JPH03192787A - 集積型光変調器 - Google Patents
集積型光変調器Info
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- JPH03192787A JPH03192787A JP33433589A JP33433589A JPH03192787A JP H03192787 A JPH03192787 A JP H03192787A JP 33433589 A JP33433589 A JP 33433589A JP 33433589 A JP33433589 A JP 33433589A JP H03192787 A JPH03192787 A JP H03192787A
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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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
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】
(産業上の利用分野)
本発明は光変調器と半導体レーザを集積化した集積型光
変調器に関する。
変調器に関する。
(従来の技術)
分布帰還型半導体レーザ等の単一軸モードレーザと電界
吸収型の半導体光変調器とを集積化した光源は、レーザ
領域と変調領域とが分離されているため、変調時の波長
変動(波長チャーピング)が従来のDFB LDを直接
変調する方式に比べ小さくなるという特徴を有している
。波長チャーピングが小さな光源を用いると、光ファイ
バの波長分散の影響を受けることのない伝送が可能にな
るため、集積化光変調器は将来の長距離・大容量光ファ
イバ伝送用の光源として期待され、研究開発も盛んに行
われている。従来の集積化光源として古津らの報告によ
るもの(1989年電子情報通信学会秋季全国大会講演
予稿集、C−179)がある。この素子では寄生容量を
低減して変調速度の高速化を図るために、レーザ領域の
活性層を含むメサストライプ及び変調領域の光吸収層を
含むメサストライプがともに側面を高抵抗半導体によっ
て埋め込まれた構造となっている。レーザ側の発振閾値
電流は20mA、光出力は17mWであり、変調器側で
は素子容量として0.55pF、帯域として10GHz
が得られている。
吸収型の半導体光変調器とを集積化した光源は、レーザ
領域と変調領域とが分離されているため、変調時の波長
変動(波長チャーピング)が従来のDFB LDを直接
変調する方式に比べ小さくなるという特徴を有している
。波長チャーピングが小さな光源を用いると、光ファイ
バの波長分散の影響を受けることのない伝送が可能にな
るため、集積化光変調器は将来の長距離・大容量光ファ
イバ伝送用の光源として期待され、研究開発も盛んに行
われている。従来の集積化光源として古津らの報告によ
るもの(1989年電子情報通信学会秋季全国大会講演
予稿集、C−179)がある。この素子では寄生容量を
低減して変調速度の高速化を図るために、レーザ領域の
活性層を含むメサストライプ及び変調領域の光吸収層を
含むメサストライプがともに側面を高抵抗半導体によっ
て埋め込まれた構造となっている。レーザ側の発振閾値
電流は20mA、光出力は17mWであり、変調器側で
は素子容量として0.55pF、帯域として10GHz
が得られている。
(発明が解決しようとする課題)
上記の素子ではpサイドの電極はメサストライプの上に
直接形成されており、半導体と電極とのオーミックコン
タクトはメサストライプの最上層の幅(約211m)に
限定されている。メサストライプの幅が狭いとオーミッ
ク抵抗が増加し、発熱によりレーザの出力が飽和したり
、高温動作が不安定になったりする。また、その結果長
期信頼性が維持できなくなる問題等が発生する。高出力
・高温動作及び高い信頼性を得るためには、半導体レー
ザ素子の経験からオーミックコンタクトの幅は少なくと
も7pm以上必要であることが分かっている。一方メサ
ストライプを広くすると横高次モードが発振し易くなる
ためメサ幅はは3pm以上には拡大できない。従って従
来素子のようにメサストライプの最上層に直接に電極を
形成する構造では、高い信頼性、高出力動作と基本モー
ド動作を両立させることは困難である。メサ幅を安定な
横基本モード動作が得られる2μm以下に設定した状態
でオーミック抵抗を小さくするためには、メサストライ
プ及び高抵抗ブロック層の上に第二導電型(ここでは半
導体基板にn型を用いるのでp型)の埋め込み層を形成
し、その上に電極を設けることでコンタクト面積を広く
することが有効である。そうしたデバイスの一例として
は佐々木らによる半導体レーザの報告(1989年電子
情報通信学会秋季全国大会講演予稿集、C−171)等
がある。但しこの構造の場合、埋め込み層内に同電位面
が拡り、高抵抗ブロック層を挾んで基板との間に比較的
大きな容量(およそ2pF程度)が発生する。従って、
高抵抗ブロック層の上全面に埋め込み層を有する同様の
構造を変調器側にも採用することは変調帯域を狭くする
ことになる。
直接形成されており、半導体と電極とのオーミックコン
タクトはメサストライプの最上層の幅(約211m)に
限定されている。メサストライプの幅が狭いとオーミッ
