JPH02280394A - 分布帰還型半導体レーザの製造方法 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02280394A JPH02280394A JP10220789A JP10220789A JPH02280394A JP H02280394 A JPH02280394 A JP H02280394A JP 10220789 A JP10220789 A JP 10220789A JP 10220789 A JP10220789 A JP 10220789A JP H02280394 A JPH02280394 A JP H02280394A
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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〕
この発明は、狭スペクトへ線幅を実現するための回折格
子を備えた半導体レーザに関するものである。
子を備えた半導体レーザに関するものである。
第５図は、例えばＹ、Ｉｔａｙａ ｅｔ、ａｌ、、 Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ。
ｌｅｃｔｒｏｎ。
Ｌｅｔｔ、、Ｖｏｌ、１８． Ｎｏ、２３ Ｐ、１００
６（１９８２）に示された分布帰還型（ＤＦＢ）半導体
レーザを示す断面図であり、図において、１はｎ Ｉ
ｎＰ基板、１２はｎ−Ｉ ｎ Ｐクラッド層、２はｎ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ活性層、３はｐ −Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回折格子層、６はｐ −Ｉ ｎ
Ｐクラッド層、７はｐ ” −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓＰコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、５は回折
格子であり、回折格子層３のクラッド層６側に凹凸を形
成して回折格子層３の膜厚を周期的に変化させている。
６（１９８２）に示された分布帰還型（ＤＦＢ）半導体
レーザを示す断面図であり、図において、１はｎ Ｉ
ｎＰ基板、１２はｎ−Ｉ ｎ Ｐクラッド層、２はｎ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ活性層、３はｐ −Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回折格子層、６はｐ −Ｉ ｎ
Ｐクラッド層、７はｐ ” −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ
ｓＰコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、５は回折
格子であり、回折格子層３のクラッド層６側に凹凸を形
成して回折格子層３の膜厚を周期的に変化させている。
次に動作について説明する。
従来のＤＦＢレーザは上記のような構造であり、ｐｆＳ
極８とｎ電極９の間に順方向バイアスを加えるとｐ電極
８から正孔が、ｎ電極９からは電子が注入され、活性Ｒ
２で再結合が起こり発光する。
極８とｎ電極９の間に順方向バイアスを加えるとｐ電極
８から正孔が、ｎ電極９からは電子が注入され、活性Ｒ
２で再結合が起こり発光する。
この素子は屈折率の大きな活性層２や回折格子層３を、
屈折率の小さなｎ −Ｉ ｎ Ｐクラッド９１２とｐ
−１ｎ ＰクラッドＨ６ではさんだ導波路構造になって
いるため、発光した光は活性層２と回折格子層３内およ
びその近傍を層に平行な方向に伝搬する。また、回折格
子層３の上に回折格子５を形成しているため、回折格子
５の方向に実効的な屈折率の周期的な変化が生じている
。この回折格子５の周期を、発光した光がブラ・ソゲ反
射を受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を
満たす波長のみが導波路構造の中で反射を繰り返し発振
する。
屈折率の小さなｎ −Ｉ ｎ Ｐクラッド９１２とｐ
−１ｎ ＰクラッドＨ６ではさんだ導波路構造になって
いるため、発光した光は活性層２と回折格子層３内およ
びその近傍を層に平行な方向に伝搬する。また、回折格
子層３の上に回折格子５を形成しているため、回折格子
５の方向に実効的な屈折率の周期的な変化が生じている
。この回折格子５の周期を、発光した光がブラ・ソゲ反
射を受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を
満たす波長のみが導波路構造の中で反射を繰り返し発振
する。
従来のＤＦＢレーザは以上のように構成されているので
、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定数が共振器方
向に一様であり、そのときの共振器内の光強度分布は第
２図の曲線１ｏのように中心付近で光強度が増大した形
になり、そのため、高出力時に、いオ〕ゆる軸方向空間
的ホールバーニングが起こり、モードの不安定化が生じ
、狭スペクトル線幅特性が得られないなどの問題点があ
った。
、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定数が共振器方
向に一様であり、そのときの共振器内の光強度分布は第
２図の曲線１ｏのように中心付近で光強度が増大した形
になり、そのため、高出力時に、いオ〕ゆる軸方向空間
的ホールバーニングが起こり、モードの不安定化が生じ
、狭スペクトル線幅特性が得られないなどの問題点があ
った。
これを避けるためには、結合定数を小さ（するという方
法が考えられるが、こうすると分布帰還を受ける光が少
