JPH02307287A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02307287A JPH02307287A JP1129346A JP12934689A JPH02307287A JP H02307287 A JPH02307287 A JP H02307287A JP 1129346 A JP1129346 A JP 1129346A JP 12934689 A JP12934689 A JP 12934689A JP H02307287 A JPH02307287 A JP H02307287A
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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、結合定数や発振波長を再現性よく設計値に
設定した４分の１波長シフト分布帰還型半導体レーザに
関するものである。
設定した４分の１波長シフト分布帰還型半導体レーザに
関するものである。
また、この発明は、半導体レーザに関し、特に再現性よ
く光の結合定数が設定値に設定された回折格子を有する
半導体レーザに関するものである。
く光の結合定数が設定値に設定された回折格子を有する
半導体レーザに関するものである。
また、この発明は、単一波長で発振する半導体レーザに
関し、特に再現性よ（位相シフト量を制御した位相シフ
ト分布帰還型半導体レーザに関するものである。
関し、特に再現性よ（位相シフト量を制御した位相シフ
ト分布帰還型半導体レーザに関するものである。
また、この発明は、半導体レーザに関し、特に高出力お
よび狭スペクトル線幅が実現できる分布帰還型半導体レ
ーザに関するものである。
よび狭スペクトル線幅が実現できる分布帰還型半導体レ
ーザに関するものである。
第９図はたとえばＹ、イタヤ等によりエレクトロニクス
レターズ、 １８巻、２３号、 １００６頁（Ｙ、
Ｉｔａｙａ ｅｔ、ａｌ、、 Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌ
ｅｔｔ、、 Ｖｏｌ、１８＋ Ｎｏ、２３＋ ｐ。
レターズ、 １８巻、２３号、 １００６頁（Ｙ、
Ｉｔａｙａ ｅｔ、ａｌ、、 Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌ
ｅｔｔ、、 Ｖｏｌ、１８＋ Ｎｏ、２３＋ ｐ。
１００６ （１９８２） ）に示された分布帰還型（Ｄ
ＦＢ）半導体レーザを示す断面図であり、図において、
１はｎ−１ｎＰ基板、１１はｎ−ＩｎＰクラッド層、５
はｎ−ｒｎＧａＡｓＰ活性層、２′はｐ−１ｎＱａＡｓ
Ｐ回折格子層、６はｐ−１ｎＰクラッド層、７はｐ″″
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ、 ｓ Ｐコンタクト層、８はｐ
電極、９はｎｔｉである。３は回折格子であり、回折格
子層２′のクラッド層６側に凹凸を形成して回折格子１
２ｂの膜厚を周期的に変化させている。
ＦＢ）半導体レーザを示す断面図であり、図において、
１はｎ−１ｎＰ基板、１１はｎ−ＩｎＰクラッド層、５
はｎ−ｒｎＧａＡｓＰ活性層、２′はｐ−１ｎＱａＡｓ
Ｐ回折格子層、６はｐ−１ｎＰクラッド層、７はｐ″″
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ、 ｓ Ｐコンタクト層、８はｐ
電極、９はｎｔｉである。３は回折格子であり、回折格
子層２′のクラッド層６側に凹凸を形成して回折格子１
２ｂ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、ｐ電極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、活性層５で再結合がおこり、発光
する。この素子は屈折率の大きな活性層５や回折格子層
２′を、屈折率の小さなｎ−ＴｎＰクラッド層１１とｐ
−１ｎＰクラッド層６で挟んだ導波路構造になっている
ため、発光した光は活性層５と回折格子層２′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
２′の上に回折格子βを形成しているため、回折格子３
の方向に実効的な屈折率の周期的な変化が生じている。
のような構造であり、ｐ電極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、活性層５で再結合がおこり、発光
する。この素子は屈折率の大きな活性層５や回折格子層
２′を、屈折率の小さなｎ−ＴｎＰクラッド層１１とｐ
−１ｎＰクラッド層６で挟んだ導波路構造になっている
ため、発光した光は活性層５と回折格子層２′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
２′の上に回折格子βを形成しているため、回折格子３
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３の周期を、発光した光がブラッグ反射を
受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を満た
す波長の光のみが導波路構造の中で反射を（りかえし発
振する。
受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を満た
す波長の光のみが導波路構造の中で反射を（りかえし発
振する。
また、第１０図は例えばエレクトロニクス レターズ、
２０巻、２４号、 １０１６〜１０１８頁（Ｈ，５ｏｄ
ａ ｅｔ。
２０巻、２４号、 １０１６〜１０１８頁（Ｈ，５ｏｄ
ａ ｅｔ。
ａｌ。ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ５ＬＥＴＴＥＲＳ、 Ｖｏ
ｌ、２０． Ｎｏ、２４．２２ｎｄ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ
１９８４． ｐ、１０１６〜１０１Ｂ＞に示された位
相シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを示す断面
図、第１１図はその斜視図で、あり、これら図において
、第９図と同一符号は同一または相当部分であり、５′
はＩｎＧａＡｓＰ活性層、１０は反射防止膜、１２はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１３はｐ−１ｎＰ、１４は
ｎ−ＩｎＰである。
ｌ、２０． Ｎｏ、２４．２２ｎｄ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ
１９８４． ｐ、１０１６〜１０１Ｂ＞に示された位
相シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを示す断面
図、第１１図はその斜視図で、あり、これら図において
、第９図と同一符号は同一または相当部分であり、５′
はＩｎＧａＡｓＰ活性層、１０は反射防止膜、１２はｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１３はｐ−１ｎＰ、１４は
ｎ−ＩｎＰである。
次に動作について説明する。
従来の位相シフトＤＦＢレーザは上記のような構成であ
り、ｎ電極９を接地して、ｐ電極８に正の電圧を加える
と、中央のストライプ部以外は、ｎ−ｐ−ｎ接合となっ
ているために電流は流れないで、ストライプ部に電流が
集中し、活性層５′で再結合がおこり発光する。この素
子は層方向では屈折率の大きな活性層５′やガイド層１
２を屈折率の小さなｎ−１ｎＰ基板１とｐ−１ｎＰクラ
ッド層６で挟んだ構造であり、横方向ではｐ−１ｎＰ１
３やｎ−１ｎＰ１４で挟んだ導波路構造になっているた
め、発光した光は活性層５″とガイド層１２内およびそ
の近傍をストライプ方向に伝搬する。また基板１上に回
折格子３を形成しているため、ガイド層１２の膜厚が周
期的に変化しており、そのため、等偏屈折率に周期的な
変化が生じている。この回折格子の周期を、発光した光
うがブラッグ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光のみが導波路構造の中で
反射を繰り返して発振する。しかし、このような一定周
期の回折格子をもった半導体レーザは、ブラッグ波長で
の発振モードはなく、ブラッグ波長から少し長波長側と
短波長側にずれた２つの波長でそれぞれ等しい利得で発
振する。単一波長で発振させるためには、素子の中央で
それぞれ反射を受けて帰ってくる光の位相をπ／２変え
てやればよい。そこで本従来例では第１１図に示すよう
にストライプ中央付近の長さ２なる領域のストライプの
幅を広くしている。ストライプ幅を広くすることにより
その部分の等偏屈折率を大きくし伝搬定数を変化させて
いる。この伝搬定数の変化量をΔβとすると、Δβｌ−
π／２となる条件にしておけばストライプ幅の広い部分
を光が伝搬するあいだに位相がπ／２シフトし、単一波
長で発振する。
り、ｎ電極９を接地して、ｐ電極８に正の電圧を加える
と、中央のストライプ部以外は、ｎ−ｐ−ｎ接合となっ
ているために電流は流れないで、ストライプ部に電流が
集中し、活性層５′で再結合がおこり発光する。この素
子は層方向では屈折率の大きな活性層５′やガイド層１
２を屈折率の小さなｎ−１ｎＰ基板１とｐ−１ｎＰクラ
ッド層６で挟んだ構造であり、横方向ではｐ−１ｎＰ１
３やｎ−１ｎＰ１４で挟んだ導波路構造になっているた
め、発光した光は活性層５″とガイド層１２内およびそ
の近傍をストライプ方向に伝搬する。また基板１上に回
折格子３を形成しているため、ガイド層１２の膜厚が周
期的に変化しており、そのため、等偏屈折率に周期的な
変化が生じている。この回折格子の周期を、発光した光
うがブラッグ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光のみが導波路構造の中で
反射を繰り返して発振する。しかし、このような一定周
期の回折格子をもった半導体レーザは、ブラッグ波長で
の発振モードはなく、ブラッグ波長から少し長波長側と
短波長側にずれた２つの波長でそれぞれ等しい利得で発
振する。単一波長で発振させるためには、素子の中央で
それぞれ反射を受けて帰ってくる光の位相をπ／２変え
