JPS63311787A - 多波長集積化半導体レ−ザ - Google Patents
多波長集積化半導体レ−ザInfo
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- JPS63311787A JPS63311787A JP14824487A JP14824487A JPS63311787A JP S63311787 A JPS63311787 A JP S63311787A JP 14824487 A JP14824487 A JP 14824487A JP 14824487 A JP14824487 A JP 14824487A JP S63311787 A JPS63311787 A JP S63311787A
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Landscapes
- 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〕
高密度波長多重光通信光源に使用する多波長集積化半導
体レーザに関する。
体レーザに関する。
従来、１９８４年秋季、第４５回応用物理学会学術講演
会、講演予稿集、講演番号１２ｐ−Ｒ−１４に２峨され
、第２図に示すように回折格子２０１の周期を複数のレ
ーザ素子で変化させることにより各レーザ素子の発振波
長を変えていた。
会、講演予稿集、講演番号１２ｐ−Ｒ−１４に２峨され
、第２図に示すように回折格子２０１の周期を複数のレ
ーザ素子で変化させることにより各レーザ素子の発振波
長を変えていた。
しかし、従来の多波長集積化半導体レーザは分布帰還型
レーザを使用していた。すなわち結晶内に作り付けた回
折格子により、利得スペクトル幅の範囲内で１つの波長
の光が選択的に反射されて単−縦モード発振をしていた
。回折格子はホログラフィック露光法を用いて製作され
ていたが、集光レンズ、ビームスプリッタ、ミラー等の
光学系の調整及び適切な照射角を設定するなどの手間が
かかるという問題点を存していた。
レーザを使用していた。すなわち結晶内に作り付けた回
折格子により、利得スペクトル幅の範囲内で１つの波長
の光が選択的に反射されて単−縦モード発振をしていた
。回折格子はホログラフィック露光法を用いて製作され
ていたが、集光レンズ、ビームスプリッタ、ミラー等の
光学系の調整及び適切な照射角を設定するなどの手間が
かかるという問題点を存していた。
そこで本発明は従来のこのような問題点を解決するため
、回折格子を作り込まなくても発振波長の異なるレーザ
素子を集積化できることを目的としている。
、回折格子を作り込まなくても発振波長の異なるレーザ
素子を集積化できることを目的としている。
上記問題点を解決するために、本発明の多波長集積化半
導体レーザは、同一の半導体基板上の互いに独立に駆動
可能な二つ以上の半導体レーザ素子を備えた半導体レー
ザアレイ装置において、前記複数の半導体レーザ素子の
活性層組成が相互に相異なるととを特徴とする。
導体レーザは、同一の半導体基板上の互いに独立に駆動
可能な二つ以上の半導体レーザ素子を備えた半導体レー
ザアレイ装置において、前記複数の半導体レーザ素子の
活性層組成が相互に相異なるととを特徴とする。
以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
１図において、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２はｎ
型ＧａＡｓバフ７７層、１０３はｎ型Ａ（１０，５Ｇａ
Ｏ，５Ａｓクラフト居、１０４はＡｌ０．０１Ｇａ０．
９９Ａｓ活性層、１０５はＡｌ２０．０５Ｇａ０．９５
Ａｓ活性層、１０６はＡｕｇ、ｌＧａ０．９Ａｓ活性層
、１０７はＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層、１０
８はｆ）Ｍ：！Ａρ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッドｆｆ
、１０９はｐ型ＧａＡｓコンタント層、 １１０はノ
ンドープＺｎ５ｅｆｌ！流狭窄層、 １１１はｎ側電
極、１１２はｐ側電極である。レーザ素子は溝により４
つに分離されており、各レーザ素子は独立に駆動できる
ようになっている。ｆｉ４図は４つの半導体レーザ素子
を同時に駆動した時の縦モードスペクトルを示す。横軸
が波長（ｎｍ）、縦軸が任意単位の光出力である。本実
施例の多波長集積化半体導レーザは、Ｚｎ５ｅで埋め込
んだ屈折率導波型のレーザ素子から形成されており、各
レーザは基本横モード発振及び単−縦モード発振をする
。活性層の組成が異なったいるために発振波長が異なり
、 Ａρの組成比０．０１．０．０５．０．１．０．１
５に対してそれぞれ８６０ｎｍ１８３０ｎｍ１８００ｎ
ｍｓ ７７０ｎｍで発振している。 本発明のレーザ
は、従来例に比較すると回折格子をもたないため簡単な
構造となっている。従来例においては各レーザ素子の回
折格子の周期を変化させていたが、本発明では各レーザ
素子の形そのものは同一であるが少なくとも活性層の組
成が異っている。
１図において、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２はｎ
型ＧａＡｓバフ７７層、１０３はｎ型Ａ（１０，５Ｇａ
Ｏ，５Ａｓクラフト居、１０４はＡｌ０．０１Ｇａ０．
９９Ａｓ活性層、１０５はＡｌ２０．０５Ｇａ０．９５
Ａｓ活性層、１０６はＡｕｇ、ｌＧａ０．９Ａｓ活性層
、１０７はＡｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層、１０
８はｆ）Ｍ：！Ａρ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッドｆｆ
、１０９はｐ型ＧａＡｓコンタント層、 １１０はノ
ンドープＺｎ５ｅｆｌ！流狭窄層、 １１１はｎ側電
極、１１２はｐ側電極である。レーザ素子は溝により４
つに分離されており、各レーザ素子は独立に駆動できる
ようになっている。ｆｉ４図は４つの半導体レーザ素子
を同時に駆動した時の縦モードスペクトルを示す。横軸
が波長（ｎｍ）、縦軸が任意単位の光出力である。本実
施例の多波長集積化半体導レーザは、Ｚｎ５ｅで埋め込
んだ屈折率導波型のレーザ素子から形成されており、各
レーザは基本横モード発振及び単−縦モード発振をする
。活性層の組成が異なったいるために発振波長が異なり
、 Ａρの組成比０．０１．０．０５．０．１．０．１
５に対してそれぞれ８６０ｎｍ１８３０ｎｍ１８００ｎ
ｍｓ ７７０ｎｍで発振している。 本発明のレーザ
は、従来例に比較すると回折格子をもたないため簡単な
構造となっている。従来例においては各レーザ素子の回
折格子の周期を変化させていたが、本発明では各レーザ
素子の形そのものは同一であるが少なくとも活性層の組
成が異っている。
次に第１図で示す実施例の製造工程図を第３図に基づい
て説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＧａＡｓ
バッフ１型１０２、ｎ型Ａｌ２ＧａＡｓクラッド層１０
３を順次有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す
）で形成し、ひき続きエキシマレーザを使った光ＭＯＣ
ＶＤ法によりＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ａｓ法性！１０
４．Ａｌ０．０５ＧａＯ１９５Ａｓ活性謡１０５、 Ａ
ｌ２０、ｌＧａ０．９Ａｓ活性Ｊ！１１０Ｂ、Ａｌ０．
１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層１０７を形成するが、その
形成方法については後で詳細に述べる。更にひき続き、
ＭＯＣＶＤによりｐ型ＡＪ２０．５ＧａＯ，５Ａｓクラ
ッド層１０８． ｐｆｆｉＧａＡ ｓ コンタク）層１
０９を形成し、＠３図１８１の様にダブルへテロ構造部
ができる。次にふつうのフォトリングラフイ一工程によ
り第３図ｔｂ＋の様に逆メサリプストライプ状に残るよ
うエツチングし、エツチング部を第３図（Ｃ１の様にノ
ンドープＺ ｎ Ｓ ｅ Ｂ １１０で埋め込んだ後、
全体の厚さが１００μｍとなるようｎ型ＧａＡｓ基板１
０１裏面を研磨し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１側にＮ ｉ
／ Ａ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕを蒸着及びアロイン
グしｎ側電極１１１を、ｐ型ＧａＡｓフンタクト層１０
９側にＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕを蒸着及びアロイン
グしｐ側ｆｌ！極１１２を形成する。最後に各半導体レ
ーザ素子間を第１図に示すようにエツチング１、各半導
体レーザ素子を分離し独立に駆動できるようにする。
て説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＧａＡｓ
バッフ１型１０２、ｎ型Ａｌ２ＧａＡｓクラッド層１０
３を順次有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す
）で形成し、ひき続きエキシマレーザを使った光ＭＯＣ
ＶＤ法によりＡｌ０．０１Ｇａ０．９９Ａｓ法性！１０
４．Ａｌ０．０５ＧａＯ１９５Ａｓ活性謡１０５、 Ａ
ｌ２０、ｌＧａ０．９Ａｓ活性Ｊ！１１０Ｂ、Ａｌ０．
１５Ｇａ０．８５Ａｓ活性層１０７を形成するが、その
形成方法については後で詳細に述べる。更にひき続き、
