JPH01265584A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH01265584A JPH01265584A JP9380288A JP9380288A JPH01265584A JP H01265584 A JPH01265584 A JP H01265584A JP 9380288 A JP9380288 A JP 9380288A JP 9380288 A JP9380288 A JP 9380288A JP H01265584 A JPH01265584 A JP H01265584A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
〔概要〕
半導体発光装置に係り、特に面発光型半導体レーザに関
し。
し。
発振光の偏波面を規定することを目的とし。
面発光型半導体レーザであって、活性層3の上部のクラ
ッド層6及び9中に配置された誘電体4波路71を含み
、該導波路の光の出射方向に垂直な断面が矩形である半
導体発光装置をもって構成する。
ッド層6及び9中に配置された誘電体4波路71を含み
、該導波路の光の出射方向に垂直な断面が矩形である半
導体発光装置をもって構成する。
本発明は半導体発光装置に係り、特に面発光型半導体レ
ーザに関する。
ーザに関する。
半導体発光装置として面発光型半導体レーザは有用であ
るが、それに結合する他の光回路素子との結合効率を高
めることが要求されている。
るが、それに結合する他の光回路素子との結合効率を高
めることが要求されている。
そのためには面発光型半導体レーザの発振光の偏波面を
規定する必要がある。
規定する必要がある。
面処理型の半導体装置は、光の出射方向が基板面に垂直
なので、該レーザを基板面に平行な面上に2次元的に配
列することにより基板面に垂直な光束を得るのに向いて
おり、将来の光情報処理。
なので、該レーザを基板面に平行な面上に2次元的に配
列することにより基板面に垂直な光束を得るのに向いて
おり、将来の光情報処理。
特に並列演算処理の分野で有用になるものである。
その中でも、特に面発光型半導体レーザはその狭スペク
トル性、可干渉性、偏光性の点で優れているため、最も
を望視されている。
トル性、可干渉性、偏光性の点で優れているため、最も
を望視されている。
第7図に従来の面発光型半導体レーザを示す。
第7図において、■は半導体基板、2はバッファ層、3
は活性層、6はクラッド層、7はキャップ層、10及び
11は電極を表す。
は活性層、6はクラッド層、7はキャップ層、10及び
11は電極を表す。
面発光型半導体レーザにあっては、活性N3から出射す
る光を膜厚方向で往復させて、更に詳しくは半導体基板
1の電極11に接する面とキャップN7の空気に接する
面との間を帰還させてレーザ動作を引き起こしている。
る光を膜厚方向で往復させて、更に詳しくは半導体基板
1の電極11に接する面とキャップN7の空気に接する
面との間を帰還させてレーザ動作を引き起こしている。
面発光型半導体レーザのキャップ層7の上面から外部に
出射される発振光は、他の光回路素子と結合されるが、
そのとき発振光の偏波面を特定の方向に規定しておけば
結合効率を高めることができる。
出射される発振光は、他の光回路素子と結合されるが、
そのとき発振光の偏波面を特定の方向に規定しておけば
結合効率を高めることができる。
従来、活性層3を円形に作製することが行われているが
、かか名形状では発振光の偏波面は共振器内の損失や利
得のわずかな偏波面依存性によって定まり、レーザ毎に
偏波面が異なる。その点を改良するために活性層3の形
状を楕円形にすることも行われるが、偏波面を一義的に
規定することは難しい。
、かか名形状では発振光の偏波面は共振器内の損失や利
得のわずかな偏波面依存性によって定まり、レーザ毎に
偏波面が異なる。その点を改良するために活性層3の形
状を楕円形にすることも行われるが、偏波面を一義的に
規定することは難しい。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って、従来の面発光型半導体レーザにおいては偏波面
が不安定でレーザ毎に異なり、外部の光回路素子との結
合状態も不安定となり問題を生じていた。
が不安定でレーザ毎に異なり、外部の光回路素子との結
合状態も不安定となり問題を生じていた。
そこで9本発明は偏波面を制御して一つに規定すること
を可能ならしめる構造の面発光型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
