JPH08242034A - 分布帰還型半導体レーザ装置 - Google Patents
分布帰還型半導体レーザ装置Info
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- JPH08242034A JPH08242034A JP7045365A JP4536595A JPH08242034A JP H08242034 A JPH08242034 A JP H08242034A JP 7045365 A JP7045365 A JP 7045365A JP 4536595 A JP4536595 A JP 4536595A JP H08242034 A JPH08242034 A JP H08242034A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
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- Optics & Photonics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高い素子作製歩留り、良好な単一縦モード特
性、低電流動作、素子特性の安定を実現する短波長の利
得結合分布帰還型半導体レーザを提供する。 【構成】デューティ０．５付近の一次回折格子を有する
周期的吸収層を有し、利得結合が十分に生じつつ吸収損
失が十分に小さくなるように周期的吸収層の厚さが最適
に設定されている。活性層と吸収層との禁制帯幅の差が
一定値よりも大きい組み合わせとする。
性、低電流動作、素子特性の安定を実現する短波長の利
得結合分布帰還型半導体レーザを提供する。 【構成】デューティ０．５付近の一次回折格子を有する
周期的吸収層を有し、利得結合が十分に生じつつ吸収損
失が十分に小さくなるように周期的吸収層の厚さが最適
に設定されている。活性層と吸収層との禁制帯幅の差が
一定値よりも大きい組み合わせとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単一縦モードで発振す
る短波長の利得結合分布帰還型半導体レーザ装置（以
下、「利得結合ＤＦＢ−ＬＤ」と略す）に関する。
る短波長の利得結合分布帰還型半導体レーザ装置（以
下、「利得結合ＤＦＢ−ＬＤ」と略す）に関する。
【０００２】
【従来の技術】利得結合ＤＦＢ−ＬＤは、優れた単一縦
モード発振が得られること、戻り光により雑音が生じに
くいことといった特徴を有している。特に、概１μｍよ
りも短い波長を持つ、いわゆる「短波長」の利得結合Ｄ
ＦＢ−ＬＤは、光計測装置、高速光伝送装置、光記録装
置の光源として重要である。
モード発振が得られること、戻り光により雑音が生じに
くいことといった特徴を有している。特に、概１μｍよ
りも短い波長を持つ、いわゆる「短波長」の利得結合Ｄ
ＦＢ−ＬＤは、光計測装置、高速光伝送装置、光記録装
置の光源として重要である。
【０００３】利得結合ＤＦＢ−ＬＤは、誘導放出光を発
生する活性層がその誘導放出光に対して吸収を持たない
クラッド層に挟まれたダブルヘテロ接合構造を有してお
り、活性層近傍に回折格子を備えており、活性層が発生
する誘導放出光の利得が回折格子によって周期的に変化
することによって光の分布帰還が生じてレーザ発振が生
じる機構（これを「利得結合」と呼ぶ）を有している。
生する活性層がその誘導放出光に対して吸収を持たない
クラッド層に挟まれたダブルヘテロ接合構造を有してお
り、活性層近傍に回折格子を備えており、活性層が発生
する誘導放出光の利得が回折格子によって周期的に変化
することによって光の分布帰還が生じてレーザ発振が生
じる機構（これを「利得結合」と呼ぶ）を有している。
【０００４】回折格子によって誘導放出光の利得を周期
的に変化させる方法としては、活性層の利得そのものを
周期的に摂動させる方法（利得性回折格子）と、活性層
近傍に光吸収層を周期的に形成することによって実効的
に利得の周期的摂動が生じる構造（吸収性回折格子）と
が実現されている。後者に関しては、特公平６−７６２
４に基本となる構造が示されており、活発に研究されて
いる。
的に変化させる方法としては、活性層の利得そのものを
周期的に摂動させる方法（利得性回折格子）と、活性層
近傍に光吸収層を周期的に形成することによって実効的
に利得の周期的摂動が生じる構造（吸収性回折格子）と
が実現されている。後者に関しては、特公平６−７６２
４に基本となる構造が示されており、活発に研究されて
いる。
【０００５】当初、吸収性回折格子を有する利得結合Ｄ
ＦＢ−ＬＤに関しては、利得の周期的摂動を生じさせる
のに不可欠となる周期的な光吸収層の導入の為に、誘導
放出光そのものが吸収によって損失し、レーザ発振に必
要な電流が通常よりも余分に必要となる問題点を有して
いた。つまり、単一縦モード発振特性を向上させる為に
周期的な光吸収層を過剰に導入しすぎると、その周期的
な光吸収層による損失の為にレーザ発振の効率が悪くな
るという相反する事象を含んでいたのである。しかしな
がらこの問題に対しては、デューティの小さな吸収性回
折格子を導入することによって、単一縦モード発振特性
を向上させることとレーザ光の損失を小さく抑えること
とを両立させることができるという概念がＩＥＥＥ Ｐ
ＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥ
ＲＳ，ＶＯＬ．３， ＮＯ．５（１９９１），Ｐ．４３
９（以下、文献１）によって初めて指摘された。なお、
ここでの「デューティ」とは、周期的吸収層が存在する
層内において、その周期毎の吸収領域の割合（体積比）
のことを示す。特に断面が矩形の場合には、Λを回折格
子の一周期の長さ、Ｗを一周期における光吸収層の幅で
あるとすると、Ｄ＝Ｗ／Λ（０≦Ｄ≦１）で与えられる
値のことである。この文献１での指摘以降、短波長領域
における吸収性回折格子を有する利得結合ＤＦＢ−ＬＤ
では、デューティの小さな吸収性回折格子が用いられて
いる。
ＦＢ−ＬＤに関しては、利得の周期的摂動を生じさせる
のに不可欠となる周期的な光吸収層の導入の為に、誘導
放出光そのものが吸収によって損失し、レーザ発振に必
要な電流が通常よりも余分に必要となる問題点を有して
いた。つまり、単一縦モード発振特性を向上させる為に
周期的な光吸収層を過剰に導入しすぎると、その周期的
な光吸収層による損失の為にレーザ発振の効率が悪くな
るという相反する事象を含んでいたのである。しかしな
がらこの問題に対しては、デューティの小さな吸収性回
折格子を導入することによって、単一縦モード発振特性
を向上させることとレーザ光の損失を小さく抑えること
とを両立させることができるという概念がＩＥＥＥ Ｐ
ＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥ
ＲＳ，ＶＯＬ．３， ＮＯ．５（１９９１），Ｐ．４３
９（以下、文献１）によって初めて指摘された。なお、
ここでの「デューティ」とは、周期的吸収層が存在する
層内において、その周期毎の吸収領域の割合（体積比）
のことを示す。特に断面が矩形の場合には、Λを回折格
子の一周期の長さ、Ｗを一周期における光吸収層の幅で
あるとすると、Ｄ＝Ｗ／Λ（０≦Ｄ≦１）で与えられる
値のことである。この文献１での指摘以降、短波長領域
における吸収性回折格子を有する利得結合ＤＦＢ−ＬＤ
では、デューティの小さな吸収性回折格子が用いられて
いる。
【０００６】図８は活性層近傍に周期的な光吸収層を形
成することによって実効的に利得の周期的摂動が生じる
構造とした、従来の短波長の利得結合ＤＦＢ−ＬＤの構
造を示す図である（ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ Ｔ
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ４，Ｎ
Ｏ．７，１９９２，Ｐ．６９２より）。すなわち、ｎ−
ＧａＡｓ基板８０１上にｎ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラ
ッド層８０２を１．０μｍ、ｕｎ−ＧａＡｓ活性層８０
３を０．０９μｍ、ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓキャリア
バリア層８０４を０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
第１ガイド層８０５を０．１μｍ、ｎ−ＧａＡｓ光吸収
層８０６を５０ｎｍ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により連続的に結晶成長した後、二光束干渉露光法
並びにウエットエッチング法により回折格子８０７を形
成し、その上にｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ第２ガイド層
８０８を０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッ
ド層８０９を１．０μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８
１０を０．５μｍの結晶成長を行い、素子を作製してい
る。発振波長は８８０ｎｍであり、回折格子の次数は３
次となっている。
成することによって実効的に利得の周期的摂動が生じる
構造とした、従来の短波長の利得結合ＤＦＢ−ＬＤの構
造を示す図である（ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ Ｔ
ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ４，Ｎ
Ｏ．７，１９９２，Ｐ．６９２より）。すなわち、ｎ−
ＧａＡｓ基板８０１上にｎ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラ
ッド層８０２を１．０μｍ、ｕｎ−ＧａＡｓ活性層８０
３を０．０９μｍ、ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓキャリア
バリア層８０４を０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
第１ガイド層８０５を０．１μｍ、ｎ−ＧａＡｓ光吸収
層８０６を５０ｎｍ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）により連続的に結晶成長した後、二光束干渉露光法
並びにウエットエッチング法により回折格子８０７を形
