JPH0983068A - 半導体光集積素子 - Google Patents
半導体光集積素子Info
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- JPH0983068A JPH0983068A JP24130395A JP24130395A JPH0983068A JP H0983068 A JPH0983068 A JP H0983068A JP 24130395 A JP24130395 A JP 24130395A JP 24130395 A JP24130395 A JP 24130395A JP H0983068 A JPH0983068 A JP H0983068A
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- JP
- Japan
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- integrated device
- semiconductor optical
- substrate
- layer
- mode
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高出力かつ超短光パルスを発生する半導体光
集積素子を提供することにある。 【構成】 半導体集積モード同期レーザの増幅領域7に
おいて、基板に垂直方向のテーパ型導波路2と4を有す
る。その素子は、結晶面方位が(001)から20度〜
90度の範囲で傾いた基板1上に形成され、活性層3は
圧縮歪み量子井戸層によって形成される。 【効果】 安定で低コストかつ超小型の高出力超短光パ
ルス発生素子が実現できる。この素子は、長距離大容量
光通信用または計測用の短パルス発生光源に好適であ
る。
集積素子を提供することにある。 【構成】 半導体集積モード同期レーザの増幅領域7に
おいて、基板に垂直方向のテーパ型導波路2と4を有す
る。その素子は、結晶面方位が(001)から20度〜
90度の範囲で傾いた基板1上に形成され、活性層3は
圧縮歪み量子井戸層によって形成される。 【効果】 安定で低コストかつ超小型の高出力超短光パ
ルス発生素子が実現できる。この素子は、長距離大容量
光通信用または計測用の短パルス発生光源に好適であ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光集積素子に係
わり、特に長距離大容量光通信に好適な高出力超短光パ
ルス発生集積素子に関する。
わり、特に長距離大容量光通信に好適な高出力超短光パ
ルス発生集積素子に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積モード同期レーザにおいて、
高出力化と短パルス化を同時に行うために、基板に水平
方向のテーパ型導波路を増幅領域に用いている(文献:
マー他、アプライドフィジックスレター、66巻、35
58頁 (1995))。また、その素子は、結晶方位
面(001)基板上に形成されている。この水平方向の
テーパ型導波路を増幅領域に用いたモード同期レーザの
例を、図8に従って詳しく説明する。このモード同期レ
ーザは、100%反射ミラー19、光学レンズ20、2
電極半導体レーザ21から構成されている。電極22で
は、順バイアスされて増幅領域が、電極23では、逆バ
イアス電圧印加により、吸収領域が形成されている。電
極22は、図8に示すように、不純物添加による組成無
秩序化を用いて、電極23に対して反対方向に向かって
テーパ状に拡がっている。
高出力化と短パルス化を同時に行うために、基板に水平
方向のテーパ型導波路を増幅領域に用いている(文献:
マー他、アプライドフィジックスレター、66巻、35
58頁 (1995))。また、その素子は、結晶方位
面(001)基板上に形成されている。この水平方向の
テーパ型導波路を増幅領域に用いたモード同期レーザの
例を、図8に従って詳しく説明する。このモード同期レ
ーザは、100%反射ミラー19、光学レンズ20、2
電極半導体レーザ21から構成されている。電極22で
は、順バイアスされて増幅領域が、電極23では、逆バ
イアス電圧印加により、吸収領域が形成されている。電
極22は、図8に示すように、不純物添加による組成無
秩序化を用いて、電極23に対して反対方向に向かって
テーパ状に拡がっている。
【0003】モード同期レーザにおいて、その光出力の
上限は、主に増幅領域の飽和エネルギー:Egsatで制限
される。また、光パルス幅は、増幅領域と可飽和吸収領
域の飽和エネルギーの比:σが小さい時、より短い光パ
ルスが得られることが知られている(文献:デリクソン
他、IEEE量子エレクトロニクスジャーナル、28
巻、2186頁(1992))。
上限は、主に増幅領域の飽和エネルギー:Egsatで制限
される。また、光パルス幅は、増幅領域と可飽和吸収領
域の飽和エネルギーの比:σが小さい時、より短い光パ
ルスが得られることが知られている(文献:デリクソン
他、IEEE量子エレクトロニクスジャーナル、28
巻、2186頁(1992))。
【0004】飽和エネルギーは、次式で与えられる。
【0005】
【数1】 Esat=hνA/Γ/(dg/dn) …(1) ここで、hはプランク定数、νは光パルスの中心周波
数、Aは活性層領域の断面積(A=wd,w:活性層
幅,d:活性層厚)、Γは光閉じ込め係数,dg/dn
は微分利得係数である。基板に水平方向のみのテーパ型
光導波路を有する従来型半導体集積モード同期レーザで
は、式(1)のΓを一定に保ったまま、増幅領域におい
て、可飽和吸収領域の在る端と反対の端に向かってwを
増加(即ち、Aを増加)させることによって、Egsatの
増大とσの低減を行い、半導体集積モード同期レーザの
高出力化と短パルス化を同時に可能にしている。
数、Aは活性層領域の断面積(A=wd,w:活性層
幅,d:活性層厚)、Γは光閉じ込め係数,dg/dn
は微分利得係数である。基板に水平方向のみのテーパ型
光導波路を有する従来型半導体集積モード同期レーザで
は、式(1)のΓを一定に保ったまま、増幅領域におい
て、可飽和吸収領域の在る端と反対の端に向かってwを
増加(即ち、Aを増加)させることによって、Egsatの
増大とσの低減を行い、半導体集積モード同期レーザの
高出力化と短パルス化を同時に可能にしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】基板に水平方向のみの
テーパ型導波路を有する従来型の半導体集積モード同期
レーザでは、光出力を制限する、増幅領域と可飽和吸収
領域の飽和エネルギー(それぞれ、EgsatとEasatで表
す。)を十分に大きくすることは容易でない。また、光
パルス幅を制限する、増幅領域と可飽和吸収領域の飽和
エネルギーの比:σ=EasatとEasatを十分に小さくす
ることは容易でない等の欠点を持つ。さらに、活性層領
域に歪み量子井戸構造を用いることによって、周波数チ
ャーピングの低減化を図っているが、まだ十分ではな
い。
テーパ型導波路を有する従来型の半導体集積モード同期
レーザでは、光出力を制限する、増幅領域と可飽和吸収
領域の飽和エネルギー(それぞれ、EgsatとEasatで表
す。)を十分に大きくすることは容易でない。また、光
パルス幅を制限する、増幅領域と可飽和吸収領域の飽和
エネルギーの比:σ=EasatとEasatを十分に小さくす
ることは容易でない等の欠点を持つ。さらに、活性層領
域に歪み量子井戸構造を用いることによって、周波数チ
ャーピングの低減化を図っているが、まだ十分ではな
い。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
には、基板に垂直方向のテーパ型光導波路、または、基
板に水平、垂直両方向のテーパ型導波路を増幅領域に導
入する。また、本発明の半導体集積モード同期レーザ
を、結晶面方位が(001)から20度〜90度の範囲
で傾いた基板上に形成し、その活性層に圧縮歪み量子井
戸層を用いる。
には、基板に垂直方向のテーパ型光導波路、または、基
板に水平、垂直両方向のテーパ型導波路を増幅領域に導
入する。また、本発明の半導体集積モード同期レーザ
を、結晶面方位が(001)から20度〜90度の範囲
で傾いた基板上に形成し、その活性層に圧縮歪み量子井
戸層を用いる。
【0008】
【作用】本発明の半導体集積モード同期レーザの場合、
基板に垂直方向のテーパ型光導波路を用いて、上述の式
(1)のAを一定に保ったまま、増幅領域におけるΓを
小さくし、Egsatの増大を図る。この場合、従来型素子
と比較して、容易にEgsatをより大きくかつσをより小
さくできる。また、従来型素子の基板に水平方向のテー
パ型導波路を本発明と組み合わせると、さらに容易にE
gsatをより大きく、かつσをより小さくできる。即ち、
より高出力かつ、より短い光パルスが得られる。
基板に垂直方向のテーパ型光導波路を用いて、上述の式
(1)のAを一定に保ったまま、増幅領域におけるΓを
小さくし、Egsatの増大を図る。この場合、従来型素子
と比較して、容易にEgsatをより大きくかつσをより小
さくできる。また、従来型素子の基板に水平方向のテー
パ型導波路を本発明と組み合わせると、さらに容易にE
gsatをより大きく、かつσをより小さくできる。即ち、
より高出力かつ、より短い光パルスが得られる。
【0009】本発明の半導体集積モード同期レーザを、
結晶面方位(001)から20度〜90度の範囲で傾い
た基板上に形成し、かつ活性層に、圧縮歪み量子井戸構
造にすることによって、線幅増大因子を2以下に低減で
き、周波数チャーピングの小さい、トランスフォームリ
ミットに近い光パルスが得られる。
結晶面方位(001)から20度〜90度の範囲で傾い
た基板上に形成し、かつ活性層に、圧縮歪み量子井戸構
造にすることによって、線幅増大因子を2以下に低減で
き、周波数チャーピングの小さい、トランスフォームリ
ミットに近い光パルスが得られる。
【0010】
【実施例】本発明に係る半導体光集積素子の実施例につ
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
き、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【0011】(実施例1)図1を用いて、半導体集積能
動モード同期レーザについて説明する。図1の(A)と
(B)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。結晶方位(111)または(110)面のn−In
P(禁制帯幅波長λg=0.92μm,ドナー濃度:ND
=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相成長(MO
VPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法によ
り、アンドープInGaAsP(λg=1.45μm)
を、選択成長技術(文献:青木他、マイクロウェーブ
アンドオプティカルテクノロジー レター、7巻、13
2頁(1994))を用いて成長し、テーパ型光導波路
層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層(λg
=1.55μm,厚さ3.5nm)とInGaAsP(λg
=1.15μm,厚さ15nm)障壁層からなる5周期の
圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、アンド
ープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成長技
術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成する。
さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプター
濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGaAs
(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。p+−InG
aAsをエッチングによって分離し、各領域にAu/A
uZnを蒸着することによって、利得領域電極7と可飽
和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極10を、
AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着することに
よって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡
11をHRコーティングにより、利得領域電極側の鏡1
2を劈開によって形成する。
動モード同期レーザについて説明する。図1の(A)と
(B)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。結晶方位(111)または(110)面のn−In
P(禁制帯幅波長λg=0.92μm,ドナー濃度:ND
=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相成長(MO
VPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)法によ
り、アンドープInGaAsP(λg=1.45μm)
を、選択成長技術(文献:青木他、マイクロウェーブ
アンドオプティカルテクノロジー レター、7巻、13
2頁(1994))を用いて成長し、テーパ型光導波路
層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層(λg
=1.55μm,厚さ3.5nm)とInGaAsP(λg
=1.15μm,厚さ15nm)障壁層からなる5周期の
圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、アンド
ープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成長技
術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成する。
さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプター
濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGaAs
(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。p+−InG
aAsをエッチングによって分離し、各領域にAu/A
uZnを蒸着することによって、利得領域電極7と可飽
和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極10を、
AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着することに
よって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡
11をHRコーティングにより、利得領域電極側の鏡1
2を劈開によって形成する。
【0012】テーパ型導波路2と4の形状は、レーザ光
の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0013】素子は、電極7に順バイアス電流(1
5),電極8に逆バイアス電圧(16)を印加すること
によって動作する。本実施例は、能動モード同期レーザ
に関するものであるが、利得領域に変調電流(図1
(C)の15のRadio Frequency:RF信号)を印加し
なければ、受動モード同期レーザとしても動作可能であ
る。
5),電極8に逆バイアス電圧(16)を印加すること
によって動作する。本実施例は、能動モード同期レーザ
に関するものであるが、利得領域に変調電流(図1
(C)の15のRadio Frequency:RF信号)を印加し
なければ、受動モード同期レーザとしても動作可能であ
る。
【0014】(実施例2)図2を用いて、半導体集積衝
突パルスモード同期レーザについて説明する。図2の
(A)と(B)は、それぞれ素子の断面図と上部から見
た図である。結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm,ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5μm)とInGaAs
P(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる
5周期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続け
て、アンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を
選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を
形成する。さらに、p−InP(λg=0.92μm、ア
クセプター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−I
nGaAs(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。
p+−InGaAsをエッチングによって分離し、各領
域にAu/AuZnを蒸着することによって、利得領域
電極7,9と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、
n側電極10を、AuGeNi/Auをn−InP基板
に蒸着することによって形成する。最後に、可飽和吸収
領域側の側面の鏡11をHRコーティングにより、利得
領域電極側の鏡12を劈開によって形成する。
突パルスモード同期レーザについて説明する。図2の
(A)と(B)は、それぞれ素子の断面図と上部から見
た図である。結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm,ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5μm)とInGaAs
P(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる
5周期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続け
て、アンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を
選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を
形成する。さらに、p−InP(λg=0.92μm、ア
クセプター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−I
nGaAs(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。
p+−InGaAsをエッチングによって分離し、各領
域にAu/AuZnを蒸着することによって、利得領域
電極7,9と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、
n側電極10を、AuGeNi/Auをn−InP基板
に蒸着することによって形成する。最後に、可飽和吸収
領域側の側面の鏡11をHRコーティングにより、利得
領域電極側の鏡12を劈開によって形成する。
【0015】テーパ型導波路2と4の形状は、レーザ光
の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0016】素子は、電極7と9に順バイアス電流(1
5)、電極8に逆バイアス電圧(16)を印加すること
によって動作する。
5)、電極8に逆バイアス電圧(16)を印加すること
によって動作する。
【0017】(実施例3)図3を用いて、半導体集積能
動モード同期レーザについて説明する。図3の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図3の(A)は、主に、層に水平方向のリッジ型導
波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さを
避けるため、電極等の部分を省略した。
動モード同期レーザについて説明する。図3の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図3の(A)は、主に、層に水平方向のリッジ型導
波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さを
避けるため、電極等の部分を省略した。
【0018】結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、垂直メサ形状でエッチングし、水
平方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り
除いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+
−InGaAsをエッチングによって分離し、各領域に
Au/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極
7と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極
10を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着す
ることによって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の
側面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域電極
側の鏡12を劈開によって形成する。
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、垂直メサ形状でエッチングし、水
平方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り
除いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+
−InGaAsをエッチングによって分離し、各領域に
Au/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極
7と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極
10を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着す
ることによって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の
側面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域電極
側の鏡12を劈開によって形成する。
【0019】層2と層4から成る垂直方向のテーパ型導
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0020】(実施例4)図4を用いて、半導体集積能
動モード同期レーザについて説明する。図4の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図4の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。
動モード同期レーザについて説明する。図4の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図4の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。
【0021】結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、逆メサ形状でエッチングし、水平
方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り除
いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−
InGaAsをエッチングによって分離し、各領域にA
u/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極7
と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極1
0を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着する
ことによって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側
面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域電極側
の鏡12を劈開によって形成する。
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、逆メサ形状でエッチングし、水平
方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り除
いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−
InGaAsをエッチングによって分離し、各領域にA
u/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極7
と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極1
0を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着する
ことによって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側
面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域電極側
の鏡12を劈開によって形成する。
【0022】層2と層4から成る垂直方向のテーパ型導
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0023】(実施例5)図5を用いて、半導体集積衝
突パルスモード同期レーザについて説明する。図5の
(B)と(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見
た図である。図5の(A)は、主に、基板に水平方向の
リッジ型導波路の形状を説明するためのものであり、図
の煩雑さを避けるため、電極等の部分を省略した。
突パルスモード同期レーザについて説明する。図5の
(B)と(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見
た図である。図5の(A)は、主に、基板に水平方向の
リッジ型導波路の形状を説明するためのものであり、図
の煩雑さを避けるため、電極等の部分を省略した。
【0024】結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、逆メサ形状でエッチングし、水平
方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り除
いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−
InGaAsをエッチングによって分離し、各領域にA
u/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極
7,9と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側
電極10を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸
着することによって形成する。最後に、可飽和吸収領域
側の側面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域
電極側の鏡12を劈開によって形成する。
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、テーパ型光導波路層4を形成す
る。さらに、p−InP(λg=0.92μm、アクセプ
ター濃度:NA=2×1018cm-3)層5、p+−InGa
As(NA=8×1018cm-3)層6を成長する。次に、
p−InP層5とp+−InGaAs層6を、基板に水
平方向のテーパ型に、逆メサ形状でエッチングし、水平
方向のテーパ型導波路13を形成する。その後、取り除
いた部分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−
InGaAsをエッチングによって分離し、各領域にA
u/AuZnを蒸着することによって、利得領域電極
7,9と可飽和吸収領域電極8を形成する。また、n側
電極10を、AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸
着することによって形成する。最後に、可飽和吸収領域
側の側面の鏡11をHRコーティングにより、利得領域
電極側の鏡12を劈開によって形成する。
【0025】層2と層4から成る垂直方向のテーパ型導
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0026】(実施例6)図6を用いて、半導体集積能
動モード同期レーザについて説明する。図6の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図6の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。
動モード同期レーザについて説明する。図6の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図6の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。
【0027】結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、指数関数的に変化するテーパ型
光導波路層4を形成する。さらに、p−InP(λg=
0.92μm、アクセプター濃度:NA=2×1018c
m-3)層5、p+−InGaAs(NA=8×1018c
m-3)層6を成長する。次に、p−InP層5とp+−I
nGaAs層6を、層に水平方向のテーパ型に、逆メサ
形状でエッチングし、指数関数的に拡がった水平方向の
テーパ型導波路13を形成する。その後、取り除いた部
分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−InG
aAsをエッチングによって分離し、各領域にAu/A
uZnを蒸着することによって、利得領域電極7と可飽
和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極10を、
AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着することに
よって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡
11をHRコーティングにより、利得領域電極側の鏡1
2を劈開によって形成する。
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、選択成長技術を用いて成長し、テーパ型光
導波路層2を形成する。次に、InGaAs量子井戸層
(λg=1.55μm、厚さ3.5nm)とInGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ15nm)障壁層からなる5周
期の圧縮歪み多重量子井戸層3を成長する。続けて、ア
ンドープInGaAsP(λg=1.45μm)を選択成
長技術を用いて成長し、指数関数的に変化するテーパ型
光導波路層4を形成する。さらに、p−InP(λg=
0.92μm、アクセプター濃度:NA=2×1018c
m-3)層5、p+−InGaAs(NA=8×1018c
m-3)層6を成長する。次に、p−InP層5とp+−I
nGaAs層6を、層に水平方向のテーパ型に、逆メサ
形状でエッチングし、指数関数的に拡がった水平方向の
テーパ型導波路13を形成する。その後、取り除いた部
分をポリイミド層14で埋め込む。次に、p+−InG
aAsをエッチングによって分離し、各領域にAu/A
uZnを蒸着することによって、利得領域電極7と可飽
和吸収領域電極8を形成する。また、n側電極10を、
AuGeNi/Auをn−InP基板に蒸着することに
よって形成する。最後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡
11をHRコーティングにより、利得領域電極側の鏡1
2を劈開によって形成する。
【0028】層2と層4から成る垂直方向のテーパ型導
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。
【0029】(実施例7)図7を用いて、半導体集積能
動モード同期レーザについて説明する。図7の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図7の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。実施例1〜6
では垂直方向のテーパ型導波路作業のため選択成長法を
2回用いたのに対して、本実施例では1回のみ用いる。
従って、作製法がより簡単になる。
動モード同期レーザについて説明する。図7の(B)と
(C)は、それぞれ素子の断面図と上部から見た図であ
る。図7の(A)は、主に、基板に水平方向のリッジ型
導波路の形状を説明するためのものであり、図の煩雑さ
を避けるため、電極等の部分を省略した。実施例1〜6
では垂直方向のテーパ型導波路作業のため選択成長法を
2回用いたのに対して、本実施例では1回のみ用いる。
従って、作製法がより簡単になる。
【0030】結晶方位(111)または(110)面の
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、平坦な光導波路層18を形成する。次に、
InGaAs量子井戸層(λg=1.55μm、厚さ3.
5nm)とInGaAsP(λg=1.15μm、厚さ15
nm)障壁層からなる5周期の圧縮歪み多重量子井戸層3
を成長する。続けて、アンドープInGaAsP(λg
=1.45μm)を選択成長技術を用いて成長し、テー
パ型光導波路層4を形成する。さらに、p−InP(λ
g=0.92μm、アクセプター濃度:NA=2×1018c
m-3)層5、p+−InGaAs(NA=8×1018c
m-3)層6を成長する。次に、p−InP層5とp+−I
nGaAs層6を、基板に水平方向のテーパ型に、逆メ
サ形状でエッチングし、水平方向のテーパ型導波路13
を形成する。その後、取り除いた部分をポリイミド層1
4で埋め込む。次に、p+−InGaAsをエッチング
によって分離し、各領域にAu/AuZnを蒸着するこ
とによって、利得領域電極7と可飽和吸収領域電極8を
形成する。また、n側電極10を、AuGeNi/Au
をn−InP基板に蒸着することによって形成する。最
後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡11をHRコーティ
ングにより、利得領域電極側の鏡12を劈開によって形
成する。
n−InP(禁制帯幅波長:λg=0.92μm、ドナー
濃度:ND=2×1018cm-3)基板1上に有機金属気相
成長(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitax
y)法により、アンドープInGaAsP(λg=1.4
5μm)を、平坦な光導波路層18を形成する。次に、
InGaAs量子井戸層(λg=1.55μm、厚さ3.
5nm)とInGaAsP(λg=1.15μm、厚さ15
nm)障壁層からなる5周期の圧縮歪み多重量子井戸層3
を成長する。続けて、アンドープInGaAsP(λg
=1.45μm)を選択成長技術を用いて成長し、テー
パ型光導波路層4を形成する。さらに、p−InP(λ
g=0.92μm、アクセプター濃度:NA=2×1018c
m-3)層5、p+−InGaAs(NA=8×1018c
m-3)層6を成長する。次に、p−InP層5とp+−I
nGaAs層6を、基板に水平方向のテーパ型に、逆メ
サ形状でエッチングし、水平方向のテーパ型導波路13
を形成する。その後、取り除いた部分をポリイミド層1
4で埋め込む。次に、p+−InGaAsをエッチング
によって分離し、各領域にAu/AuZnを蒸着するこ
とによって、利得領域電極7と可飽和吸収領域電極8を
形成する。また、n側電極10を、AuGeNi/Au
をn−InP基板に蒸着することによって形成する。最
後に、可飽和吸収領域側の側面の鏡11をHRコーティ
ングにより、利得領域電極側の鏡12を劈開によって形
成する。
【0031】層2と層4から成る垂直方向のテーパ型導
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。また、以上の垂直方向のテーパ型光導波路形成のた
め選択成長法を1回のみ用いる方法は、実施例1〜6に
おいても応用可能である。
波路と水平方向のテーパ型導波路13の形状は、レーザ
光の横モードが常に基本モードに保たれるように決定す
る。また、以上の垂直方向のテーパ型光導波路形成のた
め選択成長法を1回のみ用いる方法は、実施例1〜6に
おいても応用可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、高出力かつ超短光パル
ス発生素子が実現できる。この素子は、長距離大容量光
通信用の短パルス発生光源に好適である。
ス発生素子が実現できる。この素子は、長距離大容量光
通信用の短パルス発生光源に好適である。
【図1】本発明による第一の実施例を示す図で、(A)
は断面図、(B)は上部から見た図である。
は断面図、(B)は上部から見た図である。
【図2】本発明による第二の実施例を示す図で、(A)
は断面図、(B)は上部から見た図である。
は断面図、(B)は上部から見た図である。
【図3】本発明による第三の実施例を示す図で(A)は
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
【図4】本発明による第四の実施例を示す図で(A)は
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
【図5】本発明による第五の実施例を示す図で(A)は
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
【図6】本発明による第六の実施例で示す図で(A)は
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
【図7】本発明による第七の実施例を示す図で(A)は
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
斜視図、(B)は断面図、(C)は上部から見た図であ
る。
【図8】従来技術の基板に水平方向のテーパ型導波路を
有するモード同期レーザの上部から見た図である。
有するモード同期レーザの上部から見た図である。
1…n型InP基板、2…垂直テーパ型光導波路層、3
…InGaAs/InGaAsP圧縮歪み多重量子井戸
層、4…垂直テーパ型光導波路層、5…p型InP層、
6…p+型InGaAs層、7…利得領域電極、8…可
飽和吸収領域電極、9…利得領域電極、10…n側電
極、11…HRコート鏡、12…劈開面鏡、13…水平
テーパ型光導波路、14…ポリイミド層、15…順バイ
アス電源、16…逆バイアス電源、17…順バイアス、
18…光導波路層、19…高反射ミラー、20…光学レ
ンズ、21…2電極半導体レーザー、22…水平テーパ
型増幅領域電極、23…吸収領域電極。
…InGaAs/InGaAsP圧縮歪み多重量子井戸
層、4…垂直テーパ型光導波路層、5…p型InP層、
6…p+型InGaAs層、7…利得領域電極、8…可
飽和吸収領域電極、9…利得領域電極、10…n側電
極、11…HRコート鏡、12…劈開面鏡、13…水平
テーパ型光導波路、14…ポリイミド層、15…順バイ
アス電源、16…逆バイアス電源、17…順バイアス、
18…光導波路層、19…高反射ミラー、20…光学レ
ンズ、21…2電極半導体レーザー、22…水平テーパ
型増幅領域電極、23…吸収領域電極。
Claims (11)
- 【請求項1】基板に垂直方向のテーパ型光導波路を有す
ることを特徴とする半導体光集積素子。 - 【請求項2】基板に平行方向のテーパ型光導波路を有す
ることを特徴とする請求項1記載の半導体光集積素子。 - 【請求項3】指数関数的に導波路の幅が変化するテーパ
型導波路を有することを特徴とする請求項1又は2記載
の半導体光集積素子。 - 【請求項4】基板に垂直方向のテーパ型光導波路を選択
成長技術を用いて形成することを特徴とする請求項1か
ら3のいずれかに記載の半導体光集積素子。 - 【請求項5】基板に平行方向のテーパ型光導波路にリッ
ジ型導波路構造を用いて形成することを特徴とする請求
項1から4のいずれかに記載の半導体光集積素子。 - 【請求項6】結晶面方位が(001)から20度〜90
度の範囲で傾いた基板上に形成されることを特徴とする
請求項1から5のいずれかに記載の半導体光集積素子。 - 【請求項7】活性層部分が圧縮歪み量子井戸構造である
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の半
導体光集積素子。 - 【請求項8】モード同期法として能動モード同期法で動
作することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記
載の半導体光集積素子。 - 【請求項9】モード同期法として受動モード同期法で動
作することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記
載の半導体光集積素子。 - 【請求項10】モード同期法としてパルス衝突モード同
期法で動作することを特徴とする請求項1から7のいず
れかに記載の半導体光集積素子。 - 【請求項11】モード同期法としてハイブリッドモード
同期法で動作することを特徴とする請求項1から7のい
ずれかに記載の半導体光集積素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24130395A JPH0983068A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 半導体光集積素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24130395A JPH0983068A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 半導体光集積素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983068A true JPH0983068A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17072282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24130395A Pending JPH0983068A (ja) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | 半導体光集積素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0983068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523092A (ja) * | 2000-02-11 | 2003-07-29 | ギガテラ・アクチェンゲゼルシャフト | 受動モード同期光ポンピング半導体の外部空洞共振器面発光レーザ |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP24130395A patent/JPH0983068A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003523092A (ja) * | 2000-02-11 | 2003-07-29 | ギガテラ・アクチェンゲゼルシャフト | 受動モード同期光ポンピング半導体の外部空洞共振器面発光レーザ |
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