KR940007603B1 - 분포귀환형 레이저 다이오드 - Google Patents

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후지쓰 가부시끼가이샤
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Abstract

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Description

분포귀환형 레이저 다이오드
제1a도와 제1b도는 레이저 다이오드로부터의 광 출력 전력은 전송되는 변조신호에 응답하여 온되고 오프되는 종래에 사용된 광 비임의 변조의 예를 나타내는 다이어그램도.
제2a도와 제2b도는 각각 종래의 분포귀환(DFB)형 레이저 다이오드의 횡단 면도와 종단면도.
제2c도는 제2a도와 제2b도의 종래의 DFB레이저 다이오드의 주파수 대 변조특성을 나타내는 그래프도.
제 3 도는 다른 종래의 DFB레이저 다이오드의 종단면도와 그의 변조특성.
제 4 도는 제 3 도의 DFB레이저 다이오드의 동작을 나타내는 그래프도.
제5a와 제5b도는 각각 본 발명의 DFB레이저 다이오드의 첫번째 실시예를 나타내는 종단면도와 횡단면도.
제 6 도는 제5a도와 제5b도에 도시된 DFB레이저 다이오드 동작원리를 설명하기 위한 다이어그램도.
제 7 도는 제5a도와 제5b도의 레이저 다이오드의 변조특성을 종래의 레이저 다이오드와 비교하여 나타내는 그래프도.
제8a도와 제8b도는 구동전류의 기능으로서 제5a도와 제5b도의 레이저 다이오드의 광 출력 전력과 발진파장 사이의 관계를 나타내는 그래프도.
제 9 도는 광 비임의 주파수 변조동안 광 출력 전력을 일정하게 유지하기 위한 제어시스템을 나타내는 개략적인 블럭도.
제10도는 광 비임의 주파수 변조동안 광 출력 전력을 일정하게 유지하기 위한 다른 제어시스템을 나타내는 블럭도.
제11도는 DFB레이저 다이오드 위에 제공된 전극의 크기와 여러가지 주파수 범위 사이의 관계를 나타내는 그래프도.
제12a는 본 발명의 두번째 실시예에 따른 일부의 DFB레이저 다이오드를 나타내는 평면도.
제12b도는 레이저 다이오드가 제 12a도의 12-12' 선을 따라 횡으로 전달된 상태에서 제12a도의 일부의 DFB레이저 다이오드를 나타내는 사시도.
제13a-13F도는 제12a도의 레이저 다이오드의 제조 단계를 나타내는 다이오그램도.
제14a와 제14b도는 각각 제12a도의 DFB레이저 다이오드에서 분리 글루브를 제공하기 위한 종래의 마스크와 이와같이 형성된 분리글루브를 나타내는 다이어그램도.
제15a-15c도는 분리 글루브를 형성하기 위한 본 발명의 두번째 실시예에 사용된 마스크의 실시예를 나타내는 다이어그램.
제16도는 제15d도의 공정에 의하여 제조된 일부의 레이저 다이오드를 나타내는 평면도.
제17도는 격자(grating)를 형성하는 골에서 λ/4 위상 이동영역을 갖는 회절격자를 형성하는 공정을 나타내는 개략도.
제18도는 본 발명에 따른 DFB레이저 다이오드의 세번째 실시예의 구조와 구조에 의하여 실현된 광 강도 분포를 나타내는 다이어그램도.
제19도는 본 발명에 따른 DFB레이저 다이오드의 네번째 실시예의 구조를 나타내는 다이어그램도.
제20a도와 제20b도는 본 발명에 따른 DFB레이저 다이오드의 다섯번째 실시예의 구조와 구조에 의하여 얻어진 광 방사 강도의 분포를 나타내는 다이어그램도.
제21a-21e도는 제19도와 20a도의 DFB레이저 다이오드에 사용된 회절격자를 형성하기 위한 공정을 나타내는 다이어그램도.
제22a-22b도는 제20도의 DFB레이저 다이오드에 사용된 회절격자를 형성하기 위한 다른 공정을 나타내는 다이어그램도.
제23a도와 제23b도는 레이저 다이오드에 형성된 광 방사의 강도분포를 가지는 본 발명에 따른 DFB레이저 다이오드의 여섯번째 실시예의 구조를 나타내는 다이어그램도.
본 발명은 가변 레이저 다이오드, 특히 반사수단으로서 회절격자를 가지는 분포귀환형 레이저 다이오드에 관한 것이다.
다음 세대의 초 대규모 용량 광섬유 전기통신 시스템과 관련하여 코히어런트 광 전기통신 시스템이 집중적으로 연구되어 왔다. 코 히어런트 광 전기통신 시스템에서 정보는 주파수 이동 키잉(keying) 변조 또는 위상 이동 키잉 변조에 의하여 코히어런트 광 비임 위에서 변조되고 변조된 광 비임의 형태에서 광 섬유 회로망을 따라 전송된다.
전자파인 빛은 라디오파와 비슷한 주파수 성분을 갖는다. 라디오파의 주파수보다 훨씬 큰 200THz의 범위에 있는 빛의 주파수로서, 빛이 정보 전송의 캐리어로서 사용될 때 많은 양의 정보가 전송될 수 있다.
제1a와 제1b도는 광 비임의 보통 진폭변조를 사용하는 종래의 광 전기통신 과정의 예를 나타낸다. 광비임의 진폭변조에서,제1a도에 도시된 레이저 발진의 임계레벨을 초과하는 매그니튜드(magnitude)를 가지는 구동펄스가 레이저 다이오드에 인가되고, 레이저 다이오드는 레이저 다이오드의 온ㆍ오프에 응답하는 제1b도에 도시된 광 출력을 발생한다. 선택적으로 레이저 다이오드에 의하여 발생된 광 비임을 선택적으로 통과하기 위한 분리 변조기가 사용될 수도 있다. 이 경우에 레이저 다이오드는 일정한 광 출력을 갖는 광 비임을 발생하고 변조기는 전송되는 정보신호에 따라 빛을 흡수한다. 결과적으로, 제1b도에 도시된 그것과 비슷한 광 출력이 얻어진다.
광 비임의 진폭변조를 기초로한 광 전기통신 시스템에서, 빛의 자연파가 충분히 실현되지 않는다. 이미 서술된 바와같이, 빛이 라이도파와 비슷한 주파수 성분을 가짐으로써, 광 비임의 자연파가 예를들면 주파수 변조의 형식에서 이용될때 보다 효과적인 광 전기통신 시스템에서 성취될 수 있다는 것이 기대된다.
한편, 구동전류의 변조에 응답하여 발진주파수를 변화시킬 수 있는 레이저 다이오드가 알려져 있다. 출력 광 비임의 주파수 변조는 레이저 다이오드를 사용함으로써 기본적으로 가능하다. 따라서, 레이저 다이오드는 주파수 이동키잉(FSK) 또는 위성 이동키잉(PSK)을 적용하여 코히어런트 광 전기통신 시스템을 구성하기 위한 단순하고 효과있는 수단을 제공할 수 있다.
레이저 다이오드에 의하여 발생된 코히어런트 광 비임을 사용하는 코히어런트 광 전기통신 시스템에서, 전송된 광 비임으로부터 정보를 재생산하기 위한 헤테로다인 또는 호모다인 기술이 사용될 수 있다. 이 헤테로다인 또는 호모다인 기술은 보통 텔레비젼 또는 라디오 세트를 포함하는 종래의 마이크로파 또는 라디오파 전기통신에서 일반적으로 사용된다. 정보의 헤테로다인 검출에서, 수신된 신호는 국부 발진기에 의하여 발생된 국부신호와 혼합되고 중간 주파수신호는 수신된 신호와 국부신호의 간섭에 의하여 야기된 비트(beat)로서 적절한 필터링후에 추출된다. 특히, fl+/-Δf1의 주파수를 가지는 신호가 수신되고 국부 발진기로부터 주파수 f1을 가지는 국부신호와 혼합될때, 중간 주파수신호 Δf1은 양 신호들 사이의 간섭의 결과로써 얻어진다. 많은 주파수 채널에 대응하는 많은 중심 주파수 f1,f2,f3,f4,…을 사용하므로써, 주파수 분리 다중 과정에 따라 많은 양의 정보를 보낼 수 있다. 수신쪽에서, 국부 발진기의 주파수를 적당히 설정하므로써 선택된 채널로부터 적당한 정보신호를 선택적으로 재생산할 수 있다.
이와같은 코히어런트 광 비임 전기통신 시스템에서 전송쪽에서 사용된 레이저 다이오드는 적당히 선택된 중심 주파수 f1에 대하여 발진 주파수를 자유로이 변화시킬 수 있다. 다시말하면, 가변 레이저 다이오드는 주파수 변조된 광 비임을 발생하기 위하여 사용된다. 그것에 의하여, 광 출력 전력이 주파수의 변화에도 변하지 않는 것이 바람직하다. 더욱이, 레이저 다이오드에 의하여 발생된 광 비임이 예리한 스펙트럼을 가지는 것이 바람직하다. 발생된 광 비임의 스펙트럼이 넓으면 상대적으로 넓은 주파수 벤드가 각 채널에 대하여 필요하고, 그것과 결합되어 큰 주파수 이동이 레이저 다이오드의 발진 주파수에 대하여 요구된다. 더욱이, 출력 광 비임의 넓은 스펙트럼과 결합되고 주파수 분리 다중 모드에서 만들어진 전기통신의 시간에 안전하게 되는 채널의 수는 감소된다.
레이저 다이오드에서, 발진 주파수의 변화는 발진 주파수의 변화가 구동 전류의 변조에 대하여 발생되는 레이저 다이오드의 공진기 회절률의 변조에 대하여 야긴된 것과 같이 레이저 다이오드의 출력 광 전력의 변화에 대하여 발생된다. 출력 전력이 주파수 변화에 응답하여 변하면, 이와같은 출력 전력 또는 진폭의 변화는 주파수가 그의 변조신호에 응답하여 변하는 사이드밴드를 발생하고, 이와같은 사이드밴드는 전송된 정보에 대한 잡음으로서 활동한다.
한편, 분포귀환(DFB)형 레이저 다이오드는 상대적으로 넓은 주파수 범위에서 발진 주파수를 변화시키는 레이저 다이오드로서 종래에 알려졌다. 제2a도와 제2b도는 하나의 전극을 가지는 종래의 DFB레이저 다이오드의 예를 나타내고, 여기서 2a도는 횡단면도를, 제2b도는 종단면도를 나타낸다.
제2b도의 종단면에 의거하여 레이저 다이오드는 n형 InP기판 201, 그 위에 형성된 회절격자 202, 격자 202위에 제공된 n형 GaInAsP 웨이브 가이드층 203, 웨이브 가이드층 203위에 제공된 GaInAsP의 진성(intrinsic)형 활성층 204 및 활성층 204위에 제공된 p형 InP의 클래드층 205를 포함하는 매립 구조를 갖는다. 더욱이, 전극 206과 전극 208이 클래드층 205의 상단 표면과 기판 201의 바닥 표면위에 각각 제공된다.그것에 의하여 활성층 204를 가로지르는 p형 영역 205와 n형 영역 203을 가지는 다이오드 구조가 형성된다. 더욱이, 낮은 회절률을 가지는 층 203과 205는 높은 회절률을 가지며 그들 사이에 끼워진 활성층 204 및 활성층 204에 광 비임을 한정하기 위한 광 제한 구조로 형성된다.
제2a도의 횡단면도에 의거하여 활성층 204와 웨이브 가이드층 202는 기판 201의 일부 및 메사 구조로 형성되고, 여기서 InP의 p형 매몰층 211은 메사 구조의 양쪽 측면에서 지지한다. p형 매몰층 211에서 p-n 접합 13이 층 211과 층 212사이의 경계를 따라 형성되도록 n형 InP의 다른 매몰층 211가 제공된다.
p-n접합 13에, 그리고 메사 구조의 양쪽에 캐리어의 침입을 방지하는 공핍영역이 형성되고, 활성층 204를 통하여 통과하는 전류경로를 따라 캐리어의 접속을 발생한다. 그것에 의하여, 활성층 204에서 캐리어의 효과적인 주입이 성취된다. 더욱이, 매몰층 211도 활성층 204에서 광 비임을 측면으로 한정하기 위한 광 제한층으로서 활동한다. 따라서, 전극 206으로부터 전극 208에 전류를 주입하는 것에 대하여 레이저 발진이 발생된다.
이러한 종래의 DFB레이저 다이오드에서 전극 206을 거쳐 주입된 구동전류에 응답하여 발진 파장의 변화가 발생한다는 것이 알려졌다.
제2c도는 종래의 DFB레이저 다이오드의 주파수 대 변조 특성의 대표적인 예를 나타내고, 여기서 진폭 변조된 구동 전류의 단위 진폭변화에 응답하는 주파수 이동으로서 정의된 변조의 효율이 주파수에 대하여 기입된다.
제2c도로부터 알 수 있는 바와같이, 변조의 효율은 약 10MHz와 100MHz 사이의 주파수 범위에서 감소한다. 주파수를 갖는 변조 효율의 이와같은 변화는 레이저 다이오드에 의하여 발생된 광 비임의 주파수 변조에서 복잡한 문제를 야기한다.
제2c도에 도시된 바와같이, 중간 주파수 범위에서 변조 효율의 감소는 100MHz 이상의 주파수 범위에서 유력하게 열적으로 발생된 변조효과 및 약 100MHz 이상의 주파수 범위에서 유력하게 광자와 캐리어의 상호작용에 의하여 발생된 변조효과의 소거의 결과로서 발생된다. 특히, 열적으로 발생된 변조의 효과는 구동전류의 증가가 회절률의 증가를 야기시키는 것같이 구동전류가 증가할 때 보다 긴 파장쪽을 향하는 발진 파장의 레드(red) 이동을 야기한다. 한편, 캐리어와 광자의 상호 작용에 의하여 야기된 변조의 경우에, 구동전류의 증가에 기인하는 활성층에서의 캐리어의 증가는 회절률의 감소를 유도하고 보다 짧은 파장쪽을 향하는 발진 파장의 블루(blue) 이동을 야기한다.
한편, 구동전류에 응답하여 넓고 안정되게 발진 파장을 이동시킬 수 있으며 예리한 스펙트럼을 갖는 광 출력을 제공하는 것이 가능한 공지된 DFB레이저 다이오드의 다른형이 있다. 레이저 다이오드의 이 형에서 클래드층 205의 상단 표면에서의 전극의 다수의 전극 세그먼트로 분할된다.(Y. Yoshikuni et al..Broad Wavelength Tuning Under Single-mode Oscillation with a Multi-electode Distributed Feedback Laser, Electronics Letters, Vol. 22, Oct. 23, 1986).
제 3 도는 종래의 다전극 DFB레이저 다이오드의 대표적인 예를 타내고, 여기서 레이저 다이오드는 전극 206이 다수의 전극 세그먼트 206a와 206b로 분할되는 것을 제외하고는 제 1 도의 그것과 비슷한 구조를 가진다. 동작시, 전극 세그먼트 206b를 거쳐 주입된 구동전류 I₂에 대한 전극 세그먼트 206a를 거쳐 주입된 구동전류 I₁의 비는 변한다. 그것에 대하여, 캐리어 농도의 변화가 발생되며 그것과 결합되어 빛 강도의 불균일한 분포가 제 3 도에 설명된 활성층 204에서 나타난다. 빛 강도의 이러한 불균일한 분포는 활성층 204와 웨이브 가이드층 203의 회절률에 대응하는 변화를 유도하는 캐리어 농도에서 부분적인 변화를 발생한다. 회절률의 이와같은 변화가 회절 격자의 효과적인 피치에서 변화를 유도하고, 그것에 대하여 발진 주파수에서 변화를 야기한다. 캐리어 농도의 불균일한 분포가 활성층에서의 회절률의 변화와 이득의 불균일한 분포를 유도한다. 그것에 의하여, 광 방사의 진폭과 우상에 관한 레이저 발진의 조건이 캐리어의 불균일한 분포에 대하여 변화될 수 있다. 따라서, 회절률의 불균일한 분포와 그와 조합된 이득은 활성층의 캐리어의 전체수에 대응하는 임계 캐리어 농도에서 변화를 야기하고, 결과적으로 레이저 다이오드의 광 출력과 발진 파장에서 전술한 변화를 야기한다.
제 4 도는 R=I₁/(I₁+I₂)로서 정의된 파라미터 R에 응답하는 발진 파장의 주파수 이동의 예를 나타내고, 여기서 I₁은 전극 세그먼트 206b를 거쳐 주입된 전류에 대한 것이고 I₂는 전극 세그먼트 206b를 거쳐 주입된 전류에 대한 것이다. 제 4 도에서 알 수 있는 바와같이, 전류 I₁이 감소할때(R=0.2), R=0.5인 경우와 비교하여 보면 발진 파장이 감소되고, 한편 전류 I₁이 증가하면 (R=0.7), 발진 파장은 증가된다. 더욱이, 제 3 도의 레이저 다이오드는 발생된 광 비임이 수십 MHz의 폭을 갖는 예리한 스펙트럼을 가지며 레이저 다이오드가 수 밀리와트의 광 전력을 제공할 수 있는 바람직한 특징을 갖는다.
그러나, 제 3 도에 도시된 종래의 DFB레이저 다이오드는 파라미터 R이 전류 I₁과 I₂를 독립적으로 단순히 변화시킬때 광 출력전력이 발진 파장에 대하여 변화하는 심각한 문제점을 갖는다. 일정한 출력 전력을 유지하는 레이저 발진의 주파수 이동을 얻기 위하여 전류 I₁과 I₂를 동시에 변화시키는 것이 필요하다. 전류 I₁과 전류 I₂의 제어가 광 출력 전력의 변화와 주파수 이동을 유도함으로써 복잡하게 되며, 진폭의 변조를 발생시키지 않고 적당한 주파수 변조를 성취하기 위한 복잡 제어 시스템이 필요하다.
더욱이, 종래의 DFB레이저 다이오드는 변조의 효율이 사실상 일정하게 남아 있는 제한된 주파수 범위에서만 제공될 수 있는 문제점을 갖는다. 예를들면 제 3 도의 DFB레이저 다이오드는 레이저 다이오드의 변조 특성이 사실상 평평한 약 1GHz의 주파수 범위에서만 제공될 수 있고, 약 10GHz의주파수 범위가 현재의 광 전기통신 시스템에서 필요하다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 전술된 문제점이 제거된 새롭고 유용한 DFB레이저 다이오드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 예리한 스펙트럼을 갖는 광 비임을 발생하는 동안 넓은 주파수 범위에서 발진 주파수를 변화시킬 수 있는 DFB레이저 다이오드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 단순한 제어 과정하에서 광 출력 전력을 일정하게 유지하는 동안 변조신호에 응답하는 발진 파장을 이동시킬 수 있는 가변 DFB레이저 다이오드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고속 동작을 위해 그곳에 제공된 분할전극과 매립 구조를 가지는 가변 DFB레이저 다이오드의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 활성층과 활성층 근저에 제공된 회절격자를 포함하는 가변 DFB레이저 다이오드를 제공하기 위한 것으로서, 여기서 첫번째 분할전극은 활성층에 설정된 광 방사의 강도가 그의 최대 레벨을 가정하는 대응하는 활성층의 일부분에 제공되고 두번째와 세번째 분할전극은 활성층의 광 방사의 강도가 그의 최소 레벨을 가정하는 활성층의 대응하는 일부분에 제공된다. 동작에서, 변조신호가 레이저 발진을 지지하기 위한 두번째와 세번째 분할전극을 통하여 구동전류를 주입하는 동안 첫번째 분할전극에 인가된다. 그것에 의하여, 변조된 구동전류는 캐리어 농도가 광 방사의 최대 레벨에 대하여 최소로 감소하는 활성층의 일부에 주입된다. 이와같은 부분에 캐리어를 주입하는 것에 응답하여 캐리어 농도가 변화되며 그것에 의하여 회절률의 큰 변호가 변조신호에 응답하여 발생된다. 결과적으로, 회절격자의 효과적인 피치의 변화때문에 레이저 다이오드의 발진 파장이 변화된다. DFB레이저 다이오드의 전체 출력 전력은 변조된 구동전력에 의하여 야기된 광 출력전력의 변화를 보정하기 위하여 두번째와 세번째 분할전극을 통하여 주입된 구동전류를 변화시킴으로써 일정하게 제어된다. 광 방사의 강도가 최소인 부분에서 구동전류의 이러한 변화가 발진 파장의 약간의 이동을 초래하고, 출력전력이 발진 파장으로부터 사실상 독립적으로 제어될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 광 검파수단이 발진 파장의 이동에 응답하여 야기된 광 출력 전력에서의 변화를 검파하기 위하여 제공되고, 제어기는 광 출력 전력에서의 변화를 보정하기 위한 두번째 세번째 분할전극에 공급되는 구동전류를 제어하기 위하여 사용된다. 그것에 의하여 DFB레이저 다이오드에 의하여 발생된 광 출력 비임의 주파수 변조가 광 출력 전력의 변화를 야기하지 않고 성취된다.
