JPH1051072A - 反射防止膜を有する半導体レーザ装置 - Google Patents
反射防止膜を有する半導体レーザ装置Info
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- JPH1051072A JPH1051072A JP8201533A JP20153396A JPH1051072A JP H1051072 A JPH1051072 A JP H1051072A JP 8201533 A JP8201533 A JP 8201533A JP 20153396 A JP20153396 A JP 20153396A JP H1051072 A JPH1051072 A JP H1051072A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 窒化シリコンの製造ばらつきに依らない低反
射率を実現する構造の反射防止膜を有する半導体レーザ
装置の提供。 【解決手段】 屈折率が1.82から2.00で光学膜厚が発振
波長の0.17倍から0.23倍の第１層の窒化シリコン１０
１、及び光学膜厚が発振波長の0.03倍から0.15倍の第２
層の酸化シリコン１０２から構成され、レーザ発振波長
に対して最小反射率となる膜厚、屈折率の窒化シリコン
及び酸化シリコンを選択すると窒化シリコン、酸化シリ
コンの製造ばらつきが生じても反射率を0.6%未満にする
ことができる。 【効果】 窒化シリコンの屈折率、膜厚のばらつきに依
らず安定した低反射率を有する反射防止膜を提供し、Ｄ
ＦＢレーザの単一縦モード歩留まりを向上させることが
できる。
射率を実現する構造の反射防止膜を有する半導体レーザ
装置の提供。 【解決手段】 屈折率が1.82から2.00で光学膜厚が発振
波長の0.17倍から0.23倍の第１層の窒化シリコン１０
１、及び光学膜厚が発振波長の0.03倍から0.15倍の第２
層の酸化シリコン１０２から構成され、レーザ発振波長
に対して最小反射率となる膜厚、屈折率の窒化シリコン
及び酸化シリコンを選択すると窒化シリコン、酸化シリ
コンの製造ばらつきが生じても反射率を0.6%未満にする
ことができる。 【効果】 窒化シリコンの屈折率、膜厚のばらつきに依
らず安定した低反射率を有する反射防止膜を提供し、Ｄ
ＦＢレーザの単一縦モード歩留まりを向上させることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信などに利用さ
れる情報伝送を行う半導体レ−ザ装置に関する。
れる情報伝送を行う半導体レ−ザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムが世界規模で拡充しつつ
ある今日、光通信用のレーザでは低コスト化のために製
造歩留まりの高い半導体レーザが求められている。中距
離及び長距離光通信では、単一縦モード発振を得るため
に活性層に隣接して回折格子を備えた分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザが使用される。しかし、同一周期の均一な回
折格子を備えたＤＦＢレーザでは端面における回折格子
の位相により単一縦モードで発振するか２つのモードに
なるかが決定される。一般に回折格子の周期は200から2
40nm程度であり、現在の劈開技術の精度では回折格子の
端面の位相を制御することはできない。よって単一縦モ
ードで発振する割合は確率的に決まる。またこの確率は
レーザ端面の反射率によっても大きく変わる。図２に計
算によって得られた単一縦モード歩留まりの前端面反射
率依存性を示す。図より前端面の反射率は小さいほど歩
留まりは向上する。反射防止膜については、上手らによ
り「DFBレーザにおけるエラーレート特性の端面反射率
依存性」（昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会Ｃ
ー１５３）に開示されているように一般に窒化シリコン
が用いられている。図３に従来例の斜視図を示す。図３
において３０２は半導体レーザの結晶部でその出射端面
に３０１の窒化シリコン薄膜を成膜する。３０５はスト
ライプの電極で３０３、３０５は他方の電極である。し
かし、窒化シリコンの反射率は最小でも１％程度であ
り、さらに窒化シリコン中の窒素の割合が一定でなく製
造の度にその割合が変わるので屈折率が５％程ばらつ
き、また膜厚も製造の度に５％程、変化するので反射率
は１％より高くなる場合が多々あり、ＤＦＢレーザの単
一縦モード発振の歩留まりの向上を妨げていた。
ある今日、光通信用のレーザでは低コスト化のために製
造歩留まりの高い半導体レーザが求められている。中距
離及び長距離光通信では、単一縦モード発振を得るため
