JPH05183236A - 利得結合分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
利得結合分布帰還型半導体レーザInfo
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- JPH05183236A JPH05183236A JP4143732A JP14373292A JPH05183236A JP H05183236 A JPH05183236 A JP H05183236A JP 4143732 A JP4143732 A JP 4143732A JP 14373292 A JP14373292 A JP 14373292A JP H05183236 A JPH05183236 A JP H05183236A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 絶対及び微分利得の点で良好な性能が達成で
きるように塊状の活性材料の層を使用しない、半導体レ
ーザ及びその製造方法を提供する。 【構成】 光学的フィードバックが、受動的半導体材料
の格子２により得られ、活性媒体が格子２の溝にのみ存
在し、光学的に受動的な材料層６により分離された光学
的に活性な材料の不連続層５により量子ワイヤ構造のワ
イヤ及びバリアを形成する。光学的封じ込め層７が格子
２及び多重量子ワイヤ構造上に設けられる。さらに該半
導体レーザの製造方法も提供する。
きるように塊状の活性材料の層を使用しない、半導体レ
ーザ及びその製造方法を提供する。 【構成】 光学的フィードバックが、受動的半導体材料
の格子２により得られ、活性媒体が格子２の溝にのみ存
在し、光学的に受動的な材料層６により分離された光学
的に活性な材料の不連続層５により量子ワイヤ構造のワ
イヤ及びバリアを形成する。光学的封じ込め層７が格子
２及び多重量子ワイヤ構造上に設けられる。さらに該半
導体レーザの製造方法も提供する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムのため
の光電子部品に関し、とりわけ、かようなシステムの一
つに光源として使われる利得結合分布帰還型フイードバ
ック半導体レーザに係る。
の光電子部品に関し、とりわけ、かようなシステムの一
つに光源として使われる利得結合分布帰還型フイードバ
ック半導体レーザに係る。
【０００２】
【従来の技術】光通信システム、とりわけ、長距離通信
システムにおいては、異なる周波数の異なる伝搬レート
による信号の歪みを出来るだけ減らすため、単一周波数
信号を発生可能な光源が、主な関心をひいている。この
条件は、高速直接源変調の場合に、又コーヒレント通信
システムについて必須のことである。
システムにおいては、異なる周波数の異なる伝搬レート
による信号の歪みを出来るだけ減らすため、単一周波数
信号を発生可能な光源が、主な関心をひいている。この
条件は、高速直接源変調の場合に、又コーヒレント通信
システムについて必須のことである。
【０００３】光学的なフイードバックが、レーザ空洞を
定めているミラー間の多重反射以外のメカニズムによつ
て得られる半導体レーザは、上記要件に適合する光源の
例である。これらのレーザにおいては、発振周波数（ま
たはモード）の選択が、外部部品に頼ることなく得ら
れ、それゆえそれらは、光集積回路技術により製造する
ことができる；さらに、端ミラーが無いので、その装置
は光通信システムの他の部品と共に集積するのに適して
いる。かようなレーザの例は、デイストリビューテッド
・ブラッグ・リフレクター（ＤＢＲ）レーザおよび分布
帰還型（デイストリビューテッド−フィードバック）
（ＤＦＢ）レーザである。後者のレーザは、製造がより
簡単なので、現在より好まれているものである。
定めているミラー間の多重反射以外のメカニズムによつ
て得られる半導体レーザは、上記要件に適合する光源の
例である。これらのレーザにおいては、発振周波数（ま
たはモード）の選択が、外部部品に頼ることなく得ら
れ、それゆえそれらは、光集積回路技術により製造する
ことができる；さらに、端ミラーが無いので、その装置
は光通信システムの他の部品と共に集積するのに適して
いる。かようなレーザの例は、デイストリビューテッド
・ブラッグ・リフレクター（ＤＢＲ）レーザおよび分布
帰還型（デイストリビューテッド−フィードバック）
（ＤＦＢ）レーザである。後者のレーザは、製造がより
簡単なので、現在より好まれているものである。
【０００４】一般に、ＤＦＢレーザにおいては、光学的
なフイードバックが、光伝搬方向（長手方向）の実効的
屈折率（即ち、案内（導波）された放射のための全構造
によりもたらされる屈折率）における周期的、空間的変
化により得られる。この変化は、レーザの活性層の上ま
たは下の全空洞にわたつて延びる格子により生じる。こ
の光学的なフイードバックのメカニズムは、一般に、
『屈折率結合』として知られ、各屈折率変化が、案内さ
れた放射における弱い反射を伴うと言う事実を利用する
ものである：格子周期の適当な選択により、背面反射が
得られ、格子は波長選択性ミラーとして行動するが、そ
のミラーはブラッグ条件：
なフイードバックが、光伝搬方向（長手方向）の実効的
屈折率（即ち、案内（導波）された放射のための全構造
によりもたらされる屈折率）における周期的、空間的変
化により得られる。この変化は、レーザの活性層の上ま
たは下の全空洞にわたつて延びる格子により生じる。こ
の光学的なフイードバックのメカニズムは、一般に、
『屈折率結合』として知られ、各屈折率変化が、案内さ
れた放射における弱い反射を伴うと言う事実を利用する
ものである：格子周期の適当な選択により、背面反射が
得られ、格子は波長選択性ミラーとして行動するが、そ
のミラーはブラッグ条件：
【数２】
【０００５】但し、式中、Λ＝格子周期 λB ＝ブラッグ波長 ｍ＝格子次数 ｎV ＝モード屈折率 に適合する波長に近い波長のみを反射する。実際には、
λB は、レーザの活性層の発光波長に一致するように選
ばれる。
λB は、レーザの活性層の発光波長に一致するように選
ばれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、屈折率結合の
ＤＦＢレーザは、それ自体モノモード光源でなく、その
発光モードに関する行動は、端面（フアセット）上の反
射に対し高度に敏感である。より特定的には、若しこれ
らの面が未処理のままであれば、レーザの発振モード
は、格子空間位相に関する面の全く偶発的な相対位置に
依存する、というのは、個々の装置の製造にあたり、ど
の点に格子を切るかを正確に決定することは不可能だか
らである。若しレーザの面が反射防止膜で覆われていれ
ば、そのレーザは、ブラッグ波長に関して対称な二つの
モードで着実に発振する。後者の場合、モノモーダリテ
イーは、レーザ内で伝搬する光線を、中央格子帯域で１
／４波長位相シフトさせることにより達成される。この
位相シフトは、そのような帯域にある格子の溝の一つを
除去することにより得られるが、この作業は、技術的な
見地から寧ろ複雑である。位相シフトを示す格子を製造
し、反射防止膜を付着させるのに要する作業は、一般
に、かようなレーザの工業生産において、製造した状態
ではモノモードであるレーザのみを作り続け、他のもの
を廃棄するほうが好ましい位なコスト増大を生じる；生
産物のかなりの割合の除去にもかかわらず、この作業方
法は、経済的見地から依然として有利である。
ＤＦＢレーザは、それ自体モノモード光源でなく、その
発光モードに関する行動は、端面（フアセット）上の反
射に対し高度に敏感である。より特定的には、若しこれ
らの面が未処理のままであれば、レーザの発振モード
は、格子空間位相に関する面の全く偶発的な相対位置に
依存する、というのは、個々の装置の製造にあたり、ど
の点に格子を切るかを正確に決定することは不可能だか
らである。若しレーザの面が反射防止膜で覆われていれ
ば、そのレーザは、ブラッグ波長に関して対称な二つの
モードで着実に発振する。後者の場合、モノモーダリテ
イーは、レーザ内で伝搬する光線を、中央格子帯域で１
／４波長位相シフトさせることにより達成される。この
位相シフトは、そのような帯域にある格子の溝の一つを
除去することにより得られるが、この作業は、技術的な
見地から寧ろ複雑である。位相シフトを示す格子を製造
し、反射防止膜を付着させるのに要する作業は、一般
に、かようなレーザの工業生産において、製造した状態
ではモノモードであるレーザのみを作り続け、他のもの
を廃棄するほうが好ましい位なコスト増大を生じる；生
産物のかなりの割合の除去にもかかわらず、この作業方
法は、経済的見地から依然として有利である。
【０００７】高いコストと廃棄物の問題は、長手方向周
期利得変化（利得結合）が周期的屈折率変化の代わりに
生じるＤＦＢレーザを製造することにより解決される。
ＤＦＢレーザは、真性のモノモード構造で面反射に比較
的敏感でなく、格子に位相シフトを導入するために要す
る、又反射防止膜を付着させるのに要するような高価な
加工は必要ないことが理論的に示されている（コルゲニ
ック（H.Kolgenik) およびシャンク(C.V.Shank): 『分
布帰還型レーザの結合波理論(Coupled WaveTheory of D
istributed Feedback Lasers)』ジャーナル・オブ・ア
プライド・フイジックス Vol.43, No.5, May 1972)。
期利得変化（利得結合）が周期的屈折率変化の代わりに
生じるＤＦＢレーザを製造することにより解決される。
ＤＦＢレーザは、真性のモノモード構造で面反射に比較
的敏感でなく、格子に位相シフトを導入するために要す
る、又反射防止膜を付着させるのに要するような高価な
加工は必要ないことが理論的に示されている（コルゲニ
ック（H.Kolgenik) およびシャンク(C.V.Shank): 『分
布帰還型レーザの結合波理論(Coupled WaveTheory of D
istributed Feedback Lasers)』ジャーナル・オブ・ア
プライド・フイジックス Vol.43, No.5, May 1972)。
【０００８】利得結合ＤＦＢレーザの一例は、リュオら
(Y.Luo et al.)が、1988年8 月東京で開催された固体素
子および材料に関する国際会議に提出し、その予稿集20
DPB-2,pages 328 - 330 、に掲載された『コラゲイテッ
ド活性層を有する利得結合ＤＦＢ半導体レーザ(Gain Co
upled DFB Semiconductor Laser Having CorrugatedAct
ive Layer) 』と題する論文に記載されている。この論
文は、従来のＧａＡｌＡｓの封じ込め層（上下のクラッ
デイング）の間に、コラゲイテッド層または格子（パタ
ーン設定層）を含むＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓレーザを記
述している、このコラゲイテッド層または格子もまた、
ＧａＡｌＡｓで作られているが、若し上下のクラッデイ
ングと比較すれば高く、また活性層のそれに近い屈折率
を与えるような成分元素の相対割合を有するものであ
る；格子の次には、常にＧａＡｌＡｓで作られ、その屈
折率は低いが、上下のクラッデイングの屈折率より僅か
に高い、それ以上のコラゲイテッド層（『バッフア
層』）が設けられるている；ドープされていないＧａＡ
ｓの活性層が、プレーナー構造を得るように、バッフア
層の上に付着される。この様にして、周期利得変化を生
じる周期的厚み変化が得られる。種々の層の屈折率およ
び層を設定するパターンの歯の高さ、ならびに活性層
は、実効的屈折率が長手方向で一定に保たれ、純粋な利
得結合を有するレーザを得るように選ばれる。
(Y.Luo et al.)が、1988年8 月東京で開催された固体素
子および材料に関する国際会議に提出し、その予稿集20
DPB-2,pages 328 - 330 、に掲載された『コラゲイテッ
ド活性層を有する利得結合ＤＦＢ半導体レーザ(Gain Co
upled DFB Semiconductor Laser Having CorrugatedAct
ive Layer) 』と題する論文に記載されている。この論
文は、従来のＧａＡｌＡｓの封じ込め層（上下のクラッ
デイング）の間に、コラゲイテッド層または格子（パタ
ーン設定層）を含むＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓレーザを記
述している、このコラゲイテッド層または格子もまた、
ＧａＡｌＡｓで作られているが、若し上下のクラッデイ
ングと比較すれば高く、また活性層のそれに近い屈折率
を与えるような成分元素の相対割合を有するものであ
る；格子の次には、常にＧａＡｌＡｓで作られ、その屈
折率は低いが、上下のクラッデイングの屈折率より僅か
に高い、それ以上のコラゲイテッド層（『バッフア
層』）が設けられるている；ドープされていないＧａＡ
ｓの活性層が、プレーナー構造を得るように、バッフア
層の上に付着される。この様にして、周期利得変化を生
じる周期的厚み変化が得られる。種々の層の屈折率およ
び層を設定するパターンの歯の高さ、ならびに活性層
は、実効的屈折率が長手方向で一定に保たれ、純粋な利
得結合を有するレーザを得るように選ばれる。
【０００９】この公知の構造は、その絶対利得ばかりで
なく微分利得（ｄｇ／ｄＮ、ここでｇ＝絶対利得：Ｎ＝
注入キャリアの数とする）も、その高い値の達成を許さ
ない塊状の( マッシブ) 活性層が存在するため、数多く
の欠点を示す；良く知られているように、微分利得が大
きければ大きいほど、レーザの分光線幅特性、およびよ
り一般的には装置のダイナミック特性（周波数行動、周
波数変調など）が良くなる。
なく微分利得（ｄｇ／ｄＮ、ここでｇ＝絶対利得：Ｎ＝
注入キャリアの数とする）も、その高い値の達成を許さ
ない塊状の( マッシブ) 活性層が存在するため、数多く
の欠点を示す；良く知られているように、微分利得が大
きければ大きいほど、レーザの分光線幅特性、およびよ
り一般的には装置のダイナミック特性（周波数行動、周
波数変調など）が良くなる。
【００１０】この欠点を克服するため、絶対および微分
利得の点で良好な性能が達成できるように塊状の活性材
料の層を使用しない、半導体レーザおよびその製造方法
が提供される。
利得の点で良好な性能が達成できるように塊状の活性材
料の層を使用しない、半導体レーザおよびその製造方法
が提供される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザにお
いては、活性材料は、格子溝中にのみ存在し、より広い
バンドギャップを有する受動材料の層と交互に繰り返さ
れている不連続の層より成り；層は、各溝中で、それぞ
れ光伝搬方向に垂直に向いている多重量子ワイヤ構造の
ワイヤおよびバリアを形成している。
いては、活性材料は、格子溝中にのみ存在し、より広い
バンドギャップを有する受動材料の層と交互に繰り返さ
れている不連続の層より成り；層は、各溝中で、それぞ
れ光伝搬方向に垂直に向いている多重量子ワイヤ構造の
ワイヤおよびバリアを形成している。
【００１２】
【作用】量子構造は、良く知られているように、場合に
よれば連続構造の利得より高い利得（量子井戸の場合３
〜４倍、そしてワイヤの場合はそれより高い）を与え、
また、更により良い微分利得も与える。その結果、比較
的高い出力パワーおよび良いダイナミック特性が達成で
きる。この目的で結合屈折率・分布帰還型半導体レーザ
の活性層に、量子構造、そしてより特定的には、多重量
子井戸構造を使用することは既に知られている。しかし
ながら、かようなレーザは、モノモダリテイー獲得の見
地から、上述のような欠点を有している。更に、本発明
により示唆されたものに類似の構造を得るために、既に
付着された活性材料の上に、複数の不連続の多重量子ワ
イヤ構造で介入することは誰も考えることが出来ない、
と言うのは、良く知られているように、活性層への全て
の介入は、素子中の欠陥（より特定的には、非放射的再
結合センター）の発生を生じるからである。
よれば連続構造の利得より高い利得（量子井戸の場合３
〜４倍、そしてワイヤの場合はそれより高い）を与え、
また、更により良い微分利得も与える。その結果、比較
的高い出力パワーおよび良いダイナミック特性が達成で
きる。この目的で結合屈折率・分布帰還型半導体レーザ
の活性層に、量子構造、そしてより特定的には、多重量
子井戸構造を使用することは既に知られている。しかし
ながら、かようなレーザは、モノモダリテイー獲得の見
地から、上述のような欠点を有している。更に、本発明
により示唆されたものに類似の構造を得るために、既に
付着された活性材料の上に、複数の不連続の多重量子ワ
イヤ構造で介入することは誰も考えることが出来ない、
と言うのは、良く知られているように、活性層への全て
の介入は、素子中の欠陥（より特定的には、非放射的再
結合センター）の発生を生じるからである。
【００１３】本発明はまた、より広いバンド・ギャップ
を有する受動的材料の層と交互に繰り返されている複数
の活性材料の層が、格子の各溝に、光伝搬方向と直交す
る多重量子ワイヤ構造を形成するように成長させられ、
その活性層および受動層が、それぞれ前記構造のワイヤ
およびバリヤを形成するものである本発明によるレーザ
製造方法も、提供する。
を有する受動的材料の層と交互に繰り返されている複数
の活性材料の層が、格子の各溝に、光伝搬方向と直交す
る多重量子ワイヤ構造を形成するように成長させられ、
その活性層および受動層が、それぞれ前記構造のワイヤ
およびバリヤを形成するものである本発明によるレーザ
製造方法も、提供する。
【００１４】より良き理解のために、本発明によるレー
ザの長手方向断面図である添付図面を参照する。
ザの長手方向断面図である添付図面を参照する。
【００１５】
【実施例】例示のため、以下本発明を、ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰで作られたレーザについて述べ
るが；この記述は、異なる成分元素、例えば、ＧａＡｓ
／ＧａＡｌＡｓを使用したレーザの場合にも適用でき
る。
ａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰで作られたレーザについて述べ
るが；この記述は、異なる成分元素、例えば、ＧａＡｓ
／ＧａＡｌＡｓを使用したレーザの場合にも適用でき
る。
【００１６】本発明によるレーザは、従来のやり方で、
適当にドープ（例えば、ｎ−ドープ）されたＩｎＰの基
板１、四元ＩｎＧａＡｓＰ合金の格子２、層１と反対の
やり方でドープ（それゆえ、ｐ−ドープ）されたＩｎＰ
の上部クラッデイング３、および電極の適用を可能とす
る、高度にｐ−ドープされたＩｎＧａＡｓＰのコンタク
ト層４を含むものである。格子２は、上記のブラッグ条
件を満足する周期を有している；更に、格子が作られる
四元合金の成分元素割合は、以下に記述する定められた
条件を満足する屈折率を与えるように、選ばれる。
適当にドープ（例えば、ｎ−ドープ）されたＩｎＰの基
板１、四元ＩｎＧａＡｓＰ合金の格子２、層１と反対の
やり方でドープ（それゆえ、ｐ−ドープ）されたＩｎＰ
の上部クラッデイング３、および電極の適用を可能とす
る、高度にｐ−ドープされたＩｎＧａＡｓＰのコンタク
ト層４を含むものである。格子２は、上記のブラッグ条
件を満足する周期を有している；更に、格子が作られる
四元合金の成分元素割合は、以下に記述する定められた
条件を満足する屈折率を与えるように、選ばれる。
【００１７】光学的に活性な材料は、格子溝にのみ存在
し、より広いバンド・ギャップを有する受動的材料（例
えば、ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓＰ合金）の層６により
分離された不連続なＩｎＧａＡｓ合金の層５より成るも
のである；層５および６は、量子ワイヤ構造のワイヤお
よびバリアを形成するように作られている。活性材料の
層の厚さは所望の発光波長（例えば、１．５５μｍ）を
提供するように選ばれる。この厚さは、良く知られてい
るように、一旦ワイヤおよびバリアを形成する材料が決
定されれば、完璧に決定される。
し、より広いバンド・ギャップを有する受動的材料（例
えば、ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓＰ合金）の層６により
分離された不連続なＩｎＧａＡｓ合金の層５より成るも
のである；層５および６は、量子ワイヤ構造のワイヤお
よびバリアを形成するように作られている。活性材料の
層の厚さは所望の発光波長（例えば、１．５５μｍ）を
提供するように選ばれる。この厚さは、良く知られてい
るように、一旦ワイヤおよびバリアを形成する材料が決
定されれば、完璧に決定される。
【００１８】層５の数は、設計段階で、レーザ性能を最
適化するように選ばれる。より特定的には、かような数
は、それによるとモード利得が損失と等しくなる所謂し
きい値条件に適合するように選ばれる。この条件は、関
係： Γ・ｇ＝αt ここで、 Γ＝光学的封じ込め因子、即ち、一層に含まれる電磁場
の部分； ｇ＝能動的な材料の利得、αt ＝全損失とする、により
表される。
適化するように選ばれる。より特定的には、かような数
は、それによるとモード利得が損失と等しくなる所謂し
きい値条件に適合するように選ばれる。この条件は、関
係： Γ・ｇ＝αt ここで、 Γ＝光学的封じ込め因子、即ち、一層に含まれる電磁場
の部分； ｇ＝能動的な材料の利得、αt ＝全損失とする、により
表される。
【００１９】既知のように、量子構造の利得ｇは、塊状
の構造の利得より数倍高い。封じ込め因子は、その反対
に低い。層の数を変えることにより、上記条件を満足す
るようにΓを変えることができる。
の構造の利得より数倍高い。封じ込め因子は、その反対
に低い。層の数を変えることにより、上記条件を満足す
るようにΓを変えることができる。
【００２０】光学的封じ込めの増大が望ましいとき、４
元ＩｎＧａＡｓＰ合金のそれ以上の層７を、格子および
量子ワイヤ構造の上に設けることが出来る。層７の厚さ
は、設計段階で、Γを増大させ、しきい値条件への適合
をより容易にするために決定される。
元ＩｎＧａＡｓＰ合金のそれ以上の層７を、格子および
量子ワイヤ構造の上に設けることが出来る。層７の厚さ
は、設計段階で、Γを増大させ、しきい値条件への適合
をより容易にするために決定される。
【００２１】上述した構造は、活性材料が格子溝にのみ
存在するので、周期的な利得変化が得られることは明ら
かである。活性層を多重量子ワイヤ構造とすることは、
この型の構造固有の絶対利得および微分利得の点での有
利性を保証する。
存在するので、周期的な利得変化が得られることは明ら
かである。活性層を多重量子ワイヤ構造とすることは、
この型の構造固有の絶対利得および微分利得の点での有
利性を保証する。
【００２２】上述のレーザを製造するために、一旦格子
２が、この目的でＤＦＢレーザ製造に一般的に用いられ
ている技術（より特定的には、ホログラフイ−または電
子ビーム・リソグラフイー）で形成されると、量子ワイ
ヤが、格子溝に成長する。この目的には、量子井戸また
は量子ワイヤ構造製造に普通に用いられている技術、例
えば、有機金属化合物の分子ビーム・エピタキシーまた
は蒸気相蒸着（または蒸気相エピタキシー）が適用でき
る。量子ワイヤ構造が溝にだけ作られるように、あるい
は少なくとも、溝の外に成長した、かような構造の材料
の容易な除去が確保できるように注意しなければならな
い。例えば、格子２の溝間の帯域で、その表面が、量子