본 발명의 다른 목적과 특징은 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세히 설명함으로써 명백해진다.
이하, 본 발명의 첫번째 실시예를 설명한다.
종단면도를 나타내는 제5a도에 의거하여 번호 100으로 일반적으로 표시된 첫번째 실시예의 DFB레이저 다이오드는 n형 InP기판 101과 그 위에 제공된 웨이브 가이드층 103을 포함한다. 웨이브 가이드층 103은 약 1.3㎛의 밴드갭 에너지에 대응하는 전기-발광(EL)파장 λg와 약 0.1㎛의층 두께 d를 가지는 aInAsP층으로 구성된다. 층 103은 5×1017cm-3의 불순물 농도 레벨을 가지는 n형으로 도핑될 수 있다.
제5a도의 단면도에 설명된 바와같이, 약2400Å의 피치와 약 300-400Å의 깊이를 가지는 골 또는 회절격자 102가 형성된다. 더욱이, 골의 위상이 회절격자 102를 형성하는 골의 파장의 1/4만큼 이동되도록 그의 중심에 대응하는 회절격자 102의 위상 이동영역 115에 일반적으로 형성된다. 후술되는 바와같이, 위상 이동 영역 115에 대응하는 광 방사의 강도가 최소가 되도록 위상 이동영역 115는 활성층 104에서 광 방사의 동종이 아닌 분포를 유도하는 역할을 한다.
웨이브 가이드층 103위에 약 0.1㎛의 두께를 갖는 상술된 활성층 104가 제공된다. 활성층 104는 도핑되지 않은 GaInAsP층으로 구성되고, 약 1.55㎛의 EL파장 λg를 갖는다. 활성층 104와 웨이브 가이드층 103은 공진기 구조 103a를 형성한다. 더욱이, 활성층 104를 보호하기 위하여 1.3㎛의 EL파장 λg를 가지며 5×1017cm-3의 불순물 농도 레벨로 도핑된 p형 GaInAsP의 앤티-멜트백(antimeltback)층 105가 0.06㎛의 두께로 제공된다. 더욱이, 5×1017cm-3의 불순물 농도 레벨을 가지며 p형InP층의 약 1.2㎛의 두께를 갖는 클래드층 106이 앤티-멜트백층 105위에 제공된다.
더욱이, 금-게르마늄/금 구조의 n형 음전극 110은 옴 접촉을 위하여 기판 101의 바닥 표면에 제공된다. 클래드층 106위에 1×1019cm-3의 불순물 농도 레벨을 가지는 p+m-형 GaInAsP의 접촉층 107이 3개의 다른 세그먼트, 즉 구조 100의 한끝에 대응하는 세그먼트(107a), 위상 이동영역 115에 대응하는 세그먼트(107) 및 구조 100의 다른 끝에 대응하는 세그먼트(107c)로 분할되도록 1×1019cm-3의 불순물 농도 레벨을 가지는 p+-형 접촉층 107이 0.2㎛의 두께 d로 제공된다. 더욱이, 첫번째 분할전극 108a, 두번째 분할전극 109 및 세번째 분할전극 108b가 그것과 음 접촉을 형성하기 위하여 분할 접촉층 107a-107c 위에 각각 제공된다. 더욱이, 앤티-반사막 111이 DFB구조 100의 양끝에 제공된다. 이 앤티-반사막 111은 레이저 다이오드의 발진 파장의 약 1/4인 2000Å의 두께를 가지는 질화실리콘의 얇은 막으로 구성될 수 있다.
제5b도는 레이저 다이오드 구조 100의 횡단면도를 나타낸다. 제5b도로부터 알 수 있는 바와같이, 웨이브 가이드층 103, 활성층 104 및 활성층 104의 상부에 있는 앤티-멜트백층 105는 메사 구조를 형성하고, 메사구조의 양끝은 한쌍의 p형 InP층 112에 의하여 지지된다. 다시말하면, 레이저 다이오드 100이 매립 구조를 가지며 여기서 웨이브 가이드층 103과 활성층 104를 포함하는 메사 구조는 p형 InP층 112에 의하여 측면으로 경계지워지며 클래드층 106과 기판 101에 의하여 수직으로 경계지워진다. 더욱이, 한쌍의 p형 InP에 매립층 113은 매립층 113이 메사 구조의 양쪽에서 서로 마주보도록 p형 InP층 112내에 제공된다. 더욱이, 산화실리콘 등의 절연층 114는 구동전류가 각 분할전극 108a,108b 및 109를 거쳐 활성층 104에 주입되도록 클래드층 106의 상단 표면에 제공된다.
이러한 구조에 있어서, 기판 101의 바닥에서 전극 110을 향하여 흐르고 분할전극 108a,108b 또는 109를 통하여 주입된 캐리어는 활성층 104에 캐리어를 효과적으로 주입하고 p형 InP층 112와 p형 InP층 113 사이의 경계를 따라 확장하는 대응하는 p-n접합에 형성된 공핍영역(도시되지 않았음)이 이루어지기 때문에 활성층 104를 통하여 통과하는 경로에 길이로 정의된다.
활성층 104를 둘러싸는 반도체층 103,105,106,112 또는 113의 회절률보다 큰 회절률을 가지는 활성층 104로서 케리어를 재조합하여 활성층 104에 형성된 광 방사가 활성층내에서 정의되고 광 방사의 강도는 활성층 104에서 최대가 된다.
레이저 발진이 회절격자에 의하여 광파의 브래그(Brag) 반사의 결과로서 야기되는 DFB레이저에서 광 방사의 강도가 회절격자 또는 레이저 다이오드의 길이방향을 따라 연장하는 공진기의 중심에서 최대라고 일반적으로 가정하는 경향이 있다. 이것은 회절격자에 의하여 반사된후에 한 방향에서 전파되는 광 빔과 회절격자의 대칭중심과 일치하는 회절격자의 중심에서 가장 강한 회절격자 인터페이스에 의하여 반사된후에 반대 방향에서 전파되는 광 비임때문이다.
본 발명에서 회절격자 102의 중심과 일반적으로 일치하는 상술된 위상 이동영역 115가 제공된다. 이와같이 영역 115를 형성하므로써 이미 상술된 바와같이, 대칭의 중심과 일치하는 영역 115에서 공진기 구조 103b에 강한 광 방사가 존재하고 영역 115로부터 오프셋되는 위치에서 광 방사의 강도가 비율의 손실로 현저하게 감소된다. 특히, 위상 이동영역에 관한 회절격자의 첫번째 영역에서, 첫번째 영역에 형성된 광 방사의 인터페이스에 의한 강한 브래그 반사를 형성하고 위상 이동영역 115를 가로지르는 첫번째 영역에 근접하는 조건이 위상 이동영역 115에서 발생하는 광 경로에서의 변화때문에 소멸된다. 영역 115의 한쪽에서 회절격자를 형성하는 골의 위상이 λ/4만큼 다른쪽으로 골의 위상에 관하여 이동되고, 여기서 λ는 회절격자 102를 형성하는 골의 파장이다. 제 6 도는 위상 이동영역 115가 제공되지 않는 경우와 위상 이동영역 115가 곡선 O과 곡선 P에 의하여 각각 제공되는 경우에 활성층 104를 포함하는 공진기 구조 103a에서 광 방사의 분포를 나타낸다. 제 6 도에 도시된 바와같이, 공진기 구조 103a에서 광 방사 강도의 특정한 피크를 나타낸다. 다시말하면, 위상 이동영역 115는 제한된 영역에서 공진기 구조 103a에 형성된 광 방사의 강도를 접속하기 위한 수단으로서 활동한다.
본 실시예에서 분할전극 109는 광 방사의 강도가 최대인 대응하는 위상 이동영역 115에 제공되고 다른 분할전극 108a와 108b는 광 방사의 강도가 최소인 대응하는 영역에 각각 제공된다. 분할전극 108a, 108b 및 109의 각각은 티타늄층, 백금층 및 금층이 연속적으로 스택되고 이미 서술된 바와 같이 기초를 이루는 접촉층 107과 음 접촉하는 구조를 갖는다. 제 6 도에 설명된 바와같이, 구동전류 Is는 일정한 전류원 151로 부터 레이저 다이오드를 구동하기 위한 분할전극 108a와 108b에 공급되고 구동전류 Ic는 구동전류 Ic위에서 겹쳐진 변조신호 i(t)와 함께 변조신호원 152로 부터 공급된다.
다음에, 본 발명의 DFB 레이저 다이오드의 동작을 제 6 도에 의거하여 설명한다.
도면에 의거하여 이미 상술된 바와 같이, 공진기 구조 103a에서 광 강도 P의 분포에 피크 Pmax가 형성된다. 이와같은 경우에, 활성층 104의 캐리어들은 광 방사의 강도가 캐리어의 촉진된 재조합 때문에 최대라고 가정되는 영역에서 가장 강하게 소모된다. 제 6 도에서 캐리어의 이와같은 분포가 곡선 N으로 설명된다. 곡선 P가 곡선 N에 역비례한다는 것을 명백히 알 수 있다.
광 방사의 강도분포를 발생하도록 구동전류 Ic를 선택하므로써 캐리어 농도는 그것에 대응하여 구동전류 Ic위에서 겹쳐진 변조신호 i(t)에 응답하는 전국 109 바로 아래의 활성층 104에서 현저하게 변하고, 큰 매그니튜드의 활성층 104에서 회절률이 변한다. 다시 말하면, 레이저 발진의 파장은 구동전류 Ic위에서 겹쳐진 변조신호 i(t)에 응답하여 현저하게 변화될 수 있고 효과적인 주파수 변조가 섭취될 수 있다.
캐리어가 광 방사의 강도가 최대이고 캐리어가 많이 소모되는 활성층 104의 영역에 주입될 때, 주입된 전류가 작을지라도 캐리어 농도는 현저하게 변화한다. 그것에 의하여, 제 3 도의 종래의 레이저 다이오드에 의거하여 앞서 설명된 임계 캐리어 농도의 변화가 상당히 효과적으로 발생되며 발진 파장의 전술된 큰 이동이 얻어진다. 특히, 전류 Ic가 캐리어가 많이 소모되는 영역에 캐리어를 공급할 수 있도록 증가될 때 레어저 다이오드의 임계 캐리어 농도는 감소되며 발진 파장은 그것에 응답하여 증가된다. 발진 파장의 이와같은 증가는 열적으로 발생된 변조 효과의 경우와 비슷한 센스에서 발생한다. 그러므로, 주파수 이동의 범위의 증가는 변조신호의 고주파수 범위동안 변조신호의 저주파수 범위에서 성취되고, 평평한 변조 특성이 얻어진다.
한편, 전류 Is가 증가되는 경우 캐리어의 불균일한 분포가 좀 더 향상되고 그것과 결합되어 임계 캐리어 농도는 증가하고 활성층에서의 캐리어의 전체수도 증가한다. 그것에 의하여, 레이저 다이오드의 발진 파장이 감소된다. 그것에 의하여, 레이저 다이오드의 발진 파장이 감소된다. 이 경우의 발진 파장의 이동방향은 열적으로 발생된 변조에 의하여 야기된 경우와 반대이며, 임계 전류 밀도의 변화에 응답하는 발진 파장의 변화가 열적으로 발생된 변조에 의하여 변화되지 않으며 발진 파장의 실질적인 변화가 발생되지 않는다. 어느 경우에도 발진 파장의 매그니튜드의 변화는 이 경우에서 보다 작으며, 캐리어의 주입이 이미 충분한 캐리어가 있는 영역에서 이루어진다.
본 실시예에서 전극 109로 부터 전류 Ic의 주입에 응답하여 활성층 104에 형성된 J1으로써 지정된 전류밀도는 전극 108a 또는 108b로 부터 전류 Is의 주입에 응답하여 활성층 104에 형성된 J2로서 지정된 전류밀도 보다 작거나 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 제 6 도에서 알 수 있는 바와 같이, 전류밀도 J1은 활성층 104의 중심에 대하여 나타나고 전류밀도 J2는 활성층 104의 양끝에 대하여 나타난다. 전극 109에 변조신호 i(t)를 인가하지 않은 바이어스되지 않은 상태에서 이와같은 (J1≤J2) 전류밀도 J1과 전류밀도 J2를 설정함으로써, 변조신호 i(t)의 적용에 대한 주파수 변조의 효율은 최대로 될 수 있다. 캐리어 농도 J1이 J2보다 작게 설정함으로써 캐리어의 소모가 발생되는 영역에 주입되는 캐리어는 좀더 감소된다. 그것에 의하여 캐리어 농도의 작은 변화는 발진 파장의 큰 변화를 발생시키고 변조의 효율은 증가된다. 더욱이, 레이저 다이오드가 공진기 구조 103a의 모든 영역에서 이득이 있는 상태에서 동작하므로써, 공진 현상이 캐리어와 광자 사이에서 발생되며 그것에 의하여 10GHz 이상의 주파수를 가지는 신호를 갖는 변조가 이루어질 수 있다.
대조적으로, 예를들면 제 3 도에 도시된 다수의 전극을 가지는 종래의 레이저 다이오드의 경우에, 전극은 공진기에서의 광 강도의 분포에 관한 별다른 고여없이 제공되며 따라서, 일반적으로 전극은 광 방사 강도의 최대 또는 최소와 일치하지 않는다. 그것에 의하여, 캐리어 밀도의 변화에 의하여 야기된 변조와 열적으로 발생된 변조 효과에 의하여 야기된 변조는 상당히 확장되도록 서로 삭제된다. 더욱이, 레이저 발진이 전극 206b를 통하여 레이저 발진에 필요한 구동전류를 주입하는 동안 활성층의 대응하는 부분에서 회절률은 조절하기 위한 전극 206a를 통하여 서브-임계 레벨 변조 전류를 주입함으로써 지지되도록 제 3 도의 DFB 레이저 다이오드가 구동된다. 따라서, 광 방사 강도의 최대 분포가 발생되지 않지만 대신에, 제 6 도에 도시된 경우와 반대로 거의 균일한 분포가 제 3 도에 도시된 바와 같이 얻어진다. 제 3 도에 도시된 분할전극을 가지는 상술된 종래의 레이저 다이오드에서 주파수 변조의 효율이 개선될지라도 주파수 응답이 PRIOR ART로서 지정되는 계속되는 선에 의하여 제 7 도에 도시된 바와 같이 유도 방출을 캐리어의 수명시간에 대응하는 약 1GHz의 상한선 주파수에 의하여 제한되는 문제점이 발생된다.
제 7 도는 제2b도와 제 3 도에 도시된 종래의 DFB 레이저 다이오드와 비교한 본 실시예의 DFB 레이저 다이오드에 의하여 성취된 변조의 효율을 나타내고, 여기서 라벨 "PRIOR ART"를 나타내는 계속되는 선은 제 3 도의 레이저 다이오드의 경우에 대한 결과를 나타내며 라벨 "PRIOR ART"를 나타내는 파선은 제2b도의 레이저 다이오드의 경우에 대한 결과를 나타낸다. "THIS INVENTION"으로서 지정된 계속되는 선은 본 실시예의 레이저 다이오드에 의하여 성취된 변조에 나타낸다. 제 7 도로 부터 명백히 알 수 있는 바와 같이, 두 개의 전극을 하지는 제 3 도의 종래의 레이저 다이오드는 주파수가 약 1GHz를 초과할 때 급격하게 하강하는 특성을 나타낸다. 한편, 제2b도의 레이저 다이오드의 경우에서 변조의 효율은 이미 서술되는 바와 같이 10MHz와 100MHz 사이의 중간 주파수 범위에 대응하여 감소된다. 대조적으로, 본 발명의 경우에 충분한 효율이 약 10GHz의 주파수까지 얻어진다.
제8a와 제8b도는 전류 Ic와 전류 Is가 변화되는 경우 제 6 도 시스템의 출력 특성을 나타내는 다이어그램이고, 제8a도는 조각전극 108a와 108b에 공급된 저류 Is가 일정하게 유지되고 전극 109에 공급된 전류 Is는 변화되는 경우를 나타내고, 제8b도는 전류 Is가 변화되는 경우를 나타낸다.
제8a도로 부터 알 수 있는 바와 같이, 전극 109에 공급된 구동전류 Ic가 변화되는 경우에 광 출력 전력의 변화에 추가된 구동전류의 비율로 일반적으로 발진 파장의 큰 변화가 발생한다. 한편, 전극 108a 또는 108b에 대한 전류 Is가 변화되는 경우, 레이저 다이오드의 발진 파장의 작은 변화가 발생하고 레이저 다이오드의 출력전력이 변화한다. 다시말하면, 제 6 도의 시스템에서 출력전력은 전극 108a와 108b를 통하여 주입된 구동전류 Is를 변화시킴으로써 발진 파장으로 부터 독립적으로 변화될 수 있다. 전류 Is와 전류 Ic가 동시에 제어됨으로써, 일정한 광 출력 전력을 갖는 주파수 변조된 코히어런트 광 비임을 발생하는 시스템을 구성할 수 있다.
제 9 도는 일정한 광 출력 전력을 갖는 주파수 변조된 코히어런트 광 비임을 발생하기 위한 시스템을 나타낸다.
제 9 도에 의거하여 시스템은 전술한 레이저 다이오드 100과 변조신호원 152를 포함하며, 추가로 레이저 다이오드의 출력 전력을 검파하기 위한 레이저 다이오드 100의 한쪽에 제공된 광 검파기 154와 레이저 다이오드 100으로 부터 광 출력에 응답하는 전류 Is를 제어하기 위한 제어기 153을 포함한다. 제어기 153은 전류 Is가 레이저 다이오드 100의 광 출력의 증가에 응답하여 감소되고 전류 Is가 광 검파기 154에 의한 검파를 기초로 레이저 다이오드 100의 광 출력의 감소에 응답하여 증가되도록 제어한다.
제8a도와 제8b도에 의거하여 이미 설명된 바와 같이, 레이저 다이오드 100의 광 출력은 구동전류 Is를 제어함으로써 발진 파장으로 부터 독립적으로 변화될 수 있다. 따라서, 출력 광 비임의 주파수 변조에 응답하여 야기된 출력 전력의 번호가 광 검파기 154에 의하여 검파된 출력 전력에 응답하여 전류 Is를 단순히 증가시키거나 감소시킴으로써 제어기 153에 의하여 보정될 수 있다. 그것에 의하여 제어가 153에 의해 실행된 동작은 현저하게 단순화될 수 있다.
제10도는 고정된 전원 155가 전극 108a에 일정한 구동전류 Ici를 공급하기 위해 사용되고, 제어기 153이 분할전극 108b에 가변 구동전류 Is2를 공급하는 제 9 도 시스템의 변경을 나타낸다. 제 9 도의 시스템과 비슷한 귀환 제어는 출력 광 전력이 광 검파기에 의하여 감지되고, 전류 Is2를 공급하는 제 9 도 시스템의 변경을 나타낸다. 제 9 도의 시스템과 비슷한 귀환 제어는 출력 광 전력이 광 검파기에 의하여 감지되고 전류 Is2가 검파된 출력 전력에 응답하여 제어기 153에 의하여 변화되도록 행해진다.
제 9 도 또는 제10도의 시스템에 따라 발진 파장의 제어와 레이저 다이오드의 출력 광 전력이 독립적으로 이루어질 수 있으며, 출력 광 전력을 일정하게 유지하기 위한 제어기 153에 의하여 실행된 제어가 현저하게 간단해진다.