てやればよい。そこで本従来例では第１１図に示すよう
にストライプ中央付近の長さ２なる領域のストライプの
幅を広くしている。ストライプ幅を広くすることにより
その部分の等偏屈折率を大きくし伝搬定数を変化させて
いる。この伝搬定数の変化量をΔβとすると、Δβｌ−
π／２となる条件にしておけばストライプ幅の広い部分
を光が伝搬するあいだに位相がπ／２シフトし、単一波
長で発振する。
また第１３図は例えばに、ウタカ等によりエレクトロニ
クス レターズ、２０巻、２４号、 １００８〜１０１
０頁（Ｋ、Ｕｔａｋａ ｅｔ、ａｌ、 Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ、 Ｌｅｔｔ、、 Ｖｏｌ、２ＯＮｏ、２４ ｐ、１
００８〜ｐ、１０１０）に示された４分の１波長シフト
分布帰還型半導体レーザ（λ／４シフ）ＤＦＢレーザ）
を説明するための断面図であり、第１３図（ａ）、 （
ｂｌは製造工程を示し、第１３図（Ｃ１は完成した素子
を示す図である。これら図において、１はｎ−１ｎＰ基
板、１６はネガ型の第４のフォトレジスト、２８はλ／
４シフト位置、２５はポジ型の第１のフォトレジスト、
１７は感光した部分、１８は感光していない部分、１２
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、５′はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、１５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６はｐ
−１ｎＰクラッド層、２０はｐ−１ｎＰ第１の埋込み層
、２１はｎ−１ｎＰ第２の埋込み層、２２はｐ−ＩｎＰ
第３の埋込み層、７はｐ＊ （ｎＧａＡｓＰコンタ
クト層、２４はＳ Ｉ Ｏｚ 、３０はＺｎ拡散領域、
８はｐ電極、９はｎ電極である。
クス レターズ、２０巻、２４号、 １００８〜１０１
０頁（Ｋ、Ｕｔａｋａ ｅｔ、ａｌ、 Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ、 Ｌｅｔｔ、、 Ｖｏｌ、２ＯＮｏ、２４ ｐ、１
００８〜ｐ、１０１０）に示された４分の１波長シフト
分布帰還型半導体レーザ（λ／４シフ）ＤＦＢレーザ）
を説明するための断面図であり、第１３図（ａ）、 （
ｂｌは製造工程を示し、第１３図（Ｃ１は完成した素子
を示す図である。これら図において、１はｎ−１ｎＰ基
板、１６はネガ型の第４のフォトレジスト、２８はλ／
４シフト位置、２５はポジ型の第１のフォトレジスト、
１７は感光した部分、１８は感光していない部分、１２
はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、５′はＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層、１５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、６はｐ
−１ｎＰクラッド層、２０はｐ−１ｎＰ第１の埋込み層
、２１はｎ−１ｎＰ第２の埋込み層、２２はｐ−ＩｎＰ
第３の埋込み層、７はｐ＊ （ｎＧａＡｓＰコンタ
クト層、２４はＳ Ｉ Ｏｚ 、３０はＺｎ拡散領域、
８はｐ電極、９はｎ電極である。
以下、製造過程を述べることによって構造を説明する。
まず、ｎ−ＩｎＰ基板１上にネガ型フォトレジスト１６
を塗布し、λ／４シフト位置より左側のフォトレジスト
１６を除去する。その上の全面にポジ型フォトレジスト
２５を塗布し、三光束干渉露光を行なうと、感光した部
分１７と感光していない部分１８が交互にできる。ここ
でまずポジ型フォトレジスト２５の現像を行ない、その
現像後のポジ型フォトレジスト２５をエツチングマスク
にしてｎ−［ｎＰ基板１のエツチングを行なう。
を塗布し、λ／４シフト位置より左側のフォトレジスト
１６を除去する。その上の全面にポジ型フォトレジスト
２５を塗布し、三光束干渉露光を行なうと、感光した部
分１７と感光していない部分１８が交互にできる。ここ
でまずポジ型フォトレジスト２５の現像を行ない、その
現像後のポジ型フォトレジスト２５をエツチングマスク
にしてｎ−［ｎＰ基板１のエツチングを行なう。
その後、ポジ型フォトレジスト２５を剥離し、ネガ型フ
ォトレジスト１６の現像を行ない、λ／４シフト位置２
８より左側は他のフォトレジスト（図示せず）で覆い、
λ／４シフト位置２８より右側のｎ−ＩｎＰ基板１をネ
ガ型フォトレジスト１６をエツチングマスクにしてエツ
チングする。
ォトレジスト１６の現像を行ない、λ／４シフト位置２
８より左側は他のフォトレジスト（図示せず）で覆い、
λ／４シフト位置２８より右側のｎ−ＩｎＰ基板１をネ
ガ型フォトレジスト１６をエツチングマスクにしてエツ
チングする。
そうするとポジ型とネガ型で感光特性が反転しているた
め第１３図（ｂｌのようにλ／４シフト位置２８の左右
で位相が反転した回折格子が得られる。
め第１３図（ｂｌのようにλ／４シフト位置２８の左右
で位相が反転した回折格子が得られる。
次に、ｎ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層１２．ＩｎＧａＡ
ｓ Ｐ活性層５’、ｐ−１ｎＧａＡｓＰガイド層１５．
ｐ−１ｎＰクラッド層６を成長し、両端面付近をｐ−Ｉ
ｎＰ第１の埋込み層２０．ｎ−ＩｎＰ第２の埋込み層２
１．ｐ−１ｎＰ第３の埋込み層２２で埋込み、さらにｐ
” −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７を全面に成長させ
る。最後に電流閉じ込めのためのＳｉＯ□膜２４膜形４
し、接触抵抗を小さくするためにＺｎの拡散３ｏを行な
い、さらにｐ電極８．ｎ電極９を蒸着形成して素子は完
成する。
ｓ Ｐ活性層５’、ｐ−１ｎＧａＡｓＰガイド層１５．
ｐ−１ｎＰクラッド層６を成長し、両端面付近をｐ−Ｉ
ｎＰ第１の埋込み層２０．ｎ−ＩｎＰ第２の埋込み層２
１．ｐ−１ｎＰ第３の埋込み層２２で埋込み、さらにｐ
” −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７を全面に成長させ
る。最後に電流閉じ込めのためのＳｉＯ□膜２４膜形４
し、接触抵抗を小さくするためにＺｎの拡散３ｏを行な
い、さらにｐ電極８．ｎ電極９を蒸着形成して素子は完
成する。
次に動作について説明する。
従来のλ／４シフトＤＦＢレーザは上記のような構造で
あり、ｐ電極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から電子が注入さ
れ、活性Ｎ５′で発光再結合を生ずる。この素子は屈折
率の大きな活性層５′回折格子Ｎ１２．ガイド層１５を
屈折率の小さな基板１．クラッド層６で挟んだ導波路構
造になっているため、発光した光は活性層５′３回折格
子層１２．ガイド層１５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１２．の膜厚が周期的
に変化しているため、等側屈折率も周期的に変化してい
る。この周期を上記発光した光がブラッグ反射を受ける
周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を満たす波長
の光のみが反射を受け、さらに共振器の中心で回折格子
の位相が反転しているため単一波長で発振する。なお、
端面近傍の埋込み層は反射防止のためである。
あり、ｐ電極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から電子が注入さ
れ、活性Ｎ５′で発光再結合を生ずる。この素子は屈折
率の大きな活性層５′回折格子Ｎ１２．ガイド層１５を
屈折率の小さな基板１．クラッド層６で挟んだ導波路構
造になっているため、発光した光は活性層５′３回折格
子層１２．ガイド層１５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１２．の膜厚が周期的
に変化しているため、等側屈折率も周期的に変化してい
る。この周期を上記発光した光がブラッグ反射を受ける
周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を満たす波長
の光のみが反射を受け、さらに共振器の中心で回折格子
の位相が反転しているため単一波長で発振する。なお、
端面近傍の埋込み層は反射防止のためである。
第９図に示すような従来の分布帰還型の半導体レーザの
回折格子は通常、基板１上にクラッド層１１、活性Ｎ５
３回折格子層２′を結晶成長させた後、エツチングによ
り形成されるが、この際、回折格子と活性層の間の距離
はエツチングの深さに依存し、さらに回折格子上にクラ
ッド層を再成長させる時、回折格子が一部メルトハソク
され回折格子の振幅が減少するので、光が分布帰還を受
ける強さを示す結合定数を制御するのが困難であるなど
の問題点があった。
回折格子は通常、基板１上にクラッド層１１、活性Ｎ５
３回折格子層２′を結晶成長させた後、エツチングによ
り形成されるが、この際、回折格子と活性層の間の距離
はエツチングの深さに依存し、さらに回折格子上にクラ
ッド層を再成長させる時、回折格子が一部メルトハソク
され回折格子の振幅が減少するので、光が分布帰還を受
ける強さを示す結合定数を制御するのが困難であるなど
の問題点があった。
また、第１０図、第１１図に示すような従来の位相シフ
ト分布帰還型半導体レーザは所望の特性を得るために、
活性層のストライプ幅を厳密に制御しなければならず、
これは非常に困難であるので、歩留りが悪い等の問題点
があった。
ト分布帰還型半導体レーザは所望の特性を得るために、
活性層のストライプ幅を厳密に制御しなければならず、
これは非常に困難であるので、歩留りが悪い等の問題点
があった。
また、第９図に示すような従来の半導体レーザにおける
、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定数は、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１２図中ＯＡに示すように中心付近で光強度が増大
した形になり、そのため、高出力時にいわゆる軸方向空
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・ ゛ また、従来のλ／４シフトＤＦＢレーザは以上のように
構成されているので、位相の反転した回折格子を形成す
るためにネガ型、ポジ型２種類のフォトレジストを用い
て干渉露光を行なわなければならず、さらにλ／４シフ
ト位置の左右の領域を２回に分けて回折格子のエツチン
グを行なう際に深さおよび形状を一定にすることが困難
であり、そのエツチング形状が素子特性に大きく影響を
あたえる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は、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１２図中ＯＡに示すように中心付近で光強度が増大
した形になり、そのため、高出力時にいわゆる軸方向空
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・ ゛ また、従来のλ／４シフトＤＦＢレーザは以上のように
構成されているので、位相の反転した回折格子を形成す
るためにネガ型、ポジ型２種類のフォトレジストを用い
て干渉露光を行なわなければならず、さらにλ／４シフ
ト位置の左右の領域を２回に分けて回折格子のエツチン
グを行なう際に深さおよび形状を一定にすることが困難
であり、そのエツチング形状が素子特性に大きく影響を
あたえるなどの問題点があった。
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、結合定数を設計値と同じ値に、再現性よく
設定した分布帰還型の半導体レーザを得ることを目的と
する。
れたもので、結合定数を設計値と同じ値に、再現性よく
設定した分布帰還型の半導体レーザを得ることを目的と
する。
また、この発明は、位相シフト量を厳密に制御できる位
相シフト分布帰還型の半導体レーザを得ることを目的と
する。
相シフト分布帰還型の半導体レーザを得ることを目的と
する。
また、この発明は、高出力時にもモードが安定した狭ス
ペクトル線幅の分布帰還型の半導体レーザを得ることを
目的とする。
ペクトル線幅の分布帰還型の半導体レーザを得ることを
目的とする。
また、この発明は、１種類のフォトレジストを用いた干
渉露光で位相の反転した回折格子パターンが形成でき、
なおかつ回折格子のエツチング深さに素子特性が影響を
受けないλ／４シフト分布帰還型の半導体レーザを得る
ことを目的とする。
渉露光で位相の反転した回折格子パターンが形成でき、
なおかつ回折格子のエツチング深さに素子特性が影響を
受けないλ／４シフト分布帰還型の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、半導体基板上に、該基
板よりエネルギーギャップの小さい回折格子層を成長し
た後、その表面全面に、上記基板まで達する所定周期の
並列ストライプ溝を形成し、その後、上記半導体基板と
同一組成のバリア層と上記回折格子層よりエネルギーギ
ャップの小さい活性層を順次成長してなり、上記回折格
子層の残留物よりなる回折格子を有するものである。
板よりエネルギーギャップの小さい回折格子層を成長し
た後、その表面全面に、上記基板まで達する所定周期の
並列ストライプ溝を形成し、その後、上記半導体基板と
同一組成のバリア層と上記回折格子層よりエネルギーギ
ャップの小さい活性層を順次成長してなり、上記回折格
子層の残留物よりなる回折格子を有するものである。
また、この発明に係る位相シフト分布帰還型半導体レー
ザは、活性層と回折格子層の間にクラッド層と同一組成
のバリア層を設け、上記バリア層まで到達する所定周期
の並列ストライプ溝を形成し、その後クラッド層を再成
長してなり上記回折格子層の残留物により構成される回
折格子を有する半導体レーザにおいて、回折格子方向の
一部に、上記回折格子層を除去した領域あるいは上記並
列ストライプ溝を形成しない領域を設けたものである。
ザは、活性層と回折格子層の間にクラッド層と同一組成
のバリア層を設け、上記バリア層まで到達する所定周期
の並列ストライプ溝を形成し、その後クラッド層を再成
長してなり上記回折格子層の残留物により構成される回
折格子を有する半導体レーザにおいて、回折格子方向の
一部に、上記回折格子層を除去した領域あるいは上記並
列ストライプ溝を形成しない領域を設けたものである。
また、この発明に係る分布帰還型半導体レーザは、活性
層上に、該活性層よりエネルギーギャップの大きいバリ
ア層と、エネルギーギャップが上記活性層より大きく上
記バリア層より小さい回折格子層を順次成長した後、そ
の表面全面に上記バリア層まで達する所定周期の並列ス
トライプ溝を形成し、その後上記バリア層と同一組成の
クラッド層を再成長してなり、上記回折格子層の残留物
からなる回折格子を有する半導体レーザにおいて、上記
バリア層あるいは上記回折格子層の膜厚をレーザ共振器
長方向の場所により変化させたものである。
層上に、該活性層よりエネルギーギャップの大きいバリ
ア層と、エネルギーギャップが上記活性層より大きく上
記バリア層より小さい回折格子層を順次成長した後、そ
の表面全面に上記バリア層まで達する所定周期の並列ス
トライプ溝を形成し、その後上記バリア層と同一組成の
クラッド層を再成長してなり、上記回折格子層の残留物
からなる回折格子を有する半導体レーザにおいて、上記
バリア層あるいは上記回折格子層の膜厚をレーザ共振器
長方向の場所により変化させたものである。
また、この発明に係る半導体レーザは、活性層上にクラ
ッド層と同一組成のバリア層を成長させ、その上に回折
格子層を成長させた後位相をシフトさせた回折格子パタ
ーンを形成し、その回折格子パターンをエツチングマス
クとして上記バリアまで到達するようにエツチングを行
ない、その上にクラッド層を再成長させたものである。
ッド層と同一組成のバリア層を成長させ、その上に回折
格子層を成長させた後位相をシフトさせた回折格子パタ
ーンを形成し、その回折格子パターンをエツチングマス
クとして上記バリアまで到達するようにエツチングを行
ない、その上にクラッド層を再成長させたものである。
この発明においては、回折格子が上述のように形成され
ているから、ここで、光との結合定数は、主に、活性層
と回折格子の間の距離及び回折格子の振幅によって決ま
るが、活性層と回折格子の間゛の距離は回折格子層と活
性層間の半導体基板と同一組成のバリア層の膜厚で決ま
り、回折格子の振幅は回折格子層の膜厚で決まるので、
結合定数を再現性良く設計値に設定することができる。
ているから、ここで、光との結合定数は、主に、活性層
と回折格子の間の距離及び回折格子の振幅によって決ま
るが、活性層と回折格子の間゛の距離は回折格子層と活
性層間の半導体基板と同一組成のバリア層の膜厚で決ま
り、回折格子の振幅は回折格子層の膜厚で決まるので、
結合定数を再現性良く設計値に設定することができる。
また、この発明においては、回折格子方向の一部に、回
折格子層を除去した領域あるいは並列ストライプ溝を形
成しない領域を設けた構成としたから、その領域での光
の伝搬定数が他の領域とは異なるため、その領域を光が
伝搬する間に位相がシフトするが、この位相シフト量を
上述のような回折格子の形成方法を用いることにより精
密に制御することができる。
折格子層を除去した領域あるいは並列ストライプ溝を形
成しない領域を設けた構成としたから、その領域での光
の伝搬定数が他の領域とは異なるため、その領域を光が
伝搬する間に位相がシフトするが、この位相シフト量を
上述のような回折格子の形成方法を用いることにより精
密に制御することができる。
また、この発明においては、回折格子が上述のように形
成されているから、共振器長方向の場所により光の結合
定数を変えることができ、軸方向空間的ホールバーニン
グを抑制し、高出力時にもモードが安定し、狭スペクト
ル線幅特性が得られる。
成されているから、共振器長方向の場所により光の結合
定数を変えることができ、軸方向空間的ホールバーニン
グを抑制し、高出力時にもモードが安定し、狭スペクト
ル線幅特性が得られる。
また、この発明においては、回折格子を上述のように形
成するようにしたから、回折格子形成のエツチングの深
さに素子の結合定数や等側屈折率が影響されに＜＜、高
性能を素子が再現性よく得られる。
成するようにしたから、回折格子形成のエツチングの深
さに素子の結合定数や等側屈折率が影響されに＜＜、高
性能を素子が再現性よく得られる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例による半導体
レーザの製造過程を説明するための断面図、第１図（ｄ
ｌは第１図（ａｌ〜（Ｃ）の工程を経て完成した本発明
の一実施例による半導体レーザを示す断面図である。
レーザの製造過程を説明するための断面図、第１図（ｄ
ｌは第１図（ａｌ〜（Ｃ）の工程を経て完成した本発明
の一実施例による半導体レーザを示す断面図である。
図において、第９図と同一符号は同−又は相当部分であ
り、２ａはｎ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、４はｎ−１
ｎＰバリア層である。
り、２ａはｎ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、４はｎ−１
ｎＰバリア層である。
以下、その製造方法を述べることによって本実施例の構
造を説明する。
造を説明する。
まず、第１図（ａ）に示すようにｎ−ＩｎＰ基板１上に
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ａを結晶成長させる。
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ａを結晶成長させる。
ここで回折格子層２ａの膜厚をＬとする。次に第１図（
ｂ）に示すように、二光束干渉露光法によって回折格子
パターン形成後、化学エツチング等で深さがｔ以上とな
るようにエツチングを行ない、分布帰還用回折格子３を
形成する。ここで選択性エツチングにより深さをｔとし
てもよい。
ｂ）に示すように、二光束干渉露光法によって回折格子
パターン形成後、化学エツチング等で深さがｔ以上とな
るようにエツチングを行ない、分布帰還用回折格子３を
形成する。ここで選択性エツチングにより深さをｔとし
てもよい。
この後、第１図（Ｃ）に示すように、ｎ−１ｎＰバリア
層４．ＩｎＣ；ａＡｓＰ活性層５．ｐ−Ｉｎｐクラッド
