4シフト型DFBレーザ
はブラッグ波長に一致する主モードと、その両側の副モ
ードとの発振閾値利得差を従来型DFBレーザよりも大
きくとれるため、単一波長で発振する素子の歩留りが向
上し、更に単一波長発振の安定性にも優れることが期待
される。
(発明が解決しようとする問題点)
ところが、)L/4シフト型DFBレーザに用いるλ1
4シフト型回折格子は、回折格子の周期を途中でずらす
必要があるため、製作が一般に困難である。従来型DF
Bレーザに用いられる周期の均一な回折格子は、半導体
基板表面に塗布したノボラック系ポジ型レジスト等をT
(eCdレーザを光源に用いた三光束干渉露光法等によ
り周期状に露光し、その後化学エツチング法を用いて基
板をエツチングすることにより容易に得られる。しかし
、)J4シフト型回折格子の場合、例えば前記文献で示
されているように、従来と同様の三光束干渉露光法を用
いて製作する場合、ポジ型及びネガ型のフォトレジスト
を半導体基板」二に互いに隣接するように形成し、両レ
ジストを同時露光しなくてはならず、その際ポジ及びネ
ガ型の7オトレジストの感光度及び解像度が異なるため
その製作は非常に困難であった。
4シフト型回折格子は、回折格子の周期を途中でずらす
必要があるため、製作が一般に困難である。従来型DF
Bレーザに用いられる周期の均一な回折格子は、半導体
基板表面に塗布したノボラック系ポジ型レジスト等をT
(eCdレーザを光源に用いた三光束干渉露光法等によ
り周期状に露光し、その後化学エツチング法を用いて基
板をエツチングすることにより容易に得られる。しかし
、)J4シフト型回折格子の場合、例えば前記文献で示
されているように、従来と同様の三光束干渉露光法を用
いて製作する場合、ポジ型及びネガ型のフォトレジスト
を半導体基板」二に互いに隣接するように形成し、両レ
ジストを同時露光しなくてはならず、その際ポジ及びネ
ガ型の7オトレジストの感光度及び解像度が異なるため
その製作は非常に困難であった。
本発明の目的は、この間層を解決し、回折格子の製作が
容易で済むM4シフト型DFBレーザを提供することに
ある。
容易で済むM4シフト型DFBレーザを提供することに
ある。
(問題点を解決する手段)
本発明によるDFBレーザの特徴は、屈折率の異なる2
つの半導体層境界に設けられた回折格子と、この回折格
子の近くに活性層を有するDFBレーザにおいて共振器
方向に2分された2つの領域を備え、前記一方の領域に
おいては前記回折格子の上の半導体層の方が前記回折格
子の下の半導体層よりも屈折率が大きく、前記他方の領
域においては前記回折格子の上の半導体層の方が前記回
折格子の下の半導体よりも屈折率が小さいことである。
つの半導体層境界に設けられた回折格子と、この回折格
子の近くに活性層を有するDFBレーザにおいて共振器
方向に2分された2つの領域を備え、前記一方の領域に
おいては前記回折格子の上の半導体層の方が前記回折格
子の下の半導体層よりも屈折率が大きく、前記他方の領
域においては前記回折格子の上の半導体層の方が前記回
折格子の下の半導体よりも屈折率が小さいことである。
゛ジ゛1
(4)、“−
(作用)
本発明の原理を簡tp−な図面を用いて説明する。
l/4シフト型DFBレーザでは素子内を伝搬する光は
回折格子の形状ではなく、屈折率分布のみを感しるので
あるから、′)J4シフト型DFBレーザでは素子中央
付近で半周期ずれた周期状屈折率分布を作り付けること
が大事である。本発明の回折格子の形状は全体に均一な
ものであるが、従来と異なる点は、第1図に示すように
中央付近を堺に左右で回折格子の」−下の半導体層の屈
折率の大小関係が逆になっていることである。この場合
、回折格子の周期は全体に均一にもかかわらず、周期状
屈折率分布は中央付近で半周期ずれることになる。した
がってDFBレーザを共振器方向の2つの領域に分け、
回折格子の上下の半導体層の屈折率の大小関係を2つの
領域の間で逆にして従来と同様の均一な回折格子を形成
することによってl/4シフト型DFBレーザが得られ
、回折格子の製作は非常に簡単で済む。
