JPS5967681A - 単一軸モ−ド半導体レ−ザ - Google Patents
単一軸モ−ド半導体レ−ザInfo
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- JPS5967681A JPS5967681A JP57178824A JP17882482A JPS5967681A JP S5967681 A JPS5967681 A JP S5967681A JP 57178824 A JP57178824 A JP 57178824A JP 17882482 A JP17882482 A JP 17882482A JP S5967681 A JPS5967681 A JP S5967681A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/20—Structure 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
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-
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- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光フアイバ通信システム用光源に適した単一
軸モード半導体レーザに関する。
軸モード半導体レーザに関する。
光ファイバの低損失化、および半導体光源の長寿命化が
達成され、光フアイバ通信は急速に実用化されている。
達成され、光フアイバ通信は急速に実用化されている。
とシわけシリカガラス系光ファイバの波長１３μ７ｎ帯
及び１．５μｍ帯における０、５ｒｌ［ｌ／ｋＦ＃を下
回る超低損失伝送領域を用いてはｌＱＱＫｍ以上と超長
距離の伝送実験も行われ始めておシ、中継間隔を長くす
ることが有利な海底通信システム等の長距離幹線への適
用も検討され始めている。
及び１．５μｍ帯における０、５ｒｌ［ｌ／ｋＦ＃を下
回る超低損失伝送領域を用いてはｌＱＱＫｍ以上と超長
距離の伝送実験も行われ始めておシ、中継間隔を長くす
ることが有利な海底通信システム等の長距離幹線への適
用も検討され始めている。
この様な長距離伝送においては、光ファイバの伝送損失
のほかに、波長分散も問題になってくる。
のほかに、波長分散も問題になってくる。
一般に、光フアイバ通信用光源には半導体レーザが用い
られるが、結晶の臂開面をファプリー・ベロー共振器面
として利用した通常の構造の素子では、発振軸モードは
必ずしも単一ではない。特に高速変調時には発振軸モー
ド数が増加するために４００Ｍｂ／ｓ とか１．６Ｇｂ
／ｓといった高速伝送システムでは中継器を結ぶ距離は
、伝送損失制限よりも主に波長分散制限を受ける。従っ
て、長距離かつ高速の伝送システムを実現するには、高
速ｖ調時でも単一軸モード発掘が可能な半導体レーザが
要求される。この様な半導体レーザとしては、ファプリ
ー・ペロー共振器によらず、内部に周期構造のグレーテ
ングを作り伺けだ、分布反射形半導体レーザ、分布帰還
形半導体レーザがある。現在までいくつかの構造の素子
が試作されている。
られるが、結晶の臂開面をファプリー・ベロー共振器面
として利用した通常の構造の素子では、発振軸モードは
必ずしも単一ではない。特に高速変調時には発振軸モー
ド数が増加するために４００Ｍｂ／ｓ とか１．６Ｇｂ
／ｓといった高速伝送システムでは中継器を結ぶ距離は
、伝送損失制限よりも主に波長分散制限を受ける。従っ
て、長距離かつ高速の伝送システムを実現するには、高
速ｖ調時でも単一軸モード発掘が可能な半導体レーザが
要求される。この様な半導体レーザとしては、ファプリ
ー・ペロー共振器によらず、内部に周期構造のグレーテ
ングを作り伺けだ、分布反射形半導体レーザ、分布帰還
形半導体レーザがある。現在までいくつかの構造の素子
が試作されている。
第１図（ａ）は、エレクトロニクス・レターズ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）誌、第１７巻２
５号、１９８１年発行の９６１頁から９６３頁に記載さ
れている分布帰還形の埋め込み形半導体レーザを示す斜
視図、第１図（ｂ）は、（ａｌのＢ−Ａ−Ｃ断面を示す
図である。周期構造２０が表面に形成されたｎ形ＩｎＰ
基板１の上にｎ形ＩｎＧａＡｓＰ導波路５、波長１５５
μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３、メルトバック防止
