JPH0228986A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH0228986A JPH0228986A JP63178082A JP17808288A JPH0228986A JP H0228986 A JPH0228986 A JP H0228986A JP 63178082 A JP63178082 A JP 63178082A JP 17808288 A JP17808288 A JP 17808288A JP H0228986 A JPH0228986 A JP H0228986A
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- Japan
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction 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
- H01S5/11—Comprising a photonic bandgap structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、光通信用光源である半導体レーザに関するも
のである。
のである。
（従来の技術）
近年、光通信技術の向上に伴い、伝送の広帯域化、長距
離化が計られている。しかしながら、従来の半導体レー
ザは縦モードが必ずしも単一ではなく、この目的に対し
て充分な性能を備えているとは言い難かった。このため
、分布帰還型（ＤＦＢ）２分布ブラッグ反射型（Ｄ Ｂ
Ｒ）など種々の構造が検討されてきた。これらの構造
を用いた半導体レーザは、実験室段階においては極めて
良好な特性が得られていることが実証されている。しか
しながら、これらのレーザが活性層に隣接して１次の回
折格子（約２０００人ピッチ）を作成することを必要と
し、かつ屈折率導波型の構造が必要不可欠であるため、
その歩留り、特にウェハ面内の特性安定性には極めて大
きな問題がある。また、ファイプリ・ペロモードの抑制
や二波長発振の抑制のために、端面反射率の制御やλ／
４シフト構造の採用が必要となる。このため、他にも単
一縦モード発振を得るための種々の試みが行なわれてい
る。
離化が計られている。しかしながら、従来の半導体レー
ザは縦モードが必ずしも単一ではなく、この目的に対し
て充分な性能を備えているとは言い難かった。このため
、分布帰還型（ＤＦＢ）２分布ブラッグ反射型（Ｄ Ｂ
Ｒ）など種々の構造が検討されてきた。これらの構造
を用いた半導体レーザは、実験室段階においては極めて
良好な特性が得られていることが実証されている。しか
しながら、これらのレーザが活性層に隣接して１次の回
折格子（約２０００人ピッチ）を作成することを必要と
し、かつ屈折率導波型の構造が必要不可欠であるため、
その歩留り、特にウェハ面内の特性安定性には極めて大
きな問題がある。また、ファイプリ・ペロモードの抑制
や二波長発振の抑制のために、端面反射率の制御やλ／
４シフト構造の採用が必要となる。このため、他にも単
一縦モード発振を得るための種々の試みが行なわれてい
る。
内部反射干渉型（Ｉ ＲＩ）レーザは、これらの中でも
作成が容易であり、良好な特性が得られるものである。
作成が容易であり、良好な特性が得られるものである。
この例として、例えばＩＥＥＥジャーナルオブカンタム
エレクトロニクスＱＥ−２１，Ｎｏ、６５６３〜５６７
１９８５ （ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−２１Ｎｏ
、６５６３〜５６７１９８５）に記載のエムオオシマ他
ステーブルロングチューデイナルモードＩｎＧａＡｓＰ
／ ＩｎＰインターナルレフレクションインタフエア
ランスレーザ（Ｍ、 Ｏｈｓｉｍａ他５ｔａｂｌｅ Ｌ
ｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｍｏｄｅ ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰＩｎｔｅｒｎａｌ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−Ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｌａ５ｅｒ）がある。
エレクトロニクスＱＥ−２１，Ｎｏ、６５６３〜５６７
１９８５ （ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｎｉｃｓ ＱＥ−２１Ｎｏ
、６５６３〜５６７１９８５）に記載のエムオオシマ他
ステーブルロングチューデイナルモードＩｎＧａＡｓＰ