層６．およびｐ”−ｒｎＧａＡｓＰコンタクトＮ７を結
晶成長させる。最後にｐ電Ｐｊｘ８．ｎ電極９を形成し
て第１図（ｄ）に示す素子が完成する。
層４．ＩｎＣ；ａＡｓＰ活性層５．ｐ−Ｉｎｐクラッド
層６．およびｐ”−ｒｎＧａＡｓＰコンタクトＮ７を結
晶成長させる。最後にｐ電Ｐｊｘ８．ｎ電極９を形成し
て第１図（ｄ）に示す素子が完成する。
次に動作について説明する。上記のように構成されたＤ
ＦＢ半導体レーザにおいては、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５
にキャリアが注入され再結合がおこり発光する。本実施
例による半導体レーザ素子も従来と同様に導波路構造に
なっているため、発光した光は活性層５に平行な方向に
伝搬する。また光が回折格子層２ａまで充分しみ出すよ
うにｎ−１ｎＰバリア層４の膜厚ｔを薄くしておくと、
周期的に存在する回折格子層２ａのため光は等側屈折率
の周期的変化の影響を受け、ブラング反射され、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
定数は発振特性に大きく影響を与えるものであるが、こ
れは主に、活性層５と回折格子３の間の距離と、回折格
子の振幅によって決まる。
ＦＢ半導体レーザにおいては、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５
にキャリアが注入され再結合がおこり発光する。本実施
例による半導体レーザ素子も従来と同様に導波路構造に
なっているため、発光した光は活性層５に平行な方向に
伝搬する。また光が回折格子層２ａまで充分しみ出すよ
うにｎ−１ｎＰバリア層４の膜厚ｔを薄くしておくと、
周期的に存在する回折格子層２ａのため光は等側屈折率
の周期的変化の影響を受け、ブラング反射され、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
定数は発振特性に大きく影響を与えるものであるが、こ
れは主に、活性層５と回折格子３の間の距離と、回折格
子の振幅によって決まる。
本実施例においては、活性層５と回折格子３との間の距
離はｎ−１ｎＰバリア層４の膜厚で決まり、従来例のよ
うに回折格子形成時のエツチング深さによらな−い。ま
た、回折格子の振幅はｎ−Ｉｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回
折格子層の膜厚ｔで決まり、従来例のように回折格子形
成時のエツチング深さによらない。その他にＤＦＢ半導
体レーザの場合、単一波長で発振するのが特徴の一つで
あり、この波長の制御性というのも重要であるが、発振
波長は、回折格子の周期と、活性層５１回折格子層２ａ
。
離はｎ−１ｎＰバリア層４の膜厚で決まり、従来例のよ
うに回折格子形成時のエツチング深さによらな−い。ま
た、回折格子の振幅はｎ−Ｉｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回
折格子層の膜厚ｔで決まり、従来例のように回折格子形
成時のエツチング深さによらない。その他にＤＦＢ半導
体レーザの場合、単一波長で発振するのが特徴の一つで
あり、この波長の制御性というのも重要であるが、発振
波長は、回折格子の周期と、活性層５１回折格子層２ａ
。
バリア層４等の各層の膜厚で決まる。従来例においては
回折格子１１２ｂの平均的な膜厚がエツチング深さに大
きく依存するため波長制御が困難であったが、本実施例
においては回折格子Ｎ２ａの平均的な膜厚がエツチング
深さにあまり依存しないため波長制御性が向上する。つ
まり、従来例においては、発振特性が結晶成長膜厚のバ
ラツキおよび回折格子形成時のエツチング深さのバラツ
キによって影響を受けていたが、本実施例においては結
晶成長膜厚のバラツキのみが影響を及ぼすだけなので、
発振特性のバラツキが少なくなる。またこの結晶成長膜
厚のバラツキは有機金属気相エピタキシャル成長法や分
子線エピタキシャル成長法などを用いることにより数オ
ングストロームの精度で制御ができるため、これらの成
長法を本実施例に用いることで極めて高い精度で発振特
性を制御することができる。
回折格子１１２ｂの平均的な膜厚がエツチング深さに大
きく依存するため波長制御が困難であったが、本実施例
においては回折格子Ｎ２ａの平均的な膜厚がエツチング
深さにあまり依存しないため波長制御性が向上する。つ
まり、従来例においては、発振特性が結晶成長膜厚のバ
ラツキおよび回折格子形成時のエツチング深さのバラツ
キによって影響を受けていたが、本実施例においては結
晶成長膜厚のバラツキのみが影響を及ぼすだけなので、
発振特性のバラツキが少なくなる。またこの結晶成長膜
厚のバラツキは有機金属気相エピタキシャル成長法や分
子線エピタキシャル成長法などを用いることにより数オ
ングストロームの精度で制御ができるため、これらの成
長法を本実施例に用いることで極めて高い精度で発振特
性を制御することができる。
なお、上記実施例では回折格子上にｎ −、Ｉ ｎ Ｐ
バリア層を成長させる際にｎ−１ｎ、ＧａＡｓｐ回折格
子層が変形するおそれがあるが、第２図（ａｌに示す変
形例のように回折格子ＮＺ ａ上にｎ−ＩｎＰ変形防止
１５１００を膜厚Ｓとなるように成長させた後に、第２
図（ｂ）に示すように（ｓ＋ｔ）以上の深さに回折格子
のエツチングを行ない、その後、第２図（Ｃ１に示すよ
うに、ｎ−１ｎＰバリア層４゜ＩｎＧａＡｓＰ活性層５
．ｐ−Ｉｎ、Ｐクラッド層６、およびｐ”−１ｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層７を結晶成長させるようにすると、回
折格子層２ａが変形防止層１００で保護されているため
、回折格子が変形することを防ぐことができる。第２図
ｆｄｌは上記のような工程を経て完成した半導体レーザ
素子の断面図である。
バリア層を成長させる際にｎ−１ｎ、ＧａＡｓｐ回折格
子層が変形するおそれがあるが、第２図（ａｌに示す変
形例のように回折格子ＮＺ ａ上にｎ−ＩｎＰ変形防止
１５１００を膜厚Ｓとなるように成長させた後に、第２
図（ｂ）に示すように（ｓ＋ｔ）以上の深さに回折格子
のエツチングを行ない、その後、第２図（Ｃ１に示すよ
うに、ｎ−１ｎＰバリア層４゜ＩｎＧａＡｓＰ活性層５
．ｐ−Ｉｎ、Ｐクラッド層６、およびｐ”−１ｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層７を結晶成長させるようにすると、回
折格子層２ａが変形防止層１００で保護されているため
、回折格子が変形することを防ぐことができる。第２図
ｆｄｌは上記のような工程を経て完成した半導体レーザ
素子の断面図である。
また、上記実施例では導電性ｎ−ＩｎＰ基板を使用した
半導体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−１ｎＰ基板を用いたものであっても
よく、さらにＧａＡｓ系材料等、他の材料を使用して素
子を形成するものであっても本発明を適用することによ
り上記実施例と同様の効果を奏する。
半導体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−１ｎＰ基板を用いたものであっても
よく、さらにＧａＡｓ系材料等、他の材料を使用して素
子を形成するものであっても本発明を適用することによ
り上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では分布帰還型半導体レーザの場合
について述べたが、分布ブラッグ反射型半導体レーザ、
分布反射型半導体レーザ、導波路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回折格子
を用いた素子に本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。
について述べたが、分布ブラッグ反射型半導体レーザ、
分布反射型半導体レーザ、導波路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回折格子
を用いた素子に本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。
次に、この発明の第２の実施例を図について説明する。
第３図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施例による位
相シフト分布帰還型半導体レーザを作製する製造工程を
示す断面工程図、第３図ｔｅ＋は第３図（ａ）〜（ｄ）
の工程を経て完成した位相シフト分布帰還型半導体レー
ザを示す断面図である。
相シフト分布帰還型半導体レーザを作製する製造工程を
示す断面工程図、第３図ｔｅ＋は第３図（ａ）〜（ｄ）
の工程を経て完成した位相シフト分布帰還型半導体レー
ザを示す断面図である。
これら図において、第１０図と同一符号は同−又は相当
部分であり、２３はｐ−１ｎＰバリア層、２ｂはｐ
ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層である。
部分であり、２３はｐ−１ｎＰバリア層、２ｂはｐ
ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層である。
以下、その製造工程を述べることによって本実施例レー
ザの構造を説明する。
ザの構造を説明する。
まず、第３図（ａｌに示すように、ｎ−１ｎＰ基板１上
にＩｎＧａＡｓＰ活性層５．ｐ−１ｎＰバリア７１２３
．ｐ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂを順次結晶成長
させる。なお、ｐ−１ｎＰバリア層２３の膜厚をｓ 、
ｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回折格子層２ｂの
膜厚をｔとする。ここでＳとｔとの関係はｓ＞ｔである
。次に、第３図（ｂ）に示すように、素子中央付近の長
さ１ｓなる領域の回折格子層２ｂを除去する。以下この
領域を位相シフト？＋１域と称する。その後、三光束干
渉露光法等によって一様な回折格子パターンを形成し、
化学エツチング等で深さがｔ以上、Ｓ以下となるように
エツチングを行ない、第３図（Ｃ１に示すように、分布
帰還用す折格子３を形成する。そしてさらに、ｐ−１ｎ