層１５およびｐ形ＩｎＰ層４が積層され、その後メサエ
ッチングが施され埋め込み成長が行われている。両側臂
開面によるファプリー・ペロー共振器による発振を抑制
するため、電流注入領域は部分的に形成されたＺｎ拡散
領域４０に制限されている。ＩｎＧａＡｓＰ活性層３が
ストライプ状に形成された埋め込み形を採用することに
より、発振閾値が２３０ｍＡで室温でＣＷ動作が可能と
なっている。しかしながら、通常の７アプリー・ペロー
共振器形の埋め込み形のＩｎＧａＡＩＩＰ半導体レーザ
の発振閾値は１ （）”２５ｙｚｔＡ 程度であシ、そ
れに比べるとまだ発振閾値は高い。また光出力も６ｍＷ
程度と低く、注入′電流−光出力の飽和傾向も強い。こ
の様に、発振閾値、光出力等の基本性能、及び信頼性、
製造面における再現性等はまだ実用的な段階に到ってい
ない。従ってエピタキシャル成長工程の容易さ及び成長
結晶の品質等を検討した新しい構造の素子を開発する必
要があった。
ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ）誌、第１７巻２
５号、１９８１年発行の９６１頁から９６３頁に記載さ
れている分布帰還形の埋め込み形半導体レーザを示す斜
視図、第１図（ｂ）は、（ａｌのＢ−Ａ−Ｃ断面を示す
図である。周期構造２０が表面に形成されたｎ形ＩｎＰ
基板１の上にｎ形ＩｎＧａＡｓＰ導波路５、波長１５５
μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ活性層３、メルトバック防止
層１５およびｐ形ＩｎＰ層４が積層され、その後メサエ
ッチングが施され埋め込み成長が行われている。両側臂
開面によるファプリー・ペロー共振器による発振を抑制
するため、電流注入領域は部分的に形成されたＺｎ拡散
領域４０に制限されている。ＩｎＧａＡｓＰ活性層３が
ストライプ状に形成された埋め込み形を採用することに
より、発振閾値が２３０ｍＡで室温でＣＷ動作が可能と
なっている。しかしながら、通常の７アプリー・ペロー
共振器形の埋め込み形のＩｎＧａＡＩＩＰ半導体レーザ
の発振閾値は１ （）”２５ｙｚｔＡ 程度であシ、そ
れに比べるとまだ発振閾値は高い。また光出力も６ｍＷ
程度と低く、注入′電流−光出力の飽和傾向も強い。こ
の様に、発振閾値、光出力等の基本性能、及び信頼性、
製造面における再現性等はまだ実用的な段階に到ってい
ない。従ってエピタキシャル成長工程の容易さ及び成長
結晶の品質等を検討した新しい構造の素子を開発する必
要があった。
本発明の目的は、基本性能に優れ、まだ信頼性。
製造面での歩留まシ等において、工業生産性の商い単一
軸モード半導体レーザを提供することにある。
軸モード半導体レーザを提供することにある。
本発明によれば、表面の一部に、上面と下面の少くとも
一方の面に周期構造が形成された分布反射領域となる光
導波路層を有する半導体基板上に、第１導電形のバッフ
ァ層、活性層、第２導電形のクラッド層の少くとも３層
が形成され、前記ノ（ソファ層と前記活性層とは前記光
導波路層の上の領域と他の領域とで分離して形成され、
かつ前記光導波路層の片端面と前記活性層の片端面とが
突き合わされて接続していることを特徴とする単一軸モ
ード半導体レーザ等が得られる。
一方の面に周期構造が形成された分布反射領域となる光
導波路層を有する半導体基板上に、第１導電形のバッフ
ァ層、活性層、第２導電形のクラッド層の少くとも３層
が形成され、前記ノ（ソファ層と前記活性層とは前記光
導波路層の上の領域と他の領域とで分離して形成され、
かつ前記光導波路層の片端面と前記活性層の片端面とが
突き合わされて接続していることを特徴とする単一軸モ
ード半導体レーザ等が得られる。
実施例を述べる前に、本発明を可能にしたエピタキシャ
ル成長法について第２図（ａｌ 、 （ｂｌを用いて説
明する。第２図＋ａ）は、（ｏｏｔ）面のｎ形ＩｎＰ基
板１を＜ｘｉｏ＞方向に平行な段差部１０の両側で、０
９μｍの段差がつくようにエツチングしたテラス基板で
ある。段差部１０の傾斜面は（１１１）面が露出してい
る。液相エピタキシャル成長によシこのテラス基板の上
に０．５μｍの厚さのｎ形ＩｎＰノ（ソファ層２および
０２μｍの厚さのＩｎＧａＡＩＩＰ活性層３を過飽和度
の比較的小さい溶液から積層させると、段差部１０の両
側で分離して積層される。これは、（００１）面上への
成長速度に比べ（１１１）面上への成長速度が遅いこと
に起因している。さらにｐ型ＩｎＰクラッド層４を、過
飽和度の比較的大きい溶液から１．０μｍの膜厚で成長
させると、段差部１０のところで分離せずに全体を覆っ
て積層する。
ル成長法について第２図（ａｌ 、 （ｂｌを用いて説