ク抵抗が増加し、発熱によりレーザの出力が飽和したり
、高温動作が不安定になったりする。また、その結果長
期信頼性が維持できなくなる問題等が発生する。高出力
・高温動作及び高い信頼性を得るためには、半導体レー
ザ素子の経験からオーミックコンタクトの幅は少なくと
も7pm以上必要であることが分かっている。一方メサ
ストライプを広くすると横高次モードが発振し易くなる
ためメサ幅はは3pm以上には拡大できない。従って従
来素子のようにメサストライプの最上層に直接に電極を
形成する構造では、高い信頼性、高出力動作と基本モー
ド動作を両立させることは困難である。メサ幅を安定な
横基本モード動作が得られる2μm以下に設定した状態
でオーミック抵抗を小さくするためには、メサストライ
プ及び高抵抗ブロック層の上に第二導電型(ここでは半
導体基板にn型を用いるのでp型)の埋め込み層を形成
し、その上に電極を設けることでコンタクト面積を広く
することが有効である。そうしたデバイスの一例として
は佐々木らによる半導体レーザの報告(1989年電子
情報通信学会秋季全国大会講演予稿集、C−171)等
がある。但しこの構造の場合、埋め込み層内に同電位面
が拡り、高抵抗ブロック層を挾んで基板との間に比較的
大きな容量(およそ2pF程度)が発生する。従って、
高抵抗ブロック層の上全面に埋め込み層を有する同様の
構造を変調器側にも採用することは変調帯域を狭くする
ことになる。
本発明の目的は、横基本モードで動作し、高速・高出力
動作に優れ、かつ高信頼な集積型光変調器を提供するこ
・とにある。
動作に優れ、かつ高信頼な集積型光変調器を提供するこ
・とにある。
(課題を解決するための手段)
本発明の集積型光変調器は第一導電型の半導体基板の上
に形成された少なくとも活性層とその上の第二導電型の
クラッド層を含むメサストライプと、該メサストライプ
の両側面を埋める高抵抗ブロック層とを備え、該メサス
トライプは2分され、それぞれの活性層の禁制帯幅が異
なる集積型光変調器において、禁制帯幅の狭い活性層を
含む領域においては前記高抵抗ブロック層の上に第一導
電型のバッファ層と、前記メサストライプ及び前記バッ
ファ層の上に第二の導電型の埋め込み層とその上の第一
の電極とを有し、禁制帯幅の広い活性層を含む領域にお
いては少なくとも前記メサストライプの上を覆う前記第
一の電極とは電気自うに絶縁された第二の電極を有し、
前記半導体基板の下に第三の電極を有してなることを特
徴とする。
に形成された少なくとも活性層とその上の第二導電型の
クラッド層を含むメサストライプと、該メサストライプ
の両側面を埋める高抵抗ブロック層とを備え、該メサス
トライプは2分され、それぞれの活性層の禁制帯幅が異
なる集積型光変調器において、禁制帯幅の狭い活性層を
含む領域においては前記高抵抗ブロック層の上に第一導
電型のバッファ層と、前記メサストライプ及び前記バッ
ファ層の上に第二の導電型の埋め込み層とその上の第一
の電極とを有し、禁制帯幅の広い活性層を含む領域にお
いては少なくとも前記メサストライプの上を覆う前記第
一の電極とは電気自うに絶縁された第二の電極を有し、
前記半導体基板の下に第三の電極を有してなることを特
徴とする。
あるいは上記集積型光変調器の高抵抗ブロック層及びメ
サストライプの上の高抵抗ブロック層及びメサストライ
プの上の構造に代えて、高抵抗ブロック層の上に前記メ
サストライプの近傍に限定して第−導電型のバッファ層
を有し、このバッファ層と前記メサストライプの上に第
二導電型の埋め込み層を有し、少なくとも前記埋め込み
層の上には前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応
して第一の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領
域に対応して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第
二の電極を有し、前記半導体基板の下第三の電極を有し
てなることを特徴とする。
サストライプの上の高抵抗ブロック層及びメサストライ
プの上の構造に代えて、高抵抗ブロック層の上に前記メ
サストライプの近傍に限定して第−導電型のバッファ層
を有し、このバッファ層と前記メサストライプの上に第
二導電型の埋め込み層を有し、少なくとも前記埋め込み
層の上には前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応
して第一の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領
域に対応して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第
二の電極を有し、前記半導体基板の下第三の電極を有し
てなることを特徴とする。
あるいは上記集積型光変調器の高抵抗ブロック層及びメ
サストライプの上の高抵抗ブロック層及びメサストライ
プの上の構造に代えて、高抵抗ブロック層の上に第一導
電型のバッファ層を有し、このバッファ層と前記メサス
トライプの上に第二導電型の埋め込み層を有し、前記バ
ッファ層及び埋め込み層には前記メサストライプを挾む
ように前記高抵抗ブロック層にまで達する深さの二本の
溝を備え、少なくとも前記二本の溝で挟まれた埋め込み
層の上には前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応
