JP2002064244A - 分布帰還型半導体レーザ素子 - Google Patents

分布帰還型半導体レーザ素子

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JP2002064244A JP2001089711A JP2001089711A JP2002064244A JP 2002064244 A JP2002064244 A JP 2002064244A JP 2001089711 A JP2001089711 A JP 2001089711A JP 2001089711 A JP2001089711 A JP 2001089711A JP 2002064244 A JP2002064244 A JP 2002064244A
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智一 向原
Hitoshi Shimizu
均 清水
Masaki Funahashi
政樹 舟橋
Akihiko Kasukawa
秋彦 粕川
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧａＩｎＡｓ層に代わる吸収層を備え、良好
なスペクトル特性で安定して動作する、吸収型の分布帰
還型半導体レーザ素子を提供する。 【解決手段】 本分布帰還型半導体レーザ素子５０は、
リッジ導波路型であって、ｎ−ＧａＡｓ基板５２と、ｎ
−ＧａＡｓ基板５２上に、順次、成膜された、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５４、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子
井戸構造層５６、回折格子５７が形成されているＧａＩ
ｎＮＡｓ吸収層５８、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６
０、及びＧａＡｓキャップ層６２の積層構造とを備えて
いる。ＧａＩｎＮＡｓ吸収層は、Ｉｎ組成が６％、Ｎ組
成が２％であって、ＧａＡｓに格子整合する組成となっ
ており、周期１４０ｎｍの回折格子５７がＧａＩｎＮＡ
ｓ吸収層に設けられている。積層構造のうちｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層の上部及びＧａＡｓキャップ層は、幅
４μｍのストライプ状メサに加工されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の光源と
して多用される、波長０．９μｍから１．６５μｍの長
波長帯の分布帰還型半導体レーザ素子に関し、更に詳細
には、第１に、発振波長が安定し、かつ単一波長で動作
可能な分布帰還型半導体レーザ素子、特に光ファイバ増
幅器又はラマン増幅器励起用半導体レーザとして最適な
半導体レーザ素子に関するものであり、第２に、温度依
存性が小さく、ペルチェフリーな分布帰還型半導体レー
ザ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子の第１の従来例 光通信システムが多様化し、かつ高性能を要求されるに
つれて、半導体レーザを励起光源として使った光ファイ
バ増幅器が注目を集めている。ここで、図６を参照し
て、第１の従来例として、光ファイバ増幅器の励起光源
として用いられている従来の９８０ｎｍ帯ＩｎＧａＡｓ
系半導体レーザ素子の構成を説明する。図６は第１の従
来例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。半
導体レーザ素子１０は、光ファイバ増幅器励起用とし
て、従来から使用されているファブリペロー型の半導体
レーザ素子であって、図６に示すように、基板厚が１０
０μｍのｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、順次、ＭＯＣＶＤ
法等によって成膜された、膜厚２μｍのｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層１４、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構
造層１６、膜厚２μｍのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１
８、及び膜厚０．３μｍのｐ−ＧａＡｓキャップ層２０
の積層構造を備えている。
【０００３】積層構造のうちｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１８の上部及びｐ−ＧａＡｓキャップ層２０は、幅４
μｍのストライプ状メサとして形成されている。ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層２０の上面を除いて、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層１８上及びメサ構造の側壁には、ＳｉＮパ
ッシベーション膜２２が成膜されている。ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層２０の上面及びＳｉＮパッシベーション膜２
２上には、ｐ側電極２４としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層金
属膜が形成され、また、ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面に
は、ｎ側電極２６としてＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層金属
膜が形成されている。共振器長は１０００μｍであっ
て、前劈開端面には反射率７％のＡＲ（反射防止膜）
（図示せず）が、後劈開端面には反射率９５％のＨＲ
（高反射膜）（図示せず）が成膜されている。
【０００４】ここで、図７を参照して、上述した従来の
半導体レーザ素子１０の発振スペクトル特性を説明す
る。図７は、横軸に波長（μｍ）を、縦軸に光強度（任
意目盛り）を取って、第１の従来例の半導体レーザ素子
１０の発振スペクトルの特性を示すグラフである。第１
の従来例の半導体レーザ素子１０は、ファブリペロー型
レーザと言われていて、その発振スペクトル特性は、図
７に示すように、多モード動作である。
【０００５】半導体レーザ素子の第２の従来例 ところで、近年、注目されているＥｒ（エルビウム）ド
ープ・ファイバ増幅器では、その励起波長は、一般に、
９８０ｎｍ帯であるが、励起効率の観点から言って、そ
の励起波長のウィンドウが極めて狭い。よって、励起光
源として使用する９８０ｎｍ帯半導体レーザは、温度及
び注入電流の広い範囲で安定して、９８０ｎｍ帯の発振
波長で動作することが望まれる。また、励起効率の観点
から、発振スペクトル特性は、多モードよりむしろ単一
モードが望ましい。そこで、多モード動作型であるファ
ブリペロー型半導体レーザ素子に比べて、動作環境の変
