DE69410214T2 - Monolithische integrierter Laser und Modulator und Herstellungsverfahren - Google Patents

Monolithische integrierter Laser und Modulator und Herstellungsverfahren

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Description

    Beschreibung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft monolithisch integrierte Bauelemente und ein Verfahren zur Herstellung solcher Bauelemente. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere monolithisch integrierte DFB- oder DRB- Laser/Elektroabsorptionsmodulator-Lichtquellen, die durch ein metallorganisches Dampfphasenepitaxieverfahren (MOVPE = metal organic vapor phase epitaxy) auf nichtplanaren Halbleitersubstraten hergestellt werden.
    • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten 10 Jahren hat sich ein großes Interesse an einer Klasse von Bauelementen entwickelt, die allgemein als monolithisch integrierte Modulatoren mit DFB-Lasern (Laser mit verteilter Rückkopplung) oder DBR-Lasern (Laser mit integriertem Stufengitter oder Braggreflektor) bezeichnet werden. Dieses Interesse ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß diese Strukturen schwach ausgeprägte Wellenlängen-Chirpeigenschaften, d.h. Wellenlängenschwankungen im Laserimpuls, besitzen, die von besonderem Interesse für die Verwendung bei Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen sind.
  • Bei der Herstellung solcher Bauelemente war es bisher üblich, Modulatoren mit aktivenelementen, wie z.B. Laser oder Verstärker, über Stoß- oder Stumpfverbindungen oder durch ein selektives Epitaxieverfahren zu integrieren. Das Stoß- oder Stumpfverbindungsverfahren ist dadurch beschränkt, daß das für die Herstellung eines erwünschten Bauelementes erforderliche epitaxiale Wachstum in mehr als einem Verfahrensschritt erfolgen muß. Dieses Verfahren führt unglücklicherweise zur Einführung von rauhen Grenzflächen auf der Oberfläche der Anordnung oder Struktur, und insbesondere an den Stellen, an denen eine Verbindung des Lasers mit dem Modulator erwünscht ist. Dies führt typischerweise zu einer nachteiligen Streuung von Licht bei dem fertigen Bauelement.
  • Versuche zur Lösung dieser Probleme konzentrierten sich auf die Verwendung eines Verfahrens, das häufig als selektives Epitaxieverfahren (selective area epitaxy) bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird auf der Oberfläche des Substrates vor dem Aufwachsenlassen einer epitaxialen Schicht eine dielektrische Schicht in Form eines dünnen Filmes abgeschieden. Diese dielektrische Schicht, die typischerweise Siliciumdioxid umfaßt, führt zu einer gewissen Rauhigkeit auf der Oberfläche des Substrates und insbesondere zu der Bildung eines polykristallinen Filmwachstums auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht, das die Weiterverarbeitung behindern kann. Fachleute auf diesem Gebiet sind daher auf der Suche nach neuen Verfahren zur Lösung dieser Probleme aus dem Stand der Technik.
  • In dem IEEE Journal of Quantum Elektronics (Band 27, Nr. 6, Seiten 1470 - 1475, Juni 1991), wird eine monolithisch integrierte Laser/Elektroabsorptionsmodulator-Lichtquelle offenbart, die man in einem einzigen Schritt aufwachsen läßt. Sowohl den Laser als auch den Modulator läßt man auf der gleichen Rippe aufwachsen.
  • Auf der vierten International Conference on Indium Phosphide and related materials, (21. - 24. April, 1992, Seiten 125 - 128) wurde eine Halbleiterstruktur offenbart, die ein strukturiertes Substrat mit Rippen und Kanälen umfaßt, wobei eine aktive Schicht, die Gamas-Quantenmulden mit GaInAsP- Sperrschichten oder -Grenzschichten umfaßt, so aufgewachsen ist, daß die Quantenmulden auf den Rippen eine schmälere Bandlücke und in den Kanälen eine größere Bandlücke besitzen als auf den planaren Bereichen des Substrates. Das Aufwachsenlassen der Quantenmulden und der quarternären Sperrschichten erfolgt durch ein metallorganisches Dampfphasenepitaxieverfahren.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung ist durch die unabhängigen Ansprüche bestimmt.