なくなるので、しきい値利得が上昇、すなわちしきい値
電流が上昇してしまうという問題があった。
法が考えられるが、こうすると分布帰還を受ける光が少
なくなるので、しきい値利得が上昇、すなわちしきい値
電流が上昇してしまうという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高出力時にもモードが安定した狭スペクト
ル線幅特性が得られる半導体レーザを得ることを目的と
する。
れたもので、高出力時にもモードが安定した狭スペクト
ル線幅特性が得られ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、回折格子の振幅を変え
て共振器方向の結合定数を変化させたものである。
て共振器方向の結合定数を変化させたものである。
この発明においては、例えば共振器方向の結合定数を中
央部で弱くすれば軸方向空間的ホールバーニングを抑制
することが可能になる。
央部で弱くすれば軸方向空間的ホールバーニングを抑制
することが可能になる。
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。
第１図（ａ）〜（ｅ）はこの発明の分布帰還型半導体レ
ーザの一実施例の製造過程を説明するための断面図であ
る。
ーザの一実施例の製造過程を説明するための断面図であ
る。
図において、第５図と同一符号は同一または相当のもの
を示し、４はｐ −Ｉ ｎ Ｐキャップ層である。
を示し、４はｐ −Ｉ ｎ Ｐキャップ層である。
以下、その製造過程を述べることによって構造を説明す
る。
る。
まず、ｎ −Ｉ ｎ Ｐ基板１上にｎ −１ｎ Ｇ ａ
Ａ ｓＰ活性ＮＩ２、ｐ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ回折格子層３、ｐ −Ｉ ｎ Ｐキャップ層４を順
次成長させる。なお、キャップ層４の膜厚をｔとする〔
第１図（ａ）〕。
Ａ ｓＰ活性ＮＩ２、ｐ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ回折格子層３、ｐ −Ｉ ｎ Ｐキャップ層４を順
次成長させる。なお、キャップ層４の膜厚をｔとする〔
第１図（ａ）〕。
次に、通常のフォトリソグラフィ等によりキャップ層４
の中央付近を覆うパターンを形成し、それをエツチング
マスクとしてキャップ層４の両端部をエツチングし、膜
厚がｓｌなるようにする。
の中央付近を覆うパターンを形成し、それをエツチング
マスクとしてキャップ層４の両端部をエツチングし、膜
厚がｓｌなるようにする。
なお、Ｓ＝０となっても構わない。ここでエツチングを
行った領域を領域■、エツチングを行っていない領域を
領域■とする〔第１図（ｂ））０さらに、二光束干渉露
光法等によって回折格子パターン形成後、化学エツチン
グ等で深さがｔ以上になるようにエツチングを行い、分
布帰還用の回折格子５を形成する〔第１図（Ｃ））。
行った領域を領域■、エツチングを行っていない領域を
領域■とする〔第１図（ｂ））０さらに、二光束干渉露
光法等によって回折格子パターン形成後、化学エツチン
グ等で深さがｔ以上になるようにエツチングを行い、分
布帰還用の回折格子５を形成する〔第１図（Ｃ））。
この際、領域Ｉと領域■でキャップ層４の膜厚Ｓを上記
のように変化させている。ので、従来例にように回折格
子５の形成時のエツチング深さが一様であれば、−様な
振幅になってしまうのではなく、エツチング深さが一様
であっても回折格子５の振幅を変えることができろ。
のように変化させている。ので、従来例にように回折格
子５の形成時のエツチング深さが一様であれば、−様な
振幅になってしまうのではなく、エツチング深さが一様
であっても回折格子５の振幅を変えることができろ。
そしてさらに、ｐ−ＩｎＰクラッド層６１．＋−Ｔ ｎ
Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐコンタクト層７を結晶成長させる
〔第１図（ｄ））Ｑこのとき、同じ組成であるｐＩｎＰ
キ＋ツブ層４とｐ −１ｎ ＰクラッドＨ６は一体化し
、結果的に回折格子５の振幅が領域■では大きく、領域
■では小さくなる。
Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐコンタクト層７を結晶成長させる
〔第１図（ｄ））Ｑこのとき、同じ組成であるｐＩｎＰ
キ＋ツブ層４とｐ −１ｎ ＰクラッドＨ６は一体化し
、結果的に回折格子５の振幅が領域■では大きく、領域
■では小さくなる。
そして最後に、ｐ電極８およびｎ電極９を形成すること
により素子が完成する〔第１図（Ｑ））。
により素子が完成する〔第１図（Ｑ））。
次に動作について説明する。
上記のように構成されたこの実施例のＤＦＢｂザにおい
ても、従来例と同様にｐ電極８とｎ電極９の間に順方向
バイアスを加えると、活性層２にキャリアが注入され再
結合が起こり発光する。
ても、従来例と同様にｐ電極８とｎ電極９の間に順方向
バイアスを加えると、活性層２にキャリアが注入され再
結合が起こり発光する。
また、この実施例のＤＦＢレーザも従来例と同様に、導
波路構造により発光した光が活性層２に平行な方向に伝
搬するほか、回折格子層３の膜厚が周期的に変化して回
折格子５を形成しているため、ブラッグ反射条件を満゛
たす波長の光のみが分布帰還を受け、やがて発振する。
波路構造により発光した光が活性層２に平行な方向に伝
搬するほか、回折格子層３の膜厚が周期的に変化して回
折格子５を形成しているため、ブラッグ反射条件を満゛
たす波長の光のみが分布帰還を受け、やがて発振する。
ここで光が分布帰還を受ける割合を示す結合定数は、主
に回折格子５の振幅によって決まるが、この実施例の素
子における回折格子５の振幅は、領域■で大きく、領域
■で小さくなっているため、結合係数は共振器の中央付
近で小さ（、端面付近で大きくなっている。
に回折格子５の振幅によって決まるが、この実施例の素
