JPS59215785A - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JPS59215785A
JPS59215785A JP58091828A JP9182883A JPS59215785A JP S59215785 A JPS59215785 A JP S59215785A JP 58091828 A JP58091828 A JP 58091828A JP 9182883 A JP9182883 A JP 9182883A JP S59215785 A JPS59215785 A JP S59215785A
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JP
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inp
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ingaasp
semiconductor laser
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JP58091828A
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Masaaki Oshima
大島 正晃
Michio Matsuki
松木 美知夫
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/24Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a grooved structure, e.g. V-grooved, crescent active layer in groove, VSIS laser
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
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    • H01S5/223Buried stripe structure
    • H01S5/2237Buried stripe structure with a non-planar active layer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光通信の分野において使用されるものである
従来例の構成とその問題点 半導体レーザは光通信用光源としてすでに一部では実用
期に入っている。特に波長1.3μm付近においては、
シリカ系ファイバの損失が極めて小さくなることから、
この波長のレーザ光を得ることのできるIrl GaA
8P/In P半導体レーザの開発が活発化している。
この波長帯での通信を考える場合特に単一モードのファ
イバの使用が有効である。
一方単一モードファイバに対する光源の特性として要求
される事項としては ■ 横単−モードでスポット状発振であるとと■ ビー
ムの広がりが小さいこと ■ 動作電流が小さいこと などである。従来の、特に初期のストライプ型レーザで
は動作電流の増加に伴い多モード発振となり、まだ動作
電流も極めて大きいものである。低しきい値電流又モー
ド安定性のために、埋め込み型レーザが考案された。こ
れは第1図に示すようにn−InP基板1上に第1の液
相エピタキシャル成長によシ、n−InP層2 、 n
−InGaAsP活性層3.P−InP層4 、 P 
−InGaAsPキウ・ツブ層5を順次成長させこれを
エツチングによっが逆メサ状に加工し、しかるのち、第
2の液相エピタキシャル成長によりP−InP層6.n
−InP層7よりなる電流ブロック層を成長させる。こ
のような構造では、活性層の幅が約2μmであり、かつ
、これをとりかこむ領域はすべて屈折率の小さいInP
  であることから光と、電流が効率よくとじ込められ
低しきい値電流でかつ、横車−モードで発振する。
一方このような構造においては、製造上の難点として第
1の成長後のエツチングにおいて活性層幅を2μm程度
にすることがあげられる。
すなわち、このように狭くエツチングすることは、現状
では、ウェットエッチに頼らざるをえず、きわめて制御
性が悪くエツチングが若干早くすすめば、活性層はおれ
てしまう。また最も大きな問題点として活性層の厚みが
約0.2μmとしだ時活性層幅を3μm以下としなけれ
ば、横車−モードにならないことである。前記したよう
に、単一モードで発振するレーザが、単一モードファイ
バの利点を生かしうる必須条件であることから、エツチ
ングの制御性は、との形のレーザの最も大きな問題点と
いえる。
発明の目的 本発明の目的は、従来のレーザの製造上の問題点を克服
し、活性層に平行な方向のモード制御を可能とし、さら
に無効重加を極度に低減せしめた段は、活性層の形状を
三日月状とし、二次関数で近似できるような屈折率分布
をもたせたこと、また第2の手段として、上記形状の活
物層の両側にInP  よシ屈折率が大きく活性層より
屈折率の小さいInGaAgP  層を配置したことで
ある。このような活性層の形状及び光とじ込め層の配置
にょって、発振基本モードは、中心付近において立ちや
すぐ、活性層両サイドにおいては、ロスが大きくなるた
め、たとえ活性層が拡くても単−横モードで発振しつる
すなわち、第2図に示すように、第1図のような埋め込
み構造のレーザの活性層と、埋め込み層の屈折率関係は
、aのように、ステップ型であシ活性層の屈折率分布は
一様でΔn1 も大きい。一方、本発明においては、活
性層の屈折率分布は、bに示すように、中心付近で最も
大きく、かつ両側へ2次関数で近似できるような分布を
もっと共K、とじ込め層の屈折率も従来の埋め込み型に
比して大きくし、発振モードが中心付近以外で、発生す
る高次モードを積極的に、減衰せしめるものである。
さらに第3の手段によって、活性層両側には、n −I
 nP 、 P−I nPよシなる電流ブロッキング層
を設け、極めて低しきい値のレーザを得るようにした。
実施例の説明 第3図は本発明の半導体レーザ製造のだめの第1のエピ
タキシャル成長層の断面を示したもの−である。n−I
nP基板18上に順次n−InGaAsP層(波長にし
て1.3μmに相当する組成、以下。1層と略す)a、
P−InP層9.n−InP層10゜P−InP層11
 、n−InGaAgP層(波長にして1.0μmに相
当する組成、以下92層と略す)12を成長させる。次
に、第4図に示すごとくSiO2膜13全13っけたの
ちホトリソグラフィの手段によシ、幅約2μmのストラ
イプ状K、SiO2を除去する。しかるのち、92層1
2をH2SO4:H2O2:H2O,3: 1 : 1
 カC)fxるエツチング液によって除去したのち、H
GI  によってInP 層9,10.11をエツチン
グする。HCdは、92層12及び91層8に対しては
、腐食性をもたないため、エツチングは。1層8で停止
する。
このようなエツチングによって溝を形成した基板に、第
20液相エピタキシヤル法によって第6図に示すように
n−Inp層14 、 InGaAsP  層(波長に
して1.3μmに相当する組成、以下Q3と略す)15
、P−InP層1 s 、P−InGaAsP層(波長
にして1.05μmに相当する組成、以下Q4と略す)
17を順次成長させる。活性層である93層16は図に
示すごとく、三日月状を呈する0活性層厚は0.2μm
である。また93層は、92層12の中間付近に位置す
るように成長を行う。尚最上層である94層17は電極
のだめのキャップ層である。
このような積層構造のウェーハに、Q’層17上にムu
/Zn−Au 、 n−1nP  基板1側にA u 
/S n−ムU によってオーミック電極を形成し、ヘ
キ開によって、約300μmの共振器長をもつレーザチ
ップを切シ出し、前記チップのしきい値電流と遠視野像
を調べたところ平均してしきい値電流は約20mAであ
った。また、遠視野像の測定からジャンクション面に垂
直方向(以下θLと略す)で、約2σ平行方向(以下θ
〃  と略す)で約32°のものが得られた。
上記実施例と同一構造、製法において活性層中心の厚み
を0.2μmと固定し、活性層の幅を、3μm 、 3
.5μnj 、 4μm、5μm、6μmと6種類に変
えて、その横モードについて調べてみたところ、活性層
幅が、5μmのものまでは単一モードで発振した0幅6
μmでの溝形成のためはエツチングは、従来の埋め込み
構造での3μm程度のエツチングに比して極めて制御性
よく、かつ高精度で行なえる幅である。尚6μmの幅と
した時の平均しきい値電流は45mAであった。
同様の実施例として、活性層の位置をP−InPllの
部分とした。活性層の厚みは0.2μmと固定し、幅を
上記と同様に3μ 3,511 、4 /1 e5μ2
6μと変化させたところ、3.5μm以上の幅では高次
モードが観測された。
第4図に示す構造において、活性層幅を4μm。
中心部の厚みを0.2μmと固定しておき、該活性層両
側の92層の組成を変化させ、横モード及びしきい値電
流の変化を調べた。92層の組成変化によるバンドギャ
ップの変化は、波長にして、0.94μm 、 0.9
6μm、1.05μm 、 1.18μm 、 1.2
μmである。その結果、Q2層組成0.96μm〜1.
18μmの組成に対しては横単−モードであり、しきい
値電流についても平均30mA程度であった。しかるに
0.94μmに対しては、高次モードが観411された
。尚この場合しきい電流の変化はなかった。一方、1.
2μmでは横モードの単一性は得られたが、しきい値電
流は平均60mAと高くなった。これは両側92層と活
性層の屈折率差が小さくなったために、光がもれること
によると考えられる。したがって少なくとも活性層幅を
4μm以下、厚みを0.2μmとした時、しきい値電流
を増大せしめず、かつ横単−モードを得るだめの両側Q
2層組成は、波長にして、0.96μIO〜1.18μ
mの範囲である。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、従来横モードの制御
のため極めて困難であった活性層幅の狭窄の許容度をゆ
るめ、安定した低しきい値電流、かつ横単−モードを有
する半導体レーザーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
る活性層と屈折率の関係を示す図、第3図〜第6図は本
発明の一実施例の半導体レーザの製造プロセスを足固で
ある。 8−−−−−−n−InGaAsP層、9−=−P−I
 nP層、10−−−・−n−I nP層、11−=−
P−InP層、12・・・・・・InGaAsP  層
、13・・・・・・5102絶縁膜、14−−−・−n
−InP層、15−−−−−−InGaAs−P活性層
、16−−−−−−P−InP層、17・・−・−・P
−InG4ASPキャップ層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 (リ     (b) 第3図 2 第4図 手続補正書働側 昭和684「9 月 9日 昭和58年特許願第91828号 2発明の名称 半導体レーザ 3補正をする者 事件との関係      特  許   出   願 
 人住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 
称 (582)松下電器産業株式会社代表者    山
  下  俊  彦 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 ア、補正の内容 (1)  明細書5ペ一ジ6行目、9行目の「活性層「
活性層2」と補正します。 図面の第2図(Q) 、 (b)を別紙の通り補正しま
す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  n−InP基板上に第1のn−InGaAs
    P層。 n−InP 層+を流ブロッキング層であるP−InP
    層、 n −In P層および第2のn−InGaAs
    P層を順次積層した積層体に、前記第1の n−InGaAsP層に届く溝を形成し、前記溝中にn
    −InP層、第3のn−InGaAsP活性層。 P−4nP層、第4のP−InGa、ムsPを順次形成
    し、前記溝中における活性層となる第3のn−InGa
    AsP層の位置を前記第2のn−InGaAsP層によ
    ってはさまれる位置においたことを特徴とする半導体レ
    ーザ0
  2. (2)第2のn−InGaAsP層のバンドギarツブ
    は波長にして、0.96μm0〜1.18μmであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体レー
    ザ。
JP58091828A 1983-05-24 1983-05-24 半導体レ−ザ Granted JPS59215785A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58091828A JPS59215785A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 半導体レ−ザ
US06/612,642 US4644552A (en) 1983-05-24 1984-05-21 Semiconductor laser

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JP58091828A JPS59215785A (ja) 1983-05-24 1983-05-24 半導体レ−ザ

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JPS59215785A true JPS59215785A (ja) 1984-12-05
JPH03797B2 JPH03797B2 (ja) 1991-01-08

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ID=14037464

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