첫번 째 실시예의 레이저 다이오드에서 제5a도의 한 쌍의 마주보는 앤티 반사막 111 사이의 거리 L로서 정의된 공진기 구조 103a의 전체 길이가 큰 주파수 변화를 이루기 위하여 약 500㎛ 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
약 500㎛ 이상으로 공진기의 길이를 증가시킴으로써 유도 방출의 결과로서 발생된 빛의 비율에 대한 것으로서 유도 방출의 결과로서 발생된 빛의 비율이 증가하고 공진기 길이의 이같은 증가는 레이저 발진의 주파수 이동을 초래한다. 결과적으로, 출력 광 비임의 스펙트럼의 폭은 약 2MHz 또는 수백 MHz로 감소될 수 있다. 더욱이 약 500㎛ 이상으로 레이저 다이오드의 길이를 증가시킴으로써 레이저 발진에 있어서 발생된 열이 효과적으로 사라진다. 이 특징은 레이저 다이오드의 출력 광 전력을 증가시키기 위해 유리하다. 보다 더 긴 공진기를 사용함으로써 얻어진 보통의 장점에 좀더 추가하면, 증가된 길이를 갖는 공진기를 사용하는 것이 증가된 길이의 공진기를 가지는 레이저 다이오드가 광 방사의 큰 강도가 공진기의 중심부에 대응하는 곳에서 발생되도록 레이저 다이오드의 길이 방향을 따라 광 방사의 분포를 나타내는 본 발명의 DFB 레이저 다이오드에서 특히 바람직하다. 이 특징은 레이저 다이오드의의 주파수 범위를 증가시키기 위한 본 발명의 레이저 다이오드에서 특히 유리하다.
제11도는 레이저 다이오드의 발진 주파수의 가변 범위와 분할 전극 109의 길이 Lc 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 제11도에서 알 수 있는 바와 같이, 전극 109의 길이 Lc로서 증가한 주파수 범위가 증가한다. 100GHz보다 큰 주파수 범위를 성취하기 위하여 공진기의 전체길이 L에 관하여 선택된 전극길이 Lc의 비는 0.25 이상인 것이 바람직하다.
위상 이동영역 115는 레이저 다이오드가 공진기 구조 103a에서 광 방사의 충분한 농도가 형성되도록 구성될 수 있을 때, 그리고 전극 109가 광 방사 강도의 최대에 대응하여 제공될 때 레이저 다이오드 100으로 부터 생략될 수 있다. 예를들면, 영역 115가 제공되지 않은 강도 분포를 나타내는 곡선 0에서 충분히 예리한 피크가 존재할 때 레이저 다이오드는 변조의 효율이 감소할지라도 만족스럽게 동작할 수 있다.
다음, 본 발명의 두번째 실시예는 두번째 실시예의 DFB 레이저 다이오드 100'를 나타내는 제12a도와 제12b도에 의거하여 서술될 것이고, 여기서 제12a도와 제12b도에 의거하여 서술될 것이고, 여기서 제12a도는 평면도, 제12b도는 선 12-12'를 따라 얻어진 투시적인 단면도를 나타낸다.
첫째로, 제12b도에 의거하여 DFB 레이저 다이오드 100'는 글루브 141이 구조 100'의 표면으로 부터 확장하고 기판 101에 도달하도록 메사 구조의 양쪽에 한쌍의 글로브 141을 제공하는 것을 제외하고는 첫번 째 실시예와 비슷한 반도체층 101-107의 층으로 된 구조를 갖는다. 전극 108a, 108b에 각각 대응하여 구조 100'의 길이방향을 따라 다수의 글루브 141이 제공된다는 것을 알아야 하고, 여기서 길이방향을 따라 배열된 글루브의 각각은 분리영역 142에 의하여 이웃하는 글루브로 부터 분리된다. 더욱이, 분리 영역 142를 포함하는 접촉층 107의 상단 표면과 글루브 141의 표면은 전극 108a, 108b 또는 109가 그것에 의하여 접촉층 107과 접촉하는 개구 122가 형성되는 절연막 114'에 의하여 덮혀진다. 글로브 141의 각각은 약 3-4㎛의 깊이를 가지며 측방향에서 약 10-20㎛로 서로 분리되어 배치되고, 따라서 마주보는 글루브 141 사이에 두번째 메사 구조를 형성한다.
본 발명에 따라, 두번째 메사 영역이 글루브 141 위의 영역으로 부터 글루브 141에 의하여 분리되고 그것에 의하여 p형 층 112와 n형 영역 113 사이의 경계에서 형성된 기생용량의 영향이 글루브 14에 의하여 제거된다. 글루브가 분리영역 142에 의하여 레이저 다이오드 100'의 길이방향에서 서로 분리되므로써, 글루브가 연속일 때 미완성의 패턴화 때문에 발생할 수 있는 분할전극 108a, 108b 및 109 사이의 원하지 않는 전도의 문제가 명확하게 방지된다. 분리영역 142가 캐리어 주입때문에 활성층 104에서 흡수영역을 형성함으로써, 영역 142의 길이가 약 10-30㎛으로 선택되는 것이 바람직하다. 전술된 구조의 결과로서 1GHz를 초과하고, 약 10GHz에 도달하는 고속 변조가 신뢰 가능하게 성취될 수 있다.
다음, 본 발명의 DFB 레이저 다이오드의 제조과정을 제13a-13F로에 의거하여 설명한다.
제13a도에 의거하여 레이저 다이오드 100을 형성하는 반도체 층의 매립 구조가 n형 GaInAsP 웨이브 가이드층 103, 도핑되지 않은 GaInAsP 활성층 104 및 n형 InP 클래드층 106을 연속적으로 적층하고, 1-2㎛의 폭을 가지는 메사 구조를 형성하기 위하여 적당한 산화 실리콘 마스크(설명되지않았음)를 사용하므로써 형성된 층으로 된 구조를 선택적으로 에칭하고, 이온주입으로 메사 구조를 매립하기 위하여 p형 InP층 112와 n형 InP 클래드층 106을 연속적으로 증착하고, 층 112와 층 106 사이의 경계에 대응하는 매립층 113을 형성하기 위하여 어닐링 처리를 하고, 산화 실리콘 마스크를 제거하며, 클래드층 106 위에 p+형 GaInAsP 접촉층 107을 증착하므로써 형성된다. 더욱이, 포토레지스트 120은 제13a도에 도시된 바와 같이 접촉층 107 위에 증착된다.
다음, 포토레지스트 120은 제13a도의 구조에 형성되는 글루브 141에 따라 패턴화되고 개구는 제13b도에 도시된 바와 같이 포토레지스트 120에 형성된다.
다음, 마스크로서 포토레지스트 120을 사용하여 글로브 141이 제13c도에 도시된 바와 같이 에칭으로 형성되고 글루브 141의 표면과 접촉층 107의 상단 표면은 산화실리콘막 114'에 의하여 덮혀진다. 제13c도와 제13d도에 도시된 바와 같이 쌍의 글루브 141에 의하여 다른 메사 구조가 형성된다. 이 두번째 메시 구조는 대표적으로 5-8㎛의 폭을 갖는다. 더욱이, 개구 122는 그 위에 제공된 접촉층 107, 전극 108a, 108b 또는 109 사이의 전기적인 접촉을 허용하기 위해 산화실리콘막 114'에 형성된다.
다음, 티타늄/백금층 161이 제13e도에 도시된 바와 같이 산화 실리콘막 114 위에 균일하게 제공되고, 글루브 141에 대응하는 티타늄/백금층 161 위에 적당한 레지스트 패턴(도시되지 않았음)을 제공한 후에 금/게르마늄/니켈층 162가 티타늄/백금층 161 위에 증착된다. 그것에 의하여, 제13e도에 도시된 구조가 형성된다. 다음, 레지스트 패턴이 제거되고 층 161이 마스크로서 층 162를 사용하여 반응 이온에칭공정(RIE)에 의하여 선택적으로 제거된다. 결과적으로, 제12b도의 사시도의 끝에 도시된 단면도에 대응하는 제13f도에 도시된 구조가 얻어진다. 이와같이 얻어진 구조가 제12a도와 제12b도에서 알수 있는 바와 같이 서로 완전히 분리되어 분할전극 108a, 109 및 108b를 갖는다.
전극 108a, 108b 및 109의 증착은 전극의 일부가 글루브 141을 가로질러 옆으로 연장되도록 행해지고, 따라서 전극층 161과 162의 증착시간에 에칭공정과 포토레지스트를 생략하여 간단히 함으로써 어려움없이 글루브를 채울 수 있다. 따라서, 글루브 141로 형성되고 제12b도에 도시된 바와 같이 전극 108a, 108b 및 109를 가지는 레이저 다이오드가 제조된다. 글루브 141이 길이 방향으로 잘려지므로써, 전극 108a, 108b 및 109 사이의 분리가 미완성되지 않을 것이며 레이저 다이오드의 신뢰 가능한 동작이 성취될 수 있다.
이와 같이 제조된 레이저 다이오드에서, 글루브 141은 레이저 다이오드의 연장된 방향에서 세그먼트로 분리된다. 그것에 의하여, 분할전극 108a, 108b 및 109 사이의 전기적인 분리가 완성되고 전극들 사이의 짧은 서큐팅(circuiting)이 명확하게 방지된다. 더욱이, 기생 용량의 바람직하지 못한 효과가 이미 상술된 바와 같이 글로브 141을 준비함으로써 감소된다.
제14a도는 반도체 구조에서 글루브를 형성하기 위하여 반도체 장치의 제조에 사용된 마스크의 대표적인 예를 나타내며, 제14b도는 제14a도의 마스크에 의하여 형성된 글루브의 예를 나타낸다. 제14b도에 도시된 바와 같이 개구 121의 끝에서 직선끝을 가지는 마스크를 사용하여 형성된 글루브 141은 반도체 크리스탈의 크리스탈 오리엔테이션에서 다른 에칭 비율의 결과로서 나타나는 확대된 끝을 갖는다. 활성층 104가 글루브들 141 사이에 형성되므로써 글루브 141의 이와같이 확대된 끝이 레이저 발진의 효율에 있어 심각한 감소를 초래할 수도 있다. 활성층 104의 폭이 단지 1-2㎛이다.