  • Die Nachteile des Standes der Technik werden erfindungsgemäß durch ein neues Verarbeitungsverfahren überwunden, bei dem eine metallorganisches Dampfphasenabscheidungsverfahren in Verbindung mit strukturierten Substraten verwendet wird, die Rippen und ebene Bereiche umfassen, auf denen man in einem einzigen Verfahrensschritt ein aktives Bauelement und einen Modulator epitaktisch aufwachsen läßt. Das vorliegende Verfahren umfaßt, kurz ausgedrückt, die monolithische Integration eines Elektroabsorptionsmodulators mit einem optischen Verstärker durch Verwendung eines seitlichen Bandlückensteuerungsverfahrens in Verbindung mit einem nicht planaren Substrat. Die entstehenden Bauelemente besitzen eine Bandlückenwellenlängenverschiebung von mehr als 60 nm, so daß sie für die Integration von Modulatoren und Lasern oder Verstärkern verwendbar sind. Strukturen dieses Typs erhält man durch Aufwachsenlassen von verspannten Galliumindiumarsenid/Galliumindiumarsenidphosphid- Quantenmulden auf Rippen mit einer Breite im Bereich von 10 um unter Verwendung eines MOVPE-Verfahrens bei Atmosphärendruck erhalten.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser verständlich;
  • Fig. 1 (a)zeigt eine Ansicht eines im Querschnitt dargestellten erfindungsgemäßen integrierten Elektroabsorptionsmodulator/DFB-Laser-Bauelementes;
  • Fig. 1 (b)zeigt eine Ansicht eines im Querschnitt dargestellten erfindungsgemäßen integrierten Elektroabsorptionsmodulator/Lichtverstärker Bauelementes;
  • Fig. 2 zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluß des Injektionsstroms in Milliampere (mA) auf die Lichtleitfaserausgangsleistung in Milliwatt (mW) wobei der sich aus der Einspeisung von Strom in den Laserbereich des Bauelementes ergebende Einfluß auf die Lichtausgangsleistung zu erkennen ist; und
  • Fig. 3 zeigt anhand eines Diagrammes den Einfluß der Modulatorspannung in Volt auf die Dämpfung zwischen den Fasern oder die Faser-zu-Faserdämpfung, wobei die Veränderung der Dämpfung mit der Sperrspannung und die Abhängigkeit von der Wellenlänge der Lichtquelle zu erkennen ist, und wobei die Wellenlänge der integrierten Lichtquelle durch Veränderung der Breite der Rippen variiert wird, mit denen das Halbleitersubstrat strukturiert ist.
    • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Elektroabsorptionsmodulator (EA-Modulator)/Verstärker- Bauelementes wird ein poliertes planares III-V-Substrat verwendet, wobei es sich typischerweise um Indiumphosphid handelt. Das ausgewählte Substrat wird zunächst maskiert, wobei mittels eines herkömmlichen Verfahrens eine beliebige kommerziell erhältliche photolithographische Maske abgeschieden wird, die in unterschiedlichen Breiten und Höhen selektiv ätzbar ist, um ein gewünschtes Muster zu erzeugen. Eine besonders nützliche Verbindung zur Erreichung dieses Ziels umfaßt die Verwendung einer Siliciumdioxidmaske und ein chemisches Naßätzverfahren mittels einer Brom- Methanol-Lösung. Es sei jedoch bemerkt, daß auch ein Trockenätzverfahren oder eine Kombination aus einem chemischen Naßätzverfahren und einem Trockenätzverfahren verwendbar sind. Dieser Verarbeitungsschritt führt zu der Bildung eines strukturierten Substrates mit flachen Bereichen und Rippen. Es wurde festgestellt, daß die Bandlücke auf den Rippen schmäler ist als auf den flachen Bereichen, so daß sich die Bildung des aktiven Elementes auf den Rippen und des Modulators oder des passiven Wellenleiters auf den flachen Bereichen anbietet. Zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften hat es sich als nützlich erwiesen, die Höhe und die Breite der bei dem Ätzverfahren gebildeten Rippen so zu steuern, daß die Breite der Rippen 7 - 13 Mikrometer und die Höhe 1 - 3 Mikrometer beträgt. Die durch ein nicht planares metallorganisches Dampfphasenepitaxieverfahren (MOVPE-Verfahren) hervorgerufene Bandlückenverschiebung beträgt typischerweise 40 bis etwa 70 Nanometer. Diese Verschiebung läßt sich durch Verringerung der Rippenhöhe oder durch Verbreiterung der Rippen verringern. Ein bevorzugter Wert läßt sich mit einer Rippenbreite von 10 Mikrometern und einer Rippenhöhe von 2 Mikrometern erreichen. Vor dem epitaxialen Aufwachsen auf der Substratoberfläche wird auf den Rippen eine Riefelung und Wellung erster Ordnung ausgebildet, wobei auf der gesamten Oberfläche des Substrates ein holographisches Belichtungsverfahren verwendet wird. Das so hergestellte Gitter wird nun durch ein herkömmliches Ätzverfahren auf allen Bereichen des Substrates mit Ausnahme des zur Aufnahme des Lasers vorgesehenen Bereiches entfernt.
