JPH0430198B2 - - Google Patents
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- JPH0430198B2 JPH0430198B2 JP10699583A JP10699583A JPH0430198B2 JP H0430198 B2 JPH0430198 B2 JP H0430198B2 JP 10699583 A JP10699583 A JP 10699583A JP 10699583 A JP10699583 A JP 10699583A JP H0430198 B2 JPH0430198 B2 JP H0430198B2
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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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋め込み構造分布反射型半導体レーザ
及びその製造方法に関するものである。分布反射
型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザは、
高速変調時にも単一軸姿態発振する事により長距
離広帯域光フアイバ通信用光源として有望視され
ている。
及びその製造方法に関するものである。分布反射
型半導体レーザ及び分布帰還型半導体レーザは、
高速変調時にも単一軸姿態発振する事により長距
離広帯域光フアイバ通信用光源として有望視され
ている。
分布反射型半導体レーザは利得を有する活性領
域と発振波長を決める分布反射領域の2領域を有
する。
域と発振波長を決める分布反射領域の2領域を有
する。
第1図は従来の埋め込み構造分布反射型半導体
レーザの構造及び製造過程を上記の2領域に分け
て示したウエフアの断面図であり、第1図aはダ
ブルヘテロ構造のウエフアであり、基板101上
に活性層102が形成され、さらに、この上に1
03はクラツド層103が形成されている。第1
図aに示したウエフアで、分布反射領域120と
する部分のクラツド層103と活性層102を第
1図bの如く除去した後に、そこに導波路層10
4及び分布反射領域120におけるクラツド層1
05を積層し、第1図cのようにする。活性層1
02とクラツド層103が残つている部分が活性
領域110となる。第1図a,b,cは共振器方
向の断面図である。第1図cのウエフアをメサ加
工し、活性領域110においては第1図d1、分
布反射領域120においては第1図d2のように
し、埋め込み成長により各々の領域においてe
1,e2のように、活性層102及び導波路層1
04を第1の埋め込み層106及び第2の埋め込
み層107により完全に結晶内部に埋め込む。さ
らに分布反射領域120においては、第1図fの
ように導波路層104の上部が露出するようにエ
ツチングした後、その表面にグレーテイングを形
成する。以上が従来の埋め込み構造分布反射型半
導体レーザの導波路形状及び製造方法であるが、
第1図e2からfの工程において、導波路層10
4とその導波路を埋め込んでいる結晶とで化学エ
ツチング特性に選択性をもつエツチング液を用い
てグレーテイング作製の表面を得ようとするた
め、導波路層104は結晶より突起してしまう事
が起こる。
レーザの構造及び製造過程を上記の2領域に分け
て示したウエフアの断面図であり、第1図aはダ
ブルヘテロ構造のウエフアであり、基板101上
に活性層102が形成され、さらに、この上に1
03はクラツド層103が形成されている。第1
図aに示したウエフアで、分布反射領域120と
する部分のクラツド層103と活性層102を第
1図bの如く除去した後に、そこに導波路層10
4及び分布反射領域120におけるクラツド層1
05を積層し、第1図cのようにする。活性層1
02とクラツド層103が残つている部分が活性
領域110となる。第1図a,b,cは共振器方
向の断面図である。第1図cのウエフアをメサ加
工し、活性領域110においては第1図d1、分
布反射領域120においては第1図d2のように
