JPS621292A - 光電子素子 - Google Patents

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〕 この発明は、同一半導体基板上に半導体レーザと低損失
の先導波路とを集積してなる光電子素子に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第５図は従来の光電子素子を示す断面図であり、図にお
いて、１は半導体基板、２は活性層、３ａ。

３ｂは光の閉じ込め層、４ば光導波路層、５は先導波路
の結合部である。

次に動作について説明する。

活性層２により増幅された光は光導波路層４に入射する
。活性層２のバンドギャップは光導波路層４のそれより
も小さく作っであるので光導波路層４においてはほとん
ど吸収されずに伝搬する。

また光導波路層４の厚さをうまく設定しておくと、結合
部５の左右での光の上下方向の分布をほぼ等しくでき、
反射や散乱による損失を小さくできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光電子素子は以上の様に構成されており、その製
造に際しては基板ｌ上に活性層２及び光閉じ込め層３ａ
を結晶成長したのち、それらの一部を除去してそこに光
導波路層４及び光閉じ込め層３ｂを形成するため、最低
２回の結晶成長を必要とし、また結合部５での光分布の
整合が難しく、歩留りが低いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、１回の結晶成長で先導波路と発光又は受光素
子とを同時に作製できる光電子素子を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光電子素子は、超格子層を含む半導体結
晶を用いて構成した光電子素子において超格子層の一部
に不純物を拡散又はイオン注入して混晶化しこれを光導
波路として用いたものである。

〔作用〕

この発明においては、不純物の拡散又はイオン注入のた
めに超格子が混晶となってそのバンドギャップが広がり
、該バンドギャップは他の部分で発光あるいは受光され
る光のエネルギーより大きくなるから、吸収をほとんど
せず、低損失で光を導波する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による光電子素子を示し、図
において、１は半導体基板、６は超格子層による活性層
、７は該超格子層の一部に不純物を拡散又はイオン注入
して混晶化した光導波路層、５は両者の結合部、８は光
閉じ込め層、１３は不純物が拡散又はイオン注入された
層である。

第２図は活性層６のバンドダイヤグラム、第３図は光導
波路層７のバンドダイヤグラムを示し、両図において、
９は電子、１０は正孔、１１は伝導帯、１２は価電子帯
である。

次に作用効果について説明する。

活性層６は超格子で出来ているが、適当に設計すると、
第２図かられかるように、電流注入により、低い方のバ
ンドギャップＥ１とほとんど同じエネルギーを持つ光子
を放出する。

この光子は光導波路層７に入射するが、第３図に示され
る様に、該光導波路層７は混晶化しているから、バンド
ギャップＥ２は上記光子のエネルギーＥ１より大きい。

従って、光は光導波路層７においてはほとんど吸収され
ず、非常に低損失で伝搬する。また結合部５はスムーズ
につながっているために非常に損失が少ない。

従って本実施例装置では、活性層６及び光閉じ込め層８
の形成のための、１回の結晶成長によって発光あるいは
受光素子と低損失の先導波路とを作製可能であり、プロ
セスが簡単で、歩留りが向上し、素子が安価にできる。

なお、上記実施例では、混晶化した超格子層を単なる先
導波路として用いたが、第４図の本発明の他の実施例に
示される様に、回折格子１４を不純物拡散あるいはイオ
ン注入層１３の上に設けて活性層６と近接させることに
より、分布反射型（Ｄ　Ｂ　Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ　）　）レーザを
構成してもよい。

また、このＤＢＲレーザにおいて発振波長が超格子活性
層６の利得ピークの波長よりも低エネルギー側、即ち長
波長側になる様に回折格子の周期を設定することにより
、光導波路層７における損失をさらに小さくできる。

また、このＤＢＲレーザにおいて回折格子の設けである
部分の長さを１１以上にすると、非常に多数の光子が閉
じ込められるので、発振スペクトル線幅がＩＭＨｚ以下
の狭いスペクトルのレーザが得られる。

また、上記実施例では超格子層６を発光素子を形成する
ために用いたが、これは受光素子を形成するために用い
てもよい。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明によれば、光導波路を超格子を混
晶化して形成するようにしたので、１回の結晶成長によ
って発光又は受光素子と低損失の光導波路を作 製可能であり、プロセスが簡単で、歩留りが向上し、素
子が安価にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光電子素子を示す断
面側面図、第２図は上記実施例の超格子活性層６のバン
ドダイヤグラム図、第３図は混晶化した光導波路層７の
バンドダイヤグラム図、第４図はこの発明の他の実施例
によるＤＢＲレーザの断面側面図、第５図は従来の光電
子素子を示す断面側面図である。 １は半導体基板、６は超格子による活性層、７は先導波
路、５は導波路の結合部、８は閉じ込め層である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超格子層を含む半導体結晶層を用いて構成した光
   電子素子において、 上記超格子層の一部に不純物を拡散又はイオン注入して
   形成した光導波路層を備えたことを特徴とする光電子素
   子。
2. （２）不純物を拡散又はイオン注入した上記光導波路層
   の全部又は一部に回折格子が設けられ、他の一部がこれ
   に電流を流して光の増幅を行なう光増幅部とされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子素
   子。
3. （３）該光電子素子は、超格子層を活性層とする分布反
   射形レーザであり、上記光導波路層上には回折格子が、
   レーザ発振波長が超格子層における利得ピークの波長よ
   りも長波長側になるような周期でもって形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の光電子素
   子。
4. （４）上記回折格子が設けられている部分の長さが１ｍ
   ｍ以上であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の光電子素子。
5. （５）上記超格子層の不純物を拡散又はイオン注入して
   いない部分の一部が光検出部とされていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光電子素子。