成し、その上にｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ第２ガイド層
８０８を０．１μｍ、ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓクラッ
ド層８０９を１．０μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８
１０を０．５μｍの結晶成長を行い、素子を作製してい
る。発振波長は８８０ｎｍであり、回折格子の次数は３
次となっている。
【０００７】また、この例では、図中のＤ＝Ｗ／Λで定
義される断面が矩形の回折格子のデューティは０．１５
〜０．２０の範囲の小さな値で作製されている。
義される断面が矩形の回折格子のデューティは０．１５
〜０．２０の範囲の小さな値で作製されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来例に見られるよう
に、周期的吸収層を有する短波長の利得結合ＤＦＢ−Ｌ
Ｄに於ては、単一縦モード発振特性を向上させることと
レーザ光の損失を小さく抑えることとを両立させる為
に、回折格子のデューティを０．１〜０．２程度の小さ
な値に高精度に制御されてきた。しかしながら、二光束
干渉露光法（２つのレーザ光線の干渉縞をホトレジスト
に転写することによって半導体基板上に回折格子のパタ
ーンを得る方法）で回折格子のデューティを小さな値に
高精度に制御することは容易ではなかった。その結果、
回折格子の作製時の再現性が悪い為に素子の作製歩留ま
りが低下し、素子特性の再現性にも大きな問題があっ
た。一般に上記の方法で作製される回折格子のデューテ
ィとして最も作製しやすい値は０．５であるにもかかわ
らず、０．１〜０．２といった作製しにくい値を制御し
て作製することには原理的に大きな困難さを含んでい
る。回折格子のデューティを制御しやすく、かつ単一縦
モード特性の向上とレーザ光の損失を小さく抑さえるこ
ととを両立することができる構造を実現することが課題
となる。
に、周期的吸収層を有する短波長の利得結合ＤＦＢ−Ｌ
Ｄに於ては、単一縦モード発振特性を向上させることと
レーザ光の損失を小さく抑えることとを両立させる為
に、回折格子のデューティを０．１〜０．２程度の小さ
な値に高精度に制御されてきた。しかしながら、二光束
干渉露光法（２つのレーザ光線の干渉縞をホトレジスト
に転写することによって半導体基板上に回折格子のパタ
ーンを得る方法）で回折格子のデューティを小さな値に
高精度に制御することは容易ではなかった。その結果、
回折格子の作製時の再現性が悪い為に素子の作製歩留ま
りが低下し、素子特性の再現性にも大きな問題があっ
た。一般に上記の方法で作製される回折格子のデューテ
ィとして最も作製しやすい値は０．５であるにもかかわ
らず、０．１〜０．２といった作製しにくい値を制御し
て作製することには原理的に大きな困難さを含んでい
る。回折格子のデューティを制御しやすく、かつ単一縦
モード特性の向上とレーザ光の損失を小さく抑さえるこ
ととを両立することができる構造を実現することが課題
となる。
【０００９】また、従来の周期的吸収層を有する利得結
合ＤＦＢ−ＬＤに於ては、光吸収層として活性層に比較
的近い禁制帯幅を有する半導体層が用いられてきた。こ
の場合には、誘導放出光が周期的吸収層で吸収されると
きの吸収の程度を示す「吸収係数」が吸収層内の不純物
添加量・不純物の種類・吸収層内の光密度・混晶活性層
の組成ばらつきによる誘導放出光の波長（つまり「光エ
ネルギー」）のばらつきに強く影響され、素子の特性に
ばらつきが生じるほか、素子をレーザ発振させた時にそ
の出力によって光吸収層の吸収係数が大きく変化する
（多くの場合減少する）ことによって単一縦モード特性
が変動する（多くの場合低下する）問題があった。
合ＤＦＢ−ＬＤに於ては、光吸収層として活性層に比較
的近い禁制帯幅を有する半導体層が用いられてきた。こ
の場合には、誘導放出光が周期的吸収層で吸収されると
きの吸収の程度を示す「吸収係数」が吸収層内の不純物
添加量・不純物の種類・吸収層内の光密度・混晶活性層
の組成ばらつきによる誘導放出光の波長（つまり「光エ
ネルギー」）のばらつきに強く影響され、素子の特性に
ばらつきが生じるほか、素子をレーザ発振させた時にそ
の出力によって光吸収層の吸収係数が大きく変化する
（多くの場合減少する）ことによって単一縦モード特性
が変動する（多くの場合低下する）問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
分布帰還型半導体レーザ装置は、活性層近傍に光分布帰
還を与える周期構造を備え、該周期構造が、前記活性層
から発生する誘導放出光に対する吸収係数が周期的に変
化する、周期的吸収層である利得結合分布帰還型半導体
レーザにおいて、前記周期的吸収層が前記誘導放出光に
対して一次の次数を有するものであり、このとき、前記
周期的吸収層の実効的なデューティＤ（ここで、周期的
吸収層が存在する層内において、その周期毎の吸収領域
の割合をＤ（０≦Ｄ≦１）とする）が０．４以上０．８
以下であり、かつ前記周期的吸収層の厚さが６ｎｍ以上
３０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
分布帰還型半導体レーザ装置は、活性層近傍に光分布帰
還を与える周期構造を備え、該周期構造が、前記活性層
から発生する誘導放出光に対する吸収係数が周期的に変
化する、周期的吸収層である利得結合分布帰還型半導体
レーザにおいて、前記周期的吸収層が前記誘導放出光に
対して一次の次数を有するものであり、このとき、前記
周期的吸収層の実効的なデューティＤ（ここで、周期的
吸収層が存在する層内において、その周期毎の吸収領域
の割合をＤ（０≦Ｄ≦１）とする）が０．４以上０．８
以下であり、かつ前記周期的吸収層の厚さが６ｎｍ以上
３０ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１１】本発明に係る請求項２の分布帰還型半導体
レーザ装置は、前記周期的吸収層の実効的なデューティ
Ｄ（ここで、周期的吸収層が存在する層内において、そ
の周期毎の吸収領域の割合をＤ（０≦Ｄ≦１）とする）
が略０．５であることを特徴とするものである。
レーザ装置は、前記周期的吸収層の実効的なデューティ
Ｄ（ここで、周期的吸収層が存在する層内において、そ
の周期毎の吸収領域の割合をＤ（０≦Ｄ≦１）とする）
が略０．５であることを特徴とするものである。
【００１２】本発明に係る請求項３の分布帰還型半導体
レーザ装置は、前記周期的吸収層が、一次の次数を有す
る回折格子で形成され、その断面形状が略矩形であるこ
とを特徴とするものである。
レーザ装置は、前記周期的吸収層が、一次の次数を有す
る回折格子で形成され、その断面形状が略矩形であるこ
とを特徴とするものである。
【００１３】本発明に係る請求項４の分布帰還型半導体
レーザ装置は、前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅
が、前記活性層の実効的な禁制帯幅より小さく、かつ、
前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅と前記活性層の
実効的な禁制帯幅との差が０．１２６ｅＶ以上であるこ
とを特徴とするものである。
レーザ装置は、前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅
が、前記活性層の実効的な禁制帯幅より小さく、かつ、
前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅と前記活性層の
実効的な禁制帯幅との差が０．１２６ｅＶ以上であるこ
とを特徴とするものである。
【００１４】本発明に係る請求項５の分布帰還型半導体
レーザ装置は、前記活性層がバルク状ＡｌxＧａ1-xＡｓ
で形成され、前記周期的光吸収層がバルク状ＡｌyＧａ
1-yＡｓで形成されるとき、ｘ−ｙ≧０．１であること
を特徴とするものである。
レーザ装置は、前記活性層がバルク状ＡｌxＧａ1-xＡｓ
で形成され、前記周期的光吸収層がバルク状ＡｌyＧａ
1-yＡｓで形成されるとき、ｘ−ｙ≧０．１であること
を特徴とするものである。
【００１５】
【作用】請求項１においては、前記周期的吸収層が前記
誘導放出光に対して一次の次数を有するものであり、こ
のとき、前記周期的吸収層の実効的なデューティＤが
０．４以上０．８以下とし、かつ前記周期的吸収層の厚
さが６ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることにより、単一軸
モード発振特性の向上とレーザ光の損失をより小さく抑
えることとの両方が達成されるものである。
誘導放出光に対して一次の次数を有するものであり、こ
のとき、前記周期的吸収層の実効的なデューティＤが
０．４以上０．８以下とし、かつ前記周期的吸収層の厚
さが６ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることにより、単一軸
モード発振特性の向上とレーザ光の損失をより小さく抑
えることとの両方が達成されるものである。
【００１６】請求項２においては、前記周期的吸収層の
実効的なデューティＤが略０．５であることにより、単
一軸モード発振特性の向上とレーザ光の損失をより小さ
く抑えることとの両方がより最適に達成できるものであ
る。
実効的なデューティＤが略０．５であることにより、単
一軸モード発振特性の向上とレーザ光の損失をより小さ
く抑えることとの両方がより最適に達成できるものであ
る。
【００１７】請求項３においては、前記周期的吸収層
が、一次の次数を有する回折格子で形成され、その断面
形状が略矩形であることにより、実効的なデューティが
ほぼ０．５である一次の回折格子のなかで、最も利得結
合を強く生ぜしめることが可能になるものである。
が、一次の次数を有する回折格子で形成され、その断面
形状が略矩形であることにより、実効的なデューティが
ほぼ０．５である一次の回折格子のなかで、最も利得結
合を強く生ぜしめることが可能になるものである。
【００１８】請求項４においては、前記周期的光吸収層
の実効的な禁制帯幅が、前記活性層の実効的な禁制帯幅
より小さく、かつ、前記周期的光吸収層の実効的な禁制
帯幅と前記活性層の実効的な禁制帯幅との差が０．１２
６ｅＶ以上であることにより、活性層から発生する誘導
放出光に対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期
的光吸収層内の光密度や光エネルギーや不純物密度に依
