JPH1197795A - 損失結合を伴う分散帰還レーザ - Google Patents
損失結合を伴う分散帰還レーザInfo
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- JPH1197795A JPH1197795A JP10216355A JP21635598A JPH1197795A JP H1197795 A JPH1197795 A JP H1197795A JP 10216355 A JP10216355 A JP 10216355A JP 21635598 A JP21635598 A JP 21635598A JP H1197795 A JPH1197795 A JP H1197795A
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- diffraction grating
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- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザの製造を容易にする。
【解決手段】 本発明は、低不純物濃度を有する材料で
囲まれた高不純物濃度の領域によって形成される回折格
子を含む半導体レーザである。回折格子における反射を
提供するために異なる材料よりむしろドーピング濃度の
変化の使用は、デバイス製作を簡単にする。
囲まれた高不純物濃度の領域によって形成される回折格
子を含む半導体レーザである。回折格子における反射を
提供するために異なる材料よりむしろドーピング濃度の
変化の使用は、デバイス製作を簡単にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分散帰還レーザに
関する。
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】分散帰
還（ＤＦＢ）レーザは、狭い線幅の安定な光源を提供す
るので、光ファイバ通信システムにおいて重要性が増し
ている。このようなレーザは、通常“回折格子”と呼ば
れるレーザ構造の周期的変形の存在に特徴がある。これ
らの回折格子は、レーザの活性領域内に分散することが
できるか、または、活性領域の境界外に形成することが
できる。回折格子は、通常、構造の屈折率の周期的変化
の形をとり、回折格子を含む層のバンドギャップに依存
して“屈折率結合型”レーザまたは“損失結合型レー
ザ”になる。一般に、損失結合型レーザは、減少した空
間的ホールバーニング、外部反射に対する減少した感
度、及び他の要因に起因して、より多くの利点があると
思われる。
還（ＤＦＢ）レーザは、狭い線幅の安定な光源を提供す
るので、光ファイバ通信システムにおいて重要性が増し
ている。このようなレーザは、通常“回折格子”と呼ば
れるレーザ構造の周期的変形の存在に特徴がある。これ
らの回折格子は、レーザの活性領域内に分散することが
できるか、または、活性領域の境界外に形成することが
できる。回折格子は、通常、構造の屈折率の周期的変化
の形をとり、回折格子を含む層のバンドギャップに依存
して“屈折率結合型”レーザまたは“損失結合型レー
ザ”になる。一般に、損失結合型レーザは、減少した空
間的ホールバーニング、外部反射に対する減少した感
度、及び他の要因に起因して、より多くの利点があると
思われる。
【０００３】典型的な損失結合型レーザでは、回折格子
は異なるバンドギャップの材料で形成される。（例え
ば、アッカーマン（Ａｃｋｅｒｍａｎ）等に発行された
米国特許第５，５０６，８５９号を参照されたい。）こ
のようなデザインは、受け入れ可能であるが、材料の組
成の変化に起因して製造上のかなり良い程度の制御を要
する。
は異なるバンドギャップの材料で形成される。（例え
ば、アッカーマン（Ａｃｋｅｒｍａｎ）等に発行された
米国特許第５，５０６，８５９号を参照されたい。）こ
のようなデザインは、受け入れ可能であるが、材料の組
成の変化に起因して製造上のかなり良い程度の制御を要
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ光を発
することができる活性層と、回折格子構造を含む半導体
レーザである。回折格子は、一実施例では反対の伝導タ
イプの不純物である低不純物濃度を有する半導体材料で
囲まれた高不純物濃度半導体材料の一連の領域からな
る。本発明のこれら及び他の特徴は以下の説明に詳細に
描写されている。例示の目的のため、図面は必ずしも縮
尺して描かれていない。
することができる活性層と、回折格子構造を含む半導体
レーザである。回折格子は、一実施例では反対の伝導タ
イプの不純物である低不純物濃度を有する半導体材料で
囲まれた高不純物濃度半導体材料の一連の領域からな
る。本発明のこれら及び他の特徴は以下の説明に詳細に
描写されている。例示の目的のため、図面は必ずしも縮
尺して描かれていない。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に図面を参照すると、同じ参照
数字は同じまたは同等の構成要素を表わし、図１は、本
発明の特徴を含む典型的な半導体レーザ１０を示す。基
板１１は、典型的には約１００ミクロンの厚さの半導体
材料からなる。この例の基板の大部分は、Ｎ伝導タイプ
と、１−５×１０8 ｃｍ-3の範囲内の不純物濃度とを有
するＩｎＰからなる。
数字は同じまたは同等の構成要素を表わし、図１は、本
発明の特徴を含む典型的な半導体レーザ１０を示す。基
板１１は、典型的には約１００ミクロンの厚さの半導体
材料からなる。この例の基板の大部分は、Ｎ伝導タイプ
と、１−５×１０8 ｃｍ-3の範囲内の不純物濃度とを有
するＩｎＰからなる。
【０００６】基板１１内には、この例では、基板材料で
分離された半導体材料の複数の間隔を置いた領域からな
る回折格子１２が形成されている。ここで、間隔を置い
た領域は、基板より高い不純物濃度を有する。この実施
例によれば、間隔を置いた領域は、Ｐタイプ伝導性を有
するＩｎＰからなるが、この伝導タイプを基板の伝導タ
イプと同じにしても良い。ｐ領域の不純物濃度は、一般
に５×１０18乃至５×１０19ｃｍ-3内にあるが、レーザ
光の波長の選択度を保証するために基板より大きく、少
なくとも５×１０18ｃｍ-3にする。回折格子の領域の厚
さは０．０５乃至０．３０ミクロンの範囲内にある。回
折格子は、レーザの多量子層から、上述したように、典
型的には０．０５乃至０．５ミクロンの範囲内の間隔ｄ
だけ離れている。間隔ｄは、実際には、上述したよう
に、基板と同じ材料なので最終デバイスにおける基板の
一部とみなされるスペーサー層で形成される。技術上知
られているように、一般に、０．５乃至２．５の範囲内
にあるＫ．Ｌを発生するのが望ましい。ここで、Ｋは結
合係数、Ｌはレーザ空洞の長さである。したがって、ｐ
領域の間隔ｓばかりでなく、パラメータｔ及びｄも、こ
の必要条件に基づいて決定することができる。
分離された半導体材料の複数の間隔を置いた領域からな
る回折格子１２が形成されている。ここで、間隔を置い
た領域は、基板より高い不純物濃度を有する。この実施
例によれば、間隔を置いた領域は、Ｐタイプ伝導性を有
するＩｎＰからなるが、この伝導タイプを基板の伝導タ
イプと同じにしても良い。ｐ領域の不純物濃度は、一般
に５×１０18乃至５×１０19ｃｍ-3内にあるが、レーザ
光の波長の選択度を保証するために基板より大きく、少
なくとも５×１０18ｃｍ-3にする。回折格子の領域の厚
さは０．０５乃至０．３０ミクロンの範囲内にある。回
折格子は、レーザの多量子層から、上述したように、典
型的には０．０５乃至０．５ミクロンの範囲内の間隔ｄ
だけ離れている。間隔ｄは、実際には、上述したよう
に、基板と同じ材料なので最終デバイスにおける基板の
一部とみなされるスペーサー層で形成される。技術上知
られているように、一般に、０．５乃至２．５の範囲内
にあるＫ．Ｌを発生するのが望ましい。ここで、Ｋは結
合係数、Ｌはレーザ空洞の長さである。したがって、ｐ
領域の間隔ｓばかりでなく、パラメータｔ及びｄも、こ
の必要条件に基づいて決定することができる。
【０００７】基板１１上には、一般にレーザの下部制限
層と呼ばれる層１３が形成されている。この例では、層
１３は、技術上周知の原理に従って望ましいバンドギャ
ップと屈折率を有するＩｎＧａＡｓＰ等の四元材料から
なる。（例えば、前に引用した米国特許第５，５０６，
８５９号を参照されたい。）制限層１３の上には、レー
ザの多量子源活性領域からなる層１４が形成されてい
る。同様に上部制限層として知られている層１５が、活
性領域上に形成されている。この層は、典型的には層１
３と同じ組成になっている。通常ＩｎＰからなるクラッ
ディング層１６が、上部制限層１５上に形成されてい
る。この構造を完成させるために、基板とクラッディン
グ層に電気接点（図示しない）を形成することができ
る。
層と呼ばれる層１３が形成されている。この例では、層
１３は、技術上周知の原理に従って望ましいバンドギャ
ップと屈折率を有するＩｎＧａＡｓＰ等の四元材料から
なる。（例えば、前に引用した米国特許第５，５０６，
８５９号を参照されたい。）制限層１３の上には、レー
ザの多量子源活性領域からなる層１４が形成されてい
る。同様に上部制限層として知られている層１５が、活
性領域上に形成されている。この層は、典型的には層１
３と同じ組成になっている。通常ＩｎＰからなるクラッ
ディング層１６が、上部制限層１５上に形成されてい
る。この構造を完成させるために、基板とクラッディン
グ層に電気接点（図示しない）を形成することができ
る。
【０００８】回折格子１２を形成するために異なるバン
ドギャップ材料に頼るよりむしろ、本発明の特徴は、好
適には基板と同じ材料であって、吸収特性を変えること
により発光の波長を選択するのに適する反射を発生する
ために高不純物濃度を有する材料を使用することにある
ことが注目されるだろう。回折格子１２は他の層のどこ
にでも形成することができ、その場合には、回折格子材
料は、形成される層と同じであるが高不純物濃度の領域
を含むだろう。
ドギャップ材料に頼るよりむしろ、本発明の特徴は、好
適には基板と同じ材料であって、吸収特性を変えること
により発光の波長を選択するのに適する反射を発生する
ために高不純物濃度を有する材料を使用することにある
ことが注目されるだろう。回折格子１２は他の層のどこ
にでも形成することができ、その場合には、回折格子材
料は、形成される層と同じであるが高不純物濃度の領域
を含むだろう。
【０００９】図２−４は、図１の構造がどのようにして
製作されるかの例を示す。図２に示されるように、Ｎタ
イプＩｎＰ基盤１１の主表面上に、Ｐ＋伝導タイプを有
するＩｎＰの層２０が堆積される。典型的な堆積方法
は、修正化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）である。層２０はつい
には回折格子１２を形成し、回折格子に適するドーピン
グは上述されている。層２０の厚さは、典型的には０．
０５乃至０．３ミクロンの範囲内にある。
製作されるかの例を示す。図２に示されるように、Ｎタ
イプＩｎＰ基盤１１の主表面上に、Ｐ＋伝導タイプを有
するＩｎＰの層２０が堆積される。典型的な堆積方法
は、修正化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）である。層２０はつい
には回折格子１２を形成し、回折格子に適するドーピン
グは上述されている。層２０の厚さは、典型的には０．
０５乃至０．３ミクロンの範囲内にある。
【００１０】次いで、図３に示されるように、層２０
は、標準的なフォトリソグラフィ法で選択的にエッチン
グされる。層２０は、回折格子１２を含む個々のＰ＋領
域を形成するまで完全にエッチングされる。反応性イオ
ンエッチング等の標準的な技法を使用しても良い。好適
には、エッチングは、下にある基板１１に少し穴があく
まで続き、Ｐ＋領域の分離が確実に行われる。
は、標準的なフォトリソグラフィ法で選択的にエッチン
グされる。層２０は、回折格子１２を含む個々のＰ＋領
域を形成するまで完全にエッチングされる。反応性イオ
ンエッチング等の標準的な技法を使用しても良い。好適
には、エッチングは、下にある基板１１に少し穴があく
まで続き、Ｐ＋領域の分離が確実に行われる。
【００１１】次いで、Ｐ＋領域は、基板（ＮタイプＩｎ
Ｐ）と同じ材料からなるスペーサー層をその上に堆積
し、再び標準的なＭＯＣＶＤ法によって“埋められ
る”。スペーサー層は基板と同じ材料なので、基板とこ
の層は単体として示されている。ここで、回折格子１２
は、上述した間隔ｄだけ主表面から離れている。図１の
構造を形成するための残りは全て、再びＭＯＣＶＤ法に
より層１３−１６を連続的に堆積することになる。
Ｐ）と同じ材料からなるスペーサー層をその上に堆積
し、再び標準的なＭＯＣＶＤ法によって“埋められ
る”。スペーサー層は基板と同じ材料なので、基板とこ
の層は単体として示されている。ここで、回折格子１２
は、上述した間隔ｄだけ主表面から離れている。図１の
構造を形成するための残りは全て、再びＭＯＣＶＤ法に
より層１３−１６を連続的に堆積することになる。
【図１】本発明の一実施例によるレーザの断面図であ
る。
る。
【図２】種々の製造段階における図１のレーザの断面図
である。
である。
【図３】種々の製造段階における図１のレーザの断面図
である。
である。
【図４】種々の製造段階における図１のレーザの断面図
である。
である。
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザ光を発することができる活性層
（１４）からなる半導体レーザ（１０）であって、 低不純物濃度を有する半導体材料で囲まれた高不純物濃
度半導体材料からなる一連の領域を含む回折格子（１
２）を含むことを特徴とするレーザ。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザにおいて、前記領
域と周囲材料は同じ半導体材料であるレーザ。 - 【請求項３】 請求項１記載のレーザにおいて、前記レ
ーザは、活性層が形成される主表面を有する基板（１
１）を含み、前記回折格子は前記基板に形成されるレー
ザ。 - 【請求項４】 請求項３記載のレーザにおいて、前記回
折格子は、基板の主表面から０．０５乃至０．５ミクロ
ンの範囲内の間隔（ｄ）だけ離れているレーザ。 - 【請求項５】 請求項１記載のレーザにおいて、前記領
域の伝導タイプは前記周囲材料の伝導タイプと反対にな
っているレーザ。 - 【請求項６】 請求項１記載のレーザにおいて、前記領
域の不純物濃度は、前記周囲材料の不純物濃度より大き
く、少なくとも５×１０18ｃｍ-3にするレーザ。 - 【請求項７】 請求項６記載のレーザにおいて、前記領
域の不純物濃度は５×１０18乃至５×１０19ｃｍ-3であ
り、前記周囲材料の不純物濃度は１乃至５×１０18ｃｍ
-3の範囲内にあるレーザ。 - 【請求項８】 請求項１記載のレーザにおいて、前記領
域は０．０５乃至０．３０ミクロンの範囲内の厚さを有
するレーザ。 - 【請求項９】 請求項１記載のレーザにおいて、前記領
域はＩｎＰからなるレーザ。 - 【請求項１０】 請求項１記載のレーザにおいて、レー
ザは多量子源レーザであるレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/904,854 US6072812A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Distributed feedback laser with loss coupling |
| US08/904854 | 1997-08-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1197795A true JPH1197795A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=25419889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10216355A Pending JPH1197795A (ja) | 1997-08-01 | 1998-07-31 | 損失結合を伴う分散帰還レーザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6072812A (ja) |
| EP (1) | EP0895323A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1197795A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741630B2 (en) | 2002-02-16 | 2004-05-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ridge waveguide distributed feedback laser |
| JP2010278329A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6826371B1 (en) | 2000-06-15 | 2004-11-30 | Northrop Grumman Corporation | Variable rate DPSK system architecture |
| DE60028366T2 (de) | 2000-07-11 | 2006-10-12 | Corning Incorporated | Optischer Verstärker mit verstellbarer stabilisierter Verstärkung |
| DE60018418T2 (de) * | 2000-09-06 | 2005-12-29 | Corning Inc. | Kompensation des Brechungsindexes von aufgeputschtem InP |
| US6574260B2 (en) | 2001-03-15 | 2003-06-03 | Corning Lasertron Incorporated | Electroabsorption modulated laser |
| JP5143985B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2013-02-13 | 古河電気工業株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
| FR2834130B1 (fr) * | 2001-12-20 | 2005-02-18 | Thales Sa | Procede d'amelioration des caracteristiques optiques de composants optoelectroniques multicouches |
| US20060215720A1 (en) * | 2005-03-24 | 2006-09-28 | Corzine Scott W | Quantum cascade laser with grating formed by a periodic variation in doping |
| CN111769437B (zh) * | 2020-07-21 | 2021-09-21 | 厦门市三安集成电路有限公司 | 布拉格光栅及其制备方法、分布反馈激光器 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2606838B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-05-07 | 三菱電機株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2619057B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1997-06-11 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH0316288A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-24 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JPH05145169A (ja) * | 1990-09-05 | 1993-06-11 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| DE59203842D1 (de) * | 1992-01-20 | 1995-11-02 | Siemens Ag | Abstimmbare Laserdiode. |
| JP3204474B2 (ja) * | 1993-03-01 | 2001-09-04 | キヤノン株式会社 | 利得結合分布帰還型半導体レーザとその作製方法 |
| JPH07154024A (ja) * | 1993-11-30 | 1995-06-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | 半導体レーザー |
| FR2715251B1 (fr) * | 1994-01-20 | 1996-04-05 | Christophe Kazmierski | Structure semiconductrice à réseau de diffraction virtuel. |
| US5506859A (en) * | 1995-02-16 | 1996-04-09 | At&T Corp. | Article comprising a DFB laser with loss coupling |
| JP3714984B2 (ja) * | 1995-03-06 | 2005-11-09 | シャープ株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ装置 |
-
1997
- 1997-08-01 US US08/904,854 patent/US6072812A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-07-28 EP EP98306010A patent/EP0895323A1/en not_active Withdrawn
- 1998-07-31 JP JP10216355A patent/JPH1197795A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741630B2 (en) | 2002-02-16 | 2004-05-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Ridge waveguide distributed feedback laser |
| JP2010278329A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザ素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6072812A (en) | 2000-06-06 |
| EP0895323A1 (en) | 1999-02-03 |
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