子における回折格子５の振幅は、領域■で大きく、領域
■で小さくなっているため、結合係数は共振器の中央付
近で小さ（、端面付近で大きくなっている。
すなオ）ち、このような構成とすると、共振器内での光
強度分布が第２図の曲線１１のように比較的なだらかに
なる。従来例の素子においては、共振器の中央付近で光
強度がかなり増大しており（第２図の曲線１ｏ）、高出
力時に軸方向空間的ホルバーニングによるモード不安定
性が現れるなどの問題があったが、この実施例の素子に
おいては、光強度の端面付近では結合定数を大きく、光
強度の強い中心付近では結合定数を小さくしているので
、分布帰還を受ける光の量は少なくしないで中心付近の
光強度の増大を防ぎ、光強度が共振器内で均一になるよ
うにすることができる。したがって、しきい値電流の上
昇を招くことなく、高出力時においても軸方向空間的ホ
ールバーニングによるモード不安定性などを抑制するこ
とができる。
強度分布が第２図の曲線１１のように比較的なだらかに
なる。従来例の素子においては、共振器の中央付近で光
強度がかなり増大しており（第２図の曲線１ｏ）、高出
力時に軸方向空間的ホルバーニングによるモード不安定
性が現れるなどの問題があったが、この実施例の素子に
おいては、光強度の端面付近では結合定数を大きく、光
強度の強い中心付近では結合定数を小さくしているので
、分布帰還を受ける光の量は少なくしないで中心付近の
光強度の増大を防ぎ、光強度が共振器内で均一になるよ
うにすることができる。したがって、しきい値電流の上
昇を招くことなく、高出力時においても軸方向空間的ホ
ールバーニングによるモード不安定性などを抑制するこ
とができる。
なお、上記実施例では結合定数の値を２つの領域Ｉ、Ｉ
Ｉで異なるようにしているが、多段階あるいはなめらか
に変化させてもよい。
Ｉで異なるようにしているが、多段階あるいはなめらか
に変化させてもよい。
また、上記実施例で；よ、位相がレフトしていない−様
な回折格子５を用いたＤＦＢレーザについて示したが、
第３図に示すように、共振器の中央付近に位相が４分の
１波長ずれた位相シフト部１ｏを備えた、いわゆるλ／
４シフトＤＦＢレザにこの発明を適用することも可能で
あり、この場合、通常のＤＦＢレーザに比べてλ／４ン
フトＤＦＢレーザの方が共振器の中央付近に光強度が集
中しやすいので非常に有効となる。
な回折格子５を用いたＤＦＢレーザについて示したが、
第３図に示すように、共振器の中央付近に位相が４分の
１波長ずれた位相シフト部１ｏを備えた、いわゆるλ／
４シフトＤＦＢレザにこの発明を適用することも可能で
あり、この場合、通常のＤＦＢレーザに比べてλ／４ン
フトＤＦＢレーザの方が共振器の中央付近に光強度が集
中しやすいので非常に有効となる。
さらに、結合定数を両端面近くで強くするのではなく、
第４図に示すように、片端面近くだけ結合定数を強くす
ることで、光出力を他方の端面から多く取り出すことが
できるほか、このように結合定数を共振器内で自由に制
紳する乙とができるので、ＤＦＢレーザの設計自由度が
増えろ。
第４図に示すように、片端面近くだけ結合定数を強くす
ることで、光出力を他方の端面から多く取り出すことが
できるほか、このように結合定数を共振器内で自由に制
紳する乙とができるので、ＤＦＢレーザの設計自由度が
増えろ。
また、上記実施例では導電性ｎ −Ｉ ＴＩ Ｐ基板を
使用したＤＦＢレーザについて述べたが、これは半絶縁
性１ｎＰ基板あるいはｐ −１ｎ Ｐ基板を用いた素子
に適用してもよい。その他、Ｇ ａＡｓ系材料など他の
材料を使用した素子に適用できることは言うまでもない
。
使用したＤＦＢレーザについて述べたが、これは半絶縁
性１ｎＰ基板あるいはｐ −１ｎ Ｐ基板を用いた素子
に適用してもよい。その他、Ｇ ａＡｓ系材料など他の
材料を使用した素子に適用できることは言うまでもない
。
また、上記実施例ではＤＦＢレーザの場合について説明
したが、分布ブラッグ反射型半導体レザ、導波型グレー
ティングフィルタ、反射型グレーティング偏向素子など
他のグレーティングを用いた素子に、この発明の原理を
用いてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
したが、分布ブラッグ反射型半導体レザ、導波型グレー
ティングフィルタ、反射型グレーティング偏向素子など
他のグレーティングを用いた素子に、この発明の原理を
用いてもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
この発明は以上説明したとおり、回折格子の振幅を変え
て共振器方向の結合定数を変化させたので、例えば共振
器方向の結合定数を中心部で弱くして軸方向空間的ホー
ルバーニングを抑制すれば、高出力時にもモードが安定
した狭スペクトル綿幅特性が得られる等、ＤＦＢレーザ
の設計自由度を増大できるという効果がある。
て共振器方向の結合定数を変化させたので、例えば共振
器方向の結合定数を中心部で弱くして軸方向空間的ホー
ルバーニングを抑制すれば、高出力時にもモードが安定
した狭スペクトル綿幅特性が得られる等、ＤＦＢレーザ
の設計自由度を増大できるという効果がある。
第１図はこの発明の分布帰還型半導体レーザの一実施例
を説明するための断面図、第２図は、第１図および第５
図のレーザ共振器内の光強度分布を示した図、第３図、
第４図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第５図は
従来の分布帰還型半導体レーザを示す断面図である。 図において、１はｎ −Ｉ ｎ Ｐ基板、２はｎＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層、３はｐ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ回折格子層、４はｐ −Ｉ ｎ Ｐキャーツブ層、５