化に抗して安定して動作し、かつ単一モードのスペクト
ル特性を有する屈折率結合型の分布帰還型レーザ（以
下、ＤＦＢレーザと言う）が、Ｅｒドープ・ファイバ増
幅器の励起光源として重要視されている。
【０００６】ここで、第２の従来例の半導体レーザ素子
として、図８を参照して、ＧａＡｓ基板上に形成された
ＤＦＢレーザの構成を説明する。図８は、ＧａＡｓ基板
上に形成されたＤＦＢレーザの構成を示す断面図であ
る。ＤＦＢレーザ３０は、屈折率結合型であって、図８
に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板３２上に、順次、ＭＯ
ＣＶＤ法等によって成膜された、膜厚２μｍのｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３４、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子
井戸３６、ＧａＡｓ導波路層３８、膜厚２μｍのｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層４０、及び、膜厚０．３μｍのｐ
−ＧａＡｓキャップ層４２の積層構造を備えている。
【０００７】ＧａＡｓ導波路層３８には、１４０ｎｍ周
期の回折格子４４が電子描画露光法により形成されてい
る。積層構造のうち、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層４０
の上部と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層４２は、幅４μｍの
ストライプ状メサに加工されている。また、図示しない
が、前述の半導体レーザ素子１０と同様に、ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層４２の上面を除いて、メサ構造上には、Ｓ
ｉＮパッシベーション膜が成膜され、更に、ｐ側電極及
びｎ側電極が形成されている。共振器長は１０００μｍ
であって、同じく、前劈開端面には反射率７％のＡＲ
（反射防止膜）が、後劈開端面には反射率９５％のＨＲ
（高反射膜）が成膜されている。
【０００８】ＤＦＢレーザ３０のスペクトル特性を調べ
たところ、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）と呼ばれ
る、主発振モードａ１とサイドモードａ２との光強度差
は、注入電流が２００ｍＡとき、図９（ａ）に示すよう
に、３０ｄＢで比較的良好であった。しかし、注入電流
を４００ｍＡに増大させたときには、ＤＦＢレーザ３０
のスペクトル特性は、図９（ｂ）に示すように、２モー
ドの発振が起こっており（換言すれば、モード飛びが起
こっており）、サイドモード抑圧比は、１０ｄＢ以下に
低下していた。即ち、第２の従来例として挙げた、屈折
率結合型のＤＦＢレーザの動作安定性は、満足できるほ
ど高くないと言える。
【０００９】半導体レーザ素子の第３の従来例 また、光通信分野では、ＩｎＰ基板上に形成された、波
長１．３μｍ帯、又は１．５５μｍ帯のＧａＩｎＡｓＰ
系半導体レーザが、従来から、光源として一般的に用い
られている。しかし、ＧａＩｎＡｓＰ系半導体レーザに
は、しきい値の温度特性、つまりしきい値の温度依存性
を示す因子の一つである特性温度Ｔ0 が５０〜７０Ｋと
小さいという問題、つまり、温度依存性が悪く、ペルチ
ェ素子等の冷却素子を必要とするという問題点があっ
た。
【００１０】一方、光通信分野の進展に伴い、半導体レ
ーザを備えた送信モジュール等の光通信機器を各家庭に
配置することが多くなるので、光通信機器の小型化と低
消費電力化が要求されている。その要求に応えるために
は、温度特性に優れ、冷却素子を必要としない長波長帯
の半導体レーザが必要である。また、ＣＡＴＶ用光源等
として使用される波長１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯
の半導体レーザでも、上述の家庭用送信モジュールと同
様に、更に、小型化と低消費電力化が要求されていて、
温度特性に優れ、冷却素子を必要としない長波長帯の半
導体レーザが必要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】第２の従来例で説明し
たように、従来の屈折率結合型ＤＦＢレーザは、単一モ
ード動作を実現する範囲が狭く、また外部からの反射光
に対しても不安定であるい。従って、スペクトル特性の
良好なＤＦＢレーザを作製しようとすると、製品歩留ま
りが低下する。そのために、ＧａＡｓ基板上に形成でき
る、製品歩留りの高い吸収型ＤＦＢレーザの開発が求め
られているものの、吸収型ＤＦＢレーザを実現するため
には、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ活性層の発振波長を吸収
する吸収層として、Ｉｎ組成３０％程度で膜厚５０ｎｍ
程度のＧａＩｎＡｓ層が必要である。しかし、ＧａＡｓ
に対する格子不整合の問題から、このようなＩｎ組成３
０％程度のＧａＩｎＡｓ層を品質良く結晶成長させるこ
とは成膜技術的に困難である。
【００１２】そこで、本発明の第１の目的は、ＧａＩｎ
Ａｓ層に代わる吸収層を備え、良好なスペクトル特性で
安定して動作する、吸収型の分布帰還型半導体レーザ素
子を提供することである。
【００１３】また、第３の従来例で説明したように、小
型化及び低電力消費化のために、ペルチェ素子を使わな
い、所謂、ペルチエフリーの半導体レーザが、要望され
ている。しかし、従来から使用されているファブリーペ
ロー型レーザは、第１の従来例で説明したように、発振
波長のスペクトル特性が多モードであって、単一モード
特性を必要とする光通信分野の光源としては適当でな
い。そこで、ファブリーペロー型レーザに代えて、単一
モード特性が良好な分布帰還型半導体レーザ素子であっ
て、しかも、ペルチエフリーな分布帰還型半導体レーザ
素子が要望されている。また、ＤＦＢレーザの型式に注
目すると、屈折率結合型のＤＦＢレーザよりも、吸収型
の利得結合型ＤＦＢレーザの方が単一軸モード発振特性
が良好なので、製品歩留まりが向上し易い。以上の理由
から、ＤＦＢレーザとしては、吸収型の利得結合型ＤＦ
Ｂレーザを開発することが望まれている。
【００１４】そこで、このような実情に鑑み、本発明の
第２の目的は、ＧａＡｓ基板上に形成され、しかも温度
特性が高く、ペルチエフリーで、高縦単一モード特性の
良好な、吸収型の利得結合型分布帰還型半導体レーザ素
子を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る分布帰
還型半導体レーザ素子 上記第１の目的を達成するために、本発明に係る分布帰
還型半導体レーザ素子（以下、第１の発明と言う）は、
半導体基板上に形成された分布帰還型半導体レーザ素子
において、活性層の発振波長の光を吸収する組成のＧａ
ＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）で形成された回折格子を備えること
を特徴としている。
【００１６】第１の発明では、回折格子を構成する吸収
層を発振波長の光を吸収する組成のＧａＩｎＮＡｓ又は
ＧａＩｎＮＡｓＳｂで形成することにより、注入電流の
広い範囲で、例えば注入電流が７００ｍＡであっても、
主発振モードａ１とサイドモードａ２との光強度差であ
るサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を４０ｄＢ以上確保
することができる。また、外部から反射光が入射して
も、安定して動作する。よって、第１の発明に係る分布
帰還型半導体レーザ素子は、良好な動作安定性を示すの
で、製品歩留まりが向上する。尚、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓ
ｂ）とは、ＧａＩｎＮＡｓまたはＧａＩｎＮＡｓＳｂで
あることを示す。ここで、ＧａＩｎＮＡｓにＳｂを添加
してＧａＩｎＮＡｓＳｂにすることにより、ＧａＩｎＮ
Ａｓの性状を変えることなく、ＧａＩｎＮＡｓの結晶性
をより良好にする効果があり、その添加量は、極く微量
であって、例えばＧａＩｎＮＡｓＳｂのＳｂ組成は、Ｖ
族組成比で０．２％から３．５％である。これは、以下
の第２及び第３の発明においても同様である。
【００１７】第１の発明では、回折格子を構成する吸収
層が、活性層の発振波長の光を吸収する組成のＧａＩｎ
ＮＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓＳｂで形成されている限り、
基板の組成、活性層の組成に制約はないが、第１の発明
の好適な実施態様では、半導体基板がＧａＡｓであり、
活性層がＧａ（Ｉｎ）Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓからなる
量子井戸構造層である。ここで、Ｇａ（Ｉｎ）Ａｓと
は、ＧａＩｎＡｓ又はＧａＡｓを意味し、（Ａｌ）Ｇａ
Ａｓとは、ＡｌＧａＡｓ又はＧａＡｓを意味する。ま
た、第１の発明の別の好適な実施態様では、半導体基板
がＧａＡｓであり、井戸層がＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）か
らなる量子井戸構造の活性層を有する。
【００１８】第２及び第３の発明に係る分布帰還型半導
体レーザ素子 本発明者は、第２の目的を達成するために研究を続けた
過程で、ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＮＡｓを活性層とす
る半導体レーザ構造を形成することにより、波長を１．
２μｍから１．６５μｍとすることができ、特性温度Ｔ
0 を１８０Ｋ程度まで向上させる試みが研究されてお
り、実験的にも、特性温度Ｔ0 を１３０〜２００Ｋ程度
に高めた良好な温度特性が達成されたという報告に注目
した。そして、本発明者は、ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎ
ＮＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓＳｂを活性層とする高温度特
性のＤＦＢレーザを実現することを考えた。
【００１９】光通信分野の光源として使用できる長波
長、例えば１．３μｍ帯の発振波長の活性層を有する吸
収型のＤＦＢレーザを作製するには、吸収層としては、
バンドギャップ波長が１．４μｍ位のＧａＩｎＮＡｓ
（Ｓｂ）層が必要である。しかし、ＧａＡｓ基板上にＧ
ａＩｎＮＡｓ層又はＧａＩｎＮＡｓＳｂ層をエピタキシ
ャル成長させるとき、ＧａＡｓに対する格子整合性の問
題や、Ｎの取り込み量の増加が難しいため、バンドギャ
ップ波長の長波長化も、１．３μｍ程度が限界であっ
て、バンドギャップ波長を１．４μｍまで長波長化した
ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）層の形成は困難である。
【００２０】ところで、９９年春季応用物理学会予稿集
２９ｐ−Ｔ−６に報告されているように、ＧａＡｓ基板
のオフ基板、例えばＧａＡｓ基板の（１００）面から
（１１１）Ａ面方向に傾斜した基板面に成長させたＧａ
ＩｎＮＡｓは、（１００）面に成長させたＧａＩｎＮＡ
ｓに比べて、Ｎの取り込み量が増加する。そこで、本発
明者は、この現象に注目し、（１００）面と（１１１）
Ａ面とを交互に有するＧａＡｓ系化合物半導体層上にＧ
ａＩｎＮＡｓ層又はＧａＩｎＮＡｓＳｂ層を形成させる
ことにより、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）量子井戸層よりも
バンドギャップエネルギーの小さいＧａＩｎＮＡｓ（Ｓ
ｂ）を形成することを着想し、実験の末に、本発明を完
成するに到った。
【００２１】上記第２の目的を達成するために、本発明
に係る別の分布帰還型半導体レーザ素子（以下、第２の
発明と言う）は、ＧａＡｓ基板上に形成された分布帰還
形半導体レーザ素子において、活性層が、ＧａＩｎＮＡ
ｓ（Ｓｂ）井戸層を備えた量子井戸構造として構成さ
れ、回折格子を形成する吸収層が、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓ
ｂ）量子井戸層よりもバンドギャップエネルギーの小さ
いＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）で形成されていることを特徴
としている。
【００２２】上記第２の目的を達成するために、本発明
に係る更に別の分布帰還型半導体レーザ素子（以下、第
３の発明と言う）は、ＧａＡｓ基板上に形成された分布
帰還形半導体レーザ素子において、活性層が、ＧａＩｎ
ＮＡｓ（Ｓｂ）量子井戸層を備えた量子井戸構造として
構成され、回折格子を形成する吸収層は、ＧａＩｎＮＡ
ｓ（Ｓｂ）量子井戸層より４０ｍｅＶ以下の差でバンド
ギャップエネルギーが大きいＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）で
形成されていることを特徴としている。
【００２３】尚、第２及び第３の発明でも、第１の発明
と同様に、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層に代えてＧａＩｎ
ＮＡｓＳｂ量子井戸層を使用することができる。
【００２４】第２及び第３の発明では、例えば、吸収層
が、（Ｎ１１）Ａ面（ここで、Ｎ；整数）を有する段差
基板の（Ｎ１１）Ａ面上に形成されたＧａＩｎＮＡｓ層
又はＧａＩｎＮＡｓＳｂ層である。更には、吸収層が、
Ｎ＝１とする（Ｎ１１）Ａ面、即ち（１１１）面と（１
００）面とを交互に有する段差基板の（１１１）Ａ面上
に形成されたＧａＩｎＮＡｓ層又はＧａＩｎＮＡｓＳｂ
層である。
【００２５】第２及び第３の発明では、（１１１）Ａ面
を有する段差基板を形成し、（１１１）Ａ面にＧａＩｎ
ＮＡｓを成長させることにより、ＧａＩｎＮＡｓの窒素
取り込み量が増加する現象を利用している。
