JPH0595161A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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- JPH0595161A JPH0595161A JP3255169A JP25516991A JPH0595161A JP H0595161 A JPH0595161 A JP H0595161A JP 3255169 A JP3255169 A JP 3255169A JP 25516991 A JP25516991 A JP 25516991A JP H0595161 A JPH0595161 A JP H0595161A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 分布帰還型半導体レーザに関するもので、特
にグレーティングにλ／４シフト構造を作製することな
しに安定した単一モード発振が得られ、さらにサイドモ
ード抑圧比を最大とすることができるグーティング形状
を提供するものであり、片端面反射コーティングによる
高光出力化を実現した半導体レーザの構造および製造方
法を提供するものである。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１上に、異なる周期を持つ分
布帰還型回折格子２と４を形成したＩｎＧａＡｓＰ（λ
＝１．３μｍ）導波路層５、ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．
５５μｍ）活性層６、ｐ−ｎ−ｐＩｎＰ埋め込み層７、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）キャップ層８、
蒸着によりＡｕ／Ｚｎｐ側電極９、Ａｕ−Ｓｎ ｎ側電
極１０よりなる。最後に多層反射膜１１、無反射膜１２
を堆積しレーザ構造を得る。
にグレーティングにλ／４シフト構造を作製することな
しに安定した単一モード発振が得られ、さらにサイドモ
ード抑圧比を最大とすることができるグーティング形状
を提供するものであり、片端面反射コーティングによる
高光出力化を実現した半導体レーザの構造および製造方
法を提供するものである。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１上に、異なる周期を持つ分
布帰還型回折格子２と４を形成したＩｎＧａＡｓＰ（λ
＝１．３μｍ）導波路層５、ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．
５５μｍ）活性層６、ｐ−ｎ−ｐＩｎＰ埋め込み層７、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）キャップ層８、
蒸着によりＡｕ／Ｚｎｐ側電極９、Ａｕ−Ｓｎ ｎ側電
極１０よりなる。最後に多層反射膜１１、無反射膜１２
を堆積しレーザ構造を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバー通信等に必
要な高性能の半導体レーザおよびその製造方法に関する
ものである。
要な高性能の半導体レーザおよびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】単一モード光ファイバーの伝送特性は、
ファイバーの損失は1.55μｍにおいて最小となる。しか
し、1.55μｍ帯においては、単一モード光ファイバーの
クロマティック分散のために、光源のＬＤにスペクトル
広がりがある場合には、伝送帯域が著しく制限される。
このため、従来の半導体レーザにおいては、高速直接変
調時においても単一モード動作を維持する動的単一モー
ドレーザ（ＤＳＭ−ＬＤ）が提案されてきた。このよう
に縦モードを安定に制御するために、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザ（例えば、中村他,アイ・イ・イ・イ シ゛ャーナル オフ゛ カンタ
ム エレクトノニクス IEEEJ. Quantum Electorn. QE-11, 436 (19
75)）や、分布反射型（ＤＢＲ）レーザ（例えば、レインハー
ト他, アフ゜ライト゛ フィシ゛ックス レター、 Appl. Phys. Lett., 27, 4
5 (1975)）や、複合共振器型レーザ(例えば、末松他,エレ
クトロニクス レター Electron. Lett., 17, 954 (1981)) などに
よる単一モードかが試みられている。この中でもＤＦＢ
レーザは安定に高光出力が得られるため従来より盛んに
研究が進められてきた。
ファイバーの損失は1.55μｍにおいて最小となる。しか
し、1.55μｍ帯においては、単一モード光ファイバーの
クロマティック分散のために、光源のＬＤにスペクトル
広がりがある場合には、伝送帯域が著しく制限される。
このため、従来の半導体レーザにおいては、高速直接変
調時においても単一モード動作を維持する動的単一モー
ドレーザ（ＤＳＭ−ＬＤ）が提案されてきた。このよう
に縦モードを安定に制御するために、分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザ（例えば、中村他,アイ・イ・イ・イ シ゛ャーナル オフ゛ カンタ
ム エレクトノニクス IEEEJ. Quantum Electorn. QE-11, 436 (19
75)）や、分布反射型（ＤＢＲ）レーザ（例えば、レインハー
ト他, アフ゜ライト゛ フィシ゛ックス レター、 Appl. Phys. Lett., 27, 4
5 (1975)）や、複合共振器型レーザ(例えば、末松他,エレ
クトロニクス レター Electron. Lett., 17, 954 (1981)) などに
よる単一モードかが試みられている。この中でもＤＦＢ
レーザは安定に高光出力が得られるため従来より盛んに
研究が進められてきた。
【０００３】図４に従来のＤＦＢレーザの構造を示す。
ここで、１はｎ−ＩｎＰ基板、２は分布帰還型グレーテ
ィング、５はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）導波路
層、６はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、
７はｐ−ｎ−ｐＩｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λ＝１．３μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ
側電極、１０はＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素
／アモルファス珪素多層反射膜、１２は窒化珪素無反射
膜である。しかしながら、回折格子の両方の終端におい
て反射が無い場合、ＤＦＢレーザでは回折格子の周期よ
り求まるブラッグ波長に対して対称に２つの縦モードが
存在することになる。従って、ファフ゛リヘ゜ロ発振を抑圧でき
ても２本の波長で発振するため単一モード発振を得るこ
とができない。この改善のため、通常ＤＦＢレーザで
は、光をとりだすために一端は反射面としてへき開面を
用い、一端はファブリペロモードの発振を抑圧するため
に、端面反射率を抑える構造が採られる。端面反射のあ
る非対称構造のＤＦＢレーザの反射鏡損失特性はブラッ
グ波長に対して非対称になり２つの縦モードにおいて強
度比に差を生じることになる。
ここで、１はｎ−ＩｎＰ基板、２は分布帰還型グレーテ
ィング、５はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）導波路
層、６はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、
７はｐ−ｎ−ｐＩｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λ＝１．３μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ
側電極、１０はＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素
／アモルファス珪素多層反射膜、１２は窒化珪素無反射
膜である。しかしながら、回折格子の両方の終端におい
て反射が無い場合、ＤＦＢレーザでは回折格子の周期よ
り求まるブラッグ波長に対して対称に２つの縦モードが
存在することになる。従って、ファフ゛リヘ゜ロ発振を抑圧でき
ても２本の波長で発振するため単一モード発振を得るこ
とができない。この改善のため、通常ＤＦＢレーザで
は、光をとりだすために一端は反射面としてへき開面を
用い、一端はファブリペロモードの発振を抑圧するため
に、端面反射率を抑える構造が採られる。端面反射のあ
る非対称構造のＤＦＢレーザの反射鏡損失特性はブラッ
グ波長に対して非対称になり２つの縦モードにおいて強
度比に差を生じることになる。
【０００４】さらに、この２つの縦モードにおける強度
比の差を大きくし、単一モード発振の不安定性を除去す
るためにＤＦＢレーザの中心部で回折格子の周期をλ／
４シフトさせてブラッグ波長と縦モードを一致させる方
法（λ／４シフトＤＦＢ−ＬＤ）や、共振器の軸方向に
対称な等価屈折率の分布をもたせる方法がある。
比の差を大きくし、単一モード発振の不安定性を除去す
るためにＤＦＢレーザの中心部で回折格子の周期をλ／
４シフトさせてブラッグ波長と縦モードを一致させる方
法（λ／４シフトＤＦＢ−ＬＤ）や、共振器の軸方向に
対称な等価屈折率の分布をもたせる方法がある。
【０００５】利得結合型のＤＦＢレーザは例えば（羅
他、第３８回応用物理学関係連合講演会２９ｐＤ／３−
４）より報告がある。利得結合型のＤＦＢレーザは従来
のレーザの回折格子が導波路層に形成されていたのに対
して、活性層自体に形成されている。その結果、従来の
ＤＦＢレーザの発振波長が回折格子で決定されるブラッ
グ波長の両側に２本存在していたのに対して、利得結合
型のＤＦＢレーザでは発振波長とブラッグ波長が一致す
るため単一モード特性が向上するものである。
他、第３８回応用物理学関係連合講演会２９ｐＤ／３−
４）より報告がある。利得結合型のＤＦＢレーザは従来
のレーザの回折格子が導波路層に形成されていたのに対
して、活性層自体に形成されている。その結果、従来の
ＤＦＢレーザの発振波長が回折格子で決定されるブラッ
グ波長の両側に２本存在していたのに対して、利得結合
型のＤＦＢレーザでは発振波長とブラッグ波長が一致す
るため単一モード特性が向上するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記のよ
うな構成では、第１に、レーザの導波路層の反射鏡端面
においては光密度が急激に増大するために電子密度が減
少し、屈折率が減少する軸方向ホールバーニングにより
高出力時には単一モード特性が得られにくいことが報告
されている（嬰田他、信学技報、OQE-86-7,49,1986)。
図５にレーザ共振器内部の光強度、電子密度、屈折率と
共振器内部の位置との関係を示す。レーザ共振器はＺ＝
０に反射膜を、Ｚ＝Ｌに無反射膜をコーティングしてあ
る。共振器内部の光は反射膜により反射されるため反射
膜付近の光強度は局所的に増大する。この光強度の増大
する位置では電子と孔子の再結合が促進され、電子の枯
渇を生ずる。電子の枯渇により屈折率が低下するために
ゲインおよび発振波長の変動を生じ安定した単一モード
発振は得られにくくなる。
うな構成では、第１に、レーザの導波路層の反射鏡端面
においては光密度が急激に増大するために電子密度が減
少し、屈折率が減少する軸方向ホールバーニングにより
高出力時には単一モード特性が得られにくいことが報告
されている（嬰田他、信学技報、OQE-86-7,49,1986)。
図５にレーザ共振器内部の光強度、電子密度、屈折率と
共振器内部の位置との関係を示す。レーザ共振器はＺ＝
０に反射膜を、Ｚ＝Ｌに無反射膜をコーティングしてあ
る。共振器内部の光は反射膜により反射されるため反射
膜付近の光強度は局所的に増大する。この光強度の増大
する位置では電子と孔子の再結合が促進され、電子の枯
渇を生ずる。電子の枯渇により屈折率が低下するために
ゲインおよび発振波長の変動を生じ安定した単一モード
発振は得られにくくなる。
【０００７】第２に、反射鏡損失特性が端面反射鏡のグ
レーティング上の位置に依って著しく変化するため、２
つの縦モード間の強度比は端面における回折格子の周期
に依存することになる。図６に最低損失の主モードと次
の副モードとのモード間損失差ΔＡと端面の回折格子の
端面反射鏡に於ける位相θの関係を示す。これより、θ
＝πの場合モード間損失差は両方の端面で反射の無い場
合と同様で０となり、２本の等しい出力の縦モード発振
を生ずる。通常のＤＦＢレーザでは回折格子の位相差θ
を制御することは不可能であるため、一定の割合で２つ
の縦モードが存在するＤＦＢ発振が得られ、歩留まりが
著しく低下していた。この、単一モード発振の不安定性
を除去するためにＤＦＢレーザの中心部で回折格子の周
期をλ／４シフトさせてブラッグ波長と縦モードを一致
させる方法（λ／４シフトＤＦＢ−ＬＤ）や、共振器の
軸方向に対称な等価屈折率の分布をもたせる方法があ
る。しかしながら、いずれの場合も端面の反射の影響を
なくするため、両端面に無反射コーティングを施す必要
があり、このため工程の増加と、コーティング条件のば
らつきによるデバイス特性のばらつき、１方の端面に高
反射膜を施した片端面光出射に対して両端面からの光出
射にともなう出力の低下という問題点を有していた。
レーティング上の位置に依って著しく変化するため、２
つの縦モード間の強度比は端面における回折格子の周期
に依存することになる。図６に最低損失の主モードと次
の副モードとのモード間損失差ΔＡと端面の回折格子の
端面反射鏡に於ける位相θの関係を示す。これより、θ
＝πの場合モード間損失差は両方の端面で反射の無い場
合と同様で０となり、２本の等しい出力の縦モード発振
を生ずる。通常のＤＦＢレーザでは回折格子の位相差θ
を制御することは不可能であるため、一定の割合で２つ
の縦モードが存在するＤＦＢ発振が得られ、歩留まりが
著しく低下していた。この、単一モード発振の不安定性
を除去するためにＤＦＢレーザの中心部で回折格子の周
期をλ／４シフトさせてブラッグ波長と縦モードを一致
させる方法（λ／４シフトＤＦＢ−ＬＤ）や、共振器の
軸方向に対称な等価屈折率の分布をもたせる方法があ
る。しかしながら、いずれの場合も端面の反射の影響を
なくするため、両端面に無反射コーティングを施す必要
があり、このため工程の増加と、コーティング条件のば
らつきによるデバイス特性のばらつき、１方の端面に高
反射膜を施した片端面光出射に対して両端面からの光出
射にともなう出力の低下という問題点を有していた。
【０００８】また、回折格子の周期を周期をλ／４シフ
トさせる方法として、厚みの異なるガラスの境界を利用
して厚みの差を調節して回折格子をλ／４シフトさせて
いるがこの方法の場合境界部において回折格子が良好に
形成できないという問題点があった。
トさせる方法として、厚みの異なるガラスの境界を利用
して厚みの差を調節して回折格子をλ／４シフトさせて
いるがこの方法の場合境界部において回折格子が良好に
形成できないという問題点があった。
【０００９】さらに、レーザ内部に複数周期の異なる回
折格子を作製する構造は報告されているがこれは導波路
の一方の側に形成されており、それぞれ異なる領域に周
期の異なる回折格子が形成されており、回折格子の接続
が非常に困難となっていた。また、レーザ内部でグレー
ティングをθ＝π／２の状態で一部分だけ形成したり、
θ＝π／２の状態を滑らかに実現するためにグレーティ
ングの振幅を漸減させる試みは報告されていない。
折格子を作製する構造は報告されているがこれは導波路
の一方の側に形成されており、それぞれ異なる領域に周
期の異なる回折格子が形成されており、回折格子の接続
が非常に困難となっていた。また、レーザ内部でグレー
ティングをθ＝π／２の状態で一部分だけ形成したり、
θ＝π／２の状態を滑らかに実現するためにグレーティ
ングの振幅を漸減させる試みは報告されていない。
【００１０】一方、利得結合型ＤＦＢレーザの場合バッ
ファ層の厚みを僅かに変えるだけでＴＥモード発振から
ＴＭモード発振へ遷移してしまう問題点があった。
ファ層の厚みを僅かに変えるだけでＴＥモード発振から
ＴＭモード発振へ遷移してしまう問題点があった。
【００１１】本発明はかかる点に鑑み、一方の発振波長
が同じである異なる周期の回折格子を作製することで、
安定した単一モード発振が得られ、かつ端面で屈折率の
変化量を０とすることで片端面反射コーティングが可能
となり、高光出力がえられる半導体レーザおよび、利得
結合型ＤＦＢレーザにおいてはＴＭモード抑圧比に優れ
た半導体レーザを提供することを目的とする。
が同じである異なる周期の回折格子を作製することで、
安定した単一モード発振が得られ、かつ端面で屈折率の
変化量を０とすることで片端面反射コーティングが可能
となり、高光出力がえられる半導体レーザおよび、利得
結合型ＤＦＢレーザにおいてはＴＭモード抑圧比に優れ
た半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性層および
活性層に隣接する導波路層からなるレーザ共振器構造に
おいて、周期の異なる回折格子が前記導波路層表面およ
び裏面に分布帰還型回折格子が集積化されており、導波
路表面および裏面に形成された複合回折格子の周期の差
が表面または裏面の回折格子のみを用いて作製した分布
帰還型レーザのストップバンド幅に対応することをを特
徴とする半導体レーザと、活性層および活性層に隣接す
る導波路層からなるレーザ共振器構造において、周期の
異なる回折格子が前記導波路層表面および裏面に分布帰
還型回折格子が集積化されており、レーザ共振器長にお
ける導波路表面と裏面に形成された複合回折格子の周期
の差が前記表面または裏面の回折格子の１周期の整数倍
に対応することを特徴とする半導体レーザと、活性層お
よび活性層に隣接する導波路層からなるレーザ共振器構
造において、前記活性層に利得結合回折格子として形成
された第１の回折格子と前記導波路層に分布帰還型回折
格子として形成された第２の回折格子が集積化されてお
り、第１の回折格子の周期が前記第２の回折格子で決定
されるＴＥモードの発振波長に対応することをすること
を特徴とする半導体レーザと、レーザ共振器の出射端面
から反射端面方向にかけて振幅が徐々に減少し、レーザ
共振器の端面近傍において回折格子で誘起される屈折率
の変化が０であ複合回折格子を集積化することことを特
徴とする請求項２記載の半導体レーザと、レーザ共振器
の出射端面から中心部にかけて振幅が徐々に減少し、回
折格子で誘起される屈折率の変化が０である複合回折格
子を集積化することことを特徴とする請求項４記載の半
導体レーザを特徴とする半導体レーザを提供するもので
ある。また、この半導体レーザを実現するために、半導
体単結晶基板上に回折格子を形成する第１の回折格子形
成過程と前記基板と組成が異なる導波路層として第１の
結晶を成長する第１の結晶成長工程と前記第１の結晶表
面に回折格子を形成する工程と前記第１の結晶と組成の
異なるバッファ層として第２の結晶と活性層として第３
の結晶を成長する第２の結晶成長工程を特徴とする半導
体レーザの製造方法と、半導体単結晶基板上に回折格子
を形成する第１の回折格子形成過程と前記基板と組成が
異なる導波路層として第１の結晶を成長する第１の結晶
成長工程と前記第１の結晶表面に回折格子を形成する工
程と前記第１の結晶と組成の異なるバッファ層として第
２の結晶と活性層として第３の結晶を成長する第２の結
晶成長工程と結晶表面より屈折率変化を測定して屈折率
の最低となる位置を決定するマーキング工程を特徴とす
る請求項６記載の半導体レーザの製造方法と、半導体単
結晶基板上に第１の結晶として活性層と前記活性層と組
成の異なる第２の結晶としてバッファ層を成長する第１
の結晶成長工程と前記バッファ層に回折格子を形成する
第１の回折格子形成過程と前記バッファ層と組成が異な
る導波路層として第３の結晶を成長する第２の結晶成長
工程と前記導波路層表面に回折格子を形成する第２の回
折格子形成過程と前記導波路層と組成の異なるクラッド
層として第４の結晶を成長する第３の結晶成長工程を特
徴とする請求項６記載の半導体レーザの製造方法と、半
導体単結晶基板上に第１の結晶として活性層と前記活性
層と組成の異なる第２の結晶としてバッファ層を成長す
る第１の結晶成長工程と前記バッファ層に回折格子を形
成する第１の回折格子形成過程と前記バッファ層と組成
が異なる導波路層として第３の結晶を成長する第２の結
晶成長工程と前記導波路層表面に回折格子を形成する第
２の回折格子形成過程と前記導波路層と組成の異なるク
ラッド層として第４の結晶を成長する第３の結晶成長工
程と結晶表面より屈折率変化を測定して屈折率の最低と
なる位置を決定するマーキング工程を特徴とする請求項
７記載の半導体レーザの製造方法を提供するものであ
る。
活性層に隣接する導波路層からなるレーザ共振器構造に
おいて、周期の異なる回折格子が前記導波路層表面およ
び裏面に分布帰還型回折格子が集積化されており、導波
路表面および裏面に形成された複合回折格子の周期の差
が表面または裏面の回折格子のみを用いて作製した分布
帰還型レーザのストップバンド幅に対応することをを特
徴とする半導体レーザと、活性層および活性層に隣接す
る導波路層からなるレーザ共振器構造において、周期の
異なる回折格子が前記導波路層表面および裏面に分布帰
還型回折格子が集積化されており、レーザ共振器長にお
ける導波路表面と裏面に形成された複合回折格子の周期
の差が前記表面または裏面の回折格子の１周期の整数倍
に対応することを特徴とする半導体レーザと、活性層お
よび活性層に隣接する導波路層からなるレーザ共振器構
造において、前記活性層に利得結合回折格子として形成
された第１の回折格子と前記導波路層に分布帰還型回折
格子として形成された第２の回折格子が集積化されてお
り、第１の回折格子の周期が前記第２の回折格子で決定
されるＴＥモードの発振波長に対応することをすること
を特徴とする半導体レーザと、レーザ共振器の出射端面
から反射端面方向にかけて振幅が徐々に減少し、レーザ
共振器の端面近傍において回折格子で誘起される屈折率
の変化が０であ複合回折格子を集積化することことを特
徴とする請求項２記載の半導体レーザと、レーザ共振器
の出射端面から中心部にかけて振幅が徐々に減少し、回
折格子で誘起される屈折率の変化が０である複合回折格
子を集積化することことを特徴とする請求項４記載の半
導体レーザを特徴とする半導体レーザを提供するもので
ある。また、この半導体レーザを実現するために、半導
体単結晶基板上に回折格子を形成する第１の回折格子形
成過程と前記基板と組成が異なる導波路層として第１の