回折格子の形状ではなく、屈折率分布のみを感しるので
あるから、′)J4シフト型DFBレーザでは素子中央
付近で半周期ずれた周期状屈折率分布を作り付けること
が大事である。本発明の回折格子の形状は全体に均一な
ものであるが、従来と異なる点は、第1図に示すように
中央付近を堺に左右で回折格子の」−下の半導体層の屈
折率の大小関係が逆になっていることである。この場合
、回折格子の周期は全体に均一にもかかわらず、周期状
屈折率分布は中央付近で半周期ずれることになる。した
がってDFBレーザを共振器方向の2つの領域に分け、
回折格子の上下の半導体層の屈折率の大小関係を2つの
領域の間で逆にして従来と同様の均一な回折格子を形成
することによってl/4シフト型DFBレーザが得られ
、回折格子の製作は非常に簡単で済む。
(実施例1)
以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第2図は本発明の第1の実施例であるDFBレーザを製
作工程順に説明する図である。第2図(a)ではn−I
nP基板1の上に部分的に波長組成1.2pmのn−I
nGaAsP第1のガイド層2を厚さ0.1pmに形成
する。(b)ではn−InP基板1及び第1のガイド層
2の表面全体に周期2400人の均一な回折格子10を
形成する。
作工程順に説明する図である。第2図(a)ではn−I
nP基板1の上に部分的に波長組成1.2pmのn−I
nGaAsP第1のガイド層2を厚さ0.1pmに形成
する。(b)ではn−InP基板1及び第1のガイド層
2の表面全体に周期2400人の均一な回折格子10を
形成する。
(c)では全面に波長組成1.1pmのnJnGaAs
PInGaAsP第2波長組成1.55pmのノンドー
フゴnGaAsP活性層4、p−TnPクラッド層5を
それぞれ厚さ0.1pm、0.1pm、3pmに形成し
た後、p−InPクラッド層5の上面及びnJnPIn
P基板1に電極6.7を形成し所望の構造のDFBレー
ザが得られた。このDFBレーザにおいては、第1のガ
イド層2の方が第2のガイド層3よりも屈折率が大きく
、更に第2のガイド層3の方がn−InP基板1よりも
屈折率が大きいため、素子中央付近を境に、左右で回折
格子10の上下の半導体層の屈折率の大小関係が逆にな
っており、等測的にv4シフト型DFBレーザと同じで
ある。
PInGaAsP第2波長組成1.55pmのノンドー
フゴnGaAsP活性層4、p−TnPクラッド層5を
それぞれ厚さ0.1pm、0.1pm、3pmに形成し
た後、p−InPクラッド層5の上面及びnJnPIn
P基板1に電極6.7を形成し所望の構造のDFBレー
ザが得られた。このDFBレーザにおいては、第1のガ
イド層2の方が第2のガイド層3よりも屈折率が大きく
、更に第2のガイド層3の方がn−InP基板1よりも
屈折率が大きいため、素子中央付近を境に、左右で回折
格子10の上下の半導体層の屈折率の大小関係が逆にな
っており、等測的にv4シフト型DFBレーザと同じで
ある。
’L−’>
(実施例2)
第3図は本発明の第2の実施例であるDFBレーザを製
作工程順に説明する図である。第3図(a)ではn−I
nP基板1の上に部分的に波長組成1.55pmのノン
ドープ活性層4、波長組成1.15pmのpJnGaA
sP第1のガイド層21をそれぞれ厚さ0.1.pm、
0.2pmに形成する。(b)ではn−InP基板1及
び第1のガイド層21の全面に周期2400人の均一な
回折格子10を形成する。
作工程順に説明する図である。第3図(a)ではn−I
nP基板1の上に部分的に波長組成1.55pmのノン
ドープ活性層4、波長組成1.15pmのpJnGaA
sP第1のガイド層21をそれぞれ厚さ0.1.pm、
0.2pmに形成する。(b)ではn−InP基板1及
び第1のガイド層21の全面に周期2400人の均一な
回折格子10を形成する。
(e)では第1のガイド21の」二部にのみpJnP第
1のクラッド層23を厚さIpmに形成する。(d)で
は、nJnPInP基板1した部分にのみ波長組成1.