存することがなくなるものである。
の実効的な禁制帯幅が、前記活性層の実効的な禁制帯幅
より小さく、かつ、前記周期的光吸収層の実効的な禁制
帯幅と前記活性層の実効的な禁制帯幅との差が０．１２
６ｅＶ以上であることにより、活性層から発生する誘導
放出光に対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期
的光吸収層内の光密度や光エネルギーや不純物密度に依
存することがなくなるものである。
【００１９】請求項５においては、前記活性層がバルク
状ＡｌxＧａ1-xＡｓで形成され、前記周期的光吸収層が
バルク状ＡｌyＧａ1-yＡｓで形成されるとき、ｘ−ｙ≧
０．１であることにより、活性層から発生する誘導放出
光に対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期的光
吸収層内の光密度や光エネルギーや不純物密度に依存す
ることがなくなると同時に、ＡｌzＧａ1-zＡｓ（０≦Ｚ
≦１）半導体の積層時に重要な因子となる格子定数を一
定に保ったまま、任意の禁制帯幅を選択することが可能
になるものである。
状ＡｌxＧａ1-xＡｓで形成され、前記周期的光吸収層が
バルク状ＡｌyＧａ1-yＡｓで形成されるとき、ｘ−ｙ≧
０．１であることにより、活性層から発生する誘導放出
光に対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期的光
吸収層内の光密度や光エネルギーや不純物密度に依存す
ることがなくなると同時に、ＡｌzＧａ1-zＡｓ（０≦Ｚ
≦１）半導体の積層時に重要な因子となる格子定数を一
定に保ったまま、任意の禁制帯幅を選択することが可能
になるものである。
【００２０】図９に、二光束干渉露光法の概念図を示
す。図９（ａ）に見られるように、９０４と９０５で示
される２つのレーザ光線を、半導体基板９０１上に形成
されたホトレジスト９０２の上に照射すると、９０３で
示されるような正弦波状の光強度分布を有する周期的な
干渉縞が生る。この縞模様をホトレジストに露光するこ
とで半導体基板９０１上に周期的な縞模様を有する回折
格子のパターンを転写することができる。干渉縞を用い
て、例えばポジ型のホトレジストを露光する場合、従来
の小さなデューティの回折格子を作製する場合には、図
９（ｂ）中でＩBで示されている光強度を閾値露光量と
して露光することよって小さなデューティを持つ回折格
子のパターンを得ることになり、他方、デューティ０．
５の回折格子のパターンを得るためにはＩAを閾値露光
量として露光することになる。ここで問題となること
は、現実にはレジストの感度の日毎の変化やプロセス上
のばらつき等により閾値露光量は常に一定値とは限らな
いことであり、ＩA，ＩBといった閾値露光量はその値を
中心として±Δの範囲で変動することになる。ＩAの様
に正弦波状の光分布の中心の露光量を閾値露光量とした
場合、この部分が最もコントラストが高くとれる閾値露
光量であるとともに、ＩAが±Δの範囲で変動した時の
レジスト幅の変動の割合が最も小さくなる閾値露光量で
あるために最も制御が容易となる。他方、ＩBの様に正
弦波の谷底付近が閾値露光量の場合、ＩBが±Δの範囲
で変動したときのレジストパターンの変動量は最も大き
くなり、また、ＩBが図９（ｂ）における「下方向（つ
まり、ＩB−Δ）」に変動した場合にはレジストが完全
に消失してしまうという最悪の状態となる危険性を含ん
でいる為に制御が大変難しい。
す。図９（ａ）に見られるように、９０４と９０５で示
される２つのレーザ光線を、半導体基板９０１上に形成
されたホトレジスト９０２の上に照射すると、９０３で
示されるような正弦波状の光強度分布を有する周期的な
干渉縞が生る。この縞模様をホトレジストに露光するこ
とで半導体基板９０１上に周期的な縞模様を有する回折
格子のパターンを転写することができる。干渉縞を用い
て、例えばポジ型のホトレジストを露光する場合、従来
の小さなデューティの回折格子を作製する場合には、図
９（ｂ）中でＩBで示されている光強度を閾値露光量と
して露光することよって小さなデューティを持つ回折格
子のパターンを得ることになり、他方、デューティ０．
５の回折格子のパターンを得るためにはＩAを閾値露光
量として露光することになる。ここで問題となること
は、現実にはレジストの感度の日毎の変化やプロセス上
のばらつき等により閾値露光量は常に一定値とは限らな
いことであり、ＩA，ＩBといった閾値露光量はその値を
中心として±Δの範囲で変動することになる。ＩAの様
に正弦波状の光分布の中心の露光量を閾値露光量とした
場合、この部分が最もコントラストが高くとれる閾値露
光量であるとともに、ＩAが±Δの範囲で変動した時の
レジスト幅の変動の割合が最も小さくなる閾値露光量で
あるために最も制御が容易となる。他方、ＩBの様に正
弦波の谷底付近が閾値露光量の場合、ＩBが±Δの範囲
で変動したときのレジストパターンの変動量は最も大き
くなり、また、ＩBが図９（ｂ）における「下方向（つ
まり、ＩB−Δ）」に変動した場合にはレジストが完全
に消失してしまうという最悪の状態となる危険性を含ん
でいる為に制御が大変難しい。
【００２１】本発明においては、周期的吸収層をなす回
折格子の実効的なデューティは０．５に制御されている
ことが好ましい。というのも、回折格子のデューティは
０．５が最も作成し易く、尚且つ利得結合が強く生じる
値であるからである。また、この周期的吸収層の実効的
なデューティは０．４以上０．８以下の程度の範囲でば
らついていても、素子間やロット間の実効的なデューテ
ィの中心値または平均値が略０．５であれば実質的に
０．５に制御されていると考えることができる。本願発
明による構成では、従来の０．１〜０．２といった小さ
なデューティとは異なり、回折格子のデューティを０．
５前後の値とすることによって、回折格子の作製が容易
になっており、工業上有効である。
折格子の実効的なデューティは０．５に制御されている
ことが好ましい。というのも、回折格子のデューティは
０．５が最も作成し易く、尚且つ利得結合が強く生じる
値であるからである。また、この周期的吸収層の実効的
なデューティは０．４以上０．８以下の程度の範囲でば
らついていても、素子間やロット間の実効的なデューテ
ィの中心値または平均値が略０．５であれば実質的に
０．５に制御されていると考えることができる。本願発
明による構成では、従来の０．１〜０．２といった小さ
なデューティとは異なり、回折格子のデューティを０．
５前後の値とすることによって、回折格子の作製が容易
になっており、工業上有効である。
【００２２】ところで、デューティ０．５の回折格子を
用いた場合には、従来例の中で述べた、単一縦モード発
振特性の向上とレーザ光の損失を小さく抑えることとの
両立を満足させる構造に関して十分に最適化を行う必要
が生じる。ここで、単一縦モード発振特性の程度を示す
指標として、次式
用いた場合には、従来例の中で述べた、単一縦モード発
振特性の向上とレーザ光の損失を小さく抑えることとの
両立を満足させる構造に関して十分に最適化を行う必要
が生じる。ここで、単一縦モード発振特性の程度を示す
指標として、次式
【００２３】
【数１】
【００２４】で定義される利得結合定数κg（κgが大き
い方が単一縦モード特性が良い）を導入し、また、レー
ザ光の損失の程度を示す指標として、次式
い方が単一縦モード特性が良い）を導入し、また、レー
ザ光の損失の程度を示す指標として、次式
【００２５】
【数２】
【００２６】で定義される周期的吸収層による平均吸収
損失αo（αoが小さい方がレーザ光の損失が少ない）を
導入する。単一縦モード性を表すκgと損失を表すαoに
は、図１０に示される様な一定の関係がある。（ただ
し、図中では回折格子のデューティは０．５、回折格子
の形状は矩形を仮定している。）回折格子の次数に関し
て着目すると、回折格子の次数が小さい程、単一縦モー
ド性を表すκgを大きくしながら損失を表すαoを小さく
することができ、単一縦モード発振特性の向上とレーザ
光の損失を小さく抑えることとの両立の為には一次の回
折格子が最も望ましいことが分かる。式（１’），
（２）より、αoは周期的吸収層の厚さｄabsと共に単調
に増加することになり、図１０の横軸は周期的吸収層の
厚さｄabsに読み変えることができる。つまり、ある特
定のκg（つまり、ある良好な単一縦モード特性）を得
る為に必要な周期的吸収層の厚さは回折格子の次数によ
って異なり、低次の回折格子ほど吸収層を薄くすること
ができ、吸収層が薄い事によって損失αoが十分に小さ
くなると理解される。よって、請求項１の構成である一
次の回折格子と、薄い範囲の吸収層を用いることで「単
一縦モード発振特性の向上」と「レーザ光の損失を小さ
く抑える」こととの両立が達成される効果が生じること
になる。
損失αo（αoが小さい方がレーザ光の損失が少ない）を
導入する。単一縦モード性を表すκgと損失を表すαoに
は、図１０に示される様な一定の関係がある。（ただ
し、図中では回折格子のデューティは０．５、回折格子
の形状は矩形を仮定している。）回折格子の次数に関し
て着目すると、回折格子の次数が小さい程、単一縦モー
ド性を表すκgを大きくしながら損失を表すαoを小さく
することができ、単一縦モード発振特性の向上とレーザ
光の損失を小さく抑えることとの両立の為には一次の回
折格子が最も望ましいことが分かる。式（１’），
（２）より、αoは周期的吸収層の厚さｄabsと共に単調
に増加することになり、図１０の横軸は周期的吸収層の
厚さｄabsに読み変えることができる。つまり、ある特
定のκg（つまり、ある良好な単一縦モード特性）を得
る為に必要な周期的吸収層の厚さは回折格子の次数によ
って異なり、低次の回折格子ほど吸収層を薄くすること
ができ、吸収層が薄い事によって損失αoが十分に小さ
くなると理解される。よって、請求項１の構成である一
次の回折格子と、薄い範囲の吸収層を用いることで「単
一縦モード発振特性の向上」と「レーザ光の損失を小さ
く抑える」こととの両立が達成される効果が生じること
になる。
【００２７】この周期的吸収層の厚さに関して最適な範
囲を実験的に検討したところ、６ｎｍ〜３０ｎｍの範囲
の十分に薄い周期的吸収層とすることで、上記の効果が
達成される事を確かめた。６ｎｍよりも薄い場合には、
一次の回折格子でも十分なκgが得られなくなるために
単一縦モード発振特性が悪化し、３０ｎｍよりも厚い場
合には損失αoが大きくなりすぎるためにレーザ発振に
必要な電流が大幅に増加することになり、不適当であ
る。
囲を実験的に検討したところ、６ｎｍ〜３０ｎｍの範囲
の十分に薄い周期的吸収層とすることで、上記の効果が