して第一の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領
域に対応して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第
二の電極を有し、前記半導体基板の下に第三の電極を有
してなることを特徴とする。これらの構造を用いること
により前述の課題を解決するものである。
サストライプの上の高抵抗ブロック層及びメサストライ
プの上の構造に代えて、高抵抗ブロック層の上に第一導
電型のバッファ層を有し、このバッファ層と前記メサス
トライプの上に第二導電型の埋め込み層を有し、前記バ
ッファ層及び埋め込み層には前記メサストライプを挾む
ように前記高抵抗ブロック層にまで達する深さの二本の
溝を備え、少なくとも前記二本の溝で挟まれた埋め込み
層の上には前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応
して第一の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領
域に対応して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第
二の電極を有し、前記半導体基板の下に第三の電極を有
してなることを特徴とする。これらの構造を用いること
により前述の課題を解決するものである。
(作用)
高出力特性及び信頼性に優れるレーザと高速性に優れる
変調器を得るためには、レーザ領域は第二導電型の埋め
込み層を有する高抵抗埋め込み構造とし、変調領域は高
抵抗ブロック層のみの埋め込み構造とすることが一つの
解決策といえる。本発明では変調領域には第二導電型の
埋め込み層を設けない構造により、高速性の劣化を防ぐ
ことができる。あるいは埋め込み層を有する高抵抗埋め
込み構造においても、工夫により素子容量を大幅に低減
することができる。例えば高抵抗ブロック層の上の埋め
込み層をメサストライプの近傍にのみ形成した構造や、
メサストライプ近傍の埋め込み層に高抵抗ブロック層に
まで達する溝を形成することにより、埋め込み層におけ
る同電位面の拡りを防ぎ、容量低減を実現できる。これ
らの構造を用いれば、レーザ領域及び変調領域ともに同
様の埋め込み構造で活性領域では基本横モードで高出力
高信頼、変調領域では高帯域という、高性能な集積デバ
イスが得られ素子製作も容易で歩留りが向上する。
変調器を得るためには、レーザ領域は第二導電型の埋め
込み層を有する高抵抗埋め込み構造とし、変調領域は高
抵抗ブロック層のみの埋め込み構造とすることが一つの
解決策といえる。本発明では変調領域には第二導電型の
埋め込み層を設けない構造により、高速性の劣化を防ぐ
ことができる。あるいは埋め込み層を有する高抵抗埋め
込み構造においても、工夫により素子容量を大幅に低減
することができる。例えば高抵抗ブロック層の上の埋め
込み層をメサストライプの近傍にのみ形成した構造や、
メサストライプ近傍の埋め込み層に高抵抗ブロック層に
まで達する溝を形成することにより、埋め込み層におけ
る同電位面の拡りを防ぎ、容量低減を実現できる。これ
らの構造を用いれば、レーザ領域及び変調領域ともに同
様の埋め込み構造で活性領域では基本横モードで高出力
高信頼、変調領域では高帯域という、高性能な集積デバ
イスが得られ素子製作も容易で歩留りが向上する。
(実施例1)
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図(a)は本発明の第一の実施例である集積型光変
調器の構造図、第1図(b)は光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40pmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3μm)とその上のp−InPクラッド層6
(厚さ1.5pm)、p ” −InGaAsP第一の
キャップ層7(厚さ0.3pm)を含むメサストライプ
12(幅2pm)を有し、その側面をFeドープInP
高抵抗ブロック層11(厚さ3μm)で埋めこんだ多層
構造となっている。高抵抗ブロック層11の上にはメサ
ストライプ12の上を除いて5i02膜13が、更にメ
サストライプ12及び5i02膜13の上に電極14が
形成されている。電極14は変調器の高速化を図るため
に、半導体とのコンタクト部及びポンディングパッド部
を除いて除去し、最小限の面積に限定して容量を低減し
ている。
調器の構造図、第1図(b)は光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40pmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3μm)とその上のp−InPクラッド層6
(厚さ1.5pm)、p ” −InGaAsP第一の
キャップ層7(厚さ0.3pm)を含むメサストライプ
12(幅2pm)を有し、その側面をFeドープInP
高抵抗ブロック層11(厚さ3μm)で埋めこんだ多層
構造となっている。高抵抗ブロック層11の上にはメサ
ストライプ12の上を除いて5i02膜13が、更にメ
サストライプ12及び5i02膜13の上に電極14が
形成されている。電極14は変調器の高速化を図るため