を可能ならしめる構造の面発光型半導体レーザを提供す
ることを目的とする。
第1図に本発明の面発光型半導体レーザを示す。
第1図において、1は半導体基板、2はバッファ層、3
は活性層、6及び9はクラッド層、7はキャップ層、7
1は誘電体導波路、10及び11は電極である。
は活性層、6及び9はクラッド層、7はキャップ層、7
1は誘電体導波路、10及び11は電極である。
面発光型半導体レーザであって、活性層3の上部のクラ
ッド層6及び9中に配置された誘電体導波路71を含み
、該導波路の光の出射方向に垂直な断面が矩形である半
導体発光装置により上記課題は解決される。
ッド層6及び9中に配置された誘電体導波路71を含み
、該導波路の光の出射方向に垂直な断面が矩形である半
導体発光装置により上記課題は解決される。
活性層3から出射する光は7M偏波光(磁界成分が光の
進行方向に対して常に垂直となっている光)とTE偏波
光(電界成分が光の進行方向に対して常に垂直となって
いる光)からなる。該出射光はクラッド層6を通って誘
電体導波路71に入り、該導波路の空気と接する面で反
射される。該反射光は半導体基板1下面の電極11との
境界面で再び反射され、以下誘電体導波路71の空気に
接する面と半導体基板1下面の間で反射を繰り返すが、
誘電体導波路71の空気と接する面での反射率はTE偏
波光の方が7M偏波光よりも大きい。
進行方向に対して常に垂直となっている光)とTE偏波
光(電界成分が光の進行方向に対して常に垂直となって
いる光)からなる。該出射光はクラッド層6を通って誘
電体導波路71に入り、該導波路の空気と接する面で反
射される。該反射光は半導体基板1下面の電極11との
境界面で再び反射され、以下誘電体導波路71の空気に
接する面と半導体基板1下面の間で反射を繰り返すが、
誘電体導波路71の空気と接する面での反射率はTE偏
波光の方が7M偏波光よりも大きい。
それゆえ、TE偏波光の方が発振する。
更に、誘電体感波路71は周囲のクラッド層9よりも屈
折率が大きいので、該導波路を通る光はほぼ該導波路内
に閉じ込められるが、一部の光は該導波路の側面から漏
れる。光の出射方向に垂直な導波路断面の矩形の長辺を
含む側面からは該側面に垂直な電界成分を持つTE偏波
光の漏れが大きく、該導波路断面の矩形の短辺を含む側
面からは該側面に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏
れが大きい。側面の面積は断面矩形の長辺を含む側面の
方が短辺を含む側面よりも大きいので、長辺を含む側面
に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏れの方が短辺を
含む側面に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏れより
大きい。従って、該導波路内では短辺を含む側面に垂直
な電界成分を持つTE偏波光、即ち導波路断面の矩形の
長辺方向に電界成分を持つTE偏波光が優先する。
折率が大きいので、該導波路を通る光はほぼ該導波路内
に閉じ込められるが、一部の光は該導波路の側面から漏
れる。光の出射方向に垂直な導波路断面の矩形の長辺を
含む側面からは該側面に垂直な電界成分を持つTE偏波
光の漏れが大きく、該導波路断面の矩形の短辺を含む側
面からは該側面に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏
れが大きい。側面の面積は断面矩形の長辺を含む側面の
方が短辺を含む側面よりも大きいので、長辺を含む側面
に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏れの方が短辺を
含む側面に垂直な電界成分を持つTE偏波光の漏れより
大きい。従って、該導波路内では短辺を含む側面に垂直
な電界成分を持つTE偏波光、即ち導波路断面の矩形の
長辺方向に電界成分を持つTE偏波光が優先する。
かくして、誘電体導波路71の光の出射方向に垂直な断
面矩形の長辺方向に電界成分を持つTE偏波光のモード
が選択的に発振する。
面矩形の長辺方向に電界成分を持つTE偏波光のモード
が選択的に発振する。
以下実施例として1本発明の面発光型半導体レーザを実
現する製造工程を図を参照しながら説明する。
現する製造工程を図を参照しながら説明する。
第2図乃至第6図は製造工程(その1)乃至製造工程(
その5)である。
その5)である。
第2図参照
半導体基+Fj、1として厚さ200.czmの(10