達成される事を確かめた。６ｎｍよりも薄い場合には、
一次の回折格子でも十分なκgが得られなくなるために
単一縦モード発振特性が悪化し、３０ｎｍよりも厚い場
合には損失αoが大きくなりすぎるためにレーザ発振に
必要な電流が大幅に増加することになり、不適当であ
る。
【００２８】
【実施例】図１は本発明の第一の実施例の利得結合ＤＦ
Ｂ−ＬＤの構造を示す図である。この実施例は、まず、
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓク
ラッド層１０２を１μｍ、ｕｎ−Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ
活性層１０３を０．０８μｍ、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
キャリアバリア層１０４を０．２μｍ、ｐ−Ａｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓ第一ガイド層１０５を０．０５８μｍ、ｎ−
ＧａＡｓ光吸収層１０６を１２ｎｍを、有機金属気相成
長法を用いた第一回目のエピタキシャル成長により形成
する。続いて、成長層の最上層である光吸収層１０６上
に、希釈したポジ型レジストを約５０ｎｍ塗布した後、
屈折率１．５４を持つプリズムを通した二光束干渉露光
によってピッチ０．１１μｍを持つレジストマスクを作
製する。引き続いて塩酸／過酸化水素水／純水の混液に
よるウエットエッチングにより深さ０．０３μｍの矩形
形状回折格子１０７を作製する。このときの回折格子の
デューティは、約０．５であった。次にこの上に第二回
目のエピタキシャル成長によりｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａ
ｓ第二ガイド層１０８を０．０３μｍ、ｐ−Ａｌ0.75Ｇ
ａ0.25Ａｓ上クラッド層１０９を０．８μｍ、ｐ+−Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１０を０．５μｍ、第二回目のエ
ピタキシャル成長により形成する。凹凸をもつ回折格子
の上に、第二回目のエピタキシャル成長によって混晶比
ｘ＝０．３以下のＡｌxＧａ1-xＡｓを最初に再成長する
ことによって回折格子が平坦に埋め込まれ、その上に成
長する上クラッド層の結晶性が向上する。
Ｂ−ＬＤの構造を示す図である。この実施例は、まず、
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓク
ラッド層１０２を１μｍ、ｕｎ−Ａｌ0.13Ｇａ0.87Ａｓ
活性層１０３を０．０８μｍ、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
キャリアバリア層１０４を０．２μｍ、ｐ−Ａｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓ第一ガイド層１０５を０．０５８μｍ、ｎ−
ＧａＡｓ光吸収層１０６を１２ｎｍを、有機金属気相成
長法を用いた第一回目のエピタキシャル成長により形成
する。続いて、成長層の最上層である光吸収層１０６上
に、希釈したポジ型レジストを約５０ｎｍ塗布した後、
屈折率１．５４を持つプリズムを通した二光束干渉露光
によってピッチ０．１１μｍを持つレジストマスクを作
製する。引き続いて塩酸／過酸化水素水／純水の混液に
よるウエットエッチングにより深さ０．０３μｍの矩形
形状回折格子１０７を作製する。このときの回折格子の
デューティは、約０．５であった。次にこの上に第二回
目のエピタキシャル成長によりｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａ
ｓ第二ガイド層１０８を０．０３μｍ、ｐ−Ａｌ0.75Ｇ
ａ0.25Ａｓ上クラッド層１０９を０．８μｍ、ｐ+−Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１０を０．５μｍ、第二回目のエ
ピタキシャル成長により形成する。凹凸をもつ回折格子
の上に、第二回目のエピタキシャル成長によって混晶比
ｘ＝０．３以下のＡｌxＧａ1-xＡｓを最初に再成長する
ことによって回折格子が平坦に埋め込まれ、その上に成
長する上クラッド層の結晶性が向上する。
【００２９】次に、ホトリソグラフィーを用いて幅３μ
ｍのストライプ状のレジストマスクを形成し、ウエット
エッチングを用いてｐ+−ＧａＡｓコンタクト層１１０
とｐ−Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ上クラッド層１０９を幅３
μｍのストライプ状に残して部分除去し、第二ガイド層
１０８の最表面をエッチング停止層とすることで深さの
制御性に優れたリッジ構造を作製することができる。リ
ッジ形状を作製した後、表面全面にプラズマＣＶＤ法に
より窒化珪素の絶縁膜１１１を約０．２μｍ形成した
後、リッジの頂上の絶縁膜だけを除去する。最後に基板
１０１の裏面を厚さ約１００μｍにまで薄層化し、表
面、裏面に電極１１２，１１３を真空蒸着により形成し
て、素子が完成する。
ｍのストライプ状のレジストマスクを形成し、ウエット
エッチングを用いてｐ+−ＧａＡｓコンタクト層１１０
とｐ−Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ上クラッド層１０９を幅３
μｍのストライプ状に残して部分除去し、第二ガイド層
１０８の最表面をエッチング停止層とすることで深さの
制御性に優れたリッジ構造を作製することができる。リ
ッジ形状を作製した後、表面全面にプラズマＣＶＤ法に
より窒化珪素の絶縁膜１１１を約０．２μｍ形成した
後、リッジの頂上の絶縁膜だけを除去する。最後に基板
１０１の裏面を厚さ約１００μｍにまで薄層化し、表
面、裏面に電極１１２，１１３を真空蒸着により形成し
て、素子が完成する。
【００３０】素子は０〜１００℃の温度範囲で単一縦モ
ード発振が見られた。室温における閾値電流は素子長２
５０μｍの時に３０ｍＡ，効率は０．３５Ｗ／Ａと、良
好であった。
ード発振が見られた。室温における閾値電流は素子長２
５０μｍの時に３０ｍＡ，効率は０．３５Ｗ／Ａと、良
好であった。
【００３１】本実施例の構成に於ては、κgは２０ｃｍ
-1，αoは５５ｃｍ-1であり、単一縦モード発振を生じ
る利得結合ＤＦＢ−ＬＤとして機能するのに十分に大き
なκgと、発振閾値電流が十分に小さくなるだけの小さ
なαoになっていた。
-1，αoは５５ｃｍ-1であり、単一縦モード発振を生じ
る利得結合ＤＦＢ−ＬＤとして機能するのに十分に大き
なκgと、発振閾値電流が十分に小さくなるだけの小さ
なαoになっていた。
【００３２】図１に示された構造において、他の構造は
そのままとし、吸収層１０６の厚さｄabsだけを種々の
大きさに変化させた構造を作製し、そのκgとαoを見積
もった結果を図２に示す。κgとαoは共に、ｄabsの増
加と共に単調に増加する。ｄabsが６ｎｍよりも薄いも
の、つまりκgが９ｃｍ-1よりも小さい素子では、単一
縦モード発振を得ることができなかった為、ｄabsは少
なくとも６ｎｍ以上であることが要求されことがわかっ
た。他方、ｄabsが３０ｎｍよりも厚いもの、つまりαo
が２７５ｃｍ-1を超える素子では、発振閾値電流が５０
０ｍＡを超えると共に、効率が０．０１Ｗ／Ａを下回る
低い値に留まり、動作電力が著しく上昇して実用になら
なかった為、ｄabsは３０ｎｍ以下にする必要があっ
た。ｄabsが６ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲であれば、
吸収性回折格子の厚さが非常に薄いにもかかわらず一次
の回折格子であることからκgとして大きな値を確保す
ることができ、かつ、吸収層厚が薄い為に損失αoが低
く抑さえて小さな電流で動作する構造が実現されること
になる。より最適な値としては、κgとして２０ｃｍ-1
以上あることが望ましく、αoとしては１１０ｃｍ-1以
下であることが望ましかった。このことから、ｄabsは
１２ｎｍ以上２０ｎｍ以下がより好ましい範囲となる。
そのままとし、吸収層１０６の厚さｄabsだけを種々の
大きさに変化させた構造を作製し、そのκgとαoを見積
もった結果を図２に示す。κgとαoは共に、ｄabsの増
加と共に単調に増加する。ｄabsが６ｎｍよりも薄いも
の、つまりκgが９ｃｍ-1よりも小さい素子では、単一
縦モード発振を得ることができなかった為、ｄabsは少
なくとも６ｎｍ以上であることが要求されことがわかっ
た。他方、ｄabsが３０ｎｍよりも厚いもの、つまりαo
が２７５ｃｍ-1を超える素子では、発振閾値電流が５０
０ｍＡを超えると共に、効率が０．０１Ｗ／Ａを下回る
低い値に留まり、動作電力が著しく上昇して実用になら
なかった為、ｄabsは３０ｎｍ以下にする必要があっ
た。ｄabsが６ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲であれば、
吸収性回折格子の厚さが非常に薄いにもかかわらず一次
の回折格子であることからκgとして大きな値を確保す
ることができ、かつ、吸収層厚が薄い為に損失αoが低
く抑さえて小さな電流で動作する構造が実現されること
になる。より最適な値としては、κgとして２０ｃｍ-1
以上あることが望ましく、αoとしては１１０ｃｍ-1以
下であることが望ましかった。このことから、ｄabsは
１２ｎｍ以上２０ｎｍ以下がより好ましい範囲となる。
【００３３】図３（ａ），（ｂ）に、図１に示された構
造の素子において、二光束干渉露光法による回折格子作
製時に閾値露光量がばらつき、作製された回折格子のデ
ューティが狙いの０．５から変化した素子のκgとαoの
変化の様子を示す。本実施例では回折格子のデューティ
は０．５であったが、たとえ回折格子のデューティが
０．４〜０．８の範囲でばらついたとしても、狙いのκ
g（デューティ０．５で２０ｃｍ-1）の８０％以上の値
が確保され、予め設計された特性をもつ利得結合ＤＦＢ
−ＬＤとして機能するのに十分である。このことは、本
発明では回折格子のデューティが０．５を中心とする作
製が容易な値であるとともに、作られる素子側でもデュ
ーティが０．４〜０．８の範囲のばらつきが許容されて
制御性に対する要求が緩くなっており、作製方法側・素
子構造側の両面から再現性に優れた構造であることが示
される結果となっている。なお、本実施例では光吸収層
１０６の導電型が周囲の層と反転しているが、周囲の層
と同じ導電型であっても上記の効果は同じである。
造の素子において、二光束干渉露光法による回折格子作
製時に閾値露光量がばらつき、作製された回折格子のデ