본 발명에서, 제15a도 또는 제15b도에 도시된 마스크가 그의 끝에서 글루브를 확대하지 않고 글루브 141을 형성하기 위해 사용되며, 여기서 마스크의 각각은 개구의 폭 W가 글루브 141의 끝을 향하여 점차적으로 감소되는 개구 121을 가지며, 제15a도는 121이 굽은 에지를 갖는 경우를 나타내고, 제15b도는 개구 121이 직선 에지를 갖는 경우를 나타낸다. 폭 W가 점차적으로 변화되는 끝 영역 L의 길이는 폭 W의 최대로서 4-5배 만큼 크게 선택될 수 있다. 반대로, 글루브 141은 제15c도의 마스크를 사용하여 형성될 수도 있다. 이 마스크에서, 끝 영역 L에 대응하는 개구의 끝을 향하여 증가하는 그들 사이에서 분리되는 연장된 한쌍의 개구 121'가 형성된다. 그것에 의하여 그의 끝에 있는 개구 121' 사이의 분리는 외부영역 L에 있는 개구 121'사이의 분리 X의 두 배 만큼 증가될 수 있다. 제15a-15c도에 배치된 마스크를 사용하여 실제로 직선 글루브 141을 얻을수 있다. 제16도는 제13d도 단계의 결과로서 형성된 구조의 평면도를 나타낸다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 글루브 141은 레이저 다이오드 100'의 길이 방향으로 서로 잘려지거나 분리되고 제14b도에 도시된 종래의 글루브와 대조적으로 어떤 것도 확대되지 않고 정의된 끝 부분을 갖는다.
다음, 회절격자 102에서 위상 이동영역 115를 형성하는 과정이 제17도에 의거하여 명백하게 서술될 것이다. 보다 구체적인 설명은 Shirasaki 등에 의한 논설(M.Shirasaki, h.Soda, S.Yamakoshi and H. Nakajima, "4-shifted DFB-LD Corrugation Formed by a Novel Spatial Phase Modulating Mask", 5th International Conference on Integrated Optics and Optical Fiber Communication, 11th European Conference on Optical Communication (IOOc-ECOC'85), Venetia, Italy, October 1-4, 1985, Technical Digest Vol. 1, pp. 25-28)에서 알 수가 있다.
제17도에 의거하여 아르곤 또는 헬륨-카드뮴으로 부터의 한쌍의 레이저 비임의 위상 이동영역 115가 제공되는 것에 대응하여 2.2㎛의 단계 H로 제공된 석영의 투명한 위상판 180을 통하여 입사 각 θr과 θR의 서로 다른 두 개의 각을 갖는 포토레지스트에 의하여 코팅된 기판 101위에 조사된다. 단계 H의 왼쪽에서 판에 입사하는 레이저 비임의 광 경로는 단계 H의 오른쪽에서의 광 경로와 다르고, 단계 H에 대응하는 두개의 레이저 비임의 간섭의 결과로서 포토레지스트 위에 형성된 규칙적으로 반복된 간서 밴드의 이동을 나타낸다. 포토레지스트의 전술된 노광후에 기판 101은 노광된 포토레지스트를 사용하여 패턴화되고 위상 이동영역 115에 대응하는 λ/4의 위상 이동을 포함하는 골이 제17도에 도시된 바와 같이 격자 102로서 기판 101위에 형성된다.
다음, 본 발명의 세번 째 실시예를 제18도에 의거하여 설명한다. 제18도에 있어서, 이전 도면들에 의거하여 이미 설명된 부분에 대응하는 부분들에 대하여는 동일 참조번호를 부여하였고, 그의 설명은 생략한다.
제18도에 의거하여 DFB 레이저 다이오드는 전극 108a와 109사이의 갭과 전극 109와 108b 사이의 갭 각각에 일반적으로 대응하는 두 개의 위상 이동영역 115a와 115b를 갖는다. 그것에 의하여, 공진기 구조 103a에서 설정된 광 방사의 강도 분포에서 두 개의 피크가 나타나고 전극 109 아래의 광 반사의 강도가 균일하게 증가된다. 특히, 광 방사의 피크 Pmax의 강도가 전극 109에 대응하는 폭을 가지며 전극 109에 인가된 변조신호에 발진 파장을 변조하는 혀율은 개선된다. 다시말하면 레이저 다이오드의 발진 파장의 큰 이동은 제18도의 구조에 의하여 성취될 수 있다. 위상 이동영역 115a와 115b의 위치는 전극 109에 일반적으로 대응하는 폭과 충분한 높이를 갖는 최대 Pmax가 나타나도록 선택될 수 있으며, 위치는 전극 108a와 109 사이의 개 또는 전극 109와 108b 사이의 개에 대응하는 위치로 제한되지 않는다.
다음, 본 발명의 DFB 레이저 다이오드가 네번 째 실시예를 제19도에 의거하여 설명한다.
이후 설명되는 실시예에 있어서, 공진기 구조 103a의 광 방사강도의 동일하지 않은 분포는 이미 설명된 바와 같이 회절격자 102의 위상 이동영역 115에 의하여 임의적으로 발생된다. 이와 같은 구조에서, 두번째 모드의 레이저 발진이 레이저 발진의 강도가 공진기 구조 103a의 끝에서 가장 강하고 구조 103a의 중심에서 가장 약하게 발생되는 경향이 있다. 이와 같은 발진 모드는 전극 109에 인가된 변조신호에 영향을 받지 않고, 이 두번째 모드의 레이저 발진의 강도는 가능한한 작게 억제되는 것이 바람직하다.
제19도의 구조는 바람직하지 않는 두번째 모드를 제거하거나 억제하기 위하여 지정된 것이다. 제19도에 의거하여 회절격자 102를 형성하는 골의 깊이는 회절격자의 깊이가 공진기 구조 103a의 끝부분 L1에서 작고 공진기 구조의 중심부 Lc에서 크도록 변화된다. 그것에 의하여 공진기 구조 103a의 특성 인자 Q가 그의 끝부분에 대응하여 감소되고 공진기 구조의 끝부분에서 큰 진폭을 가지는 두번째 모드의 발진이 효과적으로 억제된다. 동시에, 공진기 구조의 중심부에 대응하는 큰 진폭을 가지는 첫번 째 모드가 제19도의 아래부분에 도시된 바와 같이 효과적으로 향상된다.
다음, 전극 109 바로 아래에 있는 공진기 구조 103a의 부분에서 광 방사의 평평하고 강한 강도와 두번째 모드의 효과적인 억제와 함께 전극 108a와 108b 바로 아래에 대응하는 부분에서 광 방사의 평평하고 약한 강도를 제공하기 위한 본 발명의 다섯번째 실시예가 제20a도와 제20b도에 의거하여 설명된다.
제20a도에 의거하여 전극 109 바로 아래에 있는 다수의 위상 이동영역 115a, 115b 및 115c가 제공되고 그것들과 결합되어 제20b도의 PRIMARY MODE로서 지정된 강도 분포가 공진기 구조 103a에서 설정된다. 더욱이, 회절격자 102를 형성하는 골의 깊이는 골의 깊이가 공진기 구조 103a의 양끝 L1에 대응하고 전극 109 바로 아래에 있는 구조 103a의 중심 L3에 대응하는 곳에서 감소되고, 골의 깊이가 영역L1 또는 영역 L3와 비교하여 중간영역 L2에서 상대적으로 증가되도록 제20a도에 도시된 바와같이 변화된다. 공진구조 103a의 양끝에서 골의 깊이가 감소하므로써 광파와 격자 사이의 상호작용의 정도를 나타내는 결합 상수가 감소된다. 다시말하면, 이 영역에서 공진기의 특정인자 Q가 감소되고 이 영역에 대응하는 최대 강도를 가지는 두번째 모드 레이저 발진이 사실상 감소된다. 한편, 전극 109의 중심부에서 감소된 골 깊이는 이 영역에서 광 강도의 예리한 피크를 평평하게 하는데 기여한다
다음, 제20a도의 실시예에 사용된 회절격자 102의 제조방법을 제21a-21e도에 의거하여 설명한다. .
제21a도에 의거하여 네가티브 포토레지스트 181이 기판 101위에 증착되고 격자의 정의하는 아르곤 또는 헬륨-카드뮴 레이저의 간섭 패턴에 따라 패턴화된다. 이 공정시, 제17도에 도시된 바와 같이 위상이동판 180이 사용될 수 있다.
다음, 제21b도에 도시된 단계에서 기판 101이 마스크로서 네가티브 포토레지스트 181을 사용하여 가볍게 에칭되고, 제21c도의 단계에서 포지티브 포토레지스트 182는 골의 깊이가 얕게 되는 영역에 대응하여 증착된다.
제21d도의 단계에서, 기판 101은 또다른 에칭 공정으로 처리되고 여기서 포토레지스트 181 또는 포토레지스트 182에 의하여 보호되지 않은 기판 101의 부분은 설명된 바와같이 깊게 글루브된다. 포토레지스트 181과 182의 제거후에 다른 골 깊이를 가지는 제21e도에 도시된 구조가 얻어진다.
제 22a-22F도는 다른 골 깊이를 가지는 회절격자 102를 형성하기 위한 다른 단계를 나타낸다.
제22a도에 의거하여, 네가티브 포토레지스트 181을 받치는 기판 101이 회절격자 102에 따라 패턴화되고 포지티브 포토레지스트 182는 골 깊이가 감소되는 영역을 보호하기 위하여 제 22b도의 단계에서 선택적으로 증착된다.
다음, 제22c도의 단계에서 기판 101의 노출된 부분이 에칭에 의하여 글루브되고, 제22d도의 단계에서, 포지티브 포토레지스트 182는 제거된다. 네가티브 포토레지스트 181에 의하여 부분적으로 에칭되고 선택적으로 보호되는 구조가 얻어진다.
에칭 공정을 다시 적용하므로써 이미 에칭된 영역에서 깊은 골이 형성되고, 제22e도에 도시된 바와같이 포지티브 포토레지스트 182에 의하여 보호되는 영역에서 얕은 골이 형성된다. 포토레지스트 181을 제거함으로써 골의 깊이가 변화되는 회절격자 102가 제22f도에 도시된 바와 같이 얻어진다.
다음, 본 발명의 DFB 레지저 다이오드의 여섯번째 실시예를 제23a도와 제23b도에 의거하여 설명한다. 도면에서, 이전 도면에 의거하여 이미 설명된 부분에 대응하는 부분에 대하여는 동일 참조번호를 부여하였고, 그의 설명은 생략한다.
