JPH01265584A - 半導体発光装置 - 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】 〔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。

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。

〔産業上の利用分野〕

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。

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。

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。

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。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

〔課題を解決するための手段〕

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。

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。

〔作用〕

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。

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。

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

バッファ層２として厚さ２μｍのｎ　−１ｎＰ（ｎ　−
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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。