【００２６】例えば、ＧａＡｓ光閉じ込め層に幅約１１
０ｎｍの（１００）面と、ピッチが２１０ｎｍで、深さ
が約５０ｎｍの（１１１）Ａ面とを交互に有する段差面
を形成し、形成した（１００）面上及び（１１１）Ａ面
上にＧａＩｎＡｓＮ層を成長させる。図１０に示した、
ＧａＩｎＮＡｓの混晶組成と、格子歪及びバンドギャッ
プとの関係に基づいて、ＧａＩｎＡｓＮ層は、平坦面上
では、バンドギャップ波長が１．２４μｍのＧａＡｓ基
板に格子整合したＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.975Ｎ0.025層
として成長し、（１１１）Ａ面では、Ｎ組成が増加し、
Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ 0.965Ｎ0.035層として成長する。
尚、図１０に示した、ＧａＩｎＮＡｓの混晶組成と格子
歪及びバンドギャップとの関係は、特開平８−１９５５
２２号公報に近藤正彦等によって示されているものであ
る。（１１１）Ａ面のＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.965Ｎ
0.035層は、ＧａＡｓ基板に対して０．２％引っ張り歪
を有するが、Ｎ組成が高く、バンドギャップ波長は１．
３８μｍとなり、活性層の１．３μｍに対して吸収層と
なる。一方、平坦面上のＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.975Ｎ
0.025層は、透明層となる。これにより、透明層と吸収
層とを備えた回折格子を形成することができる。
【００２７】第１、第２及び第３の発明に係る分布帰還
型半導体レーザ素子は、活性層の構成を調整することに
より、波長９８０ｎｍ帯、波長１３００ｎｍ帯、波長１
４８０ｎｍ帯、１５５０ｎｍ帯、及び１６５０ｎｍ帯の
分布帰還型半導体レーザ素子にも適用できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、第１の発明に係る半導体レーザ素子の
実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の分布帰
還型半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。本実
施形態例の半導体レーザ素子５０は、リッジ導波路型、
吸収型の分布帰還型半導体レーザ素子（以下、ＤＦＢレ
ーザと言う）であって、図１に示すように、膜厚１００
μｍのｎ−ＧａＡｓ基板５２と、ｎ−ＧａＡｓ基板５２
上に、順次、成膜された、膜厚２μｍのｎ−ＡｌＧａＡ
ｓクラッド層５４、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構
造層５６、回折格子５７が形成されているＧａＩｎＮＡ
ｓ吸収層５８、膜厚２μｍのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層６０、及び膜厚０．３μｍのＧａＡｓキャップ層６２
の積層構造とを備えている。
【００２９】ＧａＩｎＮＡｓ吸収層５８は、Ｉｎ組成が
６％、Ｎ組成が２％であって、ＧａＡｓに格子整合する
組成となっており、周期１４０ｎｍの回折格子５７がＧ
ａＩｎＮＡｓ吸収層５８に設けられている。積層構造の
うちｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６０の上部及びＧａＡ
ｓキャップ層６２は、幅４μｍのストライプ状メサに加
工されている。
【００３０】また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６２の上面
を除いて、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６０上及びメサ
構造の側壁には、ＳｉＮパッシベーション膜６４が成膜
されている。ｐ−ＧａＡｓキャップ層６２の上面及びＳ
ｉＮパッシベーション膜６４上には、ｐ側電極６６とし
てＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層金属膜が形成され、また、ｎ−
ＧａＡｓ基板５２の裏面には、ｎ側電極６８としてＡｕ
Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層金属膜が形成されている。共振器
長は１５００μｍであって、前劈開端面には反射率１％
のＡＲ（反射防止膜）（図示せず）が、後劈開端面には
反射率９５％のＨＲ（高反射膜）（図示せず）が成膜さ
れている。
【００３１】次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、本
実施形態例の吸収型ＤＦＢレーザ５０の作製方法を説明
する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本実施形態例
の吸収型ＤＦＢレーザを作製する際の工程毎の断面図で
ある。先ず、図２（ａ）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基
板５２上に、ＭＯＣＶＤ法によって、順次、膜厚２μｍ
のｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５４、ＩｎＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｓ量子井戸構造層５６、及びＩｎ組成６％及びＮ組
成２％のＧａＩｎＮＡｓ吸収層５８を成膜する。ＧａＩ
ｎＮＡｓ吸収層５８は、Ｉｎ組成が６％、Ｎ組成が２％
であって、ＧａＡｓに格子整合する組成となっているの
で、結晶欠陥のないエピタキシャル成長層として成長さ
せることができる。
【００３２】次いで、電子描画露光法により、図２
（ｂ）に示すように、ＧａＩｎＮＡｓ吸収層５８上に、
周期Ｐが１４０ｎｍの回折格子５７のパターン（図示せ
ず）を形成し、次いで、回折格子５７を構成する領域以
外のＧａＩｎＮＡｓ吸収層５８をエッチングして、回折
格子５７を形成する。
【００３３】続いて、図２（ｃ）に示すように、回折格
子５７を形成したＧａＩｎＮＡｓ吸収層５８上に、ＭＯ
ＣＶＤ法によって、２μｍのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層６０及び０．３μｍのｐ−ＧａＡｓキャップ層６２を
成膜する。
【００３４】次いで、図１に示すように、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層６２及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層６０の
上部をエッチングして、幅４μｍのストライプ状メサに
形成する。更に、ＳｉＮパッシベーション膜６４をｐ−
ＧａＡｓキャップ層６２上及びｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層６０上に成膜した後、メサ上のＳｉＮパッシベーシ