구조를 나타내는 제23a도에 의거하여 레이저 다이오드의 회절 격자 102는 골이 전극 109바로 아래의 격자 102의 중심영역 Lc로 부터 전체적으로 제거되도록 형성된다. 영역 Lc로부터 골을 제거하는 것에 대하여, 이 영역에서 광 방사의 강도 분포의 날카로운 피크가 평평해지고, 제22b도에 도시된 바와같이 광 방사 강도의 분포의 분포 프로파일이 얻어진다. 영역 Lc에 양쪽에서 회절격자를 형성하는 골로부터의 반사 때문에 이 영역에서 광 방사의 충분한 농도가 나타난다. 높은 광 강도가 전체 영역 Lc에 대응하여 존재함으로써, 전극 109에 인가된 변조신호에 응답하는 변조의 효율이 현저하게 개선된다.
본 발명이, 지금까지 서술된 웨이브 가이드층이 기판과 활성층 사이에 제공되고 활성층과 웨이브 가이드층 사이의 인터페이스에 형성된 회절격자를 갖는 구조를 가질지라도, 본 발명은 이러한 실시예들로 제한되지 않으며 웨이브 가이드층이 활성층의 윗쪽에 또는 활성층의 양쪽에 제공될 수도 있다. 그것들과 결합되어 회절격자가 활성층의 양쪽에 제공될 수도 있다. 그것들과 결합되여 회절격자가 활성층의 상단 표면을 따라 제공될 수도 있다. 더욱이, 웨이브 가이드층은 활성층에 형성된 광 방사가 웨이브 가이드층에 전달되도록 활성층과 웨이브 가이드층 사이의 광 상호작용이 긴만큼 활성층으로부터 분리된다. 이 경우에, 회절격자는 활성층의 상단 또는 바닥 표면위에 제공되지 않고 활성층으로부터 분리된다. 더욱이, 본 발명은 활성층이 그안에 양자 웰(well)을 형성하기 위해 감소된 두께를 갖는 얇은 활성층의 수가 양자 웰을 정의하는 전위 장벽을 제공하는 장벽층의 수에 의하여 샌드위치되는 다수의 양자 웰(MQW)을 가지는 경우의 영역을 포함한다.
더욱이, 본 발명은 지금까지 설명된 실시예에 제한되지 않으며 다양한 변화와 변경이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 행해질 수 있다.

Claims (19)

  1. 상단표면과 바닥표면을 갖고, 기판의 전단과 그 전단에 마주하는 기판의 후단 사이에서 길이방향으로 연장된 기판(101), 기판의 전단과 후단에 각각 대응하는 활성층의 전단과 활성층의 후단 사이에서 길이방향으로 연장하기 위하여 기판의 상단표면상에 제공되고, 서로 평행하게 연장하는 상단의 표면과 바닥표면을 갖고 활성층의 상단표면과 바닥표면이 기판의 상단표면에 평행하게 연장하도록 제공되고, 캐리어의 재조합으로 발생된 유도 방출의 결과로서 광 방사를 일으키기 위하여 캐리어가 쥬입되는 활성층(104), 활성층의 전단과 후단에 각각 대응하는 웨이브 가이드층의 전단과 웨이브 가이드층의 후단 사이에서 길이방향으로 연장되고, 서로 평행하게 연장하는 상단표면과 바닥표면을 갖고 웨이브층의 상단표면과 바닥표면이 활성층의 상단표면과 바닥표면에 평행하게 연장하도록 제공되고, 활성층에 형성되는 광 방사가 웨이브 가이드층에 전송되고 길이방향으로 웨이브 가이드층을 통과하여 전달되도록 활성층에 광 결합을 하기 위하여 활성층의 부근에 제공되는 웨이브 가이드층(103), 웨이브 가이드층 전후에서 길이방향으로 전달하는 광 방사를 반사하기 위하여 웨이브 가이드층상에 제공되는 회절격자수단(102), 활성층의 전단과 후단에 각각 대응하는 클래드층의 전단과 클래드층의 후단 사이에서 길이방향으로 연장되고, 서로 평행하게 연장하는 상단표면과 바닥표면을 갖고 클래드층의 상단표면과 바닥표면이 활성층의 상단표면과 바닥표면에 평행하게 연장하도록 웨이브 가이드층과 활성층상에 제공되고, 활성층에서 일어난 광 반사가 클래드층으로의 누설을 방지하도록 활성층내에 광 방사를 한정하기 위한 클래드층(106), 클래드층을 따라 캐리어를 활성층으로 주입하기 위하여 클래드층의 상단표면상에 제공되고, 서로 분리되어 길이 방향으로 정렬되기 위하여 클래드층 상단표면에 배치 되는 다수의 분할전극(108a, 108b, 109)으로서, 상기 분할전극중 첫번째 분할전극은 활성층에서 형성된 광 방사가 최대 강도 레벨을 갖는 활성층의 부분에 대응하여 제공되어, 변조신호를 수신하기 위해 접속 가능하고 다른 전극과 전기적으로 분리되며, 다른 전극은 구동신호를 수신하기 위해 접속 가능한 다수의 분할전극, 및 기판을 거쳐 캐리어를 활성층으로 주입하기 위한 기판의 바닥표면에 제공된 후면전극(109)을 포함하는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  2. 청구범위 제 1 항에 있어서, 회절격자수단(102)이 활성층에서 광 방사의 국부적인 집속을 유도하기 위한 방사집속수단(115)을 더 포함하고, 활성층에서 형성된 광 방사가 최대 강도 레벨을 갖는 활성층의 부분에 대응하여 제공된 분할전극중 적어도 하나(109)가 방사집속수단위의 클래드층(106) 상에 제공되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  3. 청구범위 제 2 항에 있어서, 회절격자수단(102)은 소정의 피치로 반복된 요철을 반복하여 기판(101)과 웨이브 가이드층(103) 사이에서 형성된 골형 인터페이스를 포함하고, 방사집속수단은 골형 인터페이스가 위상 이동영역의 양쪽에서 같은 피치를 갖되, 위상 이동 영역의 한쪽의 위상이 위상 이동영역의 다른쪽의 위상과 다르도록 위상 이동영역(115)에서 주기적인 반복이 중단되는 위상 이동영역을 포함하고 분포귀환형 레이저 다이오드.
  4. 청구범위 제 3 항에 있어서, 회절격자수단(102)에 골을 형성하여 인접하는 요철 사이에서의 분리가 골의 1/4 피치로 위상 이동영역에 대응하여 증가되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  5. 청구범위 제 2 항에 있어서, 분할전극중 적어도 하나(108a, 106b)가 두번째 분할전극으로서 활성층에서 형성된 광 방사가 최소 강도 레벨을 갖는 활성층(104)의 부분에 대응하여 제공되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  6. 청구범위 제 5 항에 있어서, 상기 두번째 분할전극(108a, 108b)이 활성층(104)의 첫번째 끝에 대응하고 길이방향으로 첫번째 끝의 반대쪽의 활성층의 두번째 끝에 대응하여 제공되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  7. 청구범위 제 2 항에 있어서, 상기 레이저 다이오드는 길이방향으로 측정된 길이(L)가 약 500㎛ 이상을 갖는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  8. 청구범위 제 2 항에 있어서, 상기 회절격자수단(102)은 소정의 피치에서 반복된 요흠을 반복하여 기판과 웨이브 가이드층 사이에서 형성된 골형 인터페이스를 포함하고 방사집속수단은 골형의 주기적인 반복을 중단하기 위하여 각각 제공되는 다수의 위상 이동영역(115a, 115b, 115c)을 포함하고 다수의 위상 이동영역은 활성층(104)에서 형성된 광 방사의 강도가 첫번째 전극(109) 아래의 활성층의 부분에 대응하여 최대로 되고 광 방사의 강도가 활성층의 부분내에서 균일하도록 회절격자상에 배치되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  9. 청구범위 제 2 항에 있어서, 상기 회절격자수단(102)은 소정의 피치에서 반복된 요철을 반복하여 기판과 웨이브 가이드층 사이에서 형성된 골형 인터페이스를 포함하고, 상기 회절격자는 광 방사의 강도가 활성층의 전단과 후단에서 최대로 되고 그 강도가 활성층의 전단과 후단 사이의 중심 부분에서 최대로 되도록 광 방사의 강도분포를 나타내는 발진모드에서 레이저 다이오드의 발진이 억제되도록 길이방향으로 변화하는 골이 깊이를 갖는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  10. 청구범위 제 9 항에 있어서, 상기 회절격자수단(102)을 형성하는 골의 깊이는 활성층(104)의 전단과 후단의 부근에 대응하여 감소되고 그 깊이는 활성층의 중심 부분에 대응하여 증가되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  11. 청구범위 제10항에 있어서, 방사집속수단은 회절격자수단(102)을 형성하는 골의 주기적인 반복을 중단하기 위하여 각각 제공하는 다수 위상 이동영역(115a, 115b, 115c)를 포함하고, 상기 다수 위상 이동영역은 활성층(104)에서 광 방사의 강도가 첫번째 전극(109)의 아래의 활성층의 부분에 대응하여 최대로 되고 광 방사의 강도가 활성층의 상기 부분내에서 균일하도록 회절격자수단상에 배치되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  12. 청구범위 제 2 항에 있어서, 회절격자수단(102)은 소정의 피치에서 반복된 요철을 반복하여 기판과 웨이브 가이드층 사이에서 형성된 골형 인터페이스를 포함하고, 골형 인터페이스가 활성층의 전단과 후단 사이에서 활성층의 중심 부분에 대응하는 평평한 인터페이스로 대치되는 분포귀환형 레이저 다이오드.
