JPH07312457A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH07312457A
JPH07312457A JP10508994A JP10508994A JPH07312457A JP H07312457 A JPH07312457 A JP H07312457A JP 10508994 A JP10508994 A JP 10508994A JP 10508994 A JP10508994 A JP 10508994A JP H07312457 A JPH07312457 A JP H07312457A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
core layer
optical waveguide
waveguide
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JP10508994A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Tabuchi
晴彦 田淵
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザをフォトディテクタとして使用
したときの暗電流を小さくし, 光ファイバとの直接結合
の際の光結合効率を高くする。 【構成】 半導体基板 1の表面上に少なくとも一導電型
半導体層21, 22と半導体からなるコア層 3と他導電型半
導体層 4とが順に形成された積層膜を有し,基板の一端
側に該コア層を導波路として構成された透明導波路部
と,透明導波路部に続いて基板の他端側に形成され且つ
コア層を光増倍層とするレーザ発振部とからなり,透明
導波路部及びレーザ発振部のそれぞれに少なくともコア
層を切断して形成されたスリットにコア層よりワイドバ
ンドギャップの半導体層で埋め込んだ第1のスリット部
91及び第2のスリット部92と,基板の裏面に形成された
第1の電極 5と, 第1のスリット部と第2のスリット部
間において積層膜上に形成された第2の電極61とを有す
る半導体レーザ装置。
(57) [Abstract] [Purpose] To reduce the dark current when a semiconductor laser is used as a photodetector and to increase the optical coupling efficiency in direct coupling with an optical fiber. [Structure] On a surface of a semiconductor substrate 1, there is provided a laminated film in which at least one conductivity type semiconductor layers 21 and 22, a core layer 3 made of a semiconductor, and another conductivity type semiconductor layer 4 are sequentially formed, and one end side of the substrate is provided. The transparent waveguide part is formed by using the core layer as a waveguide, and the laser oscillating part is formed on the other end side of the substrate following the transparent waveguide part and uses the core layer as a photomultiplier layer. A first slit section in which a slit formed by cutting at least the core layer in each of the waveguide section and the laser oscillation section is filled with a semiconductor layer having a wider band gap than the core layer.
91 and the second slit portion 92, the first electrode 5 formed on the back surface of the substrate, and the second electrode 61 formed on the laminated film between the first slit portion and the second slit portion. Laser device having a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ装置に係
り,特に時分割で1個の装置をレーザとフォトディテク
タの両方に用い,送信・受信を行う半導体レーザ装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device which performs transmission / reception by using one device for both laser and photodetector in time division.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザを図21に示す。図
21は従来例1の断面図である。
FIG. 21 shows a conventional semiconductor laser. FIG. 21 is a sectional view of Conventional Example 1.

【0003】図において, 1は半導体基板, 2はn型ク
ラッド層, 3はコア層, 4はp型クラッド層, 5はn側
電極, 6はp側電極, 7はレーザ端部に露出したpn接合
部,8は入出射光ビームである。
In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an n-type cladding layer, 3 is a core layer, 4 is a p-type cladding layer, 5 is an n-side electrode, 6 is a p-side electrode, and 7 is exposed at the laser end. The pn junction, 8 is the incoming and outgoing light beam.

【0004】この半導体レーザは,n型クラッド層 2と
コア層 3との間, あるいはコア層 3とp型クラッド層 4
との間にpn接合が形成され,その端面はpn接合が露出し
ている。
This semiconductor laser comprises a n-type cladding layer 2 and a core layer 3, or a core layer 3 and a p-type cladding layer 4.
A pn junction is formed between and, and the pn junction is exposed on the end face.

【0005】この半導体レーザを,レーザとして使用す
るときはpn接合に順バイアス電圧を加え, フォトディテ
クタとして使用するときはpn接合に逆バイアス電圧を加
えて使用する。
When this semiconductor laser is used as a laser, a forward bias voltage is applied to the pn junction, and when it is used as a photodetector, a reverse bias voltage is applied to the pn junction.

【0006】従来例1の半導体レーザでは, n側電極 5
とp側電極 6間に電圧を加えると,レーザ端部に露出し
たpn接合部 7にも電界が加わる。レーザ端部の表面は電
気的に不安定なため, 逆バイアス電圧を加えたときに,
光が入射していないときの漏洩電流(以下暗電流とい
う)が大きくなり,フォトディテクタとして使用したと
きに感度が悪くなるという問題があった。
In the semiconductor laser of Conventional Example 1, the n-side electrode 5
When a voltage is applied between the p-side electrode 6 and the p-side electrode 6, an electric field is also applied to the pn junction 7 exposed at the laser end. Since the surface of the laser edge is electrically unstable, when a reverse bias voltage is applied,
There is a problem that the leakage current when light is not incident (hereinafter referred to as dark current) becomes large and the sensitivity deteriorates when used as a photodetector.

【0007】図22は従来例2の断面図である。この従
来例2は,従来例1の欠点を除去するためにレーザ端面
をウインドウ部として透明な半導体層で埋め込んだ構造
である。この構造をファブリペロー型レーザに適用した
場合には端面反射した光のレーザの活性層への帰還率が
低下するので発振しきい値が上昇する。そこで本構造は
主に回折格子を有する分布帰還型レーザ(DFBレー
ザ)に多用される。
FIG. 22 is a sectional view of Conventional Example 2. The conventional example 2 has a structure in which the laser end face is embedded as a window portion with a transparent semiconductor layer in order to eliminate the drawbacks of the conventional example 1. When this structure is applied to a Fabry-Perot type laser, the feedback rate of the light reflected from the end face to the active layer of the laser decreases, and the oscillation threshold value increases. Therefore, this structure is mainly used for a distributed feedback laser (DFB laser) mainly having a diffraction grating.

【0008】このウインドウ部を持つレーザの作製は次
のようにして行われる。ウエハ上にレーザを構成する各
層を成長し,各レーザチップの端部に相当する部位の各
層をエッチング除去して溝を形成し,ここに例えば電流
制限層を含む埋込層を埋め込む。次いで埋込層の表面を
ダイアモンドポイント等でスクライブし, スクライブラ
インに沿ってへき開して各レーザチップに分割する。
A laser having this window portion is manufactured as follows. Each layer constituting a laser is grown on a wafer, each layer at a portion corresponding to the end of each laser chip is removed by etching to form a groove, and a buried layer including a current limiting layer is buried therein. Then, the surface of the buried layer is scribed at a diamond point or the like and cleaved along the scribe line to divide each laser chip.

【0009】このとき,へき開位置の精度が± 5μmよ
り悪い。従って, ウインドウ部の導波路方向の長さは 5
〜15μm程度と大きくなる。この場合にレーザを先端が
フラットなシングルモード光ファイバ11と突き合わせ
て光結合する場合の様子を示したものが図23である。
図示したように通常の半導体レーザではレーザの表面か
らコア層3までの距離は2μm以下であり光ファイバの
コア14cの直径は8及至10μmである。従ってレー
ザの導波路に結合可能な部分は図の符号14で示した部
分のみである。更に,光は回折効果により伝搬とともに
広がること,ウインドウ部13があるために導波路とフ
ァイバ11の先端の距離が大きくなることの二つの理由
から益々結合効率が低下することになる。
At this time, the accuracy of the cleavage position is worse than ± 5 μm. Therefore, the length of the window in the waveguide direction is 5
It becomes as large as about 15 μm. FIG. 23 shows a case where the laser is abutted against the single mode optical fiber 11 having a flat tip in this case to optically couple.
As shown in the figure, in a normal semiconductor laser, the distance from the surface of the laser to the core layer 3 is 2 μm or less, and the diameter of the core 14c of the optical fiber is 8 to 10 μm. Therefore, the portion which can be coupled to the waveguide of the laser is only the portion indicated by reference numeral 14 in the drawing. Further, the light is spread with the propagation due to the diffraction effect, and the coupling efficiency is further reduced for the two reasons that the distance between the waveguide and the tip of the fiber 11 is increased because of the window portion 13.

【0010】なお仮に,図24に示すようにレーザの表
面からコア層3までの距離を大きくした場合でもレーザ
内の光電界分布12が2μm以下の狭い領域に局在して
いるためレーザの導波路に結合可能な部分は図の符号の
14で示した部分に制限される。そのためウインドウ部
13があるとやはり回折効果による光の広がりの影響た
め光結合効率が低下する。
Even if the distance from the surface of the laser to the core layer 3 is increased as shown in FIG. 24, since the optical electric field distribution 12 in the laser is localized in a narrow region of 2 μm or less, the laser conduction is reduced. The portion that can be coupled to the waveguide is limited to the portion indicated by reference numeral 14 in the figure. Therefore, if there is the window portion 13, the optical coupling efficiency is lowered due to the influence of the spread of light due to the diffraction effect.

【0011】また図25に示されるように,先端をレン
ズ加工した光ファイバとの突き合わせで光結合すると,
光ファイバの先端とビームウエストとの距離は 5μm以
下であるため,光はウインドウ部内でビームウエストが
形成されそこから拡がった状態でレーザの導波路に結合
される。
Further, as shown in FIG. 25, when optical coupling is performed by abutting with an optical fiber having a lens processed at the tip,
Since the distance between the tip of the optical fiber and the beam waist is less than 5 μm, the light is coupled to the laser waveguide in the state where the beam waist is formed in the window and spreads from it.

【0012】以上のように,光端末装置を安価にしよう
として, 光ファイバとの直接結合を行う場合, ウインド
ウ部の長さが最大15μm程度となるため,光結合効率が
低下するという問題がある。
As described above, when the optical terminal device is directly connected to the optical fiber in order to reduce the cost, the window length is about 15 μm at maximum, which causes a problem that the optical coupling efficiency is lowered. .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は半導体レーザ
をフォトディテクタとして使用したときの暗電流を小さ
くし, 且つ, 光ファイバとの直接結合の際の光結合効率
を高くすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the dark current when a semiconductor laser is used as a photodetector and to increase the optical coupling efficiency when directly coupling with an optical fiber.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は, 1)(図1,図6(A) および図14参照) 半導体基板(1)の表面上に少なくとも1層以上の第1
の導電形の半導体で層形成される第1の半導体層(2)
と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導体層より成
るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1の導電形と
異なる導電形である第2の導電形の半導体層で形成され
る第2の半導体層(4)とが順に形成された積層膜を有
し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層(4)がク
ラッド層となりコア層(3)がコアとなる光導波路を具
備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも2種類の性
質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方向に直列
に配列した導波路構造を有する半導体レーザ装置におい
て下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)の要件を具
備することを特徴とする半導体レーザ装置。
[Means for Solving the Problems] 1) (See FIG. 1, FIG. 6 (A) and FIG. 14) The above-mentioned problems can be solved by first forming at least one layer on the surface of a semiconductor substrate (1).
First semiconductor layer (2) layered with a semiconductor of the conductivity type
And a core layer (3) composed of at least one semiconductor layer of any conductivity type and a semiconductor layer of at least one semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. An optical device having a laminated film in which two semiconductor layers (4) are sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as clad layers and the core layer (3) serves as a core. In a semiconductor laser device having a waveguide and having a waveguide structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with a common optical axis, the following (a), (b) ), (C) and (d) are requirements for the semiconductor laser device.

【0015】(イ)光導波路の一端部側が該コア層
(3)を光増幅層としてレーザ発振する部分(以下これ
をレーザ発振部(B)という)であり且つ光導波路の他
端部側においては該コア層(3)の光吸収係数がレーザ
発振部のコア層(3)の光吸収係数よりも小である(以
下この相対的に光吸収係数が小であるコア層を含む光導
波路部分を透明光導波路部(A又はA1およびA2)と
いう)。
(A) One end of the optical waveguide is a portion that oscillates the laser using the core layer (3) as an optical amplification layer (hereinafter, this is referred to as a laser oscillating portion (B)) and the other end of the optical waveguide is located. Indicates that the light absorption coefficient of the core layer (3) is smaller than the light absorption coefficient of the core layer (3) of the laser oscillator (hereinafter, the optical waveguide portion including the core layer having a relatively small light absorption coefficient. Is referred to as a transparent optical waveguide section (A or A1 and A2).

【0016】(ロ)透明光導波路部(A又はA1および
A2)とレーザ発振部(B)の両方にスリット状でしか
も該スリットが光導波路の光軸に交差ししかも少なくと
もコア層(3)を切断する深さを持つスリット状で且つ
コア層よりもワイドバンドギャップの半導体より成る第
1のスリット部(91)を有する。
(B) Both the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) and the laser oscillation portion (B) are slit-shaped, and the slit intersects the optical axis of the optical waveguide, and at least the core layer (3) is formed. It has a slit-like first slit portion (91) made of a semiconductor having a wider bandgap than the core layer and having a cutting depth.

【0017】(ハ)レーザ発振部(B)の透明導波路部
から離れた側の端部にスリット状でしかも該スリットが
光導波路の光軸に交差ししかも少なくともコア層(3)
を切断する深さを持つスリット状で且つコア層よりもワ
イドバンドギャップの半導体より成る第2のスリット部
(92)を有する。
(C) A slit is formed at the end of the laser oscillator (B) on the side remote from the transparent waveguide, and the slit intersects the optical axis of the optical waveguide, and at least the core layer (3).
It has a slit-like second slit portion (92) made of a semiconductor having a wider bandgap than the core layer.

【0018】(ニ)半導体基板(1)の裏面に第1の電
極(5)を有し,第1のスリット部(91)と第2のス
リット部(92)の間の積層膜上に第2の電極(61)
を有する半導体レーザ装置,あるいは 2)(図15および図7(A) 参照) 半導体基板(1)の表面上に少なくとも1層以上の第1
の導電形の半導体で層形成される第1の半導体層(2)
と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導体層より成
るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1の導電形と
異なる導電形である第2の導電形の半導体層で形成され
る第2の半導体層(4)とが順に形成された積層膜を有
し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層(4)がク
ラッド層となりコア層(3)がコアとなる光導波路を具
備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも2種類の性
質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方向に直列
に配列した導波路構造を有する半導体レーザ装置におい
て下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)の要件を具
備することを特徴とする半導体レーザ装置,即ち,
(イ)光導波路の一端部側が該コア層(3)をコアとす
る透明光導波路部(A1およびA2)であり且つ光導波
路の他端部側が該コア層(3)を光増幅層とするレーザ
発振部(B)である。
(D) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first electrode (5) is formed on the laminated film between the first slit portion (91) and the second slit portion (92). Two electrodes (61)
Or a semiconductor laser device having 2) (see FIG. 15 and FIG. 7 (A)) at least one or more first layers on the surface of the semiconductor substrate (1).
First semiconductor layer (2) layered with a semiconductor of the conductivity type
And a core layer (3) composed of at least one semiconductor layer of any conductivity type and a semiconductor layer of at least one semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. An optical device having a laminated film in which two semiconductor layers (4) are sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as clad layers and the core layer (3) serves as a core. In a semiconductor laser device having a waveguide and having a waveguide structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with a common optical axis, the following (a), (b) ), (C) and (D), a semiconductor laser device characterized by including the following:
(A) One end side of the optical waveguide is a transparent optical waveguide section (A1 and A2) having the core layer (3) as a core, and the other end side of the optical waveguide is the core layer (3) as an optical amplification layer. It is a laser oscillator (B).

