JPS63263786A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63263786A JPS63263786A JP62099017A JP9901787A JPS63263786A JP S63263786 A JPS63263786 A JP S63263786A JP 62099017 A JP62099017 A JP 62099017A JP 9901787 A JP9901787 A JP 9901787A JP S63263786 A JPS63263786 A JP S63263786A
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Classifications
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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
- H01S5/20—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
- H01S5/2201—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 in a specific crystallographic orientation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- 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
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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〕
乙の発明は、高速変調時にも高出力で単一波長発振する
半導体レーザに関するものである。
半導体レーザに関するものである。
第4図は高出力で単一波長発振する従来の半導体レーザ
の構造を示す斜視図である。
の構造を示す斜視図である。
この図において、1は(100)面を有するp−1nP
からなる基板、2は前記基板1上に形成された回折格子
、3はp−InGaAsPからなる導波路層、4はn−
1nPからなる電流阻止層、5はp−InPからなる電
流阻止層、6はp−InPからなるクラッド層、7はI
nGaAsPからなる活性層、8はn−InPからなる
クラッド層、9はローInGaAsPからなるコンタク
l一層、10はp側’fu i’k、11はn側電極、
12はストライプ溝である。。
からなる基板、2は前記基板1上に形成された回折格子
、3はp−InGaAsPからなる導波路層、4はn−
1nPからなる電流阻止層、5はp−InPからなる電
流阻止層、6はp−InPからなるクラッド層、7はI
nGaAsPからなる活性層、8はn−InPからなる
クラッド層、9はローInGaAsPからなるコンタク
l一層、10はp側’fu i’k、11はn側電極、
12はストライプ溝である。。
ここで、導波路層3は、活性層7よりも禁制(1)幅が
広いI nG aA sP 結晶で構成されている。)
また、活性層7を導波する光が導波路層3まで拡がって
導波する、いわゆる1、OC構造とするため、導波路層
3の厚さは、導波路層3の等側屈折率が活性層7の等側
屈折率よりも小さくなる厚さに設定されており、クラッ
ド層6は活性N7を導波する光が導波路層3まで拡がっ
て導波するように薄く形成されてる。
広いI nG aA sP 結晶で構成されている。)
また、活性層7を導波する光が導波路層3まで拡がって
導波する、いわゆる1、OC構造とするため、導波路層
3の厚さは、導波路層3の等側屈折率が活性層7の等側
屈折率よりも小さくなる厚さに設定されており、クラッ
ド層6は活性N7を導波する光が導波路層3まで拡がっ
て導波するように薄く形成されてる。
次にこの半導体レーザの製造方法および動作について説
明する。
明する。
この半導体レーザは2回の結晶成長を行うことによって
作製される。
作製される。
まず、(100)面を有するp−1nPからなる基板1
上に<OL l>方向に沿って周期構造をなす回折格子
2が形成される。
上に<OL l>方向に沿って周期構造をなす回折格子
2が形成される。
次に、1回口の結晶成長でp −[nG aA sPか
らなる導波路層3 ) n −10Pからなる電?11
シ阻止層4゜p −−I n [’からなる電流阻止層
5が順次成長される。