15pmのn−TnGaAsP第2のガイド層22、波
長組成1.55pmイントープTnGaAsP活性層4
、p−TnP第1のクラッド層23をそれぞれ厚さ0.
1pm、0.1pm、1.pmに選択的に形成した後、
p−TnP第1のクラッド層23の全面にp−InP第
2のクラッド層5を形成し、更にp−TnP第2のクラ
ッド層5の上面及びn−InP基板1の下面に電極6,
7を形成し所望の構造のDFBレーザが得られた。この
DFBレーザにおいても、第1、第2のガイド層23.
22はn−InP基板1及び第1のクラッド層−;\ 1J1 ・(7>1 右で、回折格子10の」二部の半導体層の屈折率の大小
関係が逆になっているために、M4シフト型DFBレー
ザと等価になる。
1のクラッド層23を厚さIpmに形成する。(d)で
は、nJnPInP基板1した部分にのみ波長組成1.
15pmのn−TnGaAsP第2のガイド層22、波
長組成1.55pmイントープTnGaAsP活性層4
、p−TnP第1のクラッド層23をそれぞれ厚さ0.
1pm、0.1pm、1.pmに選択的に形成した後、
p−TnP第1のクラッド層23の全面にp−InP第
2のクラッド層5を形成し、更にp−TnP第2のクラ
ッド層5の上面及びn−InP基板1の下面に電極6,
7を形成し所望の構造のDFBレーザが得られた。この
DFBレーザにおいても、第1、第2のガイド層23.
22はn−InP基板1及び第1のクラッド層−;\ 1J1 ・(7>1 右で、回折格子10の」二部の半導体層の屈折率の大小
関係が逆になっているために、M4シフト型DFBレー
ザと等価になる。
この様にして得られたλ/4シフト型DFBレーザの発
振特性を調べたところ、発振閾値電流20mA、外部微
分量子効率25%(片面)の良好な特性が得られ、発振
波長1.55pm付近で単一波長で発振する素子の歩留
りは95%以上の高い値を示した。
振特性を調べたところ、発振閾値電流20mA、外部微
分量子効率25%(片面)の良好な特性が得られ、発振
波長1.55pm付近で単一波長で発振する素子の歩留
りは95%以上の高い値を示した。
尚、本発明の実施例では、発振波長1.55pm帯の素
子について示したが、本発明は他の波長帯の素子につい
ても有効である。また、本実施例では材料系としてIn
P/InGaAsP系を用いたが、材料系はこれに限る
ことはなく例えばAlGaAs/GaA’s等であって
もよい。更に本発明では、レーザ構造として最も基本的
なダブルへテロ構造の例を示し、ストライプ構造には言
及しなかったが、これはどのようなストライプ構造を採
用しても効果は変らないので省略したまでで、本発明は
ダブルへテロ構造を有するDFBレーザであればいかな
る構造、例えばT″) (8) 、、、/ 埋め込み型ダブルへテロ構造等でも有効である。
子について示したが、本発明は他の波長帯の素子につい
ても有効である。また、本実施例では材料系としてIn
P/InGaAsP系を用いたが、材料系はこれに限る
ことはなく例えばAlGaAs/GaA’s等であって
もよい。更に本発明では、レーザ構造として最も基本的
なダブルへテロ構造の例を示し、ストライプ構造には言
及しなかったが、これはどのようなストライプ構造を採
用しても効果は変らないので省略したまでで、本発明は
ダブルへテロ構造を有するDFBレーザであればいかな
る構造、例えばT″) (8) 、、、/ 埋め込み型ダブルへテロ構造等でも有効である。
実施例では左右の回折格子は同一平面上にないが、これ
は素子作製」―このような構造になっただけで本質的な
ことではない。この発明の本質は第1図にも示したよう
に回折格子の」−下の半導体層の屈折率の大小関係が左
右で逆になっていればよい。
は素子作製」―このような構造になっただけで本質的な
ことではない。この発明の本質は第1図にも示したよう
に回折格子の」−下の半導体層の屈折率の大小関係が左
右で逆になっていればよい。
(発明の効果)
本発明によれば、従来型のDFBレーザに用いる均一な
回折格子を製作する構造方法によって、非常に容易にλ
14シフト型T′)FBレーザを得ることができるよう
になった。その結果、l/4シフト型DFBレーザの製
作歩留りが著しく向」ニした。
回折格子を製作する構造方法によって、非常に容易にλ
14シフト型T′)FBレーザを得ることができるよう
になった。その結果、l/4シフト型DFBレーザの製
作歩留りが著しく向」ニした。