／ ＩｎＰインターナルレフレクションインタフエア
ランスレーザ（Ｍ、 Ｏｈｓｉｍａ他５ｔａｂｌｅ Ｌ
ｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ Ｍｏｄｅ ＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰＩｎｔｅｒｎａｌ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ−Ｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｌａ５ｅｒ）がある。
第２図にその構造図の一例を示し、これに従ってその原
理を説明する。第２図（ａ）はＩＲＩレーザの端面を示
した図であり、これは従来の半導体レーザと差異はない
。同図において、 ２０は基板、２１はバッファ層、２
２は電流ブロック層、２３はｎ型クラッド層、２４は活
性領域、２５はｐ型クラッド層。
理を説明する。第２図（ａ）はＩＲＩレーザの端面を示
した図であり、これは従来の半導体レーザと差異はない
。同図において、 ２０は基板、２１はバッファ層、２
２は電流ブロック層、２３はｎ型クラッド層、２４は活
性領域、２５はｐ型クラッド層。
２６はキャップ層、２７はｐ型電極であり、２８はｎ型
電極である。ＩＲＩレーザの特徴は、横方向からの活性
領域を含む断面図である第２図（ｂ）に示されている。
電極である。ＩＲＩレーザの特徴は、横方向からの活性
領域を含む断面図である第２図（ｂ）に示されている。
同図において、２９は活性領域２４を２つに分ける区分
部である。区分部は活性領域に対して僅かに屈折率の異
なる物質で作成され、内部反射面３０を活性領域２４に
付与する。電極２７．２８に通電することにより、通常
の端面反射による発振モードの上に、内部反射面３０に
起因する内部反射干渉の結果、さらに波長周期の大きな
発振モードが重畳される。このため、実効的な端面反射
率は変調を受け、すなわち全体のレーザゲインに鋭い選
択性が与えられ、結果として単一縦モード発振が得られ
る。
部である。区分部は活性領域に対して僅かに屈折率の異
なる物質で作成され、内部反射面３０を活性領域２４に
付与する。電極２７．２８に通電することにより、通常
の端面反射による発振モードの上に、内部反射面３０に
起因する内部反射干渉の結果、さらに波長周期の大きな
発振モードが重畳される。このため、実効的な端面反射
率は変調を受け、すなわち全体のレーザゲインに鋭い選
択性が与えられ、結果として単一縦モード発振が得られ
る。
（発明が解決しようとする課Ｍ）
上記、従来のＩＲＩレーザにおいては、区分領域の形成
を化学エツチングにより行なうため、その作成は比較的
容易ではあるが、完全に容易なものではなかった。また
、エツチングの結晶方位選択性を利用するため、内部反
射面３０の角度を活性゛領域に対して完全に垂直にする
ことが困難であり、また、内部反射面を垂直に形成でき
たとしても活性領域の切断部からの損失があった。
を化学エツチングにより行なうため、その作成は比較的
容易ではあるが、完全に容易なものではなかった。また
、エツチングの結晶方位選択性を利用するため、内部反
射面３０の角度を活性゛領域に対して完全に垂直にする
ことが困難であり、また、内部反射面を垂直に形成でき
たとしても活性領域の切断部からの損失があった。
本発明の目的は、従来の欠点を解消し、容易に作製でき
る構造をもつ半導体レーザを提供することである。
る構造をもつ半導体レーザを提供することである。
（課題を解決するための手段）
本発明の半導体レーザは、基板上に順次積層した少なく
とも活性層を含む導波路層と、導波路層の内部反射面を
設置すべき位置に形成した回折格子を具備したものであ
る。
とも活性層を含む導波路層と、導波路層の内部反射面を
設置すべき位置に形成した回折格子を具備したものであ
る。
（作 用）
本発明は上記構成により、導波路層の内部反射部を形成
すべき位置に高次の回折格子（ピッチは約４０００Å以
上）を形成するので、従来のＤＦＢやＤＢＲよりも作製
が容易であり、また、活性層が湾曲したり切断したりし
ないので、通常の半導体レーザと同程度の低い閾値電流
を有する単一縦モードレーザを容易に得ることができる
。
すべき位置に高次の回折格子（ピッチは約４０００Å以
上）を形成するので、従来のＤＦＢやＤＢＲよりも作製
が容易であり、また、活性層が湾曲したり切断したりし
ないので、通常の半導体レーザと同程度の低い閾値電流
を有する単一縦モードレーザを容易に得ることができる
。
（実施例）
本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。
第１図は、本発明の縦モード制御型レーザの構造図であ
る。同図において、ｎ−ＩｎＰ基板１上に５ｉｎ２絶縁