らなる導波路層3 ) n −10Pからなる電?11
シ阻止層4゜p −−I n [’からなる電流阻止層
5が順次成長される。
次に、誘電体膜をマスクとし、塩酸系エツチングi佼を
用いて<011>方向に沿、った幅l〜21のストライ
プ溝12が形成される。この時、p−1nGaAsP
からなる導波路層3は塩酸系エツチング液でエツチング
されないため、ストライプ溝12の底面は導波路層3の
表面となる。
用いて<011>方向に沿、った幅l〜21のストライ
プ溝12が形成される。この時、p−1nGaAsP
からなる導波路層3は塩酸系エツチング液でエツチング
されないため、ストライプ溝12の底面は導波路層3の
表面となる。
次に、2回口の結晶成長でp−InPからなるクラッド
層6.三日月形断面形状のInGaAsPからなる活性
層7.n−InPからなるクラッド層8゜!I −I
nG aA s l’からなるコンタクト層9が順次成
長される。
層6.三日月形断面形状のInGaAsPからなる活性
層7.n−InPからなるクラッド層8゜!I −I
nG aA s l’からなるコンタクト層9が順次成
長される。
そして最後に、p側電極10およびn側電極11が形成
される。
される。
この半導体レーザは、1nGaAsPからなる活性層7
の幅が狭く、かつその周囲が屈折率の低いInP結晶で
囲まれているため、安定な基本横モード発振が可能であ
る。また、この半導体レーザに順方向電流を流した場合
、活性層?の両脇に形成されているp−1nPからなる
電流阻止層5とその下に形成されているn−1nPから
なる電流阻止層4の間の逆バイアス接合が極めて有効に
働き、活性層7以外へ流れる洩れ電流が極めて小さく抑
えられる。その結果、この半導体1/−ザは、低しきい
値で発振し、かつ高出力動作が可能である。
の幅が狭く、かつその周囲が屈折率の低いInP結晶で
囲まれているため、安定な基本横モード発振が可能であ
る。また、この半導体レーザに順方向電流を流した場合
、活性層?の両脇に形成されているp−1nPからなる
電流阻止層5とその下に形成されているn−1nPから
なる電流阻止層4の間の逆バイアス接合が極めて有効に
働き、活性層7以外へ流れる洩れ電流が極めて小さく抑
えられる。その結果、この半導体1/−ザは、低しきい
値で発振し、かつ高出力動作が可能である。
また、この半導体レーザでは、回折格子2上に形成した
導波路層3が周期的な屈折重分/Ijle有し、これが
活性層7および導波F¥1層3を導波する先に対して分
布反射器として働くため、高速変調時にも里−波長発振
が可能である。
導波路層3が周期的な屈折重分/Ijle有し、これが
活性層7および導波F¥1層3を導波する先に対して分
布反射器として働くため、高速変調時にも里−波長発振
が可能である。
上記のような従来の半導体レーザでは、(011〉方向
に沿って形成したストライプ溝12中に成長させる活性
層7が三日月形になるため、活性層7の形状および位置
を制御するのに活性層70)′ドのクラッド層6の成長
を厳密に制御することが必要であり、その際、活性層7
を導波する光が導波路層3にも同時に導波するようにす
るため、クラッド層6の中央部分(活性層7の膜厚が最
大となる位置の下側部分)の厚さを0.05〜0.2μ
m程度と薄く、かつ0.1.cow以下の高精度で制御
しなければならないという問題点があった。
に沿って形成したストライプ溝12中に成長させる活性
層7が三日月形になるため、活性層7の形状および位置
を制御するのに活性層70)′ドのクラッド層6の成長
を厳密に制御することが必要であり、その際、活性層7
を導波する光が導波路層3にも同時に導波するようにす
るため、クラッド層6の中央部分(活性層7の膜厚が最
大となる位置の下側部分)の厚さを0.05〜0.2μ
m程度と薄く、かつ0.1.cow以下の高精度で制御
しなければならないという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、活性層の位置制御が容易であり、高出力で単一波
長発振する半導体レーザを得ることを目的とする。
ので、活性層の位置制御が容易であり、高出力で単一波
長発振する半導体レーザを得ることを目的とする。
この発明に係る半導体レーザは、(100)面を有する
基板と、この基板上に形成された活性層よりも禁制帯幅
が広く、かつその等側屈折率が小さい導波路層と、この
導波路層の上面または下面に< Oi−’lン方向に沿
っ−C周期構造が形成された分布反射器となる回折格子
と、導波路層上の〈O1]−ン方向に沿ってストライプ
状に形成された平坦な活性層と、この活性層の両脇に活