ョン膜６４を除去し、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６２の上
面を露出させる。次いで、ｎ−ＧａＡｓ基板５２の裏面
を研磨して、基板厚さを１００μｍにし、図１に示すよ
うに、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６２上及びＳｉＮパッシ
ベーション膜６４上にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層金属膜を蒸
着させてｐ側電極６６を形成し、また、ｎ−ＧａＡｓ基
板５２の裏面にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層金属膜を蒸着
させて、ｎ側電極６８を形成する。続いて、共振器長１
５００μｍのバーに劈開した後、前劈開端面に１％のＡ
Ｒ膜（反射防止膜）、後劈開端面に９５％のＨＲ膜（高
反射膜）を蒸着する。最後に、バーをチップ化する。
【００３５】本実施形態例の半導体レーザ素子５０を試
作し、その特性を調べたところ、半導体レーザ素子５０
のしきい値電流は５０ｍＡ、光出力効率は０．８５Ｗ／
Ａであった。また、注入電流７００ｍＡでは、スペクト
ル特性は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が４０ｄＢ
以上の単一モード動作を実現し、注入電流７００ｍＡま
でモード飛びがないことが確認された。温度に対する発
振波長の変化は約０．１ｎｍ／Ｋであって、ファイバ増
幅器の励起光源として安定した発振波長で動作するＤＦ
Ｂレーザを実現することができた。また、外部から反射
光が入射しても、ＤＦＢレーザ５０が安定して動作する
ことを確認できた。
【００３６】本実施形態例では、活性層の発振波長の光
を吸収する、Ｉｎ組成が６％、Ｎ組成が２％の組成で、
しかも、ＧａＡｓに格子整合する組成のＧａＩｎＮＡｓ
吸収層５８で、回折格子５７を形成することにより、ス
ペクトル特性が良好で、吸収型のＤＦＢレーザを実現し
ている。
【００３７】本実施形態例では、波長９８０ｎｍ帯のＧ
ａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層を備えたＤＦＢレ
ーザを例にしているが、活性層がＧａＩｎＮＡｓ（Ｓ
ｂ）／ＧａＡｓ量子井戸構造層として構成されている発
振波長１２００ｎｍから１４００ｎｍ帯のＧａＩｎＮＡ
ｓ（Ｓｂ）系の吸収型ＤＦＢレーザにも適用できる。
【００３８】実施形態例２ 本実施形態例は、第２の発明に係る分布帰還型半導体レ
ーザ素子を１３００ｎｍ帯半導体レーザ素子に適用した
実施形態例であって、図３は本実施形態例の分布帰還型
半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。本実施形
態例の分布帰還型半導体レーザ素子７０（以下、ＤＦＢ
レーザ７０と言う）は、リッジ導波路型、吸収型で、か
つ利得結合型の分布帰還型半導体レーザ素子である。Ｄ
ＦＢレーザ７０は、図３に示すように、厚さ１００μｍ
程度のｎ−ＧａＡｓ基板７２と、ｎ−ＧａＡｓ基板７２
の（１００）面上に、順次、ＭＯＣＶＤ法等によって成
膜されている、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3、膜厚
が０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層７４、キャリア
濃度が１×１０18ｃｍ-3、膜厚が２μｍのｎ-Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層７６、及び、ＧａＡｓ光閉じ込め
層７８の積層構造とを有する。ＧａＡｓ光閉じ込め層７
８は、幅約１１０ｎｍの（１００）面の平坦面７８ａ
と、深さが約５０ｎｍ、ピッチが２１０ｎｍの（１１
１）面の傾斜面７８ｂとを交互に有し、平坦面７８ａで
の膜厚が６０ｎｍである。
【００３９】更に、ＤＦＢレーザ７０は、上述の積層構
造上に、引き続いて、ＧａＡｓ光閉じ込め層７８の平坦
面７８ａ及び傾斜面７８ｂに沿って成膜されたＧａＩｎ
ＡｓＮバルク層８０、膜厚５０ｎｍのＧａＡｓ光閉じ込
め層８２、発振波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＮ／Ｇａ
Ａｓ量子井戸構造層８４、膜厚１４０ｎｍのＧａＡｓ光
閉じ込め層８６、膜厚２μｍのｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
クラッド層８８、及び、膜厚０．２μｍのｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層９０の積層構造を有する。
【００４０】ＧａＩｎＡｓＮバルク層８０は、ＧａＡｓ
光閉じ込め層７８の平坦面７８ａ上では、膜厚が３０ｎ
ｍで、ｎ−ＧａＡｓ基板に格子整合した、バンドギャッ
プ波長が１．２４μｍのＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.975Ｎ
0.025層８０ａとなる。従って、Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ
0.975Ｎ0.025層８０ａは、活性層の発振波長１．３μｍ
に対して透明層となる。一方、ＧａＡｓ光閉じ込め層７
８の（１１１）Ａ面７８ｂ上では、ＧａＩｎＡｓＮバル
ク層８０は、Ｎ組成が増加してＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ
0.965Ｎ0.035層８０ｂとなる。Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ
0.965Ｎ0.035層８０ｂは、ｎ−ＧａＡｓ基板に対して
０．２％引っ張り歪を有するが、バンドギャップ・エネ
ルギーは活性層８４より小さく、バンドギャップ波長は
１．３８μｍとなるので、活性層８４の発振波長１．３
μｍの吸収層となる。
【００４１】ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層
８４は、井戸膜厚が８ｎｍで、圧縮歪２．５％のＧａ
0.63Ｉｎ0.37Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層８４ａと、膜厚が１
５ｎｍのＧａＡｓ障壁層８４ｂとから構成され、井戸数
は２である。
【００４２】ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層８８の
上部、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層９０は活性層幅３
μｍのストライプ状メサ構造にエッチング加工されてい
る。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９０上には、図示しない