【0019】(ロ)透明光導波路部(A又はA1および
A2)にスリット状でしかも該スリットが光導波路の光
軸に垂直でしかも少なくともコア層(3)を切断する深
さを持つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギ
ャップの半導体より成る第1のスリット部(91)と第
2のスリット部(92)を有する,(ハ)半導体基板
(1)の裏面に第1の電極(5)を有し,第1のスリッ
ト部(91)と第2のスリット部(92)の間の積層膜
上に第3の電極(63)を有し,レーザ発振部(B)の
積層膜上に電極(62)を有する,(ニ)第1のスリッ
ト部(91)と第2のスリット部(92)の間の積層膜
上に形成された第3の電極(63)とレーザ発振部の積
層膜上に形成された電極(62)とは電気的に分離され
ている半導体レーザ装置,あるいは 3)(図16および図11(A) 参照) 半導体基板(1)の表面上に少なくとも1層以上の第1
の導電形の半導体で層形成される第1の半導体層(2)
と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導体層より成
るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1の導電形と
異なる導電形である第2の導電形の半導体層で形成され
る第2の半導体層(4)とが順に形成された積層膜を有
し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層(4)がク
ラッド層となりコア層(3)がコアとなる光導波路を具
備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも2種類の性
質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方向に直列
に配列した導波路構造を有する半導体レーザ装置におい
て下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)の要件を具
備することを特徴とする半導体レーザ装置,即ち,
(イ)光導波路の一端部側が該コア層(3)をコアとす
る透明光導波路部(A)であり且つ光導波路の他端部側
に該コア層(3)を光増幅層とするレーザ発振部(B)
を有する。
(B) The transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) has a slit shape and the slit is perpendicular to the optical axis of the optical waveguide and has a slit shape having a depth to cut at least the core layer (3). Further, it has a first slit part (91) and a second slit part (92) made of a semiconductor having a wider band gap than that of the core layer. (C) The first electrode (5) on the back surface of the semiconductor substrate (1). And a third electrode (63) on the laminated film between the first slit portion (91) and the second slit portion (92), and on the laminated film of the laser oscillation portion (B). (D) Lamination of the third oscillation electrode (63) formed on the laminated film between the first slit portion (91) and the second slit portion (92), which has the electrode (62), and the laser oscillation portion. Semiconductor laser which is electrically separated from the electrode (62) formed on the film Location or 3) (FIGS. 16 and 11 (A) refer) first or at least one layer on the surface of the semiconductor substrate (1),
First semiconductor layer (2) layered with a semiconductor of the conductivity type
And a core layer (3) composed of at least one semiconductor layer of any conductivity type and a semiconductor layer of at least one semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. An optical device having a laminated film in which two semiconductor layers (4) are sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as clad layers and the core layer (3) serves as a core. In a semiconductor laser device having a waveguide and having a waveguide structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with a common optical axis, the following (a), (b) ), (C) and (D), a semiconductor laser device characterized by including the following:
(A) A laser in which one end side of the optical waveguide is a transparent optical waveguide section (A) having the core layer (3) as a core, and the other end side of the optical waveguide has the core layer (3) as an optical amplification layer. Oscillator (B)
Have.

【0020】(ロ)透明光導波路部(A)とレーザ発振
部(B)のコア層がスリット状でしかも該スリットが光
導波路の光軸に垂直でしかも少なくともコア層(3)を
切断する深さを持つスリット状で且つコア層よりもワイ
ドバンドギャップの半導体より成る第1のスリット部
(91)により分離されている,(ハ)透明光導波路部
(A)の反対側の本半導体レーザ装置の端面に接するコ
ア層とレーザ発振部(B)のコア層がスリット状でしか
も該スリットが光導波路の光軸に垂直でしかも少なくと
もコア層(3)を切断する深さを持つスリット状で且つ
コア層よりもワイドバンドギャップの半導体より成る第
2のスリット部(92)により分離されている,(ニ)
半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有し,第
1のスリット部(91)と第2のスリット部(92)の
間の積層膜上に第4の電極(64)を有する半導体レー
ザ装置,あるいは, 4)(図11(D) および図16参照) 3)に記載の半導体レーザ装置において,下記(イ)お
よび(ロ)の要件を具備したことを特徴とする半導体レ
ーザ装置,即ち,(イ)透明導波路部(A)とレーザ発
振部(B)の導波路に断面構造が同じである光導波路
(即ち断面を比較したとき各層の厚さと組成が同じであ
る光導波路)を用い,透明導波路とすべき部分(A)の
積層膜上に第5の電極(65)が形成されている,
(ロ)該第5の電極(65)を通して第5の電極の下部
のコア層(3)に電流を注入することができる半導体レ
ーザ装置,あるいは, 5)(図14,図15,図16参照) 前記第1の導電形の半導体層(2)を屈折率の異なる少
なくとも2層の半導体層(21,22)で形成し,レー
ザ発振部の2層の半導体層の境界面に回折格子(23)
を形成し,この回折格子を分布反射器とする分布反射型
レーザ(istributed eedack
Laser(略してDFB Laser))を構成し,
第1のスリット部と第2のスリット部の間にレーザ発振
部を形成したことを特徴とする1)及至4)に記載の半
導体レーザ装置,あるいは, 6)(図14,図15参照) 前記透明光導波路部(A又はA1およびA2)のコア層
(3)がレーザ発振部のコア層(3)よりも薄いことを
特徴とする1)及至5)に記載の半導体レーザ装置,あ
るいは, 7)(図14,図15参照) 前記透明光導波路部(A又はA1およびA2)のコア層
(3)が端面に向かって漸次薄くなるように厚さ分布を
有することを特徴とする1)及至5)に記載の半導体レ
ーザ装置,あるいは, 8)(図1参照) 前記透明光導波路部(A又はA1およびA2)のコア層
(3)の厚さが第1のスリット部(91)に接する部分
及至端面では厚さが一定であることを特徴とする7)に
記載の半導体レーザ装置,あるいは, 9)(図1および図2参照) 前記コア層(3)に多重量子井戸層が含まれ且つ該多重
量子井戸層の厚さ変化の傾向がコア層の厚さ変化の傾向
と同様であることを特徴とする6),7)あるいは8)
に記載の半導体レーザ装置,あるいは, 10)(図13(A) 参照) 半導体基板(1)の表面上に少なくとも1層以上の第1
の導電形の半導体で層形成される第1の半導体層(2)
と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導体層より成
るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1の導電形と
異なる導電形である第2の導電形の半導体層で形成され
る第2の半導体層(4)とが順に形成された積層膜を有
し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層(4)がク
ラッド層となりコア層(3)がコアとなる光導波路を具
備する半導体レーザ装置で,少なくとも2種類の性質の
異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方向に直列に配
列した構造の光導波路を有する半導体レーザ装置におい
て下記(イ),(ロ),(ハ),(ニ)および(ホ)の
要件を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。
(B) The core layers of the transparent optical waveguide portion (A) and the laser oscillation portion (B) are slit-shaped, the slits are perpendicular to the optical axis of the optical waveguide, and at least the depth at which the core layer (3) is cut is cut. (C) The present semiconductor laser device on the opposite side of the transparent optical waveguide part (A), which is separated by a first slit part (91) made of a semiconductor having a slit shape and a wider band gap than the core layer. The core layer in contact with the end face of the laser oscillator and the core layer of the laser oscillating portion (B) are slit-shaped, and the slit is perpendicular to the optical axis of the optical waveguide, and has a slit-like shape having a depth to cut at least the core layer (3); Separated by a second slit portion (92) made of a semiconductor having a wider band gap than the core layer, (d)
A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a fourth electrode (64) is provided on the laminated film between the first slit part (91) and the second slit part (92). Or a semiconductor laser device according to 4) (see FIGS. 11D and 16) 3), characterized in that the semiconductor laser device satisfies the following requirements (a) and (b): A laser device, that is, (a) an optical waveguide having the same sectional structure in the waveguide of the transparent waveguide section (A) and the waveguide of the laser oscillation section (B) (that is, when the sections are compared, the thickness and composition of each layer are the same. An optical waveguide), and a fifth electrode (65) is formed on the laminated film of the portion (A) to be a transparent waveguide,
(B) A semiconductor laser device capable of injecting a current through the fifth electrode (65) to the core layer (3) below the fifth electrode, or 5) (see FIGS. 14, 15 and 16) ) The semiconductor layer (2) of the first conductivity type is formed of at least two semiconductor layers (21, 22) having different refractive indexes, and a diffraction grating (23) is formed on the boundary surface between the two semiconductor layers of the laser oscillator. )
Forming a distributed Bragg reflector laser that the diffraction grating and the distributed reflector (D istributed F eed b ack
A Laser (abbreviated as DFB Laser),
A semiconductor laser device according to any one of 1) to 4), characterized in that a laser oscillation portion is formed between the first slit portion and the second slit portion, or 6) (see FIGS. 14 and 15) 7. The semiconductor laser device according to 1) to 5), characterized in that the core layer (3) of the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) is thinner than the core layer (3) of the laser oscillation portion. ) (See FIGS. 14 and 15) The core layer (3) of the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) has a thickness distribution such that the core layer (3) gradually becomes thinner toward the end face 1) to 1). 5) The semiconductor laser device according to 5), or 8) (see FIG. 1). The thickness of the core layer (3) of the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) is in contact with the first slit portion (91). The thickness is constant on the part and the end face 7) or 9) (see FIGS. 1 and 2), the core layer (3) includes a multi-quantum well layer, and the thickness of the multi-quantum well layer tends to change. 6), 7) or 8) characterized by the same tendency as the change in layer thickness
Or the semiconductor laser device according to 10) (see FIG. 13 (A)) at least one first layer on the surface of the semiconductor substrate (1).
First semiconductor layer (2) layered with a semiconductor of the conductivity type
And a core layer (3) composed of at least one semiconductor layer of any conductivity type and a semiconductor layer of at least one semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. An optical device having a laminated film in which two semiconductor layers (4) are sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as clad layers and the core layer (3) serves as a core. In a semiconductor laser device having a waveguide, an optical waveguide having a structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with the optical axis in common are provided. ), (C), (d) and (e) are requirements for the semiconductor laser device.

【0021】(イ)光導波路の両側部が該コア層(3)
をコアとする透明光導波路部(A又はA1,A2,およ
びE又はE1,E2)であり且つ光導波路の中央部が該
コア層(3)を光増幅層とする光増幅部(B)である。
(A) Both sides of the optical waveguide are the core layer (3)
Is a transparent optical waveguide part (A or A1, A2, and E or E1, E2) having a core as a core, and the central part of the optical waveguide is an optical amplification part (B) having the core layer (3) as an optical amplification layer. is there.

【0022】(ロ)透明光導波路部(A又はA1および
E又はE1)は端面まで形成されている。 (ハ)片方の透明光導波路部(A又はA1およびA2)
にスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に交
差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持
つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップ
の半導体より成る第1のスリット部(91)が形成され
ている。
(B) The transparent optical waveguide portion (A or A1 and E or E1) is formed up to the end face. (C) One transparent optical waveguide part (A or A1 and A2)
A first slit portion made of a semiconductor which is slit-shaped and has a depth which intersects the optical axis of the optical waveguide and which has a depth for cutting at least the core layer (3) and which is wider in band gap than the core layer. (91) is formed.

【0023】(ニ)他方の透明光導波路部(E又はE1
およびE2)にスリット状でしかも該スリットが光導波
路の光軸に交差ししかも少なくともコア層(3)を切断
する深さを持つスリット状で且つコア層よりもワイドバ
ンドギャップの半導体より成る第2のスリット部(9
2)が形成されている。
(D) The other transparent optical waveguide portion (E or E1)
And E2) which is slit-shaped and has a slit that intersects the optical axis of the optical waveguide and has a depth that cuts at least the core layer (3) and that is made of a semiconductor having a wider band gap than the core layer. Slit part (9
2) has been formed.