  • Anschließend läßt man durch ein metallorganisches Dampfphasenepitaxieverfahren (MOVPE -Verfahren) verspannte Galliumindiumarsenid-Quantenmulden mit quarternären Sperrschichten aufwachsen. In den Bereichen des Substrates, die nicht zur Aufnahme eines Modulators oder Lasers dienen, wird selektiv ein stromblockierendes Material abgeschieden. Zu diesem Zweck geeignete Materialien umfassen Polyimide, halbisolierende Halbleiterschichten, Siliciumdioxid, Siliciumnitrid und dergleichen. Das Bauelement wird nun durch Aufbringen einer Laserstruktur auf den Rippenbereich und eines Modulators auf den planaren (ebenen) Bereich komplettiert. Studien haben ergeben, daß die Bandlücke auf den Rippen kleiner ist als im planaren Bereich.
  • Fig. 1(a) zeigt eine Ansicht eines im Querschnitt dargestellten erfindungsgemäßen Bauelements. Die Figur zeigt ein poliertes n-Indiumphosphidsubstrat 11 mit aufeinanderfolgend abgeschiedenen Schichten aus Galliumindiumarsenidphosphid 12, Indiumphosphid 13, verspannten Galliumindiumarsenid-Quantenmulden mit quaternären Sperrschichten zusammen mit einer separaten Begrenzungs- oder Confinementheterostruktur 14 und P- Indiumphosphid 15, (die rechts von Fig. 1(a) in einem mit dem Bezugszeichen 16 versehenen vergrößerten Ausschnitt dargestellt sind, der einem Schnitt durch das Substrat entspricht) . Auf dem Bauelement wird selektiv eine Schicht aus Polyimid 17 abgeschieden, die als stromblockierende Schicht 17 in den Bereichen dient, die nicht zur Aufnahme eines Modulators 18 oder eines Lasers 19 vorgesehen sind. Auf die gespaltene Facette des Modulators 18 ist eine Antireflexionsbeschichtung 20 aufgebracht.
  • Fig. 1(b) zeigt eine Ansicht eines im Querschnitt dargestellten Bauelements des in Fig. 1(a) dargestellten Typs, wobei jedoch der Laser 19 durch einen Verstärker 21 ersetzt wurde. Bei diesem Bauelement handelt es sich um einen monolithischen Elektroabsorptionsmodulator/Verstärker, bei dem die Facetten auf beiden Seiten mit einer Antireflexionsbeschichtung 20 versehen sind. Bei einer typischen Anordnung dieses Typs liegt die Elektrolumineszenzpeakwellenlänge des Modulatorabschnittes in der Größenordnung von 1,50 Mikrometer. Die Länge des Modulators und des Verstärkungsbereiches betragen bei einer Anordnung dieses Typs vorzugsweise 300 bzw. 950 Mikrometer.