性層よりも厚く形成された絶縁層と、この絶縁層上およ
び活性層上に形成されたクラッド層とから構成したもの
である。
基板と、この基板上に形成された活性層よりも禁制帯幅
が広く、かつその等側屈折率が小さい導波路層と、この
導波路層の上面または下面に< Oi−’lン方向に沿
っ−C周期構造が形成された分布反射器となる回折格子
と、導波路層上の〈O1]−ン方向に沿ってストライプ
状に形成された平坦な活性層と、この活性層の両脇に活
性層よりも厚く形成された絶縁層と、この絶縁層上およ
び活性層上に形成されたクラッド層とから構成したもの
である。
〔作用〕
この発明においては、絶縁層によって電流が狭窄されて
活性層に集中し、活性層で生じて導波する光のうちの特
定の波長の光のみが回折格子によって帰還される。
活性層に集中し、活性層で生じて導波する光のうちの特
定の波長の光のみが回折格子によって帰還される。
第1図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す斜視図である。
す斜視図である。
この図において、21は(100)面を有するp−−I
nPからなる基板、22は前記基板21上に形成され、
(011)方向に沿って周期構造を有する回折格子、2
3はp−I nG aA sPからなる導波路層、24
はinPからなる半絶縁Jツ、25は1 nG aA
sPからなる活性層、26はn−1nPからなるクラッ
ド層、27はn−InGaAsPからなるコンタクト層
、28はp側電極、29はn()l電極、30はストラ
イプ溝である。
nPからなる基板、22は前記基板21上に形成され、
(011)方向に沿って周期構造を有する回折格子、2
3はp−I nG aA sPからなる導波路層、24
はinPからなる半絶縁Jツ、25は1 nG aA
sPからなる活性層、26はn−1nPからなるクラッ
ド層、27はn−InGaAsPからなるコンタクト層
、28はp側電極、29はn()l電極、30はストラ
イプ溝である。
ここで、導波路層23は、’j+’+性)d25よりも
禁制帯幅が広いInGaAsP 結晶で構成されている
。
禁制帯幅が広いInGaAsP 結晶で構成されている
。
また、活性rc!j25を導波する光が導波路層23ま
で拡がって導波する、いわゆるLOG構造とするため、
導波路層23の厚さくよ、導波路層23の等側屈折率が
活性層25の等側屈折率よりも小さくなる厚さに設定さ
れている。
で拡がって導波する、いわゆるLOG構造とするため、
導波路層23の厚さくよ、導波路層23の等側屈折率が
活性層25の等側屈折率よりも小さくなる厚さに設定さ
れている。
次に、この発明の半導体レーザの製造工程を第2図(a
)〜(e)を用いて説明する。
)〜(e)を用いて説明する。
まず、はじめに、(100)面を有するp−I nPか
らなる基板21上に<011>方向に沿って周期構造を
なす回折格子22を形成する(第2図(a))。
らなる基板21上に<011>方向に沿って周期構造を
なす回折格子22を形成する(第2図(a))。
次に、その回折格子22上に1回目の結晶成長を行い、
p −I nG aAsPからなる導波路層23およ
びInPからなる半絶縁層24を順次成長させる(第2
図(b))。
p −I nG aAsPからなる導波路層23およ
びInPからなる半絶縁層24を順次成長させる(第2
図(b))。
次に、S i3N 4またはSin、などの誘電体薄膜
をマスクとし、塩酸系エツチング液を用いて<011−
>方向に沿ったストライプ溝30を形成する(第2図(
C))。塩酸系エツチング液はInP結晶の選択エツチ
ング液であるため、InGaAsP結晶はエツチングさ
れず、とのストライプ溝30を形成する乙とによっ′C
その1氏面にl nG aA sP からなる導波路層
23が現われる。また、ストライプ溝30の測置には半
絶縁層24を構成するInP 結晶の(111,)A直
が現われる。。
をマスクとし、塩酸系エツチング液を用いて<011−
>方向に沿ったストライプ溝30を形成する(第2図(
C))。塩酸系エツチング液はInP結晶の選択エツチ
ング液であるため、InGaAsP結晶はエツチングさ
れず、とのストライプ溝30を形成する乙とによっ′C
その1氏面にl nG aA sP からなる導波路層
23が現われる。また、ストライプ溝30の測置には半
絶縁層24を構成するInP 結晶の(111,)A直
が現われる。。
次に、2回目の結晶成長を行い、1nGaAsPからな
る活性Jd 25 、 n −I n Pからなるクラ
ッド層26およびn −I nG aA sP からな
るコンタクト層27を順次成長させる(第2図(d))