【0024】(ホ)半導体基板(1)の裏面に第1の電
極(5)を有し,第1のスリット部(91)と第2のス
リット部(92)の間の積層膜上に第4の電極(64)
を有する有する半導体レーザ装置,あるいは 11)(図13(A) ,図13(B) および図13(C) 参
照) 透明光導波路部(A又はA1およびE又はE1)のレー
ザ発振部に遠い側の端面をファブリペロ共振器のミラー
面とし光増幅部(B)を増幅部としてレーザ発振する1
0)に記載の半導体レーザ装置,あるいは, 12)(図13(A) および図13(B) 参照) 前記透明光導波路部(A,A1およびE,E1)のコア
層(3)が光増幅部(B)のコア層(3)よりも薄いこ
とを特徴とする10)あるいは11)に記載の半導体レ
ーザ装置,あるいは, 13)(図13(A) および図13(B) 参照) 前記透明光導波路部(A又はA1,A2およびE又はE
1,E2)のコア層(3)が端面に向かって漸次薄くな
るように厚さ分布を有することを特徴とする10)ある
いは11)に記載の半導体レーザ装置,あるいは, 14)(図13(A) および図13(B) 参照) 前記透明光導波路部(A又はA1,A2およびE又はE
1,E2)のコア層(3)の厚さが第1のスリット部
(91)および第2のスリット部(92)に接する部分
及至端面では厚さが一定であることを特徴とする13)
に記載の半導体レーザ装置,あるいは, 15)(図2,図13(A) および図13(B) 参照) 前記コア層(3)に多重量子井戸層が含まれ且つ該多重
量子井戸層の厚さをコア層(3)の厚さ変化と同様に変
化させ,これにより透明となるべき導波路部分(A又は
A1,A2およびE又はE1,E2)を透明にしている
ことを特徴とする11),12),13)あるいは1
4)に記載の半導体レーザ装置,あるいは, 16)(図11(A) 参照) 半導体基板(1)の表面上に少なくとも1層以上の第1
の導電形の半導体で層形成される第1の半導体層(2)
と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導体層より成
るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1の導電形と
異なる導電形である第2の導電形の半導体層で形成され
る第2の半導体層(4)とが順に形成された積層膜を有
し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層(4)がク
ラッド層となりコア層(3)がコアとなる光導波路を具
備する半導体レーザ装置で,少なくとも2種類の性質の
異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方向に直列に配
列した構造の光導波路を有する半導体レーザ装置におい
て下記(イ),(ロ)および(ハ)の要件を具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ装置,即ち,(イ)光導波
路の両端部が該コア層(3)をコアとする透明光導波路
部(AおよびE)であり且つ光導波路の中央部が該コア
層(3)を光増幅層とする光増幅部(B)である,
(ロ)透明光導波路部(AおよびE)と光増幅部(B)
がスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に垂
直でしかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持
つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップ
の半導体より成る第1のスリット部(91)および第2
のスリット部(92)により分離されている,(ハ)半
導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有し,第1
のスリット部(91)と第2のスリット部(92)の間
の積層膜上に第4の電極(64)を有する半導体レーザ
装置,あるいは, 17)(図11(A) 参照) 透明光導波路部(AおよびE)の光増幅部(B)より遠
い側の端面をファブリペロ共振器のミラー面とし光増幅
部(B)を増幅部としてレーザ発振する16)に記載の
半導体レーザ装置,あるいは, 18)(図13(A) および図11(B) 参照) 透明光導波路部(AおよびE)のコア層を構成する半導
体のエネルギーギャップが光増幅部(B)のコア層を構
成する半導体のエネルギーギャップより大であることを
特徴とする1)及至5)および10),11),16)
および17)に記載の半導体レーザ装置の群れより選択
された1つの半導体レーザ装置,あるいは, 19)(図13(A) および図11(D) 参照) 16)又は17)に記載の半導体レーザ装置において,
下記(イ)および(ロ)の要件を具備したことを特徴と
する半導体レーザ装置,即ち,(イ)透明導波路部(A
およびE)と光増幅部(B)の導波路に断面構造が同じ
である光導波路(即ち断面を比較したとき各層の厚さと
組成が同じである光導波路)を用い,透明光導波路部と
すべき部分の積層膜上に第5の電極(65)および第6
の電極(66)が形成されている,(ロ)該第5および
第6の電極(65および66)に電流を注入することに
よってこの部分のコア層(3)電流を注入することがで
きる半導体レーザ装置,あるいは, 20)(図1参照) 前記スリット部(91,92)がノンドープの半導体結
晶で形成されていることを特徴とする1)及至19)に
記載の半導体レーザ装置より選択された1の半導体レー
ザ装置,あるいは, 21)(図1参照) 前記スリット部(91,92)が前記第1の導電形を有
する半導体層(2)および前記第2の導電形を有する半
導体層(4)よりも高抵抗の半導体結晶で形成されてい
ることを特徴とする1)及至19)に記載の半導体レー
ザ装置より選択された1の半導体レーザ装置,あるい
は, 22)(図19参照) 下記(イ),(ロ)および(ハ)の要件を具備すること
を特徴とする1)及至21)に記載の半導体レーザ装置
より選択された1の半導体レーザ装置,即ち,(イ)前
記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2あるいは
E)およびレーザ発振部(B)あるいは光増幅部(B)
の光導波路がメサ状で且つストライプ状になるように形
成されている(以下これをメサストライプ状導波路(3
1)という),(ロ)該メサストライプ状導波路(3
1)がコア層(3)よりもエネルギーバンドギャップが
大である半導体結晶で埋め込まれている(いわゆるBH
構造(Buried−heterostructur
e)となっていることを意味する),(ハ)前記透明導
波路部(A1,A2,A,E1,E2あるいはE)のメ
サストライプ状導波路(31)のストライプ幅が端面に
向かって漸次広くなるようにストライプ幅に分布を有す
る半導体レーザ装置,あるいは, 23)(図19参照) 下記(イ),(ロ)および(ハ)の要件を具備すること
を特徴とする1)及至21)に記載の半導体レーザ装置
より選択された1の半導体レーザ装置,即ち,(イ)前
記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2あるいは
E)およびレーザ発振部(B)あるいは光増幅部(B)
の光導波路がメサストライプ状導波路(31)である,
(ロ)該メサストライプ状導波路(31)がコア層
(3)よりもエネルギーバンドギャップが大である半導
体結晶で埋め込まれている(いわゆるBH構造(Bur
ied−heterostructure)となってい
ることを意味する),(ハ)前記透明導波路部(A1,
A2,A,E1,E2あるいはE)のメサストライプ状
導波路(31)のストライプ幅が端面に向かって漸次狭
くなるようにストライプ幅に分布を有する半導体レーザ
装置,あるいは, 24)(図20参照) 前記透明光導波路部(A1,A2,A,E1,E2ある
いはE)のメサストライプ状導波路(31)のストライ
プ幅が第1のスリット部(91)に接する部分及至端面
では一定であることを特徴とする22)又は23)に記
載の半導体レーザ装置,あるいは, 25)(図19参照) 前記透明光導波路部(A1,A2,A,E1,E2ある
いはE)の先端のメサストライプ状導波路(31)の断
面形状が正方形であることを特徴とする23)に記載の
半導体レーザ装置,あるいは, 26)(参照図なし) 前記透明光導波路部(A1,A2,A,E1,E2ある
いはE)のメサストライプ状導波路(31)のストライ
プ幅が第1のスリット部(91)に接する部分及至端面
では一定であることを特徴とする25)に記載の半導体
レーザ装置,あるいは, 27)(図1参照) 第1のスリット部(91)が半導体基板(1)まで達し
ていることを特徴とする1)及至26)に記載の半導体
レーザ装置より選択された1の半導体レーザ装置,ある
いは, 28)(図1参照) 第1のスリット部(91)と第2のスリット部(92)
の両方が半導体基板(1)まで達していることを特徴と
する1)及至26)に記載の半導体レーザ装置より選択
された1の半導体レーザ装置により達成される。
(E) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first electrode (5) is formed on the laminated film between the first slit portion (91) and the second slit portion (92). Four electrodes (64)
11) (See FIG. 13 (A), FIG. 13 (B) and FIG. 13 (C)) Transparent optical waveguide part (A or A1 and E or E1) far from the laser oscillating part 1 is used as the mirror surface of the Fabry-Perot resonator and the optical amplification section (B) is used as the amplification section for laser oscillation 1
0) or 12) (see FIGS. 13 (A) and 13 (B)), the core layer (3) of the transparent optical waveguide section (A, A1 and E, E1) is an optical amplifier. The semiconductor laser device according to 10) or 11), which is thinner than the core layer (3) of the part (B), or 13) (see FIGS. 13A and 13B). Optical waveguide part (A or A1, A2 and E or E
1, E2) the core layer (3) has a thickness distribution such that the core layer (3) becomes gradually thinner toward the end face, 10) or 11), or 14) (FIG. 13 ( A) and FIG. 13B)) The transparent optical waveguide portion (A or A1, A2 and E or E)
The thickness of the core layer (3) of (1, E2) is constant at the portion in contact with the first slit portion (91) and the second slit portion (92) and at the very end face 13).
15) (See FIGS. 2, 13 (A), and 13 (B)) The core layer (3) includes a multiple quantum well layer, and the thickness of the multiple quantum well layer. The thickness is changed in the same manner as the thickness of the core layer (3), thereby making the waveguide portions (A or A1, A2 and E or E1, E2) to be transparent transparent. ), 12), 13) or 1
4) The semiconductor laser device according to 4), or 16) (see FIG. 11A). The semiconductor substrate (1) has at least one first layer on the surface thereof.
First semiconductor layer (2) layered with a semiconductor of the conductivity type
And a core layer (3) composed of at least one semiconductor layer of any conductivity type and a semiconductor layer of at least one semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type. An optical device having a laminated film in which two semiconductor layers (4) are sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as clad layers and the core layer (3) serves as a core. In a semiconductor laser device having a waveguide, an optical waveguide having a structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with the optical axis in common are provided. ) And (c) are satisfied, that is, (a) both ends of the optical waveguide are transparent optical waveguide portions (A and E) having the core layer (3) as a core. And the central part of the optical waveguide optically amplifies the core layer (3) An optical amplifier unit (B) to,
(B) Transparent optical waveguide section (A and E) and optical amplification section (B)
A slit-shaped first slit portion made of a semiconductor having a slit shape which is perpendicular to the optical axis of the optical waveguide and has a depth to cut at least the core layer (3) and which has a wider band gap than the core layer. (91) and second
(C) The first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1) separated by the slit part (92) of
A semiconductor laser device having a fourth electrode (64) on the laminated film between the slit part (91) and the second slit part (92), or 17) (see FIG. 11 (A)) transparent optical waveguide 16. The semiconductor laser device according to 16), wherein the end faces of the parts (A and E) farther from the optical amplification part (B) are used as the mirror surface of the Fabry-Perot resonator and the optical amplification part (B) is used as the amplification part for laser oscillation. 18) (See FIGS. 13 (A) and 11 (B)) The energy gap of the semiconductor forming the core layer of the transparent optical waveguide section (A and E) is the same as that of the semiconductor forming the core layer of the optical amplifying section (B). Larger than energy gap 1) to 5) and 10), 11), 16)
And a semiconductor laser device selected from the group of semiconductor laser devices according to 17) or 19) (see FIGS. 13A and 11D) 16) or 17). At
A semiconductor laser device having the following requirements (a) and (b), that is, (a) a transparent waveguide section (A)
And E) and the optical amplification section (B) are waveguides having the same sectional structure (that is, the optical waveguides having the same thickness and composition of each layer when the sections are compared) are used as transparent optical waveguide sections. A fifth electrode (65) and a sixth electrode
(B) a semiconductor capable of injecting current into the core layer (3) of this portion by injecting current into the fifth and sixth electrodes (65 and 66) Laser device, or 20) (see FIG. 1) selected from the semiconductor laser devices described in 1) to 19), characterized in that the slit portions (91, 92) are formed of non-doped semiconductor crystal. Semiconductor laser device of No. 1 or 21) (see FIG. 1) The slit portion (91, 92) has a semiconductor layer (2) having the first conductivity type and a semiconductor layer (4) having the second conductivity type. 1) to a semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices described in 1) to 19), or 22) (see FIG. 19) below. 1) A semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices described in 1) to 21), characterized in that it has the requirements of (b) and (c), that is, (a) the transparent waveguide. Section (A1, A2, A, E1, E2 or E) and laser oscillation section (B) or optical amplification section (B)
Is formed so as to have a mesa shape and a stripe shape (hereinafter referred to as a mesa stripe shape waveguide (3
1)), (b) the mesa stripe waveguide (3
1) is filled with a semiconductor crystal having an energy band gap larger than that of the core layer (3) (so-called BH
Structure (Buried-heterostructure)
e)), (c) The stripe width of the mesa stripe-shaped waveguide (31) of the transparent waveguide portion (A1, A2, A, E1, E2 or E) is toward the end face. A semiconductor laser device having a stripe width distribution that becomes gradually wider, or 23) (see FIG. 19) characterized by having the following requirements (a), (b) and (c) 1) to 21. 1) a semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices described in 1), that is, (a) the transparent waveguide section (A1, A2, A, E1, E2 or E) and the laser oscillation section (B) or optical amplification. Department (B)
The optical waveguide of is a mesa striped waveguide (31),
(B) The mesa striped waveguide (31) is embedded with a semiconductor crystal having an energy band gap larger than that of the core layer (3) (so-called BH structure (Bur structure)).
ied-heterostructure)), and (c) the transparent waveguide section (A1,
A semiconductor laser device having a stripe width distribution such that the stripe width of the mesa stripe waveguide (31) of A2, A, E1, E2 or E) becomes gradually narrower toward the end face, or 24) (see FIG. 20). ) The stripe width of the mesa stripe-shaped waveguide (31) of the transparent optical waveguide section (A1, A2, A, E1, E2 or E) is constant at the portion in contact with the first slit section (91) and the end face. 22) or 23), or 25) (see FIG. 19), the mesa-stripe-shaped conductor at the tip of the transparent optical waveguide portion (A1, A2, A, E1, E2, or E). 23. The semiconductor laser device according to 23), characterized in that the waveguide (31) has a square cross-sectional shape, or 26) (no reference diagram) the transparent optical waveguide section (A1, 2, A, E1, E2 or E), wherein the stripe width of the mesa stripe waveguide (31) is constant at the portion in contact with the first slit portion (91) and at the very end face. Semiconductor laser device, or 27) (see FIG. 1) selected from the semiconductor laser devices described in 1) to 26), characterized in that the first slit portion (91) reaches the semiconductor substrate (1). No. 1 semiconductor laser device or 28) (see FIG. 1) first slit portion (91) and second slit portion (92)
Both of them reach the semiconductor substrate (1), which is achieved by one semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices described in 1) to 26).

【0025】[0025]

【作用】本発明によれば,レーザ(フォトディテクタ)
端部のpn接合がスリット部で被覆されているため暗電
流が低減する。
According to the present invention, a laser (photodetector)
Since the pn junction at the end is covered with the slit, the dark current is reduced.

【0026】またレーザ端面に導波路の先端があるため
光ファイバを接近させることができ,光結合効率が向上
する。特に図25に示すように先端をレンズ加工したフ
ァイバとの結合においてはビームウエストと導波路端を
確実に一致させることが可能になるので光結合効率が向
上する。なお本発明のスリット部の厚さ(導波路方向の
長さ)を5μm以下にすることは容易なのでスリット部
の損失は従来のウインドウ層のあるレーザのウインドウ
部での損失(製作上の問題からウインドウ部厚さは5μ
mより大となる)に比較して小となる。
Further, since the tip of the waveguide is provided on the laser end face, the optical fiber can be brought close to the optical fiber, and the optical coupling efficiency is improved. In particular, as shown in FIG. 25, in coupling with a fiber having a lens-processed tip, the beam waist and the waveguide end can be surely aligned with each other, so that the optical coupling efficiency is improved. Since it is easy to set the thickness (length in the waveguide direction) of the slit portion of the present invention to 5 μm or less, the loss of the slit portion is the loss in the window portion of the laser having the conventional window layer (from a manufacturing problem. Window thickness is 5μ
It is smaller than m).

【0027】[0027]

【実施例】図1は本発明の実施例1の説明図で,半導体
レーザ装置の光導波路を光軸に沿って切断したときの断
面図である。
EXAMPLE 1 FIG. 1 is an explanatory view of Example 1 of the present invention and is a cross-sectional view of an optical waveguide of a semiconductor laser device taken along the optical axis.

【0028】図において1は半導体基板,2はn形半導
体層,23は回折格子,3はコア層,4はp形半導体
層,5は第1の電極,61は第2の電極,91は第1の
スリット部,92は第2のスリット部である。ここにn
形半導体層2は組成の異なる21と22の半導体層を積
層して構成されている。各部分は具体的には1はn−I
nP半導体基板(厚さ100μm),21はn−InP
半導体層(厚さ1.5μm),22は光波長に換算した
エネルギーギャップが1.1μm(以下これをλgとい
う)のn−InGaAsP半導体層(平坦部の厚さ0.
3μm),23はピッチが約200nmの回折格子(格
子の深さ0.15μm),3はSCH(Separat
e−confinement heterostruc
ture)構造を有する多重量子井戸(MQW(Mul
ti quantum well))コア層(詳細な構
造は後述),4はp−InP半導体層(透明導波路部先
端において厚さ3μm),5と61はTi/Auを積層
して形成した電極,91と92はFeドープの高抵抗I
nP半導体(スリット厚さ4μm)である。
In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an n-type semiconductor layer, 23 is a diffraction grating, 3 is a core layer, 4 is a p-type semiconductor layer, 5 is a first electrode, 61 is a second electrode, and 91 is The first slit portion and 92 are second slit portions. N here
The shaped semiconductor layer 2 is formed by stacking 21 and 22 semiconductor layers having different compositions. Each part is specifically 1 for n-I
nP semiconductor substrate (thickness 100 μm), 21 is n-InP
The semiconductor layers (thickness: 1.5 μm), 22 are n-InGaAsP semiconductor layers (having a flat portion thickness of 0.
3 μm), 23 is a diffraction grating with a pitch of about 200 nm (grating depth 0.15 μm), 3 is a SCH (Separat)
e-confinement heterostruc
MQW (Mul
Ti quantum well)) core layer (detailed structure will be described later), 4 is a p-InP semiconductor layer (thickness 3 μm at the tip of the transparent waveguide portion), 5 and 61 are electrodes formed by laminating Ti / Au, 91 And 92 are Fe-doped high resistance I
It is an nP semiconductor (slit thickness 4 μm).

【0029】ここにAで示した領域が透明導波路部(長
さ300μm),Bで示した領域がレーザ発振部(長さ
250μm)に相当し,全長は600μmである。また
本実施例ではコア層3がCの領域(長さ220μm)で
レーザ発振部から透明導波路部に向かって薄くなるよう
に厚さが変化している。また図示していないが本レーザ
の透明導波路部とレーザ発振部の両方はストライプ幅2
μm以下のBH構造である。BH構造形成にあたってス
トライプの両側をp−InP半導体で埋め込んでいる。
The region indicated by A corresponds to the transparent waveguide portion (length 300 μm), the region indicated by B corresponds to the laser oscillation portion (length 250 μm), and the total length is 600 μm. Further, in this embodiment, the thickness of the core layer 3 is changed so as to become thinner from the laser oscillation portion toward the transparent waveguide portion in the region C (length 220 μm). Although not shown, both the transparent waveguide section and the laser oscillation section of this laser have a stripe width of 2
It has a BH structure of μm or less. In forming the BH structure, both sides of the stripe are filled with p-InP semiconductor.

【0030】次に図2はコア層3を構成する半導体のバ
ンドダイヤグラムを示す図である。ここに横軸は厚さ方
向の位置であり2,3,4と示した部分が図1の2,
3,4部分に相当する。またEc,EvおよびEgはそ
れぞれ伝導帯端,価電子帯端の位置およびエネルギーギ
ャップを示す。レーザ発振部のコア層3はn形半導体層
側から順にノンドープInGaAsP(λg=1.3μ
m,厚さ18.8nm),ノンドープInGaAs(厚
さ7.04nm),ノンドープInGaAsP(λg=
1.3μm,厚さ18.8nm),ノンドープInGa
As(厚さ7.04nm),ノンドープInGaAsP
(λg=1.3μm,厚さ18.8nm),ノンドープ
InGaAs(厚さ7.04nm),ノンドープInG
aAsP(λg=1.3μm,厚さ18.8nm)の多
重量子井戸となっている。
Next, FIG. 2 is a diagram showing a band diagram of a semiconductor constituting the core layer 3. Here, the horizontal axis is the position in the thickness direction, and the portions indicated by 2, 3 and 4 are shown in FIG.
It corresponds to the 3rd and 4th parts. Ec, Ev, and Eg represent the position of the conduction band edge and the valence band edge, and the energy gap, respectively. The core layer 3 of the laser oscillating portion is composed of non-doped InGaAsP (λg = 1.3 μm) in order from the n-type semiconductor layer side.
m, thickness 18.8 nm), non-doped InGaAs (thickness 7.04 nm), non-doped InGaAsP (λg =
1.3 μm, thickness 18.8 nm), undoped InGa
As (thickness 7.04 nm), non-doped InGaAsP
(Λg = 1.3 μm, thickness 18.8 nm), non-doped InGaAs (thickness 7.04 nm), non-doped InG
It is a multiple quantum well of aAsP (λg = 1.3 μm, thickness 18.8 nm).

【0031】更に領域Cでは上記コアに含まれるすべて
の半導体層が一様に厚さ変化し,終端では1/4まで薄
くなっている。なおこのような導波路は図3に示すよう
にInP基板1上に幅が変化する窓を設けた二酸化シリ
コン(SiO2)膜からなるマスク10を形成し,この上にコ
ア層3を形成する多層の半導体をエピタキシャル成長す
ることにより製造される(参考文献1993年電子情報
通信学会秋期大会,講演論文集4−262(以下これを
文献1という))。なお,本構造の更に詳しい製造方法
は特願平05−216006に係る発明の明細書(以下
これを文献2という)に記載されている。また半導体層
23も含めて図3の基板上に選択成長すれば半導体層2
2についても厚さが変化し後に述べるモードサイズ変換
効果が大きくなる。
Further, in the region C, all the semiconductor layers included in the core have a uniform thickness change, and the thickness is reduced to 1/4 at the termination. In such a waveguide, as shown in FIG. 3, a mask 10 made of a silicon dioxide (SiO 2 ) film having a window whose width is changed is formed on an InP substrate 1, and a core layer 3 is formed thereon. It is manufactured by epitaxially growing a multi-layered semiconductor (reference document 1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Proceedings 4-262 (hereinafter referred to as Reference 1)). A more detailed manufacturing method of this structure is described in the specification of the invention of Japanese Patent Application No. 05-216006 (hereinafter referred to as Document 2). If the semiconductor layer 23 is also selectively grown on the substrate of FIG.
The thickness of # 2 also changes, and the mode size conversion effect described later becomes greater.