  • Fig. 2 zeigt anhand eines Diagrammes die Abhängigkeit der Lichtleitfaserausgangsleistung als Funktion des Injektionsstroms in Milliampere. Diese Figur zeigt die in eine Faser eingekoppelte Leistung/Stromeigenschaften eines integrierten DFB-Lasermodulatorchips bei veränderlicher Modulatorsperrspannung. Der minimale Schwellenstrom des Bauelementes beträgt etwa 20 Milliampere. Wie in der Figur angegeben ist, beträgt die Laserwellenlänge 1,545 Mikrometer. Es sei bemerkt, daß sich mit abnehmender Sperrspannung eine Zunahme der Lichtleistung als Funktion des zunehmenden Injektionsstromes ergibt. In dem eingefügten kleinen Diagramm ist auch ein Maß für die Effektivität des Gitters zu erkennen. Es sei bemerkt, daß das Bauelement bei einer Wellenlänge von 1,545 Mikrometern mit einem 30 dB-Peak in einer einzigen longitudinalen Mode abstrahlt, so daß sich ein akzeptables Seitenmodenunterdrückungsverhältnis ergibt.
  • Die Wellenlängenabhängigkeit der Dämpfungseigenschaften des hergestellten Bauelementes wurde unter Verwendung einer abstimmbaren externen Lichtquelle gemessen. Es ergab sich für jede Seite eine Kopplungsdämpfung von -3,5 dB, wobei eine gewisse Wahrscheinlichkeit für eine Verbesserung durch Optimierung der Wellenleiterstruktur des integrierten Chips besteht.
  • Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit den Faser-zu-Faser Dämpfungseigenschaften für unterschiedliche Betriebswellenlängen. Bei diesen Messungen wurde ein optischer Spektralanalysator zur Messung des Extinktionsverhältnisses verwendet. Die Figur zeigt, daß sich die Dämpfung mit abnehmender Wellenlänge vergrößert, wenn sich die Wellenlänge des injizierten Lichtes an die Wellenlänge des Modulators annähert. Die Einfügungsdämpfung des Modulators einschließlich der Lichtleitfaserkopplungsdämpfung läßt sich durch Integration des Verstärkers kompensieren. Zudem läßt sich durch Verringerung der Bandlückendifferenz zwischen dem Modulator und den Verstärkungsabschnitten eine Verringerung der Einführungsdämpfung bei kürzeren Wellenlängen erreichen. Wie bereits bemerkt wurde, läßt sich der Chirpparameter α des Modulators durch Auswahl einer Betriebswellenlänge verringern, die dicht bei der Bandlückenwellenlänge des Modulators liegt. Die Integration des optischen Verstärkers ermöglicht demgemäß die Verwendung einer Betriebswellenlänge, die dicht bei der Bandlückenwellenlänge des Modulators liegt, was zu einer niedrigeren Modulationsspannung und zu einem schwach ausgeprägten Chirpverhalten führt.
  • Obgleich die vorliegende Erfindung in der vorstehenden Beschreibung ausführlich beschrieben wurde, sei bemerkt, daß von Fachleuten auf diesem Gebiet Veränderungen vorgenommen werden können, die in den Schutzbereich der Ansprüche fallen. So ist die vorliegende Erfindung beispielsweise nicht nur in einem DFB-Laser/externen LD-Modulator und einem Modulator/optischen Verstärker sondern auch in einem DFB- Laser/Modulator/Verstärker oder einem Detektor/Modulator/Verstärker verwendbar. Bei dem letztgenannten Bauelement liegt das verstärkte Signal an dem Modulator an, so daß man bei einer nichtlinearen Modulationskennlinie eine Impulsformfunktion erreicht, die die Anwendbarkeit des Bauelementes zur Vermeidung von Signalverzerrungen ermöglicht.

Claims (13)

1. Monolytisch integrierte Verstärker/Elektroabsorbtionsmodulator-Lichtquelle mit folgenden Teilen:
(a) ein strukturiertes III-V- Verbindungshalbleitersubstrat, das auf einem Teil seiner Oberfläche zumindest eine Rippe und auf der restlichen Oberfläche einen planaren Bereich umfaßt, wobei die Breite der Rippe 7 bis 13 Mikrometer und die Höhe der Rippe 1 bis 3 Mikrometer beträgt;
(b) eine Schicht aus Gallium-Indium-Arsenidphosphid (12); eine Schicht aus Indiumphosphid (13); eine aktive Schicht (14), die eine separate Begrenzungsheterostruktur aus verspannten Gallium- Indium-Arsenidquantenmulden mit quaternären Gallium-Indium-Arsenidphosphid-Sperrschichten umfaßt, die so aufgewachsen sind, daß die Quantenmulden in dem Rippenbereich eine schmälere Bandlücke aufweisen als in dem planaren Bereich, wobei das Aufwachsenlassen der Quantenmulden und der quaternären Sperrschichten durch ein metallorganisches Dampfphasenepitaxieverfahren erfolgte; und eine Schicht aus Indiumphosphid (15), wobei die Schichten nacheinander abgeschieden wurden;
(c) eine auf der Rippe angeordnete Verstärkeranordnung (19), die einen Teil der auf der Rippe aufgewachsenen aktiven Schicht umfaßt;
(d) eine auf dem planaren Bereich angeordnete Modulatoranordnung (18), die einen Teil der auf dem planaren Bereich aufgewachsenen aktiven Schicht umfaßt, wobei der Teil der aktiven Schicht in der Verstärkeranordnung in einer Ebene liegt mit dem Teil der aktiven Schicht in der Modulatoranordnung;
(e) eine Schicht aus stromblockierendem Material (17) die selektiv auf den Bereichen der entstehenden Anordnung abgeschieden wurde, die weder die Verstärkeranordnung noch die Modulatoranordnung umfassen; und
(f) einer Einrichtung zum Anlegen einer Potentialdifferenz über die Modulatoranordnung und die Verstärkeranordnung.
2. Bauelement nach Anspruch 1 mit einer antireflektierenden Beschichtung, die auf den gespalteten oder geteilten Facetten des Verstärkungs und Modulationsbauelementes abgeschieden wurde.
3. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Verstärkeranordnung ein Laser ist.
4. Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Verstärkeranordnung ein Laserverstärker ist.
5. Verfahren zur Herstellung einer monolytisch integrierten Verstärker/Elektroabsorbtionsmodulator-Lichtquelle mit folgenden Verfahrensschritten:
(a) selektives Strukturieren eines III-V- Verbindungshalbleitersubstrates zur Bestimmung eines planaren Bereiches und zumindest einer Rippe, wobei die Breite der Rippe 7 bis 13 Mikrometer und die Höhe der Rippe 1 bis 3 Mikrometer beträgt;
(b) Bildung einer welligen Struktur auf der Rippe in Form eines Gitters auf der gesamten Oberfläche des Substrates;
(c) Entfernen des Gitters bis auf den Teil des Substrates, der zur Aufnahme einer Lichtquelle bestimmt ist;
(d) Abscheiden einer aktiven Schicht auf druckverspannten Gallium-Indium- Arsenidquantenmulden (14) mit quaternären Gallium- Indium-Arsenidphosphidsperrschichten, die man mittels eines metallorganischen Dampfphasenepitaxieverfahrens so aufwachsen läßt, daß die Quantenmulden in dem Rippenbereich eine schmälere Bandlücke besitzen als in dem planaren Bereich;
(e) Bildung einer Verstärkeranordnung (19) auf der Rippe, die einen Teil der auf der Rippe aufgewachsenen aktiven Schicht umfaßt;
(f) Bildung eines Modulators (18) auf dem planaren Bereich, der einen Teil der auf dem planaren Bereich aufgewachsenen aktiven Schicht umfaßt, wobei der Teil der aktiven Schicht in der Verstärkeranordnung in einer Ebene mit dem Teil der aktiven Schicht in dem Modulator liegt; und
(g) selektives Abscheiden einer Schicht aus einem stromblockierenden Material (17) auf allen Bereichen des Substrates mit Ausnahme der Bereiche, die die Lichtquelle und den Modulator umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Strukturieren des Substrates mittels einer Siliciummaske und eines chemischen Naßätzverfahrens erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als stromblockierendes Material ein Polyimid verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als stromblockierendes Material eine halbisolierende Halbleiterschicht verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als stromblockierendes Material eine Siliciumdioxidschicht oder eine Siliciumnitridschicht verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch S, wobei die Verstärkeranordnung ein Laser ist.
11. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Verstärkeranordnung ein Laserverstärker ist.
12. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Gitterbereich durch holographisches Belichten gebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Breite der Rippe 10 Mikrometer und die Höhe der Rippe 2 Mikrometer beträgt.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0770791B2 (ja) * 1992-12-22 1995-07-31 日本電気株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
US5565693A (en) * 1993-01-07 1996-10-15 Nec Corporation Semiconductor optical integrated circuits
DE69428187T2 (de) * 1994-05-06 2002-06-20 Commissariat A L'energie Atomique, Paris Optisch gesteuerte Lichtmodulator-Vorrichtung
DE19652529A1 (de) * 1996-12-17 1998-06-18 Siemens Ag Optoelektronisches Bauelement mit MQW-Strukturen
SE9902916L (sv) * 1999-08-16 2001-02-17 Ericsson Telefon Ab L M Modulator och integrerad krets
US6295308B1 (en) 1999-08-31 2001-09-25 Corning Incorporated Wavelength-locked external cavity lasers with an integrated modulator
ITRE20010042A1 (it) * 2001-04-24 2002-10-24 Corghi Spa Dispositivo sollevatore per macchine smontagomme
GB0128743D0 (en) 2001-11-30 2002-01-23 Epiic Ltd Method of producing integrated semiconductor components on a semiconductor substrate
DE10201124A1 (de) * 2002-01-09 2003-07-24 Infineon Technologies Ag Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
JP2003280529A (ja) * 2002-03-25 2003-10-02 Leading Information Technology Institute 商品タグ
US8705904B2 (en) * 2002-10-08 2014-04-22 Infinera Corporation Photonic integrated circuits having chirped elements
EP1464990B8 (de) * 2003-03-31 2019-11-13 RUAG Schweiz AG Modulierbarer reflektor
KR100617693B1 (ko) * 2003-08-20 2006-08-28 삼성전자주식회사 광검출기를 구비하는 반도체 광증폭 장치 및 그 제조방법
GB0424253D0 (en) * 2004-05-20 2004-12-01 Bookham Technology Plc Laterally implanted electro-absorption modulated laser
GB2454452B (en) * 2007-09-10 2011-09-28 Ct For Integrated Photonics Ltd Optoelectronic components
US20110134957A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Emcore Corporation Low Chirp Coherent Light Source
US8470652B1 (en) 2011-05-11 2013-06-25 Hrl Laboratories, Llc Monolithic integration of group III nitride enhancement layers
US9059801B1 (en) 2013-03-14 2015-06-16 Emcore Corporation Optical modulator
US9306372B2 (en) 2013-03-14 2016-04-05 Emcore Corporation Method of fabricating and operating an optical modulator
US9306672B2 (en) 2013-03-14 2016-04-05 Encore Corporation Method of fabricating and operating an optical modulator
US9564733B2 (en) 2014-09-15 2017-02-07 Emcore Corporation Method of fabricating and operating an optical modulator
US10074959B2 (en) 2016-08-03 2018-09-11 Emcore Corporation Modulated laser source and methods of its fabrication and operation
CN106340810A (zh) * 2016-10-08 2017-01-18 武汉华工正源光子技术有限公司 五段式InP基单片集成可调谐斜腔激光器芯片及其制作方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62194691A (ja) * 1986-02-21 1987-08-27 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法
KR950005468B1 (ko) * 1987-05-09 1995-05-24 삼성전자주식회사 레이저 다이오드와 수광면이 넓어진 포토다이오드를 일체화시킨 반도체 소자의 제조방법
JPS6459882A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Omron Tateisi Electronics Co Semiconductor laser
US4802182A (en) * 1987-11-05 1989-01-31 Xerox Corporation Monolithic two dimensional waveguide coupled cavity laser/modulator
US4922500A (en) * 1989-04-21 1990-05-01 Bell Communications Research, Inc. Cross-coupled quantum-well stripe laser array
JPH04363086A (ja) * 1990-10-11 1992-12-15 Hitachi Ltd 半導体発光装置
JP3263949B2 (ja) * 1991-02-25 2002-03-11 日本電気株式会社 光集積回路の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69410214D1 (de) 1998-06-18
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EP0653822B1 (de) 1998-05-13

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