ューティが狙いの０．５から変化した素子のκgとαoの
変化の様子を示す。本実施例では回折格子のデューティ
は０．５であったが、たとえ回折格子のデューティが
０．４〜０．８の範囲でばらついたとしても、狙いのκ
g（デューティ０．５で２０ｃｍ-1）の８０％以上の値
が確保され、予め設計された特性をもつ利得結合ＤＦＢ
−ＬＤとして機能するのに十分である。このことは、本
発明では回折格子のデューティが０．５を中心とする作
製が容易な値であるとともに、作られる素子側でもデュ
ーティが０．４〜０．８の範囲のばらつきが許容されて
制御性に対する要求が緩くなっており、作製方法側・素
子構造側の両面から再現性に優れた構造であることが示
される結果となっている。なお、本実施例では光吸収層
１０６の導電型が周囲の層と反転しているが、周囲の層
と同じ導電型であっても上記の効果は同じである。
【００３４】比較の為に、図１に示された構造に対し、
他の構造をそのままにして、従来例に見られる３次の回
折格子を適用した場合、κgを稼ぐ為に吸収層の厚さを
０．０６μｍにまで厚くする必要がある。図４（ａ），
（ｂ）に０．０６μｍの吸収層を有する３次の回折格子
を適用した場合の回折格子のデューティとκg，αoの相
関を示す。吸収層が厚いために過剰なαoの影響が大き
く、最も作製しやすい回折格子のデューティ０．５では
αoが３２０ｃｍ-1にも達する為に実用にはならない。
αoを抑さえるためにデューティを０．１〜０．３付近
に収まる低デューティ構造にする必要がある。この場
合、狙いのκg値（デューティ０．１７５で２０ｃ
ｍ-1）の８０％以上の値を確保する為にはデューティを
０．１２〜０．２５の範囲に制御する必要がある。特に
デューティ０．３３付近でκgがゼロにまで落ち込む点
が存在し、作製プロセスの制御性に対する要求が厳しく
なり、再現性に難が生じ、素子間やロット間の回折格子
のデューティのばらつきに弱い構造となってしまう。
他の構造をそのままにして、従来例に見られる３次の回
折格子を適用した場合、κgを稼ぐ為に吸収層の厚さを
０．０６μｍにまで厚くする必要がある。図４（ａ），
（ｂ）に０．０６μｍの吸収層を有する３次の回折格子
を適用した場合の回折格子のデューティとκg，αoの相
関を示す。吸収層が厚いために過剰なαoの影響が大き
く、最も作製しやすい回折格子のデューティ０．５では
αoが３２０ｃｍ-1にも達する為に実用にはならない。
αoを抑さえるためにデューティを０．１〜０．３付近
に収まる低デューティ構造にする必要がある。この場
合、狙いのκg値（デューティ０．１７５で２０ｃ
ｍ-1）の８０％以上の値を確保する為にはデューティを
０．１２〜０．２５の範囲に制御する必要がある。特に
デューティ０．３３付近でκgがゼロにまで落ち込む点
が存在し、作製プロセスの制御性に対する要求が厳しく
なり、再現性に難が生じ、素子間やロット間の回折格子
のデューティのばらつきに弱い構造となってしまう。
【００３５】一方、活性層と光吸収層との組み合わせに
関しては、活性層の材料がＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ、光吸
収層の材料がＧａＡｓであり、活性層と光吸収層との禁
制帯幅の差が０．１６６ｅＶと大きくなっている。その
為に周期的光吸収層の吸収係数が安定し、良好な単一縦
モード特性が再現性良く得られた。
関しては、活性層の材料がＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ、光吸
収層の材料がＧａＡｓであり、活性層と光吸収層との禁
制帯幅の差が０．１６６ｅＶと大きくなっている。その
為に周期的光吸収層の吸収係数が安定し、良好な単一縦
モード特性が再現性良く得られた。
【００３６】図５（ａ）にｎ型ＧａＡｓ、（ｂ）にｐ型
ＧａＡｓの吸収係数の光エネルギー依存性を示す。半導
体レーザの場合には添加する不純物密度は５×１０17〜
２×１０18ｃｍ-3程度に制御されており、この範囲にお
けるＧａＡｓに関してはｎ型，ｐ型の何れの場合におい
ても光エネルギー１．５５ｅＶ以下ではＧａＡｓの吸収
係数がＧａＡｓに含まれる不純物の密度に大きく依存し
ており、安定した吸収係数が確保されない。さらに、光
エネルギー１．５５ｅＶ以下ではＧａＡｓの吸収係数が
光エネルギーに大きく依存するため、半導体の混晶から
なる活性層の混晶比が素子間やロット間でばらついた場
合、活性層から発生される誘導放出光のエネルギー（つ
まり波長）が変動し、その為に素子間やロット間で周期
的吸収層の吸収係数がばらつく結果となって素子特性の
再現性に問題が生じる。一方で光エネルギー１．５５ｅ
Ｖ以上の光に対してはＧａＡｓの吸収係数は不純物密度
や光エネルギーに依存せずにほぼ一定値１２０００〜１
５０００ｃｍ-1の大きな値が確保され、素子作製時の再
現性、素子動作の安定性に優れる構造となる。ＧａＡｓ
の禁制帯幅は１．４２４ｅＶであることから、活性層と
吸収層との禁制帯幅の差が０．１２６ｅＶ以上あれば上
記の効果が期待できることになる。ＡｌＧａＡｓに限ら
ず、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）（Ｐ，Ａｓ，Ｎ），（Ｚｎ，
Ｍｇ，Ｃｄ）（Ｓ，Ｓｅ）等を含む他の材料系に対して
も、活性層と光吸収層との禁制帯幅の差が０．１２６ｅ
Ｖ以上あれば同様の効果が生じる。活性層・光吸収層の
うち少なくとも一方が量子井戸構造の場合、最もエネル
ギーが低い量子準位間での遷移エネルギーを実効的な禁
制帯幅とみなすことで上記が成り立つことから、活性層
・光吸収層は量子井戸構造であっても良い。また、本実
施例の様に、Ａｌ混晶比を変えることで格子定数を一定
に保ちながら自由に禁制帯幅を選択することができるＡ
ｌxＧａ1-xＡｓ系の材料では、活性層ＡｌxＧａ1-xＡｓ
と周期的光吸収層ＡｌyＧａ1-yＡｓとの混晶比の差ｘ−
ｙが０．１以上であることが禁制帯幅の差が０．１２６
ｅＶ以上となる条件となり、安定した吸収係数を有する
条件に相当する。なお、本実施例では光吸収層１０６の
導電型が周囲の層と反転しているが、周囲の層と同じ導
電型であっても上記の効果は同じである。
ＧａＡｓの吸収係数の光エネルギー依存性を示す。半導
体レーザの場合には添加する不純物密度は５×１０17〜
２×１０18ｃｍ-3程度に制御されており、この範囲にお
けるＧａＡｓに関してはｎ型，ｐ型の何れの場合におい
ても光エネルギー１．５５ｅＶ以下ではＧａＡｓの吸収
係数がＧａＡｓに含まれる不純物の密度に大きく依存し
ており、安定した吸収係数が確保されない。さらに、光
エネルギー１．５５ｅＶ以下ではＧａＡｓの吸収係数が
光エネルギーに大きく依存するため、半導体の混晶から
なる活性層の混晶比が素子間やロット間でばらついた場
合、活性層から発生される誘導放出光のエネルギー（つ
まり波長）が変動し、その為に素子間やロット間で周期
的吸収層の吸収係数がばらつく結果となって素子特性の
再現性に問題が生じる。一方で光エネルギー１．５５ｅ
Ｖ以上の光に対してはＧａＡｓの吸収係数は不純物密度
や光エネルギーに依存せずにほぼ一定値１２０００〜１
５０００ｃｍ-1の大きな値が確保され、素子作製時の再
現性、素子動作の安定性に優れる構造となる。ＧａＡｓ
の禁制帯幅は１．４２４ｅＶであることから、活性層と
吸収層との禁制帯幅の差が０．１２６ｅＶ以上あれば上
記の効果が期待できることになる。ＡｌＧａＡｓに限ら
ず、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）（Ｐ，Ａｓ，Ｎ），（Ｚｎ，
Ｍｇ，Ｃｄ）（Ｓ，Ｓｅ）等を含む他の材料系に対して
も、活性層と光吸収層との禁制帯幅の差が０．１２６ｅ
Ｖ以上あれば同様の効果が生じる。活性層・光吸収層の
うち少なくとも一方が量子井戸構造の場合、最もエネル
ギーが低い量子準位間での遷移エネルギーを実効的な禁
制帯幅とみなすことで上記が成り立つことから、活性層
・光吸収層は量子井戸構造であっても良い。また、本実
施例の様に、Ａｌ混晶比を変えることで格子定数を一定
に保ちながら自由に禁制帯幅を選択することができるＡ
ｌxＧａ1-xＡｓ系の材料では、活性層ＡｌxＧａ1-xＡｓ
と周期的光吸収層ＡｌyＧａ1-yＡｓとの混晶比の差ｘ−
ｙが０．１以上であることが禁制帯幅の差が０．１２６
ｅＶ以上となる条件となり、安定した吸収係数を有する
条件に相当する。なお、本実施例では光吸収層１０６の
導電型が周囲の層と反転しているが、周囲の層と同じ導
電型であっても上記の効果は同じである。
【００３７】図６は本発明の第二の実施例の利得結合Ｄ
ＦＢ−ＬＤの構造を示す図である。この実施例は、ま
ず、ｎ−ＧａＡｓ基板６０１上にｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45
Ａｓ第一下クラッド層６０２を１．０μｍ、Ａｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓガイド層６０３を０．１μｍ、有機金属気相
成長法による第一回目のエピタキシャル成長により形成
する。成長層の最上層であるガイド層６０３上に空気中
での二光束干渉露光法とウエットエッチングにより２次
の三角形状回折格子（ピッチ約０．２４μｍ）を作製す
る。次にこの上に図７（ａ）に示すようにフォトレジス
ト７０３を二次の三角形状回折格子７０２の上に形成し
た後、現像液に浸し、（ｂ）図に示す様にレジストの未
感光部の膜減り現象を利用して回折格子のエッチング面
を部分的に露出させてから、（ｃ）図に示す様に第二回
目のウエットエッチングを用いて回折格子の一部分７０
４をエッチングし、（ｄ）図に示す様に（ａ）図に示さ
れた回折格子の半分の周期、つまり一次の周期（ピッチ
約０．１２μｍ）を持つ、深さ約３３ｎｍの回折格子７
０５を得る。
ＦＢ−ＬＤの構造を示す図である。この実施例は、ま
ず、ｎ−ＧａＡｓ基板６０１上にｎ−Ａｌ0.55Ｇａ0.45
Ａｓ第一下クラッド層６０２を１．０μｍ、Ａｌ0.25Ｇ
ａ0.75Ａｓガイド層６０３を０．１μｍ、有機金属気相
成長法による第一回目のエピタキシャル成長により形成
する。成長層の最上層であるガイド層６０３上に空気中
での二光束干渉露光法とウエットエッチングにより２次
の三角形状回折格子（ピッチ約０．２４μｍ）を作製す
る。次にこの上に図７（ａ）に示すようにフォトレジス
ト７０３を二次の三角形状回折格子７０２の上に形成し
た後、現像液に浸し、（ｂ）図に示す様にレジストの未
感光部の膜減り現象を利用して回折格子のエッチング面
を部分的に露出させてから、（ｃ）図に示す様に第二回
目のウエットエッチングを用いて回折格子の一部分７０