に活性層に隣接して回折格子を備えた分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）レーザが使用される。しかし、同一周期の均一な回
折格子を備えたＤＦＢレーザでは端面における回折格子
の位相により単一縦モードで発振するか２つのモードに
なるかが決定される。一般に回折格子の周期は200から2
40nm程度であり、現在の劈開技術の精度では回折格子の
端面の位相を制御することはできない。よって単一縦モ
ードで発振する割合は確率的に決まる。またこの確率は
レーザ端面の反射率によっても大きく変わる。図２に計
算によって得られた単一縦モード歩留まりの前端面反射
率依存性を示す。図より前端面の反射率は小さいほど歩
留まりは向上する。反射防止膜については、上手らによ
り「DFBレーザにおけるエラーレート特性の端面反射率
依存性」（昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会Ｃ
ー１５３）に開示されているように一般に窒化シリコン
が用いられている。図３に従来例の斜視図を示す。図３
において３０２は半導体レーザの結晶部でその出射端面
に３０１の窒化シリコン薄膜を成膜する。３０５はスト
ライプの電極で３０３、３０５は他方の電極である。し
かし、窒化シリコンの反射率は最小でも１％程度であ
り、さらに窒化シリコン中の窒素の割合が一定でなく製
造の度にその割合が変わるので屈折率が５％程ばらつ
き、また膜厚も製造の度に５％程、変化するので反射率
は１％より高くなる場合が多々あり、ＤＦＢレーザの単
一縦モード発振の歩留まりの向上を妨げていた。
【０００３】また、半導体レーザと電界吸収型変調器が
集積化された変調器集積化レーザ光源はその優れた特性
から長距離通信用に使用されるが、出射端面の反射によ
り特性が著しく劣化する。つまり、0.05%以上の反射が
あると電界吸収型変調器で強度変調された反射光がレー
ザ部に戻り、レーザ部の発振波長の変動を生じるという
問題である。これを解決するため、出射前端面の一部に
窓領域を作り、反射防止膜と窓領域との組み合わせで反
射率を下げる構成が一般的に用いられる。この構成にお
いて窓領域端面の反射防止膜は0.2%以下にする必要があ
り窒化シリコン単層膜での反射防止膜形成は困難であっ
た。
集積化された変調器集積化レーザ光源はその優れた特性
から長距離通信用に使用されるが、出射端面の反射によ
り特性が著しく劣化する。つまり、0.05%以上の反射が
あると電界吸収型変調器で強度変調された反射光がレー
ザ部に戻り、レーザ部の発振波長の変動を生じるという
問題である。これを解決するため、出射前端面の一部に
窓領域を作り、反射防止膜と窓領域との組み合わせで反
射率を下げる構成が一般的に用いられる。この構成にお
いて窓領域端面の反射防止膜は0.2%以下にする必要があ
り窒化シリコン単層膜での反射防止膜形成は困難であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は窒化シ
リコンの製造ばらつきに依らない低反射率を実現する構
造の反射防止膜を提供し、ＤＦＢレーザにおける高歩留
まりの単一縦モードを実現することにある。また、変調
器集積化レーザ光源の窓領域前端面に安定した低反射率
を実現する反射防止膜を提供し、レーザ部への戻り光の
無い、良好な高周波特性の変調器集積化レーザ光源を実
現することにある。
リコンの製造ばらつきに依らない低反射率を実現する構
造の反射防止膜を提供し、ＤＦＢレーザにおける高歩留
まりの単一縦モードを実現することにある。また、変調
器集積化レーザ光源の窓領域前端面に安定した低反射率
を実現する反射防止膜を提供し、レーザ部への戻り光の
無い、良好な高周波特性の変調器集積化レーザ光源を実
現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題は以下の手段
により解決される。
により解決される。
【０００６】図１のように半導体レーザ結晶部１０３の
光出射端面に少なくとも窒化シリコン薄膜１０１、酸化
シリコン薄膜１０２を順に形成する。図１において１０
４は上部電極、１０５はストライプ、１０６は下部電極
である。前述のように窒化シリコン膜は屈折率が製造の
度にばらつくが酸化シリコン膜の屈折率は1.45とほぼ一
定となる。ばらつく可能性のある窒化シリコンの屈折率
を成膜装置で成膜されたものの平均値として使用し、半
導体レーザの端面から上記の誘電薄膜を通り外部へ出射
されるレーザ光の反射率が最小となるときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚を求め、これらの膜厚で反射防
止膜を構成すると、製造ばらつきが生じても反射率は0.
6%を越えない。表１に反射率の膜厚及び屈折ばらつき依
存性の例を示す。これは1.3μｍ帯ＤＦＢレーザに本発
明の反射率を適用した例である。反射率の計算は厳密解
が求められる有効フレネル法を使用した。半導体レーザ
の有効屈折率は3.241で、酸化シリコンの屈折率は定数
として計算した。表より窒化シリコンの膜厚及び屈折率
が５％、酸化シリコンの膜厚が５％変化しても反射率は
0.55％未満であることがわかる。以上の手段により前述
の課題は解決される。
光出射端面に少なくとも窒化シリコン薄膜１０１、酸化
シリコン薄膜１０２を順に形成する。図１において１０
４は上部電極、１０５はストライプ、１０６は下部電極
である。前述のように窒化シリコン膜は屈折率が製造の
度にばらつくが酸化シリコン膜の屈折率は1.45とほぼ一
定となる。ばらつく可能性のある窒化シリコンの屈折率
を成膜装置で成膜されたものの平均値として使用し、半
導体レーザの端面から上記の誘電薄膜を通り外部へ出射
されるレーザ光の反射率が最小となるときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚を求め、これらの膜厚で反射防
止膜を構成すると、製造ばらつきが生じても反射率は0.
6%を越えない。表１に反射率の膜厚及び屈折ばらつき依
存性の例を示す。これは1.3μｍ帯ＤＦＢレーザに本発
明の反射率を適用した例である。反射率の計算は厳密解
が求められる有効フレネル法を使用した。半導体レーザ
の有効屈折率は3.241で、酸化シリコンの屈折率は定数
として計算した。表より窒化シリコンの膜厚及び屈折率
が５％、酸化シリコンの膜厚が５％変化しても反射率は
0.55％未満であることがわかる。以上の手段により前述
の課題は解決される。
【０００７】
【表１】
【０００８】製造ばらつきによらず、さらに反射率を低
減させるためには以下の手段による。まず上記の方法に
より予め最小反射率となる第１層の窒化シリコンと第２
層の酸化シリコンの膜厚を求める。計算により得られた
膜厚で第１層の窒化シリコンを半導体レーザ端面に成膜
する。成膜後、エリプソメータなどを使用して窒化シリ
コンの膜厚及び屈折率を測定する。次にこの測定値を定
数として最小となる反射率の場合の酸化シリコンの膜厚
を再度、厳密解の有効フレネル法または近似解であるベ
クター法で計算する。算出された第２層酸化シリコンの
膜厚を第１層窒化シリコン上に成膜することで本発明の
目的は達成される。また簡便には窒化シリコン成膜後、
反射率の測定により光学膜厚を測定し、窒化シリコンの
平均の屈折率を使用することで第２層酸化シリコンの膜
厚を補正することも可能である。
減させるためには以下の手段による。まず上記の方法に
より予め最小反射率となる第１層の窒化シリコンと第２
層の酸化シリコンの膜厚を求める。計算により得られた
膜厚で第１層の窒化シリコンを半導体レーザ端面に成膜
する。成膜後、エリプソメータなどを使用して窒化シリ
コンの膜厚及び屈折率を測定する。次にこの測定値を定
数として最小となる反射率の場合の酸化シリコンの膜厚
を再度、厳密解の有効フレネル法または近似解であるベ
クター法で計算する。算出された第２層酸化シリコンの
膜厚を第１層窒化シリコン上に成膜することで本発明の
目的は達成される。また簡便には窒化シリコン成膜後、
反射率の測定により光学膜厚を測定し、窒化シリコンの
平均の屈折率を使用することで第２層酸化シリコンの膜
厚を補正することも可能である。
【０００９】窒化シリコン薄膜の屈折率の製造ばらつき
を定量化するために窒化シリコン薄膜の屈折率を統計的
に調査した。この結果を図４に示す。図４から窒化シリ
コン薄膜の平均屈折率は1.91で標準偏差は２σ＝0.091
であった。よって窒化シリコン薄膜は1.82から2.00まで
ばらつくことがわかる。また、半導体レーザのストライ
プ内の有効屈折率はその発振波長によって3.1から3.27
まで変化する。このような範囲で屈折率が変化した場合
に、最小反射率を取る時の窒化シリコン薄膜と酸化シリ
コン薄膜の２層膜のそれぞれの光学膜厚をレーザの発振
波長で割った値を求め、それらの取り得る範囲について
計算した結果を図５に示す。ここで光学膜厚とはその薄
膜の屈折率と膜厚をかけたものである。図５から窒化シ
リコン薄膜は光学膜厚でレーザの発振波長の0.17倍から
0.24倍まで変化し、酸化シリコン薄膜は光学膜厚でレー
ザの発振波長の0.03倍から0.15倍まで変化することが判
明した。よってこの範囲内で有効フレネル法またはベク
ター法で計算を行い、最小反射率を持つ、窒化シリコン
薄膜と酸化シリコン薄膜の光学膜厚の組み合わせを選べ
ば良い。尚、この範囲内での最小反射率は1×10-3％以
下であり反射防止膜として十分な特性を持つ。
を定量化するために窒化シリコン薄膜の屈折率を統計的
に調査した。この結果を図４に示す。図４から窒化シリ
コン薄膜の平均屈折率は1.91で標準偏差は２σ＝0.091
であった。よって窒化シリコン薄膜は1.82から2.00まで
ばらつくことがわかる。また、半導体レーザのストライ
プ内の有効屈折率はその発振波長によって3.1から3.27
まで変化する。このような範囲で屈折率が変化した場合
に、最小反射率を取る時の窒化シリコン薄膜と酸化シリ
コン薄膜の２層膜のそれぞれの光学膜厚をレーザの発振
波長で割った値を求め、それらの取り得る範囲について
計算した結果を図５に示す。ここで光学膜厚とはその薄
膜の屈折率と膜厚をかけたものである。図５から窒化シ
リコン薄膜は光学膜厚でレーザの発振波長の0.17倍から
0.24倍まで変化し、酸化シリコン薄膜は光学膜厚でレー
ザの発振波長の0.03倍から0.15倍まで変化することが判
明した。よってこの範囲内で有効フレネル法またはベク
ター法で計算を行い、最小反射率を持つ、窒化シリコン
薄膜と酸化シリコン薄膜の光学膜厚の組み合わせを選べ
ば良い。尚、この範囲内での最小反射率は1×10-3％以
下であり反射防止膜として十分な特性を持つ。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による第１の実施例を図６
に示す。図６において６０５、６０８はそれぞれ半導体
レーザの上部電極、下部電極である。レーザ構造は当該
分野で周知なものでよく例えばｐ型InP基板上の埋め込
み型DFBレーザ６０３を使用する。発振波長は1.3μｍで
ある。活性層は井戸層に圧縮歪を有するInGaAsPの多重
量子井戸構造である。活性層６０７を含めたストライプ
の有効屈折率は3.241であった。１周期202.0nmの回折格
子６０４を活性層に隣接して設けている。後端面６０６
にはアモルファスシリコンと酸化シリコンから成る反射
率７０％の反射コーティングを施してある。前端面６０
１、６０２は本発明による反射防止膜である。有効フレ
ネル法の計算によると最小反射率のときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.134μｍ、0.087μ
ｍである。このとき窒化シリコンの屈折率は1.901を使
用した。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法により第１
層窒化シリコン薄膜、第２層酸化シリコン薄膜を成膜し
た。成膜後に第１層、第２層の膜厚及び屈折率を測定し
たところ、窒化シリコン膜は屈折率1.940,膜厚0.129μm
で酸化シリコン膜は屈折率1.45,膜厚0.085μmであっ
た。反射率は再計算によると0.09%、測定では0.1％とな
った。この反射防止膜による半導体DFBレーザの単一縦
モード発振の歩留まりは４４％と高かった。
に示す。図６において６０５、６０８はそれぞれ半導体
レーザの上部電極、下部電極である。レーザ構造は当該
分野で周知なものでよく例えばｐ型InP基板上の埋め込
み型DFBレーザ６０３を使用する。発振波長は1.3μｍで
ある。活性層は井戸層に圧縮歪を有するInGaAsPの多重
量子井戸構造である。活性層６０７を含めたストライプ
の有効屈折率は3.241であった。１周期202.0nmの回折格
子６０４を活性層に隣接して設けている。後端面６０６
にはアモルファスシリコンと酸化シリコンから成る反射
率７０％の反射コーティングを施してある。前端面６０
１、６０２は本発明による反射防止膜である。有効フレ
ネル法の計算によると最小反射率のときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.134μｍ、0.087μ
ｍである。このとき窒化シリコンの屈折率は1.901を使
用した。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法により第１
層窒化シリコン薄膜、第２層酸化シリコン薄膜を成膜し
た。成膜後に第１層、第２層の膜厚及び屈折率を測定し
たところ、窒化シリコン膜は屈折率1.940,膜厚0.129μm
で酸化シリコン膜は屈折率1.45,膜厚0.085μmであっ
た。反射率は再計算によると0.09%、測定では0.1％とな
った。この反射防止膜による半導体DFBレーザの単一縦
モード発振の歩留まりは４４％と高かった。
【００１１】本発明による第２の実施例を図６に示す。
レーザ構造は当該分野で周知なものでよく例えばｎ型In
P基板上のリッジ型DFBレーザ６０３を使用する。発振波
長は1.55μｍである。活性層は井戸層に圧縮歪を有する
InGaAsPの多重量子井戸構造である。活性層を含めた多
層構造の有効屈折率は3.195であった。１周期241.0nmの
回折格子６０４を活性層に隣接して設けている。後端面
６０８にはアモルファスシリコンと酸化シリコンから成
る反射率９０％の反射コーティングを施してある。前端
面６０１、６０２は本発明による反射防止膜である。ベ
クターの計算によると最小反射率のときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.151μｍ、0.118μ
ｍである。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法により第
１層窒化シリコン薄膜を成膜した。窒化シリコン形成
後、エリプソメータにより屈折率及び膜厚を測定したと
ころ、それぞれ1.853、膜厚0.162μｍであった。この測
定値を基に再度、ベクター法により酸化シリコンを窒化
シリコン上に付けたときに最小となる反射率を求め、膜
厚0.101μｍを得た。次にこの膜厚で酸化シリコンを窒
化シリコン上に成膜した。その結果、反射防止膜の反射
率は0.１８％となった。本発明の反射防止膜を備えた半
導体レーザの単一縦モード発振の歩留まりは６２％と高
かった。
レーザ構造は当該分野で周知なものでよく例えばｎ型In
P基板上のリッジ型DFBレーザ６０３を使用する。発振波
長は1.55μｍである。活性層は井戸層に圧縮歪を有する
InGaAsPの多重量子井戸構造である。活性層を含めた多
層構造の有効屈折率は3.195であった。１周期241.0nmの
回折格子６０４を活性層に隣接して設けている。後端面
６０８にはアモルファスシリコンと酸化シリコンから成
る反射率９０％の反射コーティングを施してある。前端
面６０１、６０２は本発明による反射防止膜である。ベ
クターの計算によると最小反射率のときの窒化シリコ
ン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.151μｍ、0.118μ
ｍである。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法により第
１層窒化シリコン薄膜を成膜した。窒化シリコン形成
後、エリプソメータにより屈折率及び膜厚を測定したと
ころ、それぞれ1.853、膜厚0.162μｍであった。この測
定値を基に再度、ベクター法により酸化シリコンを窒化
シリコン上に付けたときに最小となる反射率を求め、膜
厚0.101μｍを得た。次にこの膜厚で酸化シリコンを窒
化シリコン上に成膜した。その結果、反射防止膜の反射
率は0.１８％となった。本発明の反射防止膜を備えた半
導体レーザの単一縦モード発振の歩留まりは６２％と高
かった。
【００１２】本発明による第３の実施例を図７に示す。
図７はｎ型InP基板上の変調器集積化レーザ光源の模式
図である。図７において７０５、７０８はそれぞれ集積
化レーザ光源の半導体レーザ部の上部電極、下部電極で
あり、また７０６は半導体レーザ部の後端面反射膜であ
る。レーザ部７０３の発振波長は1.55μｍである。活性
層７０７はInGaAsPの多重量子井戸構造である。７０４
の回折格子により単一発振モードを得ている。変調器集
積化レーザ光源では、レーザ部は常時レーザ発光させて
おき、その前にある変調器７０９でレーザ光を高速変調
する。変調器内の多重量子井戸層７１０はレーザ部の多
重量子井戸層よりエネルギーバンドギャップが大きくな
るように作製されている。変調器の電極７１１に逆電圧
を加えると量子閉じ込めシュタルク効果によりレーザ光
は変調器で吸収され、レーザ光は外部に出ない。変調器
部上部電極７１１に電圧を加えないときにはレーザ光は
変調器で吸収されずに外部にレーザ光が出力される。７
１２はInPの窓領域で、７０１、７０２が本発明による
反射防止膜である。InP窓領域の屈折率は3.17である。
有効フレネル法の計算によると最小反射率のときの窒化
シリコン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.158μｍ、
0.108μｍである。このとき窒化シリコンの屈折率は1.8
99を使用した。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法によ
り第１層窒化シリコン薄膜、第２層酸化シリコン薄膜を
成膜した。成膜後に第１層、第２層の膜厚及び屈折率を
測定したところ、窒化シリコン膜は屈折率1.870,膜厚0.
150μmで酸化シリコン膜は屈折率1.45,膜厚0.112μmで
あった。反射率は再計算によると0.09%、測定では0.11
％となった。窓領域を含めた反射率は0.03%未満とな
り、この変調器集積化レーザ光源の高周波応答特性は1
３GHzまで平坦で良好な特性が得られた。また戻り光低
減によるチャーピング減少の効果により伝送速度毎秒2.
5Gbでの通常分散ファイバへの最大伝送距離が、窒化シ
リコンの単層膜を用いた場合の２００kmから、６００km
以上に増大した。
図７はｎ型InP基板上の変調器集積化レーザ光源の模式
図である。図７において７０５、７０８はそれぞれ集積
化レーザ光源の半導体レーザ部の上部電極、下部電極で
あり、また７０６は半導体レーザ部の後端面反射膜であ
る。レーザ部７０３の発振波長は1.55μｍである。活性
層７０７はInGaAsPの多重量子井戸構造である。７０４
の回折格子により単一発振モードを得ている。変調器集
積化レーザ光源では、レーザ部は常時レーザ発光させて
おき、その前にある変調器７０９でレーザ光を高速変調
する。変調器内の多重量子井戸層７１０はレーザ部の多
重量子井戸層よりエネルギーバンドギャップが大きくな
るように作製されている。変調器の電極７１１に逆電圧
を加えると量子閉じ込めシュタルク効果によりレーザ光
は変調器で吸収され、レーザ光は外部に出ない。変調器
部上部電極７１１に電圧を加えないときにはレーザ光は
変調器で吸収されずに外部にレーザ光が出力される。７
１２はInPの窓領域で、７０１、７０２が本発明による
反射防止膜である。InP窓領域の屈折率は3.17である。
有効フレネル法の計算によると最小反射率のときの窒化
シリコン、酸化シリコンの膜厚はそれぞれ0.158μｍ、
0.108μｍである。このとき窒化シリコンの屈折率は1.8
99を使用した。この計算に基づき、ＲＦスパッタ法によ
り第１層窒化シリコン薄膜、第２層酸化シリコン薄膜を
成膜した。成膜後に第１層、第２層の膜厚及び屈折率を
測定したところ、窒化シリコン膜は屈折率1.870,膜厚0.
150μmで酸化シリコン膜は屈折率1.45,膜厚0.112μmで
あった。反射率は再計算によると0.09%、測定では0.11
％となった。窓領域を含めた反射率は0.03%未満とな
り、この変調器集積化レーザ光源の高周波応答特性は1
３GHzまで平坦で良好な特性が得られた。また戻り光低
減によるチャーピング減少の効果により伝送速度毎秒2.
5Gbでの通常分散ファイバへの最大伝送距離が、窒化シ
リコンの単層膜を用いた場合の２００kmから、６００km
以上に増大した。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、窒化シリコンの製造ば
らつきによらずに安定した反射防止膜（反射率＜0.6%）
を容易に作製可能であり、ＤＦＢレーザの単一縦モード
発振の歩留まりを向上することができる。また変調器集
積化レーザ光源においては戻り光を低減し、高周波特性
を容易に向上することができる。
らつきによらずに安定した反射防止膜（反射率＜0.6%）
を容易に作製可能であり、ＤＦＢレーザの単一縦モード
発振の歩留まりを向上することができる。また変調器集
積化レーザ光源においては戻り光を低減し、高周波特性
を容易に向上することができる。
【図１】本発明による半導体レーザ端面上の反射防止
膜。
膜。
【図２】ＤＦＢレーザの単一縦モード歩留まりの前端面
反射率依存性の計算値の一例。
反射率依存性の計算値の一例。
【図３】従来例の模式図。
【図４】窒化シリコン薄膜の屈折率の製造ばらつきを示
す図。
す図。
【図５】窒化シリコン薄膜及び酸化シリコン薄膜が最小
反射率となるときのそれぞれの光学膜厚／レーザ発振波
長の窒化シリコン薄膜依存性。
反射率となるときのそれぞれの光学膜厚／レーザ発振波
長の窒化シリコン薄膜依存性。
【図６】本発明に基づいた第１及び第２の実施例による
模式図。
模式図。
【図７】本発明に基づいた第３の実施例による模式図。
１０１ 窒化シリコン薄膜 １０２ 酸化シリコン薄膜 １０３ 半導体レーザ １０４ 上部電極 １０５ ストライプ １０６ 下部電極 ３０１ 窒化シリコン薄膜 ３０２ 半導体レーザ ３０３ 上部電極 ３０５ ストライプ ３０６ 下部電極 ６０１ 窒化シリコン薄膜 ６０２ 酸化シリコン薄膜 ６０３ 半導体レーザ（p型InP基板上埋込型DFBレ
ーザまたはｎ型InP基板上リッジ型DFBレーザ） ６０４ 回折格子（202.0nmまたは241.0nm) ６０５ 上部電極 ６０６ 後端面反射膜 ６０７ 活性層(有効屈折率3.241または3.195) ６０８ 下部電極 ７０１ 窒化シリコン薄膜 ７０２ 酸化シリコン薄膜 ７０３ 半導体レーザ部（ｎ型InP基板上DFBレー
ザ） ７０４ 回折格子（202.0nm) ７０５ 上部電極 ７０６ 後端面反射膜 ７０７ 活性層 ７０８ 下部電極 ７０９ 変調器部 ７１０ 変調器部多重量子井戸層 ７１１ 変調器部上部電極 ７１２ 窓領域部。
ーザまたはｎ型InP基板上リッジ型DFBレーザ） ６０４ 回折格子（202.0nmまたは241.0nm) ６０５ 上部電極 ６０６ 後端面反射膜 ６０７ 活性層(有効屈折率3.241または3.195) ６０８ 下部電極 ７０１ 窒化シリコン薄膜 ７０２ 酸化シリコン薄膜 ７０３ 半導体レーザ部（ｎ型InP基板上DFBレー
ザ） ７０４ 回折格子（202.0nm) ７０５ 上部電極 ７０６ 後端面反射膜 ７０７ 活性層 ７０８ 下部電極 ７０９ 変調器部 ７１０ 変調器部多重量子井戸層 ７１１ 変調器部上部電極 ７１２ 窓領域部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷹野 秀明 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】光を閉じ込めるストライプ部と発生した光
からレーザ光を得るための共振器構造を有し、ストライ
プ部の実効的な屈折率である有効屈折率が3.1から3.27
の半導体レーザにおいて、少なくとも１つ以上の光出射
端面上に順に形成された第１、第２の誘電体薄膜を備
え、第１の誘電体薄膜は、光学膜厚が前記半導体レーザ
の発振波長の0.17倍から0.23倍である窒化シリコンから
成り、第２の誘電体薄膜が酸化シリコンから成る反射防
止膜を有する半導体レーザ装置。 - 【請求項２】請求項１記載の反射防止膜において第１の
誘電体薄膜の窒化シリコン薄膜の屈折率が1.82から2.00
であることを特徴とする請求項１記載の反射防止膜を有
する半導体レーザ装置。 - 【請求項３】請求項２記載の反射防止膜において第２の
誘電体薄膜の酸化シリコンの光学膜厚が0.03から0.15倍
であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ用
反射防止膜を有する半導体レーザ装置。 - 【請求項４】前記の反射防止膜において第１の誘電体薄
膜を形成後、観測された第１の誘電体薄膜の屈折率、膜
厚により、前記半導体レーザの端面から第１、第２の誘
電体薄膜を通り外部へ出射されるレーザ光の反射率を最
小とするときの第２の誘電体薄膜の膜厚が補正された値
を持つことを特徴とする半導体レーザ用反射防止薄膜を
有する請求項１、請求項２及び請求項３のいずれかに記
載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201533A JPH1051072A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 反射防止膜を有する半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8201533A JPH1051072A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 反射防止膜を有する半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051072A true JPH1051072A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16442632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8201533A Pending JPH1051072A (ja) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | 反射防止膜を有する半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1051072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7103081B2 (en) | 2002-10-18 | 2006-09-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | DFB laser with ar coating selected to provide wide temperature range of operation |
| JP2009044108A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体素子端面の誘電体薄膜膜厚評価方法 |
-
1996
- 1996-07-31 JP JP8201533A patent/JPH1051072A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7103081B2 (en) | 2002-10-18 | 2006-09-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | DFB laser with ar coating selected to provide wide temperature range of operation |
| JP2009044108A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体素子端面の誘電体薄膜膜厚評価方法 |
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