0)n−rnP基板上に。
0)n−rnP基板上に。
バッファ層2として厚さ2μmのn −1nP(n −
I X 10 ”am−3) 。
I X 10 ”am−3) 。
活性層3として厚さ1μmのノンドープInGaAsP
(λ=1.4 pm)。
(λ=1.4 pm)。
クラッド層4として厚さ0.5μmのp −1nP(p
m 5 X 10 ”cm−’) をこの順に液層エピタキシャル成長する。
m 5 X 10 ”cm−’) をこの順に液層エピタキシャル成長する。
第3図参照
クラッド層4の上に直径15μm、厚さ2000人のS
iO2マスク5を形成した後、半導体基板1に至るエツ
チングを行いメサ形を形成する。
iO2マスク5を形成した後、半導体基板1に至るエツ
チングを行いメサ形を形成する。
第4図参照
SiO2マスク5を除去した後。
全面にクラッド層6として厚さ1.5μmのp 4nP
(p =1 ×1018am−’) +キーt−ツブ
層7゛として厚さ1μmのp ” −1nGaAsP(
p = I X 10 ”cm−3,λ=1.25μm
)をこの順に液相エピタキシャル成長する。
(p =1 ×1018am−’) +キーt−ツブ
層7゛として厚さ1μmのp ” −1nGaAsP(
p = I X 10 ”cm−3,λ=1.25μm
)をこの順に液相エピタキシャル成長する。
第5図参照
キャップ層7の上面に厚さ2000人のSiO2マスク
81及び82を形成する。Si02マスク81は外枠が
一辺70μmの正方形、内枠が一辺30μmの正方形か
らなる枠形であり、 Si02マスク82は活性層3の
上部に位置して長辺を20μm。
81及び82を形成する。Si02マスク81は外枠が
一辺70μmの正方形、内枠が一辺30μmの正方形か
らなる枠形であり、 Si02マスク82は活性層3の
上部に位置して長辺を20μm。
短辺を1μmとする矩形である。
該マスクの上部からC12−02系ドライエツチングに
よりキャップ層7を貫いてクラッド層6の途中に至る溝
を形成する。SiO2マスク82の下のp ”−1nG
aAsP層はキャップ層と同じ材料であるが、誘電体導
波路71として作用する。
よりキャップ層7を貫いてクラッド層6の途中に至る溝
を形成する。SiO2マスク82の下のp ”−1nG
aAsP層はキャップ層と同じ材料であるが、誘電体導
波路71として作用する。
第6図参照
政情を気相成長法によりp−1nP(pm1×10 ”
cm−コ)で平らに埋め込み、クラッド層9を形成する
。クラッド層9の材料はクラッド層6と同じである。
cm−コ)で平らに埋め込み、クラッド層9を形成する
。クラッド層9の材料はクラッド層6と同じである。
SiO2マスク81及び82を除去し、キャップ層7の
上に電極10を形成する。さらに、半導体基板の下面を
鏡面研磨した後、電極11を形成する。
上に電極10を形成する。さらに、半導体基板の下面を
鏡面研磨した後、電極11を形成する。
かくしてクラッド層6及び9の中に誘電体導波路71の
埋め込まれた構造が得られる。クラッド層6及び9の屈
折率は3.19であり、誘電体導波路71の屈折率は3
.41である。該誘電体導波路の作用により該誘電体導
波路の光の出射方向に垂直な断面の矩形の長辺方向に電
界成分を持つTE偏波光のモードが選択的に発振し、該
誘電体導波路はその発振光を導波して外部に出射する。
埋め込まれた構造が得られる。クラッド層6及び9の屈
折率は3.19であり、誘電体導波路71の屈折率は3
.41である。該誘電体導波路の作用により該誘電体導
波路の光の出射方向に垂直な断面の矩形の長辺方向に電
界成分を持つTE偏波光のモードが選択的に発振し、該
誘電体導波路はその発振光を導波して外部に出射する。
なお1本実施例は半導体基板としてn 4nP基板を用
いたが、 p−InP基板を用い、各層の導電型を本実
施例と反対の導電型に形成することも可能である。
いたが、 p−InP基板を用い、各層の導電型を本実
施例と反対の導電型に形成することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明した様に1本発明によれば、偏波面を規定する
面発光型半導体レーザが実現でき、他の光回路素子との
結合効率を高める効果を奏し、光情報処理や並列演算処
理の分野に寄与するところが大きい。
面発光型半導体レーザが実現でき、他の光回路素子との
結合効率を高める効果を奏し、光情報処理や並列演算処
理の分野に寄与するところが大きい。
第1図は本発明の面発光型半導体レーザ。
第2図乃至第6図は製造工程(その1)乃至製−造工程