  13. 변조신호에 응답하여 변할 수 있는 가변 파장을 가지는 코히어런트 광 비임을 발생하기 위한 가변 코히어런트 광원에 있어서, 상단표면과 바닥표면을 가지며 기판의 전단과 전단을 마주보는 기판의 후단 사이의 길이방향으로 연장된 기판(10), 서로 평행하게 연장하는 상단표면과 바닥표면을 가지며 활성층의 상단표면과 바닥표면이 기판의 상단표면과 평행하도록 제공되고, 캐리어의 재조합에 의하여 야기된 유도 방출의 결과로서 광 방사를 발생하기 위한 캐리어가 주입되고, 기판의 전단과 후단에 각각 대응하는 활성층의 전단과 활성층의 후단 사이의 길이방향으로 연장되도록 기판의 상단표면에 제공되는 활성층(104), 서로 평행하게 연장하는 상단표면과 바닥표면을 가지며 웨이브 가이드층의 상단표면과 바닥표면이 활성층의 상단표면 및 바닥표면과 평행하도록 제공되고, 활성층에 형성된 광 방사가 웨이브 가이드층에 전달되고 길이방향으로 그곳을 통하여 전달되도록 활성층과 결합하는 광을 만들기 위하여 활성층의 근처에 제공되고, 활성층의 전단과 후단에 각각 대응하는 웨이브 가이드층의 전단과 웨이브 가이드층의 후단사이의 길이방향으로 연장되는 웨이브 가이드층(103), 길이방향으로 웨이브 가이드층 뒤와 앞에 전달되는 광 방사를 반사하기 위하여 웨이브 가이드층 위에 제공된 회절격자수단(102), 서로 평행하게 연장하는 상단표면과 바닥표면을 가지며 클래드층의 상단표면과 바닥표면이 활성층의 상단표면 및 바닥표면과 평행하게 연장되도록 활성층과 웨이브 가이드층 위에 제공되고, 활성층에서 발생된 광 방사가 클래드층에 누설되는 것을 방지하기 위하여 활성층 내에 광 방사를 갖기 위한 것이며, 활성층의 전단과 후단에 각각 대응하는 클래드층의 전단과 클래드층의 후단 사이의 길이 방향으로 연장된 클래드층(106), 길이방향으로 배열되도록 클래드층의 상단표면에 배치되고, 클래드층을 따라 활성층에 캐리어를 주입하기 위하여 클래드층의 상단표면에 제공되는 다수의 분할전극들(108a, 108b,109) 및 기판을 통하여 활성층에 캐리어를 주입하기 위하여 기판의 바닥표면에 제공되는 후면전극(110)으로 이루어지고, 상기 분할전극중의 적어도 하나(109)는 활성층에 형성된 광 방사가 첫번째 분할전극으로서 최대 강도 레벨을 가지는 활성층의 대응하는 부분에 제공되고, 분할전극중의 적어도 다른 하나는 활성층에 형성된 광 방사가 두번째 전극으로서 최소 강도 레벨을 가지는 활성층의 대응하는 부분에 제공되며, 가변 광원이 첫번째 전극을 통하여 활성층에 첫번째 주입전류(J1)을 공급하기 위한 첫번째 전극(109)에 연결되는 첫번째 전류원수단(152)와 두번째 전극을 통하여 활성층에 두번째 주입 전류를 공급하기 위한 두번째 전극(108a,108b)에 연결된 두번째 전류원 수단(151)을 더 포함하고, 첫번째 주입전류의 주입과 두번째 주입전류의 주입에 응답하여 레이저 발진이 발생되도록 하고 첫번째 주입전류가 두번째 주입전류 보다 작거나 동일하게 되도록 상기 첫번째와 두번째 전류원수단이 첫번째와 두번째 주입전류를 공급하며, 상기 첫번째 전류원 수단이 그위에 겹쳐진 변조신호를 갖는 첫번째 주입전류를 공급하는 가변 코히어런트 광원.
  14. 청구범위 제13항에 있어서, 상기 두번째 전류원 수단(151)이 두번째 주입전류(J2)를 제어하므로써 레이저 다이오드의 출력전력을 제어하는 가변 코히어런트 광원.
  15. 청구범위 제13항에 있어서, 코히어런트 광 비임의 출력 전력을 지시하는 검파신호를 발생하고, 분포 귀환형 레이저 다이오드에 의하여 발생된 코히어런트 광 비임의 출력 전력을 검파하기 위한 광 검파수단(154), 및 분포귀환형 레이저 다이오드에 의하여 발생된 코히어런트 광 비임의 출력 전력이 사실상 일정하게 유지되도록 검파신호에 응답하여 두번째 주입전류를 제어하기 위한 광 검파수단으로부터 검파신호가 제공되는 제어수단(154)을 더 포함하는 가변 코히어런트 광원.
  16. 기판(101), 그곳을 통하여 광 방사를 유도하기 위하여 기판위에 제공된 웨이브가이드층(103), 캐리어의 재조합의 결과로서 광 방사를 발생하고 캐이어가 주입되는 웨이브 가이드층위에 제공되는 활성층(104), 웨이브 가이드층 뒤와 앞에 전달되는 광 방사를 위하여 기판과 웨이브 가이드층 사이의 인터페이스에 제공되고 상기 광 방사가 최대의 강도와 최소의 강도가 존재하도록 활성층을 따라 강도의 동일하지 않은 분포를 가지는 회절격자수단(102), 활성층내에 광 방사를 갖기 위하여 활성층위에 제공된 클래드 층(106), 길이방향으로 배열하기 위하여 클래드층의 상단표면위에 배치되고, 클래드층을 따라 캐리어를 활성층에 주입하기 위한 클래드층의 상단표면위에 제공되는 다수의 분할전극 및 기판을 통하여 활성층에 캐리어를 주입하기 위하여 기판의 바닥표면에 제공되는 후면전극(110)으로 이루어지는 분포귀환형 레이저 다이오드에 의해 발생된 코히어런트 광 비임의 주파수를 제어하는 방법에 있어서, 상기 방법이 분포귀환형 레이저 다이오드가 코히어런트 광 비임을 발생하도록 상기 다수의 분할전극에 구동전류(Is, Ic)를 공급하고, 구동전류에 추가하여 활성층에 형성된 광 방사의 최대의 강도에 대응하여 제공된 분할전극중의 하나의 변조신호(i(t))를 공급하고, 구동전류와 변조신호에 응답하여 발생된 코히어런트 광 비임의 출력 전력을 조정하고 활성층의 광 방사의 최소의 강도에 대응하여 제공된 분할전극에 공급된 구동전류를 제어하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분포귀환형 레이저 다이오드에 의해 발생된 코히어런트 광 비임의 주파수 제어방법.
  17. 청구범위 제16항에 있어서, 구동전류를 공급하는 상기 단계가 첫번째 구동전류가 두번째 구동전류보다 작거나 같도록 광 방사의 최대의 강도에 대응하는 분할전극(109)과 광 방사의 최소의 강도에 대응하는 분할전극(108a, 108b)에 첫번째 구동전류(Ic)와 두번째 구동전류(Is)를 각각 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 기판, 기판위에 제공되고 기판으로부터 위로 돌출하는 메사 구조를 형성하는 웨이브 가이드층, 웨이브 가이드층위에 더 제공되고 기판으로부터 위로 돌출하는 메사 구조를 형성하는 활성층 및 메사 구조를 매립하기 위하여 기판위에 제공된 상단표면에 의하여 규정된 클래드층으로 이루어지는 첫번째 방향으로 연장된 직사각형의 바디를 포함하는 레이저 다이오드의 제조방법에 있어서, 상기 방법이 분할 글루브의 각각의 첫번째 방향으로 연장하고 메사 구조에 대응하는 깊이에 도달하도록 메사 구조의 양쪽에 대응하는 클래드층(106) 위의 첫번째 방향에서 서로 분리되는 다수의 분할 글루브(141)을 형성하고, 분할 글루브를 포함하는 클래드층위에 절연층(114')를 제공하고, 메사 구조를 가로질러 서로 마주보는 한쌍의 분할 글루브 사이에 존재하는 한쌍의 클래브층에 대응하여 각 절연층의 상단표면위에 다수의 접촉 개구(122)를 제공하고, 다수의접촉 개구에 각각 대응하는 다수의 분할전극(108a, 108b, 109)을 제공하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 상단표면과 바닥표면을 갖고, 기판의 전단과 전단에 마주보는 기판의 후단 사이의 길이방향으로 연장된 기판(101), 상단표면과 바닥표면을 가지며, 광 방사가 길이방향으로 웨이브 가이드층을 통하여 전달되도록 그곳을 통하여 광 방사를 유도하기 위해 기판의 상단표면위에 제공되고, 기판으로부터 위로 돌출하는 메사 구조를 형성하며, 기판의 전단과 후단에 각각 대응하는 웨이브 가이드층의 전단과 후단 사이의 길이방향으로 연장되는 웨이브 가이드층(103), 상단표면을 가지며 웨이브 가이드층의 상단표면위에 제공되고, 캐리어의 재조합의 결과로서 광 방사를 발생하고 캐리어가 주입되며, 활성층에서 발생된 광 방사가 웨이브 가이드층에 전달되고 그곳을 따라 유도되며, 기판으로부터 위로 돌출하는 메사 구조를 형성하고, 웨이브 가이드층의 전단과 후단에 각각 대응하는 활성층의 전단과 후단 사이의 길이 방향으로 연장되는 활성층(104), 길이방향으로 웨이브 가이드층 뒤에 앞에 전달되는 광 방사를 반사시키기 위하여 기판의 상단표면과 웨이브 가이드의 바닥표면 사이의 인터페이스에 제공된 회절격자수단(102), 상단표면을 가지며 활성층에서 발생된 광 방사가 클래드층에 누설되는 것을 방지할 수 있도록 활성층내에 광 방사를 갖기 위하여 활성층의 상단표면위에 제공되고 활성층의 전단과 후단에 각각 대응하는 클래드층의 전단과 후단 사이의 길이방향으로 연장되는 클래드층(106), 및 기판을 통하여 활성층에 캐리어를 주입하기 위하여 기판의 바닥 표면에 제공되는 후면전극(110)으로 이루어지는 분포귀환형 레이저 다이오드에 있어서, 분할 글루브의 각각의 길이방향으로 연장하고, 길이방향으로 메사 구조의 각 사이드에 배열되어 서로 분리되며, 메사 구조에 대응하는 깊이에 도달하도록 메사 구조의 양쪽에서 클래드층 위에 제공된 다수의 분할 글루브(141), 길이방향으로 배열되어 클래드층의 상단표면위에 배치되고, 클래드층을 따라 활성층에 캐리어를 주입하기 위하여 다수의 분할 글루부에 대응하는 클래드층의 상단표면위에 제공되는 다수의 분할전극(108a, 108b, 109)을 더 포함하며, 상기분할전극중의 적어도 하나가 활성층에서 형성된 광 방사가 최대의 강도 레벨를 가지는 활성층의 일부에 대응하여 첫번째 분할전극으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 분포귀환형 레이저 다이오드.
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