明する。第２図＋ａ）は、（ｏｏｔ）面のｎ形ＩｎＰ基
板１を＜ｘｉｏ＞方向に平行な段差部１０の両側で、０
９μｍの段差がつくようにエツチングしたテラス基板で
ある。段差部１０の傾斜面は（１１１）面が露出してい
る。液相エピタキシャル成長によシこのテラス基板の上
に０．５μｍの厚さのｎ形ＩｎＰノ（ソファ層２および
０２μｍの厚さのＩｎＧａＡＩＩＰ活性層３を過飽和度
の比較的小さい溶液から積層させると、段差部１０の両
側で分離して積層される。これは、（００１）面上への
成長速度に比べ（１１１）面上への成長速度が遅いこと
に起因している。さらにｐ型ＩｎＰクラッド層４を、過
飽和度の比較的大きい溶液から１．０μｍの膜厚で成長
させると、段差部１０のところで分離せずに全体を覆っ
て積層する。
以上の様に成長速度の面方位依存性を利用するコトニよ
シ、段差部１０の両１１Ｉｌｌでエピタキシャル層を分
離して槓ＪＶ４することが可能である。第２図（ａ）で
段差部ｌＯを（１１１）而としたが（１１３）といった
他の面を利用することも可能である。
シ、段差部１０の両１１Ｉｌｌでエピタキシャル層を分
離して槓ＪＶ４することが可能である。第２図（ａ）で
段差部ｌＯを（１１１）而としたが（１１３）といった
他の面を利用することも可能である。
第３図ｆａ） 、 （ｂｌは本発明の第１の実施例を示
す斜視図である。まず第３１ｇ（ａｔに示される様に（
００１）面方位のｎ形ＩｎＰ基板１の上にノンドープの
膜厚０．５μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層５（発光波長
にして１３μｍ相当）を、積層し、その上面に、＜ｘｉ
ｏ＞方向に平行な周期的２２ｏｏＸの周期構造２ｏ−全
形成したＬ’−＜１ｉ０＞方向に平行にして段差部１ｏ
の右側を０．９μｍの深さでＢｒ−メタノールのエツチ
ング液でエツチングする。段差部１ｏは（１１１）面が
露出している。次に第３図（ｂｌに示される様にこのテ
ラス基板の上に、ｎ形ＩｎＰバッファ層２ （Ｓｎドー
プ、膜厚（）、５μｍ）とノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ
活性Ｊ鍔３（発光波長１．５５μｍ、膜厚０．２μｍ）
を段差部ｌＯの両（＋１！Ｉで分離して積層し、続いて
、ｐ形ＩｎＰクラッド層４ （Ｚｎドーグ、）Ｍ厚１．
０μｍ ）とｐ形Ｉ ｎＧａＡｇＰキャップ層６（発光
波長にして、ＬＱｐｍ相当、Ｚｎドープ、膜厚０．７μ
ｍ）を全体を榎って積層する。その後ｐ形ＩｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層の上にＳｉｎ、絶縁膜３０を形成する。次
に幅１０μｌｎ 、長さ２５０μｍの＜１１０＞に平行
なストライプ状の電流注入領域３１の部分のＳｌ、、絶
縁膜３０を剥１１１Ｌした後Ａｕ−Ｚｎのｐ細金属電極
３２を形成する。
す斜視図である。まず第３１ｇ（ａｔに示される様に（
００１）面方位のｎ形ＩｎＰ基板１の上にノンドープの
膜厚０．５μｍのＩｎＧａＡｓＰ導波路層５（発光波長
にして１３μｍ相当）を、積層し、その上面に、＜ｘｉ
ｏ＞方向に平行な周期的２２ｏｏＸの周期構造２ｏ−全
形成したＬ’−＜１ｉ０＞方向に平行にして段差部１ｏ
の右側を０．９μｍの深さでＢｒ−メタノールのエツチ
ング液でエツチングする。段差部１ｏは（１１１）面が
露出している。次に第３図（ｂｌに示される様にこのテ
ラス基板の上に、ｎ形ＩｎＰバッファ層２ （Ｓｎドー
プ、膜厚（）、５μｍ）とノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ
活性Ｊ鍔３（発光波長１．５５μｍ、膜厚０．２μｍ）
を段差部ｌＯの両（＋１！Ｉで分離して積層し、続いて
、ｐ形ＩｎＰクラッド層４ （Ｚｎドーグ、）Ｍ厚１．
０μｍ ）とｐ形Ｉ ｎＧａＡｇＰキャップ層６（発光
波長にして、ＬＱｐｍ相当、Ｚｎドープ、膜厚０．７μ
ｍ）を全体を榎って積層する。その後ｐ形ＩｎＧａＡｓ
Ｐキャップ層の上にＳｉｎ、絶縁膜３０を形成する。次
に幅１０μｌｎ 、長さ２５０μｍの＜１１０＞に平行
なストライプ状の電流注入領域３１の部分のＳｌ、、絶
縁膜３０を剥１１１Ｌした後Ａｕ−Ｚｎのｐ細金属電極
３２を形成する。
ｎ１１１Ｉｌには、Ａｕ −Ｇｅ−Ｎｉのｎ側金属電極
３３を形成する。伸開によシ、片側のミラー反射面ｌｌ
を形成し、他方は、分布反射領域であるＩｎＧａＡｓＰ
導波路層５の長さが５００μｍ以上になるようにして傷
開する。この程度の長さにしておけはＩｎＧａＡｓＰ活
性Ｊ〜３からＩ ｎＧ ａＡ ｓＰ 導波路層５に入射
した光のほとんどは、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の上面
に形成された周期構造２０によって分布反射さｈてＩｒ
Ｇａ−ＡｓＰ活性層３に戻ってくる。以上の様にして、
本発明の第１の実施例である単一軸モード半導体レーザ
が作製される。次にその特性を述べる。発振軸モードは
、周期構造２０の周期によって決定されるブラッグ（Ｂ
ｒａｇｇ）周波数で発振し、波長１．５５μｍの単一モ
ード状態であった。またＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩｎ
ＧａＡｓＰ導波路層５とは突き合せの形で接続されてお
シ、光の結合効率は９０％以上で接続部での損失が小さ
い。ＩｎＧａＡｓＰ４波路層５はノンドープであるため
、フリーキャリア吸収による損失も小さい。従ってＩ
ｎＧ ａＡ ｇＰ活性）＠３からＩｎＧａＡｓＰ導波路
層５へ出射され分布反射されてＩｎＧａＡｓＰ活性層３
へ戻ってくる光の損失を小さく押えることができたため
、発振閾値を１２０ｍＡ程度に低くすることが可能にな
った。また、周期構造ヲエビタキシャル成長プロセスよ
シも後の工程で製作する構造の従来の分布反射形の単一
軸モード半導体レーザに比較すると、周期構造２０を形
成する場合に、平坦なＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の表面
全体に形成すれば良いので、製作が容易である。
３３を形成する。伸開によシ、片側のミラー反射面ｌｌ
を形成し、他方は、分布反射領域であるＩｎＧａＡｓＰ
導波路層５の長さが５００μｍ以上になるようにして傷
開する。この程度の長さにしておけはＩｎＧａＡｓＰ活
性Ｊ〜３からＩ ｎＧ ａＡ ｓＰ 導波路層５に入射
した光のほとんどは、ＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の上面
に形成された周期構造２０によって分布反射さｈてＩｒ
Ｇａ−ＡｓＰ活性層３に戻ってくる。以上の様にして、
本発明の第１の実施例である単一軸モード半導体レーザ
が作製される。次にその特性を述べる。発振軸モードは
、周期構造２０の周期によって決定されるブラッグ（Ｂ
ｒａｇｇ）周波数で発振し、波長１．５５μｍの単一モ
ード状態であった。またＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩｎ
ＧａＡｓＰ導波路層５とは突き合せの形で接続されてお
シ、光の結合効率は９０％以上で接続部での損失が小さ
い。ＩｎＧａＡｓＰ４波路層５はノンドープであるため
、フリーキャリア吸収による損失も小さい。従ってＩ
ｎＧ ａＡ ｇＰ活性）＠３からＩｎＧａＡｓＰ導波路
層５へ出射され分布反射されてＩｎＧａＡｓＰ活性層３
へ戻ってくる光の損失を小さく押えることができたため
、発振閾値を１２０ｍＡ程度に低くすることが可能にな
った。また、周期構造ヲエビタキシャル成長プロセスよ
シも後の工程で製作する構造の従来の分布反射形の単一
軸モード半導体レーザに比較すると、周期構造２０を形
成する場合に、平坦なＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の表面
全体に形成すれば良いので、製作が容易である。
また発光領域は、最も単純な形のダブル・ヘテロ接合構
造であるため、製作が容易であシ、再現性が良好である
。そしてこのダブル・ヘテロ接合の形成は、既に確立さ
れた技術となっているため信頼度が高い。ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３とＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の接続部は若干
複雑に構成されているが、この部分には電流が注入され
ないため、劣化等の心配はない。
造であるため、製作が容易であシ、再現性が良好である
。そしてこのダブル・ヘテロ接合の形成は、既に確立さ
れた技術となっているため信頼度が高い。ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３とＩｎＧａＡｓＰ導波路層５の接続部は若干
複雑に構成されているが、この部分には電流が注入され
ないため、劣化等の心配はない。
以上の様に、第１の実施例の単一軸モード半導体レーザ
は発振特性に優れ、製造が容易であシ、単純なダブル・
ヘテロ接合構造の素子と同程度の信頼度を有することが
わかる。
は発振特性に優れ、製造が容易であシ、単純なダブル・
ヘテロ接合構造の素子と同程度の信頼度を有することが
わかる。
次に本発明の第２の実施例の斜視図を第４図に示す。第
１の実施例と異なる点は、始めにＩｎＰ基板１上に周期
構造２０を形成した後、その上にＩｎＧａＡｓＰ導波路
層５を形成している点である。その他の構造および製造
プロセスは第１の実施例の場合とほぼ同様である。この
構造でも第１の実施例と同様の発振特性、及び製造歩留
まり、信頼度が得られた。
１の実施例と異なる点は、始めにＩｎＰ基板１上に周期
構造２０を形成した後、その上にＩｎＧａＡｓＰ導波路
層５を形成している点である。その他の構造および製造
プロセスは第１の実施例の場合とほぼ同様である。この
構造でも第１の実施例と同様の発振特性、及び製造歩留
まり、信頼度が得られた。
第１の実施例、第２の実施例の単一軸モード半導体レー
ザでは、積層方向に対し垂直な横方向の光の閉じ込めか
ない。従って横方向にも屈折率の段差を設は光の導波を
良くすれば、発掘特性は更に向上する。第５図に示す本
発明の第３の実施例は、第１の実施例を改良し、埋め込
み形の構造により、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩｎＧａ
ＡｓＰ導波路層５での横方向の光の閉じ込めを良くした
単一軸モード半導体レーザである。その製造工程を述べ
ると、まず、第５図（ａ）に示すように、第３図（ｂ）
に示した第１の実施例とｅｌは同じ層構造の多層膜基板
を作製する。異なる点は第３図（ｂ）のｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層６が積層さｊｔていない点である。次に
第５図（ｂｌに示す様に、中火に幅約２μｍのメサスト
ライプ１２が形成される様に、２本の幅約５μｌｉｔ
。
ザでは、積層方向に対し垂直な横方向の光の閉じ込めか
ない。従って横方向にも屈折率の段差を設は光の導波を
良くすれば、発掘特性は更に向上する。第５図に示す本
発明の第３の実施例は、第１の実施例を改良し、埋め込
み形の構造により、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩｎＧａ
ＡｓＰ導波路層５での横方向の光の閉じ込めを良くした
単一軸モード半導体レーザである。その製造工程を述べ
ると、まず、第５図（ａ）に示すように、第３図（ｂ）
に示した第１の実施例とｅｌは同じ層構造の多層膜基板
を作製する。異なる点は第３図（ｂ）のｐ形ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層６が積層さｊｔていない点である。次に
第５図（ｂｌに示す様に、中火に幅約２μｍのメサスト
ライプ１２が形成される様に、２本の幅約５μｌｉｔ
。
深さ約３μ７ｎの平行な２本の溝１３と１４を形成する
。Ｉ ｎＧ ａＡ ｓＰ活性層３とＩ ｎＧ ａＡ ｇ
Ｐ Ｑ波路層５は中央のメサストンイブ１２中に含まれ
るため矩形の光導波路となる。次に第５図ｔｅｌに示す
様に液相エピタキシャル成長により、ｐ形ＩｎＰ電流ブ
ロック層７、ｎ形ＩｎＰ市流閉じ込め層８、ｐ形ＩｎＰ
埋め込み層９およびｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６を
順次積層する。最初の２層は、メサストライプ１２の肩
口から横方向に成長し、メサの上部には積層しない。こ
の多層膜埋め込み基板に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩ
ｎＧａＡｓＰ導波路層５の接続部の上部からＩ ｎＧ
ａＡ ！ＩＰ ４波路層５の上ｆｆ１ｓにかけてＳ ｉ
０２ 絶縁膜３０を形成する。そして、ｐ ｆｉｉｉｌ
にはＡｎ−Ｚｎのｐ １ｌｌｌ金属電４Ｉｌ！、３２を
、ｎ側にはＡｕ −Ｇｅ −Ｎｉ （７） ｎｆｌｌｌ
金属屯極金属全極３３る。レーザ共４辰器の長さは第１
の実施例と同じく設定する。ｐ測金ノド４電極３２を正
、ｎ側金属市極を負とするバイアス電圧を印加するとメ
サストライプ１２の中のＩｎＧａＡｓＰ活性層３にはｐ
ｎ接合の順バイアスが印加されるため電流が注入され発
光再結合が生じレーザ発揚に達する。しかしメサストラ
イプ以外の領域は、ｐｎｐｎ接合となっているためｐｎ
ｐｎ接合をターン・オンさせるＩＯＶ程度以上の直圧を
印加させなければ電流が流れない。従って通常の動作の
使用条件である２〜３ｖの印加電圧では、電ωＬはメサ
ストライプ１２に集中して流れる。メサストライプ１２
内のＩｎＧａＡｓＰ活性層３で発光した光はメサストラ
イプ１２内のＩｎＧａＡｓＰ導波路層４に入射し分布反
射されるが、横方向の閉じ込めが良いため入射光のほと
んどが分布反射され再度ＩｎＧａＡｓＰ活性層４へと戻
される。従って、第３図（ｂｌの第１の実施例の場合と
比べ発振特性は大幅に改善される。まず発振閾値は室温
で２０１ｎ八程度であった。
。Ｉ ｎＧ ａＡ ｓＰ活性層３とＩ ｎＧ ａＡ ｇ
Ｐ Ｑ波路層５は中央のメサストンイブ１２中に含まれ
るため矩形の光導波路となる。次に第５図ｔｅｌに示す
様に液相エピタキシャル成長により、ｐ形ＩｎＰ電流ブ
ロック層７、ｎ形ＩｎＰ市流閉じ込め層８、ｐ形ＩｎＰ
埋め込み層９およびｐ形ＩｎＧａＡｓＰキャップ層６を
順次積層する。最初の２層は、メサストライプ１２の肩
口から横方向に成長し、メサの上部には積層しない。こ
の多層膜埋め込み基板に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩ
ｎＧａＡｓＰ導波路層５の接続部の上部からＩ ｎＧ
ａＡ ！ＩＰ ４波路層５の上ｆｆ１ｓにかけてＳ ｉ
０２ 絶縁膜３０を形成する。そして、ｐ ｆｉｉｉｌ
にはＡｎ−Ｚｎのｐ １ｌｌｌ金属電４Ｉｌ！、３２を
、ｎ側にはＡｕ −Ｇｅ −Ｎｉ （７） ｎｆｌｌｌ
金属屯極金属全極３３る。レーザ共４辰器の長さは第１
の実施例と同じく設定する。ｐ測金ノド４電極３２を正
、ｎ側金属市極を負とするバイアス電圧を印加するとメ
サストライプ１２の中のＩｎＧａＡｓＰ活性層３にはｐ
ｎ接合の順バイアスが印加されるため電流が注入され発
光再結合が生じレーザ発揚に達する。しかしメサストラ
イプ以外の領域は、ｐｎｐｎ接合となっているためｐｎ
ｐｎ接合をターン・オンさせるＩＯＶ程度以上の直圧を
印加させなければ電流が流れない。従って通常の動作の
使用条件である２〜３ｖの印加電圧では、電ωＬはメサ
ストライプ１２に集中して流れる。メサストライプ１２
内のＩｎＧａＡｓＰ活性層３で発光した光はメサストラ
イプ１２内のＩｎＧａＡｓＰ導波路層４に入射し分布反
射されるが、横方向の閉じ込めが良いため入射光のほと
んどが分布反射され再度ＩｎＧａＡｓＰ活性層４へと戻
される。従って、第３図（ｂｌの第１の実施例の場合と
比べ発振特性は大幅に改善される。まず発振閾値は室温
で２０１ｎ八程度であった。
電流閉じ込めが良好で、かつＩｎＧａＡｓＰ導波路層４
での損失が少いため微分量子効率が高く約５０俤であっ
た。注入電流−光出力の直線性も良好で室温で’ｌ Ｑ
ｔｔｔＷ以上の光出力が得られた。発振軸モードは、
第１の実施例の場合と同様単一軸モード状態で、波長は
１５５０μｍであった。従って、駆動電力が低減され実
用上朗い易い水準に到達した。
での損失が少いため微分量子効率が高く約５０俤であっ
た。注入電流−光出力の直線性も良好で室温で’ｌ Ｑ
ｔｔｔＷ以上の光出力が得られた。発振軸モードは、
第１の実施例の場合と同様単一軸モード状態で、波長は
１５５０μｍであった。従って、駆動電力が低減され実
用上朗い易い水準に到達した。
この単一軸モード半導体レーザを作製する場合、ｐ（％
１の実施例の作製プロセスにメサエッチングおよび埋
め込み成長工程が加えられるがこれらの工程の再現性は
良好であシ、第１の実施例の場合に比べ単純に作製プロ
セスが長くなるだけで、特別に歩留シを悪くする様なこ
とはなかった。信頼度に関しても、第１の実施例とほぼ
同様の結果が得られ、むしろ駆動電力が小さい分だけ信
頼度が高い傾向も見られた。
１の実施例の作製プロセスにメサエッチングおよび埋
め込み成長工程が加えられるがこれらの工程の再現性は
良好であシ、第１の実施例の場合に比べ単純に作製プロ
セスが長くなるだけで、特別に歩留シを悪くする様なこ
とはなかった。信頼度に関しても、第１の実施例とほぼ
同様の結果が得られ、むしろ駆動電力が小さい分だけ信
頼度が高い傾向も見られた。
本発明は、上記３柚の実施例に限定される仁とはない。
例えば、第２の実施例を改良し第３の実施例と同様の埋
め込み構造にもできる。１／こ上記実施例では、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３とＩ ｎＧａＡＩＩＰ ４波路４の接
続が（１１１）面を境としていだが（１１３）面等他の
面を利用することもできる。まだ半導体利料として、Ｇ
ａＡｓを基板とする。／１１．ＡＧａＡｓ系等を用いる
こともｏＪ’ ＮＵである。
め込み構造にもできる。１／こ上記実施例では、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３とＩ ｎＧａＡＩＩＰ ４波路４の接
続が（１１１）面を境としていだが（１１３）面等他の
面を利用することもできる。まだ半導体利料として、Ｇ
ａＡｓを基板とする。／１１．ＡＧａＡｓ系等を用いる
こともｏＪ’ ＮＵである。
最後に本発明の特徴をまとめると、単一軸モード発掘が
可能であること、発振閾値が低いこと、微分効率が高い
こと、製造が容易であること、信頼度が茜いこと等であ
る。
可能であること、発振閾値が低いこと、微分効率が高い
こと、製造が容易であること、信頼度が茜いこと等であ
る。
第１図（ａ）は従来例の分布滞還形半導体レーザを示す
斜視図、（ｂｌはその断面図、第２図（Ｆｌ） 、 （
ｂ）は本発明の基幽となるエピタキシャル成長法を説明
する斜視図。第３図ｆａ） 、 （ｂ）は本発明の第１
の実施例を説明する斜視図。第４図は本発明の第２の実
施例を説明する斜視図、第５図はｆａ） 、 ｆｂ）
、 Ｉｃ）は本発明の第３の実施例を説明する斜視図で
ある。図中１は（００１） ｎ形ＩｎＰ基板、２はｎ形
ＩｎＰバッファ層、３はＩｎＧｉＡｓＰ活性層、４はｐ
形ＩｎＰクラッド層、５はＩ ｎＧ ａＡ ｓＰ ４波
路、６はｐ形ＩｎＧａＡｌＩＰキャップ層、７はｐ形Ｉ
ｎＰ電流ブロック層、８はｎ形ＩｎＰ電流閉じ込め層、
９はｐ形ＩｎＰ埋め込み層、ｉｏは段差部、１１は（１
１０）伸開面、１２はメサストライプ、１３および１４
はエツチング溝、２０は周期構造、３０はＳｉＯ２Ｍ’
、縁膜、３１は電流注入領域、３２はＡ ｕ −Ｚ ｎ
のｐ側７に、ｉ６ｊ！、、３３はＡｕ −Ｇｅ −Ｎ
＋のｎ側金属電極、１５はｐ形ＩｎＧａＡｓＰメルトバ
ック防止層、 ｒｒ−１うけ汚セ〒デプ情〒４０
は、Ｚｎ選択拡散領域を示す。 ４２図 ｔｏ−＞ （１））
斜視図、（ｂｌはその断面図、第２図（Ｆｌ） 、 （
ｂ）は本発明の基幽となるエピタキシャル成長法を説明
する斜視図。第３図ｆａ） 、 （ｂ）は本発明の第１
の実施例を説明する斜視図。第４図は本発明の第２の実
施例を説明する斜視図、第５図はｆａ） 、 ｆｂ）
、 Ｉｃ）は本発明の第３の実施例を説明する斜視図で
ある。図中１は（００１） ｎ形ＩｎＰ基板、２はｎ形
ＩｎＰバッファ層、３はＩｎＧｉＡｓＰ活性層、４はｐ
形ＩｎＰクラッド層、５はＩ ｎＧ ａＡ ｓＰ ４波
路、６はｐ形ＩｎＧａＡｌＩＰキャップ層、７はｐ形Ｉ
ｎＰ電流ブロック層、８はｎ形ＩｎＰ電流閉じ込め層、
９はｐ形ＩｎＰ埋め込み層、ｉｏは段差部、１１は（１
１０）伸開面、１２はメサストライプ、１３および１４
はエツチング溝、２０は周期構造、３０はＳｉＯ２Ｍ’
、縁膜、３１は電流注入領域、３２はＡ ｕ −Ｚ ｎ
のｐ側７に、ｉ６ｊ！、、３３はＡｕ −Ｇｅ −Ｎ
＋のｎ側金属電極、１５はｐ形ＩｎＧａＡｓＰメルトバ
ック防止層、 ｒｒ−１うけ汚セ〒デプ情〒４０
は、Ｚｎ選択拡散領域を示す。 ４２図 ｔｏ−＞ （１））
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、表面の一部に、上面と下面の少くとも一方の面に周
期構造が形成された分布反射領域となる光導波路層を有
する半導体基板上に、第１導電形のバッファ層、活性層
、第２導電形のクラッド層の少くとも３層が形成され、
前記バッファ１鍔と、前記活性層とは、前記光導波路層
の上の領域と他の領域とで分離して形成さｉシ、かつ前
記光導波路層の片端面と前記活性層の片端面とが突き合
わされて接続していることを特徴とする単一軸モード半
導体レーザ。 ２、特許請求の範囲第１項記載の単一軸モード半導体レ
ーザにおいて、前記光導波路層、前記バッファ層、前記
活性層、前記クラッド層の少くとも４＃が形成された多
層膜基板に、前記光導波路層と前記活性層とが接続する
面に対し垂直な方向に、前記多層膜基板の表面から前記
活性層及び前記光導波路層のどちらよシも深く、間にメ
サストライプを形成する２本の平行な溝を形成したのち
、前記メサストライプの上面のみを除いて積層される第
２導電形の電流ブロック層と、第１導電形の電流閉じ込
め層と、全体を覆って才！（層される第２４電形の埋め
込み層の少くとも３層を形成し、前記メサストライプに
含まれる前記活性層を発光領域とすることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の単一軸モード半導体レーザ
。 ３ 前記半導体基板が（００１）面のｎ形ＩｎＰ基板で
あシ、活性層及び光導波路層は、ＩｎＰに格子整合した
Ｉｎ１−ＸＧａｘＡｓｙＰｌ−、層であシ、前記活性１
Δと、前記光導波路層とが接続する面が＜ｘｉｏ＞方向
に平行であることを特徴とする特許請求の範囲第１項お
よび第２項記載の単一軸モード半導体レーザ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178824A JPH0632322B2 (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 単一軸モード半導体レーザ |
| DE8383110135T DE3379442D1 (en) | 1982-10-12 | 1983-10-11 | Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer |
| EP83110135A EP0106305B1 (en) | 1982-10-12 | 1983-10-11 | Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer |
| CA000438801A CA1197308A (en) | 1982-10-12 | 1983-10-12 | Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer |
| US06/541,211 US4618959A (en) | 1982-10-12 | 1983-10-12 | Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57178824A JPH0632322B2 (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 単一軸モード半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5967681A true JPS5967681A (ja) | 1984-04-17 |
| JPH0632322B2 JPH0632322B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=16055300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178824A Expired - Lifetime JPH0632322B2 (ja) | 1982-10-12 | 1982-10-12 | 単一軸モード半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632322B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5366660A (en) * | 1991-10-04 | 1994-11-22 | Tioxide Specialties Limited | Dispersions |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5093786A (ja) * | 1973-12-21 | 1975-07-26 | ||
| JPS5121487A (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-20 | Hitachi Ltd | Handotaireeza |
| JPS52144989A (en) * | 1976-05-28 | 1977-12-02 | Hitachi Ltd | Semiconductor light emitting device |
-
1982
- 1982-10-12 JP JP57178824A patent/JPH0632322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5093786A (ja) * | 1973-12-21 | 1975-07-26 | ||
| JPS5121487A (ja) * | 1974-08-16 | 1976-02-20 | Hitachi Ltd | Handotaireeza |
| JPS52144989A (en) * | 1976-05-28 | 1977-12-02 | Hitachi Ltd | Semiconductor light emitting device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5366660A (en) * | 1991-10-04 | 1994-11-22 | Tioxide Specialties Limited | Dispersions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0632322B2 (ja) | 1994-04-27 |
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