第1図は本発明の詳細な説明するための図、第2図及び
第3図は本発明の第1、第2の実施例であるDFBレー
ザを製作工程順に示す図であり、1はn−InP基板、
2,3,21.22はガイド層、4は活性層、5゜23
はクラッド層、6,7は電極、10は回折格子である。 また第4図は従来例を示す図であり、回折格子の形状と
それに対応する等側屈折率の分布を示した図である。 第 2 図 (b) 第3図 子 (b) (Cン 第4図 手続補正書(自発) 62,1.−7 昭和 年 月 日 、オrf** 11% @1、事件
の表示 昭和60年 特許願 第234013号2
、発明の名称 分布帰還型半導体レーザ 3、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目33番1号 (連絡先 日本電気株式会社特許部) 5、補正の対象 図面 6、補正の内容
第3図は本発明の第1、第2の実施例であるDFBレー
ザを製作工程順に示す図であり、1はn−InP基板、
2,3,21.22はガイド層、4は活性層、5゜23
はクラッド層、6,7は電極、10は回折格子である。 また第4図は従来例を示す図であり、回折格子の形状と
それに対応する等側屈折率の分布を示した図である。 第 2 図 (b) 第3図 子 (b) (Cン 第4図 手続補正書(自発) 62,1.−7 昭和 年 月 日 、オrf** 11% @1、事件
の表示 昭和60年 特許願 第234013号2
、発明の名称 分布帰還型半導体レーザ 3、補正をする者 事件との関係 出願人 東京都港区芝五丁目33番1号 (連絡先 日本電気株式会社特許部) 5、補正の対象 図面 6、補正の内容
Claims (1)
- 屈折率の異なる2つの半導体層境界に設けられた回折格
子と、この回折格子の近くに活性層を有する分布帰還型
半導体レーザにおいて、共振器方向に2分された2つの
領域を備え、前記一方の領域においては前記回折格子の
上の半導体層の方が前記回折格子の下の半導体層よりも
屈折率が大きく、前記他方の領域においては前記回折格
子の上の半導体層の方が前記回折格子の下の半導体層よ
りも屈折率が小さい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 |
---|---|---|---|
JP60234013A JPS6292490A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60234013A JPS6292490A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6292490A true JPS6292490A (ja) | 1987-04-27 |
Family
ID=16964184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60234013A Pending JPS6292490A (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6292490A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62259489A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置及び光増幅装置 |
JPS63169784A (ja) * | 1987-01-07 | 1988-07-13 | Sharp Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ装置 |
US5279182A (en) * | 1989-08-25 | 1994-01-18 | Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho | Cooling mechanism for built-up flywheel |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP60234013A patent/JPS6292490A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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