ＰクラッドＮ６． ｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層７を結晶成長させる。ｐ−１ｎＰバリア層３とｐ−
１ｎＰクラッド層６は同一組成であるので第３図（ｄｌ
に示すように、位相シフト領域には回折格子層４の並列
ストライプがない状態になる。最後にｐ電極８．ｎ電極
９を形成し、両端面に反射防止膜１０を形成して第３図
（８）に示す素子が完成する。
にＩｎＧａＡｓＰ活性層５．ｐ−１ｎＰバリア７１２３
．ｐ ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂを順次結晶成長
させる。なお、ｐ−１ｎＰバリア層２３の膜厚をｓ 、
ｐ −１ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ回折格子層２ｂの
膜厚をｔとする。ここでＳとｔとの関係はｓ＞ｔである
。次に、第３図（ｂ）に示すように、素子中央付近の長
さ１ｓなる領域の回折格子層２ｂを除去する。以下この
領域を位相シフト？＋１域と称する。その後、三光束干
渉露光法等によって一様な回折格子パターンを形成し、
化学エツチング等で深さがｔ以上、Ｓ以下となるように
エツチングを行ない、第３図（Ｃ１に示すように、分布
帰還用す折格子３を形成する。そしてさらに、ｐ−１ｎ
ＰクラッドＮ６． ｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタク
ト層７を結晶成長させる。ｐ−１ｎＰバリア層３とｐ−
１ｎＰクラッド層６は同一組成であるので第３図（ｄｌ
に示すように、位相シフト領域には回折格子層４の並列
ストライプがない状態になる。最後にｐ電極８．ｎ電極
９を形成し、両端面に反射防止膜１０を形成して第３図
（８）に示す素子が完成する。
次に動作について説明する。
上記のように構成された位相シフ）ＤＦＢレーザにおい
ては、従来例と同様に、ｐ電極８とｎ電極９との間に順
方向バイアスを印加すると、活性層５にキャリアが注入
され再結合がおこり、発光する。本実施例による位相シ
フトＤＦＢレーザも従来例と同様に導波路構造となって
いるため、発光した光は活性Ｆｉ１５に平行な方向に伝
搬する。また、光が回折格子層２ｂまで充分しみ出すよ
うにバリア層２３の膜厚Ｓを薄くしておくと、位相シフ
ト領域の両側では、周期的に存在する回折格子層２ｂの
ため、等側屈折率も周期的に変化しているのでブラッグ
条件を満たす波長の光が分布帰還を受ける。一方、位相
シフト領域の両側の領域は、回折格子層２ｂの屈折率が
クラッド層６の屈折率よりも大きいため、平均的な等側
屈折率が位相シフト８Ｍ域の等側屈折率よりも大きくな
っており、光の伝搬定数が、位相シフト領域より小さく
なっている。この伝搬定数の差をΔβとすると、Δβ６
ｓ＝π／２となるようにＩｓを決めてやれば、位相シフ
トＳＪＩ域の両側でそれぞれ分布帰還を受けた光の位相
がπ／２になるための異なるため単一波長で発振する。
ては、従来例と同様に、ｐ電極８とｎ電極９との間に順
方向バイアスを印加すると、活性層５にキャリアが注入
され再結合がおこり、発光する。本実施例による位相シ
フトＤＦＢレーザも従来例と同様に導波路構造となって
いるため、発光した光は活性Ｆｉ１５に平行な方向に伝
搬する。また、光が回折格子層２ｂまで充分しみ出すよ
うにバリア層２３の膜厚Ｓを薄くしておくと、位相シフ
ト領域の両側では、周期的に存在する回折格子層２ｂの
ため、等側屈折率も周期的に変化しているのでブラッグ
条件を満たす波長の光が分布帰還を受ける。一方、位相
シフト領域の両側の領域は、回折格子層２ｂの屈折率が
クラッド層６の屈折率よりも大きいため、平均的な等側
屈折率が位相シフト８Ｍ域の等側屈折率よりも大きくな
っており、光の伝搬定数が、位相シフト領域より小さく
なっている。この伝搬定数の差をΔβとすると、Δβ６
ｓ＝π／２となるようにＩｓを決めてやれば、位相シフ
トＳＪＩ域の両側でそれぞれ分布帰還を受けた光の位相
がπ／２になるための異なるため単一波長で発振する。
ここで等側屈折率は各層の組成および膜厚で決まるが、
平面上への結晶成長による膜厚制御はかなりできるが、
エツチング深さの制御は非常に困難で、特に回折格子パ
ター、ン等の微細構造のエツチングでは制御が不可能で
ある。
平面上への結晶成長による膜厚制御はかなりできるが、
エツチング深さの制御は非常に困難で、特に回折格子パ
ター、ン等の微細構造のエツチングでは制御が不可能で
ある。
従来例においては回折格子形状によりガイドＩＪ１２の
膜厚がかなり影響を受けるのに対し、本実施例では回折
格子層２ｂの平均膜厚が回折格子形状の影響を受けにく
いため、各領域の等側屈折率を精密に制御することがで
きる。そのため位相シフト量を再現性よく設計値に設定
することができる。
膜厚がかなり影響を受けるのに対し、本実施例では回折
格子層２ｂの平均膜厚が回折格子形状の影響を受けにく
いため、各領域の等側屈折率を精密に制御することがで
きる。そのため位相シフト量を再現性よく設計値に設定
することができる。
次に、木筆２の実施例の変形例について説明する。
第４図は第２の実施例の変形例による位相シフト分布帰
還型半導体レーザおよびその製造工程を示す図であり、
図において第３図と同一符号は同−又は相当部分である
。
還型半導体レーザおよびその製造工程を示す図であり、
図において第３図と同一符号は同−又は相当部分である
。
以下、その製造工程を述べることによって本実施例レー
ザの構造を説明する。
ザの構造を説明する。
第４図（ａ）に示すように、第３図（ａ）と同様の工程
を経た後、本変形例では、第４図ｆｂｌに示すように、
位相シフ） ？ｉＩ域にＳｔｏｗ膜１１０を形成して、
該領域の回折格子のエツチングを行なわないようにして
三光束干渉露光法、及び化学エツチング等を行ない、第
４図（Ｃ１に示すように、分布帰還用回折格子３を形成
する。この後、第４図Ｆｄｌに示すように、第３図（ｄ
ｌと同様の工程を経て第４図（ｅ）に示す素子が完成す
る。
を経た後、本変形例では、第４図ｆｂｌに示すように、
位相シフ） ？ｉＩ域にＳｔｏｗ膜１１０を形成して、
該領域の回折格子のエツチングを行なわないようにして
三光束干渉露光法、及び化学エツチング等を行ない、第
４図（Ｃ１に示すように、分布帰還用回折格子３を形成
する。この後、第４図Ｆｄｌに示すように、第３図（ｄ
ｌと同様の工程を経て第４図（ｅ）に示す素子が完成す
る。
本変形例素子においては、第３図の実施例素子とは逆に
位相シフト領域の等価屈折率が両側の領域の平均的な等
価屈折率より大きくなっているが、位相シフトは伝搬定
数の差で生ずるので、上記第３図の実施例と同様の効果
を奏する。
位相シフト領域の等価屈折率が両側の領域の平均的な等
価屈折率より大きくなっているが、位相シフトは伝搬定
数の差で生ずるので、上記第３図の実施例と同様の効果
を奏する。
なお、上記実施例では導電性ｎ−１ｎＰ基板を使用した
位相シフト分布帰還型半導体レーザについて述べたが、
本発明は半絶縁性１ｎＰ基板、あるいはｐ−ＩｎＰ基板
を用いた素子に適用してもよく、また、ＧａＡｓ系材料
などの他の材料を用いた素子にも適用できることは言う
までもない。
位相シフト分布帰還型半導体レーザについて述べたが、
本発明は半絶縁性１ｎＰ基板、あるいはｐ−ＩｎＰ基板
を用いた素子に適用してもよく、また、ＧａＡｓ系材料
などの他の材料を用いた素子にも適用できることは言う
までもない。
また、上記実施例では半導体レーザの場合について説明
したが、波長可変グレーティングフィルタなど他のグレ
ーティングを用いた素子に本発明の原理をを適用しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
したが、波長可変グレーティングフィルタなど他のグレ
ーティングを用いた素子に本発明の原理をを適用しても
よく、上記実施例と同様の効果を奏する。
次に、この発明の第３の実施例を図について説明する。
第５図（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施例による分
布帰還型半導体レーザの製造過程を説明するための断面
図、第５図（ｅｌは第１図（ａｌ〜（ｄ）の工程を経て
完成した分布帰還型半導体レーザを示す断面図である。
布帰還型半導体レーザの製造過程を説明するための断面
図、第５図（ｅｌは第１図（ａｌ〜（ｄ）の工程を経て
完成した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、第９図と同一符号は同−又は相当部分であ
り、３はｐ−ＩｎＰバリア層である。
り、３はｐ−ＩｎＰバリア層である。
以下、その製造方法を述べることによって本実施例の構
造を説明する。
造を説明する。
まず、第５図（ａ）に示すようにｎ＝ＩｎＰ基板１上に
ＩｎＧａＡｓＰ活性層５．ｐ−ＩｎＰｎツバ９フ ｂを順次結晶成長させる。なお、ｐ−１ｎＰバリア層２
３の膜厚をｓ，ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの膜
厚をｔとする。次に第５図（ｈ）に示すように、通常の
フォトリソグラフィ等によりパターンを形成し、ｐ−１
ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの素子中心付近の一部を膜
厚がｈとなるようにエツチングする。ここでエツチング
を行なっていない領域を工、エツチングを行なった領域
を■とする。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層５．ｐ−ＩｎＰｎツバ９フ ｂを順次結晶成長させる。なお、ｐ−１ｎＰバリア層２
３の膜厚をｓ，ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの膜
厚をｔとする。次に第５図（ｈ）に示すように、通常の
フォトリソグラフィ等によりパターンを形成し、ｐ−１
ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの素子中心付近の一部を膜
厚がｈとなるようにエツチングする。ここでエツチング
を行なっていない領域を工、エツチングを行なった領域
を■とする。
次に第５図（Ｃ１に示すように、三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、（ｈ＋ｓ）以下になるようにエツチングを
