JPS63299390A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS63299390A
JPS63299390A JP62135860A JP13586087A JPS63299390A JP S63299390 A JPS63299390 A JP S63299390A JP 62135860 A JP62135860 A JP 62135860A JP 13586087 A JP13586087 A JP 13586087A JP S63299390 A JPS63299390 A JP S63299390A
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JP
Japan
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shift
diffraction grating
lambda
face
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JP62135860A
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Takaaki Numai
沼居　貴陽
Ikuo Mito
郁夫 水戸
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザ装置に関する。
（従来の技術） 近年、長距離大容量光伝送システムの光源として単一軸
モード半導体レーザの研究・開発が活発に行なわれてい
る。その中で、分布帰還形（ＤＦＢ　）半導体レーザは
、その単一軸モードの制御性および動作温度範囲の広き
などの安定性の面と、他の単一軸モード半導体レーザに
比べて製作が容易であるという面から実用化に向けて急
速に開発が進められている。
ＤＦＢレーザは、素子内に均一な回折格子を有する構造
をとっており、この回折格子の周期で定まるブラック波
長近傍で単一波長で発振する。しかしながら、両端面の
端面反射率が小さく均一な回折格子を有するＤＦＢレー
ザでは、ブラック波長を挟んで発振し易り２本の発振可
能なモードが存在する。このことは、２軸モ一ド動作し
易いことを意味し、車−軸モードレーザとしては好まし
くない。通常ＤＦＢレーザでは、光を取り出すために一
端はへきかい面を用い、もう一端はファブリ・ベローモ
ードを抑制するために、端面反射を抑えた無反射コーテ
ィングを施した構造がとられる。このように端面反射率
が非対称である構造のＤＦＢレーザの反射鏡損失特性は
ブラック波長に対して非対称になり、一つの縦モードが
選択きれる傾向にある。ところが、反射鏡損失特性は、
回折格子が端面反射鏡の位置においてどのような位相で
終わるかにより著しく変化する。そのため、主モードと
次のモードとの間の反射鏡損失差が小さい場合も多く２
木のモードで発振する素子も多数あった。
そこで、このような不安定性を除去するためにＤＦＢレ
ーザの内部に回折格子の周期をλｇ／４（λｇは素子内
を伝播する光の波長）だけずらした構造のＤＦＢレーザ
が試作された。これに関する文献の例として宇高他著の
１９８４年１１月２２日発行のエレクトロニクス番しタ
ーズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌａｔｔｅｒｓ　）
第２０巻４号１００８〜１０１０頁記載の論文をあげる
ことができる。このような構造のＤＦＢレーザをλ／４
シフト型ＤＦＢレーザと呼んでいる。
λ／４シフト型ＤＦＢレーザは、ブラック波長に完全に
一致した１本の軸モードで発振することを特徴としてい
る。このため、従来の素子で見られた２軸モードで発振
するような素子は極めて少なくなり、歩留り向上の点で
非常に有望である。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、ここで１つ量産が存在する。ｉ！田他が指摘
しているように（１９８６年発行の電子通信学会技術報
告０ＱＥ８６−７　、４９ページ参照）、λ／４シフト
領域のところで、第２図（ａ）に示すように光強度が強
くなっている、いわゆる軸方向空間的ホールバーニング
効果のために短波長側の高次モードがレーザ発振以後成
長し、２モード化することがあり、歩留りも８０％程度
にとどまっていた。
本発明の目的は、歩留りのよい＾／４シフト型ＤＦＢレ
ーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、位相シフト型分布帰還形半導体レーザ装置であって、
位相シフト領域付近で回折格子のピッチが、ブラック波
長に対応する回折格子のピッチよりも小さくなっている
ことを特徴とする。− （作用） 第２［５ｉｆｆ（ａ）に示すようにレーザ素子内部の光
強度はλ／４シフト位置にピークをもつような分布を示
している。光強度が強いところでは、キャリアの再結合
が数多く起こり、その結果キャリア密度が小さくなり、
キャリア密度は第２図（ｂ）のような分布を示す。キャ