【0032】本実施例によれば,レーザ発振部Bを含む
pn接合がスリット部(91および92)で覆われてい
るためフォトディテクターとして動作させた場合の暗電
流が低減する効果がある。更に本実施例によるレーザは
導波路が端部にあるため光ファイバを接近させることが
でき,光結合効率が向上する効果が得られる。特に図2
5に示したように先端をレンズ状に加工したファイバを
用いる場合はビームウエストを端面に一致させることが
できるので大幅に光結合効率が向上する。
According to this embodiment, since the pn junction including the laser oscillator B is covered with the slits (91 and 92), there is an effect of reducing the dark current when it is operated as a photodetector. Further, since the laser according to the present embodiment has the waveguide at the end, the optical fiber can be brought close to the laser, and the effect of improving the optical coupling efficiency can be obtained. Especially Figure 2
As shown in Fig. 5, when a fiber whose tip is processed into a lens shape is used, the beam waist can be aligned with the end face, so that the optical coupling efficiency is significantly improved.

【0033】次に図4を用いて本実施例の他の効果を説
明する。図4は光ファイバ11を突き合わせて光結合し
た状態を示す図で光ファイバ先端と本実施例による半導
体レーザの透明光導波路部の先端を示すものである。本
実施例による半導体レーザは先端部のコア層3が非常に
薄いため本レーザの光導波路に導波される光の電界は図
の符号12で示すように基板1側に大きく染み出して分
布し,モードサイズが大きくなる。このため光ファイバ
の中心Oをやや基板側に移動させたとき最も光結合効率
が高くなる。この効果は定性的には次のように説明され
る。図5はレーザの光導波路に導波される光のモードサ
イズ(ω2 )が変化した場合のレーザとシングルモード
光ファイバ(導波される光のモードサイズ(ω1 )は1
0μm)の光結合効率の変化を説明する図である。光フ
ァイバのモードサイズを10μmに固定しているので,
導波路に導波される光のモードサイズが10μmのとき
モードが一致して結合効率が最大(ほぼ100%)にな
る。そしてモードサイズの差が広がるにつれて結合効率
が悪化する。従来例のレーザのモードサイズ(ω2)は
約2μm(1)であるので結合効率は10%程度に制限
されるが,本実施例によるレーザではモードサイズ(ω
2 )が約5μm以上に拡大され(2)高い結合効率が得
られる。接合に垂直な方向のみに着目すると具体的には
90%以上の結合効率を得ることが可能になる(文献
1,文献2および参考文献Conference of
Integrated Photonics Res
earch,Thechnical digest,P
ostdeadline papers PD3−1〜
PD3−4,(1994)(以下これを文献3という)
に記載されている)。更に他の効果として,導波路に導
波される光のスポット径が大きくなると,光がスリット
部を通過する際に生じる回折による結合損失(回折で広
がるため再度導波路と結合する際モードミスマッチを生
じ結合効率が低下する)が低減される効果も得られる。
Next, another effect of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a view showing a state in which the optical fibers 11 are butted and optically coupled to each other, and shows the tip of the optical fiber and the tip of the transparent optical waveguide portion of the semiconductor laser according to the present embodiment. In the semiconductor laser according to the present embodiment, since the core layer 3 at the tip portion is very thin, the electric field of the light guided to the optical waveguide of this laser is greatly exuded and distributed to the substrate 1 side as indicated by reference numeral 12 in the figure. , The mode size becomes large. Therefore, the optical coupling efficiency becomes highest when the center O of the optical fiber is moved slightly to the substrate side. This effect is qualitatively explained as follows. FIG. 5 shows a case where the mode size (ω 2 ) of the light guided in the optical waveguide of the laser changes and the single mode optical fiber (the mode size (ω 1 ) of the guided light is 1
It is a figure explaining the change of the optical coupling efficiency of 0 micrometer. Since the mode size of the optical fiber is fixed at 10 μm,
When the mode size of the light guided to the waveguide is 10 μm, the modes match and the coupling efficiency becomes maximum (approximately 100%). Then, as the difference in mode size increases, the coupling efficiency deteriorates. Since the mode size (ω 2 ) of the conventional laser is about 2 μm (1), the coupling efficiency is limited to about 10%, but the mode size (ω) of the laser according to the present embodiment is limited.
2 ) is expanded to about 5 μm or more, and (2) high coupling efficiency is obtained. Focusing only on the direction perpendicular to the bonding, specifically, it is possible to obtain a coupling efficiency of 90% or more (Reference 1, Reference 2 and Reference Conference of).
Integrated Photonics Res
search, Technical digest, P
ostdeadline papers PD3-1 ~
PD3-4, (1994) (hereinafter referred to as Reference 3)
It is described in). As another effect, when the spot diameter of the light guided to the waveguide becomes large, the coupling loss due to the diffraction that occurs when the light passes through the slit portion (the mode mismatch occurs when the light is coupled to the waveguide again because it spreads by diffraction). The resulting reduction in coupling efficiency) is also obtained.

【0034】なお,コア層3を薄くすることによりレー
ザの光結合効率を向上させることは上記文献より公知の
ことであるが,そのような結合効率の高いレーザに抵抗
率の高いスリット部(91および92)を設けたために
暗電流の少ないフォトディテクタとなったことおよびス
リット部に接する部分(図1のスリット部に接する左右
の部分)コアを薄くしてモードサイズを大としたことに
よりスリット部を通過する光の回折による損失が低減す
ることは本発明に特有の効果である。
It is known from the above-mentioned document that the optical coupling efficiency of the laser can be improved by making the core layer 3 thin, but a slit portion (91) having a high resistivity is used for the laser having such a high coupling efficiency. And 92), the photodetector has a small dark current, and the portion contacting the slit portion (the left and right portions contacting the slit portion in FIG. 1) has a thin core to increase the mode size. It is an effect peculiar to the present invention that the loss due to diffraction of passing light is reduced.

【0035】次に本発明に必須の要件について説明し次
いでその他の実施例としていくつかの具体的実施態様を
示し説明する。図6は本発明の必須要件のみを抽出して
図示したものである。ここにA1とA2は透明導波路
部,Bはレーザ発振部,Dは第2のスリットで分離され
た導波路の端面側の部分,AはA1とA2を加えた部分
(A1+A2)を模式的に示すもの,Ps1とPs2は
各々第1のスリット部と第2のスリット部の位置を示す
記号である。なお本構造は図1に示した第1の実施例の
主要部を模式的に示したものと等価である。
Next, essential requirements for the present invention will be described, and then some specific embodiments will be shown and described as other examples. FIG. 6 illustrates only the essential requirements of the present invention. Here, A1 and A2 are transparent waveguide portions, B is a laser oscillation portion, D is a portion on the end face side of the waveguide separated by the second slit, and A is a portion (A1 + A2) added with A1 and A2. , Ps1 and Ps2 are symbols indicating the positions of the first slit portion and the second slit portion, respectively. This structure is equivalent to the one schematically showing the main part of the first embodiment shown in FIG.

【0036】本発明の第1の実施例の必須要件は図6
(a)に示すように,半導体基板1上に左から順に透明
導波路A1,第1のスリット部91,透明導波路部A
2,レーザ発振部B,第2のスリット部92を配列し,
電極(5と61)を有することである。ここにレーザ発
振部および透明導波路部はダブルヘテロ接合によって形
成し,図の紙面に垂直な方向についてはBH構造を用い
る。また電極にはTi/Auを積層した構造を用い,ス
リット部にはノンドープ半導体やFeドープInP等の
の高抵抗半導体を用いることは既に述べたとおりであ
る。例えば,導波路の光軸に垂直なスリットになるよう
ドライエッチングでスリットを形成し次いで上記半導体
を埋め込み成長しスリット部を形成する。なおドライエ
ッチング後短時間のウエットエッチングを行うとドライ
エッチングで損傷した表面層を除去可能である。
The essential requirement of the first embodiment of the present invention is shown in FIG.
As shown in (a), the transparent waveguide A1, the first slit portion 91, and the transparent waveguide portion A are sequentially arranged on the semiconductor substrate 1 from the left.
2, the laser oscillator B and the second slit 92 are arranged,
To have electrodes (5 and 61). Here, the laser oscillation part and the transparent waveguide part are formed by a double heterojunction, and the BH structure is used in the direction perpendicular to the plane of the drawing. Further, as described above, the structure in which Ti / Au is laminated is used for the electrodes, and the high resistance semiconductor such as non-doped semiconductor or Fe-doped InP is used for the slit portion. For example, a slit is formed by dry etching so as to form a slit perpendicular to the optical axis of the waveguide, and then the semiconductor is embedded and grown to form a slit portion. If the wet etching is performed for a short time after the dry etching, the surface layer damaged by the dry etching can be removed.

【0037】次に図6(B) 及至図6(E) は透明導波路部
Aとレーザ発振部Bの導波路部分のみを抽出したもので
ある。透明導波路部分は,図6(B) あるいは図6(C) の
ようにコア層3を多重量子井戸で形成し厚さを変化させ
る方法あるいは図6(D) のように透明導波路部分のコア
層3の半導体のエネルギーギャップをレーザ発振部のコ
ア層3の半導体のエネルギーギャップよりも大とするこ
とによって形成する。なお図6(B) と図6(C) は透明導
波路部分のコア層3の半導体のエネルギーギャップをレ
ーザ発振部のコア層3の半導体のエネルギーギャップよ
りも大とする方法の1具体例ということもできる。
Next, FIGS. 6 (B) to 6 (E) extract only the waveguide portions of the transparent waveguide portion A and the laser oscillation portion B. The transparent waveguide portion is formed by changing the thickness by forming the core layer 3 with multiple quantum wells as shown in FIG. 6 (B) or FIG. 6 (C) or by changing the thickness of the transparent waveguide portion as shown in FIG. 6 (D). It is formed by making the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 larger than the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 of the laser oscillation part. 6 (B) and 6 (C) are one specific example of a method of making the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 of the transparent waveguide portion larger than the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 of the laser oscillation portion. You can also

【0038】なお図6(B) と図6(C) の違いはコア層3
の厚さが暫時に変化するか急激に変化するかの差だけで
ある。また図6の構造を用いる場合には図6(E) のよう
にレーザ発振部にコルゲーション23を形成する必要が
ある。なお図6(E) はDFBレーザとした例であるが,
レーザ発振部にミラーに相当するものが存在すればよ
く,例えばDBR(distributed brag
g reflector)構造等の他のミラーを形成す
ることでも目的を達成可能なことはいうまでもない。
The difference between FIG. 6 (B) and FIG. 6 (C) is the core layer 3
It is only the difference in the thickness of the material that changes temporarily or suddenly. Further, when the structure of FIG. 6 is used, it is necessary to form the corrugations 23 in the laser oscillation portion as shown in FIG. 6 (E). Although FIG. 6 (E) is an example of a DFB laser,
It suffices that a laser oscillation unit has an equivalent to a mirror.
It goes without saying that the object can be achieved by forming other mirrors such as a g reflector structure.

【0039】次に図7および図8は本発明の他の構成の
必須要件を抽出して示すものである。本例の必須要件は
図7(A) に示すように,半導体基板1上に左から順に透
明導波路部A1,第1のスリット部91,透明導波路部
A2,第2のスリット部92,レーザ発振部Bを配列
し,電極(5と62と63)を有することである。ここ
に各部の導波路と電極とスリット部の要件は図6の場合
と同じである。
Next, FIGS. 7 and 8 extract and show the essential requirements of another configuration of the present invention. As shown in FIG. 7 (A), the essential requirements of this example are as follows: a transparent waveguide portion A1, a first slit portion 91, a transparent waveguide portion A2, a second slit portion 92, on the semiconductor substrate 1 in order from the left. That is, the laser oscillators B are arranged and have electrodes (5, 62 and 63). Here, the requirements for the waveguide, electrodes, and slits of each part are the same as in the case of FIG.

【0040】ここに,図7(B) 及至図7(D) および図8
は透明導波路部Aとレーザ発振部の導波路部分を示す模
式図であり,Ps1,Ps2は各々第1,第2のスリッ
ト部を形成する位置を示す記号である。本構成では透明
導波路部の一部A2をディテクタとして使用する。この
際コア層3に多重量子井戸を用い図7(B) 及至図7(D)
のように透明導波路部のコア層(3)を薄くして透明化
する。図7(B) はコア層の厚さを急峻に変化させ且つ第
2のスリット部を透明導波路部とレーザ発振部の境界に
形成するもの,図7(C) はコア層の厚さを急峻に変化さ
せ且つ第2のスリット部を透明導波路部に形成するも
の,図7(D) はコア層の厚さを暫時に変化させ且つ第2
のスリット部を透明導波路部に形成するもの,図8は透
明導波路部分のコア層にエネルギーギャップが相対的に
大である半導体を用いるものである。図7(B) 及至図7
(D) および図8のレーザをディテクタとして使用する際
には透明導波路部(A1)のpn接合に逆バイアス電圧
を印加し,その結果生じる量子シュタルク閉じ込め効果
およびフランツケルディッシュ効果による光吸収を用い
てディテクタとして動作させる。このレーザにBH構造
を用いる場合レーザ発振部分とディテクタとして用いる
部分のストライプ幅を一定にすることが望ましい。但
し,レーザ発振部とディテクタとして用いる部分の幅が
必ずしも同じである必要はない。
Here, FIG. 7 (B) to FIG. 7 (D) and FIG.
Is a schematic diagram showing the transparent waveguide portion A and the waveguide portion of the laser oscillation portion, and Ps1 and Ps2 are symbols showing the positions where the first and second slit portions are formed, respectively. In this configuration, a part A2 of the transparent waveguide portion is used as a detector. At this time, multiple quantum wells are used for the core layer 3 and the structure shown in FIGS.
As described above, the core layer (3) of the transparent waveguide portion is thinned to be transparent. FIG. 7 (B) shows a case where the thickness of the core layer is sharply changed and the second slit portion is formed at the boundary between the transparent waveguide portion and the laser oscillation portion, and FIG. 7 (C) shows the thickness of the core layer. FIG. 7 (D) shows a case in which the thickness of the core layer is changed for a while and the second slit portion is formed in the transparent waveguide portion by abrupt change.
8 is one in which the slit portion is formed in the transparent waveguide portion, and FIG. 8 uses a semiconductor having a relatively large energy gap in the core layer of the transparent waveguide portion. Figure 7 (B) and Figure 7
(D) and when using the laser in Figure 8 as a detector, a reverse bias voltage is applied to the pn junction of the transparent waveguide (A1), and the resulting optical absorption due to the quantum Stark confinement effect and Franz-Keldysh effect Used as a detector. When the BH structure is used for this laser, it is desirable to make the stripe width of the laser oscillation part and the part used as the detector constant. However, the width of the laser oscillator and the portion used as the detector need not necessarily be the same.

【0041】図8の構造は例えば図9(A) に示すように
導波路構造を形成し,次いでエッチングしてコア層3の
一部を除去し,図9(C) のように再びエピタキシャル成
長してコア層3と上側の半導体層4を形成すればよい。
In the structure of FIG. 8, for example, a waveguide structure is formed as shown in FIG. 9 (A), and then a part of the core layer 3 is removed by etching, and epitaxial growth is performed again as shown in FIG. 9 (C). Then, the core layer 3 and the upper semiconductor layer 4 may be formed.