構造の成長に至る操作中、エッチング作業で付けられた
フオトレジスト層で覆われたままであると、事によると
そのような層上に成長する量子構造の材料が単結晶構造
でなく、多結晶構造を有するものとなり、本技術に熟達
した者に良く知られるように、除去が容易である。
２が、この目的でＤＦＢレーザ製造に一般的に用いられ
ている技術（より特定的には、ホログラフイ−または電
子ビーム・リソグラフイー）で形成されると、量子ワイ
ヤが、格子溝に成長する。この目的には、量子井戸また
は量子ワイヤ構造製造に普通に用いられている技術、例
えば、有機金属化合物の分子ビーム・エピタキシーまた
は蒸気相蒸着（または蒸気相エピタキシー）が適用でき
る。量子ワイヤ構造が溝にだけ作られるように、あるい
は少なくとも、溝の外に成長した、かような構造の材料
の容易な除去が確保できるように注意しなければならな
い。例えば、格子２の溝間の帯域で、その表面が、量子
構造の成長に至る操作中、エッチング作業で付けられた
フオトレジスト層で覆われたままであると、事によると
そのような層上に成長する量子構造の材料が単結晶構造
でなく、多結晶構造を有するものとなり、本技術に熟達
した者に良く知られるように、除去が容易である。
【００２３】量子構造の材料の、溝の壁への成長を避け
ることは重要である、と言うのは、それは、溝の内側で
の活性材料の連続性を生じ、不連続構造の存在に由来す
る有利性を無にするからである；これは、若し溝が、正
確なＶ字型でなく、頂点に対応する帯域で、非零幅を有
するならば容易にできる。
ることは重要である、と言うのは、それは、溝の内側で
の活性材料の連続性を生じ、不連続構造の存在に由来す
る有利性を無にするからである；これは、若し溝が、正
確なＶ字型でなく、頂点に対応する帯域で、非零幅を有
するならば容易にできる。
【００２４】その後、続く層は、完全に在来の手法で作
られる；側方光封じ込めも、リッジ構造または埋め込み
構造を作ることにより全く在来の手法で得られる。
られる；側方光封じ込めも、リッジ構造または埋め込み
構造を作ることにより全く在来の手法で得られる。
【００２５】モノモダリテイーを保証するため、レーザ
は、屈折率結合なしに、利得結合のみを示さなければな
らない。これを得るため、格子材料組成は、量子構造の
無い帯域における実効的屈折率ｎが関係：
は、屈折率結合なしに、利得結合のみを示さなければな
らない。これを得るため、格子材料組成は、量子構造の
無い帯域における実効的屈折率ｎが関係：
【数３】 但し、式中、Ｎｗ・Ｎｂはそれぞれ量子ワイヤおよびバ
リヤの数、ｔｂ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの
厚み、ｎｗ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの屈折
率を表す、を満たすように選ばれなければならない。
リヤの数、ｔｂ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの
厚み、ｎｗ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの屈折
率を表す、を満たすように選ばれなければならない。
【００２６】
【発明の効果】条件（２）に適合する屈折率ｎを有する
４元ＩｎＧａＡｓＰ合金を見出すことは常に可能であ
る、と言うのは、かような合金における屈折率は、Ｇ
ａ、ＡｓおよびＰの割合を変化させる時、ＩｎＧａＡｓ
に対応する値からＩｎＰに対応する値まで連続的に変化
するからである。関係（２）は明らかに、バリアを作る
ために四元ＩｎＧａＡｓＰ合金を使用する場合、その組
成は、格子を作るために使用した合金の組成とは異なる
ことを示している。
４元ＩｎＧａＡｓＰ合金を見出すことは常に可能であ
る、と言うのは、かような合金における屈折率は、Ｇ
ａ、ＡｓおよびＰの割合を変化させる時、ＩｎＧａＡｓ
に対応する値からＩｎＰに対応する値まで連続的に変化
するからである。関係（２）は明らかに、バリアを作る
ために四元ＩｎＧａＡｓＰ合金を使用する場合、その組
成は、格子を作るために使用した合金の組成とは異なる
ことを示している。
【００２７】上述の事項は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓの
レーザにも適用できる。そのような場合、量子ワイヤ５
はＧａＡｓで、バリヤ６はＧａＡｌＡｓで作られる。格
子２は、屈折率に関して条件（２）を満足させるため、
その上に成長する層の格子パラメータと異なるパラメー
タを与えることの出来る組成（『歪み』材料）のＧａＡ
ｌＡｓ合金で作られる。
レーザにも適用できる。そのような場合、量子ワイヤ５
はＧａＡｓで、バリヤ６はＧａＡｌＡｓで作られる。格
子２は、屈折率に関して条件（２）を満足させるため、
その上に成長する層の格子パラメータと異なるパラメー
タを与えることの出来る組成（『歪み』材料）のＧａＡ
ｌＡｓ合金で作られる。
【図１】 本発明によるレーザの長手方向断面図であ
る。
る。
１ 基板 ２ 格子 ３ 上部クラッデイング ４ コンタクト層 ５ 光学的に活性材料の不連続な層 ６ 光学的に受動的材料の層 ７ それ以上の光学的に受動的材料の層
Claims (7)
- 【請求項１】 光学的フイードバックが、レーザの、光
伝搬方向に関しての全長に沿つて延びる受動的半導体材
料の格子（２）により得られ、活性媒体が、周期的な利
得の変化を導入するように周期的に変化する厚さを有す
る利得結合分布帰還型半導体レーザであって、活性媒体
が格子（２）の溝にのみ存在し、異なるバンド・ギャッ
プの半導体材料の層（６）で交互に繰り返された不連続
の層（５）を含み、その層が各溝で、それぞれ光伝搬方
向に垂直に向いた多重量子ワイヤ構造のワイヤおよびバ
リヤを形成することを特徴とする利得結合分布帰還型半
導体レーザ。 - 【請求項２】 光学的封じ込め層（７）が、格子（２）
および多重量子ワイヤ構造上に設けられていることを特
徴とする請求項１に記載のレーザ。 - 【請求項３】 格子（２）が、その屈折率が、溝の外の
実効的屈折率が条件 【数１】 但し、式中、Ｎｗ・Ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤ
の数、ｔｂ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの厚
み、ｎｗ・ｎｂはそれぞれワイヤおよびバリヤの屈折率
を表す、を、光伝搬方向における実効的屈折率の不変性
を確保するように、満たしている材料で作られているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ。 - 【請求項４】 第１の受動的半導体材料の層（１）の上
に、第２の受動的半導体材料の格子（２）が形成される
請求項１または２に記載のレーザの製造方法であって、
より広いバンド・ギャップを有する、それ以上の受動的
半導体材料の層（６）により分離された、複数の活性材
料の層（５）が、光伝搬方向に直交する量子ワイヤ構造
を形成するように前記格子（２）の各溝に成長させられ
ることを特徴とする方法。 - 【請求項５】 前記溝が、溝壁上への活性材料の成長を
避けるように、それらの頂点に対応して、非ゼロの幅を
有することを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 量子ワイヤ構造を成長させる間、格子
（２）の隣接する溝間の格子（２）の表面部分が、それ
に事によると溝の外側で成長するかような材料の容易な
除去を可能とする構造をを与えるため、量子ワイヤ材料
と相互作用するフオトレジスト層での被覆を維持される
ことを特徴とする請求項４または５に記載の方法。 - 【請求項７】 光学的封じ込め層が、格子および量子ワ
イヤ構造上に付けられることを特徴とする請求項４〜６
のいずれかに記載の方法。
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|---|---|---|---|
| ITTO910352A IT1245541B (it) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Laser a semiconduttore a reazione distribuita ed accoppiamento di guadagno ,e procedimento per la sua fabbricazione |
| IT91A000352 | 1991-05-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183236A true JPH05183236A (ja) | 1993-07-23 |
| JPH07118567B2 JPH07118567B2 (ja) | 1995-12-18 |
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| JP4143732A Expired - Fee Related JPH07118567B2 (ja) | 1991-05-13 | 1992-05-11 | 利得結合分布帰還型半導体レーザ及びその製造方法 |
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| DE (2) | DE513745T1 (ja) |
| IT (1) | IT1245541B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6205165B1 (en) | 1998-03-19 | 2001-03-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Gain-coupling type distributed feedback semiconductor laser and method for producing the same |
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| DE69525128T2 (de) * | 1994-10-26 | 2002-09-05 | Mitsubishi Chemical Corp., Tokio/Tokyo | Lichtemittierende Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren |
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| US7122841B2 (en) | 2003-06-04 | 2006-10-17 | Kopin Corporation | Bonding pad for gallium nitride-based light-emitting devices |
| DE102005005635A1 (de) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes optoelektronisches Bauelement mit einer Quantentopfstruktur und Verfahren zu dessen Herstellung |
| KR20230055517A (ko) * | 2021-10-19 | 2023-04-26 | 삼성전자주식회사 | 공간 광 변조기 및 이를 포함하는 라이다 장치 |
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1991
- 1991-05-13 IT ITTO910352A patent/IT1245541B/it active IP Right Grant
-
1992
- 1992-05-11 JP JP4143732A patent/JPH07118567B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-12 EP EP92108011A patent/EP0513745B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-05-12 CA CA002068443A patent/CA2068443C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-12 DE DE199292108011T patent/DE513745T1/de active Pending
- 1992-05-12 DE DE69203784T patent/DE69203784T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-05-13 US US07/882,294 patent/US5276702A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE513745T1 (de) | 1993-09-23 |
| DE69203784T2 (de) | 1995-12-21 |
| DE69203784D1 (de) | 1995-09-07 |
| US5276702A (en) | 1994-01-04 |
| EP0513745A2 (en) | 1992-11-19 |
| EP0513745B1 (en) | 1995-08-02 |
| CA2068443A1 (en) | 1992-11-14 |
| EP0513745A3 (en) | 1992-12-02 |
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| CA2068443C (en) | 1996-05-21 |
| IT1245541B (it) | 1994-09-29 |
| ITTO910352A1 (it) | 1992-11-13 |
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