に、半導体とのコンタクト部及びポンディングパッド部
を除いて除去し、最小限の面積に限定して容量を低減し
ている。
方、レーザ領域は半導体基板1の上に周期2400人の
回折格子2とその上の波長組成1.3μmのn −In
GaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)、波長組成1
.55pmのアンドープInGaAsP発光層4(厚さ
0.1pm)、p −InPクラッド層6(厚さ1.5
μm)を含むメサストライプ12を有し、その両側面を
FeドープInP高抵抗ブロック層11とその上のp
−InPバッファ層8(厚さIpm)で埋め込み、更に
その上及びメサストライプ12の上にp −InP埋め
込み層9(平坦部の厚さ0.5pm)、p −InGa
AsP第二のキャップ層10(厚さ0.5μm)を形成
した多層構造をなしている。尚、レーザ領域においては
、高抵抗ブロック層11と埋め込み層9との間にn型の
バッファ層8を設けているが、p型の埋め込み層9がら
FeドープInP高抵抗ブロック層11へのホールの注
入による光出力の飽和を防止するためである。電極15
は第二のキャップ層10の上に形成されている。またグ
ランド電極16は基板1の下に形成されている。
回折格子2とその上の波長組成1.3μmのn −In
GaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)、波長組成1
.55pmのアンドープInGaAsP発光層4(厚さ
0.1pm)、p −InPクラッド層6(厚さ1.5
μm)を含むメサストライプ12を有し、その両側面を
FeドープInP高抵抗ブロック層11とその上のp
−InPバッファ層8(厚さIpm)で埋め込み、更に
その上及びメサストライプ12の上にp −InP埋め
込み層9(平坦部の厚さ0.5pm)、p −InGa
AsP第二のキャップ層10(厚さ0.5μm)を形成
した多層構造をなしている。尚、レーザ領域においては
、高抵抗ブロック層11と埋め込み層9との間にn型の
バッファ層8を設けているが、p型の埋め込み層9がら
FeドープInP高抵抗ブロック層11へのホールの注
入による光出力の飽和を防止するためである。電極15
は第二のキャップ層10の上に形成されている。またグ
ランド電極16は基板1の下に形成されている。
変調領域とレーザ領域とは、変調領域の吸収層5とレー
ザ領域の発光層4及びガイド層3とが直接結合すること
で光学的に結合している。また変調領域の活性層即ち吸
収層5の禁制帯幅はレーザ領域の活性層即ち発光層4の
禁制帯幅より大きくしている。
ザ領域の発光層4及びガイド層3とが直接結合すること
で光学的に結合している。また変調領域の活性層即ち吸
収層5の禁制帯幅はレーザ領域の活性層即ち発光層4の
禁制帯幅より大きくしている。
これはフランツケルデイシュ効果を用いて変調するため
である。二つの領域の間隔は30pmであり、その間の
キャップ層7は除去されているため、電気的にはクラッ
ド層6を介してのみ導通している。ただし、二つの領域
間のクラッド層6の抵抗は約300にΩあるため、実質
的には電気的に分離されていると見なせる。レーザ領域
及び変調領域の長さは共に300pmである。また変調
領域の端面には無反射コーテイング膜17が形成されて
いる。
である。二つの領域の間隔は30pmであり、その間の
キャップ層7は除去されているため、電気的にはクラッ
ド層6を介してのみ導通している。ただし、二つの領域
間のクラッド層6の抵抗は約300にΩあるため、実質
的には電気的に分離されていると見なせる。レーザ領域
及び変調領域の長さは共に300pmである。また変調
領域の端面には無反射コーテイング膜17が形成されて
いる。
本素子のレーザ領域に電流注入したところ閾値電流15
mAで発振した。発振波長は1.55pmである。
mAで発振した。発振波長は1.55pmである。
またレーザ側の素子抵抗が6Ωと低いため、変調器側か
ら30mWの高出力動作を得た。最高発振温度は100
°Cであった。変調器側を逆バイアス電圧により変調し
たところ、3Vp、の変調電圧に対して、15dBの消
光比を得た。変調器の素子容量は0.3pFであり、変
調帯域として13GHzを得ることができた。
ら30mWの高出力動作を得た。最高発振温度は100
°Cであった。変調器側を逆バイアス電圧により変調し
たところ、3Vp、の変調電圧に対して、15dBの消
光比を得た。変調器の素子容量は0.3pFであり、変
調帯域として13GHzを得ることができた。
本素子の製作方法について述べる。n−InP基板1の
レーザ領域に相当する部分に回折格子2を干渉露光法に
より形成した後に、レーザ領域にガイド層3、発光層4
、また変調領域に吸収層5を選択成長により形成し、さ
らにその上にクラッド層6、キャップ層7を成長する。
レーザ領域に相当する部分に回折格子2を干渉露光法に
より形成した後に、レーザ領域にガイド層3、発光層4
、また変調領域に吸収層5を選択成長により形成し、さ
らにその上にクラッド層6、キャップ層7を成長する。
ここまでの結晶成長法は液相成長(LPE)法である。
その後メサストライプ12を形成し、その側面に選択的
に有機金属気相成長(MOVPE)法によりFeドープ
高抵抗層11、n−InPバッファ層8を成長する。更
にレーザ領域においてはキャップ層7を除去した後に全
面に埋め込み層9、第二のキャップ層10をLPE法に