が、ｐ側電極としてＡｕ−Ｚｎ、又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ
等のｐ型オーミック性金属膜が形成され、ｎ−ＧａＡｓ
基板７２の裏面には、ｎ側電極として、Ａｕ−Ｇｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ金属膜が形成されている。共振器長は、３００
μｍであって、両端面をへき開面で構成している。
【００４３】以下に、図４及び図５を参照して、本実施
形態例のＤＦＢレーザの作製方法を説明する。図４
（ａ）から（ｃ）及び図５（ｄ）と（ｅ）は、それぞ
れ、本実施形態例のＤＦＢレーザを作製する際の工程毎
の断面図である。先ず、図４（ａ）に示すように、ＭＯ
ＣＶＤ法、ガスソース法、ＭＢＥ法、及びＣＢＥ法のう
ちのいずれかの成膜方法によって、ｎ−ＧａＡｓ基板７
２の（１００）面上に、キャリア濃度が１×１０18ｃｍ
-3、膜厚が０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層７４、
キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3、膜厚が２μｍのｎ-
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層７６、及び膜厚６０ｎｍ
のＧａＡｓ光閉じ込め層７８をエピタキシャル成長させ
る。
【００４４】次いで、ＧａＡｓ光閉じ込め層７８上にフ
ォトレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ処理を施
してエッチングマスク（図示せず）を形成し、ＧａＡｓ
光閉じ込め層７８をエッチングして、図４（ｂ）に示す
ように、平坦面７８ａと（１１１）Ａ面の傾斜面７８ｂ
とを交互に有する段差基板を作製する。傾斜面７８ｂの
ピッチは２１０ｎｍで、深さは約５０ｎｍとし、平坦面
７８ａの幅は約１１０ｎｍとする。
【００４５】次に、ＭＯＣＶＤ等の成膜方法によって、
図４（ｃ）に示すように、エッチング加工したＧａＡｓ
光閉じ込め層７８の平坦面７８ａ上及び傾斜面７８ｂ上
に、平坦面７８ａ上でのＧａＡｓ光閉じ込め層７８の膜
厚が３０ｎｍになるように、平坦面７８ａ及び傾斜面７
８ｂに沿ってＧａＩｎＡｓＮバルク層８０を成長させ
る。ＧａＩｎＡｓＮバルク層８０は、ＧａＡｓ光閉じ込
め層７８の平坦面７８ａ上では、Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ
0.975Ｎ0.025層８０ａ（λｇ＝１．２４μｍ）となり、
ＧａＡｓ光閉じ込め層７８の（１１１）Ａ面７８ｂ上で
は、Ｎ組成が増加してＧａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.965Ｎ
0.035層８０ｂ（λｇ＝１．３８μｍ）となる。
【００４６】続いて、ＭＯＣＶＤ法等の成膜方法によっ
て、図５（ｄ）に示すように、膜厚５０ｎｍのＧａＡｓ
光閉じ込め層８２を成長させ、平坦化する。
【００４７】続いて、図５（ｅ）に示すように、膜厚が
８ｎｍで圧縮歪２．５％のＧａ0.63Ｉｎ0.37Ｎ0.01Ａｓ
0.99井戸層８４ａ、膜厚が１５ｎｍのＧａＡｓ障壁層８
４ｂ、及び井戸層８４ａを、順次、ＧａＡｓ光閉じ込め
層８２上に成膜して、ＧａＩｎＡｓＮ／ＧａＡｓ量子井
戸構造層８４を形成する。更に、膜厚１４０ｎｍのＧａ
Ａｓ光閉じ込め層８６、膜厚２μｍのｐ−Ａｌ0. 5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層８８、及び、膜厚０．２μｍのｐ−
ＧａＡｓコンタクト層９０を成長させる。
【００４８】次いで、フォトリソグラフィ処理とメサエ
ッチング加工を行い、図３に示すように、活性層幅３μ
ｍのリッジ導波路型のレーザ構造を作製する。ｐ側電極
としてＡｕ−ＺｎまたはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等のｐ型オー
ミック性金属膜を形成し、ｎ−ＧａＡｓ基板７２の裏面
を研磨して、板厚を１００μｍ程度に調整し、更に、ｎ
側電極としてＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕの金属膜を形成す
る。また、共振器長を３００μｍとし、両端面をへき開
面とする。
【００４９】本実施形態例のＤＦＢレーザ７０を試作
し、光出力―注入電流特性を調べたところ、２５℃のし
きい値電流は、１２ｍＡと低く、２５℃から８５℃のし
きい値の温度特性は、１８０Ｋという高い特性温度Ｔ0
が得られた。発振スペクトルはサイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）が約４０ｄＢで縦単一モードで発振している。
また、良好な単一モード発振を示すＤＦＢレーザ７０の
製品歩留まりは、８５％と高い値が得られた。
【００５０】実施形態例３ 本実施形態例は、第３の発明に係る分布帰還型半導体レ
ーザ素子の実施形態の一例である。実施形態例２では、
多重量子井戸活性層をＧａＩｎＮＡｓ量子井戸で構成
し、回折格子を構成する吸収層をＧａＩｎＮＡｓ活性層
よりもバンドギャップ・エネルギーが小さいＧａ0.93Ｉ
ｎ0.07Ａｓ0.965Ｎ0.035層８０ｂで構成しているが、本
実施形態例では、逆に、活性層よりもバンドギャップ・
エネルギーが４０ｍｅＶ以下の差で大きく、活性層の発
振波長に対して半透明なＧａＩｎＮＡｓ層と、活性層の
発振波長に対して透明なＧａＩｎＮＡｓ層とで回折格子
が構成されている。本実施形態例のＤＦＢレーザは、回
折格子の構成を除いて、実施形態例２のＤＦＢレーザと
同じ構成を備えている。
【００５１】本実施形態例の回折格子は、ＧａＡｓ光閉
じ込め層７８の（１００）面の平坦面７８ａ上に成膜さ
れた、膜厚が３０ｎｍで、ＧａＡｓ基板に格子整合し
た、バンドギャップ波長が１．１５μｍのＧａ0.94Ｉｎ
0.06Ａｓ0.979Ｎ0.021層と、（１１１）Ａ面の傾斜面７
８ｂ上に形成され、Ｎ組成が増加しＧａ0.94Ｉｎ0.06Ａ
ｓ0.972Ｎ0.028層とから形成されている。Ｇａ0.94Ｉｎ
0.06Ａｓ0.972Ｎ0.028層は、ＧａＡｓ基板に対して０．
２％引っ張り歪を有するが、バンドギャップ波長は１．
２５μｍと活性層の発振波長より小さくなる。本実施形
態例では、活性層の発振波長１．３μｍに対して、（１
００）面上のＧａ0.94Ｉｎ0.06Ａｓ0.979Ｎ0.021層が透
明層、（１１１）Ａ面上のＧａ0.94Ｉｎ0.06Ａｓ0.972
Ｎ0.028層が半透明層となるので、透明層と半透明層と
を交互に備えた回折格子を備えた、吸収型の分布帰還型
半導体レーザ素子を実現することができる。
【００５２】実施形態例２及び３の変形例 また、実施形態例２及び３では、回折格子を（１１１）
Ａ面上の吸収層又は半透明層によって形成しているが、
（Ｎ１１）Ａ面（ここで、Ｎ；整数）を有する段差基板
