JPS6320398B2 - - Google Patents
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- JPS6320398B2 JPS6320398B2 JP18479081A JP18479081A JPS6320398B2 JP S6320398 B2 JPS6320398 B2 JP S6320398B2 JP 18479081 A JP18479081 A JP 18479081A JP 18479081 A JP18479081 A JP 18479081A JP S6320398 B2 JPS6320398 B2 JP S6320398B2
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Classifications
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
-
- 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
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
-
- 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
- H01S5/2205—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 comprising special burying or current confinement layers
- H01S5/2222—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 comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
-
- 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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋め込みヘテロ構造半導体レーザと、
フオトダイオードおよびフオトコンダクタとから
なるフオトデイテクタとが同一半導体基板上に集
積化された半導体レーザ・フオトダイオード光集
積化素子に関する。
フオトダイオードおよびフオトコンダクタとから
なるフオトデイテクタとが同一半導体基板上に集
積化された半導体レーザ・フオトダイオード光集
積化素子に関する。
近年光半導体素子や光フアイバの高品質化が進
み、光フアイバ通信の実用化が進んで、光集積回
路という新しい研究分野が発展しつつある。中で
も半導体レーザと受光素子との集積化は光源の光
出力をモニタする必要性からシステム構成上重要
である。そのひとつとして本願の発明者らは特願
昭56−25836号明細書において明らかにしたよう
に埋め込みヘテロ構造半導体レーザ（以下BH−
LDと略す。）とPN接合型フオトダイオード（以
下PDと略す。）とを並列に同一基板上に集積化し
た光集積化素子を発明した。この光素子において
はBH−LDの活性層の側面からのレーザ出力光
をその横側に形成されたPDによつてモニタする
ことができ、エツチング共振器面を用いるものと
比べて、通常のへき開技術によつてレーザ共振器
面を形成することができるので、BH−LDの性
能を全く損なうことがないという特徴を有してい
る。この光素子にBH−LDに正のバイアスをか
けて電流を流し、レーザ発振させ、PDに外部抵
抗を介して負のバイアスをかけることによりレー
ザ光出力をモニタすることができる。しかしなが
らこの例においてはBH−LDの活性層側面から
のレーザ散乱光が微弱であるため、受光感度が必
ずしも十分とは言えない。
み、光フアイバ通信の実用化が進んで、光集積回
路という新しい研究分野が発展しつつある。中で
も半導体レーザと受光素子との集積化は光源の光
出力をモニタする必要性からシステム構成上重要
である。そのひとつとして本願の発明者らは特願
昭56−25836号明細書において明らかにしたよう
に埋め込みヘテロ構造半導体レーザ（以下BH−
LDと略す。）とPN接合型フオトダイオード（以
下PDと略す。）とを並列に同一基板上に集積化し
た光集積化素子を発明した。この光素子において
はBH−LDの活性層の側面からのレーザ出力光
をその横側に形成されたPDによつてモニタする
ことができ、エツチング共振器面を用いるものと
比べて、通常のへき開技術によつてレーザ共振器
面を形成することができるので、BH−LDの性
能を全く損なうことがないという特徴を有してい
る。この光素子にBH−LDに正のバイアスをか
けて電流を流し、レーザ発振させ、PDに外部抵
抗を介して負のバイアスをかけることによりレー
ザ光出力をモニタすることができる。しかしなが
らこの例においてはBH−LDの活性層側面から
のレーザ散乱光が微弱であるため、受光感度が必
ずしも十分とは言えない。
本発明の目的は上記の欠点を除去し、BH−
LDとフオトコンダクタおよびフオトダイオード
からなるフオトデイテクタが並列に配列され、受
光感度が向上したBH−LD・フオトデイテクタ
光集積化素子を提供することにある。
LDとフオトコンダクタおよびフオトダイオード
からなるフオトデイテクタが並列に配列され、受
光感度が向上したBH−LD・フオトデイテクタ
光集積化素子を提供することにある。
本発明によれば、活性層の周囲をよりエネルギ
ーギヤツプが大きく屈折率が小さい半導体材料で
おおわれた埋め込みヘテロ構造半導体レーザとフ
オトデイテクタとが同一半導体基板上に集積化さ
れた半導体レーザ・フオトデイテクタ光集積化素
子において、埋め込みヘテロ構造半導体レーザの
活性層よりもエネルギーギヤツプの大きくない半
導体でなるフオトダイオードとフオトコンダクタ
とよりなるフオトデイテクタが埋め込みヘテロ構
造半導体レーザのレーザ共振軸に対して垂直な方
向の少なくとも一方の側に形成されてなることを
特徴とする半導体レーザ・フオトデイテクタ光集
積化素子が得られる。
ーギヤツプが大きく屈折率が小さい半導体材料で
おおわれた埋め込みヘテロ構造半導体レーザとフ
オトデイテクタとが同一半導体基板上に集積化さ
れた半導体レーザ・フオトデイテクタ光集積化素
子において、埋め込みヘテロ構造半導体レーザの
活性層よりもエネルギーギヤツプの大きくない半
導体でなるフオトダイオードとフオトコンダクタ
とよりなるフオトデイテクタが埋め込みヘテロ構
造半導体レーザのレーザ共振軸に対して垂直な方
向の少なくとも一方の側に形成されてなることを
特徴とする半導体レーザ・フオトデイテクタ光集
積化素子が得られる。
以下実施例を示す図面を参照しつつ本発明を説
明する。
明する。
第１図は本発明による光集積化素子の断面図で
ある。このような素子を得るには、まず（001）
ｎ−InP基板１０１上にｎ−InPバツフア層１０
２、発光波長1.3μｍに対応するIn0.72Ga0.28As0.61
P0.39活性層１０３、ｐ−InPクラツド層１０４、
発光波長1.4μｍに対応するノンドープIn0.61Ga0.39
As0.85P0.15層１０５（厚さ2μｍ）を順次積層させ
た半導体ウエフアに通常のフオトレジスト技術に
より、＜110＞方向に平行にBH−LD用のメサス
トライプ１０６およびフオトデイテクタ用のメサ
ストライプ１０７を形成する。この際フオトコン
ダクタとなるノンドープIn0.61Ga0.39As0.85P0.15層
１０５はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性層１０３より
もエネルギーギヤツプの小さな半導体材料から成
つており、BH−LD用メサストライプの上面は
このIn0.61Ga0.39As0.85P0.15層１０５を含まないこ
とが必要である。このようにメサストライプを形
成した半導体ウエフアに埋め込み成長を行ない、
ｐ−InP電流ブロツク層１０８、ｎ−InP電流ブ
ロツク層１０９を２つのメサストライプの上面の
み積層しないように、またｐ−InP埋め込み層１
１０、発光波長1.1μｍ組成のｎ−In0.85Ga0.15
As0.33P0.67電極層１１１を全面にわたつて連続し
て成長させる。この光素子ではBH−LD１５１
とフオトデイテクタ１５２とがプロトン注入絶縁
化層１１４によつて電気的に絶縁されており、
BH−LD１５１に正のバイアスをかけて電流を
流し、レーザ発振させ、フオトデイテクタ１５２
に外部抵抗を介して負のバイアス電圧をかけるこ
とにより、レーザ出力光をモニタすることができ
た。
ある。このような素子を得るには、まず（001）
ｎ−InP基板１０１上にｎ−InPバツフア層１０
２、発光波長1.3μｍに対応するIn0.72Ga0.28As0.61
P0.39活性層１０３、ｐ−InPクラツド層１０４、
発光波長1.4μｍに対応するノンドープIn0.61Ga0.39
As0.85P0.15層１０５（厚さ2μｍ）を順次積層させ
た半導体ウエフアに通常のフオトレジスト技術に
より、＜110＞方向に平行にBH−LD用のメサス
トライプ１０６およびフオトデイテクタ用のメサ
ストライプ１０７を形成する。この際フオトコン
ダクタとなるノンドープIn0.61Ga0.39As0.85P0.15層
１０５はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性層１０３より
もエネルギーギヤツプの小さな半導体材料から成
つており、BH−LD用メサストライプの上面は
このIn0.61Ga0.39As0.85P0.15層１０５を含まないこ
とが必要である。このようにメサストライプを形
成した半導体ウエフアに埋め込み成長を行ない、
ｐ−InP電流ブロツク層１０８、ｎ−InP電流ブ
ロツク層１０９を２つのメサストライプの上面の
み積層しないように、またｐ−InP埋め込み層１
１０、発光波長1.1μｍ組成のｎ−In0.85Ga0.15
As0.33P0.67電極層１１１を全面にわたつて連続し
て成長させる。この光素子ではBH−LD１５１
とフオトデイテクタ１５２とがプロトン注入絶縁
化層１１４によつて電気的に絶縁されており、
BH−LD１５１に正のバイアスをかけて電流を
流し、レーザ発振させ、フオトデイテクタ１５２
に外部抵抗を介して負のバイアス電圧をかけるこ
とにより、レーザ出力光をモニタすることができ
た。
本発明の実施例においては、フオトコンダクタ
１５２はPN接合型のPDと光を照射していないと
きには抵抗の高い低不純物濃度のフオトコンダク
タとの直列接続によつて成り、このようにPDの
真上にフオトコンダクタを形成したことにより、
微弱なレーザの散乱光をさらに感度よく受光する
ことができた。
１５２はPN接合型のPDと光を照射していないと
きには抵抗の高い低不純物濃度のフオトコンダク
タとの直列接続によつて成り、このようにPDの
真上にフオトコンダクタを形成したことにより、
微弱なレーザの散乱光をさらに感度よく受光する
ことができた。
なお本発明の実施例においてはInPを基板とす
る波長1μｍ帯の光半導体素子を示したが、この
材料系に限ることなく、他の材料を用いても何ら
差しつかえない。また電流ブロツク層としてInP
のかわりに活性層よりもエネルギーギヤツプの大
きなInGaAsP層を用いてもよく、その場合には
この層が光ガイド層としての役割をし、受光効率
がさらに向上するものと期待できる。
る波長1μｍ帯の光半導体素子を示したが、この
材料系に限ることなく、他の材料を用いても何ら
差しつかえない。また電流ブロツク層としてInP
のかわりに活性層よりもエネルギーギヤツプの大
きなInGaAsP層を用いてもよく、その場合には
この層が光ガイド層としての役割をし、受光効率
がさらに向上するものと期待できる。
上記実施例においてはフオトコンダクタ１０５
とフオトダイオードとを同一のメサストライプ１
０７に形成したが、これらをBH−LD１５１の
両側にそれぞれ形成したり、あるいはBH−LD
の片側にフオトコンダクタとフオトダイオードを
並列に配置してもよい。またフオトデイテクタ１
５２はBH−LD１５１のモニタ光受光用に形成
したが、この目的のみならずフオトコンダクタ１
０５とフオトダイオードを直列ないし、並列に形
成して、かつそれらのモニタ光出力を電気的に
BH−LD１５１にフイードバツクさせてやるこ
とにより、光双安定レーザ等の光機能素子を実現
することも可能となる。
とフオトダイオードとを同一のメサストライプ１
０７に形成したが、これらをBH−LD１５１の
両側にそれぞれ形成したり、あるいはBH−LD
の片側にフオトコンダクタとフオトダイオードを
並列に配置してもよい。またフオトデイテクタ１
５２はBH−LD１５１のモニタ光受光用に形成
したが、この目的のみならずフオトコンダクタ１
０５とフオトダイオードを直列ないし、並列に形
成して、かつそれらのモニタ光出力を電気的に
BH−LD１５１にフイードバツクさせてやるこ
とにより、光双安定レーザ等の光機能素子を実現
することも可能となる。
本発明の特徴は、BH−LDとフオトデイテク
タとを並列に配置した光集積化素子において、フ
オトデイテクタがPN接合型のPDと、フオトコン
ダクタより成ることであり、PDに直列にフオト
コンダクタを形成したために受光感度を向上する
ことができた。
タとを並列に配置した光集積化素子において、フ
オトデイテクタがPN接合型のPDと、フオトコン
ダクタより成ることであり、PDに直列にフオト
コンダクタを形成したために受光感度を向上する
ことができた。
第１図は本発明による光集積化素子の素子断面
図である。 図中１０１はｎ−InP基板、１０２はｎ−InP
バツフア層、１０３はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性
層、１０４はｐ−InPクラツド層、１０５はフオ
トコンダクタとなるノンドープIn0.61Ga0.39As0.85
P0.15層、１０６はBH−LD用のメサストライプ、
１０７はフオトデイテクタ用のメサストライプ、
１０８はｐ−InP電流ブロツク層、１０９はｎ−
InP電流ブロツク層、１１０はｐ−InP埋め込み
層、１１１はｎ−In0.85Ga0.15As0.33P0.67電極層、
１１２，１１３はZn拡散層、１１４はプロトン
注入絶縁化層、１１５はSiO2絶縁膜、１１６，
１１７はｐ形オーミツク電極、１１８はｎ形オー
ミツク電極である。
図である。 図中１０１はｎ−InP基板、１０２はｎ−InP
バツフア層、１０３はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性
層、１０４はｐ−InPクラツド層、１０５はフオ
トコンダクタとなるノンドープIn0.61Ga0.39As0.85
P0.15層、１０６はBH−LD用のメサストライプ、
１０７はフオトデイテクタ用のメサストライプ、
１０８はｐ−InP電流ブロツク層、１０９はｎ−
InP電流ブロツク層、１１０はｐ−InP埋め込み
層、１１１はｎ−In0.85Ga0.15As0.33P0.67電極層、
１１２，１１３はZn拡散層、１１４はプロトン
注入絶縁化層、１１５はSiO2絶縁膜、１１６，
１１７はｐ形オーミツク電極、１１８はｎ形オー
ミツク電極である。
Claims (1)
- １ ストライプ状活性層の周囲がよりエネルギー
ギヤツプが大きく屈折率が小さい半導体材料でお
おわれた埋め込みヘテロ構造半導体レーザとフオ
トテイテクタとが同一半導体基板上に集積化され
た半導体レーザ・フオトデイテクタ光集積化素子
において、前記埋め込みヘテロ構造半導体レーザ
のストライプ状活性層よりもエネルギーギヤツプ
の大きくない半導体でなるフオトダイオードとフ
オトコンダクタとが電気的に接続されてなる前記
フオトデイテクタが、前記埋め込みヘテロ構造半
導体レーザのストライプ状活性層にほぼ平行に且
つ前記フオトダイオード及びフオトコンダクタが
共に前記活性層と前記半導体材料の界面で散乱す
る散乱光と光学的に結合するよう前記半導体基板
の同一主面上に形成されることを特徴とする半導
体レーザ・フオトデイテクタ光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184790A JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56184790A JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886789A JPS5886789A (ja) | 1983-05-24 |
| JPS6320398B2 true JPS6320398B2 (ja) | 1988-04-27 |
Family
ID=16159333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56184790A Granted JPS5886789A (ja) | 1981-11-18 | 1981-11-18 | 半導体レ−ザ・フオトデイテクタ光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5886789A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0157555B1 (en) * | 1984-03-27 | 1990-10-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | A semiconductor laser and a method of producing the same |
| US5086004A (en) * | 1988-03-14 | 1992-02-04 | Polaroid Corporation | Isolation of layered P-N junctions by diffusion to semi-insulating substrate and implantation of top layer |
| DE3910288A1 (de) * | 1989-03-30 | 1990-10-04 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Verfahren zur herstellung monolithisch integrierter optoelektronischer module |
-
1981
- 1981-11-18 JP JP56184790A patent/JPS5886789A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5886789A (ja) | 1983-05-24 |
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