ＭＯＣＶＤによりｐ型ＡＪ２０．５ＧａＯ，５Ａｓクラ
ッド層１０８． ｐｆｆｉＧａＡ ｓ コンタク）層１
０９を形成し、＠３図１８１の様にダブルへテロ構造部
ができる。次にふつうのフォトリングラフイ一工程によ
り第３図ｔｂ＋の様に逆メサリプストライプ状に残るよ
うエツチングし、エツチング部を第３図（Ｃ１の様にノ
ンドープＺ ｎ Ｓ ｅ Ｂ １１０で埋め込んだ後、
全体の厚さが１００μｍとなるようｎ型ＧａＡｓ基板１
０１裏面を研磨し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１側にＮ ｉ
／ Ａ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕを蒸着及びアロイン
グしｎ側電極１１１を、ｐ型ＧａＡｓフンタクト層１０
９側にＡ ｕ Ｚ ｎ ／ Ａ ｕを蒸着及びアロイン
グしｐ側ｆｌ！極１１２を形成する。最後に各半導体レ
ーザ素子間を第１図に示すようにエツチング１、各半導
体レーザ素子を分離し独立に駆動できるようにする。
エキシマレーザを使った光ＭＯＣＶＤ法について説明す
る。■族原料にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）を、Ｖ族原料にアルシン（
ＡｓＨ，）を用いた〜１０ＣＶＤ法においてエキシマレ
ーザをＧａＡｓ基板に射照しながら成長すると、射照し
ない場合と比べてＡρの組成比が大きくなることがよく
知られている。例えばｆｉＳ図は成長温度を変化させた
時のＡρの組成比を示すグラフである。 図中のＸｖは
供給した■族原料に対するＴＭＡのモル比である。エキ
シマレーザの波長はＡｒＦによる１９３ｎｍを用いた。
る。■族原料にトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、）リメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）を、Ｖ族原料にアルシン（
ＡｓＨ，）を用いた〜１０ＣＶＤ法においてエキシマレ
ーザをＧａＡｓ基板に射照しながら成長すると、射照し
ない場合と比べてＡρの組成比が大きくなることがよく
知られている。例えばｆｉＳ図は成長温度を変化させた
時のＡρの組成比を示すグラフである。 図中のＸｖは
供給した■族原料に対するＴＭＡのモル比である。エキ
シマレーザの波長はＡｒＦによる１９３ｎｍを用いた。
白丸がエキシマレーザを照射した時、黒丸は照射しない
時の成長湯度のＡρの組成比を示す。第５図で例えば成
長温度６５０°Ｃとするエキシマレーザ照射部と非照射
部とでは、ＡＩの組成比はそれぞれ０．２７と０．２２
となる。
時の成長湯度のＡρの組成比を示す。第５図で例えば成
長温度６５０°Ｃとするエキシマレーザ照射部と非照射
部とでは、ＡＩの組成比はそれぞれ０．２７と０．２２
となる。
第６図に光ＭＯＣＶＤ法の装置図を示す。原粁がスＴＭ
Ｇ、ＴＭＡ、ＡｓＨ，は原料ガス導入管６０１より反応
管６０２に供給され、排ガス管６０３より排気される。
Ｇ、ＴＭＡ、ＡｓＨ，は原料ガス導入管６０１より反応
管６０２に供給され、排ガス管６０３より排気される。
反応管６０２は二重構造になっており、一番上の原料ガ
ス導入Ｗ６０１は水素のみが流れる。ＧａＡｓ基板６０
４は、高周波コイル６０５によりサセプタ６０６を誘導
加熱することにより加熱されるが、反応管６０２内部に
分解した原料ガスが付着しないよう冷却水を冷却水管６
０７に流す。エキシマレーザ本体６０８から発振したエ
キシマレーザはミラー６０９で反射し、フィルターマス
ク６１０を通してＧａＡｓ基板６０７に照射される。
ス導入Ｗ６０１は水素のみが流れる。ＧａＡｓ基板６０
４は、高周波コイル６０５によりサセプタ６０６を誘導
加熱することにより加熱されるが、反応管６０２内部に
分解した原料ガスが付着しないよう冷却水を冷却水管６
０７に流す。エキシマレーザ本体６０８から発振したエ
キシマレーザはミラー６０９で反射し、フィルターマス
ク６１０を通してＧａＡｓ基板６０７に照射される。
第７図に本実施例に使用したフィルターマスクを示す。
フィルターマスク上にはストライプ状のフィルターが形
成されており、フィルターＡ７０１、フィルターＢ ７
０２． フィルター０７０３、フィルターＤ７０４が周
期的に並んでいる。エキシマレーザのフィルター誘過率
は、上記の順に大きくなっており、フィルターＡ７０１
、 フィルターＢ７０２、フィルターＣ７０３、フィル
ターＤ７０４を透過したエキシマレーザは第１図に示す
Ａ、９ＧａＡｓ活性層１０４，１０５，１０６．１０７
にそれぞれ照射される。成長温度、Ｘ Ｖ ％フィルタ
ー透過率を適切に設定することにより活性層の組成を調
整することができる。
成されており、フィルターＡ７０１、フィルターＢ ７
０２． フィルター０７０３、フィルターＤ７０４が周
期的に並んでいる。エキシマレーザのフィルター誘過率