行ない、分布帰還用回折格子３を形成する．ここで選択
性エツチングにより深さを領域Ｉではｔ１領域■ではｈ
となるようにしてもよい。この後、ｎ−１ｎＰクラッド
層６，およびｐ”−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層７を結
晶成長させる。そうすると、ｐ−ＩｎＰｎツバ９フとｐ
−１ｎＰクラッド層６と同じ組成であるので、回折格子
層４の並列ストライプがｐ−１ｎＰ中に存在し、領域工
では回折格子層２ｂの高さがｔ、領域■では回折格子層
４の高さがｈである第５図（ｄｌに示すような形状が得
られる。
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、（ｈ＋ｓ）以下になるようにエツチングを
行ない、分布帰還用回折格子３を形成する．ここで選択
性エツチングにより深さを領域Ｉではｔ１領域■ではｈ
となるようにしてもよい。この後、ｎ−１ｎＰクラッド
層６，およびｐ”−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層７を結
晶成長させる。そうすると、ｐ−ＩｎＰｎツバ９フとｐ
−１ｎＰクラッド層６と同じ組成であるので、回折格子
層４の並列ストライプがｐ−１ｎＰ中に存在し、領域工
では回折格子層２ｂの高さがｔ、領域■では回折格子層
４の高さがｈである第５図（ｄｌに示すような形状が得
られる。
最後にｎ電極８，ｎ電極９を形成して第５図＋８１に示
す素子が完成する。
す素子が完成する。
次に動作について説明する。上記のように構成されたＤ
ＦＢ半導体レーザにおいては、従来例と同様に、ｎ電極
８とｎ電極９の間に頭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おこり発光する。本実施
例によるＤＦＢレーザも従来と同様に導波路構造になっ
ているため、発光した光は活性層５に平行な方向に伝搬
する。
ＦＢ半導体レーザにおいては、従来例と同様に、ｎ電極
８とｎ電極９の間に頭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おこり発光する。本実施
例によるＤＦＢレーザも従来と同様に導波路構造になっ
ているため、発光した光は活性層５に平行な方向に伝搬
する。
また光が回折格子層２ｂまで充分しみ出すようにバリア
層２３の膜厚Ｓを薄くしておくと、周期的に存在する回
折格子Ｎ３のため光は等価屈折率の周期的変化の影響を
受け、ブラッグ反射され、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、活性層５
と回折格子３の間の距離と、回折格子の振幅によって決
まる。本実施例においては、活性層５と回折格子３との
間の距離はバリア層２３の膜厚で決まり、領域ｌ。
層２３の膜厚Ｓを薄くしておくと、周期的に存在する回
折格子Ｎ３のため光は等価屈折率の周期的変化の影響を
受け、ブラッグ反射され、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、活性層５
と回折格子３の間の距離と、回折格子の振幅によって決
まる。本実施例においては、活性層５と回折格子３との
間の距離はバリア層２３の膜厚で決まり、領域ｌ。
領域■いづれにおいてもＳとなる。また、回折格子の振
幅は回折格子層２ｂの膜厚で決まり、領域Ｉでは１．、
領域■ではｈとなっており、従来例のように回折格子形
成時のエツチング深さが一様であれば一様な振幅の回折
格子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の振幅を場所によって変えることが
できる。本実施例の素子においては、ｔ＞ｈであるので
、領域Ｉでの結合定数の方が領域■でのそれより大きく
なっている。すなわち、共振器の中心付近の結合定数は
小さく、端面付近の結合定数は大きくなっている。この
ような構成にすると、共振器内での光強度分布が第１２
図中ＯＢに示すようになる。
幅は回折格子層２ｂの膜厚で決まり、領域Ｉでは１．、
領域■ではｈとなっており、従来例のように回折格子形
成時のエツチング深さが一様であれば一様な振幅の回折
格子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の振幅を場所によって変えることが
できる。本実施例の素子においては、ｔ＞ｈであるので
、領域Ｉでの結合定数の方が領域■でのそれより大きく
なっている。すなわち、共振器の中心付近の結合定数は
小さく、端面付近の結合定数は大きくなっている。この
ような構成にすると、共振器内での光強度分布が第１２
図中ＯＢに示すようになる。
先にも述べたように従来の素子においては、第１２図の
Ａに示すように共振器の中央付近で光強度がかなり増大
しており、高出力時に軸方向空間的ホールバーニングに
よるモード不安定性が現れる。
Ａに示すように共振器の中央付近で光強度がかなり増大
しており、高出力時に軸方向空間的ホールバーニングに
よるモード不安定性が現れる。
これを避けるためには、結合定数を小さくするという方
法が考えられるが、これを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。本実施例の素子では、光強度
の弱い端面付近では結合定数を大きく、光強度の強い素
子中心付近では結合定数を小さくしているので、分布帰
還を受ける光の量を必要以上に少なくすることな（素子
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。これにより本実施例
では、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
安定性を抑制し、狭スペクトル線幅特性を向上すること
ができる。
法が考えられるが、これを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。本実施例の素子では、光強度
の弱い端面付近では結合定数を大きく、光強度の強い素
子中心付近では結合定数を小さくしているので、分布帰
還を受ける光の量を必要以上に少なくすることな（素子
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。これにより本実施例
では、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
安定性を抑制し、狭スペクトル線幅特性を向上すること
ができる。
なお、上記実施例ではｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層４
の膜厚を変えることによって結合定数を変えたものを示
したが、結合定数は第６図に示す本発明の他の実施例の
ようにｐ−ＩｎＰｎツバ９フ できる。また回折格子１１２ｂとバリア層２３の両方を
変化させて結合定数を変えてもよい。
の膜厚を変えることによって結合定数を変えたものを示
したが、結合定数は第６図に示す本発明の他の実施例の
ようにｐ−ＩｎＰｎツバ９フ できる。また回折格子１１２ｂとバリア層２３の両方を
変化させて結合定数を変えてもよい。
また、上記実施例では結合定数の値を２つの領域で階段
状に変化させたものを示したが、これは３段以上の多段
階に変化させてもよく、また階段状ではなく滑らかに変
化させてもよい。
状に変化させたものを示したが、これは３段以上の多段
階に変化させてもよく、また階段状ではなく滑らかに変
化させてもよい。
また上記実施例では位相がシフトしていない一様な回折
格子を用いたＤＦＢレーザについて示したが、共振器の
中央付近で位相が４分の１波長ずれた回折格子を持つい
わゆるλ／４シフ）ＤＦＢレーザに本発明を通用すれば
、λ／４シフ１−ＤＦＢレーザは通常のＤＦＢレーザよ
り共振器中央付近に光強度が集中しやすいので、極めて
有効である。
格子を用いたＤＦＢレーザについて示したが、共振器の
中央付近で位相が４分の１波長ずれた回折格子を持つい
わゆるλ／４シフ）ＤＦＢレーザに本発明を通用すれば
、λ／４シフ１−ＤＦＢレーザは通常のＤＦＢレーザよ
り共振器中央付近に光強度が集中しやすいので、極めて
有効である。
また、結合定数を両端面近くで強くするのではなく、片
端面近（たけて強くすれば他端面から光出力を多く取り
出すことができるレーザを構成できる。このように結合
定数を共振器内で自由に制御することができるので、Ｄ
ＦＢレーザの設計自由度が増える。
端面近（たけて強くすれば他端面から光出力を多く取り
出すことができるレーザを構成できる。このように結合
定数を共振器内で自由に制御することができるので、Ｄ
ＦＢレーザの設計自由度が増える。
また、上記実施例では導電性ｎ−１ｎＰ基板を使用した
半導体レーザについて述べたが、これは半絶縁性ＩｎＰ
基板．あるいはｐ−１ｎＰ基板を用いたものであっても
よく、さらにＧａＡｓ系材料等、他の材料を使用して素
子を形成するものであっても本発明を適用することによ
り上記実施例と同様の効果を奏する。
半導体レーザについて述べたが、これは半絶縁性ＩｎＰ
基板．あるいはｐ−１ｎＰ基板を用いたものであっても
よく、さらにＧａＡｓ系材料等、他の材料を使用して素
子を形成するものであっても本発明を適用することによ
り上記実施例と同様の効果を奏する。
さらに、上記実施例では分布帰還型半導体レーザの場合
について述べたが、分布ブラッグ反射型半導体レーザ、
分布反射型半導体レーザ、導波路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回折格子
を用いた素子に本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。
について述べたが、分布ブラッグ反射型半導体レーザ、
分布反射型半導体レーザ、導波路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回折格子
を用いた素子に本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。
次に、この発明の第４の実施例を図について説明する。
第７図ｆａ）〜（ｇｌは本発明の第４の実施例による半
導体レーザの製造過程を説明するための断面図、第７図
（ｈｌは第７図（ａｌ〜（ｇ）の工程を経て完成した半