膜をＣＶＤ等により約１０００人形成し、内部反射部を
形成すべき位置に、通常のホトエツチングにより開口を
形成する。その上に、ポジ型ホトレジストを塗布し、プ
リベーク後、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長３２５０人）を用
いた二光束干渉露光法により、レジスト上にピッチ約３
７００人の二次回折格子用のパターンを形成する。ポス
トベーク後、臭素系混酸でエツチングを行ない、二次回
折格子を形成し、レジスト除去を行なう。最後に、５ｉ
ｎ２絶縁膜を除去すると、二次回折格子が内部反射部２
に形成される。
る。同図において、ｎ−ＩｎＰ基板１上に５ｉｎ２絶縁
膜をＣＶＤ等により約１０００人形成し、内部反射部を
形成すべき位置に、通常のホトエツチングにより開口を
形成する。その上に、ポジ型ホトレジストを塗布し、プ
リベーク後、Ｈｅ−Ｃｄレーザ（波長３２５０人）を用
いた二光束干渉露光法により、レジスト上にピッチ約３
７００人の二次回折格子用のパターンを形成する。ポス
トベーク後、臭素系混酸でエツチングを行ない、二次回
折格子を形成し、レジスト除去を行なう。最後に、５ｉ
ｎ２絶縁膜を除去すると、二次回折格子が内部反射部２
に形成される。
続いて、第１の成長により、ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−
ＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ 、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層
４゜ＩｎＧａＡｓＰバッファ層５を順次成長させる。
ＩｎＧａＡｓＰ導波路層３ 、 ＩｎＧａＡｓＰ活性層
４゜ＩｎＧａＡｓＰバッファ層５を順次成長させる。
次に、ＩｎＧａＡｓＰバッファ層５の上にレジストから
なる約６μｍ幅のストライプをホトリソグラフィにより
残し、上記のレジストをマスクとして。
なる約６μｍ幅のストライプをホトリソグラフィにより
残し、上記のレジストをマスクとして。
ＨＣＱ ： ＣＨ３ＣＯ０Ｈ： １１□０２＝３：１：
１の混合酸により、第１の成長層のエツチングを行なう
。このエツチング後のストライプ状のメサの高さが３μ
ｍのとき、メサの幅は約２μｍである。
１の混合酸により、第１の成長層のエツチングを行なう
。このエツチング後のストライプ状のメサの高さが３μ
ｍのとき、メサの幅は約２μｍである。
第２の成長により、電流ブロック層として働くｐ７Ｉｎ
Ｐ層６＋ ｎ ＩｎＰ層７＋Ｐ−ＩｎＰ層８およびｐ
−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層９が成長される。
Ｐ層６＋ ｎ ＩｎＰ層７＋Ｐ−ＩｎＰ層８およびｐ
−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層９が成長される。
ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ導波路層３とＩｎＧａＡｓＰバッ
ファ層５のバンドギャップは１．３５ｅＶ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４のバンドギャップは０．９５ ｅ Ｖとし
、このウェハにオーミック電極１０，１１を取りつける
。
ファ層５のバンドギャップは１．３５ｅＶ、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層４のバンドギャップは０．９５ ｅ Ｖとし
、このウェハにオーミック電極１０，１１を取りつける
。
次に、へき開によって形成された端面間の距離、すなわ
ち共振器長（Ｌ＝Ｌ□＋Ｌ ２ ）は約２００μｍであ
る。また、Ｌｌ−Ｌ２＝１３０μｍとなる位置に内部反
射部２がくるように設計しである。
ち共振器長（Ｌ＝Ｌ□＋Ｌ ２ ）は約２００μｍであ
る。また、Ｌｌ−Ｌ２＝１３０μｍとなる位置に内部反
射部２がくるように設計しである。
このような構造のレーザのオーミック電極１０゜１１間
に通電すると、発振波長１．５５μｍで発振閾値Ｉｔｈ
＝３０〜６０ｍＡであり、これは内部反射部２を設けな
い場合とほとんど等しい。また、はとんどの素子はＩｔ
ｈの１．２倍程度で単一縦モード動作を示し、Ｉｔｈの
４倍程度までモードホッピングのない極めて安定なｊＩ
ｉ−縦モード発振をする。
に通電すると、発振波長１．５５μｍで発振閾値Ｉｔｈ
＝３０〜６０ｍＡであり、これは内部反射部２を設けな
い場合とほとんど等しい。また、はとんどの素子はＩｔ
ｈの１．２倍程度で単一縦モード動作を示し、Ｉｔｈの
４倍程度までモードホッピングのない極めて安定なｊＩ
ｉ−縦モード発振をする。