。この2回目の結晶成長におけるストライプ溝30内で
は結晶がInP結晶の(111)A面からは成長せず、
p−TnGaAsPからなる導波路層23の表面である
(100)面から成長するため、活性層25が平坦に成
長する。この結果、この発明の半導体レーザは、第4図
に示した従来例のように活性層7と導波路層3の間に活
性層7の形状および位置を制御するためのlnPからな
るクラッドIt’? 6を成長させることが不要になり
、このクラッド層6の精密な制御も不要になることから
、従来に比べて結晶成長の制御が容易となる。
る活性Jd 25 、 n −I n Pからなるクラ
ッド層26およびn −I nG aA sP からな
るコンタクト層27を順次成長させる(第2図(d))
。この2回目の結晶成長におけるストライプ溝30内で
は結晶がInP結晶の(111)A面からは成長せず、
p−TnGaAsPからなる導波路層23の表面である
(100)面から成長するため、活性層25が平坦に成
長する。この結果、この発明の半導体レーザは、第4図
に示した従来例のように活性層7と導波路層3の間に活
性層7の形状および位置を制御するためのlnPからな
るクラッドIt’? 6を成長させることが不要になり
、このクラッド層6の精密な制御も不要になることから
、従来に比べて結晶成長の制御が容易となる。
そして最後に、このようにして作製されたウェハにn側
電極29およびp側電極28を形成し、チップ分離を行
う乙とにより第2図(e)に示す構造の半導体lノーザ
が得られる。
電極29およびp側電極28を形成し、チップ分離を行
う乙とにより第2図(e)に示す構造の半導体lノーザ
が得られる。
次に動作について説明する。
この発明の半導体レーザも第4図に示した従来の半導体
レーザと同様に、1nGaAsP からなる活性層25
が幅の狭いストライプ溝30内に埋め込まれ、かつ活性
層25の両側の1.nl’からなる半絶縁層24が有効
に洩れ電流を阻止するため、低しきい値発振するうえ、
安定な基本横モード動作かり能である。まt:、高出力
動作にも陵れている。
レーザと同様に、1nGaAsP からなる活性層25
が幅の狭いストライプ溝30内に埋め込まれ、かつ活性
層25の両側の1.nl’からなる半絶縁層24が有効
に洩れ電流を阻止するため、低しきい値発振するうえ、
安定な基本横モード動作かり能である。まt:、高出力
動作にも陵れている。
さらに、p−1nGaAsPからなる導波路層23(+
)’F餌に回折格子22が形成されているため、この半
導体レーザは分布帰還形レーザとなり、高速変調時にも
単一波長で安定に発振する。
)’F餌に回折格子22が形成されているため、この半
導体レーザは分布帰還形レーザとなり、高速変調時にも
単一波長で安定に発振する。
すなわち、この発明の半導体レーザは、従来厳密な制御
が必要であったクラッド層等を形成することなく、活性
層25の形状および位置を制御することができ、その製
造工程が簡略化される。。
が必要であったクラッド層等を形成することなく、活性
層25の形状および位置を制御することができ、その製
造工程が簡略化される。。
なお、上記実施例ではp−1nl)からなる基板21上
に回折格子22を形成し、その回折格子22上にp−I
nGaAsP からなる導波路層23を成長させたが、
第3図の実施例に示すようにp−InPからなる基板2
1上に先にp−1nGaAsPからなる導波路層23を
成長させてから、その導波路層23上に回折格子22a
を形成してもよく、この場合には3回の結晶成長が°必
要であるが、上記実施例と同様の効果を奏する。、 また、上記″A施例ではいずれもp形の基板21を用い
た場合について説明したが、n形の基板を用いる場合に
は各導電形を逆にすればよい。
に回折格子22を形成し、その回折格子22上にp−I
nGaAsP からなる導波路層23を成長させたが、
第3図の実施例に示すようにp−InPからなる基板2
1上に先にp−1nGaAsPからなる導波路層23を
成長させてから、その導波路層23上に回折格子22a
を形成してもよく、この場合には3回の結晶成長が°必
要であるが、上記実施例と同様の効果を奏する。、 また、上記″A施例ではいずれもp形の基板21を用い
た場合について説明したが、n形の基板を用いる場合に
は各導電形を逆にすればよい。
また、確度を増すなめに1回折格子22.22aの途中
に174彼長の位相シフトを設けてもよい乙とはいうま
でもない。
に174彼長の位相シフトを設けてもよい乙とはいうま
でもない。
乙の発明は以上説明したとおり、(100)面を自°す
る基板と、この基板上に形成された活性J&よりも禁制