上に、ＧａＩｎＮＡｓ吸収層、又は、ＧａＩｎＮＡｓ半
透明層を形成して回折格子としても良い。
【００５３】また、実施形態例２及び３では、井戸層８
４ａのＩｎ組成を０．３７にしているが、０から０．５
までの任意の値にすることが可能であり、これにより、
活性層の発振波長を０．９μｍから１．６５μｍまで変
えることが可能である。但し、その際には、活性層の発
振波長と上述した関係にある吸収層のバンドギャップ波
長になるように、吸収層の組成を変更する。また、実施
形態例２及び３では、量子井戸数を２としたが、１から
１５の範囲で変えることができる。また、実施形態例２
及び３では、光閉じ込め構造として、ＧａＡｓ光閉じ込
め層を用いたＳＣＨ構造としているが、ＡｌXＧａ1-XＡ
ｓを用いたＧＲＩＮ（Graded-Index）−ＳＣＨ構造でも
良い。実施形態例２及び３では、ストライプ半導体レー
ザとして、リッジ導波路型半導体レーザ素子を例として
示しているが、埋め込み型ヘテロ構造（ＢＨ）ストライ
プレーザでもＴＪＳ（Transverse Junction Strip Lase
r ）レーザ等でも構わない。また、実施形態例２及び３
は、波長１３００ｎｍ帯の分布帰還型半導体レーザ素子
を例として示しているが、活性層の組成を調整すること
により、波長９８０ｎｍ帯、波長１４８０ｎｍ帯、１５
５０ｎｍ帯、１６５０ｎｍ帯のレーザにも適用できる。
【００５４】実施形態例１では、量子井戸層としてＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層５６を、及び吸収層としてＧａＩ
ｎＮＡｓ吸収層５８を設けている。ＧａＩｎＮＡｓ量子
井戸の代わりに、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ量子井戸層でも良
い。また、ＧａＩｎＮＡｓ吸収層の代わりにＧａＩｎＮ
ＡｓＳｂ吸収層でも良い。その際、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ
量子井戸層のＳｂ組成は、Ｖ族比で０．２〜３．５％で
あり、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ吸収層のＳｂ組成は、Ｖ族比
で０．２〜３．５％である。
【００５５】また、実施形態例２では、量子井戸構造層
としてＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層８４
を、吸収層としてＧａＩｎＮＡｓ層８０ａ、８０ｂを設
けているが、量子井戸として、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／Ｇ
ａＡｓでも良いし、吸収層としてＧａＩｎＮＡｓＳｂと
しても良い。その際、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ／ＧａＡｓ量
子井戸構造層のＧａＩｎＮＡｓＳｂのＳｂ組成は、Ｖ族
比で０．２〜３．５％である。また、ＧａＩｎＮＡｓＳ
ｂ層８０ａ及びＧａＩｎＮＡｓＳｂ層８０ｂの組成は、
それぞれ、Ｖ族比で０．２〜３．５％である。
【００５６】更に、実施形態例３では、量子井戸層が実
施形態例２と同じで、回折格子は、バンドギャップ波長
が１．１５μｍのＧａ0.94Ｉｎ0.06Ａｓ0.979Ｎ0.021層
と、（１１１）Ａ面の傾斜面７８ｂ上に形成されたＧａ
0.94Ｉｎ0.06Ａｓ0.972Ｎ0.0 28層とから形成されている
が、ＧａＩｎＮＡｓ吸収層に代えてＧａＩｎＮＡｓＳｂ
吸収層を使用することもできる。その際、（１１１）面
上の半透明層のＧａＩｎＮＡｓＳｂは、活性層のバンド
ギャップエネルギーより４０ｍｅＶ以下の差でバンドギ
ャップエネルギーが大きく、Ｓｂ組成がＶ族比で０．２
〜３．５％であるものとする。（１００）面に形成され
る層は、成長により自動的に活性層に対して透明な層と
なる。また、実施形態例２及び実施形態例３の変形例で
も、同様に、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ層を使うことができ
る。
【００５７】
【発明の効果】第１の発明によれば、活性層の発振波長
の光を吸収する組成のＧａＩｎＮＡｓで形成した回折格
子を備えることにより、注入電流の広い範囲にわたっ
て、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が高く、しかも外
部から反射光が入射しても、安定して動作する、分布帰
還型半導体レーザ素子を実現している。第２及び第３の
発明によれば、ＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層よりもバンド
ギャップエネルギーの小さいＧａＩｎＮＡｓ、又はＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層よりバンドギャップエネルギーが
多少大きく、活性層の発振波長に対して半透明なＧａＩ
ｎＮＡｓで、回折格子を構成する吸収層を形成すること
により、高単一モード動作性で、温度特性が高く、ペル
チエフリーで、しかも、製品歩留りの良好な、波長０．
９μｍから１．６５μｍ帯の吸収型、利得結合型の分布
帰還型半導体レーザ素子を実現している。また、第１か
ら第３の発明で、ＧａＩｎＮＡｓに代えてＧａＩｎＮＡ
ｓＳｂを使っても同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の分布帰還型半導体レーザ素子の
構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、実施形態例
１の吸収型のＤＦＢレーザを作製する際の工程毎の断面
図である。
【図３】実施形態例の吸収型のＤＦＢレーザの構成を示
す断面図である。
【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例２のＤＦＢレーザを作製する際の工程毎の断面図であ
る。
【図５】図５（ｄ）と（ｅ）は、それぞれ、図４（ｃ）
に続いて、実施形態例２のＤＦＢレーザを作製する際の
工程毎の断面図である。
【図６】第１の従来例の半導体レーザ素子の構成を示す
断面図である。
【図７】第１の従来例の半導体レーザ素子の発振スペク
トルの特性を示すグラフである。
【図８】ＧａＡｓ基板上に形成された、第２の従来例の
ＤＦＢレーザの構成を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第２の従
来例の半導体レーザ素子の発振スペクトルの特性を示す
グラフである。
【図１０】ＧａＩｎＮＡｓの混晶組成と格子歪及びバン
ドギャップ・エネルギーの相図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ増幅器励起用の第１の従来例の半導体