リアの数が多い程、屈折率は低くなるので、屈折率の分
布は、＾／４シフト位置付近で屈折率が高く、端面付近
で小きくなる。従って等価的に回折格子の位相がシフト
したことになる（等価的λ／４シフトＤＦＢレーザは、
このような屈折率差を用いて実現されている）、すなわ
ち、位相シフト量がλ／４になるように回折格子が形成
されていれば、発振時には等価的に位相シフト量がλ／
４よりも大きくなってしまう。
第３図に位相シフト量がλ／４の時と３λ／８（〉入／
４）の時の閾値利得αｔｋＬを示す。シフト量がλ／４
よりも大きくなると短波側の高次モードの閾値利得がλ
／４に比べて低くなるから、発振し易くなる。これは、
主モードと副モードの発振閾値利得差ΔαｔｋＬが入／
４の場合に比べて小さくなったと言い換えることもでき
る。
以上述べたように発振時にシフト量が等価的に増えるこ
とになるから、歩留りを改善するためには、ホールバー
ニングに起因した屈折率分布によるシフト量の増加を打
ち消してやればよい。さて、ＤＦＢ　ＬＤの発振波長λ
と回折格子の周期の間には、λ＝２ｎｇＡ　　　　　　
　　　　　　・・・（１）という関係がある。ここでｎ
２は等側屈折率である。
（１）式からすぐわかるように、発振波長λは等側屈折
率ａｅと回折格子の周ＭＡに比例している。
ｎｅの分布を考えると、λ／４よりもシフト量が大きく
なると、主モードが長波側へ動き、短波側の高次モード
が発振すること（第３図参照）も式（１）から説明でき
る。そこで、回折格子の周期式に分布をもたせることに
よって、ホールバーニングによる等側屈折率ｆｉｇの分
布の効果を打ち消してやればよい。すなわち、λ／４シ
フト領域付近で回折格子の周期式を小さくすればよい。
以上が、本発明の原理である。
（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第１図は本実施例のλ／４シフト型ＤＦＢ　ＬＤの
構造を示す斜視図である６以下、製作手順に従いながら
本実施例の構造について説明する。まず、ｎ形ＩｎＰ基
板１００上に電子ビーブリソグラフィーを用いて２次の
λ／４シフト回折格子を形成する。周期は端面から１０
０−までの領域を４８００人、残りのλ／４シフト位置
を含む領域ではλ／４シフト位置の両側で３０００人に
し、端面に近づくにつれ周期を大きくシ、端面から１０
〇−離れたところで４８００人となるようにした。
次に１回目のＬＰＥＪｌｉｌｌｊ長工程によって、ノン
ドープＩｎＰガイド層１２０（λｇ＋＝ｌ、３−、厚ａ
ｏ−３ｐ）、ｎ彫工ｎＰバッファ層１３０（厚さｏ、ｔ
ｐ）、ノンドープ活性層１４０（λｇ＝１．５３−、厚
さ±０．１７１１ｒ＋１）、ｐ形ＩｎＰクラッド層１５
０（厚き±０．２ｍ）を順次に成長する。次に埋め込み
構造とするために、メサエッチングを行なった後、２回
目のＬＰＥ成長によって埋め込み成長を行なう。ここで
は埋め込み構造として二重チャンネルブレーナ埋め込み
構造を月いた。最後に基板側と成長層側に電極を形成し
た後、端面の反射率を１％以下に抑えるためにプラズマ
ＣＶＤ装置を用いて両端面にＳｉＮ膜１６０を形成する
。素子長は３００１５ｎである。
こうして試作した素子の特性の一例を次に示す６発振波
長は１．５５０２ｐＩｎであり、また４２ｍＷまでの安
定なｃｗ単一軸モード動作を示した。副モード抑圧比（
５Ｍ５Ｒ）は３５ｄＢ以上であった。また、歩留りは９
５％以上と向上し、回折格子の周期をきらに最適化すれ
ば歩留り１００％も可能と考えられる。
なお、本発明では、素子の材料および組成は上述の実施
例に限定する必要はなく、他の半導体材料や誘電体材料
などであってもよい。また、端面もウィンドウ構造や多
層膜コートを施したものでもよい。
（発明の効果） 以上に説明したように、本発明によれば、単一軸モード
歩留りが９５％以上となり、従来に比べて大きく改善さ
れた半導体レーザ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のλ／４シフトＤＦＢレーザ
の構造を示す斜ｆ図である。第２図はホールバーニング
を説明する図である。第３図は位相シフト量による閾値
利得の違いを示す区である。 １００・・・基板、１１０・・・シフト回折格子、１２
０・・・ガイド層、１３０・・・バッファ層、１４０・
・・活性層、１５０・・・クラッド層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 位相シフト型分布帰還形半導体レーザ装置において、位
    相シフト領域付近で回折格子のピッチが、ブラック波長
    に対応する回折格子のピッチよりも小さくなっているこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置。
JP62135860A 1987-05-29 1987-05-29 半導体レ−ザ装置 Pending JPS63299390A (ja)

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