【0042】本構成(図7乃至図9)を用いるとレーザ
部分とディテクタ部分が分割されることに伴う次の効果
が生じる。先ず第1はレーザ専用の駆動回路とディテク
タ専用の受信回路を使用するので回路設計が容易にな
り,電子回路の低価格化,電子回路の最適設計による高
性能化が可能になる効果を生じる。第2にはレーザ部と
ディテクタ部の最適設計による本装置の高性能化が可能
になる。例えばディテクタ部の空乏層が厚くなるように
設計することにより接合容量が低下しディテクタが高速
になる。更に,接合容量が低下しディテクタが高速にな
る。第3には送信と受信の間のクロストークを低減する
効果を生じる。他の実施例(例えば図1)の場合にはレ
ーザ駆動装置と受信用前置増幅器とが共通の配線で半導
体レーザ装置に接続されるため送信と受信を切り換える
スイッチ部(通常FETスイッチが用いられるためアイ
ソレーションが悪くなりやすい)で送信と受信のクロス
トークを生じやすいが,本実施例による半導体レーザを
用いるとその問題が解決される。
Using this structure (FIGS. 7 to 9), the following effects are brought about by dividing the laser portion and the detector portion. First, since a laser-dedicated drive circuit and a detector-dedicated receiver circuit are used, the circuit design is facilitated, and the cost of the electronic circuit can be reduced and the electronic circuit can be optimized for high performance. Secondly, it is possible to improve the performance of this device by optimally designing the laser section and the detector section. For example, by designing the depletion layer in the detector portion to be thick, the junction capacitance is reduced and the detector becomes faster. Furthermore, the junction capacitance decreases and the detector becomes faster. Thirdly, there is an effect of reducing crosstalk between transmission and reception. In another embodiment (for example, FIG. 1), the laser driving device and the reception preamplifier are connected to the semiconductor laser device by a common wiring, so that a switch unit (usually a FET switch is used) for switching between transmission and reception. For this reason, isolation tends to deteriorate, and crosstalk between transmission and reception is likely to occur, but the problem can be solved by using the semiconductor laser according to the present embodiment.

【0043】更に図10に示すようにレーザ発振部B,
ディテクタとして機能する透明導波路部Aおよびモード
サイズ拡大導波路として機能する透明導波路部Fを接続
した構造とすれば光結合効率が向上する。Fの部分のス
トライプ幅は先端に向かって狭くなる(例えば図19)
あるいは先端に向かって広がる(例えば図20)等の変
化をつけてもよい。なお図7,図8,図9,図10の構
成においてもレーザ部には回折格子等の光帰還構造(ミ
ラーに相当するもの)が必要である。
Further, as shown in FIG.
The optical coupling efficiency is improved by adopting a structure in which the transparent waveguide portion A that functions as a detector and the transparent waveguide portion F that functions as a mode size expansion waveguide are connected. The stripe width at F becomes narrower toward the tip (for example, FIG. 19).
Alternatively, it may be changed such that it spreads toward the tip (for example, FIG. 20). Even in the configurations shown in FIGS. 7, 8, 9 and 10, the laser section requires an optical feedback structure such as a diffraction grating (corresponding to a mirror).

【0044】次に図11は本発明の他の構成の必須要件
を抽出して示すものである。本例の必須要件は図11
(A) に示すように,半導体基板1上に左から順に透明導
波路部A,第1のスリット部91,レーザ発振部B,第
2のスリット部92を配列し,電極(5と64)を有す
ることである。ここに符号Eで示す部分を透明導波路部
とする場合と不透明な導波路部分とする場合がある。こ
の場合にも各部の導波路と電極とスリット部の要件は図
6の場合と同じである。
Next, FIG. 11 shows the essential requirements of another structure of the present invention extracted. The essential requirement of this example is shown in FIG.
As shown in (A), a transparent waveguide portion A, a first slit portion 91, a laser oscillator portion B, and a second slit portion 92 are arranged in order from the left on the semiconductor substrate 1, and electrodes (5 and 64) are arranged. Is to have. There are cases where the portion indicated by the symbol E is a transparent waveguide portion and there is an opaque waveguide portion. Also in this case, the requirements for the waveguide, the electrode, and the slit portion of each portion are the same as those in the case of FIG.

【0045】図のAで示す部分を透明にする手段には既
に述べたようにコア層3の半導体のエネルギーギャップ
を相対的に大にする(図11(B) ),コア層3を相対的
に薄い多重量子井戸にする(図11(C) )方法がある。
更に図11(D) のように同じ組成のコア層3を使用し,
透明光導波路となるべき部分のみに電極65を形成し電
流Iiを注入してもよい。電流を注入することによりコ
ア層3に反転分布が形成され導波路が透明になる。なお
電流注入レベルが高くなると光増幅利得を有するように
なる。
As described above, the means for making the portion indicated by A in the figure transparent is such that the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 is made relatively large (FIG. 11B), and the core layer 3 is made relatively large. There is a method of making thin multiple quantum wells (Fig. 11 (C)).
Further, as shown in FIG. 11 (D), using the core layer 3 having the same composition,
The electrode 65 may be formed only in the portion to be the transparent optical waveguide and the current Ii may be injected. By injecting a current, a population inversion is formed in the core layer 3 and the waveguide becomes transparent. When the current injection level becomes higher, it has an optical amplification gain.

【0046】図11において符号Aで示した側のみを透
明にした場合にはレーザ発振部に回折格子等のミラーを
形成するが,左右の端の導波路(AとEの部分)を透明
な光導波路とする場合にはその必要がない。なぜなら端
面をへき開することによりミラーが形成されるからであ
る。なお図11(C) の半導体レーザの端面の反射率を低
減させると光結合が容易な進行波形のレーザ増幅器とな
る。また図11(D) の半導体レーザはレーザ増幅器付の
フォトディテクタともなり得ることはいうまでもない。
またコア層3を多重量子井戸とし図12のような厚さ分
布を有する構造とすると,ビームスポットサイズ変換導
波路(Gの部分)とレーザ増幅器(Hの部分)を有する
フォトディテクタ(Bの部分)となることもいうまでも
ない。
In the case where only the side indicated by the symbol A in FIG. 11 is made transparent, mirrors such as a diffraction grating are formed in the laser oscillation part, but the waveguides at the left and right ends (portions A and E) are made transparent. This is not necessary when using an optical waveguide. This is because the mirror is formed by cleaving the end face. If the reflectance of the end face of the semiconductor laser of FIG. 11C is reduced, a laser amplifier with a traveling waveform in which optical coupling is easy can be obtained. Needless to say, the semiconductor laser shown in FIG. 11D can also be used as a photodetector with a laser amplifier.
If the core layer 3 is a multiple quantum well and has a structure having a thickness distribution as shown in FIG. 12, a photodetector (portion B) having a beam spot size conversion waveguide (portion G) and a laser amplifier (portion H) is provided. It goes without saying that

【0047】次に図13は本発明の他の構成の必須要件
を抽出して示すものである。本例の必須要件は図13
(A) に示すように,半導体基板1上に左から順に透明導
波路部A1,第1のスリット部91,透明導波路部A
2,光増幅部B,透明導波路部E2,第2のスリット部
92,透明導波路部E1を配列し,電極(5と64)を
有することである。この場合にも各部の導波路と電極と
スリット部の要件は図6の場合と同じである。透明導波
路部を透明にする手段には既に述べたようにコア層3の
半導体のエネルギーギャップを相対的に大にする(図1
3(b)),コア層3を相対的に薄い多重量子井戸にす
る(図13(c)),図13(d)のように同じ組成の
コア層3を使用し,透明光導波路となるべき部分のみに
電極(65と66)を形成し電流Iiを注入する方法が
ある。この場合にもAとEで示す透明導波路部のうちの
片側のみを透明にする場合にはレーザ発振部に回折格子
等のミラーが必要であるが両方が透明な場合はへき開端
面をミラーとすることが可能になる。また13(C) の半
導体レーザは端面の反射率を低減させると光結合が容易
な進行波形のレーザ増幅器となり,図13(D) の半導体
レーザはレーザ増幅器付のフォトディテクタともなり得
ることは図11の場合と同じである。
Next, FIG. 13 shows the essential requirements of another configuration of the present invention extracted. The essential requirement of this example is shown in FIG.
As shown in (A), the transparent waveguide portion A1, the first slit portion 91, and the transparent waveguide portion A are sequentially arranged on the semiconductor substrate 1 from the left.
2, the optical amplification section B, the transparent waveguide section E2, the second slit section 92, and the transparent waveguide section E1 are arranged and electrodes (5 and 64) are provided. Also in this case, the requirements for the waveguide, the electrode, and the slit portion of each portion are the same as those in the case of FIG. As described above, the energy gap of the semiconductor of the core layer 3 is made relatively large in order to make the transparent waveguide part transparent (see FIG. 1).
3 (b)), the core layer 3 is formed into a relatively thin multiple quantum well (FIG. 13 (c)), and the core layer 3 having the same composition is used as shown in FIG. 13 (d) to form a transparent optical waveguide. There is a method in which electrodes (65 and 66) are formed only in the power part and the current Ii is injected. Also in this case, a mirror such as a diffraction grating is required in the laser oscillation part when only one side of the transparent waveguide parts indicated by A and E is made transparent, but when both are transparent, the cleaved end face is made a mirror. It becomes possible to do. Further, the semiconductor laser of 13 (C) becomes a laser amplifier with a traveling waveform in which optical coupling is easy when the reflectance of the end face is reduced, and the semiconductor laser of FIG. 13 (D) can also serve as a photodetector with a laser amplifier. Is the same as in.

【0048】図14は本発明の実施例2の断面図であ
る。図において, 1は半導体基板, 21はn型半導体層,
22は光ガイド層, 23は回折格子, 3はコア層, 4はp型
半導体層, 5は第1の電極, 61は第2の電極,91は第1
のスリット部, 92は第2のスリット部である。
FIG. 14 is a sectional view of the second embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 21 is an n-type semiconductor layer,
22 is an optical guide layer, 23 is a diffraction grating, 3 is a core layer, 4 is a p-type semiconductor layer, 5 is a first electrode, 61 is a second electrode, and 91 is a first electrode.
Is a second slit portion, and 92 is a second slit portion.

【0049】図で,左半分は透明導波路部を,右半分は
レーザ発振部兼フォトディテクタ部を示す。この例は,
透明導波路部に第1のスリット部91を設け,レーザ発振
部に第2のスリット部92を設ける。これらのスリット部
をコア層よりワイドバンドギャップのノンドープ半導体
層 (あるいはコア層よりワイドバンドギャップの高抵抗
半導体層) で埋め込み,両方のスリット間に第2の電極
61を形成する。
In the figure, the left half shows the transparent waveguide portion, and the right half shows the laser oscillation portion / photodetector portion. This example
The transparent waveguide section is provided with a first slit section 91, and the laser oscillation section is provided with a second slit section 92. These slits are filled with a non-doped semiconductor layer having a wider bandgap than the core layer (or a high resistance semiconductor layer having a wider bandgap than the core layer), and the second electrode is provided between both slits.
Form 61.

【0050】ここで,第1の電極 5と第2の電極61間に
逆バイアス電圧を加えたとき,逆バイアスされたpn接合
の端部がスリット部91, 92の半導体で保護されているた
め暗電流は小さくなる。
Here, when a reverse bias voltage is applied between the first electrode 5 and the second electrode 61, the ends of the reverse-biased pn junction are protected by the semiconductors of the slits 91, 92. The dark current becomes smaller.

【0051】図15は本発明の実施例3の断面図であ
る。図において, 1は半導体基板, 21はn型半導体層,
22は光ガイド層, 23は回折格子, 3はコア層, 4はp型
半導体層, 5は第1の電極, 62はレーザ部専用電極, 63
は第3の電極,91は第1のスリット部, 92は第2のスリ
ット部である。
FIG. 15 is a sectional view of the third embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 21 is an n-type semiconductor layer,
22 is an optical guide layer, 23 is a diffraction grating, 3 is a core layer, 4 is a p-type semiconductor layer, 5 is a first electrode, 62 is a laser section dedicated electrode, 63
Is a third electrode, 91 is a first slit portion, and 92 is a second slit portion.

【0052】図で,左半分は透明導波路部 (兼フォトデ
ィテクタ部) を,右半分はレーザ発振部を示す。この例
は,透明導波路部に第1のスリット部91及び第2のスリ
ット部92を設ける。これらのスリット部をコア層よりワ
イドバンドギャップのノンドープ半導体層 (あるいはコ
ア層よりワイドバンドギャップの高抵抗半導体層) で埋
め込み,両方のスリット間に第3の電極63を形成する。
また, レーザ発振部にもレーザ部専用電極62を設ける。
In the figure, the left half shows the transparent waveguide portion (also the photodetector portion), and the right half shows the laser oscillation portion. In this example, the first slit portion 91 and the second slit portion 92 are provided in the transparent waveguide portion. These slits are filled with a non-doped semiconductor layer having a wider band gap than the core layer (or a high resistance semiconductor layer having a wider band gap than the core layer), and the third electrode 63 is formed between both slits.
Further, the laser section dedicated electrode 62 is also provided in the laser oscillation section.

【0053】ここで,第1の電極 5と第3の電極63間に
逆バイアス電圧を加え, フランツ−ケルディッシュ(Fra
nz-Keldysh) 効果や量子閉じ込めシュタルク(Stark) 効
果により透明導波路部のコア層の光吸収が増加すること
を利用して,この部分をフォトディテクタとして兼用す
る。このとき,逆バイアスされたpn接合の端部がスリッ
ト部91, 92の半導体で保護されているため暗電流は小さ
くなる。
Here, a reverse bias voltage is applied between the first electrode 5 and the third electrode 63, and Franz-Keldysh (Fra
The nz-Keldysh) effect and quantum confined Stark (Stark) effect increase the optical absorption of the core layer of the transparent waveguide part, and this part is also used as a photodetector. At this time, the dark current becomes small because the ends of the reverse-biased pn junction are protected by the semiconductor of the slits 91 and 92.

【0054】この例では,レーザ発振部の電極62をレー
ザ駆動回路に接続し,第3の電極63を受信機のフロント
エンドに接続する。この場合, 各々の専用回路に接続さ
れるため,実施例1や従来例に比べて電気回路の構成が
簡単になる。また,送信と受信の回路が分離されるため
クロストークが低減する。
In this example, the electrode 62 of the laser oscillator is connected to the laser drive circuit, and the third electrode 63 is connected to the front end of the receiver. In this case, since it is connected to each dedicated circuit, the configuration of the electric circuit becomes simpler than that of the first embodiment and the conventional example. Also, since the transmission and reception circuits are separated, crosstalk is reduced.

【0055】なお,実施例1,2において,レーザの左
端からスリット部91までの導波路が透明であるので,こ
の透明な端部から光ビーム 8を入出射させれば,入出射
部の導波路における光の伝搬損失が小さくなる。さら
に, 第1のスリット部91と第2のスリット部92間を電界
吸収型光変調器として使用することも可能である。
In the first and second embodiments, since the waveguide from the left end of the laser to the slit portion 91 is transparent, if the light beam 8 is made to enter and exit from this transparent end, the light guide at the entrance / exit portion will be obtained. The propagation loss of light in the waveguide is reduced. Further, the space between the first slit portion 91 and the second slit portion 92 can be used as an electroabsorption type optical modulator.

【0056】図16は本発明の実施例4の断面図であ
る。図において, 1は半導体基板, 21はn型半導体層,
22は光ガイド層, 23は回折格子, 3はコア層, 4はp型
半導体層, 5は第1の電極, 64は第4の電極,65は第5
の電極,91は第1のスリット部, 92は第2のスリット部
である。
FIG. 16 is a sectional view of the fourth embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 21 is an n-type semiconductor layer,
22 is an optical guide layer, 23 is a diffraction grating, 3 is a core layer, 4 is a p-type semiconductor layer, 5 is a first electrode, 64 is a fourth electrode, and 65 is a fifth electrode.
Electrode, 91 is the first slit portion, and 92 is the second slit portion.

【0057】図で,両方のスリット部間がレーザ発振部
(兼フォトディテクタ部) である。この例は,従来の半
導体レーザに第1のスリット部91及び第2のスリット部
92を設ける。これらのスリット部をコア層よりワイドギ
ャップのノンドープ半導体層 (あるいはコア層よりワイ
ドギャップの高抵抗半導体層) で埋め込み,両方のスリ
ット間に第4の電極64を, レーザの片方の端部, 例えば
左端と第1のスリット部91との間に第5の電極65を形成
する。
In the figure, a laser oscillation section (also a photodetector section) is provided between both slit sections. In this example, the conventional semiconductor laser has a first slit portion 91 and a second slit portion.
92 is provided. These slits are filled with a non-doped semiconductor layer having a wider gap than the core layer (or a high resistance semiconductor layer having a wider gap than the core layer), and the fourth electrode 64 is provided between both slits at one end of the laser, for example, The fifth electrode 65 is formed between the left end and the first slit portion 91.

