JPS62150794A - 分布帰還型半導体レ−ザ− - Google Patents

分布帰還型半導体レ−ザ−

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JPS62150794A
JPS62150794A JP60291705A JP29170585A JPS62150794A JP S62150794 A JPS62150794 A JP S62150794A JP 60291705 A JP60291705 A JP 60291705A JP 29170585 A JP29170585 A JP 29170585A JP S62150794 A JPS62150794 A JP S62150794A
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JP
Japan
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grating
layer
pitch
primary
semiconductor laser
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Pending
Application number
JP60291705A
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English (en)
Inventor
Shoji Hirata
照二 平田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPS62150794A publication Critical patent/JPS62150794A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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
    • 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
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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
    • H01S5/1206Construction 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 having a non constant or multiplicity of periods
    • H01S5/1215Multiplicity of periods

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (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、光通信用光源等に用いて最適な分布帰還型半
導体レーザーに関する。
〔発明の概要〕
本発明は、第1のクラッド層と、この第1のクラッド層
上に設けられている活性層と、この活性層上に設けられ
かつグレーティングを有するガイド層と、このガイド層
上に設けられている第2のクラッド層とをそれぞれ具備
する分布帰還型半導体レーザーにおいて、上記グレーテ
ィングを1次グレーティング成分と2次グレーティング
成分とが混在した形状とすることによって、安定で十分
な利得を有する単−縦モード発振を実現することができ
るようにしたものである。
〔従来の技術〕
分布帰還型(distributed feedbac
k)半導体レーザー(以下DFBレーザーという)は、
単−縦モード発振を実現し得るレーザーとして期待され
ている。このDFBレーザーにおいては、従来、ブラッ
グ反則により光を分布的に帰還させるためのグレーティ
ング(回折格子)として、凹凸が−定のピッチで一様に
形成された1次または2次のグレーティングが用いられ
ている。
ところが、一様な1次グレーティングを有するDFBレ
ーザーでは、第3図に示すように、原理的に利得の等し
い2つのモード(第3図においてA、Bで示す)が同時
にもしくはモードホッピングを行って発振する可能性が
ある。これに対し、一様な2次グレーティングを有する
DFBレーザーでは、1次グレーティングの場合と同様
に利得の等しい2つのモードが存在するものの、TEモ
ードにおいては両モード間で回折光の損失に差があるた
め単−縦モード発振が生ずる。すなわち、第4図に示す
ように、一方のモードCは回折光損失が少ないため十分
な利得が得られるが、他方のモードDは回折光損失が多
いため利得が小さい。
しかしながら、2次グレーティングを用いた場合は、帰
還利得がグレーティングの形状に著しく依存するため、
安定で利得の十分なりFBレーザーを再現性良く製造す
ることは極めて難しい。
なおIEE  PROCEEDINGS、Vol、13
2゜No、1 、 pp、 12−19 (1985年
2月)においては、第5図に示すように、図示省略した
活性層上に設けられたガイド層の表面に電子ビームリソ
グラフィー技術を用いて所定間隔で三角形断面の溝を形
成することにより作製された2次グレーティングについ
て記載され、このグレーティングにより光波との結合係
数を増大させることができたとの報告がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、従来技術が有する上述のような欠点を是正し
た分布帰還型半導体レーザーを提供することを目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る分布帰還型半導体レーザーは、第1のクラ
ッドrr!I(例えばn −A1. Ga+−x As
層2)と、この第1のクラッド層上に設けられている活
性層(例えば^l、 Ga、−、As層3)と、この活
性層上に設けられかつグレーティングを有するガイド層
(例えばp  A12 Ga+−t As層4)と、こ
のガイド層上に設けられている第2のクラッドN(例え
ばp−AlXGa1−、AS層5)とをそれぞれ具備す
る分布帰還型半導体レーザーにおいて、上記グレーティ
ングを1次グレーティング成分と2次グレーティング成
分とが混在した形状としている。
〔作用〕
このように構成することによって、1次グレーティング
の2モード不安定性を2次グレーティングにおける1次
回折先損失差による単−縦モード性で解決することがで
きると共に、2次グレーティングの不安定で不十分な利
得を1次グレーティングの安定で十分な利得によって補
うことができる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明す
る。
第1A図に示すように、本実施例によるDFBレーザー
においては、n  GaAs基板1上にクラッド層を構
成するn  Alx Ga+−>l As層2、活性層
を構成するAI、 Ga、−、As (y < x )
層3、ガイド層を構成するp −Alg Ga+−g 
As (y < z < x)層4及びクラッド層を構
成するp −A1. Ga、−XAs層5が順次設けら
れている。
上記ガイド層を構成するp −Alz Ga1−z A
s層4のp  A11l Gap−、As層層側側表面
には、レーザーの端面6に平行な方向に延びる三角波状
凹凸からなるグレーティング7が設けられている。この
グレーティング7には、第1B図に示すように、ピッチ
Δ2の2次グレーティングを構成する大きな三角波状凹
凸の凸部4a(高さを11とする)の中央の頂上部分に
、深さh (h<H)の三角形断面の凹部4bが形成さ
れている。従ってこのグレーティング7は、上記凹部4
bと大きな凹部4cとの間の距離に対応するピンチAI
=A2/2の1次グレーティング成分と、ピッチΔ2の
2次グレーティング成分とが混在したものとなっている
この第1B図に示すグレーティング7を有する上述の実
施例によるDFBレーザーによれば、次のような利点が
ある。すなわち、レーザーの発振に際して、グレーティ
ング7に存在する1次グレーティング成分により、安定
で十分な大きさく100elll −’程度の結合係数
)の帰還利得を得ることができる。また2次グレーティ
ング成分の存在により1次回折光損失が生ずるが、この
損失はストップバンドの両側のモード間で異なるために
例えば10cm−’以上の利得差が生じ、この結果単一
縦モード発振を実現することができる。すなわち、上述
の実施例によるDFBレーザーによれば、安定で十分な
利得を有する単−縦モード発振のDFBレーザーを提供
することができる。このような高性能のDFBレーザー
は、光通信用光源として最適なものである。
次に第1A図に示すDFBレーザーの製造方法につき説
明する。この製造方法としては、本発明者が特願昭60
−53810号で提案した製造方法と類似の方法を用い
ることができる。すなわち、第2A図に示すように、ま
ずn−GaAs基板l上にMBE法やMOCVD法によ
りn  AIX Ga1−x As層2、^l、 Ga
、−、As層3及びpAlz Gap−、As層4を順
次形成し、次いでこのp −Alz Gap−zAsA
sO2面に従来公知の方法によりピッチA2の2次グレ
ーティングを形成した後、この2次グレーティング全面
にフォトレジスト8を薄く塗布する。
次にこのフォトレジスト8を例えば露光、現像のプロセ
スを経て選択的に除去することにより、第2B図に示す
ように、2次グレーティングを構成する凸部4aの頂上
部分を露出させる。
次に上記2次グレーティングの凹部4Cに残されたフォ
トレジスト8をマスクとして、p−AI。
Gap−、As層4を異方性の大きいエツチング液、例
えばHaPOa系やHCl系のエツチング液によりエツ
チングし、第2C図に示すように、深さhの凹部4bを
形成する。なおこの際、エツチング量を大きくし過ぎる
とh=Hとなり1次グレーティングとなってしまうおそ
れがあるので、エツチングは注意深く行う必要がある。
次に残りのフォトレジスト8を除去した後、第1A図に
示すように、p−八Iz Ga1−2 Asji4上に
p −A1. Ga、−、As層5を形成して、目的と
するDFBレーザーを完成させる。
以上本発明の一実施例につき説明したが、本発明は上述
の実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思
想に基づく各種の変形が可能である。例えば、グレーテ
ィング7の凸部4aの高さHに対する凹部4bの深さh
の比h/Hは種々の値に選ぶことができる。しかしh/
1(が1に近いと1次グレーティング成分が大きくなり
過ぎ、またh / HがOに近いと2次グレーティング
成分が大きくなりすぎるため、h/Hは0.2≦h/H
≦0.7の範囲内の値とするのが好ましい。また上述の
実施例におけるグレーティング7を構成する凹凸の形状
は完全な三角波状の形状としたが、例えばこの三角波状
凹凸の頂上部及び谷部が少し丸まった正弦波状の形状と
することも可能である。なお上述の実施例においては、
クラッド層としてn−へIX Ga1−X As層2及
びp−AIX Gap−x As層5、活性層としてA
I、 Ga、−、As層3、ガイド層とじてp−A1.
Gar−gAs層4を用いたが、必要に応じてその他の
各種半導体層を用いることが可能であることは言うまで
もない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、グレーティングを1次グレーティング
成分と2次グレーティング成分とが混在した形状として
いるので、1次グレーティングの2モード不安定性を2
次グレーティングにおける1次回折光損失差による単−
縦モード性で解決することができると共に、2次グレー
ティングの不安定で不十分な利得を1次グレーティング
の安定な十分な利得によって補うことができ、従って安
定でしかも利得の十分な単−縦モード発振の分布帰還型
半導体レーザーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本1発明の一実施例によるDFBレーザーの
断面図、第113図は第1A図に示すDFBレーザーの
グレーティングの部分拡大断面図、第2A図〜第2C図
は第1A図に示すDFBレーザーの製造方法の一例を工
程順に示す断面図、第3図は一様な1次グレーティング
を有するDFBレーザーのTEモードにおける発振スペ
クトルを示すグラフ、第4図は一様な2次グレーティン
グを有するDFBレーザーのTEモードにおける発振ス
ペクトルを示すグラフ、第5図はガイド層に設けられた
従来の2次グレーティングの断面図である。 なお、図面に用いた符号において、 1−−−−−−−−−−−−−−−−= n −GaA
s基板2−−−−−−−−−−−−−−−−−− n 
−A 1xGa 、 −XAs層3−−−−−−−−−
−−−−−八1.Ga+−,へS層4−−−−−−−−
−−−−−−−− p−^12 Ga、−mAS層5−
−−−−−==−−−−−−−−p −AIX Ga1
−x As層7・・−−−−−−−一−・・・・−・−
・グレーティングである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上に設けら
    れている活性層と、この活性層上に設けられかつグレー
    ティングを有するガイド層と、このガイド層上に設けら
    れている第2のクラッド層とをそれぞれ具備する分布帰
    還型半導体レーザーにおいて、 上記グレーティングを1次グレーティング成分と2次グ
    レーティング成分とが混在した形状としたことを特徴と
    する分布帰還型半導体レーザー。
JP60291705A 1985-12-24 1985-12-24 分布帰還型半導体レ−ザ− Pending JPS62150794A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5701325A (en) * 1992-06-04 1997-12-23 Canon Kabushiki Kaisha Compound semiconductor device and fabrication method of producing the compound semiconductor device
EP1850430A2 (en) 2006-04-27 2007-10-31 OpNext Japan, Inc. Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2011211004A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Fujitsu Ltd 光半導体素子の製造方法

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