格幅が広く、かつその等両局折率が小さい導波路層と、
この導波路層の上面または下面に<O1’T>方向に沿
って周期構造が形成された分市反@器となる回折格子と
、導波路層上の〈01i−>方向に沿ってスフ−ライプ
状に形成された平坦な活性層と、この活性層の両脇に活
性層よりも厚く形成された絶縁層と、この絶縁層上およ
び活性層上に形成されたクラッド層とから構成したので
、活性層の形状および位置の制御を容易にでき、その製
造が容易になるうえ、高速変調時にも単一波長発振する
という効果がある。
る基板と、この基板上に形成された活性J&よりも禁制
格幅が広く、かつその等両局折率が小さい導波路層と、
この導波路層の上面または下面に<O1’T>方向に沿
って周期構造が形成された分市反@器となる回折格子と
、導波路層上の〈01i−>方向に沿ってスフ−ライプ
状に形成された平坦な活性層と、この活性層の両脇に活
性層よりも厚く形成された絶縁層と、この絶縁層上およ
び活性層上に形成されたクラッド層とから構成したので
、活性層の形状および位置の制御を容易にでき、その製
造が容易になるうえ、高速変調時にも単一波長発振する
という効果がある。
第1図はこの発明の半導体レーザの一実施例の構造を示
す斜視図、第2図はこの発明の半導体レーザの製造工程
を説明するための図、第3図はこの発明の半導体レーザ
の他の実施例の構造を示す斜視図、第4図は従来の半導
体レーザの構造を示す斜視図である、。 図におい”(,21ば基板、22p22EL1ま回折格
子、23は導波路層、24ば半絶縁層、25は活性層、
26はクラッド層、27はコンタクト層、28はp側電
極、29はn側電極、30はストライプ溝である。1 なお、各図中のbil−符弓は同一または相当部分を示
す。 代理人 大 名 増 雄 (外2名)第1図 第2図
す斜視図、第2図はこの発明の半導体レーザの製造工程
を説明するための図、第3図はこの発明の半導体レーザ
の他の実施例の構造を示す斜視図、第4図は従来の半導
体レーザの構造を示す斜視図である、。 図におい”(,21ば基板、22p22EL1ま回折格
子、23は導波路層、24ば半絶縁層、25は活性層、
26はクラッド層、27はコンタクト層、28はp側電
極、29はn側電極、30はストライプ溝である。1 なお、各図中のbil−符弓は同一または相当部分を示
す。 代理人 大 名 増 雄 (外2名)第1図 第2図
Claims (1)
- (100)面を有する基板と、この基板上に形成された
活性層よりも禁制帯幅が広く、かつその等価屈折率が小
さい導波路層と、この導波路層の上面または下面に〈0
1@1@〉方向に沿って周期構造が形成された分布反射
器となる回折格子と、前記導波路層上の〈01@1@〉
方向に沿ってストライプ状に形成された平坦な活性層と
、この活性層の両脇に前記活性層よりも厚く形成された
絶縁層と、この絶縁層上および前記活性層上に形成され
たクラッド層とから構成したことを特徴とする半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62099017A JPS63263786A (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62099017A JPS63263786A (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63263786A true JPS63263786A (ja) | 1988-10-31 |
Family
ID=14235396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62099017A Pending JPS63263786A (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63263786A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03276688A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP62099017A patent/JPS63263786A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03276688A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
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