より形成する。一方、変調領域のバッファ層8はエツチ
ング除去する。こうして得られた多層構造半導体ウエノ
1に5i02膜13、電極14.15.16を形成した
後に、各素子に分離し、変調器端面にSiNからなる無
反射コーテイング膜17をスパッタ法により形成するこ
とにより、所望の集積型光変調器が得られる。
に有機金属気相成長(MOVPE)法によりFeドープ
高抵抗層11、n−InPバッファ層8を成長する。更
にレーザ領域においてはキャップ層7を除去した後に全
面に埋め込み層9、第二のキャップ層10をLPE法に
より形成する。一方、変調領域のバッファ層8はエツチ
ング除去する。こうして得られた多層構造半導体ウエノ
1に5i02膜13、電極14.15.16を形成した
後に、各素子に分離し、変調器端面にSiNからなる無
反射コーテイング膜17をスパッタ法により形成するこ
とにより、所望の集積型光変調器が得られる。
(実施例2)
第2図(aXb)はそれぞれ本発明の第二の実施例であ
る集積型光変調器の構造図及び光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40μmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3pm)とその上のp −InPクラッド層
6(厚さ0.3μm)を含むメサストライプ12(輻2
pm)を有し、レーザ領域は半導体基板1の上に周期2
400人の回折格子2とその上の波長組成1.3pmの
n −InGaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)、
波長組成1.5511mのアンドープInGaAsP発
光層4(厚さ0.1pm)、p −InPクラッド層6
(厚さ0.311m)を含む変調領域から連続したメサ
ストライプ12を有している。このメサストライプ12
の両側面はFeドープInP高抵抗ブロック層11(厚
さ3pm)とその上のn−InPバッファ層8(厚さl
pm)で埋め込まれ、バッファ層8及びメサストライプ
12の上にp −InP埋め込み層9(平坦部の厚さ0
.5pm)、p+InGaAsP第二のキャップ層10
(厚さは0.511m)が形成された多層構造をなして
いる。但しキャップ層10、埋め込み層9、バッファ層
8はメサストライプ12の近傍の幅15pmの領域を除
いて除去されている。そしてウェハ表面にはキャップ層
1oの上の幅10μmのオーミックコンタクト部を除い
て5i02膜13が形成されており、更に変調領域には
電極14がレーザ領域には電極15が形成されている。
る集積型光変調器の構造図及び光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40μmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3pm)とその上のp −InPクラッド層
6(厚さ0.3μm)を含むメサストライプ12(輻2
pm)を有し、レーザ領域は半導体基板1の上に周期2
400人の回折格子2とその上の波長組成1.3pmの
n −InGaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)、
波長組成1.5511mのアンドープInGaAsP発
光層4(厚さ0.1pm)、p −InPクラッド層6
(厚さ0.311m)を含む変調領域から連続したメサ
ストライプ12を有している。このメサストライプ12
の両側面はFeドープInP高抵抗ブロック層11(厚
さ3pm)とその上のn−InPバッファ層8(厚さl
pm)で埋め込まれ、バッファ層8及びメサストライプ
12の上にp −InP埋め込み層9(平坦部の厚さ0
.5pm)、p+InGaAsP第二のキャップ層10
(厚さは0.511m)が形成された多層構造をなして
いる。但しキャップ層10、埋め込み層9、バッファ層
8はメサストライプ12の近傍の幅15pmの領域を除
いて除去されている。そしてウェハ表面にはキャップ層
1oの上の幅10μmのオーミックコンタクト部を除い
て5i02膜13が形成されており、更に変調領域には
電極14がレーザ領域には電極15が形成されている。
また基板1の下には電極16が形成されている。変調器
の電極14は高速化を図るために実施例1と同様に極力
面積を狭くしたパッド電極型としている。また変調器の
端面には無反射コーテイング膜17が形成されている。
の電極14は高速化を図るために実施例1と同様に極力
面積を狭くしたパッド電極型としている。また変調器の
端面には無反射コーテイング膜17が形成されている。
二つの領域ともに長さは300pmであり、電極間の間
隔は50μmでその間のキャップ層1oはエツチング除
去されている。素子間の分離抵抗は100にΩ程度と集
積素子として十分な値を示した。
隔は50μmでその間のキャップ層1oはエツチング除
去されている。素子間の分離抵抗は100にΩ程度と集
積素子として十分な値を示した。
本素子のレーザ領域に電流注入したところ閾値電極13
mAで、波長1.55pmで単一モードで発振した。ま
た本素子はクラッド層6の厚さが実施例1の素子の比べ
薄いため、素子抵抗が実施例1よりも一層低く4Ωであ
った。従って高出力動作に優れ変調器側から最高37m
Wの高出力動作を得た。最高発振温度は110°Cであ
った。変調器側を逆バイアス電圧により変調したところ
、3V、−pの変調電圧に対して15dBの消光比を得
た。変調器の素子容量は0.45pFであり、変調帯域
として11GHzを得ることができた。
mAで、波長1.55pmで単一モードで発振した。ま
た本素子はクラッド層6の厚さが実施例1の素子の比べ
薄いため、素子抵抗が実施例1よりも一層低く4Ωであ
った。従って高出力動作に優れ変調器側から最高37m
Wの高出力動作を得た。最高発振温度は110°Cであ
った。変調器側を逆バイアス電圧により変調したところ
、3V、−pの変調電圧に対して15dBの消光比を得
た。変調器の素子容量は0.45pFであり、変調帯域
として11GHzを得ることができた。
本素子の製作方法について簡単に述べる。n −InP
基板1のレーザ領域に相当する部分に回折格子2を干渉
露光法により形成した後に、レーザ領域にガイド層3、
発光層4を、また変調領域に吸収層5を選択成長により
形成し、さらにその上にクラッド層6を成長する。、こ
こまでの結晶成長法はLPE法である。その後メサスト
ライプ12を形成し、その側面に選択的にMOVPE法
によりFeドープ高抵抗層11、n −InPバッファ
層8を成長する。更に全面に埋め込み層9、キャップ層
1oをLPE法により形成する。その後メサストライプ
12の近傍の幅15pm程度の領域を除きキャップ層1
o、埋め込み層9、バッファ層8を選択的にエツチング
除去する。そしてウェハ表面に5i02膜13をCVD
法により形成した後、キャップ層10の上の5i02膜
13に幅約10pmの窓を開け、更にその上に変調領域
には電極14を、またレーザ領域には電極15を形成す
る。また半導体基板1の下にはグランド電極16を形成
する各素子に電離し、変調器端面にSiNからなる無反
射コーテイング膜17をスパッタ法により形成すること
により、集積型光変調器が得られる。
基板1のレーザ領域に相当する部分に回折格子2を干渉
露光法により形成した後に、レーザ領域にガイド層3、
発光層4を、また変調領域に吸収層5を選択成長により
形成し、さらにその上にクラッド層6を成長する。、こ
こまでの結晶成長法はLPE法である。その後メサスト
ライプ12を形成し、その側面に選択的にMOVPE法
によりFeドープ高抵抗層11、n −InPバッファ
層8を成長する。更に全面に埋め込み層9、キャップ層
1oをLPE法により形成する。その後メサストライプ
12の近傍の幅15pm程度の領域を除きキャップ層1
o、埋め込み層9、バッファ層8を選択的にエツチング
除去する。そしてウェハ表面に5i02膜13をCVD
法により形成した後、キャップ層10の上の5i02膜
13に幅約10pmの窓を開け、更にその上に変調領域
には電極14を、またレーザ領域には電極15を形成す
る。また半導体基板1の下にはグランド電極16を形成
する各素子に電離し、変調器端面にSiNからなる無反
射コーテイング膜17をスパッタ法により形成すること
により、集積型光変調器が得られる。
(実施例3)
第3図(aXb)はそれぞれ本発明の第三の実施例であ
る集積型光変調器の構造図及び光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40μmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3μm)とその上のp −InPクラッド層
6(厚さ0.3pm)を含むメサストライプ12(幅2
pm)を有し、レーザ領域は半導体基板1の上に周期2
400人の回折格子2とその上の波長組成1.311m
のn −InGaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)
、波長組成1.5511mのアンドープInGaAsP
発光層4(厚さ0.1pm)、p −InPクラッド層
6(厚さ0.3pm)を含む変調領域から連続したメサ
ストライプ12を有している。このメサストライプ12
の両側面はFeドープInP高抵抗ブロック層11(厚
さ3μm)とその上のn−InPバッファ層8(厚さ1
pm)で埋め込まれ、バッファ層8及びメサストライプ
12の上にp−InP埋め込み層9(平坦部の厚さ0.
511m)、p−InGaAsPキャップ層10(厚さ
は0.5μm)が形成された多層構造をなしている。但
しメサストライプ12の近傍にはメサストライプ12を
挾むように高抵抗ブロック層11にまで達する溝31が
形成されている。
る集積型光変調器の構造図及び光の進行方向に沿った断
面図である。変調領域はn −InP基板1の上に波長
組成1.40μmのアンドープInGaAsP吸収層5
(厚さ0.3μm)とその上のp −InPクラッド層
6(厚さ0.3pm)を含むメサストライプ12(幅2
pm)を有し、レーザ領域は半導体基板1の上に周期2
400人の回折格子2とその上の波長組成1.311m
のn −InGaAsPガイド層3(厚さ0.1pm)
、波長組成1.5511mのアンドープInGaAsP
発光層4(厚さ0.1pm)、p −InPクラッド層
6(厚さ0.3pm)を含む変調領域から連続したメサ
ストライプ12を有している。このメサストライプ12
の両側面はFeドープInP高抵抗ブロック層11(厚
さ3μm)とその上のn−InPバッファ層8(厚さ1
pm)で埋め込まれ、バッファ層8及びメサストライプ
12の上にp−InP埋め込み層9(平坦部の厚さ0.
511m)、p−InGaAsPキャップ層10(厚さ
は0.5μm)が形成された多層構造をなしている。但
しメサストライプ12の近傍にはメサストライプ12を
挾むように高抵抗ブロック層11にまで達する溝31が
形成されている。
二つの溝31の間隔は1511mである。そしてウェハ
表面にはメサストライプ12の上部の幅10pmのオー
ミックコンタクト部を除いて5i02膜13が形成され
ており、更にその上に変調領域には電極14がレーザ領
域には電極15が形成されている。また基板14は高速
化を図るために実施例1と同様に極力面積を狭くしたパ
ッド電極型としている。また変調器の端面には無反射コ
ーディング膜17が形成されている。二つの領域ともに
長さは300μmであり、電極間の間隔は50μmでそ
の間のキャップ層1oはエツチング除去されている。素
子間の分離抵抗は100にΩ程度と集積素子として十分
な値を示した。
表面にはメサストライプ12の上部の幅10pmのオー
ミックコンタクト部を除いて5i02膜13が形成され
ており、更にその上に変調領域には電極14がレーザ領
域には電極15が形成されている。また基板14は高速
化を図るために実施例1と同様に極力面積を狭くしたパ
ッド電極型としている。また変調器の端面には無反射コ
ーディング膜17が形成されている。二つの領域ともに
長さは300μmであり、電極間の間隔は50μmでそ
の間のキャップ層1oはエツチング除去されている。素
子間の分離抵抗は100にΩ程度と集積素子として十分
な値を示した。
本素子のレーザ領域に電流注入したところ閾値電流14
mAで、波長1.55μmで単一モードで発振した。ま
たクラッド層6の厚さが実施例2の素子と同様に薄いた
め、素子抵抗が4Ωと低く高出力動作に優れていた。変
調器側からの最高光出力として35mWが得られた。最
高発振温度は100°Cであった。変調器側を逆バイア
ス電圧により変調したところ、3Vp、の変調電圧に対
して15dBの消光比を得た。変調器の素子容量は0.
4pFであり、変調帯域として12GHzを得ることが
できた。
mAで、波長1.55μmで単一モードで発振した。ま
たクラッド層6の厚さが実施例2の素子と同様に薄いた
め、素子抵抗が4Ωと低く高出力動作に優れていた。変
調器側からの最高光出力として35mWが得られた。最
高発振温度は100°Cであった。変調器側を逆バイア
ス電圧により変調したところ、3Vp、の変調電圧に対
して15dBの消光比を得た。変調器の素子容量は0.
4pFであり、変調帯域として12GHzを得ることが
できた。
本素子の製作方法は実施例2とほぼ同じである。
特に結晶成長に関しては全く同じであるのでここでは省
略する。
略する。
尚、本発明の実施例ではバッファ層8の組成をInPと
したが、組成をInGaAsPとすると、実施例1にお
いて変調器側のバッファ層8を除去する際に、また実施
例2及び3においてはキャップ層10、埋め込み層9、
バッファ層8を部分的に除去する際に、選択エツチング
法を用いて高抵抗ブロック層11の上面でエツチングを
止めることができる等の利点がある。また本実施例では
発光層4に波長組成1.55pmのInGaAsPを用
いたが、発光層4は他の波長組成からなっていてもよく
、さらに InGaAs/InGaAsP多重量子井戸構造やIn
GaAlAs/InAlAs多重量子井戸構造であって
もよい。同様に吸収層5も多重量子井戸構造であっても
本発明は有効である。
したが、組成をInGaAsPとすると、実施例1にお
いて変調器側のバッファ層8を除去する際に、また実施
例2及び3においてはキャップ層10、埋め込み層9、
バッファ層8を部分的に除去する際に、選択エツチング
法を用いて高抵抗ブロック層11の上面でエツチングを
止めることができる等の利点がある。また本実施例では
発光層4に波長組成1.55pmのInGaAsPを用
いたが、発光層4は他の波長組成からなっていてもよく
、さらに InGaAs/InGaAsP多重量子井戸構造やIn
GaAlAs/InAlAs多重量子井戸構造であって
もよい。同様に吸収層5も多重量子井戸構造であっても
本発明は有効である。
(発明の効果)
本発明による集積型光変調器は、レーザ側の素子抵抗が
低いため高出力、高温動作に優れ、また変調器側におい
ては10GHzを越える超高速変調が可能である。レー
ザ側において高出力、高温動作に優れることから、本素
子は長期信頼性の面においても優れている。
低いため高出力、高温動作に優れ、また変調器側におい
ては10GHzを越える超高速変調が可能である。レー
ザ側において高出力、高温動作に優れることから、本素
子は長期信頼性の面においても優れている。
第1図、第2図、第3図は本発明の第一、第二、第三の
実施例である集積型光変調器の構造を説明する図であり
、各図において(a)は斜視図、(b)はメサストライ
プ部での断面図である。図において1はn −InP基
板、2は回折格子、3はn −InGaAsPガイド層
、4はアンドープn−InGaAsP発光層、5はアン
ドープInGaAsP吸収層、6はp −InPクラッ
ド層、7及び10はp +−InGaAsPキャップ層
、8はn −InPバッファ層、9はp −InP埋め
込み層、11はFeドープInP高抵抗層、12はメサ
ストライプ、13は5i02膜、14゜15、16は電
極、17は無反射コーテイング膜、31は溝である。
実施例である集積型光変調器の構造を説明する図であり
、各図において(a)は斜視図、(b)はメサストライ
プ部での断面図である。図において1はn −InP基
板、2は回折格子、3はn −InGaAsPガイド層
、4はアンドープn−InGaAsP発光層、5はアン
ドープInGaAsP吸収層、6はp −InPクラッ
ド層、7及び10はp +−InGaAsPキャップ層
、8はn −InPバッファ層、9はp −InP埋め
込み層、11はFeドープInP高抵抗層、12はメサ
ストライプ、13は5i02膜、14゜15、16は電
極、17は無反射コーテイング膜、31は溝である。
Claims (3)
- (1)第一導電型の半導体基板の上に形成された少なく
とも活性層とその上の第二導電型のクラッド層を含むメ
サストライプと、該メサストライプの両側面を埋める高
