JPH09246661A - 半導体レーザおよび半導体光増幅器 - Google Patents
半導体レーザおよび半導体光増幅器Info
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- JPH09246661A JPH09246661A JP5035496A JP5035496A JPH09246661A JP H09246661 A JPH09246661 A JP H09246661A JP 5035496 A JP5035496 A JP 5035496A JP 5035496 A JP5035496 A JP 5035496A JP H09246661 A JPH09246661 A JP H09246661A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで、レーザの閾値が小さく、結合効
率の大きな半導体レーザおよび半導体光増幅器を得る。 【解決手段】 基板９と、基板９上に設けられ、導波路
を伝搬する光を活性する活性層１と、基板９上に活性層
１に接続して設けられ、光のビーム径を拡げる導波路レ
ンズ２と、活性層１及び上記導波路レンズ２上に設けら
れ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層４と、活
性層１上にコンタクト層４を介在して設けられた電極３
０を備え、導波路レンズ２上には電極３０等の光吸収の
大きい材料を設けない構造とし、レーザの閾値を低く
し、結合効率を高く保ちながら、コンタクト層４および
クラッド層７の層厚を薄くすることを可能にした。
率の大きな半導体レーザおよび半導体光増幅器を得る。 【解決手段】 基板９と、基板９上に設けられ、導波路
を伝搬する光を活性する活性層１と、基板９上に活性層
１に接続して設けられ、光のビーム径を拡げる導波路レ
ンズ２と、活性層１及び上記導波路レンズ２上に設けら
れ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層４と、活
性層１上にコンタクト層４を介在して設けられた電極３
０を備え、導波路レンズ２上には電極３０等の光吸収の
大きい材料を設けない構造とし、レーザの閾値を低く
し、結合効率を高く保ちながら、コンタクト層４および
クラッド層７の層厚を薄くすることを可能にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザお
よび半導体光増幅器に関し、特に、導波路レンズを備え
た半導体レーザおよび半導体光増幅器に関するものであ
る。
よび半導体光増幅器に関し、特に、導波路レンズを備え
た半導体レーザおよび半導体光増幅器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体レーザと光ファイバとの光
結合の手段として、石英レンズ等が用いられてきた。通
常の半導体レーザのコアの大きさは１．３μｍ×０．２
μｍ程度であり、ビーム径は、直径１〜２μｍである。
これに対して、光ファイバのコア径は、例えば、単一モ
ードファイバ等において、約５〜１０μｍと大きい。そ
こで、半導体レーザのビーム径を光ファイバのコア径と
同程度に広げるために、石英レンズ等の光学レンズが用
いられている。これは、ビーム径を同程度にして、結合
効率の改善を図るためである。
結合の手段として、石英レンズ等が用いられてきた。通
常の半導体レーザのコアの大きさは１．３μｍ×０．２
μｍ程度であり、ビーム径は、直径１〜２μｍである。
これに対して、光ファイバのコア径は、例えば、単一モ
ードファイバ等において、約５〜１０μｍと大きい。そ
こで、半導体レーザのビーム径を光ファイバのコア径と
同程度に広げるために、石英レンズ等の光学レンズが用
いられている。これは、ビーム径を同程度にして、結合
効率の改善を図るためである。
【０００３】また、近年、導波路レンズが、従来の石英
レンズ等の光学レンズに代えて用いられてきている。導
波路レンズとは、半導体レーザ内に形成された活性層
（幅１．３μｍ、厚さ０．２μｍ程度）の厚さまたは幅
を、光の出射方向に沿って徐々に狭めたものである。導
波路レンズの原理を説明すると、それを形成している活
性層の組成をレーザ光に対して吸収のないものにする
と、低損失で、かつ、光の閉じ込め率が光の進行ととも
に弱くなるため、その性質を用いて、光が光の進行方向
に垂直な方向に拡がることを可能としたものである。導
波路レンズは、その長さを最適化することで、光ファイ
バのコアに対して最も結合効率の大きい光のビーム径を
得ることができる。そのサイズは直径約６〜８μｍのガ
ウス関数型の形状で、光のすそは活性層の中央から片側
５μｍ以上も拡がる。
レンズ等の光学レンズに代えて用いられてきている。導
波路レンズとは、半導体レーザ内に形成された活性層
（幅１．３μｍ、厚さ０．２μｍ程度）の厚さまたは幅
を、光の出射方向に沿って徐々に狭めたものである。導
波路レンズの原理を説明すると、それを形成している活
性層の組成をレーザ光に対して吸収のないものにする
と、低損失で、かつ、光の閉じ込め率が光の進行ととも
に弱くなるため、その性質を用いて、光が光の進行方向
に垂直な方向に拡がることを可能としたものである。導
波路レンズは、その長さを最適化することで、光ファイ
バのコアに対して最も結合効率の大きい光のビーム径を
得ることができる。そのサイズは直径約６〜８μｍのガ
ウス関数型の形状で、光のすそは活性層の中央から片側
５μｍ以上も拡がる。
【０００４】図８は、従来の導波路レンズ付半導体レー
ザを示した斜視図である。図において、１はレーザ部の
活性層（幅１．３μｍ、厚さ０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ（λｇ＝１．３μｍ）、長さ３００μｍ）、２は活性
層１と一体に成型されている導波路レンズ（ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λｇ＝１.２５μｍ）、長さ２００μｍ）で、そ
の幅と厚さは共振器長さ方向（光の進行方向）にそって
テーパ状になっている。その幅と厚さについて具体的に
いえば、幅については、１．３μｍから１．０μｍにな
るまで徐々にテーパ状に狭まっており、厚さについて
は、０．２μｍから０．０５μｍになるまで徐々にテー
パ状に狭まっている。３は、Ｃｒ／Ａｕ蒸着により形成
された表面電極、４はｎ−ＩｎＰコンタクト層、５はｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層、６はｎ−ＩｎＰ電流ブロック
層、７はｎ−ＩｎＰクラッド層、８はｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、９はｐ−ＩｎＰ基板、１０はＡｕＺｎ／Ａｕ／Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸着により形成される裏面
電極、１１はＳｉＯ2 絶縁膜である。また、前端面（導
波路レンズ部Ａ側端面）に低反射膜（図示せず）、後端
面（レーザ部Ｂ側端面）に高反射膜（図示せず）が設け
られている。なお、上記と同様の構造に対して、前端面
（導波路レンズ部Ａ側端面）および後端面（レーザ部Ｂ
側端面）の両方にともに低反射膜を設けたものが、従来
の半導体光増幅器である。また、活性層１と導波路レン
ズ２とは、光が伝搬される導波路を構成している。
ザを示した斜視図である。図において、１はレーザ部の
活性層（幅１．３μｍ、厚さ０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ（λｇ＝１．３μｍ）、長さ３００μｍ）、２は活性
層１と一体に成型されている導波路レンズ（ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λｇ＝１.２５μｍ）、長さ２００μｍ）で、そ
の幅と厚さは共振器長さ方向（光の進行方向）にそって
テーパ状になっている。その幅と厚さについて具体的に
いえば、幅については、１．３μｍから１．０μｍにな
るまで徐々にテーパ状に狭まっており、厚さについて
は、０．２μｍから０．０５μｍになるまで徐々にテー
パ状に狭まっている。３は、Ｃｒ／Ａｕ蒸着により形成
された表面電極、４はｎ−ＩｎＰコンタクト層、５はｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層、６はｎ−ＩｎＰ電流ブロック
層、７はｎ−ＩｎＰクラッド層、８はｐ−ＩｎＰクラッ
ド層、９はｐ−ＩｎＰ基板、１０はＡｕＺｎ／Ａｕ／Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸着により形成される裏面
電極、１１はＳｉＯ2 絶縁膜である。また、前端面（導
波路レンズ部Ａ側端面）に低反射膜（図示せず）、後端
面（レーザ部Ｂ側端面）に高反射膜（図示せず）が設け
られている。なお、上記と同様の構造に対して、前端面
（導波路レンズ部Ａ側端面）および後端面（レーザ部Ｂ
側端面）の両方にともに低反射膜を設けたものが、従来
の半導体光増幅器である。また、活性層１と導波路レン
ズ２とは、光が伝搬される導波路を構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、導波
路レンズ２においては、光のビーム径が広がり、光のす
そは、活性層１の中央から５μｍ以上に拡がる。表面電
極３とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の界面では、光吸収が
大きく、活性層１からの光がこの界面に達すると、光吸
収のためレーザの閾値上昇および結合効率の低下をまね
く。これを防ぐには、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４とｎ−
ＩｎＰクラッド層７とを合わせた厚みを５μｍ以上に厚
くする必要がある。しかしながら、ｎ−ＩｎＰクラッド
層７及びｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚を厚くするこ
とは、ＭＯＣＶＤ等による結晶成長の時間の増大を招
き、半導体レーザおよび半導体光増幅器のコストを増大
させる原因となっていた。
路レンズ２においては、光のビーム径が広がり、光のす
そは、活性層１の中央から５μｍ以上に拡がる。表面電
極３とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の界面では、光吸収が
大きく、活性層１からの光がこの界面に達すると、光吸
収のためレーザの閾値上昇および結合効率の低下をまね
く。これを防ぐには、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４とｎ−
ＩｎＰクラッド層７とを合わせた厚みを５μｍ以上に厚
くする必要がある。しかしながら、ｎ−ＩｎＰクラッド
層７及びｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚を厚くするこ
とは、ＭＯＣＶＤ等による結晶成長の時間の増大を招
き、半導体レーザおよび半導体光増幅器のコストを増大
させる原因となっていた。
【０００６】本発明は、低コストで、レーザの閾値が小
さく、結合効率の大きな半導体レーザおよび半導体光増
幅器を得ることを目的とする。
さく、結合効率の大きな半導体レーザおよび半導体光増
幅器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる半導体
レーザは、埋込みヘテロ構造を備えた半導体レーザであ
って、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光
を活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れて、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を
拡げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設
けられ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、
活性層上にコンタクト層を介在して設けられた電極と、
基板、活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の光の
進行方向に対して垂直な前端面に設けられた低反射膜
と、基板、活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の
光の進行方向に対して垂直な後端面に設けられた高反射
膜とを備えている。
レーザは、埋込みヘテロ構造を備えた半導体レーザであ
って、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光
を活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れて、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を
拡げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設
けられ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、
活性層上にコンタクト層を介在して設けられた電極と、
基板、活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の光の
進行方向に対して垂直な前端面に設けられた低反射膜
と、基板、活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の
光の進行方向に対して垂直な後端面に設けられた高反射
膜とを備えている。
【０００８】また、基板がｐ−ＩｎＰで構成されて、コ
ンタクト層がｎ−ＩｎＰで構成されている。
ンタクト層がｎ−ＩｎＰで構成されている。
【０００９】また、基板がｎ−ＩｎＰで構成されて、コ
ンタクト層がｐ−ＩｎＧａＡｓＰで構成されている。
ンタクト層がｐ−ＩｎＧａＡｓＰで構成されている。
【００１０】この発明に係わる半導体光増幅器は、埋込
みヘテロ構造を備えた半導体光増幅器であって、基板
と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を活性する
活性層と、基板上に活性層に連続して設けられて、活性
層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡げる導波
路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設けられ、光
吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活性層上に
上記コンタクト層を介在して設けられた電極と、基板、
活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の光の進行方
向に対して垂直な前端面および後端面に設けられた低反
射膜とを備えている。
みヘテロ構造を備えた半導体光増幅器であって、基板
と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を活性する
活性層と、基板上に活性層に連続して設けられて、活性
層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡げる導波
路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設けられ、光
吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活性層上に
上記コンタクト層を介在して設けられた電極と、基板、
活性層、導波路レンズおよびコンタクト層の光の進行方
向に対して垂直な前端面および後端面に設けられた低反
射膜とを備えている。
【００１１】
実施の形態１．図１は、本発明の一実施の形態による導
波路レンズ付半導体レーザを示した斜視図である。図１
に示すように、本発明の導波路レンズ付半導体レーザ
は、埋込みヘテロ構造を有しており、１は活性層（幅
１．３μｍ、厚さ０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝
１．３μｍ）、長さ３００μｍ）、２は、活性層１と一
体に連続して成型されて、活性層１とともに導波路を構
成し、導波路を伝搬する光のビーム径を拡げるための導
波路レンズ（幅１．３〜１．０μｍ、厚さ０．２〜０．
０５μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１.２５μｍ）、長
さ２００μｍ、幅と厚さは共振器長さ方向（光の進行方
向）にそってテーパ状になっている）、３０は、Ｃｒ／
Ａｕ蒸着により形成される表面電極、４はｎ−ＩｎＰコ
ンタクト層、５はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、６は上下
のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５の間に形成されたｎ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層、７は、活性層１および導波路レン
ズ２上で、かつ、左右のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５の
間に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層、８はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、９はｐ−ＩｎＰ基板、１０はＡｕＺｎ／Ａ
ｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸着により形成され
る裏面電極、１１はｎ−ＩｎＰコンタクト層４上に全面
的に設けられたＳｉＯ2 絶縁膜である。ＳｉＯ2 絶縁膜
１１は、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４のパッシベーション
膜として機能するが、レーザ光（波長１．３μｍ）に対
しては吸収がほとんどない。また、光の進行方向に対し
て垂直な前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）全面に低反
射膜１２（図６参照）、後端面（レーザ部Ｂ側端面）全
面に高反射膜１３（図６参照）が設けられている。な
お、図１においては、図の簡略化のために、低反射膜１
２および高反射膜１３は省略している。以下、導波路レ
ンズ２が設けられている部分を導波路レンズ部Ａと呼
び、活性層１が設けられている部分をレーザ部Ｂと呼ぶ
こととする。なお、ここで、表面電極３０は、レーザ部
Ｂの活性層１の直上には形成されているが、導波路レン
ズ部Ａの導波路レンズ２の直上にはないように構成され
ている。
波路レンズ付半導体レーザを示した斜視図である。図１
に示すように、本発明の導波路レンズ付半導体レーザ
は、埋込みヘテロ構造を有しており、１は活性層（幅
１．３μｍ、厚さ０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝
１．３μｍ）、長さ３００μｍ）、２は、活性層１と一
体に連続して成型されて、活性層１とともに導波路を構
成し、導波路を伝搬する光のビーム径を拡げるための導
波路レンズ（幅１．３〜１．０μｍ、厚さ０．２〜０．
０５μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１.２５μｍ）、長
さ２００μｍ、幅と厚さは共振器長さ方向（光の進行方
向）にそってテーパ状になっている）、３０は、Ｃｒ／
Ａｕ蒸着により形成される表面電極、４はｎ−ＩｎＰコ
ンタクト層、５はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、６は上下
のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５の間に形成されたｎ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層、７は、活性層１および導波路レン
ズ２上で、かつ、左右のｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５の
間に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層、８はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、９はｐ−ＩｎＰ基板、１０はＡｕＺｎ／Ａ
ｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ蒸着により形成され
る裏面電極、１１はｎ−ＩｎＰコンタクト層４上に全面
的に設けられたＳｉＯ2 絶縁膜である。ＳｉＯ2 絶縁膜
１１は、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４のパッシベーション
膜として機能するが、レーザ光（波長１．３μｍ）に対
しては吸収がほとんどない。また、光の進行方向に対し
て垂直な前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）全面に低反
射膜１２（図６参照）、後端面（レーザ部Ｂ側端面）全
面に高反射膜１３（図６参照）が設けられている。な
お、図１においては、図の簡略化のために、低反射膜１
２および高反射膜１３は省略している。以下、導波路レ
ンズ２が設けられている部分を導波路レンズ部Ａと呼
び、活性層１が設けられている部分をレーザ部Ｂと呼ぶ
こととする。なお、ここで、表面電極３０は、レーザ部
Ｂの活性層１の直上には形成されているが、導波路レン
ズ部Ａの導波路レンズ２の直上にはないように構成され
ている。
【００１２】この実施の形態による導波路レンズ付半導
体レーザは、導波路レンズ２の直上には表面電極３０を
設けない構造としているため、ｎ−ＩｎＰクラッド層７
とｎ−ＩｎＰコンタクト層４とを合わせた層厚が５μｍ
以下と薄く設定しても、導波路レンズ２における光吸収
は小さい。従って、本実施例によれば、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚の和を５μ
ｍ以下としても低損失の導波路レンズが構成でき、従っ
て低閾値で高効率の導波路レンズ付半導体レーザが低コ
ストで得られる。
体レーザは、導波路レンズ２の直上には表面電極３０を
設けない構造としているため、ｎ−ＩｎＰクラッド層７
とｎ−ＩｎＰコンタクト層４とを合わせた層厚が５μｍ
以下と薄く設定しても、導波路レンズ２における光吸収
は小さい。従って、本実施例によれば、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚の和を５μ
ｍ以下としても低損失の導波路レンズが構成でき、従っ
て低閾値で高効率の導波路レンズ付半導体レーザが低コ
ストで得られる。
【００１３】図２乃至図６は、図１の本発明の半導体レ
ーザの製造方法を示す工程フロー図である。図２（ａ）
および図５（ａ）は導波路レンズ部Ａ側の正面図を示し
たものであり、図２（ｂ）および図５（ｂ）はレーザ部
Ｂ側の正面図を示したものである。まず、図２に示すよ
うに、ｐ−ＩｎＰ基板９上にｐ−ＩｎＰクラッド層８を
全面にわたってＭＯＣＶＤ法で成長させた後、ＳｉＯＮ
よりなる選択成長用マスク２０を作成する。選択成長用
マスク２０のマスク幅Ｗは、レーザ部Ｂでは一定幅で広
く、導波路レンズ部Ａではその幅から徐々に狭くなるよ
うに形成する。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて活性層１
（ＩｎＧａＡｓＰ）の結晶成長を行う。このとき、選択
成長用マスク２０のマスク幅Ｗの違いにより、レーザ部
Ｂの活性層１の層厚は厚く、導波路レンズ部Ａではテー
パ状に先に行くほど薄くなるように結晶が析出する。同
時に、導波路レンズ部Ａにおいてはマスク幅Ｗが狭いこ
とによるＧａおよびＰの組成比の上昇が生じ、レーザ部
Ｂに対してバンドギャップの大きなＩｎＧａＡｓＰが析
出する。
ーザの製造方法を示す工程フロー図である。図２（ａ）
および図５（ａ）は導波路レンズ部Ａ側の正面図を示し
たものであり、図２（ｂ）および図５（ｂ）はレーザ部
Ｂ側の正面図を示したものである。まず、図２に示すよ
うに、ｐ−ＩｎＰ基板９上にｐ−ＩｎＰクラッド層８を
全面にわたってＭＯＣＶＤ法で成長させた後、ＳｉＯＮ
よりなる選択成長用マスク２０を作成する。選択成長用
マスク２０のマスク幅Ｗは、レーザ部Ｂでは一定幅で広
く、導波路レンズ部Ａではその幅から徐々に狭くなるよ
うに形成する。その後、ＭＯＣＶＤ法を用いて活性層１
（ＩｎＧａＡｓＰ）の結晶成長を行う。このとき、選択
成長用マスク２０のマスク幅Ｗの違いにより、レーザ部
Ｂの活性層１の層厚は厚く、導波路レンズ部Ａではテー
パ状に先に行くほど薄くなるように結晶が析出する。同
時に、導波路レンズ部Ａにおいてはマスク幅Ｗが狭いこ
とによるＧａおよびＰの組成比の上昇が生じ、レーザ部
Ｂに対してバンドギャップの大きなＩｎＧａＡｓＰが析
出する。
【００１４】次に、図２で作製した選択成長用マスク２
０を除去した後、図３に示すように、活性層１上にＳｉ
ＯＮによるマスク２１を作製する。その後、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層８上にｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５を形成
し、その上にｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６を形成し、さ
らにその上に、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５をＭＯＣＶ
Ｄ法またはＬＰＥ法を用いて結晶成長させる。このと
き、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６上に成長させたｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層５の間にｎ−ＩｎＰクラッド層７が
形成されている。次に、図４に示すように、マスク２１
を除去した後、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４をＭＯＣＶＤ
法により結晶成長する。その後、図５（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜（パッシベーション膜）１
１を、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４上全面に、スパッタ法
などにより形成した後、図５（ｂ）に示すように、レー
ザ部Ｂの絶縁膜１１をエッチングにより除去する。さら
に、ＣｒおよびＡｕをスパッタ法またはＥＢ蒸着法によ
り設けてＣｒ／Ａｕ膜を形成した後、エッチングにより
導波路レンズ部Ａ部分のＣｒ／Ａｕ膜を除去して表面電
極３０を形成する。その後、ｐ−ＩｎＰ基板９の裏面に
ＡｕＺｎ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕをこの
順番にスパッタ法などで膜形成し、裏面電極１０を形成
する。以上のようなウェハプロセス工程を終了したウェ
ハを、図６に示すように、へき開およびチップ分割した
後、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）にＳｉＯ2（厚
さλ／４ｎ：ｎは膜の波長λにおける屈折率）よりなる
低反射膜１２、後端面（レーザ部Ｂ側端面）にＳｉＯ2
／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ（厚さはそれぞ
れλ／４ｎ）の６層よりなる高反射膜１３を形成する。
なお、蒸着により形成した表面電極３０および裏面電極
１０の上に、さらにＡｕのメッキ層を形成した構成とし
てもよい。
０を除去した後、図３に示すように、活性層１上にＳｉ
ＯＮによるマスク２１を作製する。その後、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層８上にｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５を形成
し、その上にｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６を形成し、さ
らにその上に、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層５をＭＯＣＶ
Ｄ法またはＬＰＥ法を用いて結晶成長させる。このと
き、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層６上に成長させたｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層５の間にｎ−ＩｎＰクラッド層７が
形成されている。次に、図４に示すように、マスク２１
を除去した後、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４をＭＯＣＶＤ
法により結晶成長する。その後、図５（ａ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 からなる絶縁膜（パッシベーション膜）１
１を、ｎ−ＩｎＰコンタクト層４上全面に、スパッタ法
などにより形成した後、図５（ｂ）に示すように、レー
ザ部Ｂの絶縁膜１１をエッチングにより除去する。さら
に、ＣｒおよびＡｕをスパッタ法またはＥＢ蒸着法によ
り設けてＣｒ／Ａｕ膜を形成した後、エッチングにより
導波路レンズ部Ａ部分のＣｒ／Ａｕ膜を除去して表面電
極３０を形成する。その後、ｐ−ＩｎＰ基板９の裏面に
ＡｕＺｎ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕをこの
順番にスパッタ法などで膜形成し、裏面電極１０を形成
する。以上のようなウェハプロセス工程を終了したウェ
ハを、図６に示すように、へき開およびチップ分割した
後、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）にＳｉＯ2（厚
さλ／４ｎ：ｎは膜の波長λにおける屈折率）よりなる
低反射膜１２、後端面（レーザ部Ｂ側端面）にＳｉＯ2
／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ（厚さはそれぞ
れλ／４ｎ）の６層よりなる高反射膜１３を形成する。
なお、蒸着により形成した表面電極３０および裏面電極
１０の上に、さらにＡｕのメッキ層を形成した構成とし
てもよい。
【００１５】以上のように、この実施の形態において
は、導波路レンズ２の直上には表面電極３０等の光吸収
の大きい材料を設けない構造としているため、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４とを合わせ
た層厚が５μｍ以下と薄く設定しても、導波路レンズ２
における光吸収は小さい。従って、本実施の形態によれ
ば、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層
４の層厚の和を５μｍ以下としても低損失の導波路レン
ズ２が構成でき、従って、低閾値で結合効率の高い導波
路レンズ付半導体レーザが低コストで得られる。
は、導波路レンズ２の直上には表面電極３０等の光吸収
の大きい材料を設けない構造としているため、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４とを合わせ
た層厚が５μｍ以下と薄く設定しても、導波路レンズ２
における光吸収は小さい。従って、本実施の形態によれ
ば、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層
４の層厚の和を５μｍ以下としても低損失の導波路レン
ズ２が構成でき、従って、低閾値で結合効率の高い導波
路レンズ付半導体レーザが低コストで得られる。
【００１６】実施の形態２．上述した実施の形態１で
は、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）の反射膜を低反
射膜、後端面（レーザ部Ｂ側端面）の反射膜を高反射膜
として、低閾値で結合効率の高い導波路レンズ付半導体
レーザを得る例について示したが、この実施の形態にお
いては、前端面および後端面の反射膜をともに低反射膜
で構成するようにした。すなわち、図１の構成におい
て、高反射膜１３の代わりに、後端面にも、前端面と同
様に、低反射膜を設けるようにしたものである。このよ
うな構成にすることにより、導波路レンズ付半導体光増
幅器が得られる。他の構成については、実施の形態１と
同様であるため、図１を参照するとともに、その説明を
省略する。本実施の形態における導波路レンズ付半導体
光増幅器においても、実施の形態１において述べたよう
に、導波路レンズ２の直上に表面電極３０を有しない構
成とすれば、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−ＩｎＰコン
タクト層４との層厚の和を５μｍ以下と狭くしても、光
吸収の小さい導波路レンズ２を得ることができ、低損
失、高効率の導波路レンズ付半導体光増幅器が得られ
る。
は、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）の反射膜を低反
射膜、後端面（レーザ部Ｂ側端面）の反射膜を高反射膜
として、低閾値で結合効率の高い導波路レンズ付半導体
レーザを得る例について示したが、この実施の形態にお
いては、前端面および後端面の反射膜をともに低反射膜
で構成するようにした。すなわち、図１の構成におい
て、高反射膜１３の代わりに、後端面にも、前端面と同
様に、低反射膜を設けるようにしたものである。このよ
うな構成にすることにより、導波路レンズ付半導体光増
幅器が得られる。他の構成については、実施の形態１と
同様であるため、図１を参照するとともに、その説明を
省略する。本実施の形態における導波路レンズ付半導体
光増幅器においても、実施の形態１において述べたよう
に、導波路レンズ２の直上に表面電極３０を有しない構
成とすれば、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−ＩｎＰコン
タクト層４との層厚の和を５μｍ以下と狭くしても、光
吸収の小さい導波路レンズ２を得ることができ、低損
失、高効率の導波路レンズ付半導体光増幅器が得られ
る。
【００１７】以上のように、この実施の形態における導
波路レンズ付半導体光増幅器においては、導波路レンズ
２の直上には表面電極３０等の光吸収の大きい材料を設
けない構造としたため、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−
ＩｎＰコンタクト層４とを合わせた層厚が５μｍ以下と
薄く設定しても、導波路レンズ２における光吸収は小さ
い。従って、本実施の形態によれば、ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚の和を５μｍ
以下としても低損失の導波路レンズ２が構成でき、従っ
て、低閾値で結合効率の高い導波路レンズ付半導体光増
幅器が低コストで得られる。
波路レンズ付半導体光増幅器においては、導波路レンズ
２の直上には表面電極３０等の光吸収の大きい材料を設
けない構造としたため、ｎ−ＩｎＰクラッド層７とｎ−
ＩｎＰコンタクト層４とを合わせた層厚が５μｍ以下と
薄く設定しても、導波路レンズ２における光吸収は小さ
い。従って、本実施の形態によれば、ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層７とｎ−ＩｎＰコンタクト層４の層厚の和を５μｍ
以下としても低損失の導波路レンズ２が構成でき、従っ
て、低閾値で結合効率の高い導波路レンズ付半導体光増
幅器が低コストで得られる。
【００１８】実施の形態３．上記の実施の形態１及び実
施の形態２では、基板９をｐ−ＩｎＰ基板としたが、こ
の実施の形態においては、図７に示すように、基板をｎ
−ＩｎＰで構成した例について示す。図において、１は
レーザ部Ｂに設けられた活性層（幅１．３μｍ、厚さ
０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．３μｍ）、長
さ３００μｍ）、２は、活性層１と一体に成型されてい
る導波路レンズ（幅１．３〜１．０μｍ、厚さ０．２〜
０．０５μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１.２５μ
ｍ）、長さ２００μｍ、幅と厚さは共振器長さ方向にそ
ってテーパ状になっている）、３０は、Ｃｒ／Ａｕ蒸着
により形成される表面電極、１４はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層（λｇ＞１．３μｍ）、１５はｎ−ＩｎＰ
電流ブロック層、１６はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１
７はｐ−ＩｎＰクラッド層、１８はｎ−ＩｎＰクラッド
層、１９は上述したｎ−ＩｎＰ基板、１０は裏面電極、
１１はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１４上に全面的
に設けられたＳｉＯ2 絶縁膜である。なお、この実施の
形態においても、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）に
ＳｉＯ2（厚さλ／４ｎ：ｎは膜の波長λにおける屈折
率）よりなる低反射膜１２（図６参照）、後端面（レー
ザ部Ｂ側端面）にＳｉＯ2／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ／Ｓｉ
Ｏ2／Ｓｉ（厚さはそれぞれλ／４ｎ）の６層よりなる
高反射膜１３（図６参照）が設けられている。
施の形態２では、基板９をｐ−ＩｎＰ基板としたが、こ
の実施の形態においては、図７に示すように、基板をｎ
−ＩｎＰで構成した例について示す。図において、１は
レーザ部Ｂに設けられた活性層（幅１．３μｍ、厚さ
０．２μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．３μｍ）、長
さ３００μｍ）、２は、活性層１と一体に成型されてい
る導波路レンズ（幅１．３〜１．０μｍ、厚さ０．２〜
０．０５μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１.２５μ
ｍ）、長さ２００μｍ、幅と厚さは共振器長さ方向にそ
ってテーパ状になっている）、３０は、Ｃｒ／Ａｕ蒸着
により形成される表面電極、１４はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層（λｇ＞１．３μｍ）、１５はｎ−ＩｎＰ
電流ブロック層、１６はｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１
７はｐ−ＩｎＰクラッド層、１８はｎ−ＩｎＰクラッド
層、１９は上述したｎ−ＩｎＰ基板、１０は裏面電極、
１１はｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１４上に全面的
に設けられたＳｉＯ2 絶縁膜である。なお、この実施の
形態においても、前端面（導波路レンズ部Ａ側端面）に
ＳｉＯ2（厚さλ／４ｎ：ｎは膜の波長λにおける屈折
率）よりなる低反射膜１２（図６参照）、後端面（レー
ザ部Ｂ側端面）にＳｉＯ2／Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ／Ｓｉ
Ｏ2／Ｓｉ（厚さはそれぞれλ／４ｎ）の６層よりなる
高反射膜１３（図６参照）が設けられている。
【００１９】本実施例においても、実施の形態１に述べ
たのと同様の原理により、低コストで低閾値、高効率の
導波路レンズ付半導体レーザが得られる。
たのと同様の原理により、低コストで低閾値、高効率の
導波路レンズ付半導体レーザが得られる。
【００２０】
【発明の効果】この発明に係わる半導体レーザによれ
ば、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を
活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れ、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡
げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設け
られ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活
性層上にコンタクト層を介在して設けられた電極とを備
えて、導波路レンズの直上には電極等の光吸収の大きい
材料を設けない構造としたので、コンタクト層の層厚を
薄くした場合においても、導波路レンズにおける光吸収
は小さくなり、従って、低損失の導波路レンズが構成で
き、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図ること
ができ、かつ、コンタクト層の層厚を薄くすることが可
能になったため、製造コストを安く抑えることができる
という効果を奏する。
ば、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を
活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れ、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡
げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設け
られ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活
性層上にコンタクト層を介在して設けられた電極とを備
えて、導波路レンズの直上には電極等の光吸収の大きい
材料を設けない構造としたので、コンタクト層の層厚を
薄くした場合においても、導波路レンズにおける光吸収
は小さくなり、従って、低損失の導波路レンズが構成で
き、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図ること
ができ、かつ、コンタクト層の層厚を薄くすることが可
能になったため、製造コストを安く抑えることができる
という効果を奏する。
【００２１】また、基板をｐ−ＩｎＰで構成し、コンタ
クト層をｎ−ＩｎＰで構成するようにしたので、導波路
レンズの直上には光吸収の小さいｎ−ＩｎＰコンタクト
層が設けられ、光吸収の大きい電極等は設けられていな
いので、ｎ−ＩｎＰコンタクト層の層厚を薄く形成した
場合においても、導波路レンズにおける光吸収を小さく
することができて、低損失の導波路レンズが構成できる
ので、それにより、低コストで製造することができると
ともに、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図る
ことができるという効果を奏する。
クト層をｎ−ＩｎＰで構成するようにしたので、導波路
レンズの直上には光吸収の小さいｎ−ＩｎＰコンタクト
層が設けられ、光吸収の大きい電極等は設けられていな
いので、ｎ−ＩｎＰコンタクト層の層厚を薄く形成した
場合においても、導波路レンズにおける光吸収を小さく
することができて、低損失の導波路レンズが構成できる
ので、それにより、低コストで製造することができると
ともに、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図る
ことができるという効果を奏する。
【００２２】また、基板をｎ−ＩｎＰで構成し、コンタ
クト層をｐ−ＩｎＧａＡｓＰで構成するようにしたの
で、導波路レンズの直上には光吸収の小さいｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層が設けられ、光吸収の大きい電極
等は設けられていないので、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層の層厚を薄く形成した場合においても、導波路レ
ンズにおける光吸収を小さくすることができて、低損失
の導波路レンズが構成できるので、それにより、低コス
トで製造することができるとともに、レーザの閾値を低
くし、結合効率の向上を図ることができるという効果を
奏する。
クト層をｐ−ＩｎＧａＡｓＰで構成するようにしたの
で、導波路レンズの直上には光吸収の小さいｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層が設けられ、光吸収の大きい電極
等は設けられていないので、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層の層厚を薄く形成した場合においても、導波路レ
ンズにおける光吸収を小さくすることができて、低損失
の導波路レンズが構成できるので、それにより、低コス
トで製造することができるとともに、レーザの閾値を低
くし、結合効率の向上を図ることができるという効果を
奏する。
【００２３】この発明に係わる半導体光増幅器によれ
ば、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を
活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れ、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡
げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設け
られ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活
性層上に上記コンタクト層を介在して設けられた電極と
を備え、導波路レンズの直上には電極等の光吸収の大き
い材料を設けない構造としたので、コンタクト層の層厚
を薄くした場合においても、導波路レンズにおける光吸
収は小さくなり、従って、低損失の導波路レンズが構成
でき、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図るこ
とができるとともに、製造コストを下げることができる
いう効果を奏する。
ば、基板と、基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を
活性する活性層と、基板上に活性層に連続して設けら
れ、活性層とともに導波路を構成し、光のビーム径を拡
げる導波路レンズと、活性層及び導波路レンズ上に設け
られ、光吸収の小さい材料からなるコンタクト層と、活
性層上に上記コンタクト層を介在して設けられた電極と
を備え、導波路レンズの直上には電極等の光吸収の大き
い材料を設けない構造としたので、コンタクト層の層厚
を薄くした場合においても、導波路レンズにおける光吸
収は小さくなり、従って、低損失の導波路レンズが構成
でき、レーザの閾値を低くし、結合効率の向上を図るこ
とができるとともに、製造コストを下げることができる
いう効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施の形態における半導体レーザ
の構造を示した斜視図である。
の構造を示した斜視図である。
【図２】 図１の半導体レーザの製造方法を示した図で
ある。
ある。
【図３】 図１の半導体レーザの製造方法を示した図で
ある。
ある。
【図４】 図１の半導体レーザの製造方法を示した図で
ある。
ある。
【図５】 図１の半導体レーザの製造方法を示した図で
ある。
ある。
【図６】 図１の半導体レーザの製造方法を示した図で
ある。
ある。
【図７】 本発明の他の実施の形態における半導体レー
ザの構造を示した斜視図である。
ザの構造を示した斜視図である。
【図８】 従来の半導体レーザの構造を示した斜視図で
ある。
ある。
１ 活性層、２ 導波路レンズ、３，３０ 表面電極、
４ ｎ−ＩｎＰコンタクト層、５ ｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層、６ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、７ｎ−ＩｎＰ
クラッド層、８ ｐ−ＩｎＰクラッド層、９ ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板、１０裏面電極、１１ 絶縁膜、１４ ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、１５ ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層、１６ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１７ ｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層、１８ ｎ−ＩｎＰクラッド層、１９
ｎ−ＩｎＰ基板。
４ ｎ−ＩｎＰコンタクト層、５ ｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層、６ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、７ｎ−ＩｎＰ
クラッド層、８ ｐ−ＩｎＰクラッド層、９ ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板、１０裏面電極、１１ 絶縁膜、１４ ｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層、１５ ｎ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層、１６ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１７ ｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層、１８ ｎ−ＩｎＰクラッド層、１９
ｎ−ＩｎＰ基板。
Claims (4)
- 【請求項１】 埋込みヘテロ構造を備えた半導体レーザ
であって、 基板と、 上記基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を活性する
活性層と、 上記基板上に上記活性層に連続して設けられて、上記活
性層とともに導波路を構成し、上記光のビーム径を拡げ
る導波路レンズと、 上記活性層及び上記導波路レンズ上に設けられ、光吸収
の小さい材料からなるコンタクト層と、 上記活性層上に上記コンタクト層を介在して設けられた
電極と、 上記基板、上記活性層、上記導波路レンズおよび上記コ
ンタクト層の上記光の進行方向に対して垂直な前端面に
設けられた低反射膜と、 上記基板、上記活性層、上記導波路レンズおよび上記コ
ンタクト層の上記光の進行方向に対して垂直な後端面に
設けられた高反射膜とを備えたことを特徴とする半導体
レーザ。 - 【請求項２】 上記基板がｐ−ＩｎＰで構成されて、 上記コンタクト層がｎ−ＩｎＰで構成されていることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記基板がｎ−ＩｎＰで構成されて、 上記コンタクト層がｐ−ＩｎＧａＡｓＰで構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 埋込みヘテロ構造を備えた半導体光増幅
器であって、 基板と、 上記基板上に設けられ、導波路を伝搬する光を活性する
活性層と、 上記基板上に上記活性層に連続して設けられて、上記活
性層とともに導波路を構成し、上記光のビーム径を拡げ
る導波路レンズと、 上記活性層及び上記導波路レンズ上に設けられ、光吸収
の小さい材料からなるコンタクト層と、 上記活性層上に上記コンタクト層を介在して設けられた
電極と、 上記基板、上記活性層、上記導波路レンズおよび上記コ
ンタクト層の上記光の進行方向に対して垂直な前端面お
よび後端面に設けられた低反射膜とを備えたことを特徴
とする半導体光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5035496A JPH09246661A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 半導体レーザおよび半導体光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5035496A JPH09246661A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 半導体レーザおよび半導体光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09246661A true JPH09246661A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12856573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5035496A Pending JPH09246661A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 半導体レーザおよび半導体光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09246661A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11112073A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ形光増幅素子 |
| CN117117635A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-24 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种半导体光放大器及其制造方法 |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP5035496A patent/JPH09246661A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11112073A (ja) * | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ形光増幅素子 |
| CN117117635A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-24 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 一种半导体光放大器及其制造方法 |
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