４をエッチングし、（ｄ）図に示す様に（ａ）図に示さ
れた回折格子の半分の周期、つまり一次の周期（ピッチ
約０．１２μｍ）を持つ、深さ約３３ｎｍの回折格子７
０５を得る。
【００３８】この回折格子の上に、第二回目のエピタキ
シャル成長によりｎ−ＧａＡｓ光吸収層６０４を３０ｎ
ｍ成長する。このとき光吸収層６０４は図６中に見られ
るように三角形状の回折格子の谷間だけに結晶成長す
る。この時、光吸収層による吸収性回折格子は三角形状
となる。周期的吸収層が存在する層内において、その周
期毎の吸収領域の割合（体積比）を実効的なデューティ
Ｄ（０≦Ｄ≦１）であるとすると、一般にＤは式（３）
で与えられる。
シャル成長によりｎ−ＧａＡｓ光吸収層６０４を３０ｎ
ｍ成長する。このとき光吸収層６０４は図６中に見られ
るように三角形状の回折格子の谷間だけに結晶成長す
る。この時、光吸収層による吸収性回折格子は三角形状
となる。周期的吸収層が存在する層内において、その周
期毎の吸収領域の割合（体積比）を実効的なデューティ
Ｄ（０≦Ｄ≦１）であるとすると、一般にＤは式（３）
で与えられる。
【００３９】
【数３】
【００４０】本実施例での吸収性回折格子の実効的なデ
ューティＤはほぼ０．４であった。このような考え方の
もとで、吸収性回折格子のデューティは矩形以外の形状
に対しても定義される。式（３）で与えられる実効的な
デューティＤが実質的に０．４〜０．８に制御されてい
ることが本発明の主旨であり、吸収性回折格子の形状に
は限定されない。
ューティＤはほぼ０．４であった。このような考え方の
もとで、吸収性回折格子のデューティは矩形以外の形状
に対しても定義される。式（３）で与えられる実効的な
デューティＤが実質的に０．４〜０．８に制御されてい
ることが本発明の主旨であり、吸収性回折格子の形状に
は限定されない。
【００４１】次に光吸収層６０４の上に連続的にｎ−Ａ
ｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第二下クラッド層６０５を０．１μ
ｍ、ｕｎ−ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓからなる多重
量子井戸活性層６０６、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上クラ
ッド層６０７を１．５μｍ、ｐ+−ＧａＡｓコンタクト
層６０８を０．５μｍを第二回目のエピタキシャル成長
により形成する。
ｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第二下クラッド層６０５を０．１μ
ｍ、ｕｎ−ＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓからなる多重
量子井戸活性層６０６、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上クラ
ッド層６０７を１．５μｍ、ｐ+−ＧａＡｓコンタクト
層６０８を０．５μｍを第二回目のエピタキシャル成長
により形成する。
【００４２】次に、全面に電子ビーム蒸着法によって厚
さ０．２μｍの酸化硅素の絶縁膜６０９を蒸着した後、
ホトリソグラフィーとウエットエッチングを用いて絶縁
膜を幅１０μｍのストライプ状に除去する。最後に基板
６０１の裏面を厚さ約１００μｍにまで薄層化し、表
面、裏面に電極６１０，６１１を真空蒸着で形成して、
素子が完成する。
さ０．２μｍの酸化硅素の絶縁膜６０９を蒸着した後、
ホトリソグラフィーとウエットエッチングを用いて絶縁
膜を幅１０μｍのストライプ状に除去する。最後に基板
６０１の裏面を厚さ約１００μｍにまで薄層化し、表
面、裏面に電極６１０，６１１を真空蒸着で形成して、
素子が完成する。
【００４３】素子は０〜８０℃の温度範囲で発振波長８
００ｎｍを有する単一縦モード発振が見られた。室温に
おける閾値電流は１５０ｍＡであり、一次の吸収性回折
格子を採用した効果により十分に低い閾値電流でのレー
ザ発振が得られた。
００ｎｍを有する単一縦モード発振が見られた。室温に
おける閾値電流は１５０ｍＡであり、一次の吸収性回折
格子を採用した効果により十分に低い閾値電流でのレー
ザ発振が得られた。
【００４４】本実施例の構成に於ては、κgは４０ｃｍ
-1，αoは１１０ｃｍ-1であり、単一縦モード発振を生
じる利得結合ＤＦＢ−ＬＤとして機能するのに十分に大
きなκgと、発振閾値電流が十分に小さくなるだけの小
さなαoとなっていた。
-1，αoは１１０ｃｍ-1であり、単一縦モード発振を生
じる利得結合ＤＦＢ−ＬＤとして機能するのに十分に大
きなκgと、発振閾値電流が十分に小さくなるだけの小
さなαoとなっていた。
【００４５】一方、活性層と光吸収層との組み合わせに
関しては、活性層の材料がＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓの多重量子井戸、光吸収層の材料がＧａＡｓであり、
活性層の最低量子準位と光吸収層との禁制帯幅の差が
０．１２６ｅＶと大きくなっていた。その為に周期的光
吸収層の吸収係数が安定し、良好な単一縦モード特性が
再現性良く得られた。
関しては、活性層の材料がＧａＡｓ／Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａ
ｓの多重量子井戸、光吸収層の材料がＧａＡｓであり、
活性層の最低量子準位と光吸収層との禁制帯幅の差が
０．１２６ｅＶと大きくなっていた。その為に周期的光
吸収層の吸収係数が安定し、良好な単一縦モード特性が
再現性良く得られた。
【００４６】なお、以上の実施例ではＡｌＧａＡｓを材
料としたものだけを示したが、吸収係数が周期的に変化
する構造を含む利得結合ＤＦＢ−ＬＤであれば、その材
料系は上記実施例のものに限定されるものでは無く、
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）（Ｐ，Ａｓ，Ｎ）や（Ｚｎ，Ｍ
ｇ，Ｃｄ）（Ｓ，Ｓｅ）等を含む他の材料系に対しても
本発明を適用することができることは言うまでもない。
さらに、光伝搬領域に沿ったストライプ状の領域の形状
や作製方法に限定が生じるものでは無い。
料としたものだけを示したが、吸収係数が周期的に変化
する構造を含む利得結合ＤＦＢ−ＬＤであれば、その材
料系は上記実施例のものに限定されるものでは無く、
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）（Ｐ，Ａｓ，Ｎ）や（Ｚｎ，Ｍ
ｇ，Ｃｄ）（Ｓ，Ｓｅ）等を含む他の材料系に対しても
本発明を適用することができることは言うまでもない。
さらに、光伝搬領域に沿ったストライプ状の領域の形状
や作製方法に限定が生じるものでは無い。
【００４７】また、屈折率の摂動と利得（損失）の摂動
との周期が等しく位相がずれている構造や、周期的光吸
収層を光伝搬領域に沿ったストライプ状の領域の外側に
配置する構造に対しても本発明を適用することができ
る。
との周期が等しく位相がずれている構造や、周期的光吸
収層を光伝搬領域に沿ったストライプ状の領域の外側に
配置する構造に対しても本発明を適用することができ
る。
【００４８】
【発明の効果】請求項１の分布帰還型半導体レーザ装置
によれば、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収
損失を得ることができ、制御性、再現性にすぐれた分布
帰還型半導体レーザを提供することが可能となる。
によれば、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収
損失を得ることができ、制御性、再現性にすぐれた分布
帰還型半導体レーザを提供することが可能となる。
【００４９】請求項２の分布帰還型半導体レーザ装置に
よれば、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収損
失を得ることがより最適に行えるため、再現性にすぐれ
た分布帰還型半導体レーザを提供することが可能とな
る。
よれば、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収損
失を得ることがより最適に行えるため、再現性にすぐれ
た分布帰還型半導体レーザを提供することが可能とな
る。
【００５０】請求項３の分布帰還型半導体レーザ装置に
よれば、一次の回折格子の内、最も利得結合を強く生ぜ
しめることができ、より効率のよい分布帰還型半導体レ
ーザを提供することが可能となる。
よれば、一次の回折格子の内、最も利得結合を強く生ぜ
しめることができ、より効率のよい分布帰還型半導体レ
ーザを提供することが可能となる。
【００５１】請求項４の分布帰還型半導体レーザ装置に
よれば、活性層から発生する誘導放出光に対する周期的
光吸収層の吸収係数がその周期的吸収層内の光密度や光
エネルギーや不純物密度に依存せず、その結果、周期的
吸収層による利得結合定数が素子間やロット間で安定
し、素子特性の再現性が向上するものである。
よれば、活性層から発生する誘導放出光に対する周期的
光吸収層の吸収係数がその周期的吸収層内の光密度や光
エネルギーや不純物密度に依存せず、その結果、周期的
吸収層による利得結合定数が素子間やロット間で安定
し、素子特性の再現性が向上するものである。
【００５２】請求項５の分布帰還型半導体レーザ装置に
よれば、活性層から発生する誘導放出光に対する周期的
光吸収層の吸収係数がその周期的吸収層内の光密度や光
エネルギーや不純物密度に依存せず、その結果、周期的
吸収層による利得結合定数が素子間やロット間で安定し
すると共に、格子定数のための整合性を考えることな
く、素子特性の再現性が向上するものである。
よれば、活性層から発生する誘導放出光に対する周期的
光吸収層の吸収係数がその周期的吸収層内の光密度や光
エネルギーや不純物密度に依存せず、その結果、周期的
吸収層による利得結合定数が素子間やロット間で安定し
すると共に、格子定数のための整合性を考えることな
く、素子特性の再現性が向上するものである。
【００５３】すなわち、本発明の利得結合ＤＦＢ−ＬＤ
では、従来低デューティの回折格子が用いられてきた短
波長での周期的吸収層を有する利得結合ＤＦＢ−ＬＤに
於て、デューティ０．４〜０．８の一次吸収性回折格子
を用い、最適に制御された薄い周期的吸収層を用いるこ
とにより、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収
損失を得ることができる効果をもたらせる。
では、従来低デューティの回折格子が用いられてきた短
波長での周期的吸収層を有する利得結合ＤＦＢ−ＬＤに
於て、デューティ０．４〜０．８の一次吸収性回折格子
を用い、最適に制御された薄い周期的吸収層を用いるこ
とにより、良好な単一縦モード特性と十分に小さな吸収
損失を得ることができる効果をもたらせる。
【００５４】また、デューティ０．５付近は回折格子の
デューティとして最も作製しやすく、再現性・制御性に
優れており、さらに、一次の回折格子の場合にはデュー
ティが０．４〜０．８付近まで大きくばらついても素子
の特性には大きな影響はない。つまり、短波長の利得結
合ＤＦＢ−ＬＤに対して、再現性、素子間・ロット間の
ばらつきに強い構造をもたらせる効果を有する。
デューティとして最も作製しやすく、再現性・制御性に
優れており、さらに、一次の回折格子の場合にはデュー
ティが０．４〜０．８付近まで大きくばらついても素子
の特性には大きな影響はない。つまり、短波長の利得結
合ＤＦＢ−ＬＤに対して、再現性、素子間・ロット間の
ばらつきに強い構造をもたらせる効果を有する。
【００５５】本発明では、周期的吸収層をもつ利得結合
ＤＦＢ−ＬＤに於て、活性層から発生する誘導放出光に
対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期的吸収層
内の光密度や不純物密度や不純物の種類に依存しない材
料からなることから、吸収性回折格子による利得結合定
数が素子間やロット間で安定し、素子特性の再現性が向
上する効果をもたらせる。上記のような材料は、周期的
光吸収層として活性層よりも０．１２６ｅＶ以上実効的
な禁制帯幅が狭い半導体材料を用いることで実現が可能
である。
ＤＦＢ−ＬＤに於て、活性層から発生する誘導放出光に
対する周期的光吸収層の吸収係数が、その周期的吸収層
内の光密度や不純物密度や不純物の種類に依存しない材
料からなることから、吸収性回折格子による利得結合定
数が素子間やロット間で安定し、素子特性の再現性が向
上する効果をもたらせる。上記のような材料は、周期的
光吸収層として活性層よりも０．１２６ｅＶ以上実効的
な禁制帯幅が狭い半導体材料を用いることで実現が可能
である。
【図１】実施例１の利得結合ＤＦＢ−ＬＤを示す図であ
る。
る。
【図２】周期的吸収層の厚さと利得結合定数κg及び平
均吸収損失αoとの相関を示す図である。
均吸収損失αoとの相関を示す図である。
【図３】実施例１の利得結合ＤＦＢ−ＬＤにおける、一
次回折格子のデューティと（ａ）利得結合定数κg，
（ｂ）平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
次回折格子のデューティと（ａ）利得結合定数κg，
（ｂ）平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
【図４】実施例１の利得結合ＤＦＢ−ＬＤにおける、三
次回折格子のデューティと（ａ）利得結合定数κg，
（ｂ）平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
次回折格子のデューティと（ａ）利得結合定数κg，
（ｂ）平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
【図５】（ａ）ｎ型ＧａＡｓ，（ｂ）ｐ型ＧａＡｓの吸
収係数の光エネルギー依存性を示す図である。
収係数の光エネルギー依存性を示す図である。
【図６】実施例２の利得結合ＤＦＢ−ＬＤを示す図であ
る。
る。
【図７】実施例２の利得結合ＤＦＢ−ＬＤにおける一次
回折格子を作製する方法を説明する図である。
回折格子を作製する方法を説明する図である。
【図８】従来の利得結合ＤＦＢ−ＬＤを示す図である。
【図９】二光束干渉露光法における回折格子の作製過程
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】様々な次数の回折格子における利得結合定数
κg及び平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
κg及び平均吸収損失αoとの相関を示す図である。
１０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １０２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 １０３ ｕｎ−ＡｌＧａＡｓ活性層 １０４ ｐ−ＡｌＧａＡｓキャリアバリア層 １０５ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層 １０６ ｎ−ＧａＡｓ光吸収層 １０７ 一次矩形回折格子 １０８ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層 １０９ ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 １１０ ｐ+−ＧａＡｓコンタクト層 １１１ 窒化硅素絶縁膜 １１２ ｐ型用電極 １１３ ｎ型用電極 ６０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ６０２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ第一下クラッド層 ６０３ ｎ−ＡｌＧａＡｓガイド層 ６０４ ｎ−ＧａＡｓ光吸収層 ６０５ ｎ−ＡｌＧａＡｓ第二下クラッド層 ６０６ ｕｎ−ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活
性層 ６０７ ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ６０８ ｐ+−ＧａＡｓコンタクト層 ６０９ 酸化硅素絶縁膜 ６１０ ｐ型用電極 ６１１ ｎ型用電極 ７０１ 基板 ７０２ ２次回折格子 ７０３ レジスト ７０４ ２次回折格子の一部を再エッチングした部分 ７０５ 一次回折格子 ８０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ８０２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 ８０３ ｕｎ−ＧａＡｓ活性層 ８０４ ｐ−ＡｌＧａＡｓキャリアバリア層 ８０５ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層 ８０６ ｎ−ＧａＡｓ光吸収層 ８０７ 三次回折格子 ８０８ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層 ８０９ ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ８１０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ９０１ 半導体基板 ９０２ ホトレジスト ９０３ レーザ光線が干渉したの光強度分布 ９０４，９０５ レーザ光線
性層 ６０７ ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ６０８ ｐ+−ＧａＡｓコンタクト層 ６０９ 酸化硅素絶縁膜 ６１０ ｐ型用電極 ６１１ ｎ型用電極 ７０１ 基板 ７０２ ２次回折格子 ７０３ レジスト ７０４ ２次回折格子の一部を再エッチングした部分 ７０５ 一次回折格子 ８０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ８０２ ｎ−ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 ８０３ ｕｎ−ＧａＡｓ活性層 ８０４ ｐ−ＡｌＧａＡｓキャリアバリア層 ８０５ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層 ８０６ ｎ−ＧａＡｓ光吸収層 ８０７ 三次回折格子 ８０８ ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層 ８０９ ｐ−ＡｌＧａＡｓ上クラッド層 ８１０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ９０１ 半導体基板 ９０２ ホトレジスト ９０３ レーザ光線が干渉したの光強度分布 ９０４，９０５ レーザ光線
Claims (5)
- 【請求項１】活性層近傍に光分布帰還を与える周期構造
を備え、該周期構造が、前記活性層から発生する誘導放
出光に対する吸収係数が周期的に変化する、周期的吸収
層である利得結合分布帰還型半導体レーザにおいて、 前記周期的吸収層は前記誘導放出光に対して一次の次数
を有するものであり、このとき、前記周期的吸収層の実
効的なデューティＤ（ここで、周期的吸収層が存在する
層内において、その周期毎の吸収領域の割合をＤ（０≦
Ｄ≦１）とする）が０．４以上０．８以下であり、 かつ前記周期的吸収層の厚さが６ｎｍ以上３０ｎｍ以下
であることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ装置。 - 【請求項２】前記周期的吸収層の実効的なデューティＤ
（ここで、周期的吸収層が存在する層内において、その
周期毎の吸収領域の割合をＤ（０≦Ｄ≦１）とする）が
略０．５であることを特徴とする請求項１に記載の分布
帰還型半導体レーザ装置。 - 【請求項３】前記周期的吸収層は、一次の次数を有する
回折格子で形成され、その断面形状が略矩形であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の分布帰還型半導体
レーザ装置。 - 【請求項４】前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅
が、前記活性層の実効的な禁制帯幅より小さく、 かつ、前記周期的光吸収層の実効的な禁制帯幅と前記活
性層の実効的な禁制帯幅との差が０．１２６ｅＶ以上で
あることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の分布
帰還型半導体レーザ装置。 - 【請求項５】前記活性層がバルク状ＡｌxＧａ1-xＡｓで
形成され、前記周期的光吸収層がバルク状ＡｌyＧａ1-y
Ａｓで形成されるとき、ｘ−ｙ≧０．１であることを特
徴とする請求項４に記載の分布帰還型半導体レーザ装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04536595A JP3714984B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
| US08/611,792 US5727015A (en) | 1995-03-06 | 1996-03-06 | Distributed feedback semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04536595A JP3714984B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08242034A true JPH08242034A (ja) | 1996-09-17 |
| JP3714984B2 JP3714984B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=12717254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04536595A Expired - Fee Related JP3714984B2 (ja) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5727015A (ja) |
| JP (1) | JP3714984B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100324203B1 (ko) * | 1999-09-18 | 2002-02-16 | 오길록 | 순수 이득결합 분포 궤환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 |
| JP2002280611A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| US7053420B2 (en) | 2001-03-21 | 2006-05-30 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN group semiconductor light-emitting element with concave and convex structures on the substrate and a production method thereof |
| JP2007234808A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光半導体素子 |
| JP2011211004A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子の製造方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3728332B2 (ja) * | 1995-04-24 | 2005-12-21 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| JPH09270558A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザ |
| JPH1098235A (ja) * | 1996-08-01 | 1998-04-14 | Pioneer Electron Corp | 無再成長分布帰還リッジ型半導体レーザ及びその製造方法 |
| US5926493A (en) * | 1997-05-20 | 1999-07-20 | Sdl, Inc. | Optical semiconductor device with diffraction grating structure |
| US6072812A (en) * | 1997-08-01 | 2000-06-06 | Lucent Technologies Inc. | Distributed feedback laser with loss coupling |
| US6563850B1 (en) * | 1997-10-06 | 2003-05-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting device and fabricating method thereof |
| JP3594826B2 (ja) | 1999-02-09 | 2004-12-02 | パイオニア株式会社 | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| DE60043122D1 (de) * | 1999-03-17 | 2009-11-19 | Mitsubishi Chem Corp | Halbleiterbasis ihre Herstellung und Halbleiterkristallhersetllungsmethode |
| JP2001168456A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-06-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 利得結合分布帰還型半導体レーザ |
| EP1283571B1 (de) | 2001-08-06 | 2015-01-14 | nanoplus GmbH Nanosystems and Technologies | Laser mit schwach gekoppeltem Gitterbereich |
| JP2004111709A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ |
| GB0306479D0 (en) * | 2003-03-21 | 2003-04-23 | Corning O T I Spa | Lasers and methods of making them |
| JP2006245136A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光素子 |
| KR101055090B1 (ko) | 2009-03-02 | 2011-08-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| CN104319630A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-01-28 | 中国科学院半导体研究所 | 石墨烯增益耦合分布反馈式硅基混合激光器的制作方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5961981A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-09 | Sony Corp | 半導体レ−ザ− |
| US4716570A (en) * | 1985-01-10 | 1987-12-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Distributed feedback semiconductor laser device |
| JPS6339144A (ja) * | 1986-08-05 | 1988-02-19 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式ヘツド装置 |
| WO1992007401A1 (fr) * | 1990-10-19 | 1992-04-30 | Optical Measurement Technology Development Co., Ltd. | Laser a semi-conducteurs a retour reparti |
| US5325392A (en) * | 1992-03-06 | 1994-06-28 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
| JPH067624A (ja) * | 1992-06-26 | 1994-01-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 吸着装置 |
| JP2914833B2 (ja) * | 1992-09-14 | 1999-07-05 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ |
| JPH0720329A (ja) * | 1993-06-23 | 1995-01-24 | Canon Inc | 光合分波器 |
| US5539766A (en) * | 1993-08-19 | 1996-07-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Distributed feedback semiconductor laser |
-
1995
- 1995-03-06 JP JP04536595A patent/JP3714984B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-06 US US08/611,792 patent/US5727015A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100324203B1 (ko) * | 1999-09-18 | 2002-02-16 | 오길록 | 순수 이득결합 분포 궤환형 반도체 레이저 및 그 제조방법 |
| JP2002280611A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 半導体発光素子 |
| US7053420B2 (en) | 2001-03-21 | 2006-05-30 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN group semiconductor light-emitting element with concave and convex structures on the substrate and a production method thereof |
| JP2007234808A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 光半導体素子 |
| JP2011211004A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子の製造方法 |
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