抵抗ブロック層とを備え、該メサストライプは2分され
、それぞれの活性層の禁制帯幅が異なる集積型光変調器
において、禁制帯幅の狭い活性層を含む領域においては
前記高抵抗ブロック層の上に第一導電型のバッファ層と
、前記メサストライプ及び前記バッファ層の上に第二の
導電型の埋め込み層とその上の第一の電極とを有し、禁
制帯幅の広い活性層を含む領域においては少なくとも前
記メサストライプの上を覆う前記第一の電極とは電気的
に絶縁された第二の電極を有し、前記半導体基板の下に
第三の電極を有してなることを特徴とする集積型光変調
器。 - (2)第一導電型半導体基板の上に形成された少なくと
も活性層とその上の第二導電型のクラッド層を含むメサ
ストライプと、このメサストライプの両側面を埋める高
抵抗ブロック層とを備え、該メサストライプは2分され
、それぞれの活性層の禁制帯幅が異なる集積型光変調器
において、前記高抵抗ブロック層の上に前記メサストラ
イプの近傍に限定して第一導電型のバッファ層を有し、
このバッファ層と前記メサストライプの上に第二導電型
の埋め込み層を有し、少なくとも前記埋め込み層の上に
は前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応して第一
の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領域に対応
して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第二の電極
を有し、前記半導体基板の下に第三の電極を有してなる
ことを特徴とする集積型光変調器。 - (3)第一導電型半導体基板の上に形成された少なくと
も活性層とその上の第二導電型のクラッド層を含むメサ
ストライプと、このメサストライプの両側面を埋める高
抵抗ブロック層とを備え、該メサストライプは2分され
、それぞれの活性層の禁制帯幅が異なる集積型光変調器
において、前記高抵抗ブロック層の上に第一導電型のバ
ッファ層を有し、このバッファ層と前記メサストライプ
の上に第二導電型の埋め込み層を有し、前記バッファ層
及び埋め込み層には前記メサストライプを挟むように前
記高抵抗ブロック層にまで達する深さの二本の溝を備え
、少なくとも前記二本の溝で挟まれた埋め込み層の上に
は前記禁制帯幅が狭い活性層を含む領域に対応して第一
の電極を、また禁制帯幅の広い活性層を含む領域に対応
して前記第一の電極とは電気的に絶縁された第二の電極
を有し、前記半導体基板の下に第三の電極を有してなる
ことを特徴とする集積型光変調器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33433589A JP2508332B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 集積型光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33433589A JP2508332B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 集積型光変調器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03192787A true JPH03192787A (ja) | 1991-08-22 |
JP2508332B2 JP2508332B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=18276208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33433589A Expired - Fee Related JP2508332B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 集積型光変調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2508332B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018211829A1 (ja) * | 2017-05-15 | 2018-11-22 | 根本特殊化学株式会社 | 残光性酸硫化物蛍光体および真贋判定用発光組成物 |
JP6962497B1 (ja) * | 2020-10-13 | 2021-11-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
US11552451B2 (en) | 2018-05-28 | 2023-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser device |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33433589A patent/JP2508332B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018211829A1 (ja) * | 2017-05-15 | 2018-11-22 | 根本特殊化学株式会社 | 残光性酸硫化物蛍光体および真贋判定用発光組成物 |
US11552451B2 (en) | 2018-05-28 | 2023-01-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser device |
JP6962497B1 (ja) * | 2020-10-13 | 2021-11-05 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
WO2022079808A1 (ja) * | 2020-10-13 | 2022-04-21 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP2508332B2 (ja) | 1996-06-19 |
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