【0058】ここで,第1の電極 5と第4の電極64間に
逆バイアス電圧を加えたとき,逆バイアスされたpn接合
の端部がスリット部91, 92の半導体で保護されているた
め暗電流は小さくなる。そして,第1の電極 5と第4の
電極64間に順バイアス電圧を加えるとこの部分がレーザ
増幅器となるので, 光ビーム 8の伝搬損失が小さくな
る。
Here, when a reverse bias voltage is applied between the first electrode 5 and the fourth electrode 64, the ends of the reverse biased pn junction are protected by the semiconductor of the slits 91, 92. The dark current becomes smaller. Then, when a forward bias voltage is applied between the first electrode 5 and the fourth electrode 64, this portion becomes a laser amplifier, and the propagation loss of the light beam 8 is reduced.

【0059】図17は本発明の実施例5の断面図であ
る。図において, 1は半導体基板, 2はn型半導体層,
3はコア層, 4はp型半導体層, 5は第1の電極, 64は
第4の電極,65は第5の電極,66は第6の電極,91は第
1のスリット部, 92は第2のスリット部である。
FIG. 17 is a sectional view of the fifth embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor substrate, 2 is an n-type semiconductor layer,
3 is a core layer, 4 is a p-type semiconductor layer, 5 is a first electrode, 64 is a fourth electrode, 65 is a fifth electrode, 66 is a sixth electrode, 91 is a first slit portion, and 92 is The second slit portion.

【0060】図で,両方のスリット部間が光増幅部(兼
フォトディテクタ部) である。この例は,実施例3に示
すレーザから,回折格子23と光ガイド層22を除去し,第
6の電極66を付け加えた構造である。
In the figure, a space between both slit portions is an optical amplification portion (also a photodetector portion). This example has a structure in which the diffraction grating 23 and the light guide layer 22 are removed and the sixth electrode 66 is added to the laser shown in the third embodiment.

【0061】ここで,第1の電極 5と第4の電極64, 第
5の電極65,第6の電極66との間に同時に順方向電流を
流すと, 回折格子がなくてもレーザ発振するため,製造
が容易になる。
Here, when a forward current is simultaneously applied between the first electrode 5 and the fourth electrode 64, the fifth electrode 65, and the sixth electrode 66, laser oscillation occurs even without a diffraction grating. Therefore, manufacturing becomes easy.

【0062】実施例1〜5の何れかを用いて,半導体レ
ーザを低損失で暗電流の小さいフォトディテクタとして
使用することができる。次に以上の2〜5の諸実施例に
使用した材料について説明する。
By using any of the first to fifth embodiments, the semiconductor laser can be used as a photodetector with a low loss and a small dark current. Next, the materials used in the above Examples 2 to 5 will be described.

【0063】半導体基板 1はInP 基板, n型半導体層21
はInP 層, 光ガイド層22は波長換算のエネルギーバンド
ギャップ (λg ) = 1.2μmのInGaAsP 層, コア層 3は
λg=1.55μmのInGaAsP 層, 4のp型半導体層はInP
層, スリット部に埋め込まれた半導体はλg = 1.1μm
のInGaAsP 層である。
The semiconductor substrate 1 is an InP substrate, the n-type semiconductor layer 21.
Is the InP layer, the optical guide layer 22 is the InGaAsP layer with a wavelength-converted energy bandgap (λg) = 1.2 μm, the core layer 3 is the InGaAsP layer with λg = 1.55 μm, and the p-type semiconductor layer 4 is InP.
Semiconductor embedded in layers and slits has λg = 1.1 μm
InGaAsP layer.

【0064】図14の透明導波路部の長さは 100μm,
レーザ発振部の長さは 250μm, レーザ左端から第1の
スリット91までの長さは50μm, レーザ右端から第2の
スリット92までの長さは50μm, n型半導体層21の厚さ
は 1μm, 光ガイド層22の厚さは凹凸のない部分で0.3
μm, コア層 3の厚さは 0.1μm, p型半導体層 4の厚
さは 1.8μm, 第1及び第2のスリット91, 92は左右方
向の幅が 4μm, 深さが 4μmである。
The length of the transparent waveguide portion in FIG. 14 is 100 μm,
The length of the laser oscillation portion is 250 μm, the length from the laser left end to the first slit 91 is 50 μm, the length from the laser right end to the second slit 92 is 50 μm, and the thickness of the n-type semiconductor layer 21 is 1 μm. The light guide layer 22 has a thickness of 0.3
μm, the core layer 3 has a thickness of 0.1 μm, the p-type semiconductor layer 4 has a thickness of 1.8 μm, and the first and second slits 91 and 92 have a lateral width of 4 μm and a depth of 4 μm.

【0065】図15の透明導波路部の長さは 270μm,
レーザ発振部の長さは 200μm, レーザ左端から第1の
スリット91までの長さは50μm, レーザ左端から第2の
スリット92までの長さは 250μm, n型半導体層21の厚
さは 1μm, 光ガイド層22の厚さは凹凸のない部分で0.
3 μm, コア層 3の厚さは 0.1μm, p型半導体層 4の
厚さは 1.8μm, 第1及び第2のスリット91, 92は左右
方向の幅が 4μm, 深さが 4μmである。
The length of the transparent waveguide portion in FIG. 15 is 270 μm,
The length of the laser oscillation part is 200 μm, the length from the laser left end to the first slit 91 is 50 μm, the length from the laser left end to the second slit 92 is 250 μm, and the thickness of the n-type semiconductor layer 21 is 1 μm. The thickness of the light guide layer 22 is 0 in the part without unevenness.
3 μm, the core layer 3 has a thickness of 0.1 μm, the p-type semiconductor layer 4 has a thickness of 1.8 μm, and the first and second slits 91 and 92 have a width of 4 μm in the left-right direction and a depth of 4 μm.

【0066】図16のレーザの全長は 300μm, , レー
ザ左端から第1のスリット91までの長さは50μm, レー
ザ右端から第2のスリット92までの長さは50μm, n型
半導体層21の厚さは 1μm, 光ガイド層22の厚さは凹凸
のない部分で0.3 μm, コア層 3の厚さは 0.1μm, p
型半導体層 4の厚さは 1.8μm, スリット91, 92は左右
方向の幅が 4μm, 深さが 4μmである。
The total length of the laser in FIG. 16 is 300 μm, the length from the laser left end to the first slit 91 is 50 μm, the length from the laser right end to the second slit 92 is 50 μm, and the thickness of the n-type semiconductor layer 21 is Is 1 μm, the thickness of the light guide layer 22 is 0.3 μm in the part without unevenness, and the thickness of the core layer 3 is 0.1 μm, p
The thickness of the type semiconductor layer 4 is 1.8 μm, the widths of the slits 91 and 92 are 4 μm in the left-right direction, and the depth is 4 μm.

【0067】次に,実施例2,3において, 多重量子井
戸構造のコア層を持つ導波路を形成する例を図18に示
す。図18(A),(B) は実施例の導波路の形成例の説明図
である。
Next, an example of forming a waveguide having a core layer of a multiple quantum well structure in Examples 2 and 3 is shown in FIG. 18A and 18B are explanatory views of an example of forming the waveguide of the embodiment.

【0068】図において,InP 基板 1上に厚さ 1μmの
InP 層21を成長した後, He-Cd レーザによる干渉露光と
フォトリソグラフィとウエットエッチングを用いて回折
格子23を形成する。この際, InP 層21の成長を省略し,
InP 基板上に直接回折格子を形成してもよい。次に, λ
g = 1.2 μmのInGaAsP 層22を成長し,次いで, 熱気
相成長(CVD) 法により二酸化シリコン(SiO2)膜10を成長
し,フォトリソグラフィとウエットエッチングを用いで
図示のようにパターニングする。パターン間の幅は20μ
mである。
In the figure, a 1 μm thick layer is formed on the InP substrate 1.
After growing the InP layer 21, the diffraction grating 23 is formed by interference exposure using a He—Cd laser, photolithography, and wet etching. At this time, the growth of the InP layer 21 was omitted,
The diffraction grating may be formed directly on the InP substrate. Then, λ
An InGaAsP layer 22 of g = 1.2 μm is grown, then a silicon dioxide (SiO 2 ) film 10 is grown by a thermal vapor deposition (CVD) method, and patterned by photolithography and wet etching as shown in the figure. The width between patterns is 20μ
m.

【0069】次いで, λg = 1.3μmのInGaAsP 層22a,
InGaAs 層とλg = 1.3μmのInGaAsP 層とが交互に積
層された多重量子井戸(MQW) コア層 3, λg = 1.3μm
のInGaAsP 層41a, InPクラッド層 4を順次成長する。こ
のような積層構造では,透明導波路部のコア層のMQW の
ウエル層が薄くなり,ワイドバンドギャップのコアが形
成される。
Then, the InGaAsP layer 22a with λg = 1.3 μm,
Multiple quantum well (MQW) core layer in which InGaAs layers and InGaAsP layers with λg = 1.3 μm are alternately stacked 3, λg = 1.3 μm
InGaAsP layer 41a and InP clad layer 4 are sequentially grown. In such a laminated structure, the MQW well layer of the transparent waveguide core layer is thinned to form a wide bandgap core.

【0070】次いで,各層21, 22, 22a, 3, 41a, 4をス
トライプ状にメサエッチングし,その周囲をInP で埋め
込む。実施例2および3(図14および図15)ではコ
ア層3の厚さが急峻に変化するように示しているが実際
の結晶成長では30μm〜100μmの遷移領域を介し
て厚さが変化する場合もあるのでそのようなコア層3を
用いてもよい。なお形成される遷移領域の長さは結晶成
長の条件により変化する。実施例3(図15)におい
て,遷移領域がある場合には遷移領域を避けて第2のス
リットを形成することが望ましい。
Next, each layer 21, 22, 22a, 3, 41a, 4 is mesa-etched in a stripe shape, and the periphery thereof is filled with InP. In Examples 2 and 3 (FIGS. 14 and 15), the thickness of the core layer 3 is shown to change abruptly. However, in actual crystal growth, the thickness changes via a transition region of 30 μm to 100 μm. Therefore, such a core layer 3 may be used. The length of the formed transition region changes depending on the crystal growth conditions. In Example 3 (FIG. 15), when there is a transition region, it is desirable to avoid the transition region and form the second slit.

【0071】実施例1(図1)あるいは実施例2(図1
4)において,透明導波路を左右に形成すると図13
(c)に示す構造のレーザとなる。既に述べたように,
この場合には回折格子が不要になるので,回折格子23
と半導体層22が不要になることはいうまでもない。半
導体層22が無くなると光の閉じ込めが弱くなり導波路
端部でのモードサイズの拡大効果が大きくなる効果を奏
する。
Example 1 (FIG. 1) or Example 2 (FIG. 1)
When the transparent waveguides are formed on the left and right in 4),
The laser has the structure shown in (c). As already mentioned,
In this case, since the diffraction grating is unnecessary, the diffraction grating 23
It goes without saying that the semiconductor layer 22 becomes unnecessary. When the semiconductor layer 22 is eliminated, the light confinement is weakened, and the effect of increasing the mode size at the end of the waveguide is increased.

【0072】このメサエッチングの際に図19に示され
るように導波路先端部の各層22a, 3, 41a を重ねた部分
の光軸に垂直な断面が正方形になるように, 導波路先端
のメサ幅を狭くすると, 光の電搬損失の偏波依存性が小
さくなる。このようなストライプ形状は先端をレンズ加
工した光ファイバとの光結合の際に特に有利になる。
At the time of this mesa etching, as shown in FIG. 19, the mesa at the end of the waveguide is made so that the section perpendicular to the optical axis of the portion where the layers 22a, 3 and 41a at the end of the waveguide are overlapped becomes a square. The narrower the width, the smaller the polarization dependence of the optical transport loss. Such a stripe shape is particularly advantageous for optical coupling with an optical fiber whose tip is lens-processed.

【0073】一方メサ状ストライプ(31)の形状を図
20のようにすると先端が平坦な光ファイバとの結合効
率が向上する。ここに図20は半導体レーザ装置の平面
図であり31はメサ状ストライプのパターンを説明する
ために描いた輪郭線である。実際には表面には電極が形
成され周囲が埋め込まれているのでこのように見えない
ことはいうまでもない。
On the other hand, when the shape of the mesa-shaped stripe (31) is as shown in FIG. 20, the coupling efficiency with the optical fiber having a flat tip is improved. Here, FIG. 20 is a plan view of the semiconductor laser device, and 31 is a contour line drawn for explaining the pattern of the mesa stripe. Needless to say, it does not look like this because the electrodes are actually formed on the surface and the periphery is embedded.

【0074】なお,実施例2及び4を説明する図14及
び図16のレーザの右端部(光の入出射しない方の端)
はスリット部の代わりに,従来例2のようにウインドウ
構造にしてもよい。
The right end of the laser of FIGS. 14 and 16 for explaining the second and fourth embodiments (the end on which light does not enter and exit)
Instead of the slit portion, a window structure may be used as in the second conventional example.

【0075】次に,実施例の効果を示す数値例を説明す
る。実施例1〜5のレーザで 2 Vの逆バイアスを加えた
とき暗電流は, 従来例のスリット部のない場合の10μA
に比較して, 1 nA 以下となり,フォトディテクタとし
て使用する場合の感度の劣化を防止することができる。
Next, a numerical example showing the effect of the embodiment will be described. When a reverse bias of 2 V was applied with the lasers of Examples 1 to 5, the dark current was 10 μA in the case of the conventional example without the slit portion.
Compared with the above, it is less than 1 nA, and it is possible to prevent deterioration of sensitivity when used as a photodetector.

【0076】なお,実施例3のレーザにおいても,回折
格子23を無くすると,フアブリペローレーザとして発振
することができる。また,実施例2のレーザでも,第2
のスリット92とレーザ右端間に電極を設けて, 順方向電
流を注入すれば, 回折格子を無くしてもフアブリペロー
レーザとして発振することができる。
The laser of the third embodiment can also oscillate as a Fabry-Perot laser without the diffraction grating 23. In addition, in the laser of Example 2, the second
By providing an electrode between the slit 92 and the right end of the laser and injecting a forward current, it is possible to oscillate as a Fabry-Perot laser without the diffraction grating.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によれば,半導体レーザをフォト
ディテクタとして使用したときの暗電流を小さくし, 且
つ光ファイバとの直接結合の際の光結合効率を高くする
ことが可能となる。
According to the present invention, it is possible to reduce the dark current when a semiconductor laser is used as a photodetector and to increase the optical coupling efficiency when directly coupling with an optical fiber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】コア層を構成する半導体のバンドダイヤグラム
を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a band diagram of a semiconductor forming a core layer.

【図3】選択成長用基板の例を示す図FIG. 3 is a diagram showing an example of a substrate for selective growth.

【図4】光ファイバと突き合わせて光結合した状態を示
す図
FIG. 4 is a diagram showing a state in which an optical fiber is butted and optically coupled.

【図5】実施例の効果を示す図(導波路内のビームスポ
ット径と光結合効率の関係を示す図)
FIG. 5 is a diagram showing an effect of the embodiment (a diagram showing a relationship between a beam spot diameter in a waveguide and optical coupling efficiency).

【図6】本発明の必須要件と構成要素の実施態様を説明
する図(1)
FIG. 6 is a diagram (1) illustrating an embodiment of essential requirements and components of the present invention.

【図7】本発明の必須要件と構成要素の実施態様を説明
する図(2)
FIG. 7 is a diagram (2) for explaining the essential requirements of the present invention and an embodiment of constituent elements;

【図8】本発明による導波路構造の例を示す図(1)FIG. 8 is a diagram showing an example of a waveguide structure according to the present invention (1).

【図9】光導波路の製造方法を説明する図FIG. 9 is a diagram illustrating a method of manufacturing an optical waveguide.

【図10】本発明による導波路構造の例を示す図(2)FIG. 10 is a diagram showing an example of a waveguide structure according to the present invention (2).

【図11】本発明の必須要件と構成要素の実施態様を説
明する図(3)
FIG. 11 is a diagram (3) for explaining the essential requirements of the present invention and an embodiment of constituent elements;

【図12】本発明による導波路構造の例を示す図(3)FIG. 12 is a diagram (3) showing an example of a waveguide structure according to the present invention.

【図13】本発明の必須要件と構成要素の実施態様を説
明する図(4)
FIG. 13 is a diagram (4) for explaining the essential requirements of the present invention and an embodiment of constituent elements;

【図14】 本発明の実施例2の断面図FIG. 14 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図15】 本発明の実施例3の断面図FIG. 15 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の実施例4の断面図FIG. 16 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の実施例5の断面図FIG. 17 is a sectional view of a fifth embodiment of the present invention.

【図18】 実施例の導波路の形成例の説明図FIG. 18 is an explanatory diagram of an example of forming the waveguide of the example.

【図19】 導波路の説明図FIG. 19 is an explanatory diagram of a waveguide.

【図20】 メサストライプ状導波路の平面図FIG. 20 is a plan view of a mesa stripe waveguide.

【図21】 従来例1の断面図FIG. 21 is a sectional view of Conventional Example 1.

【図22】 従来例2の断面図FIG. 22 is a cross-sectional view of Conventional Example 2.

【図23】 従来例2の問題点の説明図(1)FIG. 23 is an explanatory view (1) of the problem of Conventional Example 2;

【図24】 従来例2の問題点の説明図(2)FIG. 24 is an explanatory diagram (2) of the problem of Conventional Example 2

【図25】従来例の2の問題点の説明図(3)FIG. 25 is an explanatory diagram (3) of the problem 2 of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 100 半導体レーザ 2 第1の半導体層(n形半導体層) 21 半導体層(n形半導体層) 22 半導体層(光ガイド層) 23 回折格子 3 コア層 31 メサストライプ状導波路 4 第2の半導体層(p形クラッド層) 5 第1の電極(n側電極) 6 p側電極 61 第2の電極 62 電極(レーザ発振部の電極) 63 第3の電極 64 第4の電極 65 第5の電極 66 第6の電極 7 レーザ端部に露出したpn接合 8 入射光ビーム 91 第1のスリット部 92 第2のスリット部 10 SiO2 マスク 11 光ファイバ 11c 光ファイバのコア 12 電界強度分布 13 ウインドウ部 14,14a 光ビーム A,A1,A2 透明光導波路部 B 光導波路(レーザ発振部の場合と光増幅部の場合が
ある) E,E1,E2 光導波路(透明な光導波路の場合と透
明でない導波路の場合がある)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 100 Semiconductor laser 2 1st semiconductor layer (n-type semiconductor layer) 21 Semiconductor layer (n-type semiconductor layer) 22 Semiconductor layer (light guide layer) 23 Diffraction grating 3 Core layer 31 Mesa stripe waveguide 4 2nd Semiconductor layer (p-type clad layer) 5 first electrode (n-side electrode) 6 p-side electrode 61 second electrode 62 electrode (laser oscillator electrode) 63 third electrode 64 fourth electrode 65 fifth Electrode 66 sixth electrode 7 pn junction exposed at the laser end 8 incident light beam 91 first slit portion 92 second slit portion 10 SiO 2 mask 11 optical fiber 11c optical fiber core 12 electric field intensity distribution 13 window Part 14, 14a Light beam A, A1, A2 Transparent optical waveguide part B Optical waveguide (may be a laser oscillating part or optical amplifying part) E, E1, E2 Optical waveguide (transparent (In some cases, there is a clear optical waveguide and in other cases, it is not transparent)

Claims (28)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板(1)の表面上に少なくとも
1層の第1の導電形の半導体で層形成される第1の半導
体層(2)と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導
体層より成るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1
の導電形と異なる導電形である第2の導電形の半導体層
で形成される第2の半導体層(4)とが順に形成された
積層膜を有し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層
(4)がクラッド層となりコア層(3)がコアとなる光
導波路を具備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも
2種類の性質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸
方向に直列に配列した導波路構造を有する半導体レーザ
装置において下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)
の要件を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)光導波路の一端部側が該コア層(3)を光増幅層
としてレーザ発振する部分(以下これをレーザ発振部
(B)という)であり且つ光導波路の他端部側において
は該コア層(3)の光吸収係数がレーザ発振部のコア層
(3)の光吸収係数よりも小である(以下この相対的に
光吸収係数が小であるコア層を含む光導波路部分を透明
光導波路部(A又はA1およびA2)という)。 (ロ)透明光導波路部(A又はA1およびA2)とレー
ザ発振部(B)の両方にスリット状でしかも該スリット
が光導波路の光軸に交差ししかも少なくともコア層
(3)を切断する深さを持つスリット状で且つコア層よ
りもワイドバンドギャップの半導体より成る第1のスリ
ット部(91)を有する。 (ハ)レーザ発振部(B)の透明光導波路部から離れた
側の端部にスリット状でしかも該スリットが光導波路の
光軸に交差ししかも少なくともコア層(3)を切断する
深さを持つスリット状で且つコア層よりもワイドバンド
ギャップの半導体より成る第2のスリット部(92)を
有する。 (ニ)半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有
し,第1のスリット部(91)と第2のスリット部(9
2)の間の積層膜上に第2の電極(61)を有する。
1. A first semiconductor layer (2) formed by layering at least one layer of a semiconductor of a first conductivity type on a surface of a semiconductor substrate (1) and a semiconductor of at least one layer of any conductivity type. A core layer (3) consisting of layers and at least one or more first layers
A second semiconductor layer (4) formed of a semiconductor layer of a second conductivity type different from that of the first semiconductor layer (2). A semiconductor laser device comprising an optical waveguide in which the second semiconductor layer (4) serves as a clad layer and the core layer (3) serves as a core, and at least two types of optical waveguides having different properties are used as a common optical axis. In a semiconductor laser device having a waveguide structure arranged in series in the direction, the following (a), (b), (c) and (d)
A semiconductor laser device having the requirements of (1). (A) One end of the optical waveguide is a portion that oscillates with the core layer (3) as an optical amplification layer (hereinafter referred to as a laser oscillating portion (B)), and the other end of the optical waveguide has the core. The light absorption coefficient of the layer (3) is smaller than the light absorption coefficient of the core layer (3) of the laser oscillator (hereinafter, the optical waveguide portion including the core layer having a relatively small light absorption coefficient is referred to as transparent light Waveguide portion (referred to as A or A1 and A2). (B) Depth in which both the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) and the laser oscillation portion (B) are slit-shaped, the slit intersects the optical axis of the optical waveguide, and at least cuts the core layer (3). And a first slit portion (91) made of a semiconductor having a slit shape and having a wider band gap than the core layer. (C) A slit shape is formed at the end of the laser oscillating portion (B) on the side remote from the transparent optical waveguide portion, the slit intersects the optical axis of the optical waveguide, and at least the depth at which the core layer (3) is cut is provided. It has a slit-like second slit portion (92) made of a semiconductor having a wider bandgap than the core layer. (D) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first slit portion (91) and a second slit portion (9) are provided.
The second electrode (61) is provided on the laminated film between 2).
【請求項2】 半導体基板(1)の表面上に少なくとも
1層の第1の導電形の半導体で層形成される第1の半導
体層(2)と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導
体層より成るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1
の導電形と異なる導電形である第2の導電形の半導体層
で形成される第2の半導体層(4)とが順に形成された
積層膜を有し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層
(4)がクラッド層となりコア層(3)がコアとなる光
導波路を具備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも
2種類の性質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸
方向に直列に配列した導波路構造を有する半導体レーザ
装置において下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)
の要件を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)光導波路の一端部側が該コア層(3)をコアとす
る透明光導波路部(A1およびA2)であり且つ光導波
路の他端部側が該コア層(3)を光増幅層とするレーザ
発振部(B)である。 (ロ)透明光導波路部(A又はA1およびA2)に,ス
リット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に交差し
しかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持つス
リット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップの半
導体より成る第1のスリット部(91)と第2のスリッ
ト部(92)を有する。 (ハ)半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有
し,第1のスリット部(91)と第2のスリット部(9
2)の間の積層膜上に第3の電極(63)を有し,レー
ザ発振部の積層膜上に電極(62)を有する。 (ニ)第1のスリット部(91)と第2のスリット部
(92)の間の積層膜上に形成された第3の電極(6
3)とレーザ発振部の積層膜上に形成された電極(6
2)とは電気的に分離されている。
2. A first semiconductor layer (2) layered on the surface of a semiconductor substrate (1) with at least one semiconductor layer of the first conductivity type and at least one semiconductor layer of any conductivity type. A core layer (3) consisting of layers and at least one or more first layers
A second semiconductor layer (4) formed of a semiconductor layer of a second conductivity type different from that of the first semiconductor layer (2). A semiconductor laser device comprising an optical waveguide in which the second semiconductor layer (4) serves as a clad layer and the core layer (3) serves as a core, and at least two types of optical waveguides having different properties are used as a common optical axis. In a semiconductor laser device having a waveguide structure arranged in series in the direction, the following (a), (b), (c) and (d)
A semiconductor laser device having the requirements of (1). (A) One end side of the optical waveguide is a transparent optical waveguide section (A1 and A2) having the core layer (3) as a core, and the other end side of the optical waveguide is the core layer (3) as an optical amplification layer. It is a laser oscillator (B). (B) The transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) is slit-shaped and has a slit shape that intersects the optical axis of the optical waveguide and has a depth that cuts at least the core layer (3). It has a first slit portion (91) and a second slit portion (92) made of a semiconductor having a wider band gap than the layer. (C) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first slit portion (91) and a second slit portion (9) are provided.
The third electrode (63) is provided on the laminated film between 2), and the electrode (62) is provided on the laminated film of the laser oscillator. (D) The third electrode (6) formed on the laminated film between the first slit portion (91) and the second slit portion (92).
3) and the electrode (6
It is electrically separated from 2).
【請求項3】 半導体基板(1)の表面上に少なくとも
1層の第1の導電形の半導体で層形成される第1の半導
体層(2)と少なくとも1層以上の任意の導電形の半導
体層より成るコア層(3)と少なくとも1層以上の第1
の導電形と異なる導電形である第2の導電形の半導体層
で形成される第2の半導体層(4)とが順に形成された
積層膜を有し,第1の半導体層(2)と第2の半導体層
(4)がクラッド層となりコア層(3)がコアとなる光
導波路を具備する半導体レーザ装置で,且つ少なくとも
2種類の性質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸
方向に直列に配列した導波路構造を有する半導体レーザ
装置において下記(イ),(ロ),(ハ)および(ニ)
の要件を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)光導波路の一端部側が該コア層(3)をコアとす
る透明光導波路部(A)であり且つ光導波路の他端部側
に該コア層(3)を光増幅層とするレーザ発振部(B)
を有する。 (ロ)透明光導波路部(A)とレーザ発振部(B)のコ
ア層がスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸
に交差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さ
を持つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャ
ップの半導体より成る第1のスリット部(91)により
分離されている。 (ハ)透明光導波路部(A)の反対側の本半導体レーザ
装置の端面に接するコア層とレーザ発振部 (B)のコ
ア層がスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸
に交差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さ
を持つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャ
ップの半導体より成る第2のスリット部(92)により
分離されている。 (ニ)半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有
し,第1のスリット部(91)と第2のスリット部(9
2)の間の積層膜上に第4の電極(64)を有する。
3. A first semiconductor layer (2) layered on the surface of a semiconductor substrate (1) with at least one semiconductor layer of the first conductivity type and at least one semiconductor layer of any conductivity type. A core layer (3) consisting of layers and at least one or more first layers
A second semiconductor layer (4) formed of a semiconductor layer of a second conductivity type different from that of the first semiconductor layer (2). A semiconductor laser device comprising an optical waveguide in which the second semiconductor layer (4) serves as a clad layer and the core layer (3) serves as a core, and at least two types of optical waveguides having different properties are used as a common optical axis. In a semiconductor laser device having a waveguide structure arranged in series in the direction, the following (a), (b), (c) and (d)
A semiconductor laser device having the requirements of (1). (A) A laser in which one end side of the optical waveguide is a transparent optical waveguide section (A) having the core layer (3) as a core, and the other end side of the optical waveguide has the core layer (3) as an optical amplification layer. Oscillator (B)
Have. (B) The core layers of the transparent optical waveguide portion (A) and the laser oscillation portion (B) are slit-shaped, and the slits intersect the optical axis of the optical waveguide and have a depth at least cutting the core layer (3). It is separated by a first slit portion (91) made of a semiconductor having a slit shape and a wider bandgap than the core layer. (C) The core layer in contact with the end face of the semiconductor laser device on the opposite side of the transparent optical waveguide part (A) and the core layer of the laser oscillation part (B) are slit-shaped, and the slit intersects the optical axis of the optical waveguide. Moreover, it is separated by a second slit portion (92) made of a semiconductor having a slit-like shape having a depth to cut at least the core layer (3) and having a wider band gap than the core layer. (D) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first slit portion (91) and a second slit portion (9) are provided.
The fourth electrode (64) is provided on the laminated film between 2).
【請求項4】 請求項3に記載の半導体レーザ装置にお
いて,下記(イ)および(ロ)の要件を具備したことを
特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)透明導波路部(A)とレーザ発振部(B)の導波
路に,断面構造の各層の厚さと組成が同じである光導波
路を用い,透明導波路とすべき部分(A)の積層膜上に
第5の電極(65)が形成されている。 (ロ)該第5の電極(65)を通して第5の電極の下部
のコア層(3)に電流を注入することができる構造を有
する。
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the semiconductor laser device has the following requirements (a) and (b). (A) An optical waveguide having the same thickness and composition of each layer of the sectional structure is used for the waveguide of the transparent waveguide section (A) and the laser oscillation section (B), and A fifth electrode (65) is formed on the laminated film. (B) It has a structure capable of injecting a current through the fifth electrode (65) to the core layer (3) below the fifth electrode.
【請求項5】 前記第1の導電形の半導体層(2)を屈
折率の異なる少なくとも2層の半導体層(21,22)
で形成し,レーザ発振部の2層の半導体層の境界面に回
折格子(23)を形成し,この回折格子を分布反射器と
する分布反射型レーザを構成し,第1のスリット部と第
2のスリット部の間にレーザ発振部を形成したことを特
徴とする請求項1及至4に記載の半導体レーザ装置より
選択された1つの半導体レーザ装置。
5. The semiconductor layer (2) of the first conductivity type is composed of at least two semiconductor layers (21, 22) having different refractive indexes.
And a diffraction grating (23) is formed on the boundary surface between the two semiconductor layers of the laser oscillating portion, and the diffraction grating is used as a distributed reflector to form a distributed reflection laser. 5. A semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to claim 1, wherein a laser oscillation part is formed between two slit parts.
【請求項6】 前記透明光導波路部(A又はA1および
A2)のコア層(3)がレーザ発振部(B)のコア層
(3)よりも薄いことを特徴とする請求項1及至5に記
載の半導体レーザ装置より選択された1つの半導体レー
ザ装置。
6. The core layer (3) of the transparent optical waveguide section (A or A1 and A2) is thinner than the core layer (3) of the laser oscillation section (B). One semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices described.
【請求項7】 前記透明光導波路部(A又はA1および
A2)のコア層(3)が端面に向かって漸次薄くなるよ
うに厚さ分布を有することを特徴とする請求項1及至5
に記載の半導体レーザ装置より選択された1つの半導体
レーザ装置。
7. The core layer (3) of the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) has a thickness distribution such that the core layer (3) gradually becomes thinner toward the end face.
A semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to 1.
【請求項8】 前記透明光導波路部(A又はA1および
A2)のコア層(3)の厚さが第1のスリット部(9
1)に接する部分及至端面では厚さが一定であることを
特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置。
8. The core layer (3) of the transparent optical waveguide portion (A or A1 and A2) has a first slit portion (9).
8. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein the portion contacting with 1) and the end face have a constant thickness.
【請求項9】 前記コア層(3)に多重量子井戸層が含
まれ且つ該多重量子井戸層の厚さ変化の傾向がコア層
(3)の厚さ変化の傾向と同様であることを特徴とする
請求項6乃至8に記載の半導体レーザ装置。
9. The core layer (3) includes a multi-quantum well layer, and the tendency of the thickness change of the multi-quantum well layer is similar to the tendency of the thickness change of the core layer (3). 9. The semiconductor laser device according to claim 6.
【請求項10】 半導体基板(1)の表面上に少なくと
も1層以上の第1の導電形の半導体で層形成される第1
の半導体層(2)と少なくとも1層以上の任意の導電形
の半導体層より成るコア層(3)と少なくとも1層以上
の第1の導電形と異なる導電形である第2の導電形の半
導体層で形成される第2の半導体層(4)とが順に形成
された積層膜を有し,第1の半導体層(2)と第2の半
導体層(4)がクラッド層となりコア層(3)がコアと
なる光導波路を具備する半導体レーザ装置で,少なくと
も2種類の性質の異なる光導波路を光軸を共通にして光
軸方向に直列に配列した構造の光導波路を有する半導体
レーザ装置において下記(イ),(ロ),(ハ),
(ニ)および(ホ)の要件を具備することを特徴とする
半導体レーザ装置。 (イ)光導波路の両側部が該コア層(3)をコアとする
透明光導波路部(A又はA1,A2,およびE又はE
1,E2)であり且つ光導波路の中央部が該コア層
(3)を光増幅層とする光増幅部(B)である。 (ロ)透明光導波路部(A又はA1およびE又はE1)
は端面まで形成されている。 (ハ)片方の透明光導波路部(A又はA1およびA2)
にスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に交
差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持
つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップ
の半導体より成る第1のスリット部(91)が形成され
ている。 (ニ)他方の透明光導波路部(E又はE1およびE2)
にスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に交
差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持
つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップ
の半導体より成る第2のスリット部(92)が形成され
ている。 (ホ)半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有
し,第1のスリット部(91)と第2のスリット部(9
2)の間の積層膜上に第4の電極(64)を有する。
10. A first layer formed of at least one semiconductor layer of a first conductivity type on the surface of a semiconductor substrate (1).
A semiconductor layer (2) and a core layer (3) comprising at least one semiconductor layer of any conductivity type, and at least one semiconductor layer of a second conductivity type having a conductivity type different from the first conductivity type. A second semiconductor layer (4) formed of a layer and a laminated film in which the second semiconductor layer (4) is sequentially formed, and the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) serve as a clad layer and a core layer (3 ) Is a semiconductor laser device having an optical waveguide serving as a core, and the semiconductor laser device has an optical waveguide having a structure in which at least two types of optical waveguides having different properties are arranged in series in the optical axis direction with the optical axis in common. (A), (b), (c),
A semiconductor laser device having the requirements (d) and (e). (A) Both sides of the optical waveguide are transparent optical waveguide portions (A or A1, A2, and E or E whose core is the core layer (3).
1, E2) and the central portion of the optical waveguide is an optical amplification section (B) using the core layer (3) as an optical amplification layer. (B) Transparent optical waveguide part (A or A1 and E or E1)
Is formed to the end face. (C) One transparent optical waveguide part (A or A1 and A2)
A first slit portion made of a semiconductor which is slit-shaped and has a depth which intersects the optical axis of the optical waveguide and which has a depth for cutting at least the core layer (3) and which is wider in band gap than the core layer. (91) is formed. (D) The other transparent optical waveguide part (E or E1 and E2)
A second slit portion made of a semiconductor which is slit-shaped and has a depth which intersects the optical axis of the optical waveguide and which cuts at least the core layer (3) and which is wider in band gap than the core layer. (92) is formed. (E) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first slit portion (91) and a second slit portion (9) are provided.
The fourth electrode (64) is provided on the laminated film between 2).
【請求項11】 透明光導波路部(A又はA1およびE
又はE1)の光増幅部に遠い側の端面をファブリペロ共
振器のミラー面とし光増幅部(B)を増幅部としてレー
ザ発振する請求項10に記載の半導体レーザ装置。
11. A transparent optical waveguide section (A or A1 and E).
11. The semiconductor laser device according to claim 10, wherein the end face on the side farther from the optical amplification unit of E1) is used as the mirror surface of the Fabry-Perot resonator and the optical amplification unit (B) is used as the amplification unit for laser oscillation.
【請求項12】 前記透明光導波路部(A,A1および
E,E1)のコア層(3)が光増幅部(B)のコア層
(3)よりも薄いことを特徴とする請求項10あるいは
11に記載の半導体レーザ装置。
12. The core layer (3) of the transparent optical waveguide section (A, A1 and E, E1) is thinner than the core layer (3) of the optical amplification section (B). 11. The semiconductor laser device according to item 11.
【請求項13】 前記透明光導波路部(A又はA1,A
2およびE又はE1,E2)のコア層(3)が端面に向
かって漸次薄くなるような厚さ分布を有することを特徴
とする請求項10あるいは11に記載の半導体レーザ装
置。
13. The transparent optical waveguide section (A or A1, A
12. The semiconductor laser device according to claim 10, wherein the core layer (3) of 2 and E or E1, E2) has a thickness distribution that becomes gradually thinner toward the end face.
【請求項14】 前記透明光導波路部(A又はA1,A
2およびE又はE1,E2)のコア層(3)の厚さが第
1のスリット部(91)および第2のスリット部(9
2)に接する部分及至端面では厚さが一定であることを
特徴とする請求項13に記載の半導体レーザ装置。
14. The transparent optical waveguide portion (A or A1, A
2 and E or E1, E2) has a thickness of the core layer (3) of the first slit portion (91) and the second slit portion (9).
14. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein the portion contacting with 2) and the end face have a constant thickness.
【請求項15】 前記コア層(3)に多重量子井戸層が
含まれ且つ該多重量子井戸層の厚さをコア層(3)の厚
さ変化と同様に変化させ,これにより透明となるべき導
波路部分(A又はA1,A2およびE又はE1,E2)
を透明にしていることを特徴とする請求項11乃至14
に記載の半導体レーザ装置。
15. The core layer (3) includes a multi-quantum well layer, and the thickness of the multi-quantum well layer is changed in the same manner as the change of the thickness of the core layer (3), thereby making it transparent. Waveguide portion (A or A1, A2 and E or E1, E2)
15. The transparent structure according to claim 11, wherein:
The semiconductor laser device according to 1.
【請求項16】 半導体基板(1)の表面上に少なくと
も1層の第1の導電形の半導体で層形成される第1の半
導体層(2)と少なくとも1層以上の任意の導電形の半
導体層より成るコア層(3)と少なくとも1層以上の第
1の導電形と異なる導電形である第2の導電形の半導体
層で形成される第2の半導体層(4)とが順に形成され
た積層膜を有し,第1の半導体層(2)と第2の半導体
層(4)がクラッド層となりコア層(3)がコアとなる
光導波路を具備する半導体レーザ装置で,少なくとも2
種類の性質の異なる光導波路を光軸を共通にして光軸方
向に直列に配列した構造の光導波路を有する半導体レー
ザ装置において下記(イ),(ロ)および(ハ)の要件
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)光導波路の両端部が該コア層(3)をコアとする
透明光導波路部(AおよびE)であり且つ光導波路の中
央部が該コア層(3)を光増幅層とする光増幅部(B)
である。 (ロ)透明光導波路部(AおよびE)と光増幅部(B)
がスリット状でしかも該スリットが光導波路の光軸に交
差ししかも少なくともコア層(3)を切断する深さを持
つスリット状で且つコア層よりもワイドバンドギャップ
の半導体より成る第1のスリット部(91)および第2
のスリット部(92)により分離されている。 (ハ)半導体基板(1)の裏面に第1の電極(5)を有
し,第1のスリット部(91)と第2のスリット部(9
2)の間の積層膜上に第4の電極(64)を有する。
16. A first semiconductor layer (2) layered on the surface of a semiconductor substrate (1) with at least one semiconductor layer of the first conductivity type and at least one semiconductor layer of any conductivity type. A core layer (3) composed of layers, and a second semiconductor layer (4) formed of a semiconductor layer of a second conductivity type having a conductivity type different from that of the first conductivity type of at least one layer in order. A semiconductor laser device having an optical waveguide having a laminated film, the first semiconductor layer (2) and the second semiconductor layer (4) are clad layers, and the core layer (3) is a core.
A semiconductor laser device having an optical waveguide having a structure in which optical waveguides of different kinds are arranged in series in the optical axis direction with a common optical axis having the following requirements (a), (b) and (c): A semiconductor laser device. (A) Light in which both ends of the optical waveguide are transparent optical waveguide portions (A and E) having the core layer (3) as a core, and the central portion of the optical waveguide has the core layer (3) as an optical amplification layer. Amplification unit (B)
Is. (B) Transparent optical waveguide section (A and E) and optical amplification section (B)
A slit-shaped first slit portion made of a semiconductor which has a slit shape and has a depth which intersects the optical axis of the optical waveguide and which cuts at least the core layer (3) and which has a wider band gap than the core layer. (91) and second
Are separated by a slit portion (92). (C) A first electrode (5) is provided on the back surface of the semiconductor substrate (1), and a first slit portion (91) and a second slit portion (9) are provided.
The fourth electrode (64) is provided on the laminated film between 2).
【請求項17】 透明光導波路部(AおよびE)の光増
幅部(B)より遠い側の端面をファブリペロ共振器のミ
ラー面とし光増幅部(B)を増幅部としてレーザ発振す
る請求項16に記載の半導体レーザ装置。
17. The laser oscillation is performed by using the end surface of the transparent optical waveguide section (A and E) farther from the optical amplification section (B) as the mirror surface of the Fabry-Perot resonator and the optical amplification section (B) as the amplification section. The semiconductor laser device according to 1.
【請求項18】 透明光導波路部(AおよびE)のコア
層を構成する半導体のエネルギーギャップが光増幅部
(B)のコア層を構成する半導体のエネルギーギャップ
より大であることを特徴とする請求項1及至5に記載の
半導体レーザより選択された1つの半導体レーザ又は請
求項10又は請求項11又は請求項16又は請求項17
に記載の半導体レーザ装置。
18. The energy gap of the semiconductor forming the core layer of the transparent optical waveguide section (A and E) is larger than the energy gap of the semiconductor forming the core layer of the optical amplifying section (B). One semiconductor laser selected from the semiconductor lasers according to claims 1 to 5 or claim 10 or claim 11 or claim 16 or claim 17.
The semiconductor laser device according to 1.
【請求項19】 請求項16又は請求項17に記載の半
導体レーザ装置において,下記(イ)および(ロ)の要
件を具備したことを特徴とする半導体レーザ装置。 (イ)透明導波路部(AおよびE)と光増幅部(B)の
導波路に,断面構造の各層の厚さと組成が同じである光
導波路を用い,透明光導波路部とすべき部分の積層膜上
に第5の電極(65)および第6の電極(66)が形成
されている。 (ロ)該第5および第6の電極(65および66)に電
流を注入することによってこの部分のコア層(3)電流
を注入することができる構造を有する。
19. A semiconductor laser device according to claim 16 or 17, wherein the following requirements (a) and (b) are satisfied. (A) For the waveguides of the transparent waveguide section (A and E) and the optical amplification section (B), optical waveguides having the same thickness and composition of each layer of the cross-sectional structure are used, and A fifth electrode (65) and a sixth electrode (66) are formed on the laminated film. (B) The core layer (3) in this portion has a structure capable of injecting a current by injecting a current into the fifth and sixth electrodes (65 and 66).
【請求項20】 前記スリット部(91,92)がノン
ドープの半導体結晶で形成されていることを特徴とする
請求項1及至19に記載の半導体レーザ装置より選択さ
れた1つの半導体レーザ装置。
20. One semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to claim 1, wherein the slit portion (91, 92) is formed of a non-doped semiconductor crystal.
【請求項21】 前記スリット部(91,92)が前記
第1の導電形を有する半導体層(2)および前記第2の
導電形を有する半導体層(4)よりも高抵抗の半導体結
晶で形成されていることを特徴とする請求項1及至19
に記載の半導体レーザ装置より選択された1つの半導体
レーザ装置。
21. The slit portions (91, 92) are formed of a semiconductor crystal having a higher resistance than the semiconductor layer (2) having the first conductivity type and the semiconductor layer (4) having the second conductivity type. Claims 1 to 19 characterized in that
A semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to 1.
【請求項22】 下記(イ),(ロ)および(ハ)の要
件を具備することを特徴とする請求項1及至21に記載
の半導体レーザ装置より選択された1つの半導体レーザ
装置。 (イ)前記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2
あるいはE)およびレーザ発振部(B)あるいは光増幅
部(B)の光導波路がメサ状で且つストライプ状になる
ように形成されているメサストライプ状導波路(31)
を有する。 (ロ)該メサストライプ状導波路(31)がコア層
(3)よりもエネルギーバンドギャップが大である半導
体結晶で埋め込まれている。 (ハ)前記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2
あるいはE)のメサストライプ状導波路(31)のスト
ライプ幅が端面に向かって漸次広くなるようにストライ
プ幅に分布を有する。
22. One semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to any one of claims 1 to 21, characterized in that the following requirements (a), (b) and (c) are satisfied. (A) The transparent waveguide section (A1, A2, A, E1, E2
Alternatively, E) and the optical waveguide of the laser oscillating unit (B) or the optical amplifying unit (B) are formed in a mesa-stripe shape and in a stripe shape.
Have. (B) The mesa striped waveguide (31) is filled with a semiconductor crystal having an energy band gap larger than that of the core layer (3). (C) The transparent waveguide portion (A1, A2, A, E1, E2
Alternatively, the stripe width of the mesa stripe waveguide (31) of E) has a distribution such that the stripe width gradually increases toward the end face.
【請求項23】 下記(イ),(ロ)および(ハ)の要
件を具備することを特徴とする請求項1及至21に記載
の半導体レーザ装置より選択された1つの半導体レーザ
装置。 (イ)前記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2
あるいはE)およびレーザ発振部(B)あるいは光増幅
部(B)の光導波路がメサストライプ状導波路(31)
である。 (ロ)該メサストライプ状導波路(31)がコア層
(3)よりもエネルギーバンドギャップが大である半導
体結晶で埋め込まれているBH構造(Buried−h
eterostructure)である。 (ハ)前記透明導波路部(A1,A2,A,E1,E2
あるいはE)のメサストライプ状導波路(31)のスト
ライプ幅が端面に向かって漸次狭くなるようにストライ
プ幅に分布を有する。
23. One semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to any one of claims 1 to 21, characterized in that the following requirements (a), (b) and (c) are satisfied. (A) The transparent waveguide section (A1, A2, A, E1, E2
Alternatively, the optical waveguide of E) and the laser oscillator (B) or the optical amplifier (B) is a mesa stripe waveguide (31).
Is. (B) BH structure (Buried-h) in which the mesa stripe-shaped waveguide (31) is filled with a semiconductor crystal having an energy band gap larger than that of the core layer (3).
ETROSTRUCTURE). (C) The transparent waveguide portion (A1, A2, A, E1, E2
Alternatively, the stripe width of the mesa stripe waveguide (31) of E) has a distribution such that the stripe width becomes gradually narrower toward the end face.
【請求項24】 前記透明光導波路部(A1,A2,
A,E1,E2あるいはE)のメサストライプ状導波路
(31)のストライプ幅が第1のスリット部(91)に
接する部分及至端面では一定であることを特徴とする請
求項22又は23に記載の半導体レーザ装置。
24. The transparent optical waveguide portion (A1, A2,
The mesa-stripe-shaped waveguide (31) of A, E1, E2, or E) has a constant stripe width at a portion in contact with the first slit portion (91) and at an extreme end surface thereof. Semiconductor laser device.
【請求項25】 前記透明光導波路部(A1,A2,
A,E1,E2あるいはE)の先端のメサストライプ状
導波路(31)の断面形状が正方形であることを特徴と
する請求項23に記載の半導体レーザ装置。
25. The transparent optical waveguide portion (A1, A2,
24. The semiconductor laser device according to claim 23, wherein the cross section of the mesa stripe waveguide (31) at the tip of A, E1, E2 or E) is square.
【請求項26】 前記透明光導波路部(A1,A2,
A,E1,E2あるいはE)のメサストライプ状導波路
(31)のストライプ幅が第1のスリット部(91)に
接する部分及至端面では一定であることを特徴とする請
求項25に記載の半導体レーザ装置。
26. The transparent optical waveguide portion (A1, A2,
26. The semiconductor according to claim 25, wherein the stripe width of the mesa striped waveguide (31) of A, E1, E2 or E) is constant at the portion in contact with the first slit portion (91) and the end face. Laser device.
【請求項27】 第1のスリット部(91)が半導体基
板(1)まで達していることを特徴とする請求項1及至
26に記載の半導体レーザ装置より選択された1つの半
導体レーザ装置。
27. One semiconductor laser device selected from the semiconductor laser devices according to claims 1 to 26, characterized in that the first slit portion (91) reaches the semiconductor substrate (1).
【請求項28】 第1のスリット部(91)と第2のス
リット部(92)の両方が半導体基板(1)まで達して
いることを特徴とする請求項1及至26に記載の半導体
レーザ装置より選択された1つの半導体レーザ装置。
28. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein both the first slit portion (91) and the second slit portion (92) reach the semiconductor substrate (1). One selected semiconductor laser device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008218849A (en) * 2007-03-07 2008-09-18 Opnext Japan Inc Semiconductor optical device and manufacturing method thereof
JP2017157583A (en) * 2016-02-29 2017-09-07 日本オクラロ株式会社 Optical transmission module
JPWO2023042855A1 (en) * 2021-09-16 2023-03-23

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