導体レーザを示す断面図である。図において、第１３図
と同一符号は同一または相当部分であり、２３はｐ−１
ｎＰバリア層、２ｂはｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、
２６は電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長法
（ＥＣＲ−ＣＶＤ）で形成したＳ ｉ ＮＸ膜、２７は
第２のフォトレジスト、２９は第３のフォトレジスト、
１０は反射防止膜である。
導体レーザの製造過程を説明するための断面図、第７図
（ｈｌは第７図（ａｌ〜（ｇ）の工程を経て完成した半
導体レーザを示す断面図である。図において、第１３図
と同一符号は同一または相当部分であり、２３はｐ−１
ｎＰバリア層、２ｂはｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、
２６は電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長法
（ＥＣＲ−ＣＶＤ）で形成したＳ ｉ ＮＸ膜、２７は
第２のフォトレジスト、２９は第３のフォトレジスト、
１０は反射防止膜である。
以下、製造過程を述べることによって構造を説明する。
まず、第７図（ａｌに示すように、ｎ−１ｎＰ基板ｌ上
にＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層５．ｐ−ＩｎＰバリア１１
２３，１）−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂを順次結晶
成長させる。なお、ここでｐ−ＩｎＰバリア層２３の膜
厚をｓ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの膜厚をｔ
とする。
にＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層５．ｐ−ＩｎＰバリア１１
２３，１）−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂを順次結晶
成長させる。なお、ここでｐ−ＩｎＰバリア層２３の膜
厚をｓ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２ｂの膜厚をｔ
とする。
次にポジ型の第１のフォトレジストを全面に塗布し、通
常の三光束干渉露光法により第７図（ｂ）に示すように
一次の回折格子パターンを形成する。
常の三光束干渉露光法により第７図（ｂ）に示すように
一次の回折格子パターンを形成する。
次に被覆層としてＥＣＲ−ＣＶＤにより５ｉＮＸ膜２６
を形成する。この時ＥＣＲ−ＣＶＤは低温で５ｉＮＸ膜
２６を形成できるため、レジスト２５に損傷を与えるこ
となく被覆層の形成が可能である。通常のフォトリソグ
ラフィによりλ／４シフト位置２８より右側に第２のフ
ォトレジスト２７を形成し、それをエツチングマスクと
して第７図（Ｃ１に示すようにλ／４シフト位置２８よ
り左側のＳｉＮ、膜２６をエツチングする。
を形成する。この時ＥＣＲ−ＣＶＤは低温で５ｉＮＸ膜
２６を形成できるため、レジスト２５に損傷を与えるこ
となく被覆層の形成が可能である。通常のフォトリソグ
ラフィによりλ／４シフト位置２８より右側に第２のフ
ォトレジスト２７を形成し、それをエツチングマスクと
して第７図（Ｃ１に示すようにλ／４シフト位置２８よ
り左側のＳｉＮ、膜２６をエツチングする。
次に第１のフォトレジスト２５と第２のフォトレジスト
２７をエツチングマスクとして、ｐ−ＩｎＰバリア層２
３まで到達するように（を以上ｔ＋Ｓ以下）半導体層の
エツチングを行ない、その後筒１のフォトレジスト２５
および第２のフォトレジスト２７を除去する。（第７図
（ｄ））次に緩衝フッ酸によって５ｉＮＸ膜２６のエツ
チングを行なう。ここでＥＣＲ−ＣＶＤによって形成し
たＳｉＮｘ膜２６はフォトレジスト２５上と基板１上と
ではエツチングレートが異なり、フォトレジスト２５上
の方が速くエツチングされる。
２７をエツチングマスクとして、ｐ−ＩｎＰバリア層２
３まで到達するように（を以上ｔ＋Ｓ以下）半導体層の
エツチングを行ない、その後筒１のフォトレジスト２５
および第２のフォトレジスト２７を除去する。（第７図
（ｄ））次に緩衝フッ酸によって５ｉＮＸ膜２６のエツ
チングを行なう。ここでＥＣＲ−ＣＶＤによって形成し
たＳｉＮｘ膜２６はフォトレジスト２５上と基板１上と
ではエツチングレートが異なり、フォトレジスト２５上
の方が速くエツチングされる。
この性質を利用し、フォトレジスト２５上の５ｔＮＸ膜
２６はすべてエツチングし、基板１上の５ｔＮＸ膜２６
を残し、その後、フォトレジスト２５を除去すると第７
図（Ｑ）に示すような形状が得られる。
２６はすべてエツチングし、基板１上の５ｔＮＸ膜２６
を残し、その後、フォトレジスト２５を除去すると第７
図（Ｑ）に示すような形状が得られる。
次にλ／４シフト位置２８の左側を第３のフォトレジス
ト２９で覆い、上記のＳ ｉＮｘ膜２６およびフォトレ
ジスト２９をエツチングマスクとしてｐ−ＩｎＰバリア
１！２３まで到達するように（を以上ｔ＋ｓ以下）半導
体層のエツチングを行なう。（第７図（ｆ）） そして、第３のフォトレジスト２９および５ｉＮＸ膜２
６を除去すると第７図（ｇｌのようになり、λ／４シフ
ト位置２８の左右で位相が反転した回折格子形状が得ら
れる。
ト２９で覆い、上記のＳ ｉＮｘ膜２６およびフォトレ
ジスト２９をエツチングマスクとしてｐ−ＩｎＰバリア
１！２３まで到達するように（を以上ｔ＋ｓ以下）半導
体層のエツチングを行なう。（第７図（ｆ）） そして、第３のフォトレジスト２９および５ｉＮＸ膜２
６を除去すると第７図（ｇｌのようになり、λ／４シフ
ト位置２８の左右で位相が反転した回折格子形状が得ら
れる。
さらにｐ−１ｎＰクラッド層６、ｐ” −ＩｎＧａＡｓ
Ｐコンタクト層７を再成長し、ｐ電極８およびｎ電極
９を形成した後、反射防止膜１０を形成して素子が完成
する。
Ｐコンタクト層７を再成長し、ｐ電極８およびｎ電極
９を形成した後、反射防止膜１０を形成して素子が完成
する。
次に動作について説明する。
上記のように構成された半導体レーザにおいては、従来
例と同様に、ｐ電極８とｎ電極９との間に順方向バイア
スを加えると活性層５にキャリ゛アが注入され再結合が
おこり、発光する。本実施例による半導体レーザも従来
例と同様に導波路構造となっているため、発光した光は
活性層５に平行な方向に伝搬する。また光が回折格子層
２ｂまで充分しみ出すようにｐ−ｒｎＰバリア層２３の
膜厚Ｓを薄くしておくと、周期的に存在する回折格子層
２ｂのため、光は等偏屈折率の変化を受はブラッグ反射
する。この時、λ／４シフト位置２８の左右でブラッグ
反射を受けた光の位相がπ／２異なるため、単一波長で
発振する。
例と同様に、ｐ電極８とｎ電極９との間に順方向バイア
スを加えると活性層５にキャリ゛アが注入され再結合が
おこり、発光する。本実施例による半導体レーザも従来
例と同様に導波路構造となっているため、発光した光は
活性層５に平行な方向に伝搬する。また光が回折格子層
２ｂまで充分しみ出すようにｐ−ｒｎＰバリア層２３の
膜厚Ｓを薄くしておくと、周期的に存在する回折格子層
２ｂのため、光は等偏屈折率の変化を受はブラッグ反射
する。この時、λ／４シフト位置２８の左右でブラッグ
反射を受けた光の位相がπ／２異なるため、単一波長で
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
に活性層５と回折格子の間の距離と、回折格子の振幅に
よって決まるが、本実施例の素子における活性層５と回
折格子の距離はバリア層２３の膜厚Ｓで、回折格子の振
幅は回折格子層２ｂの膜厚ｔで決まり、従来例のように
回折格子形成時のエツチング深さや形状に依存しない。
に活性層５と回折格子の間の距離と、回折格子の振幅に
よって決まるが、本実施例の素子における活性層５と回
折格子の距離はバリア層２３の膜厚Ｓで、回折格子の振
幅は回折格子層２ｂの膜厚ｔで決まり、従来例のように
回折格子形成時のエツチング深さや形状に依存しない。
そのため、回折格子のエツチングをλ／４シフト位置２
８の左右で２回に分けて行なっても、結合定数をλ／４
シフト位置の左右で等しくすることができる。さらに、
ｐ−１ｎＰバリア層２３とｐ−１ｎ 、ＧａＡｓＰ回
折格子層２ｂの膜厚を制御することによって素子特性の
再現性も向上する。
８の左右で２回に分けて行なっても、結合定数をλ／４
シフト位置の左右で等しくすることができる。さらに、
ｐ−１ｎＰバリア層２３とｐ−１ｎ 、ＧａＡｓＰ回
折格子層２ｂの膜厚を制御することによって素子特性の
再現性も向上する。
なお、上記実施例では被覆層としてＥＣＲ−ＣＶＤによ
る５ｉＮＸ膜２６を用いる場合を示したが、レジスト２
５に損傷を与えない作製方法が可能で、レジスト２５を
除去する溶剤に溶解しない被覆層であれば適用可能であ
る。
る５ｉＮＸ膜２６を用いる場合を示したが、レジスト２
５に損傷を与えない作製方法が可能で、レジスト２５を
除去する溶剤に溶解しない被覆層であれば適用可能であ
る。
また、上記実施例では５ｉＮＸ膜２６のエツチングに緩
衝フッ酸を用いる場合を示したが、このエツチングはド
ライエツチングであってもよい。
衝フッ酸を用いる場合を示したが、このエツチングはド
ライエツチングであってもよい。
第８図は本実施例の変形例による半導体レーザの製造工
程を示す断面図であり、図において、１５０はｐ−１ｎ
Ｐ変形防止層であり、第８図（ａ）に示すように、膜厚
がＵとなるように回折格子層２ｂ上に成長しである。そ
の後は第７図（ｂｌ〜（ｇｌと同様の工程（但し回折格
子のエツチング深さをＵ＋を以上、ｕ＋ｔ＋ｓ以下とす
る）により、第７図（ｈ）と同様な構造が得られる。ｐ
−１ｎＰ変形防止層１５０を設けることにより、回折格
子形成時のアンダーエツチングやその後の再成長時にお
ける回折格子の変形が、結合定数に影響を与えにくくす
る効果がある。
程を示す断面図であり、図において、１５０はｐ−１ｎ
Ｐ変形防止層であり、第８図（ａ）に示すように、膜厚
がＵとなるように回折格子層２ｂ上に成長しである。そ
の後は第７図（ｂｌ〜（ｇｌと同様の工程（但し回折格
子のエツチング深さをＵ＋を以上、ｕ＋ｔ＋ｓ以下とす
る）により、第７図（ｈ）と同様な構造が得られる。ｐ
−１ｎＰ変形防止層１５０を設けることにより、回折格
子形成時のアンダーエツチングやその後の再成長時にお
ける回折格子の変形が、結合定数に影響を与えにくくす
る効果がある。
なお、上記実施例では導電性ｎ−ＩｎＰ基板を使用した
半導体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−１ｎＰ基板を用いた素子に適用しても
よい。その他、ＧａＡｓ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いうまでもない。
半導体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−１ｎＰ基板を用いた素子に適用しても
よい。その他、ＧａＡｓ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いうまでもない。
また、上記実施例では半導体レーザの場合について述べ
たが、波長可変ＤＦＢ型フィルタなどのグレーティング
を用いた素子に本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。
たが、波長可変ＤＦＢ型フィルタなどのグレーティング
を用いた素子に本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。
以上のように、この発明によれば、活性層上にクラッド
層と同一組成のバリア層を、その上に回゛折格子層を成
長させた後、位相をシフトさせた回折格子パターンを形
成し、その回折格子パターンをエツチングマスクとして
バリア層まで達するようにエツチングを行ない、その上
にクラッド層を再成長させた構造としたので、均一を結
合定数の半導体レーザを再現性よ（得られる効果がある
。
層と同一組成のバリア層を、その上に回゛折格子層を成
長させた後、位相をシフトさせた回折格子パターンを形
成し、その回折格子パターンをエツチングマスクとして
バリア層まで達するようにエツチングを行ない、その上
にクラッド層を再成長させた構造としたので、均一を結
合定数の半導体レーザを再現性よ（得られる効果がある
。
また、この発明によれば、半導体基板上に、該基板より
エネルギーギャップの小さい回折格子層を成長した後、
その表面全面に、上記半導体基板まで達する所定周期の
並列ストライプ溝を形成し、その後、上記基板と同一組
成のバリア層と上記回折格子層よりエネルギーギャップ
の小さい活性層を順次成長してなり、上記回折格子層の
残留物により構成される回折格子を有する構成としたか
ら、光の結合定数が設計値に設定された回折格子を有す
る半導体レーザを容易に得ることができる効果がある。
エネルギーギャップの小さい回折格子層を成長した後、
その表面全面に、上記半導体基板まで達する所定周期の
並列ストライプ溝を形成し、その後、上記基板と同一組
成のバリア層と上記回折格子層よりエネルギーギャップ
の小さい活性層を順次成長してなり、上記回折格子層の
残留物により構成される回折格子を有する構成としたか
ら、光の結合定数が設計値に設定された回折格子を有す
る半導体レーザを容易に得ることができる効果がある。
また、この発明によれば、回折格子層を並列ストライプ
状に形成したので、等側屈折率の制御Ｂ性がよくなり、
位相シフト量を再現性よく設計値に設定した位相シフト
分布帰還型半導体レーザを得ることができる効果がある
。
状に形成したので、等側屈折率の制御Ｂ性がよくなり、
位相シフト量を再現性よく設計値に設定した位相シフト
分布帰還型半導体レーザを得ることができる効果がある
。
また、この発明によれば、活性層上に、バリア層と回折
格子層を順次成長した後、バリア層まで達する所定周期
の並列ストライプ溝を形成し、その後上記バリア層と同
一組成のクラ・ノド層を再成長してなり、上記回折格子
層の残留物からなる回折格子を有する半導体レーザにお
いて、上記バリア層あるいは上記回折格子層の膜厚をレ
ーザ共振器長方向の場所により異なるように構成したか
ら、光の結合定数を共振器内で自由に変化させることが
でき、ＤＦＢレーザの設計自由度を増大できる効果があ
る。
格子層を順次成長した後、バリア層まで達する所定周期
の並列ストライプ溝を形成し、その後上記バリア層と同
一組成のクラ・ノド層を再成長してなり、上記回折格子
層の残留物からなる回折格子を有する半導体レーザにお
いて、上記バリア層あるいは上記回折格子層の膜厚をレ
ーザ共振器長方向の場所により異なるように構成したか
ら、光の結合定数を共振器内で自由に変化させることが
でき、ＤＦＢレーザの設計自由度を増大できる効果があ
る。
第１図はこの発明の第１の実施例による半導体レーザの
構造および製造工程を説明するための図、第２図は第１
の実施例の変形例を示す図、第３図は本発明の第２の実
施例による位相シフト分布帰還型半導体レーザの構造お
よび製造工程を説明するための図、第４図は第２の実施
例の変形例を示す図、第５図は本発明の第３の実施例に
よる位相シフト分布帰還型半導体レーザの構造および製
造工程を説明するだめの図、第６図は第３の実施例の変
形例を示す図、第７図は本発明の第４の実施例による半
導体レーザの構造および製造工程を説明するための図、
第８図は第４の実施例の変形例を示す図、第９〜１１図
は従来の半導体レーザを示す図、第１２図はレーザの共
振器内の光強度分布を示す図、第１３図は従来の半導体
レーザの構造及び製造工程を示す図である。 ｌはｎ−１ｎＰ基板、５はＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層、
２３はｐ−ＩｎＰｎツバ９フ ａＡｓＰ回折格子層、３は回折格子、６はｐ−１ｎＰク
ラッド層、７はｐ”−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層、８
はｎ電極、９はｎ電極、１０は反射防止膜。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
構造および製造工程を説明するための図、第２図は第１
の実施例の変形例を示す図、第３図は本発明の第２の実
施例による位相シフト分布帰還型半導体レーザの構造お
よび製造工程を説明するための図、第４図は第２の実施
例の変形例を示す図、第５図は本発明の第３の実施例に
よる位相シフト分布帰還型半導体レーザの構造および製
造工程を説明するだめの図、第６図は第３の実施例の変
形例を示す図、第７図は本発明の第４の実施例による半
導体レーザの構造および製造工程を説明するための図、
第８図は第４の実施例の変形例を示す図、第９〜１１図
は従来の半導体レーザを示す図、第１２図はレーザの共
振器内の光強度分布を示す図、第１３図は従来の半導体
レーザの構造及び製造工程を示す図である。 ｌはｎ−１ｎＰ基板、５はＩ ｎＧａＡｓ Ｐ活性層、
２３はｐ−ＩｎＰｎツバ９フ ａＡｓＰ回折格子層、３は回折格子、６はｐ−１ｎＰク
ラッド層、７はｐ”−１ｎＧａＡｓＰコンタクト層、８
はｎ電極、９はｎ電極、１０は反射防止膜。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）半導体基板上に、該半導体基板より小さいエネル
ギーギャップを持つ材料からなる回折格子層を成長した
後、その表面全体に上記半導体基板まで到達する所定周
期の並列ストライプ溝を形成し、その後該ウェハ上に上
記半導体基板と同一組成のバリア層と、上記回折格子層
よりエネルギーギャップの小さい活性層を順次成長して
なり、上記回折格子層の残留物により構成される回折格
子を有することを特徴とする半導体レーザ。 - （２）活性層上に、該活性層よりエネルギーギャップの
大きいバリア層と、エネルギーギャップが上記活性層よ
り大きく上記バリア層より小さい回折格子層を順次成長
した後、その表面全面に上記バリア層まで達する所定周
期の並列ストライプ溝を形成し、その後該ウェハ上に上
記バリア層と同一組成のクラッド層を再成長してなり、
上記回折格子層の残留物からなる回折格子を有する半導
体レーザにおいて、 上記バリア層あるいは上記回折格子層の膜厚をレーザ共
振器長方向の場所により変化させたことを特徴とする分
布帰還型の半導体レーザ。 - （３）活性層上に、該活性層よりエネルギーギャップの
大きいバリア層と、エネルギーギャップが上記活性層よ
り大きく上記バリア層より小さい回折格子層とを順次成
長した後、その表面全体に上記バリア層まで到達する所
定周期の並列ストライプ溝を形成し、その後該ウェハ上
に上記バリア層と同一組成のクラッド層を再成長してな
り上記回折格子層の残留物により構成される回折格子を
有する半導体レーザにおいて、 上記回折格子の一部に、上記回折格子層を除去した領域
あるいは上記並列ストライプ溝を形成しない領域を設け
たことを特徴とする位相シフト分布帰還型の半導体レー
ザ。 - （４）活性層上に、該活性層より禁制帯幅の大きい材料
からなる第１の半導体層と、禁制帯幅が上記活性層より
大きく上記第１の半導体層より小さい材料からなる第２
の半導体層とを順次成長した後、その表面全体に上記第
１の半導体層まで到達する所定周期の並列ストライプ溝
を形成し、その後上記第１の半導体層と同一組成のクラ
ッド層を再成長してなり上記第２の半導体層の残留物に
より構成される回折格子を有する半導体レーザにおいて
、 上記回折格子は、上記第２の半導体層に樹脂で形成され
た一定周期の並列ストライプからなる回折格子樹脂層を
設ける工程と、 半導体層の第１の領域を、上記回折格子樹脂層をエッチ
ングマスクとして、上記第１の半導体層まで到達するよ
うにエッチングを行なう工程と、上記半導体層の第１の
領域以外である第２の領域に、上記回折格子樹脂層に損
傷を与えない方法で上記回折格子樹脂を溶解する溶剤で
は溶解しない被覆層を製作する工程と、 上記回折格子樹脂層上の上記被覆層のみをエッチングに
より取り除いた後、当該回折格子樹脂層を除去し、上記
回折格子で形成された回折格子とは逆位相の、上記被覆
層で形成される回折格子を作製する工程と、 上記半導体層の第２の領域を、上記被覆層で形成される
回折格子をエッチングマスクとして、上記第１の半導体
層まで到達するようにエッチングを行なう工程により形
成され、上記第１の領域と、上記第２の領域で位相が反
転したものであることを特徴とする半導体レーザ。
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