（，１回折格子、６はｐ −１ｎ Ｐクラッド層、７は
、＋ＩｎＧａＡｓＰ：＋ンタクト層、８はｐ電極、９（
よｎ電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 第 図 第 図
を説明するための断面図、第２図は、第１図および第５
図のレーザ共振器内の光強度分布を示した図、第３図、
第４図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第５図は
従来の分布帰還型半導体レーザを示す断面図である。 図において、１はｎ −Ｉ ｎ Ｐ基板、２はｎＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層、３はｐ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ
Ｐ回折格子層、４はｐ −Ｉ ｎ Ｐキャーツブ層、５
（，１回折格子、６はｐ −１ｎ Ｐクラッド層、７は
、＋ＩｎＧａＡｓＰ：＋ンタクト層、８はｐ電極、９（
よｎ電極である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 （外２名）第 図 第 図 第 図
Claims (1)
- 波長選択用の回折格子を備えた半導体レーザにおいて、
前記回折格子の振幅を変えて共振器方向の結合定数を変
化させたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102207A JP2669045B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102207A JP2669045B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280394A true JPH02280394A (ja) | 1990-11-16 |
| JP2669045B2 JP2669045B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=14321220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1102207A Expired - Fee Related JP2669045B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2669045B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577660B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-06-10 | Nec Corporation | Distributed feedback type semiconductor laser device having gradually-changed coupling coefficient |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6123383A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS6189690A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-07 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6414984A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device oscilating at single-wavelength |
| JPH02172289A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-03 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-04-20 JP JP1102207A patent/JP2669045B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6123383A (ja) * | 1984-07-11 | 1986-01-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
| JPS6189690A (ja) * | 1984-10-09 | 1986-05-07 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6414984A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor laser device oscilating at single-wavelength |
| JPH02172289A (ja) * | 1988-12-23 | 1990-07-03 | Nec Corp | 分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6577660B1 (en) | 1999-07-22 | 2003-06-10 | Nec Corporation | Distributed feedback type semiconductor laser device having gradually-changed coupling coefficient |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2669045B2 (ja) | 1997-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |