JPH07112094B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH07112094B2 JPH07112094B2 JP2066686A JP6668690A JPH07112094B2 JP H07112094 B2 JPH07112094 B2 JP H07112094B2 JP 2066686 A JP2066686 A JP 2066686A JP 6668690 A JP6668690 A JP 6668690A JP H07112094 B2 JPH07112094 B2 JP H07112094B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/10—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
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザ装置に係わり、特に活性層、ク
ラッド層および光導波路層を少なくとも含むレーザ・ス
トライプに沿って回折格子を有する半導体レーザ装置に
関する。
ラッド層および光導波路層を少なくとも含むレーザ・ス
トライプに沿って回折格子を有する半導体レーザ装置に
関する。
（従来の技術） 単一縦モードで発振する半導体レーザは、大容量光通信
用の光源として用いられている。その中でも、活性層上
部、又は活性層下部に分布帰還させる回折格子を有する
光導波路層を設けた分布帰還型半導体レーザは、早くか
ら実用化されている。
用の光源として用いられている。その中でも、活性層上
部、又は活性層下部に分布帰還させる回折格子を有する
光導波路層を設けた分布帰還型半導体レーザは、早くか
ら実用化されている。
分布帰還型レーザには、例えば第３図に示すように、ｎ
型InP基板１上に順次積層された回折格子11を有するｎ
型InGaAsP光導波路層12と、アンドープInGaAsP活性層14
と、ｎ型InPクラッド層16とからなるレーザ・ストライ
プ17が形成されている。このレーザ・ストライプは、ｐ
型InP層18、ｎ型InP層20、ｐ型InP層22およびｐ型InGaA
sPオーミック層24によって周囲を囲まれ、埋め込まれて
いる。
型InP基板１上に順次積層された回折格子11を有するｎ
型InGaAsP光導波路層12と、アンドープInGaAsP活性層14
と、ｎ型InPクラッド層16とからなるレーザ・ストライ
プ17が形成されている。このレーザ・ストライプは、ｐ
型InP層18、ｎ型InP層20、ｐ型InP層22およびｐ型InGaA
sPオーミック層24によって周囲を囲まれ、埋め込まれて
いる。
分布帰還型レーザの場合、単一縦モードで発振するか、
否かはレーザ・ストライプ17端面における回折格子11の
位相等に影響される。また、単一縦モード発振する確率
を高めるには、回折格子11の形状を制御することが重要
である。
否かはレーザ・ストライプ17端面における回折格子11の
位相等に影響される。また、単一縦モード発振する確率
を高めるには、回折格子11の形状を制御することが重要
である。
通常、回折格子11は、ウェット・エッチングにより形成
されることが多いが、発振波長1.3μｍ、又は1.55μｍ
の光通信用半導体レーザでは、１次の回折格子11の周期
が、2000〜2400Åであり、その高さはせいぜい数百Åで
ある。したがって、ウェット・エッチングによる回折格
子11の形状の制御は非常に困難である。
されることが多いが、発振波長1.3μｍ、又は1.55μｍ
の光通信用半導体レーザでは、１次の回折格子11の周期
が、2000〜2400Åであり、その高さはせいぜい数百Åで
ある。したがって、ウェット・エッチングによる回折格
子11の形状の制御は非常に困難である。
また、単一縦モード発振する確率を上げるために、回折
格子11の位相を、途中でシフトさせる構造も考案されて
いる。しかし、この考案では、製造方法が複雑であり、
回折格子11の形状の制御がやはり困難である。
格子11の位相を、途中でシフトさせる構造も考案されて
いる。しかし、この考案では、製造方法が複雑であり、
回折格子11の形状の制御がやはり困難である。
（発明が解決しようとする課題） この発明は上記のような点に鑑み為されたもので、その
目的は、活性層、クラッド層および光導波路層を少なく
とも含むレーザ・ストライプに沿って回折格子を有しな
がらも、高い確率で単一縦モード発振する半導体レーザ
装置を提供することにある。
目的は、活性層、クラッド層および光導波路層を少なく
とも含むレーザ・ストライプに沿って回折格子を有しな
がらも、高い確率で単一縦モード発振する半導体レーザ
装置を提供することにある。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明では、半導体基板
と、活性層、この活性層上に設けられた一導電型のクラ
ッド層、およびこのクラッド層上に設けられた、クラッ
ド層と反対導電型の光導波路層を少なくとも含む、基板
上に設けられたレーザ・ストライプとを具備する。そし
て、前記反対導電型の光導波路層が、一定の間隔で配置
された複数の棒状の層からなり、かつこれら複数の棒状
の層それぞれが回折格子を構成し、さらに複数の棒状の
層下で、前記クラッド層および前記活性層の幅が狭くさ
れていることを特徴としている。
と、活性層、この活性層上に設けられた一導電型のクラ
ッド層、およびこのクラッド層上に設けられた、クラッ
ド層と反対導電型の光導波路層を少なくとも含む、基板
上に設けられたレーザ・ストライプとを具備する。そし
て、前記反対導電型の光導波路層が、一定の間隔で配置
された複数の棒状の層からなり、かつこれら複数の棒状
の層それぞれが回折格子を構成し、さらに複数の棒状の
層下で、前記クラッド層および前記活性層の幅が狭くさ
れていることを特徴としている。
（作用） 上記構成を有する半導体レーザ装置では、導波される光
に対する屈折率の実数部、すなわち回折格子による屈折
率の周期的変化だけでなく、活性層への注入電流が周期
的に変化されることによって、レーザ利得、すなわち屈
折率の虚数部にも、周期的変化を持たせることができ
る。よって、高い確率で、安定な単一縦モード発振させ
ることができる。
に対する屈折率の実数部、すなわち回折格子による屈折
率の周期的変化だけでなく、活性層への注入電流が周期
的に変化されることによって、レーザ利得、すなわち屈
折率の虚数部にも、周期的変化を持たせることができ
る。よって、高い確率で、安定な単一縦モード発振させ
ることができる。
なお、活性層への注入電流の周期的変化は、光導波路層
の導電型がクラッド層と反対導電型であり、かつこの反
対導電型の光導波路層が一定の間隔で配置された複数の
棒状の層からなること、および複数の棒状の層下で、ク
ラッド層および活性層の幅が狭くされているよって起こ
される。
の導電型がクラッド層と反対導電型であり、かつこの反
対導電型の光導波路層が一定の間隔で配置された複数の
棒状の層からなること、および複数の棒状の層下で、ク
ラッド層および活性層の幅が狭くされているよって起こ
される。
また、回折格子は、上記注入電流の周期的変化を起こさ
せる複数の棒状の層それぞれが持つ。よって、回折格子
と、注入電流の周期的変化を起こさせる複数の棒状の層
とを設けるのに、層数が増加したり、製造工程が増加し
たりすることがない。よって、上記構成を有する半導体
レーザ装置は、その形成が容易である。
せる複数の棒状の層それぞれが持つ。よって、回折格子
と、注入電流の周期的変化を起こさせる複数の棒状の層
とを設けるのに、層数が増加したり、製造工程が増加し
たりすることがない。よって、上記構成を有する半導体
レーザ装置は、その形成が容易である。
また、複数の棒状の層下で、クラッド層および活性層の
幅が狭くされることで、クラッド層および活性層の側面
には、一定の周期の凹凸部が現れる。この凹凸部は、注
入電流の周期的変化を起こさせるだけでなく、回折格子
と同様に、屈折率の周期的変化を与える。
幅が狭くされることで、クラッド層および活性層の側面
には、一定の周期の凹凸部が現れる。この凹凸部は、注
入電流の周期的変化を起こさせるだけでなく、回折格子
と同様に、屈折率の周期的変化を与える。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例に係わる半導体
レーザ装置について説明する。
レーザ装置について説明する。
第１図は、一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体
レーザの斜視図、第２図（ａ）乃至（ｃ）は、一実施例
に係わる半導体レーザを製造工程順に示した斜視図であ
る。
レーザの斜視図、第２図（ａ）乃至（ｃ）は、一実施例
に係わる半導体レーザを製造工程順に示した斜視図であ
る。
第１図に示すように、例えばｎ型InP基板110上に順次積
層されたアンドープInGaAsP活性層112と、ｐ型InPクラ
ッド層114と、回折格子115を有するｎ型InGaAsP光導波
路層116とからなるレーザ・ストライプ117が形成されて
いる。さらに、レーザ・ストライプ117中の活性層112の
側面には、一定周期をもつ凹凸部が形成されている。こ
のような凹凸部をもつ活性層112を有するレーザ・スト
ライプは、ｐ型InP層118、ｎ型InP層120、ｐ型InP層122
およびｐ型InGaAsPオーミック層124によって周囲を囲ま
れ、埋め込まれている。
層されたアンドープInGaAsP活性層112と、ｐ型InPクラ
ッド層114と、回折格子115を有するｎ型InGaAsP光導波
路層116とからなるレーザ・ストライプ117が形成されて
いる。さらに、レーザ・ストライプ117中の活性層112の
側面には、一定周期をもつ凹凸部が形成されている。こ
のような凹凸部をもつ活性層112を有するレーザ・スト
ライプは、ｐ型InP層118、ｎ型InP層120、ｐ型InP層122
およびｐ型InGaAsPオーミック層124によって周囲を囲ま
れ、埋め込まれている。
上記構成の埋め込み分布帰還型半導体レーザであると、
一定周期をもつ回折格子115が形成されている光導波路
層116が、クラッド層114と反対導電型になっており、さ
らにこの部分の下にある活性層112の側面には、回折格
子115と同一周期である凹凸部が形成されている。
一定周期をもつ回折格子115が形成されている光導波路
層116が、クラッド層114と反対導電型になっており、さ
らにこの部分の下にある活性層112の側面には、回折格
子115と同一周期である凹凸部が形成されている。
すなわち回折格子115に加えて、活性層112を含むレーザ
・ストライプ117の側面に一定周期をもつ凹凸部が、さ
らに形成されているので、活性層112に対する注入電流
にも周期的変化を与えることができる。換言すれば、活
性層112に、クラッド層114と反対導電型になっている光
導波路層116が形成されていることによって注入電流が
極めて少なくなる幅狭の部分と、光導波路層116がない
ことによって注入電流が極めて多くなる幅広の部分とが
周期的に存在するので、活性層112に対する注入電流が
周期的に抑制される部分ができる。この結果、レーザ利
得、すなわち屈折率の虚数部に周期的変化が起こるた
め、より安定な縦モード発振が得られるようになる。
・ストライプ117の側面に一定周期をもつ凹凸部が、さ
らに形成されているので、活性層112に対する注入電流
にも周期的変化を与えることができる。換言すれば、活
性層112に、クラッド層114と反対導電型になっている光
導波路層116が形成されていることによって注入電流が
極めて少なくなる幅狭の部分と、光導波路層116がない
ことによって注入電流が極めて多くなる幅広の部分とが
周期的に存在するので、活性層112に対する注入電流が
周期的に抑制される部分ができる。この結果、レーザ利
得、すなわち屈折率の虚数部に周期的変化が起こるた
め、より安定な縦モード発振が得られるようになる。
なお、凹凸部の周期は、回折格子115の周期と同一であ
る必要は必ずしもなく、例えば回折格子115の周期の整
数倍であってもよい。あるいは、回折格子115の周期
が、凹凸部の周期の整数倍であってもよい。
る必要は必ずしもなく、例えば回折格子115の周期の整
数倍であってもよい。あるいは、回折格子115の周期
が、凹凸部の周期の整数倍であってもよい。
この様な埋め込み分布帰還型半導体レーザの製造方法を
第２図を参照して説明する。なお、第２図において、第
１図と同一の部分については同一の参照符号を付す。
第２図を参照して説明する。なお、第２図において、第
１図と同一の部分については同一の参照符号を付す。
まず、第２図（ａ）に示すように、ｎ型InP基板110上
に、例えば液相成長法を用いて、アンドープInP活性層1
12、ｐ型InPクラッド層114およびｎ型InGaAsP光導波路
層116を順次積層する。次いで、光導波路層116に対し
て、例えば二光束干渉露光法等を用いて、１次の回折格
子115を形成する。このとき、回折格子115の凹部がクラ
ッド層114に達するようにする。これによって、光導波
路層116は、一定周期をもって分断され、一定の間隔を
もって棒状の光導波路層116が並んだ形状となる。この
間隔は、波長1.3μｍのレーザでは約2000Å、波長1.55
μｍのレーザでは約2400Åとなる。次いで、全面に、例
えばCVD法を用いてSiO2膜を形成し、次いで、このSiO2
膜を、例えば写真蝕刻法を用いて、回折格子115に対し
て直交する方向に述べたストライプ状のSiO2膜マスク13
0形状にパターニングする。
に、例えば液相成長法を用いて、アンドープInP活性層1
12、ｐ型InPクラッド層114およびｎ型InGaAsP光導波路
層116を順次積層する。次いで、光導波路層116に対し
て、例えば二光束干渉露光法等を用いて、１次の回折格
子115を形成する。このとき、回折格子115の凹部がクラ
ッド層114に達するようにする。これによって、光導波
路層116は、一定周期をもって分断され、一定の間隔を
もって棒状の光導波路層116が並んだ形状となる。この
間隔は、波長1.3μｍのレーザでは約2000Å、波長1.55
μｍのレーザでは約2400Åとなる。次いで、全面に、例
えばCVD法を用いてSiO2膜を形成し、次いで、このSiO2
膜を、例えば写真蝕刻法を用いて、回折格子115に対し
て直交する方向に述べたストライプ状のSiO2膜マスク13
0形状にパターニングする。
次いで、同図（ｂ）に示すように、SiO2膜マスク130を
エッチング障壁とし、例えば硫酸系エッチング液を用い
て棒状の光導波路層116のみを選択的にエッチングす
る。このとき、図中Ａに示すように、マスク130の下ま
でサイドエッチングを行なう。サイドエッチングの量
は、エッチング時間等を調節することによって簡単に制
御できる。つまり、マスク130の幅Ｗに対して、棒状の
光導波路層116の幅ｗを容易に変化させられる。
エッチング障壁とし、例えば硫酸系エッチング液を用い
て棒状の光導波路層116のみを選択的にエッチングす
る。このとき、図中Ａに示すように、マスク130の下ま
でサイドエッチングを行なう。サイドエッチングの量
は、エッチング時間等を調節することによって簡単に制
御できる。つまり、マスク130の幅Ｗに対して、棒状の
光導波路層116の幅ｗを容易に変化させられる。
次いで、同図（ｃ）に示すように、SiO2膜マスク130を
エッチング障壁とし、例えば硫酸系エッチング液を用い
てクラッド層114を、次いで、例えば硫酸系エッチング
液を用いて活性層112を、それぞれ選択的にエッチング
する。これによって、活性層３を含むレーザ・ストライ
プ117の側面に一定周期、本実施例の場合、回折格子115
と同じ周期をもつ凹凸部が形成される。
エッチング障壁とし、例えば硫酸系エッチング液を用い
てクラッド層114を、次いで、例えば硫酸系エッチング
液を用いて活性層112を、それぞれ選択的にエッチング
する。これによって、活性層３を含むレーザ・ストライ
プ117の側面に一定周期、本実施例の場合、回折格子115
と同じ周期をもつ凹凸部が形成される。
次いで、同図（ｄ）に示すように、SiO2膜マスク130を
除去する。このとき図示するように、レーザ・ストライ
プ117の略全体が露出する。
除去する。このとき図示するように、レーザ・ストライ
プ117の略全体が露出する。
次いで、同図（ｅ）に示すように、全面に、ｐ型InP層1
18、ｎ型InP層120、ｐ型InP層122およびｐ型InGaAsP層1
24を順次積層してレーザ・ストライプ117を埋め込む。
18、ｎ型InP層120、ｐ型InP層122およびｐ型InGaAsP層1
24を順次積層してレーザ・ストライプ117を埋め込む。
以上の工程をもって一実施例に係わる埋め込み分布帰還
型半導体レーザの結晶成長プロセスが終了する。
型半導体レーザの結晶成長プロセスが終了する。
このような製造方法であると、活性層112側面の凹凸部
が、一定周期をもった棒状の光導波路層116に対して自
己整合的に形成できる。
が、一定周期をもった棒状の光導波路層116に対して自
己整合的に形成できる。
さらに、サイドエッチングの量を適宜調節することによ
り、凹凸部の形状を容易に制御することも可能である。
り、凹凸部の形状を容易に制御することも可能である。
なお、一実施例では、埋め込み分布帰還型レーザを例に
とって説明したが、本発明はこれに限られることはな
く、回折格子を有する半導体レーザであれば、上述した
効果を損なうことなく適用できることは言うまでもな
い。
とって説明したが、本発明はこれに限られることはな
く、回折格子を有する半導体レーザであれば、上述した
効果を損なうことなく適用できることは言うまでもな
い。
また、回折格子を有する半導体レーザとし、分布帰還型
レーザ（DFBレーザ）だけでなく、分布反射型レーザ（D
BRレーザ）にも応用できることは勿論である。
レーザ（DFBレーザ）だけでなく、分布反射型レーザ（D
BRレーザ）にも応用できることは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、活性層、クラッ
ド層および光導波路層を少なくとも含むレーザ・ストラ
イプに沿って回折格子を有しながらも、高い確率で単一
縦モード発振する半導体レーザ装置を提供できる。
ド層および光導波路層を少なくとも含むレーザ・ストラ
イプに沿って回折格子を有しながらも、高い確率で単一
縦モード発振する半導体レーザ装置を提供できる。
第１図は一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体レ
ーザの斜視図、 第２図は一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体レ
ーザを製造工程順に示した斜視図、 第３図は従来の埋め込み分布帰還型半導体レーザの斜視
図である。 110…ｎ型InP基板、112…アンドープInGaAsP活性層、11
4…ｐ型InPクラッド層、115…回折格子、116…ｎ型InGa
AsP光導波路層、117…レーザ・ストライプ。
ーザの斜視図、 第２図は一実施例に係わる埋め込み分布帰還型半導体レ
ーザを製造工程順に示した斜視図、 第３図は従来の埋め込み分布帰還型半導体レーザの斜視
図である。 110…ｎ型InP基板、112…アンドープInGaAsP活性層、11
4…ｐ型InPクラッド層、115…回折格子、116…ｎ型InGa
AsP光導波路層、117…レーザ・ストライプ。
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板と、 活性層、この活性層上に設けられた一導電型のクラッド
層、およびこのクラッド層上に設けられた、前記クラッ
ド層と反対導電型の光導波路層を少なくとも含む、前記
基板上に設けられたレーザ・ストライプとを具備し、 前記反対導電型の光導波路層が、一定の間隔で配置され
た複数の棒状の層からなり、かつ前記複数の棒状の層そ
れぞれが回折格子を構成し、前記複数の棒状の層下で、
前記クラッド層および前記活性層の幅が狭くされている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記幅が狭くされる周期は、前記回折格子
の周期と同一周期であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記幅が狭くされる周期は、前記回折格子
の周期の整数倍であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2066686A JPH07112094B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 半導体レーザ装置 |
| US07/668,888 US5105431A (en) | 1990-03-16 | 1991-03-13 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2066686A JPH07112094B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03268380A JPH03268380A (ja) | 1991-11-29 |
| JPH07112094B2 true JPH07112094B2 (ja) | 1995-11-29 |
Family
ID=13323067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2066686A Expired - Fee Related JPH07112094B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105431A (ja) |
| JP (1) | JPH07112094B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5247536A (en) * | 1990-07-25 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser distributed feedback laser including mode interrupt means |
| US6567446B1 (en) * | 2000-08-16 | 2003-05-20 | Agere Systems Inc | Optical device with increased spectral width |
| JP2015138905A (ja) * | 2014-01-23 | 2015-07-30 | 三菱電機株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ素子、分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5171685A (ja) * | 1974-12-18 | 1976-06-21 | Nippon Telegraph & Telephone | Bunpukikangatahandotaireeza |
| JPS58131785A (ja) * | 1982-01-29 | 1983-08-05 | Nec Corp | 単一軸モ−ド発振半導体レ−ザ |
| JPS60177302A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-11 | Nec Corp | 回折格子の形成方法 |
| JPS60234391A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| US4837775A (en) * | 1985-10-21 | 1989-06-06 | General Electric Company | Electro-optic device having a laterally varying region |
| JPS62169388A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-07-25 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ素子 |
| JPH07105553B2 (ja) * | 1986-06-17 | 1995-11-13 | ソニー株式会社 | 分布帰還型半導体レーザの製造方法 |
| JP2513186B2 (ja) * | 1986-07-28 | 1996-07-03 | ソニー株式会社 | 分布帰還型半導体レ―ザの製造方法 |
| JPH01206681A (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-18 | Canon Inc | 半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2066686A patent/JPH07112094B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-13 US US07/668,888 patent/US5105431A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5105431A (en) | 1992-04-14 |
| JPH03268380A (ja) | 1991-11-29 |
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