(その5)。 第7図は従来の面発光型半導体レーザ である。図において。 1は半導体基板。 2はバッファ層。 3は活性層。 4、 6. 9はクラッド層。 5.81.82はSiO2マスク。 7はキャップ層。 71は誘電体導波路。 10.11は電極 1面目 (Q−) A−A断面Z (b) 本僻朗の面発先型半碑イ友し−サ゛ 寥1 圀 り防菌 A−A 前−面図 製褒り程(tの1) 72図 と面 図 、 (α) A−A断面Z Cb) 製克り経(千の29 第 3 図 三竹 田 (久) A−A断面2 (b) 製造、L程 (′fの3) 第4 図 旦@凹 A−A断面図 (1>) 製血り程(イf)4つ 第 5 璽 1 面 図 算 6 図
(その5)。 第7図は従来の面発光型半導体レーザ である。図において。 1は半導体基板。 2はバッファ層。 3は活性層。 4、 6. 9はクラッド層。 5.81.82はSiO2マスク。 7はキャップ層。 71は誘電体導波路。 10.11は電極 1面目 (Q−) A−A断面Z (b) 本僻朗の面発先型半碑イ友し−サ゛ 寥1 圀 り防菌 A−A 前−面図 製褒り程(tの1) 72図 と面 図 、 (α) A−A断面Z Cb) 製克り経(千の29 第 3 図 三竹 田 (久) A−A断面2 (b) 製造、L程 (′fの3) 第4 図 旦@凹 A−A断面図 (1>) 製血り程(イf)4つ 第 5 璽 1 面 図 算 6 図
Claims (1)
- 面発光型半導体レーザであって、活性層(3)の上部
のクラッド層(6及び9)中に配置された誘電体導波路
(71)を含み、該導波路の光の出射方向に垂直な断面
が矩形であることを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9380288A JPH01265584A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9380288A JPH01265584A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01265584A true JPH01265584A (ja) | 1989-10-23 |
Family
ID=14092545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9380288A Pending JPH01265584A (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01265584A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5469458A (en) * | 1992-11-27 | 1995-11-21 | Nec Corporation | Surface-emitting semiconductor device |
US5778018A (en) * | 1994-10-13 | 1998-07-07 | Nec Corporation | VCSELs (vertical-cavity surface emitting lasers) and VCSEL-based devices |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP9380288A patent/JPH01265584A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5469458A (en) * | 1992-11-27 | 1995-11-21 | Nec Corporation | Surface-emitting semiconductor device |
US5778018A (en) * | 1994-10-13 | 1998-07-07 | Nec Corporation | VCSELs (vertical-cavity surface emitting lasers) and VCSEL-based devices |
US6154479A (en) * | 1994-10-13 | 2000-11-28 | Nec Corporation | VCSELs (vertical-cavity surface emitting lasers) and VCSEL-based devices |
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