なお、本実施例においては、回折格子を基板上に形成し
たが、その位置は導波光がしみ出すところであればよい
。
たが、その位置は導波光がしみ出すところであればよい
。
また、本実施例においてはＩｎＰ層 ＩｎＧａＡｓＰを
用いた長波長レーザについて述べたが、 ＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｌ１Ａｓ系の材料を用いたレーザにおいても同様の
効果が得られる。
用いた長波長レーザについて述べたが、 ＧａＡｓ／Ｇ
ａＡｌ１Ａｓ系の材料を用いたレーザにおいても同様の
効果が得られる。
（発明の効果）
本発明によれば、ＩＲＩレーザの内部反射部を設置すべ
き位置に高次の回折格子を形成することにより、容易に
単一縦モードレーザを得ることができ、その実用上の効
果は大である。
き位置に高次の回折格子を形成することにより、容易に
単一縦モードレーザを得ることができ、その実用上の効
果は大である。
第１図は本発明の一実施例における縦モード制御型レー
ザの構造図、第２図は従来のレーザの断面図である。 １・・・ｎ −ＩｎＰ基板、 ２・・・内部反射部、３
− ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ導波路層、 ４ ＝４ｎＧａ
ＡｓＰ活性層、 ５・・・ＩｎＧａＡｓＰバッファ層
・ ６− ｐ −ＩｎＰ層、 ７− ｎ −ＩｎＰ
層、 ８−ｐ−ＩｎＰ層、 ９ ＝・ｐ −ＩｎＧ
ａＡｓＰキャップ層、１０、１１・・・オーミック電極
。 特許出願人 松下電器産業株式会社 第２図
ザの構造図、第２図は従来のレーザの断面図である。 １・・・ｎ −ＩｎＰ基板、 ２・・・内部反射部、３
− ｎ −ＩｎＧａＡｓＰ導波路層、 ４ ＝４ｎＧａ
ＡｓＰ活性層、 ５・・・ＩｎＧａＡｓＰバッファ層
・ ６− ｐ −ＩｎＰ層、 ７− ｎ −ＩｎＰ
層、 ８−ｐ−ＩｎＰ層、 ９ ＝・ｐ −ＩｎＧ
ａＡｓＰキャップ層、１０、１１・・・オーミック電極
。 特許出願人 松下電器産業株式会社 第２図
Claims (1)
- 基板上に順次積層した少なくとも活性層を含む導波路層
と、前記導波路層の内部反射面を設置すべき位置に形成
した回折格子を具備することを特徴とする半導体レーザ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178082A JPH0228986A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178082A JPH0228986A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228986A true JPH0228986A (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=16042311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63178082A Pending JPH0228986A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228986A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793265B2 (en) | 2002-05-23 | 2004-09-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Seat arrangement for vehicle |
| JP2010249495A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-11-04 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器およびこれを備えたヒートポンプ式給湯機 |
-
1988
- 1988-07-19 JP JP63178082A patent/JPH0228986A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793265B2 (en) | 2002-05-23 | 2004-09-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Seat arrangement for vehicle |
| JP2010249495A (ja) * | 2009-01-22 | 2010-11-04 | Daikin Ind Ltd | 熱交換器およびこれを備えたヒートポンプ式給湯機 |
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