レーザ素子 １２ ｎ−ＧａＡｓ基板 １４ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １６ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層 １８ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２０ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ２２ ＳｉＮパッシベーション膜 ２４ ｐ側電極 ２６ ｎ側電極 ３０ 第２の従来例のＤＦＢレーザ ３２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ３４ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ３６ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層 ３８ ＧａＡｓ導波路層 ４０ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ４２ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ５０ 実施形態例１のＤＦＢレーザ ５２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ５４ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ５６ ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造層 ５７ 回折格子 ５８ ＧａＩｎＮＡｓ吸収層 ６０ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ６２ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ７０ 実施形態例２のＤＦＢレーザ ７２ ｎ−ＧａＡｓ基板 ７４ キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ−ＧａＡｓ
バッファ層 ７６ キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3のｎ-Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層 ７８ ＧａＡｓ光閉じ込め層 ７８ａ （１００）面の平坦面 ７８ｂ （１１１）面の傾斜面 ８０ ＧａＩｎＡｓＮバルク層 ８０ａ Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.975Ｎ0.025層 ８０ｂ Ｇａ0.93Ｉｎ0.07Ａｓ0.965Ｎ0.035層 ８２ ＧａＡｓ光閉じ込め層 ８４ ＧａＩｎＡｓＮ／ＧａＡｓ量子井戸構造層 ８４ａ 圧縮歪２．５％のＧａ0.63Ｉｎ0.37Ｎ0.01Ａｓ
0.99井戸層 ８４ｂ ＧａＡｓ障壁層 ８６ ＧａＡｓ光閉じ込め層 ８８ ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ９０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟橋 政樹 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 粕川 秋彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA64 AA74 BA01 CA17 CB02 DA05 DA21 EA15 EA18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上に形成された分布帰還型半
    導体レーザ素子において、 活性層の発振波長の光を吸収する組成のＧａＩｎＮＡｓ
    （Ｓｂ）で形成された回折格子を備えることを特徴とす
    る分布帰還型半導体レーザ素子。
  2. 【請求項２】 半導体基板がＧａＡｓであり、活性層の
    井戸層がＧａ（Ｉｎ）Ａｓからなる量子井戸構造層であ
    ることを特徴とする請求項１に示す半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 半導体基板がＧａＡｓであり、井戸層が
    ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）からなる量子井戸構造の活性層
    を有することを特徴とする請求項１に示す半導体レー
    ザ。
  4. 【請求項４】 ＧａＡｓ基板上に形成された分布帰還形
    半導体レーザ素子において、 活性層が、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）井戸層を備えた量子
    井戸構造として構成され、 回折格子を形成する吸収層が、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）
    量子井戸層よりもバンドギャップエネルギーの小さいＧ
    ａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）で形成されていることを特徴とす
    る分布帰還型半導体レーザ素子。
  5. 【請求項５】 ＧａＡｓ基板上に形成された分布帰還形
    半導体レーザ素子において、 活性層が、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）量子井戸層を備えた
    量子井戸構造として構成され、 回折格子を形成する吸収層は、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）
    量子井戸層より４０ｍｅＶ以下の差でバンドギャップエ
    ネルギーが大きいＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）で形成されて
    いることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ素子。
  6. 【請求項６】 吸収層が、（Ｎ１１）Ａ面（ここで、
    Ｎ；整数）を有する段差基板の（Ｎ１１）Ａ面上に形成
    されたＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）であることを特徴とする
    請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の分布帰還
    型半導体レーザ素子。
  7. 【請求項７】 吸収層が、Ｎ＝１とする（Ｎ１１）Ａ
    面、即ち（１１１）面と（１００）面とを交互に有する
    段差基板の（１１１）Ａ面上に形成されたＧａＩｎＮＡ
    ｓ（Ｓｂ）であることを特徴とする請求項６に記載の分
    布帰還型半導体レーザ素子。
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