結晶を成長する第１の結晶成長工程と前記第１の結晶表
面に回折格子を形成する工程と前記第１の結晶と組成の
異なるバッファ層として第２の結晶と活性層として第３
の結晶を成長する第２の結晶成長工程を特徴とする半導
体レーザの製造方法と、半導体単結晶基板上に回折格子
を形成する第１の回折格子形成過程と前記基板と組成が
異なる導波路層として第１の結晶を成長する第１の結晶
成長工程と前記第１の結晶表面に回折格子を形成する工
程と前記第１の結晶と組成の異なるバッファ層として第
２の結晶と活性層として第３の結晶を成長する第２の結
晶成長工程と結晶表面より屈折率変化を測定して屈折率
の最低となる位置を決定するマーキング工程を特徴とす
る請求項６記載の半導体レーザの製造方法と、半導体単
結晶基板上に第１の結晶として活性層と前記活性層と組
成の異なる第２の結晶としてバッファ層を成長する第１
の結晶成長工程と前記バッファ層に回折格子を形成する
第１の回折格子形成過程と前記バッファ層と組成が異な
る導波路層として第３の結晶を成長する第２の結晶成長
工程と前記導波路層表面に回折格子を形成する第２の回
折格子形成過程と前記導波路層と組成の異なるクラッド
層として第４の結晶を成長する第３の結晶成長工程を特
徴とする請求項６記載の半導体レーザの製造方法と、半
導体単結晶基板上に第１の結晶として活性層と前記活性
層と組成の異なる第２の結晶としてバッファ層を成長す
る第１の結晶成長工程と前記バッファ層に回折格子を形
成する第１の回折格子形成過程と前記バッファ層と組成
が異なる導波路層として第３の結晶を成長する第２の結
晶成長工程と前記導波路層表面に回折格子を形成する第
２の回折格子形成過程と前記導波路層と組成の異なるク
ラッド層として第４の結晶を成長する第３の結晶成長工
程と結晶表面より屈折率変化を測定して屈折率の最低と
なる位置を決定するマーキング工程を特徴とする請求項
７記載の半導体レーザの製造方法を提供するものであ
る。
【００１３】
【作用】本発明は前記した構成により、導波路層両面に
形成する２種類の周期を持つ回折格子で決定される２本
の発振モードの内、それぞれ１本が同じ波長で発振する
ようにそれぞれの回折格子の周期を決定するものであ
る。回折格子の周期をΛとした場合発振波長λは（１）
式で表される。
形成する２種類の周期を持つ回折格子で決定される２本
の発振モードの内、それぞれ１本が同じ波長で発振する
ようにそれぞれの回折格子の周期を決定するものであ
る。回折格子の周期をΛとした場合発振波長λは（１）
式で表される。
【００１４】 λ1,2 ＝ ２・ｎ・Λ±（Δ／２） （１） ここで、ｎは実効屈折率である。Δはの間隔はストップ
バンド幅と呼ばれており、レーザのキャビティー長Ｌと
ファブリペロモードの発振波長λｆ１とλｆ２の関係で
（２）式で表される。
バンド幅と呼ばれており、レーザのキャビティー長Ｌと
ファブリペロモードの発振波長λｆ１とλｆ２の関係で
（２）式で表される。
【００１５】 Δ＝λｆ１−λｆ２＋α （２） Ｌ＝ｍ・λ１、 Ｌ＝（ｍ＋１）・λ２ ｍは整数、αは回折格子の振幅即ちκＬの関数で表さ
れ、κＬが大きくなるとαの幅も大きくなる。
れ、κＬが大きくなるとαの幅も大きくなる。
【００１６】いま、キャビティ長をＬ＝３００μｍ、κ
Ｌを２程度とするとα＝２ｎｍ、λｆ１−λｆ２＝４ｎ
ｍとなるため、Δ＝３ｎｍとなる。
Ｌを２程度とするとα＝２ｎｍ、λｆ１−λｆ２＝４ｎ
ｍとなるため、Δ＝３ｎｍとなる。
【００１７】屈折率をｎ＝３．２２３、導波路の裏面に
形成した回折格子の周期をΛ１＝２４０．０ｎｍとする
と式（１）よりλ１＝１．５４４ｎｍ、λ２＝１．５５
０ｎｍとなる。また、表面に形成した回折格子の周期を
Λ２＝２４０．９ｎｍとするとλ３＝１．５５０ｎｍ、
λ４＝１．５５６ｎｍとなる。
形成した回折格子の周期をΛ１＝２４０．０ｎｍとする
と式（１）よりλ１＝１．５４４ｎｍ、λ２＝１．５５
０ｎｍとなる。また、表面に形成した回折格子の周期を
Λ２＝２４０．９ｎｍとするとλ３＝１．５５０ｎｍ、
λ４＝１．５５６ｎｍとなる。
【００１８】回折格子が一種類だけ導波路の裏面に形成
されている従来の構造の場合、λ１とλ２の両方の波長
において発振する可能性がある。しかしながら、本発明
の構造によればλ２（λ３）の波長の光のみ両方の回折
格子により帰還を生じλ１やλ４の波長では帰還が生じ
ないためにλ２の波長の安定した単一モード発振が実現
することとなる。
されている従来の構造の場合、λ１とλ２の両方の波長
において発振する可能性がある。しかしながら、本発明
の構造によればλ２（λ３）の波長の光のみ両方の回折
格子により帰還を生じλ１やλ４の波長では帰還が生じ
ないためにλ２の波長の安定した単一モード発振が実現
することとなる。
【００１９】本発明は前記の構造において、二つの波長
の回折格子を導波路層内部に形成することで安定した単
一縦モード発振を実現することを目的としている。
の回折格子を導波路層内部に形成することで安定した単
一縦モード発振を実現することを目的としている。
【００２０】さらに、グレーティングの位相についても
考察することにより高い光出力で単一モード発振が可能
となる。すなわち、反射端面における回折格子の位相に
よりブラッグ波長の両側の発振波長に存在する光の強度
が異なるため上記の構成においては両端面に無反射コー
ティングを施してきた。しかしながら本構成の場合、レ
ーザ端面において回折格子による屈折率の変動がが存在
していないために、反射鏡でのグレーティングの位相は
０と近似され、ブラッグ波長の両側の波長に存在する光
の強度は同様となる。その結果、波長が同じ一方の波長
でＤＦＢ発振が生ずるために安定した単一縦モード発振
が得られるのみならず、片端面に反射コーティングを施
すことにより出射項を一方の端面のみから集中的に取り
出せ高出力化が可能となる。
考察することにより高い光出力で単一モード発振が可能
となる。すなわち、反射端面における回折格子の位相に
よりブラッグ波長の両側の発振波長に存在する光の強度
が異なるため上記の構成においては両端面に無反射コー
ティングを施してきた。しかしながら本構成の場合、レ
ーザ端面において回折格子による屈折率の変動がが存在
していないために、反射鏡でのグレーティングの位相は
０と近似され、ブラッグ波長の両側の波長に存在する光
の強度は同様となる。その結果、波長が同じ一方の波長
でＤＦＢ発振が生ずるために安定した単一縦モード発振
が得られるのみならず、片端面に反射コーティングを施
すことにより出射項を一方の端面のみから集中的に取り
出せ高出力化が可能となる。
【００２１】具体的に回折格子の周期を計算してみる。
実効屈折率は周期がΛ１＝２４０．０ｎｍとΛ２＝２４
０．９ｎｍの正弦波の和で（３）式のように表される。
実効屈折率は周期がΛ１＝２４０．０ｎｍとΛ２＝２４
０．９ｎｍの正弦波の和で（３）式のように表される。
【００２２】 n=n0・sin(2π・x/(Λ1+Λ2))・sin(π・x・(Λ1ーΛ2)/(Λ2+Λ1)2)（３） ｘは合成波の振幅が０となる部分からの距離である。
（３）式より合成波の振幅が０となるポイントはx・(Λ1
ーΛ2)/(Λ2+Λ1)2)=1よりｘは２５７μｍとなる。した
がって、合成波の振幅がレーザの両端で０に成るように
するためにはレーザのキャビティ長はＬ＝２５７μｍと
すれば良いこととなる。その結果、片端面無反射膜・片
端面高反射膜を有するのＤＦＢレーザにおいて、高反射
端面付近にグレーティングを形成しないことにより、端
面反射における光密度の上昇に加えて分布帰還による光
密度の上昇を防ぐものである。ＤＦＢレーザの場合の共
振器内部の光強度に及ぼす端面反射とグレーテイングに
の帰還による影響はそれぞれの和として考えられる。共
振器内の端面付近では高反射膜による光強度の増大が生
じるためこの部分にはグレーティングを作製しないこと
で、フィードバック効果をなくして光強度の集中を緩和
する。
（３）式より合成波の振幅が０となるポイントはx・(Λ1
ーΛ2)/(Λ2+Λ1)2)=1よりｘは２５７μｍとなる。した
がって、合成波の振幅がレーザの両端で０に成るように
するためにはレーザのキャビティ長はＬ＝２５７μｍと
すれば良いこととなる。その結果、片端面無反射膜・片
端面高反射膜を有するのＤＦＢレーザにおいて、高反射
端面付近にグレーティングを形成しないことにより、端
面反射における光密度の上昇に加えて分布帰還による光
密度の上昇を防ぐものである。ＤＦＢレーザの場合の共
振器内部の光強度に及ぼす端面反射とグレーテイングに
の帰還による影響はそれぞれの和として考えられる。共
振器内の端面付近では高反射膜による光強度の増大が生
じるためこの部分にはグレーティングを作製しないこと
で、フィードバック効果をなくして光強度の集中を緩和
する。
【００２３】一方、端面の影響を完全になくしファブリ
ペロモードの発振を抑制する場合にはレーザの両端面に
無反射膜を作製する必要がある。その場合、回折格子の
振幅κＬが大きいと光の強度が大きいレーザ中心部分で
屈折率が異常に変化するホールバーニングという現象が
生じ光強度が複雑に変化する。特にレーザをアナログ変
調する場合ホールバーニングによる光強度が注入電流に
対して直線的に変化しなくなり伝送特性が悪化する。こ
れを防止するには光強度が増大するレーザ中心部で光の
帰還を抑制する必要がある。今、レーザ端面の回折格子
振幅が最大になり、レーザ中心部の回折格子の振幅が０
となるようにレーザをへき開することで全体の回折格子
の振幅κＬを大きくしたにもかかわらずホールバーニン
グを生じにくいレーザを開発することが出来る。従っ
て、レーザのキャビティ長をＬ＝２５７μｍとして、レ
ーザの中心部で合成波の振幅が０と成るようにレーザを
へき開すればよい。
ペロモードの発振を抑制する場合にはレーザの両端面に
無反射膜を作製する必要がある。その場合、回折格子の
振幅κＬが大きいと光の強度が大きいレーザ中心部分で
屈折率が異常に変化するホールバーニングという現象が
生じ光強度が複雑に変化する。特にレーザをアナログ変
調する場合ホールバーニングによる光強度が注入電流に
対して直線的に変化しなくなり伝送特性が悪化する。こ
れを防止するには光強度が増大するレーザ中心部で光の
帰還を抑制する必要がある。今、レーザ端面の回折格子
振幅が最大になり、レーザ中心部の回折格子の振幅が０
となるようにレーザをへき開することで全体の回折格子
の振幅κＬを大きくしたにもかかわらずホールバーニン
グを生じにくいレーザを開発することが出来る。従っ
て、レーザのキャビティ長をＬ＝２５７μｍとして、レ
ーザの中心部で合成波の振幅が０と成るようにレーザを
へき開すればよい。
【００２４】また、利得結合型のＤＦＢレーザではＴＭ
モード発振波長はＴＥモードに対して短波長側に１０ｎ
ｍ程度シフトしている。従って、ブラッグ波長がＴＥモ
ードに対して３ｎｍ長波長側に存在する回折格子を導波
路に作製することでＴＥモードをエンハンスメントする
ことができる。
モード発振波長はＴＥモードに対して短波長側に１０ｎ
ｍ程度シフトしている。従って、ブラッグ波長がＴＥモ
ードに対して３ｎｍ長波長側に存在する回折格子を導波
路に作製することでＴＥモードをエンハンスメントする
ことができる。
【００２５】本発明は前記した構成により、レーザの両
端面の屈折率変動を０とすることで、端面の影響を受け
ないために片端面に高反射コーティングが可能となり、
高光出力のレーザを実現することを目的とする。
端面の屈折率変動を０とすることで、端面の影響を受け
ないために片端面に高反射コーティングが可能となり、
高光出力のレーザを実現することを目的とする。
【００２６】一方、利得結合型ＤＦＢレーザの場合、Ｔ
Ｍモードの発振波長はＴＥモードの発振波長に対して１
０ｎｍ程度短波長側に位置しているために、導波路層に
形成する回折格子のブラッグ波長をＴＥモードの発振波
長に対して３ｎｍ長波長側に位置しておくことで安定し
たＴＥモードでの発振が可能となる。
Ｍモードの発振波長はＴＥモードの発振波長に対して１
０ｎｍ程度短波長側に位置しているために、導波路層に
形成する回折格子のブラッグ波長をＴＥモードの発振波
長に対して３ｎｍ長波長側に位置しておくことで安定し
たＴＥモードでの発振が可能となる。
【００２７】本発明は前記下構成により、安定したＴＥ
モードでの発振を実現することを目的とする。
モードでの発振を実現することを目的とする。
【００２８】本発明は前記した構成を得るために、基板
上に回折格子を形成しておきさらに導波路層を成長した
後その上にも回折格子を形成することで、活性層および
導波路層の形状が影響を受けず、かつλ／４構造を作製
する場合のような複雑な工程を有することなく安定した
単一モード発振が得られる。
上に回折格子を形成しておきさらに導波路層を成長した
後その上にも回折格子を形成することで、活性層および
導波路層の形状が影響を受けず、かつλ／４構造を作製
する場合のような複雑な工程を有することなく安定した
単一モード発振が得られる。
【００２９】本発明は前記した構成を得るために、第２
の回折格子の前面に成長したバッファ層と活性層上より
エリプソメータで屈折率の最大の点を求めここをレーザ
端面とする工程を有することで、正確にレーザ端面の屈
折率変化を０とすることが出来る。
の回折格子の前面に成長したバッファ層と活性層上より
エリプソメータで屈折率の最大の点を求めここをレーザ
端面とする工程を有することで、正確にレーザ端面の屈
折率変化を０とすることが出来る。
【００３０】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例における半導体
レーザの構成図を示すものである。図１において、１は
ｎ−ＩｎＰ基板、２は周期Λ１＝２００．０ｎｍの第１
の分布帰還型回折格子、３はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．
３μｍ）導波路層、４は周期Λ２＝２００．５ｎｍの第
２の回折格子、５はＩｎＰバッファ層、６はＩｎＧａＡ
ｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、７はｐ−ｎ−ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３
μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ側電極、１０はＡ
ｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素／アモルファス珪
素多層反射膜、１２は膜厚がλ／４の窒化珪素無反射膜
である。
レーザの構成図を示すものである。図１において、１は
ｎ−ＩｎＰ基板、２は周期Λ１＝２００．０ｎｍの第１
の分布帰還型回折格子、３はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．
３μｍ）導波路層、４は周期Λ２＝２００．５ｎｍの第
２の回折格子、５はＩｎＰバッファ層、６はＩｎＧａＡ
ｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、７はｐ−ｎ−ｐ−Ｉ
ｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３
μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ側電極、１０はＡ
ｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素／アモルファス珪
素多層反射膜、１２は膜厚がλ／４の窒化珪素無反射膜
である。
【００３１】以上のように構成されたこの実施例の半導
体レーザにおいて、以下その動作を説明する。電流はＡ
ｕ／Ｚｎ側電極９より供給され、埋め込み層７により挟
窄された後に活性層６に注入される。活性層で発生した
光は導波路層３にしみだし、回折格子２の周期により決
定される光の波長がλ１＝１．５４４ｎｍとλ２＝１．
５５０ｎｍの光と回折格子４の周期により決定される波
長がλ３＝１．５５０ｎｍとλ４＝１．５５６ｎｍの光
が発振できることになるが、実際は両方の回折格子で帰
還増幅されるλ２及びλ３の１．５５０μｍの光のみが
発振することになり、それ以外のλ１とλ４の波長の光
の発振は抑制されることとなる。
体レーザにおいて、以下その動作を説明する。電流はＡ
ｕ／Ｚｎ側電極９より供給され、埋め込み層７により挟
窄された後に活性層６に注入される。活性層で発生した
光は導波路層３にしみだし、回折格子２の周期により決
定される光の波長がλ１＝１．５４４ｎｍとλ２＝１．
５５０ｎｍの光と回折格子４の周期により決定される波
長がλ３＝１．５５０ｎｍとλ４＝１．５５６ｎｍの光
が発振できることになるが、実際は両方の回折格子で帰
還増幅されるλ２及びλ３の１．５５０μｍの光のみが
発振することになり、それ以外のλ１とλ４の波長の光
の発振は抑制されることとなる。
【００３２】図２は本発明の第２の実施例における半導
体レーザの構成図を示すものである。図２において、１
はｎ−ＩｎＰ基板、２は周期Λ１＝２００．０ｎｍの第
１の分布帰還型回折格子、３はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝
１．３μｍ）導波路層、４は周期Λ２＝２００．５ｎｍ
の第２の回折格子、５はＩｎＰバッファ層、６はＩｎＧ
ａＡｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、７はｐ−ｎ−ｐ
−ＩｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝
１．３μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ側電極、１
０はＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素／アモルフ
ァス珪素多層反射膜、１２は膜厚がλ／４の窒化珪素無
反射膜、１３はレーザ端面で回折格子の振幅が０となる
領域である。
体レーザの構成図を示すものである。図２において、１
はｎ−ＩｎＰ基板、２は周期Λ１＝２００．０ｎｍの第
１の分布帰還型回折格子、３はＩｎＧａＡｓＰ（λ＝
１．３μｍ）導波路層、４は周期Λ２＝２００．５ｎｍ
の第２の回折格子、５はＩｎＰバッファ層、６はＩｎＧ
ａＡｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層、７はｐ−ｎ−ｐ
−ＩｎＰ埋め込み層、８はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝
１．３μｍ）キャップ層、９はＡｕ／Ｚｎｐ側電極、１
０はＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極、１１は酸化珪素／アモルフ
ァス珪素多層反射膜、１２は膜厚がλ／４の窒化珪素無
反射膜、１３はレーザ端面で回折格子の振幅が０となる
領域である。
【００３３】以上のように構成されたこの実施例の半導
体レーザにおいて、以下その動作を説明する。電流はＡ
ｕ／Ｚｎ側電極９より供給され、埋め込み層７により挟
窄された後に活性層６に注入される。活性層で発生した
光は導波路層３にしみだし、回折格子２の周期により決
定される光の波長がλ１＝１．５４４ｎｍとλ２＝１．
５５０ｎｍの光と回折格子４の周期により決定される波
長がλ３＝１．５５０ｎｍとλ４＝１．５５６ｎｍの光
が発振できることになるが、実際は両方の回折格子で帰
還増幅されるλ２及びλ３の１．５５０μｍの光のみが
発振することになり、それ以外のλ１とλ４の波長の光
の発振は抑制されることとなる。ここで、二つの回折格
子２と４の波を合成すると、周期Ｌ＝２５７μｍで振幅
が変化した、周期１．５５３μｍの波となる。従って、
レーザの実効屈折率はこの合成波と同様に変化すること
となる。その結果、実効屈折率の変化が周期Ｌ＝２５７
μｍで０となるために第２の回折格子を作製した段階で
マイクロエリプソメータで屈折率を測定し屈折率変化が
最小となる領域をマーキングしておく、レーザの作製が
完了した後マークに従ってレーザをへき開する。レーザ
の端面に反射膜と無反射膜を形成しても、回折格子の位
相の影響が無いためにレーザの発振光強度はファブリペ
ロタイプのレーザの反射率の計算と同様となり、大きな
光強度が獲られることとなる。さらに、導波路層に反射
膜１１を形成した端面付近でグレーティングが存在して
いないため、グレーティングによる光の帰還がなく光学
利得が低下し端面の反射による光強度の増大を打ち消す
ことができる。実施例のレーザ共振器内部の光強度、電
子密度、屈折率分布を図７に示す。これより、共振器内
部の光強度分布が極めて平坦化され、屈折率変化が少な
いことがわかる。レーザの発振波長の注入電流依存性を
測定した結果、従来0.1nm/mAのものが0.045nm/mAに低下
し、チャーピング量も３ＭＨｚから９００ｋＨｚへと減
少した。一方、反射鏡端面でグレーティングが存在して
いないことより、グレーティングの位相は０と近似され
る。一方、光の出射面である無反射コートした端面で
は、グレーティングの位相は意味を持たないため０にき
わめて近い値をとる。その結果端面における位相差は０
となり、ΔＡは安定して一定のモード間損失差を持つこ
ととなる。この場合、サイドモードは最高に抑圧された
状態とはならないが、反射面に於ける反射効率を最適化
することで、従来のサイドモード抑圧比が３０ｄＢ程度
にたいして４０ｄＢと特性が１．３倍に抑圧された。こ
の場合、全てのレーザチップに対して反射端面の位相差
一定であるため、は全てのレーザチップにおいて同様に
安定して４０ｄＢ以上の抑圧比が得られることにより、
歩留まりが向上した。
体レーザにおいて、以下その動作を説明する。電流はＡ
ｕ／Ｚｎ側電極９より供給され、埋め込み層７により挟
窄された後に活性層６に注入される。活性層で発生した
光は導波路層３にしみだし、回折格子２の周期により決
定される光の波長がλ１＝１．５４４ｎｍとλ２＝１．
５５０ｎｍの光と回折格子４の周期により決定される波
長がλ３＝１．５５０ｎｍとλ４＝１．５５６ｎｍの光
が発振できることになるが、実際は両方の回折格子で帰
還増幅されるλ２及びλ３の１．５５０μｍの光のみが
発振することになり、それ以外のλ１とλ４の波長の光
の発振は抑制されることとなる。ここで、二つの回折格
子２と４の波を合成すると、周期Ｌ＝２５７μｍで振幅
が変化した、周期１．５５３μｍの波となる。従って、
レーザの実効屈折率はこの合成波と同様に変化すること
となる。その結果、実効屈折率の変化が周期Ｌ＝２５７
μｍで０となるために第２の回折格子を作製した段階で
マイクロエリプソメータで屈折率を測定し屈折率変化が
最小となる領域をマーキングしておく、レーザの作製が
完了した後マークに従ってレーザをへき開する。レーザ
の端面に反射膜と無反射膜を形成しても、回折格子の位
相の影響が無いためにレーザの発振光強度はファブリペ
ロタイプのレーザの反射率の計算と同様となり、大きな
光強度が獲られることとなる。さらに、導波路層に反射
膜１１を形成した端面付近でグレーティングが存在して
いないため、グレーティングによる光の帰還がなく光学
利得が低下し端面の反射による光強度の増大を打ち消す
ことができる。実施例のレーザ共振器内部の光強度、電
子密度、屈折率分布を図７に示す。これより、共振器内
部の光強度分布が極めて平坦化され、屈折率変化が少な
いことがわかる。レーザの発振波長の注入電流依存性を
測定した結果、従来0.1nm/mAのものが0.045nm/mAに低下
し、チャーピング量も３ＭＨｚから９００ｋＨｚへと減
少した。一方、反射鏡端面でグレーティングが存在して
いないことより、グレーティングの位相は０と近似され
る。一方、光の出射面である無反射コートした端面で
は、グレーティングの位相は意味を持たないため０にき
わめて近い値をとる。その結果端面における位相差は０
となり、ΔＡは安定して一定のモード間損失差を持つこ
ととなる。この場合、サイドモードは最高に抑圧された
状態とはならないが、反射面に於ける反射効率を最適化
することで、従来のサイドモード抑圧比が３０ｄＢ程度
にたいして４０ｄＢと特性が１．３倍に抑圧された。こ
の場合、全てのレーザチップに対して反射端面の位相差
一定であるため、は全てのレーザチップにおいて同様に
安定して４０ｄＢ以上の抑圧比が得られることにより、
歩留まりが向上した。
【００３４】さらに、ファブリペロ発振を抑圧しようと
した場合、１１も１２と同様に膜厚がλ／４の窒化珪素
無反射膜とする必要がある。この場合においては図３に
示したように合成波の振幅が０となる領域をレーザ中心
部とすることでレーザ中心部で生ずるホールバーニング
の影響を抑制することができた。その結果、レーザの歪
量であるＩＭ２が−６０ｄＢｍ以下となり２００ｃｈで
１００ｋｍの伝送を実現した。
した場合、１１も１２と同様に膜厚がλ／４の窒化珪素
無反射膜とする必要がある。この場合においては図３に
示したように合成波の振幅が０となる領域をレーザ中心
部とすることでレーザ中心部で生ずるホールバーニング
の影響を抑制することができた。その結果、レーザの歪
量であるＩＭ２が−６０ｄＢｍ以下となり２００ｃｈで
１００ｋｍの伝送を実現した。
【００３５】図３は本発明の半導体レーザの製造方法を
示すものである。図において、まずn-InP基板１上全面
にホログラッフィク露光法により回折格子２を形成し、
回折格子全面に第１のエピタキシャル成長としてＭＯＶ
ＰＥ法を用いてn-InGaAsP光導波路層３を0.15μｍ成長
する第１の回折格子作製工程を図３（ａ）に示す。その
後再び結晶全面にホログラッフィク露光法により回折格
子４を形成し、回折格子４全面に第２のエピタキシャル
成長としてＭＯＶＰＥ法を用いてInPバッファ層５を
０．０５μｍ、InGaAsP活性層６を0.1μｍ、p-InPクラ
ッド層１４を0.5μｍ成長し成長する第２の回折格子作
製工程を図３（ｂ）に示す。次にクラッド層１４、活性
層６、バッファ層５光導波路層３、および基板１の一部
を幅１μｍに渡り＜０１１＞方向にエッチングによりス
トライプ１５を形成した後ｐ−ＩｎＰ層・ｎ−ＩｎＰ層
・ｐ−ＩｎＰ層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８を
ストライプ埋め込み成長した後Ａｕ／Ｚｎ ｐ側電極９
とＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極１０を蒸着により形成し、無反
射コーティングとして膜厚がλ／４の窒化珪素膜１１、
およびＢには反射コーティングとして酸化珪素膜とアモ
ルファス珪素多層膜１２を堆積し、図３（ｃ）の構造を
得る。
示すものである。図において、まずn-InP基板１上全面
にホログラッフィク露光法により回折格子２を形成し、
回折格子全面に第１のエピタキシャル成長としてＭＯＶ
ＰＥ法を用いてn-InGaAsP光導波路層３を0.15μｍ成長
する第１の回折格子作製工程を図３（ａ）に示す。その
後再び結晶全面にホログラッフィク露光法により回折格
子４を形成し、回折格子４全面に第２のエピタキシャル
成長としてＭＯＶＰＥ法を用いてInPバッファ層５を
０．０５μｍ、InGaAsP活性層６を0.1μｍ、p-InPクラ
ッド層１４を0.5μｍ成長し成長する第２の回折格子作
製工程を図３（ｂ）に示す。次にクラッド層１４、活性
層６、バッファ層５光導波路層３、および基板１の一部
を幅１μｍに渡り＜０１１＞方向にエッチングによりス
トライプ１５を形成した後ｐ−ＩｎＰ層・ｎ−ＩｎＰ層
・ｐ−ＩｎＰ層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８を
ストライプ埋め込み成長した後Ａｕ／Ｚｎ ｐ側電極９
とＡｕ−Ｓｎ ｎ側電極１０を蒸着により形成し、無反
射コーティングとして膜厚がλ／４の窒化珪素膜１１、
およびＢには反射コーティングとして酸化珪素膜とアモ
ルファス珪素多層膜１２を堆積し、図３（ｃ）の構造を
得る。
【００３６】なお、実施例において、グレーテイングの
位置を活性層の下としたが、活性層の上部に形成しても
よい。さらに、多層反射膜としては酸化珪素／アモルフ
ァス珪素多層膜、反射膜としては窒化珪素膜としたが、
多層反射膜及び無反射膜はこの材料に限るものではな
い。また、半導体結晶をＩｎＰとしたが、ＧａＡｓなど
他の半導体結晶基板でもよい。また、レーザのキャビテ
ィ長を振幅が０となる周期としたがＬの整数倍であって
もよい。
位置を活性層の下としたが、活性層の上部に形成しても
よい。さらに、多層反射膜としては酸化珪素／アモルフ
ァス珪素多層膜、反射膜としては窒化珪素膜としたが、
多層反射膜及び無反射膜はこの材料に限るものではな
い。また、半導体結晶をＩｎＰとしたが、ＧａＡｓなど
他の半導体結晶基板でもよい。また、レーザのキャビテ
ィ長を振幅が０となる周期としたがＬの整数倍であって
もよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サイドモード抑圧比が大きく、安定した単一モード発振
が得られ、かつ片端面反射コーティングを適応できるこ
とで高光出力化およびレーザの歩留まり向上など実用上
非常に大きな影響力を持つものである。
サイドモード抑圧比が大きく、安定した単一モード発振
が得られ、かつ片端面反射コーティングを適応できるこ
とで高光出力化およびレーザの歩留まり向上など実用上
非常に大きな影響力を持つものである。
【図１】本発明の実施例における半導体レーザの構造図
【図２】本発明の実施例における半導体レーザの構造図
【図３】本発明の実施例における半導体レーザの製造方
法を示す斜視図
法を示す斜視図
【図４】従来のＤＦＢレーザの構造図
【図５】共振器内部の光強度、キャリア濃度、屈折率の
分布を示す図
分布を示す図
【図６】モード間損失差と位相の関係を示す図
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ 分布帰還型回折格子 ３ ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）導波路層 ４ 分布帰還型回折格子 ５ バッファ層 ６ ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．５５μｍ）活性層 ７ ｐ−ｎ−ｐＩｎＰ埋め込み層 ８ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）キャップ層 ９ Ａｕ／Ｚｎｐ側電極 １０ Ａｕ−Ｓｎ ｎ側電極 １１ 酸化珪素／アモルファス珪素多層反射膜 １２ 窒化珪素無反射膜
Claims (9)
- 【請求項１】活性層および活性層に隣接する導波路層か
らなるレーザ共振器構造において、周期の異なる回折格
子が前記導波路層表面および裏面に分布帰還型回折格子
が集積化されており、導波路表面および裏面に形成され
た複合回折格子の周期の差が表面または裏面の回折格子
のみを用いて作製した分布帰還型レーザのストップバン
ド幅に対応することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】活性層および活性層に隣接する導波路層か
らなるレーザ共振器構造において、周期の異なる回折格
子が前記導波路層表面および裏面に分布帰還型回折格子
が集積化されており、レーザ共振器長における導波路表
面と裏面に形成された複合回折格子の周期の差が前記表
面または裏面の回折格子の１周期の整数倍に対応するこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】活性層および活性層に隣接する導波路層か
らなるレーザ共振器構造において、前記活性層に利得結
合回折格子として形成された第１の回折格子と前記導波
路層に分布帰還型回折格子として形成された第２の回折
格子が集積化されており、第１の回折格子の周期が前記
第２の回折格子で決定されるＴＥモードの発振波長に対
応することを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】レーザ共振器の出射端面から反射端面方向
にかけて振幅が徐々に減少し、レーザ共振器の端面近傍
において回折格子で誘起される屈折率の変化が０であ複
合回折格子を集積化することを特徴とする請求項２記載
の半導体レーザ。 - 【請求項５】レーザ共振器の出射端面から中心部にかけ
て振幅が徐々に減少し、回折格子で誘起される屈折率の
変化が０である複合回折格子を集積化することを特徴と
する請求項４記載の半導体レーザ。 - 【請求項６】半導体単結晶基板上に回折格子を形成する
第１の回折格子形成過程と前記基板と組成が異なる導波
路層として第１の結晶を成長する第１の結晶成長工程と
前記第１の結晶表面に回折格子を形成する工程と前記第
１の結晶と組成の異なるバッファ層として第２の結晶と
活性層として第３の結晶を成長する第２の結晶成長工程
を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項７】半導体単結晶基板上に回折格子を形成する
第１の回折格子形成過程と前記基板と組成が異なる導波
路層として第１の結晶を成長する第１の結晶成長工程と
前記第１の結晶表面に回折格子を形成する工程と前記第
１の結晶と組成の異なるバッファ層として第２の結晶と
活性層として第３の結晶を成長する第２の結晶成長工程
と結晶表面より屈折率変化を測定して屈折率の最低とな
る位置を決定するマーキング工程を含むことを特徴とす
る請求項６記載の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項８】半導体単結晶基板上に第１の結晶として活
性層と前記活性層と組成の異なる第２の結晶としてバッ
ファ層を成長する第１の結晶成長工程と前記バッファ層
に回折格子を形成する第１の回折格子形成過程と前記バ
ッファ層と組成が異なる導波路層として第３の結晶を成
長する第２の結晶成長工程と前記導波路層表面に回折格
子を形成する第２の回折格子形成過程と前記導波路層と
組成の異なるクラッド層として第４の結晶を成長する第
３の結晶成長工程を含むことを特徴とする請求項６記載
の半導体レーザの製造方法。 - 【請求項９】半導体単結晶基板上に第１の結晶として活
性層と前記活性層と組成の異なる第２の結晶としてバッ
ファ層を成長する第１の結晶成長工程と前記バッファ層
に回折格子を形成する第１の回折格子形成過程と前記バ
ッファ層と組成が異なる導波路層として第３の結晶を成
長する第２の結晶成長工程と前記導波路層表面に回折格
子を形成する第２の回折格子形成過程と前記導波路層と
組成の異なるクラッド層として第４の結晶を成長する第
３の結晶成長工程と結晶表面より屈折率変化を測定して
屈折率の最低となる位置を決定するマーキング工程を含
むことを特徴とする請求項７記載の半導体レーザの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25516991A JP3239387B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25516991A JP3239387B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0595161A true JPH0595161A (ja) | 1993-04-16 |
| JP3239387B2 JP3239387B2 (ja) | 2001-12-17 |
Family
ID=17275016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25516991A Expired - Fee Related JP3239387B2 (ja) | 1991-10-02 | 1991-10-02 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3239387B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7031362B2 (en) | 2001-11-01 | 2006-04-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module using the device and method for low reflectivity |
| JP2014220386A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
| CN118801210A (zh) * | 2024-06-28 | 2024-10-18 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 一种大功率抗反射半导体激光器 |
-
1991
- 1991-10-02 JP JP25516991A patent/JP3239387B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7031362B2 (en) | 2001-11-01 | 2006-04-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser device and semiconductor laser module using the device and method for low reflectivity |
| JP2014220386A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 富士通株式会社 | 光半導体装置及び光半導体装置の製造方法 |
| CN118801210A (zh) * | 2024-06-28 | 2024-10-18 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 一种大功率抗反射半导体激光器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3239387B2 (ja) | 2001-12-17 |
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