は、上記の順に大きくなっており、フィルターＡ７０１
、 フィルターＢ７０２、フィルターＣ７０３、フィル
ターＤ７０４を透過したエキシマレーザは第１図に示す
Ａ、９ＧａＡｓ活性層１０４，１０５，１０６．１０７
にそれぞれ照射される。成長温度、Ｘ Ｖ ％フィルタ
ー透過率を適切に設定することにより活性層の組成を調
整することができる。
本実施例の半導体レーザ素子の構造として埋め込み型レ
ーザを用いて説明したが、埋め込み型である必要性はな
く利得ガイド及び埋め込み型でない屈折率ガイド型であ
ってもよい。Ｌ１ｎ型基板を用いて説明したがｐ型基板
を用いてもよい。また実施例では、複数の半導体レーザ
素子で活性層の組成のみを変化させたが、クラッド層の
組成もそれに加えて変化させてもよい。実施例では、Ａ
βＧａＡｓ系半導体レーザで説明したが、Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ系半導体レーザ等他の■−■族化合物半導体よりなる
材料であってもよい。又実施例では４波長集積化半導体
レーザで説明したが、もちろん５波長以上も集積化する
ことができるし、２．３波長でもよい。
ーザを用いて説明したが、埋め込み型である必要性はな
く利得ガイド及び埋め込み型でない屈折率ガイド型であ
ってもよい。Ｌ１ｎ型基板を用いて説明したがｐ型基板
を用いてもよい。また実施例では、複数の半導体レーザ
素子で活性層の組成のみを変化させたが、クラッド層の
組成もそれに加えて変化させてもよい。実施例では、Ａ
βＧａＡｓ系半導体レーザで説明したが、Ｇａ１ｎＡｓ
Ｐ系半導体レーザ等他の■−■族化合物半導体よりなる
材料であってもよい。又実施例では４波長集積化半導体
レーザで説明したが、もちろん５波長以上も集積化する
ことができるし、２．３波長でもよい。
本発明は、以上説明したように回折格子がなくても複数
の半導体レーザ素子の活性層組成を相互に変えるという
簡単な構造により、多波長集積化生ＪΩ体レーザを１１
カ成でき、本発明の構造は回折格子を必要としないため
、バッファ層からコンタクト層まで連続してエピタキシ
ャル成長でき、回折格沢を作製する時に必要となるフォ
トリソ工程を必要とせず、工程が簡単な」二、フォトリ
ソ工程を通ずことによる結晶の汚染がな（、又回折格子
の変わりにレーザ共振器としてへき開面による）７ブリ
ー拳ベロー共振器を用いることにより、光の損失が少な
くなりしきい値電流の低下、微分量子効率の増大等、レ
ーザの特性が良校となるという効果を有する。
の半導体レーザ素子の活性層組成を相互に変えるという
簡単な構造により、多波長集積化生ＪΩ体レーザを１１
カ成でき、本発明の構造は回折格子を必要としないため
、バッファ層からコンタクト層まで連続してエピタキシ
ャル成長でき、回折格沢を作製する時に必要となるフォ
トリソ工程を必要とせず、工程が簡単な」二、フォトリ
ソ工程を通ずことによる結晶の汚染がな（、又回折格子
の変わりにレーザ共振器としてへき開面による）７ブリ
ー拳ベロー共振器を用いることにより、光の損失が少な
くなりしきい値電流の低下、微分量子効率の増大等、レ
ーザの特性が良校となるという効果を有する。
第１図は、本発明の多波長集積化半導体レーザの断面射
視図であり、第２図は従来の多波長集積化生ＪｆＪ体レ
ーザの断面射視図であり、 第３図は（川〜（Ｃ１は本
発明の多波長集積化半導体レーザの製造］ユ程図であり
、第４図は本発明の多波長集積化半導体レーザの縦モー
ドスペクトル図、第５図は本発明にかかる光Ｍ ＯＣＶ
Ｄ法による成長温度とＡβの組成比を表す図であり、
ｔ５６図は本発明にかかる光ＭＯＣＶＤ法の装置図であ
り、 第７図は本発明にかかるフィルターマスクの正面
図である。 １０４・・・Ａｌ２Ｏ，０１ＧａＯ，９９Ａｓ活性層１
０５−Ａρ０．０５ＧａＯ，９５Ａｓ活性層１０Ｂ・Ａ
ｌ２Ｏ，ｌＧａ０．９Ａｓ活性層１０７−Ａρ０．１５
Ｇａ０．８５活性届６０８・・・カキシマレーザ本体 ６０９・・・ミラー ７０１・・・フィルターＡ ７０２・・・フィルター〇 ７０３・・・フィルター〇 ７０４・・・フィルター〇 以 上 出順人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 最 上 務 他１名竿 １ 区 早 ２図 ζα） ｙｒａ ｙｔｏａ ｙｔｒａ港表（代
詐ン ′ 羊Ｌ／ｒＬ２１ Ｘ礒う基原（１６） 芽り困 第す国
視図であり、第２図は従来の多波長集積化生ＪｆＪ体レ
ーザの断面射視図であり、 第３図は（川〜（Ｃ１は本
発明の多波長集積化半導体レーザの製造］ユ程図であり
、第４図は本発明の多波長集積化半導体レーザの縦モー
ドスペクトル図、第５図は本発明にかかる光Ｍ ＯＣＶ
Ｄ法による成長温度とＡβの組成比を表す図であり、
ｔ５６図は本発明にかかる光ＭＯＣＶＤ法の装置図であ
り、 第７図は本発明にかかるフィルターマスクの正面
図である。 １０４・・・Ａｌ２Ｏ，０１ＧａＯ，９９Ａｓ活性層１
０５−Ａρ０．０５ＧａＯ，９５Ａｓ活性層１０Ｂ・Ａ
ｌ２Ｏ，ｌＧａ０．９Ａｓ活性層１０７−Ａρ０．１５
Ｇａ０．８５活性届６０８・・・カキシマレーザ本体 ６０９・・・ミラー ７０１・・・フィルターＡ ７０２・・・フィルター〇 ７０３・・・フィルター〇 ７０４・・・フィルター〇 以 上 出順人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 最 上 務 他１名竿 １ 区 早 ２図 ζα） ｙｒａ ｙｔｏａ ｙｔｒａ港表（代
詐ン ′ 羊Ｌ／ｒＬ２１ Ｘ礒う基原（１６） 芽り困 第す国
Claims (1)
- 同一の半導体基板上に互いに独立に駆動可能な二つ以上
の半導体レーザ素子を備えた半導体レーザアレイ装置に
おいて、前記複数の半導体レーザ素子の活性層組成が相
互に相異なることを特徴とする多波長集積化半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14824487A JPS63311787A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 多波長集積化半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14824487A JPS63311787A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 多波長集積化半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63311787A true JPS63311787A (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=15448460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14824487A Pending JPS63311787A (ja) | 1987-06-15 | 1987-06-15 | 多波長集積化半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63311787A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017208544A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 発光半導体チップ、および発光半導体チップの製造方法 |
| US10693033B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-06-23 | Osram Oled Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US11004876B2 (en) | 2016-05-13 | 2021-05-11 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
-
1987
- 1987-06-15 JP JP14824487A patent/JPS63311787A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017208544A (ja) * | 2016-05-13 | 2017-11-24 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 発光半導体チップ、および発光半導体チップの製造方法 |
| US10637211B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-04-28 | Osram Oled Gmbh | Light-emitting semiconductor chip and method for producing a semiconductor light-emitting chip |
| US10693033B2 (en) | 2016-05-13 | 2020-06-23 | Osram Oled Gmbh | Semiconductor chip and method for producing a semiconductor chip |
| US11004876B2 (en) | 2016-05-13 | 2021-05-11 | Osram Oled Gmbh | Method for producing a semiconductor chip and semiconductor chip |
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