JPH04291780A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04291780A JPH04291780A JP5536291A JP5536291A JPH04291780A JP H04291780 A JPH04291780 A JP H04291780A JP 5536291 A JP5536291 A JP 5536291A JP 5536291 A JP5536291 A JP 5536291A JP H04291780 A JPH04291780 A JP H04291780A
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- light
- optical waveguide
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光装置に係り、
特にダブルヘテロ接合半導体レーザとダブル接合を有す
る電界吸収型光変調器とを光軸を同じにする連続な光導
波路を有するように同一半導体基板上に形成した光変調
器付半導体発光装置に関する。
特にダブルヘテロ接合半導体レーザとダブル接合を有す
る電界吸収型光変調器とを光軸を同じにする連続な光導
波路を有するように同一半導体基板上に形成した光変調
器付半導体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光変調器付半導体発光装置を、図
５に示す断面図を用いて説明する。半導体基板４１上に
、レーザ部Ａと光変調器部Ｂとが形成されている。そし
て半導体基板４１とクラッド層４２との間にダブルヘテ
ロ接合されているレーザ部Ａの活性層４３と光変調器部
Ｂの光導波路層４４とは、光軸を同じにして連続的に形
成されている。また、レーザ部Ａのクラッド層４２上に
はレーザ部電極４５が形成され、光変調器部Ｂのクラッ
ド層４２上には光変調器部電極４６が形成されている。 更に、半導体基板４１裏面には共通電極４７が形成され
ている。
５に示す断面図を用いて説明する。半導体基板４１上に
、レーザ部Ａと光変調器部Ｂとが形成されている。そし
て半導体基板４１とクラッド層４２との間にダブルヘテ
ロ接合されているレーザ部Ａの活性層４３と光変調器部
Ｂの光導波路層４４とは、光軸を同じにして連続的に形
成されている。また、レーザ部Ａのクラッド層４２上に
はレーザ部電極４５が形成され、光変調器部Ｂのクラッ
ド層４２上には光変調器部電極４６が形成されている。 更に、半導体基板４１裏面には共通電極４７が形成され
ている。
【０００３】このような光変調器付半導体発光装置にお
いては、レーザ部Ａで発振した光が光変調器部Ｂ側の端
面から出力する際に、その端面で反射された反射光がレ
ーザ部Ａに帰還してレーザの発振を不安定にする。そし
てまた、レーザ発振光の単色性、狭線幅特性を劣化させ
るという問題があった。そこで、光変調器部Ｂ側の端面
での反射を防止するため、従来は、その端面に反射防止
膜４８を設けて反射防止処理を施していた。この場合の
最も効果的な方法は、薄膜の屈折率ｎが光変調器部Ｂの
光導波路層４４の有効屈折率ｎ１ の平方根に等しく、
その厚みがレーザの発振波長λの１／（４×ｎ）に等し
い誘電体薄膜を形成する方法である。例えば、ＩｎＰ系
の光変調器付半導体発光装置においては、屈折率１．９
、厚み約２００ｎｍのＳｉＮ薄膜が用いられる。
いては、レーザ部Ａで発振した光が光変調器部Ｂ側の端
面から出力する際に、その端面で反射された反射光がレ
ーザ部Ａに帰還してレーザの発振を不安定にする。そし
てまた、レーザ発振光の単色性、狭線幅特性を劣化させ
るという問題があった。そこで、光変調器部Ｂ側の端面
での反射を防止するため、従来は、その端面に反射防止
膜４８を設けて反射防止処理を施していた。この場合の
最も効果的な方法は、薄膜の屈折率ｎが光変調器部Ｂの
光導波路層４４の有効屈折率ｎ１ の平方根に等しく、
その厚みがレーザの発振波長λの１／（４×ｎ）に等し
い誘電体薄膜を形成する方法である。例えば、ＩｎＰ系
の光変調器付半導体発光装置においては、屈折率１．９
、厚み約２００ｎｍのＳｉＮ薄膜が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光変調器部Ｂ側の端面に反射防止膜４８を設ける方
法では、例えばＩｎＰ系の光変調器付半導体発光装置の
場合、 （１）ＳｉＮ薄膜の屈折率と生成速度が製造方法、雰囲
気の環境等で変化するため、ＳｉＮ薄膜の厚みと屈折率
を完璧な正確さをもって制御できない。 （２）光変調器部Ｂの光導波路層４４の有効屈折率につ
いても、半導体組成と厚みに依存し素子により僅かなば
らつきを生じる等のため、通常１〜２％程度の反射率と
なり、歩留り良く反射率を０．１％以下程度にすること
は困難である。
来の光変調器部Ｂ側の端面に反射防止膜４８を設ける方
法では、例えばＩｎＰ系の光変調器付半導体発光装置の
場合、 （１）ＳｉＮ薄膜の屈折率と生成速度が製造方法、雰囲
気の環境等で変化するため、ＳｉＮ薄膜の厚みと屈折率
を完璧な正確さをもって制御できない。 （２）光変調器部Ｂの光導波路層４４の有効屈折率につ
いても、半導体組成と厚みに依存し素子により僅かなば
らつきを生じる等のため、通常１〜２％程度の反射率と
なり、歩留り良く反射率を０．１％以下程度にすること
は困難である。
【０００５】しかも、実際には、レーザは僅か０．１％
以下の戻り光でも不安定になるので、反射光の影響を更
に低減することが大きな課題としてあった。そこで本発
明は、反射光がレーザへ戻ることを防止し、レーザ発振
の安定化を実現することができる半導体発光装置を提供
することを目的とする。
以下の戻り光でも不安定になるので、反射光の影響を更
に低減することが大きな課題としてあった。そこで本発
明は、反射光がレーザへ戻ることを防止し、レーザ発振
の安定化を実現することができる半導体発光装置を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題は、半導体基板
上に形成されたレーザ部と、前記半導体基板上に前記レ
ーザ部と接して形成され、前記レーザ部の活性層と光軸
を同じにする光導波路を有する光変調部と、前記半導体
基板上に前記光変調部と接して形成され、前記光変調部
の光導波路と光軸を同じにする光導波路を有する戻り光
防止用光導波路部とを具備し、前記光変調部の光導波路
の長さＬ１ 、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路
の長さＬ２ 、前記光変調部の光導波路の屈折率ｎ１
、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率ｎ２
、前記光変調部の一変調周期中で光を透過する時間Ｔ
１ 、前記光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間
Ｔ２ が、次式 Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
Ｔ２ ≧（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
但し、ｃは光の速度を満足する関係にあることを特徴と
する半導体発光装置によって達成される。
上に形成されたレーザ部と、前記半導体基板上に前記レ
ーザ部と接して形成され、前記レーザ部の活性層と光軸
を同じにする光導波路を有する光変調部と、前記半導体
基板上に前記光変調部と接して形成され、前記光変調部
の光導波路と光軸を同じにする光導波路を有する戻り光
防止用光導波路部とを具備し、前記光変調部の光導波路
の長さＬ１ 、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路
の長さＬ２ 、前記光変調部の光導波路の屈折率ｎ１
、前記戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率ｎ２
、前記光変調部の一変調周期中で光を透過する時間Ｔ
１ 、前記光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間
Ｔ２ が、次式 Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
Ｔ２ ≧（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
但し、ｃは光の速度を満足する関係にあることを特徴と
する半導体発光装置によって達成される。
【０００７】
【作用】本発明は、光変調部の光導波路と光軸を同じに
する光導波路を有する戻り光防止用光導波路部を光変調
部と接して設け、光変調部の光導波路の長さＬ１ 及び
その屈折率ｎ１ 並びに戻り光防止用光導波路部の光導
波路の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ を、光変調部の
一変調周期中で光を透過する時間Ｔ１ 及び光を遮断す
る時間Ｔ２ との関係において、所定の値に制御するこ
とにより、光防止用光導波路部側の端面で反射された反
射光がレーザ部に戻る前に光変調部で遮断することがで
きる。
する光導波路を有する戻り光防止用光導波路部を光変調
部と接して設け、光変調部の光導波路の長さＬ１ 及び
その屈折率ｎ１ 並びに戻り光防止用光導波路部の光導
波路の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ を、光変調部の
一変調周期中で光を透過する時間Ｔ１ 及び光を遮断す
る時間Ｔ２ との関係において、所定の値に制御するこ
とにより、光防止用光導波路部側の端面で反射された反
射光がレーザ部に戻る前に光変調部で遮断することがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例による
光変調器付半導体発光装置のレーザ部の共振器方向に垂
直な断面を示す断面図であり、図１（ｂ）にそのＹ−Ｙ
線断面図である。
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例による
光変調器付半導体発光装置のレーザ部の共振器方向に垂
直な断面を示す断面図であり、図１（ｂ）にそのＹ−Ｙ
線断面図である。
【０００９】厚さ１００μｍ、不純物濃度２×１０１８
ｃｍ−３のｎ形ＩｎＰ基板１上に、ｎ形ＩｎＰ基板１よ
りも屈折率が大きい、エネルギーバンドギャップ１ｅＶ
のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２が形成されている。そし
てこのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２とｎ形ＩｎＰ基板１
の界面の一部には、ピッチ２１５ｎｍ、深さ１５０ｎｍ
、長さ３００μｍのコルゲーション３が形成されている
。このコルゲーション３がない部分のＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層２の厚さは０．３μｍである。
ｃｍ−３のｎ形ＩｎＰ基板１上に、ｎ形ＩｎＰ基板１よ
りも屈折率が大きい、エネルギーバンドギャップ１ｅＶ
のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２が形成されている。そし
てこのＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２とｎ形ＩｎＰ基板１
の界面の一部には、ピッチ２１５ｎｍ、深さ１５０ｎｍ
、長さ３００μｍのコルゲーション３が形成されている
。このコルゲーション３がない部分のＩｎＧａＡｓＰ光
ガイド層２の厚さは０．３μｍである。
【００１０】このコルゲーション３上方のＩｎＧａＡｓ
Ｐ光ガイド層２上には、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２よ
りも屈折率が大きい、厚さ０．２μｍ、エネルギーバン
ドギャップ０．８ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ活性層４１が形
成されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２上に
ＩｎＧａＡｓＰ活性層４１と接して、長さＬ１ ＝２０
０μｍ、厚さ０．４μｍ、エネルギーバンドギャップ０
．８８５ｅＶ、屈折率ｎ１ のＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層４２が形成されている。更に、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層２上にＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２と接して、長
さＬ２ ＝１０００μｍ、厚さ０．４μｍ、エネルギー
バンドギャップ０．８８５ｅＶ、屈折率ｎ２ のＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層４３が形成されている。そしてＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２
、及びＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４３は、これらの下の
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２を含めて、連続して光軸を
同じにする幅Ｗ＝１．５μｍのストライプ構造をなして
いる。
Ｐ光ガイド層２上には、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２よ
りも屈折率が大きい、厚さ０．２μｍ、エネルギーバン
ドギャップ０．８ｅＶのＩｎＧａＡｓＰ活性層４１が形
成されている。また、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２上に
ＩｎＧａＡｓＰ活性層４１と接して、長さＬ１ ＝２０
０μｍ、厚さ０．４μｍ、エネルギーバンドギャップ０
．８８５ｅＶ、屈折率ｎ１ のＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層４２が形成されている。更に、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層２上にＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２と接して、長
さＬ２ ＝１０００μｍ、厚さ０．４μｍ、エネルギー
バンドギャップ０．８８５ｅＶ、屈折率ｎ２ のＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層４３が形成されている。そしてＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層４１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２
、及びＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４３は、これらの下の
ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２を含めて、連続して光軸を
同じにする幅Ｗ＝１．５μｍのストライプ構造をなして
いる。
【００１１】また、これらストライプ構造のＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２及びＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層４３の上面及び側面には、不純
物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｐ形ＩｎＰクラッド層５
が形成されている。こうして、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４
１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２、ＩｎＧａＡｓＰ光
導波路層４３及びＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２の上下が
、ｐ形ＩｎＰクラッド層５とｎ形ＩｎＰ基板１とに挟ま
れたダブルヘテロ構造となっている。
ｓＰ活性層４１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２及びＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層４３の上面及び側面には、不純
物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｐ形ＩｎＰクラッド層５
が形成されている。こうして、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４
１、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２、ＩｎＧａＡｓＰ光
導波路層４３及びＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層２の上下が
、ｐ形ＩｎＰクラッド層５とｎ形ＩｎＰ基板１とに挟ま
れたダブルヘテロ構造となっている。
【００１２】そしてｐ形ＩｎＰクラッド層５のｎ形Ｉｎ
Ｐ基板１界面から表面までの厚さは２．７μｍであるが
、ｎ形ＩｎＰ基板１界面から１．５μｍの所に、厚さ０
．７μｍ、不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ形Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層６が形成されている。また、ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層４１上方のｐ形ＩｎＰクラッド層５上には
、Ｔｉ・Ｐｔ・Ａｕの３層構造からなるレーザ部電極７
が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２上方のｐ形
ＩｎＰクラッド層５上には、Ｔｉ・Ｐｔ・Ａｕの３層構
造からなる光変調器部電極８が形成されている。そして
ｎ形ＩｎＰ基板１裏面には、Ａｕ層のみからなる共通電
極９が形成されている。
Ｐ基板１界面から表面までの厚さは２．７μｍであるが
、ｎ形ＩｎＰ基板１界面から１．５μｍの所に、厚さ０
．７μｍ、不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ形Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層６が形成されている。また、ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層４１上方のｐ形ＩｎＰクラッド層５上には
、Ｔｉ・Ｐｔ・Ａｕの３層構造からなるレーザ部電極７
が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２上方のｐ形
ＩｎＰクラッド層５上には、Ｔｉ・Ｐｔ・Ａｕの３層構
造からなる光変調器部電極８が形成されている。そして
ｎ形ＩｎＰ基板１裏面には、Ａｕ層のみからなる共通電
極９が形成されている。
【００１３】更に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４１側の端面
には、厚さ１０ｎｍの薄いＳｉＮ膜とＡｕ金属膜とから
なる高反射膜１０が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層４３側の端面には、厚さ２００ｎｍのＳｉＮ膜からな
る屈折率１．９の反射防止膜１１が形成されている。こ
のようにして、レーザ部電極７の部分が長さ３００μｍ
のＩｎＧａＡｓＰ活性層４１を有するレーザ部Ａ、光変
調器部電極８の部分が長さＬ１ ＝２００μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層４２を有する光変調器部Ｂ、及び長
さＬ２ ＝１０００μｍのＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４
３を有する戻り光防止用光導波路部Ｃが構成される。
には、厚さ１０ｎｍの薄いＳｉＮ膜とＡｕ金属膜とから
なる高反射膜１０が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路
層４３側の端面には、厚さ２００ｎｍのＳｉＮ膜からな
る屈折率１．９の反射防止膜１１が形成されている。こ
のようにして、レーザ部電極７の部分が長さ３００μｍ
のＩｎＧａＡｓＰ活性層４１を有するレーザ部Ａ、光変
調器部電極８の部分が長さＬ１ ＝２００μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰ光導波路層４２を有する光変調器部Ｂ、及び長
さＬ２ ＝１０００μｍのＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４
３を有する戻り光防止用光導波路部Ｃが構成される。
【００１４】なお、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４２及び
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４３の屈折率としたｎ１ ，
ｎ２ は、正確にいうと、それぞれ光変調器部Ｂ及び戻
り光防止用光導波路部Ｃの光導波路の有効屈折率である
。そしてこれらの有効屈折率ｎ１，ｎ２ は、この場合
のレーザの発振波長λ＝１．５５μｍに対して共に約３
．６である。
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層４３の屈折率としたｎ１ ，
ｎ２ は、正確にいうと、それぞれ光変調器部Ｂ及び戻
り光防止用光導波路部Ｃの光導波路の有効屈折率である
。そしてこれらの有効屈折率ｎ１，ｎ２ は、この場合
のレーザの発振波長λ＝１．５５μｍに対して共に約３
．６である。
【００１５】次に、図１の光変調器付半導体発光装置の
光変調器部Ｂの光変調器部電極８に印加する電圧と出力
光の波形を図２に示す。図２（ａ）は光変調器部電極８
に印加する電圧の変調信号コードを示し、図２（ｂ）は
それに対応して戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面から
出力される光の光強度を示す。なお、両者には空間伝播
時間に対応した時間ずれがあるが、説明上重要でないの
で図２では考慮していない。
光変調器部Ｂの光変調器部電極８に印加する電圧と出力
光の波形を図２に示す。図２（ａ）は光変調器部電極８
に印加する電圧の変調信号コードを示し、図２（ｂ）は
それに対応して戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面から
出力される光の光強度を示す。なお、両者には空間伝播
時間に対応した時間ずれがあるが、説明上重要でないの
で図２では考慮していない。
【００１６】図中のＴ、Ｔ１ 、Ｔ２ は、それぞれ光
変調部Ｂの変調周期、光変調部Ｂの一変調周期で光を透
過する時間、光変調部Ｂの一変調周期で光を遮断する時
間である。そして光変調部Ｂの光導波路４２の長さＬ１
及びその屈折率ｎ１ 並びに戻り光防止用光導波路部
Ｃの光導波路４３の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ と
の間に、Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２
）／ｃＴ２ ≧（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２
）／ｃを満たすような関係にある。ここで、ｃは真空
中における光の速度である。
変調部Ｂの変調周期、光変調部Ｂの一変調周期で光を透
過する時間、光変調部Ｂの一変調周期で光を遮断する時
間である。そして光変調部Ｂの光導波路４２の長さＬ１
及びその屈折率ｎ１ 並びに戻り光防止用光導波路部
Ｃの光導波路４３の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ と
の間に、Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２
）／ｃＴ２ ≧（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２
）／ｃを満たすような関係にある。ここで、ｃは真空
中における光の速度である。
【００１７】次に、図３を用いて、図１の光変調器付半
導体発光装置の動作を説明する。図３は、図１の光変調
器付半導体発光装置を図２に示すような時系列で駆動し
た場合における光変調器付半導体発光装置内を通過する
光の分布を説明するための図である。なお、ここで、レ
ーザ部Ａと光変調器部Ｂの境界、光変調器部Ｂと戻り光
防止用光導波路部Ｃの境界は、それぞれ破線で示す。ま
た、１２１はレーザ部Ａ中にある光、１２２は戻り光防
止用光導波路部Ｃにある光、１２３は戻り光防止用光導
波路部Ｃ側の端面で反射された光であって、しかも戻り
光防止用光導波路部Ｃにある光、１２４は光変調器部Ｂ
にある光、１３は戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面よ
り出力される出力光をそれぞれ示す。
導体発光装置の動作を説明する。図３は、図１の光変調
器付半導体発光装置を図２に示すような時系列で駆動し
た場合における光変調器付半導体発光装置内を通過する
光の分布を説明するための図である。なお、ここで、レ
ーザ部Ａと光変調器部Ｂの境界、光変調器部Ｂと戻り光
防止用光導波路部Ｃの境界は、それぞれ破線で示す。ま
た、１２１はレーザ部Ａ中にある光、１２２は戻り光防
止用光導波路部Ｃにある光、１２３は戻り光防止用光導
波路部Ｃ側の端面で反射された光であって、しかも戻り
光防止用光導波路部Ｃにある光、１２４は光変調器部Ｂ
にある光、１３は戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面よ
り出力される出力光をそれぞれ示す。
【００１８】図３（ａ）〜（ｈ）は、それぞれ図２のｔ
１〜ｔ６の時刻において光が導波路中のどの位置に存在
するかを示したものである。また、このうち、図３（ｃ
）、（ｄ）はｔ２とｔ３の間の時刻におけるものである
。時刻ｔ１までは、光変調器部Ｂは光を透過しない状態
にあるものとする。時刻ｔ１に、光変調器部Ｂは光を透
過する状態になる。時刻ｔ２までの時間差はＴ１である
。ここで、 Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
であるので、時刻ｔ２の時刻には光は既に戻り光防止用
光導波路部Ｃ側の端面に達し、反射されて１２３の光が
図３（ｂ）のような位置にくる。ここで、１２３の光の
先端から光変調器部Ｂと戻り光防止用光導波路部Ｃの境
界までの距離ΔＬは、零あるいは零よりも大きくなる。 何故なら上式の（Ｌ１ ×ｎ１ ）／ｃは光が光変調器
部Ｂを通過するのに要する時間であり、上式の（２×Ｌ
２ ×ｎ２ ）／ｃは光が戻り光防止用光導波路部Ｃを
往復して通過するのに要する時間であり、しかもＴ１
≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃの関係
になっているからである。
１〜ｔ６の時刻において光が導波路中のどの位置に存在
するかを示したものである。また、このうち、図３（ｃ
）、（ｄ）はｔ２とｔ３の間の時刻におけるものである
。時刻ｔ１までは、光変調器部Ｂは光を透過しない状態
にあるものとする。時刻ｔ１に、光変調器部Ｂは光を透
過する状態になる。時刻ｔ２までの時間差はＴ１である
。ここで、 Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
であるので、時刻ｔ２の時刻には光は既に戻り光防止用
光導波路部Ｃ側の端面に達し、反射されて１２３の光が
図３（ｂ）のような位置にくる。ここで、１２３の光の
先端から光変調器部Ｂと戻り光防止用光導波路部Ｃの境
界までの距離ΔＬは、零あるいは零よりも大きくなる。 何故なら上式の（Ｌ１ ×ｎ１ ）／ｃは光が光変調器
部Ｂを通過するのに要する時間であり、上式の（２×Ｌ
２ ×ｎ２ ）／ｃは光が戻り光防止用光導波路部Ｃを
往復して通過するのに要する時間であり、しかもＴ１
≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃの関係
になっているからである。
【００１９】このときΔＬは、
ΔＬ＝｛（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）−Ｔ
１ ｝×ｃ下記の条件を満たす。従って、 Ｔ１ ＝（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
の場合には、 ΔＬ＝０ となり、また、 Ｔ１ ＜（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
の場合 ΔＬ＞０ となる。
１ ｝×ｃ下記の条件を満たす。従って、 Ｔ１ ＝（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
の場合には、 ΔＬ＝０ となり、また、 Ｔ１ ＜（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
の場合 ΔＬ＞０ となる。
【００２０】具体的な数値を用いて説明する。いま、図
２に示す変調信号の周期ＴがＴ＝５５ｐ秒（１８ＧＨｚ
，ＲＺ変調）、またＴ１ 、Ｔ２ はそれぞれＴ１ ＝
２６ｐ秒、Ｔ２ ＝２９ｐ秒であるとする。時刻ｔ＝ｔ
２のとき、光は光戻り光防止用光導波路Ｃ中を｛２６ｐ
秒×３×１０１４（μｍ／秒）｝／３．６＝２１６７μ
ｍ だけ進んでいるはずである。
２に示す変調信号の周期ＴがＴ＝５５ｐ秒（１８ＧＨｚ
，ＲＺ変調）、またＴ１ 、Ｔ２ はそれぞれＴ１ ＝
２６ｐ秒、Ｔ２ ＝２９ｐ秒であるとする。時刻ｔ＝ｔ
２のとき、光は光戻り光防止用光導波路Ｃ中を｛２６ｐ
秒×３×１０１４（μｍ／秒）｝／３．６＝２１６７μ
ｍ だけ進んでいるはずである。
【００２１】従って、図３（ｂ）におけるΔＬはΔＬ＝
３３μｍ である。次いで、時刻ｔ２で光変調器部Ｂが光を吸収す
るようになり、時刻ｔ３までの間、光を透過しない。そ
して時刻ｔ３に近づくにしたがって、図３（ｃ）、（ｄ
）のように変化し、時刻ｔ３では光変調器部Ｂ部と戻り
光防止用光導波路部Ｃには光は存在しなくなる。ここで
、点線で示した１２３と１２４は、光が存在しない部分
である。
３３μｍ である。次いで、時刻ｔ２で光変調器部Ｂが光を吸収す
るようになり、時刻ｔ３までの間、光を透過しない。そ
して時刻ｔ３に近づくにしたがって、図３（ｃ）、（ｄ
）のように変化し、時刻ｔ３では光変調器部Ｂ部と戻り
光防止用光導波路部Ｃには光は存在しなくなる。ここで
、点線で示した１２３と１２４は、光が存在しない部分
である。
【００２２】即ち、時刻ｔ３までの間に光変調器部Ｂを
通過した光の最後部は、光導波路中を ｛２９ｐ秒×３×１０１４（μｍ／秒）｝／３．６＝２
４１７μｍ だけ進む。時刻ｔ２の瞬間に光変調器部Ｂの最もレーザ
部Ａに近い部分にあった光が、戻り光防止用光導波路部
Ｃ側の端面で反射して戻ってくるまでに通過する距離は
（２００μｍ＋１０００μｍ）×２＝２４００μｍであ
るので、全ての反射光は光変調器部Ｂで吸収され、光導
波路中に残留する光はない。従って、次に光変調器部Ｂ
が透過状態となっても、反射光はレーザ部Ａに戻ること
はない。以下、同様にして、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６では
、図３（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示されるよう
に変化する。
通過した光の最後部は、光導波路中を ｛２９ｐ秒×３×１０１４（μｍ／秒）｝／３．６＝２
４１７μｍ だけ進む。時刻ｔ２の瞬間に光変調器部Ｂの最もレーザ
部Ａに近い部分にあった光が、戻り光防止用光導波路部
Ｃ側の端面で反射して戻ってくるまでに通過する距離は
（２００μｍ＋１０００μｍ）×２＝２４００μｍであ
るので、全ての反射光は光変調器部Ｂで吸収され、光導
波路中に残留する光はない。従って、次に光変調器部Ｂ
が透過状態となっても、反射光はレーザ部Ａに戻ること
はない。以下、同様にして、時刻ｔ４，ｔ５，ｔ６では
、図３（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）に示されるよう
に変化する。
【００２３】このように本実施例によれば、レーザ部Ａ
で発振した光が戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部Ａへ戻ることがなく
なる。従って、いかなる状態でも、レーザ部Ａへの戻り
光による発振の不安定化が起こらなくなるため、レーザ
は安定な発振を維持し、発振光の単色性、狭線幅特性が
維持される。以上の効果は、端面の反射防止処理による
効果に、新たに付加される効果である。
で発振した光が戻り光防止用光導波路部Ｃ側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部Ａへ戻ることがなく
なる。従って、いかなる状態でも、レーザ部Ａへの戻り
光による発振の不安定化が起こらなくなるため、レーザ
は安定な発振を維持し、発振光の単色性、狭線幅特性が
維持される。以上の効果は、端面の反射防止処理による
効果に、新たに付加される効果である。
【００２４】なお、この光変調器付半導体発光装置の外
部での反射、例えば光ファイバとの光接合の際に生じる
反射に対しては、ファラデー効果等を利用した外部光ア
イソレータで対処すればよい。次に、本発明の他の実施
例による半導体発光装置を、図４に示す断面図を用いて
説明する。
部での反射、例えば光ファイバとの光接合の際に生じる
反射に対しては、ファラデー効果等を利用した外部光ア
イソレータで対処すればよい。次に、本発明の他の実施
例による半導体発光装置を、図４に示す断面図を用いて
説明する。
【００２５】同一の半導体基板２１上に、レーザ部Ａ１
と共に多数の光素子２２、２３が光軸を同じにして形成
されている。即ち、半導体基板２１とクラッド層２４と
の間にダブルヘテロ接合されている光導波路層２５が、
光軸を同じにして連続的に形成されている。そして半導
体基板２１裏面には共通電極２６が形成されている。ま
た、レーザ部電極２８を有するレーザ部Ａ１と光素子部
電極２９を有する他の光素子２２との間には、光変調器
部電極３０を有する光変調器部Ｂ１と、この光変調器部
Ｂに隣接する戻り光防止用光導波路部Ｃ１が形成されて
いる。また、同様にして、光素子２２と光素子部電極３
１を有する他の光素子２３間には、光変調器部電極３２
を有する光変調器部Ｂ２と、この光変調器部Ｂ２に隣接
する戻り光防止用光導波路部Ｃ２が形成されている。
と共に多数の光素子２２、２３が光軸を同じにして形成
されている。即ち、半導体基板２１とクラッド層２４と
の間にダブルヘテロ接合されている光導波路層２５が、
光軸を同じにして連続的に形成されている。そして半導
体基板２１裏面には共通電極２６が形成されている。ま
た、レーザ部電極２８を有するレーザ部Ａ１と光素子部
電極２９を有する他の光素子２２との間には、光変調器
部電極３０を有する光変調器部Ｂ１と、この光変調器部
Ｂに隣接する戻り光防止用光導波路部Ｃ１が形成されて
いる。また、同様にして、光素子２２と光素子部電極３
１を有する他の光素子２３間には、光変調器部電極３２
を有する光変調器部Ｂ２と、この光変調器部Ｂ２に隣接
する戻り光防止用光導波路部Ｃ２が形成されている。
【００２６】そして上記実施例の場合と同様に、光変調
部Ｂ１、Ｂ２の光導波路２５の長さＬ１ 及びその屈折
率ｎ１ 、戻り光防止用光導波路部Ｃ１、Ｃ２の光導波
路４３の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ 、光変調部Ｂ
１、Ｂ２の変調周期Ｔ、光変調部Ｂが光を透過する時間
Ｔ１ 、光変調部Ｂが光を遮断する時間Ｔ２ を制御す
ることにより、レーザ部Ａ１の発振光が隣の光素子２２
で反射されてレーザ部Ａへ戻ることを防止することがで
き、また光素子２２の光が隣の光素子２３で反射されて
光素子２２へ戻ることを防止することができる。
部Ｂ１、Ｂ２の光導波路２５の長さＬ１ 及びその屈折
率ｎ１ 、戻り光防止用光導波路部Ｃ１、Ｃ２の光導波
路４３の長さＬ２ 及びその屈折率ｎ２ 、光変調部Ｂ
１、Ｂ２の変調周期Ｔ、光変調部Ｂが光を透過する時間
Ｔ１ 、光変調部Ｂが光を遮断する時間Ｔ２ を制御す
ることにより、レーザ部Ａ１の発振光が隣の光素子２２
で反射されてレーザ部Ａへ戻ることを防止することがで
き、また光素子２２の光が隣の光素子２３で反射されて
光素子２２へ戻ることを防止することができる。
【００２７】このように本実施例によれば、レーザ部Ａ
１、光素子２２、２３間に設けられた光変調部Ｂ１、Ｂ
２及び戻り光防止用光導波路部Ｃ１、Ｃ２が、光アイソ
レータの機能を果たし、レーザ部と光素子との間又は光
素子間の戻り光を防止することができるため、レーザ及
び光素子の動作を安定に保つことができる。これにより
、同一の半導体基板上に多数の光素子が形成されて光論
理回路を構成する場合等に有効に利用することができる
。
１、光素子２２、２３間に設けられた光変調部Ｂ１、Ｂ
２及び戻り光防止用光導波路部Ｃ１、Ｃ２が、光アイソ
レータの機能を果たし、レーザ部と光素子との間又は光
素子間の戻り光を防止することができるため、レーザ及
び光素子の動作を安定に保つことができる。これにより
、同一の半導体基板上に多数の光素子が形成されて光論
理回路を構成する場合等に有効に利用することができる
。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体基
板上に形成されたレーザ部と、半導体基板上にレーザ部
と接して形成され、レーザ部の活性層と光軸を同じにす
る光導波路を有する光変調部と、半導体基板上に光変調
部と接して形成され、光変調部の光導波路と光軸を同じ
にする光導波路を有する戻り光防止用光導波路部とを具
備し、光変調部の光導波路の長さＬ１ 及びその屈折率
ｎ１、戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さＬ２
及びその屈折率ｎ２、光変調部の変調周期Ｔ、光変調部
が光を透過する時間Ｔ１ 又は遮断する時間Ｔ２ が所
定の関係を満足するように制御することにより、レーザ
部で発振した光が戻り光防止用光導波路部側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部に戻る前に光変調部
で遮断することができるため、その反射光のレーザ部へ
の戻りを防止することができる。
板上に形成されたレーザ部と、半導体基板上にレーザ部
と接して形成され、レーザ部の活性層と光軸を同じにす
る光導波路を有する光変調部と、半導体基板上に光変調
部と接して形成され、光変調部の光導波路と光軸を同じ
にする光導波路を有する戻り光防止用光導波路部とを具
備し、光変調部の光導波路の長さＬ１ 及びその屈折率
ｎ１、戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さＬ２
及びその屈折率ｎ２、光変調部の変調周期Ｔ、光変調部
が光を透過する時間Ｔ１ 又は遮断する時間Ｔ２ が所
定の関係を満足するように制御することにより、レーザ
部で発振した光が戻り光防止用光導波路部側の端面で反
射されても、その反射光がレーザ部に戻る前に光変調部
で遮断することができるため、その反射光のレーザ部へ
の戻りを防止することができる。
【００２９】これにより、レーザ部への戻り光による発
振の不安定化を防止してレーザの安定な発振を維持し、
レーザ発振光の単色性、狭線幅特性等を向上させること
ができる。
振の不安定化を防止してレーザの安定な発振を維持し、
レーザ発振光の単色性、狭線幅特性等を向上させること
ができる。
【図１】本発明の一実施例による光変調器付半導体発光
装置を示す断面図である。
装置を示す断面図である。
【図２】図１の光変調器付半導体発光装置の駆動方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】図１の光変調器付半導体発光装置を図２に示す
ような時系列で駆動した場合における光変調器付半導体
発光装置内を通過する光の分布を説明するための図であ
る。
ような時系列で駆動した場合における光変調器付半導体
発光装置内を通過する光の分布を説明するための図であ
る。
【図４】本発明の他の実施例による半導体発光装置を示
す断面図である。
す断面図である。
【図５】従来の光変調器付半導体発光装置を示す断面図
である。
である。
１…ｎ形ＩｎＰ基板
２…ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層
３…コルゲーション
４１…ＩｎＧａＡｓＰ活性層
４２…ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層
４３…ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層
５…ｐ形ＩｎＰクラッド層
６…ｎ形ＩｎＰ電流ブロック層
７…レーザ部電極
８…光変調器部電極
９…共通電極
１０…高反射膜
１１…反射防止膜
１２１…レーザ部の活性層内の光
１２２…光変調器部の光導波路内の光
１２３…戻り光防止用光導波路部の光導波路内の光１２
４…戻り光防止用光導波路部の光導波路内への端面戻り
光 １３…出力光 ２１…半導体基板 ２２、２３…光素子 ２４…クラッド層 ２５…光導波路層 ２６…共通電極 ２８…レーザ部電極 ２９、３１…光素子部電極 ３０、３２…光変調器部電極 ４１…半導体基板 ４２…クラッド層 ４３…活性層 ４４…光導波路層 ４５…レーザ部電極 ４６…光変調器部電極 ４７…共通電極 ４８…反射防止膜 Ａ、Ａ１…レーザ部 Ｂ、Ｂ１、Ｂ２…光変調器部 Ｃ、Ｃ１、Ｃ２…戻り光防止用光導波路部Ｌ１ …光変
調部の光導波路の長さ Ｌ２ …戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さｎ１
…光変調部の光導波路の屈折率 ｎ２ …戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率Ｔ
…光変調部の変調周期 Ｔ１ …光変調部の一変調周期中で光を透過する時間Ｔ
２ …光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間ｃ…
光の速度
４…戻り光防止用光導波路部の光導波路内への端面戻り
光 １３…出力光 ２１…半導体基板 ２２、２３…光素子 ２４…クラッド層 ２５…光導波路層 ２６…共通電極 ２８…レーザ部電極 ２９、３１…光素子部電極 ３０、３２…光変調器部電極 ４１…半導体基板 ４２…クラッド層 ４３…活性層 ４４…光導波路層 ４５…レーザ部電極 ４６…光変調器部電極 ４７…共通電極 ４８…反射防止膜 Ａ、Ａ１…レーザ部 Ｂ、Ｂ１、Ｂ２…光変調器部 Ｃ、Ｃ１、Ｃ２…戻り光防止用光導波路部Ｌ１ …光変
調部の光導波路の長さ Ｌ２ …戻り光防止用光導波路部の光導波路の長さｎ１
…光変調部の光導波路の屈折率 ｎ２ …戻り光防止用光導波路部の光導波路の屈折率Ｔ
…光変調部の変調周期 Ｔ１ …光変調部の一変調周期中で光を透過する時間Ｔ
２ …光変調部の一変調周期中で光を遮断する時間ｃ…
光の速度
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成されたレーザ部と
、前記半導体基板上に前記レーザ部と接して形成され、
前記レーザ部の活性層と光軸を同じにする光導波路を有
する光変調部と、前記半導体基板上に前記光変調部と接
して形成され、前記光変調部の光導波路と光軸を同じに
する光導波路を有する戻り光防止用光導波路部とを具備
し、前記光変調部の光導波路の長さＬ１ 、前記戻り光
防止用光導波路部の光導波路の長さＬ２ 、前記光変調
部の光導波路の屈折率ｎ１、前記戻り光防止用光導波路
部の光導波路の屈折率ｎ２ 、前記光変調部の一変調周
期中で光を透過する時間Ｔ１ 、前記光変調部の一変調
周期中で光を遮断する時間Ｔ２ が、次式 Ｔ１ ≦（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
Ｔ２ ≧（Ｌ１ ×ｎ１ ＋２×Ｌ２ ×ｎ２ ）／ｃ
但し、ｃは光の速度を満足する関係にあることを特徴と
する半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5536291A JPH04291780A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5536291A JPH04291780A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04291780A true JPH04291780A (ja) | 1992-10-15 |
Family
ID=12996381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5536291A Withdrawn JPH04291780A (ja) | 1991-03-20 | 1991-03-20 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04291780A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0728005A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-31 | Nec Corp | 半導体ゲート型光スイッチおよびその製造方法 |
| JP2003234540A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザ装置、半導体光装置および分布帰還型レーザ装置の製造方法 |
| JP2008218849A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Opnext Japan Inc | 半導体光装置およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-03-20 JP JP5536291A patent/JPH04291780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0728005A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-31 | Nec Corp | 半導体ゲート型光スイッチおよびその製造方法 |
| JP2003234540A (ja) * | 2002-02-12 | 2003-08-22 | Mitsubishi Electric Corp | 分布帰還型レーザ装置、半導体光装置および分布帰還型レーザ装置の製造方法 |
| JP2008218849A (ja) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Opnext Japan Inc | 半導体光装置およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |