JPH1051066A - 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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- JPH1051066A JPH1051066A JP20618396A JP20618396A JPH1051066A JP H1051066 A JPH1051066 A JP H1051066A JP 20618396 A JP20618396 A JP 20618396A JP 20618396 A JP20618396 A JP 20618396A JP H1051066 A JPH1051066 A JP H1051066A
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- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空間的ホールバーニングの発生を抑制でき、
かつ大量生産に適した構造を有するＤＦＢレーザを提供
する。 【解決手段】 半導体材料により形成され、誘導放出光
が伝搬する光伝搬層と、光伝搬層とある間隔をおいて配
置された回折格子を有する。回折格子は、光伝搬層を伝
搬する誘導放出光と結合し、該誘導放出光を分布反射さ
せる。光伝搬層と該回折格子との間隔、または光伝搬層
の厚さが、誘導放出光の伝搬方向に関して変化してい
る。
かつ大量生産に適した構造を有するＤＦＢレーザを提供
する。 【解決手段】 半導体材料により形成され、誘導放出光
が伝搬する光伝搬層と、光伝搬層とある間隔をおいて配
置された回折格子を有する。回折格子は、光伝搬層を伝
搬する誘導放出光と結合し、該誘導放出光を分布反射さ
せる。光伝搬層と該回折格子との間隔、または光伝搬層
の厚さが、誘導放出光の伝搬方向に関して変化してい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分布帰還型半導体
レーザ装置（ＤＦＢレーザ）に関する。分布帰還型半導
体レーザ装置は、ファブリペロー型レーザ装置（ＦＢレ
ーザ）に比べ、多モード発振が抑制され、かつ発振波長
の温度依存性が小さいという利点がある。
レーザ装置（ＤＦＢレーザ）に関する。分布帰還型半導
体レーザ装置は、ファブリペロー型レーザ装置（ＦＢレ
ーザ）に比べ、多モード発振が抑制され、かつ発振波長
の温度依存性が小さいという利点がある。
【０００２】
【従来の技術】ＤＦＢレーザは、ＦＰレーザに比べ、誘
導放出光の伝搬方向に関して光強度分布が一部の領域に
偏る傾向がある。バイアス電流を大きくして大出力を得
ようとすると、光強度の大きい領域においてキャリアが
不足し、その領域における光強度が飽和してしまい、い
わゆる空間的ホールバーニングが生じる場合がある。空
間的ホールバーニングが生じると、電流対光出力特性の
線型性が劣化してしまう。
導放出光の伝搬方向に関して光強度分布が一部の領域に
偏る傾向がある。バイアス電流を大きくして大出力を得
ようとすると、光強度の大きい領域においてキャリアが
不足し、その領域における光強度が飽和してしまい、い
わゆる空間的ホールバーニングが生じる場合がある。空
間的ホールバーニングが生じると、電流対光出力特性の
線型性が劣化してしまう。
【０００３】アナログ変調を行う場合には、線型性の劣
化が大きな問題になる。デジタル変調を行う場合には、
空間的ホールバーニングが単一モード性の崩れる原因に
なる。ＤＦＢレーザにおいて、空間的ホールバーニング
の発生を抑制するための種々の検討がなされている。
化が大きな問題になる。デジタル変調を行う場合には、
空間的ホールバーニングが単一モード性の崩れる原因に
なる。ＤＦＢレーザにおいて、空間的ホールバーニング
の発生を抑制するための種々の検討がなされている。
【０００４】図５（Ａ）は、空間的ホールバーニングの
発生を抑制するための一例を示す。ｎ型クラッド層１０
０の上にガイド層１０１、活性層１０２、ｐ型クラッド
層１０３、コンタクト層１０４がこの順番に積層されて
いる。この積層構造の図の左側の端面には低反射コーテ
ィング膜１１０が形成され、右側の端面には高反射コー
ティング膜１１１が形成されている。ｎ型クラッド層１
００の下面及びコンタクト層１０４の上面には、それぞ
れｎ側電極１０５及びｐ側電極１０６が形成されてい
る。
発生を抑制するための一例を示す。ｎ型クラッド層１０
０の上にガイド層１０１、活性層１０２、ｐ型クラッド
層１０３、コンタクト層１０４がこの順番に積層されて
いる。この積層構造の図の左側の端面には低反射コーテ
ィング膜１１０が形成され、右側の端面には高反射コー
ティング膜１１１が形成されている。ｎ型クラッド層１
００の下面及びコンタクト層１０４の上面には、それぞ
れｎ側電極１０５及びｐ側電極１０６が形成されてい
る。
【０００５】ｎ型クラッド層１００とガイド層１０１と
の界面のうち、低反射コーティング層１１０側の約半分
の領域に周期的な凹凸が付され、回折格子１０７が形成
されている。活性層１０２内を伝搬する誘導放出光は、
回折格子１０７が形成されている領域において回折格子
１０７と結合し分布反射される。回折格子１０７が形成
されていない領域においては、誘導放出光は回折格子と
結合せず、分布反射されない。
の界面のうち、低反射コーティング層１１０側の約半分
の領域に周期的な凹凸が付され、回折格子１０７が形成
されている。活性層１０２内を伝搬する誘導放出光は、
回折格子１０７が形成されている領域において回折格子
１０７と結合し分布反射される。回折格子１０７が形成
されていない領域においては、誘導放出光は回折格子と
結合せず、分布反射されない。
【０００６】図５（Ｂ）は、空間的ホールバーニングの
発生を抑制するための他の例を示す。図５（Ａ）のＤＦ
Ｂレーザでは、一端に低反射コーティング膜１１０が形
成され、他端に高反射コーティング膜１１１が形成され
ていた。図５（Ｂ）のＤＦＢレーザでは、両端にそれぞ
れ低反射コーティング膜１１０Ａと１１０Ｂが形成され
ている。ｎ型クラッド層１００Ａとガイド層１０１Ａと
の界面には、全領域に周期的な凹凸が付され、回折格子
１０７が形成されている。ただし、光の伝搬方向に関し
て中央近傍の凹凸の高さはその他の領域の凹凸の高さよ
りも小さい。その他の構成は、図５（Ａ）に示すＤＦＢ
レーザと同様である。
発生を抑制するための他の例を示す。図５（Ａ）のＤＦ
Ｂレーザでは、一端に低反射コーティング膜１１０が形
成され、他端に高反射コーティング膜１１１が形成され
ていた。図５（Ｂ）のＤＦＢレーザでは、両端にそれぞ
れ低反射コーティング膜１１０Ａと１１０Ｂが形成され
ている。ｎ型クラッド層１００Ａとガイド層１０１Ａと
の界面には、全領域に周期的な凹凸が付され、回折格子
１０７が形成されている。ただし、光の伝搬方向に関し
て中央近傍の凹凸の高さはその他の領域の凹凸の高さよ
りも小さい。その他の構成は、図５（Ａ）に示すＤＦＢ
レーザと同様である。
【０００７】活性層１０２内を伝搬する誘導放出光は回
折格子１０７と結合するが、その強さは、中央近傍の浅
い凹凸が付されている領域において弱く、その両側の深
い凹凸が付されている領域において強い。
折格子１０７と結合するが、その強さは、中央近傍の浅
い凹凸が付されている領域において弱く、その両側の深
い凹凸が付されている領域において強い。
【０００８】図５（Ａ）または（Ｂ）に示すように、誘
導放出光の伝搬する方向に関して、誘導放出光と回折格
子との結合の強さを適切に変化させることにより、活性
層内の光強度分布の変動を抑制することができる。
導放出光の伝搬する方向に関して、誘導放出光と回折格
子との結合の強さを適切に変化させることにより、活性
層内の光強度分布の変動を抑制することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図５（Ａ）または
（Ｂ）に示す構造とすることにより、光強度分布の変動
を抑え、空間的ホールバーニングの発生を抑制すること
ができる。しかし、クラッド層とガイド層との界面の一
部の領域にのみ回折格子を形成したり、場所によって回
折格子の凹凸の高さを変化させることは困難であり、大
量生産に適さない。
（Ｂ）に示す構造とすることにより、光強度分布の変動
を抑え、空間的ホールバーニングの発生を抑制すること
ができる。しかし、クラッド層とガイド層との界面の一
部の領域にのみ回折格子を形成したり、場所によって回
折格子の凹凸の高さを変化させることは困難であり、大
量生産に適さない。
【００１０】本発明の目的は、空間的ホールバーニング
の発生を抑制でき、かつ大量生産に適した構造を有する
ＤＦＢレーザを提供することである。
の発生を抑制でき、かつ大量生産に適した構造を有する
ＤＦＢレーザを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、半導体材料により形成され、誘導放出光が主に伝搬
する光伝搬層と、前記光伝搬層とある間隔をおいて配置
され、前記光伝搬層を伝搬する誘導放出光と結合し、該
誘導放出光を分布反射する回折格子であって、前記光伝
搬層と該回折格子との間隔が、前記誘導放出光の伝搬方
向に関して変化している前記回折格子とを有する分布帰
還型半導体レーザ装置が提供される。
と、半導体材料により形成され、誘導放出光が主に伝搬
する光伝搬層と、前記光伝搬層とある間隔をおいて配置
され、前記光伝搬層を伝搬する誘導放出光と結合し、該
誘導放出光を分布反射する回折格子であって、前記光伝
搬層と該回折格子との間隔が、前記誘導放出光の伝搬方
向に関して変化している前記回折格子とを有する分布帰
還型半導体レーザ装置が提供される。
【００１２】光伝搬層内を伝搬する光と回折格子との結
合の強さが、伝搬方向に関して変化する。このため、回
折格子による分布反射の強さが、場所によって異なる。
光伝搬層と回折格子との間隔の変化を適当に調整するこ
とにより、光伝搬層内の光強度分布の空間的変動を抑制
し、均一な分布に近づけることができる。
合の強さが、伝搬方向に関して変化する。このため、回
折格子による分布反射の強さが、場所によって異なる。
光伝搬層と回折格子との間隔の変化を適当に調整するこ
とにより、光伝搬層内の光強度分布の空間的変動を抑制
し、均一な分布に近づけることができる。
【００１３】本発明の他の観点によると、半導体材料に
より形成され、誘導放出光が主に伝搬する光伝搬層であ
って、該光伝搬層の厚さが誘導放出光の伝搬方向に関し
て変化している前記光伝搬層と、前記光伝搬層とある間
隔をおいて配置され、前記光伝搬層を伝搬する誘導放出
光と結合し、該誘導放出光を分布反射する回折格子とを
有する分布帰還型半導体レーザ装置が提供される。
より形成され、誘導放出光が主に伝搬する光伝搬層であ
って、該光伝搬層の厚さが誘導放出光の伝搬方向に関し
て変化している前記光伝搬層と、前記光伝搬層とある間
隔をおいて配置され、前記光伝搬層を伝搬する誘導放出
光と結合し、該誘導放出光を分布反射する回折格子とを
有する分布帰還型半導体レーザ装置が提供される。
【００１４】光伝搬層が薄くなると光閉じ込めの効果が
弱くなり、光伝搬層内を伝搬する光と回折格子との結合
が強くなる。伝搬方向に関して光伝搬層の厚さを変化さ
せると、回折格子による分布反射の強さも変化する。光
伝搬層の厚さ分布を適当に調整することにより、光伝搬
層内の光強度分布の空間的変動を抑制し、均一な分布に
近づけることができる。
弱くなり、光伝搬層内を伝搬する光と回折格子との結合
が強くなる。伝搬方向に関して光伝搬層の厚さを変化さ
せると、回折格子による分布反射の強さも変化する。光
伝搬層の厚さ分布を適当に調整することにより、光伝搬
層内の光強度分布の空間的変動を抑制し、均一な分布に
近づけることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、本発明の実施例に
よるＤＦＢレーザの平面図を示す。長辺の長さが約９０
０μｍの長方形状の基板１の長辺に平行に、幅約１．５
μｍの活性層４が配置されている。基板１の短辺に相当
する端面には、それぞれ低反射コーティング膜１５、１
６が形成されている。ＭＱＷ層４内で発生した光は、Ｍ
ＱＷ層４の長手方向に伝搬し、誘導放出により増幅され
て両側の端面から外部に放射される。
よるＤＦＢレーザの平面図を示す。長辺の長さが約９０
０μｍの長方形状の基板１の長辺に平行に、幅約１．５
μｍの活性層４が配置されている。基板１の短辺に相当
する端面には、それぞれ低反射コーティング膜１５、１
６が形成されている。ＭＱＷ層４内で発生した光は、Ｍ
ＱＷ層４の長手方向に伝搬し、誘導放出により増幅され
て両側の端面から外部に放射される。
【００１６】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の一点鎖線Ｂ１
−Ｂ１における断面図を示し、図１（Ｃ）は、図１
（Ａ）の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面図を示す。
−Ｂ１における断面図を示し、図１（Ｃ）は、図１
（Ａ）の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面図を示す。
【００１７】図１（Ｂ）に示すように、ｎ型クラッド層
を兼ねたＳｉドープのｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、周期
的な凹凸構造からなる回折格子２が形成されている。ｎ
型ＩｎＰ基板１の不純物濃度は、例えば１×１０19ｃｍ
-3である。回折格子２のピッチはレーザの発振波長に対
応する。
を兼ねたＳｉドープのｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、周期
的な凹凸構造からなる回折格子２が形成されている。ｎ
型ＩｎＰ基板１の不純物濃度は、例えば１×１０19ｃｍ
-3である。回折格子２のピッチはレーザの発振波長に対
応する。
【００１８】回折格子２は、例えばＩｎＰ基板１の表面
上に干渉露光法により回折格子に対応するレジストパタ
ーンを形成し、このレジストパターンをエッチングマス
クとし、Ｃ2 Ｈ6 、Ｈ2 及びＯ2 の混合ガスを用いたド
ライエッチングにより形成される。
上に干渉露光法により回折格子に対応するレジストパタ
ーンを形成し、このレジストパターンをエッチングマス
クとし、Ｃ2 Ｈ6 、Ｈ2 及びＯ2 の混合ガスを用いたド
ライエッチングにより形成される。
【００１９】ＩｎＰ基板１の表面に形成された回折格子
２の上に、ＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層３が形成さ
れている。ガイド層３の組成比は、フォトルミネッセン
ス（ＰＬ）発光波長が１．１μｍになるように調整され
ている。
２の上に、ＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層３が形成さ
れている。ガイド層３の組成比は、フォトルミネッセン
ス（ＰＬ）発光波長が１．１μｍになるように調整され
ている。
【００２０】ガイド層３の上に、ＩｎＧａＡｓＰからな
るバリア層と井戸層が交互に１０層ずつ積層されたマル
チ量子井戸層（ＭＱＷ層）４が形成されている。バリア
層と井戸層の組成比は、それぞれＰＬ発光波長が１．１
μｍ及び１．３μｍになるように調整されている。
るバリア層と井戸層が交互に１０層ずつ積層されたマル
チ量子井戸層（ＭＱＷ層）４が形成されている。バリア
層と井戸層の組成比は、それぞれＰＬ発光波長が１．１
μｍ及び１．３μｍになるように調整されている。
【００２１】ＭＱＷ層４の上に、ガイド層３と同一組成
のＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層５が形成されてい
る。ガイド層５の上に、Ｚｎがドープされてｐ型にされ
たＩｎＰからなるｐ型クラッド層６が形成されている。
ｐ型クラッド層６の不純物濃度は、約５×１０17ｃｍ-3
である。
のＩｎＧａＡｓＰからなるガイド層５が形成されてい
る。ガイド層５の上に、Ｚｎがドープされてｐ型にされ
たＩｎＰからなるｐ型クラッド層６が形成されている。
ｐ型クラッド層６の不純物濃度は、約５×１０17ｃｍ-3
である。
【００２２】ガイド層３からｐ型クラッド層６までの積
層構造は、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）により形成される。また、これら各層の膜厚は、Ｍ
ＱＷ層４の長手方向（光の伝搬方向）に関して均一では
ない。ＭＱＷ層４の長手方向に関してほぼ中央部に位置
する長さ約３００μｍの中央近傍領域１８、及びその両
側に位置する長さ約３００μｍの２つの端部近傍領域１
９に区分したとき、中央近傍領域１８における各層の膜
厚が、端部近傍領域１９における膜厚よりも厚い。な
お、端部近傍領域１９内の中央近傍領域１８との境界近
傍においては、境界に近づくに従って各層の膜厚が徐々
に増加し、中央近傍領域における膜厚に近づく。
層構造は、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯ−ＣＶ
Ｄ）により形成される。また、これら各層の膜厚は、Ｍ
ＱＷ層４の長手方向（光の伝搬方向）に関して均一では
ない。ＭＱＷ層４の長手方向に関してほぼ中央部に位置
する長さ約３００μｍの中央近傍領域１８、及びその両
側に位置する長さ約３００μｍの２つの端部近傍領域１
９に区分したとき、中央近傍領域１８における各層の膜
厚が、端部近傍領域１９における膜厚よりも厚い。な
お、端部近傍領域１９内の中央近傍領域１８との境界近
傍においては、境界に近づくに従って各層の膜厚が徐々
に増加し、中央近傍領域における膜厚に近づく。
【００２３】本実施例では、中央近傍領域１８における
ガイド層３及び５の膜厚が約１００ｎｍ、ＭＱＷ層４の
各バリア層及び各井戸層の膜厚がそれぞれ１０ｎｍ及び
６ｎｍ、ｐ型クラッド層６の膜厚が約５００ｎｍであ
る。また、端部近傍領域１９の端部側においては、ガイ
ド層３及び５の膜厚が約５０ｎｍ、ＭＱＷ層４の各バリ
ア層及び各井戸層の膜厚がそれぞれ１０ｎｍ及び６ｎ
ｍ、ｐ型クラッド層６の膜厚が約５００ｎｍである。
ガイド層３及び５の膜厚が約１００ｎｍ、ＭＱＷ層４の
各バリア層及び各井戸層の膜厚がそれぞれ１０ｎｍ及び
６ｎｍ、ｐ型クラッド層６の膜厚が約５００ｎｍであ
る。また、端部近傍領域１９の端部側においては、ガイ
ド層３及び５の膜厚が約５０ｎｍ、ＭＱＷ層４の各バリ
ア層及び各井戸層の膜厚がそれぞれ１０ｎｍ及び６ｎ
ｍ、ｐ型クラッド層６の膜厚が約５００ｎｍである。
【００２４】以下、図２を参照して、場所によって膜厚
の異なる半導体層を形成する方法について説明する。
の異なる半導体層を形成する方法について説明する。
【００２５】図２は、ＩｎＰ基板１の平面図を示す。Ｉ
ｎＰ基板１の表面には、図１（Ｂ）に示す回折格子２が
形成されている。ＭＱＷ層４を形成すべき領域（この段
階では、まだＭＱＷ層は形成されていない）の中央近傍
領域１８を挟んで対向する２つの長方形状の領域に、そ
れぞれ厚さ約３００ｎｍのＳｉＯ2 膜２０及び２１を形
成する。ＳｉＯ2 膜２０、２１のＭＱＷ層４に対向する
辺の長さは約３００μｍ、ＳｉＯ2 膜２０と２１との間
隔は１０μｍである。ＭＱＷ層４は、ＳｉＯ2膜２０と
２１との間の領域のほぼ中央を通過するように配置され
る。
ｎＰ基板１の表面には、図１（Ｂ）に示す回折格子２が
形成されている。ＭＱＷ層４を形成すべき領域（この段
階では、まだＭＱＷ層は形成されていない）の中央近傍
領域１８を挟んで対向する２つの長方形状の領域に、そ
れぞれ厚さ約３００ｎｍのＳｉＯ2 膜２０及び２１を形
成する。ＳｉＯ2 膜２０、２１のＭＱＷ層４に対向する
辺の長さは約３００μｍ、ＳｉＯ2 膜２０と２１との間
隔は１０μｍである。ＭＱＷ層４は、ＳｉＯ2膜２０と
２１との間の領域のほぼ中央を通過するように配置され
る。
【００２６】ＳｉＯ2 膜２０及び２１を形成したＩｎＰ
基板１の表面上に、ＳｉＯ2 膜の上には堆積しない条件
でＩｎＧａＡｓＰ層及びＩｎＰ層を選択成長させる。Ｓ
ｉＯ 2 膜２０と２１で挟まれた領域における成長速度は
比較的速く、それ以外の領域では、ＳｉＯ2 膜２０、２
１との境界から離れるに従って徐々に遅くなる。
基板１の表面上に、ＳｉＯ2 膜の上には堆積しない条件
でＩｎＧａＡｓＰ層及びＩｎＰ層を選択成長させる。Ｓ
ｉＯ 2 膜２０と２１で挟まれた領域における成長速度は
比較的速く、それ以外の領域では、ＳｉＯ2 膜２０、２
１との境界から離れるに従って徐々に遅くなる。
【００２７】このため、中央近傍領域１８において比較
的厚い膜が形成され、ＭＱＷ層４の両端に近づくに従っ
て薄い膜が形成される。ＭＱＷ層４の中央近傍領域１８
における膜厚と両端近傍における膜厚との比は、ＳｉＯ
2 膜２０と２１との間隔を変えることによって制御でき
る。
的厚い膜が形成され、ＭＱＷ層４の両端に近づくに従っ
て薄い膜が形成される。ＭＱＷ層４の中央近傍領域１８
における膜厚と両端近傍における膜厚との比は、ＳｉＯ
2 膜２０と２１との間隔を変えることによって制御でき
る。
【００２８】図１（Ａ）に戻って、ｐ型クラッド層６ま
で堆積した後、ＭＱＷ層４を残すべき領域をＳｉＯ2 膜
で覆い、その他の領域をＩｎＰ基板１とガイド層３との
界面よりもやや下方までエッチングする。このエッチン
グは、例えばＣ2 Ｈ6 、Ｈ2及びＯ2 の混合ガスを用い
たドライエッチングにより行う。
で堆積した後、ＭＱＷ層４を残すべき領域をＳｉＯ2 膜
で覆い、その他の領域をＩｎＰ基板１とガイド層３との
界面よりもやや下方までエッチングする。このエッチン
グは、例えばＣ2 Ｈ6 、Ｈ2及びＯ2 の混合ガスを用い
たドライエッチングにより行う。
【００２９】図１（Ｃ）に示すように、ＭＱＷ層４を含
むメサ構造１７が形成される。この段階では、メサ構造
１７の上面に、エッチングマスクとして使用したＳｉＯ
2 膜（図示せず）が残っている。メサ構造１７の両側
を、ｐ型ＩｎＰ層７で埋め込む。ｐ型ＩｎＰ層７の上
に、厚さ約０．５μｍのｎ型ＩｎＰ層８を形成する。
むメサ構造１７が形成される。この段階では、メサ構造
１７の上面に、エッチングマスクとして使用したＳｉＯ
2 膜（図示せず）が残っている。メサ構造１７の両側
を、ｐ型ＩｎＰ層７で埋め込む。ｐ型ＩｎＰ層７の上
に、厚さ約０．５μｍのｎ型ＩｎＰ層８を形成する。
【００３０】ｐ型ＩｎＰ層７とｎ型ＩｎＰ８との界面の
ｐｎ接合には、動作時に逆バイアスが印加される。従っ
て、このｐｎ接合界面が電流遮蔽層として作用する。ｐ
型ＩｎＰ層７及びｎ型ＩｎＰ層８の堆積は、液相エピタ
キシャル成長（ＬＰＥ）を用いた選択成長により行う。
メサ構造１７の上面に残っているＳｉＯ2 膜を除去す
る。
ｐｎ接合には、動作時に逆バイアスが印加される。従っ
て、このｐｎ接合界面が電流遮蔽層として作用する。ｐ
型ＩｎＰ層７及びｎ型ＩｎＰ層８の堆積は、液相エピタ
キシャル成長（ＬＰＥ）を用いた選択成長により行う。
メサ構造１７の上面に残っているＳｉＯ2 膜を除去す
る。
【００３１】基板全面に、ＬＰＥによりｐ型ＩｎＰから
なる厚さ約１μｍのｐ型クラッド層９を堆積する。ｐ型
クラッド層９の上に、ＬＰＥによりｐ+ 型のＩｎＧａＡ
ｓＰからなるコンタクト層１０を堆積する。コンタクト
層１０の上に、ＭＱＷ層４に対応する開口を有するＳｉ
Ｏ2 パターン１１を形成する。
なる厚さ約１μｍのｐ型クラッド層９を堆積する。ｐ型
クラッド層９の上に、ＬＰＥによりｐ+ 型のＩｎＧａＡ
ｓＰからなるコンタクト層１０を堆積する。コンタクト
層１０の上に、ＭＱＷ層４に対応する開口を有するＳｉ
Ｏ2 パターン１１を形成する。
【００３２】コンタクト層１０の露出した領域及びＳｉ
Ｏ2 パターン１１を覆うように、ｐ側電極１２を形成す
る。ｐ側電極１２は、例えば、下から順番にＴｉ、Ｐ
ｔ、Ａｕが積層された積層構造を有する。
Ｏ2 パターン１１を覆うように、ｐ側電極１２を形成す
る。ｐ側電極１２は、例えば、下から順番にＴｉ、Ｐ
ｔ、Ａｕが積層された積層構造を有する。
【００３３】図１（Ｂ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板
１の裏面に、ｎ側電極１３を形成する。ｎ側電極１３
は、基板側から順番にＡｕＧｅ、Ａｕが積層された構造
を有する。
１の裏面に、ｎ側電極１３を形成する。ｎ側電極１３
は、基板側から順番にＡｕＧｅ、Ａｕが積層された構造
を有する。
【００３４】ＭＱＷ層４の長さが約９００μｍになるよ
うに基板を劈開し、ＤＦＢレーザチップに分離する。劈
開面上に、ＳｉＮからなる低反射コーティング膜１５、
１６を形成する。低反射コーティング膜１５、１６の形
成は、例えばプラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶ
Ｄ）により行う。図１（Ｂ）に示すように、長さ約９０
０μｍのＤＦＢレーザチップが得られる。
うに基板を劈開し、ＤＦＢレーザチップに分離する。劈
開面上に、ＳｉＮからなる低反射コーティング膜１５、
１６を形成する。低反射コーティング膜１５、１６の形
成は、例えばプラズマ励起型化学気相成長（ＰＥ−ＣＶ
Ｄ）により行う。図１（Ｂ）に示すように、長さ約９０
０μｍのＤＦＢレーザチップが得られる。
【００３５】図１に示すＤＦＢレーザでは、中央近傍領
域１８において、ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔が広
くなっている。このため、ＭＱＷ層４内を伝搬する誘導
放出光と回折格子２との結合は、中央近傍領域１８にお
いて弱くなる。これに対し、ＭＱＷ層と回折格子との間
隔が一定のＤＦＢレーザでは、誘導放出光と回折格子と
の結合が、誘導放出光の伝搬方向に関して一定である。
域１８において、ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔が広
くなっている。このため、ＭＱＷ層４内を伝搬する誘導
放出光と回折格子２との結合は、中央近傍領域１８にお
いて弱くなる。これに対し、ＭＱＷ層と回折格子との間
隔が一定のＤＦＢレーザでは、誘導放出光と回折格子と
の結合が、誘導放出光の伝搬方向に関して一定である。
【００３６】図３は、図１に示すＤＦＢレーザのＭＱＷ
層４内の光強度分布を、ＭＱＷ層と回折格子との間隔が
一定のＤＦＢレーザにおける光強度分布と比較して示
す。横軸はＭＱＷ層４の長手方向に関する位置を表し、
その両端が劈開面に対応する。縦軸は光強度を表す。図
中の実線ｐは、図１に示すＤＦＢレーザの場合を示し、
破線ｑは、ＭＱＷ層と回折格子との間隔が一定のＤＦＢ
レーザの場合を示す。
層４内の光強度分布を、ＭＱＷ層と回折格子との間隔が
一定のＤＦＢレーザにおける光強度分布と比較して示
す。横軸はＭＱＷ層４の長手方向に関する位置を表し、
その両端が劈開面に対応する。縦軸は光強度を表す。図
中の実線ｐは、図１に示すＤＦＢレーザの場合を示し、
破線ｑは、ＭＱＷ層と回折格子との間隔が一定のＤＦＢ
レーザの場合を示す。
【００３７】ＭＱＷ層と回折格子との間隔が一定のＤＦ
Ｂレーザでは、誘導放出光が全領域で均等に分布反射す
るため、中央部分の光強度が両端の光強度に比べてかな
り大きい。これに対し、図１のＤＦＢレーザの場合に
は、中央部分において誘導放出光と回折格子の結合が弱
まるため分布反射率が低下し、中央部分の光強度が相対
的に弱くなる。このため、実線ｐで示すように、光強度
分布をより均一に近づけることが可能になる。光強度分
布の一部の領域への集中を回避できるため、空間的ホー
ルバーニングの発生を抑制することができる。
Ｂレーザでは、誘導放出光が全領域で均等に分布反射す
るため、中央部分の光強度が両端の光強度に比べてかな
り大きい。これに対し、図１のＤＦＢレーザの場合に
は、中央部分において誘導放出光と回折格子の結合が弱
まるため分布反射率が低下し、中央部分の光強度が相対
的に弱くなる。このため、実線ｐで示すように、光強度
分布をより均一に近づけることが可能になる。光強度分
布の一部の領域への集中を回避できるため、空間的ホー
ルバーニングの発生を抑制することができる。
【００３８】なお、ホールバーニング発生の十分な抑制
効果を得るためには、中央近傍領域におけるＭＱＷ層と
回折格子との間隔を、端部近傍領域の端部側におけるそ
れの１．２〜２．０倍とすることが好ましい。なお、中
央近傍領域と端部近傍領域との境界近傍においてＭＱＷ
層が湾曲するが、この程度の湾曲度は、誘導放出光の伝
搬に悪影響を与えない。
効果を得るためには、中央近傍領域におけるＭＱＷ層と
回折格子との間隔を、端部近傍領域の端部側におけるそ
れの１．２〜２．０倍とすることが好ましい。なお、中
央近傍領域と端部近傍領域との境界近傍においてＭＱＷ
層が湾曲するが、この程度の湾曲度は、誘導放出光の伝
搬に悪影響を与えない。
【００３９】また、上記実施例では、図１（Ｂ）に示す
ＩｎＰ基板１の表面の全領域に一定の深さの周期的な凹
凸を形成すればよいため、干渉露光法を用いて比較的容
易に回折格子２を形成することができる。
ＩｎＰ基板１の表面の全領域に一定の深さの周期的な凹
凸を形成すればよいため、干渉露光法を用いて比較的容
易に回折格子２を形成することができる。
【００４０】上記説明では、ＭＱＷ層４と回折格子２と
の間隔に着目して、作用効果を説明した。次に、ＭＱＷ
層４の厚さに着目した作用効果について説明する。
の間隔に着目して、作用効果を説明した。次に、ＭＱＷ
層４の厚さに着目した作用効果について説明する。
【００４１】図１（Ｂ）に示すように、端部近傍領域１
９におけるＭＱＷ層４の厚さは、中央近傍領域１８にお
けるそれよりも薄い。ＭＱＷ層４が薄くなると、光の閉
じ込めが悪くなり、ＭＱＷ層４の上下のガイド層３及び
５内の光強度が大きくなる。このため、ＭＱＷ層内を伝
搬する光と回折格子との結合が強くなる。このように、
ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔のみではなく、ＭＱＷ
層４自体の厚さを変化させることによっても、誘導放出
光と回折格子との結合の強さを変化させることができ
る。
９におけるＭＱＷ層４の厚さは、中央近傍領域１８にお
けるそれよりも薄い。ＭＱＷ層４が薄くなると、光の閉
じ込めが悪くなり、ＭＱＷ層４の上下のガイド層３及び
５内の光強度が大きくなる。このため、ＭＱＷ層内を伝
搬する光と回折格子との結合が強くなる。このように、
ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔のみではなく、ＭＱＷ
層４自体の厚さを変化させることによっても、誘導放出
光と回折格子との結合の強さを変化させることができ
る。
【００４２】なお、ホールバーニング発生の十分な抑制
効果を得るためには、中央近傍領域におけるＭＱＷ層の
厚さを、端部近傍領域の端部側におけるそれの１．２〜
２．０倍とすることが好ましい。
効果を得るためには、中央近傍領域におけるＭＱＷ層の
厚さを、端部近傍領域の端部側におけるそれの１．２〜
２．０倍とすることが好ましい。
【００４３】図１では、ＭＱＷ層４と回折格子２との間
隔、及びＭＱＷ層４の膜厚の双方を光の伝搬方向に関し
て変化させた場合を示したが、いずれか一方のみが変化
するような構成としてもよい。
隔、及びＭＱＷ層４の膜厚の双方を光の伝搬方向に関し
て変化させた場合を示したが、いずれか一方のみが変化
するような構成としてもよい。
【００４４】図４（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の他の実
施例によるＤＦＢレーザの断面図を示す。
施例によるＤＦＢレーザの断面図を示す。
【００４５】図４（Ａ）に示すＤＦＢレーザは、一方の
劈開面上にＳｉＮからなる低反射コーティング膜３０を
有し、他方の劈開面上にＳｉＯ2 とＳｉの２層からなる
高反射コーティング膜３１を有する。ＭＱＷ層４の長手
方向に関して中央部近傍及びそこから高反射コーティン
グ膜３１側の端面までの領域では、ガイド層２からｐ側
クラッド層６までの各層の厚さがほぼ均一である。ま
た、低反射コーティング膜３０側の端部近傍領域の各層
の厚さは、高反射コーティング膜３１側のそれよりも薄
い。
劈開面上にＳｉＮからなる低反射コーティング膜３０を
有し、他方の劈開面上にＳｉＯ2 とＳｉの２層からなる
高反射コーティング膜３１を有する。ＭＱＷ層４の長手
方向に関して中央部近傍及びそこから高反射コーティン
グ膜３１側の端面までの領域では、ガイド層２からｐ側
クラッド層６までの各層の厚さがほぼ均一である。ま
た、低反射コーティング膜３０側の端部近傍領域の各層
の厚さは、高反射コーティング膜３１側のそれよりも薄
い。
【００４６】このように、一方の劈開面が高反射端面と
されている場合には、低反射端面近傍の一部の領域につ
いてのみ、ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔を狭くす
る。このような構成にすることにより、光強度分布の低
反射端面側への集中を回避することができる。
されている場合には、低反射端面近傍の一部の領域につ
いてのみ、ＭＱＷ層４と回折格子２との間隔を狭くす
る。このような構成にすることにより、光強度分布の低
反射端面側への集中を回避することができる。
【００４７】図４（Ｂ）に示すＤＦＢレーザでは、ＭＱ
Ｗ層４の長手方向のほぼ中央で、回折格子２が２つの小
領域に分割されている。各小領域内では、回折格子のピ
ッチは一定である。２つの小領域の境界において、回折
格子のピッチが１／２ピッチ分ずれている。このよう
に、回折格子のピッチを１／２ピッチ分ずらせることに
より、反射回数の異なる複数の光の位相を合わせること
ができる。このため、単一モードでの発振が起こりやす
くなる。
Ｗ層４の長手方向のほぼ中央で、回折格子２が２つの小
領域に分割されている。各小領域内では、回折格子のピ
ッチは一定である。２つの小領域の境界において、回折
格子のピッチが１／２ピッチ分ずれている。このよう
に、回折格子のピッチを１／２ピッチ分ずらせることに
より、反射回数の異なる複数の光の位相を合わせること
ができる。このため、単一モードでの発振が起こりやす
くなる。
【００４８】図４（Ｂ）では、２つの反射面間の領域を
２つの小領域に分割した場合を示したが、３つ以上の小
領域に分割してもよい。
２つの小領域に分割した場合を示したが、３つ以上の小
領域に分割してもよい。
【００４９】複数の小領域に分割するには、回折格子に
対応したレジストパターンを形成する際の干渉露光時
に、小領域を１つおきにＳｉＯ2 膜等で覆えばよい。Ｓ
ｉＯ2膜を介して露光すると、ＳｉＯ2 膜により露光光
が屈折する。ＳｉＯ2 膜の厚さを適当に選ぶことによ
り、ＳｉＯ2 膜で覆った領域と覆っていない領域との境
界において、格子ピッチを１／２ピッチ分ずらせること
ができる。
対応したレジストパターンを形成する際の干渉露光時
に、小領域を１つおきにＳｉＯ2 膜等で覆えばよい。Ｓ
ｉＯ2膜を介して露光すると、ＳｉＯ2 膜により露光光
が屈折する。ＳｉＯ2 膜の厚さを適当に選ぶことによ
り、ＳｉＯ2 膜で覆った領域と覆っていない領域との境
界において、格子ピッチを１／２ピッチ分ずらせること
ができる。
【００５０】図１（Ｂ）もしくは図４（Ａ）、（Ｂ）に
示したＭＱＷ層と回折格子との間隔の変化パターンはほ
んの一例であり、種々の変化パターンが考えられる。例
えば、図１（Ｂ）では、中央近傍領域１８において、Ｍ
ＱＷ層４と回折格子２との間隔がほぼ一定の場合を説明
したが、間隔が徐々に変化するようにしてもよい。図２
に示すＳｉＯ2 膜２０と２１との間隔を徐々に変化させ
ることにより、図１（Ｂ）に示すガイド層３の膜厚を徐
々に変化させることができる。
示したＭＱＷ層と回折格子との間隔の変化パターンはほ
んの一例であり、種々の変化パターンが考えられる。例
えば、図１（Ｂ）では、中央近傍領域１８において、Ｍ
ＱＷ層４と回折格子２との間隔がほぼ一定の場合を説明
したが、間隔が徐々に変化するようにしてもよい。図２
に示すＳｉＯ2 膜２０と２１との間隔を徐々に変化させ
ることにより、図１（Ｂ）に示すガイド層３の膜厚を徐
々に変化させることができる。
【００５１】また、図１（Ｂ）では、中央近傍領域１８
の長さを約３００μｍとしたが、３００μｍより長くし
てもよいし、短くしてもよい。種々の実験を行い、ＭＱ
Ｗ層と回折格子との間隔の好適な変化パターンを見つけ
出すことが好ましい。
の長さを約３００μｍとしたが、３００μｍより長くし
てもよいし、短くしてもよい。種々の実験を行い、ＭＱ
Ｗ層と回折格子との間隔の好適な変化パターンを見つけ
出すことが好ましい。
【００５２】上記実施例では、活性層をＭＱＷ層で構成
した場合を説明したが、ＩｎＧａＡｓＰの単層で構成し
てもよい。
した場合を説明したが、ＩｎＧａＡｓＰの単層で構成し
てもよい。
【００５３】また、上記実施例では、ＩｎＰ基板を用
い、クラッド層、ガイド層、及び活性層をＩｎＧａＡｓ
Ｐで形成した場合を説明したが、その他の半導体材料で
形成してもよい。例えば、ＩｎＰ基板を用い、クラッド
層、ガイド層、活性層をＡｌＧａＩｎＡｓで形成しても
よい。
い、クラッド層、ガイド層、及び活性層をＩｎＧａＡｓ
Ｐで形成した場合を説明したが、その他の半導体材料で
形成してもよい。例えば、ＩｎＰ基板を用い、クラッド
層、ガイド層、活性層をＡｌＧａＩｎＡｓで形成しても
よい。
【００５４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
回折格子を用いた半導体レーザ装置において、光強度分
布の空間的変動を抑制し、均一な分布に近づけることが
できる。これにより、空間的ホールバーニングの発生を
抑制することができ、電流対光出力特性の線型性を高め
ることが可能になる。
回折格子を用いた半導体レーザ装置において、光強度分
布の空間的変動を抑制し、均一な分布に近づけることが
できる。これにより、空間的ホールバーニングの発生を
抑制することができ、電流対光出力特性の線型性を高め
ることが可能になる。
【図１】本発明の実施例によるＤＦＢレーザの平面図及
び断面図である。
び断面図である。
【図２】半導体層の膜厚が場所によって変化するように
堆積する方法を説明するための基板の平面図である。
堆積する方法を説明するための基板の平面図である。
【図３】図１に示すＤＦＢレーザのＭＱＷ層内の光強度
分布を示すグラフである。
分布を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施例によるＤＦＢレーザの断面
図である。
図である。
【図５】従来例によるＤＦＢレーザの断面図である。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ 回折格子 ３、５ ガイド層 ４ ＭＱＷ層 ６、９ ｐ型クラッド層 ７ ｐ型ＩｎＰ層 ８ ｎ型ＩｎＰ層 １０ コンタクト層 １１ ＳｉＯ2 パターン １２ ｐ側電極 １３ ｎ側電極 １５、１６、３０ 低反射コーティング膜 １７ メサ構造 １８ 中央近傍領域 １９ 端部近傍領域 ２０、２１ ＳｉＯ2 膜 ３１ 高反射コーティング膜 １００ ｎ型クラッド層 １０１ ガイド層 １０２ 活性層 １０３ ｐ型クラッド層 １０４ コンタクト層 １０５、１０６ 電極 １１０ 低反射コーティング膜 １１１ 高反射コーティング膜
Claims (7)
- 【請求項１】 半導体材料により形成され、誘導放出光
が主に伝搬する光伝搬層と、 前記光伝搬層とある間隔をおいて配置され、前記光伝搬
層を伝搬する誘導放出光と結合し、該誘導放出光を分布
反射する回折格子であって、前記光伝搬層と該回折格子
との間隔が、前記誘導放出光の伝搬方向に関して変化し
ている前記回折格子とを有する分布帰還型半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】 さらに、前記光伝搬層と前記回折格子と
の間に配置され、一方の面が前記光伝搬層に接し、他方
の面が周期的な凹凸を有し、該凹凸が前記回折格子とし
て作用するガイド層を有する請求項１に記載の分布帰還
型半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記光伝搬層が、前記誘導放出光を外部
に放射する少なくとも１つの低反射端面を有し、 前記低反射端面から前記光伝搬層内に向かってある深さ
までの低反射端面領域における前記光伝搬層と前記回折
格子との間隔が、該低反射端面領域よりも内部側のそれ
よりも狭い請求項１または２に記載の分布帰還型半導体
レーザ装置。 - 【請求項４】 前記回折格子が、前記誘導放出光の伝搬
方向に関して複数の小領域に分割され、各小領域内では
格子ピッチが均一であり、該小領域同士の境界におい
て、格子ピッチが１／２ピッチ分ずれている請求項１〜
３のいずれかに記載の分布帰還型半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 半導体材料により形成され、誘導放出光
が主に伝搬する光伝搬層であって、該光伝搬層の厚さが
誘導放出光の伝搬方向に関して変化している前記光伝搬
層と、 前記光伝搬層とある間隔をおいて配置され、前記光伝搬
層を伝搬する誘導放出光と結合し、該誘導放出光を分布
反射する回折格子とを有する分布帰還型半導体レーザ装
置。 - 【請求項６】 前記光伝搬層が、前記誘導放出光を外部
に放射する少なくとも１つの低反射端面を有し、 前記低反射端面から前記光伝搬層内に向かってある深さ
までの低反射端面領域における前記光伝搬層の厚さが、
該低反射端面領域よりも内部側のそれよりも薄い請求項
５に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記回折格子が、前記誘導放出光の伝搬
方向に関して複数の小領域に分割され、各小領域内では
格子ピッチが均一であり、該小領域同士の境界におい
て、格子ピッチが１／２ピッチ分ずれている請求項５ま
たは６に記載の分布帰還型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20618396A JPH1051066A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20618396A JPH1051066A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051066A true JPH1051066A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16519196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20618396A Withdrawn JPH1051066A (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1051066A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003283049A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| WO2014202619A1 (de) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender halbleiterlaser und verfahren zu seiner herstellung |
| JPWO2021005700A1 (ja) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP20618396A patent/JPH1051066A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003283049A (ja) * | 2002-03-20 | 2003-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
| WO2014202619A1 (de) * | 2013-06-21 | 2014-12-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Kantenemittierender halbleiterlaser und verfahren zu seiner herstellung |
| US9812844B2 (en) | 2013-06-21 | 2017-11-07 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Edge-emitting semiconductor laser and method for the production thereof |
| JPWO2021005700A1 (ja) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | ||
| WO2021005700A1 (ja) * | 2019-07-09 | 2021-01-14 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031007 |