し、埋め込み成長により各々の領域においてe
1,e2のように、活性層102及び導波路層1
04を第1の埋め込み層106及び第2の埋め込
み層107により完全に結晶内部に埋め込む。さ
らに分布反射領域120においては、第1図fの
ように導波路層104の上部が露出するようにエ
ツチングした後、その表面にグレーテイングを形
成する。以上が従来の埋め込み構造分布反射型半
導体レーザの導波路形状及び製造方法であるが、
第1図e2からfの工程において、導波路層10
4とその導波路を埋め込んでいる結晶とで化学エ
ツチング特性に選択性をもつエツチング液を用い
てグレーテイング作製の表面を得ようとするた
め、導波路層104は結晶より突起してしまう事
が起こる。
このような導波路層104を含めた分布反射領
域120での導波路構造のばらつきは、導波路内
の波長のばらつきとなり、活性領域の利得のピー
ク波長に設定されるべきかつ所望する波長を決定
するグレーテイングのピツチの決定上大きな問題
となる。また導波路層104突起によるグレーテ
イング作製表面の平坦性の悪化はレジストの均一
塗布等に問題を起し、光の干渉露光によるグレー
テイングの作製の歩留りを悪化させる。エツチン
グ特性に選択性をもたないエツチング液により場
合は、いうまでもなく高精度なエツチング制御が
必要で、歩留りに影響する。さらに第1図e2の
表面においても、結晶成長で上面を平坦にする事
は難しく、それはfの表面にも影響する。
域120での導波路構造のばらつきは、導波路内
の波長のばらつきとなり、活性領域の利得のピー
ク波長に設定されるべきかつ所望する波長を決定
するグレーテイングのピツチの決定上大きな問題
となる。また導波路層104突起によるグレーテ
イング作製表面の平坦性の悪化はレジストの均一
塗布等に問題を起し、光の干渉露光によるグレー
テイングの作製の歩留りを悪化させる。エツチン
グ特性に選択性をもたないエツチング液により場
合は、いうまでもなく高精度なエツチング制御が
必要で、歩留りに影響する。さらに第1図e2の
表面においても、結晶成長で上面を平坦にする事
は難しく、それはfの表面にも影響する。
本発明の目的は上記の問題点を除き、作製が容
易な分布反射型半導体レーザ並びにその製造方法
を提供する事にある。
易な分布反射型半導体レーザ並びにその製造方法
を提供する事にある。
本発明の半導体レーザは、溝が形成された半導
体結晶上の前記溝の前記溝の長手方向に部分的に
前記溝を平坦に埋める前記半導体結晶より屈折率
の大きな第1の導波路層を有し、前記第1の導波
路層によつて埋め込まれていない部分の前記溝の
少なくとも内部から上部にかけて、第1のクラツ
ド層、前記第1の導波路層の端面に接する端面を
具備する活性層、前記活性層より屈折率が小さな
第2のクラツド層、第2のクラツド層より屈折率
が等しいかあるいは小さい第3のクラツド層を含
んた多層構造を備え、かつ前記第1の導波路層あ
るいは前記第1の導波路層上に積層された少なく
とも1つの半導体層上に凹凸の周期構造を有する
構成となつている。また本発明の製造方法は、溝
を形成した半導体結晶上全面に、前記溝を含め表
面が平坦になるように、前記半導体結晶より屈折
率が大きい第1の導波路層を積層し、前記第1の
導波路層のみ選択的に除去するエツチング液を用
いて前記溝の長手方向の少なくとも1部分の前記
第1の導波路層を除去して、前記第1の溝を再現
し、その後に、少なくとも第1のクラツド層、活
性層、第2のクラツド層、第3のクラツド層をこ
の順に積層する工程を含む構成となつている。
体結晶上の前記溝の前記溝の長手方向に部分的に
前記溝を平坦に埋める前記半導体結晶より屈折率
の大きな第1の導波路層を有し、前記第1の導波
路層によつて埋め込まれていない部分の前記溝の
少なくとも内部から上部にかけて、第1のクラツ
ド層、前記第1の導波路層の端面に接する端面を
具備する活性層、前記活性層より屈折率が小さな
第2のクラツド層、第2のクラツド層より屈折率
が等しいかあるいは小さい第3のクラツド層を含
んた多層構造を備え、かつ前記第1の導波路層あ
るいは前記第1の導波路層上に積層された少なく
とも1つの半導体層上に凹凸の周期構造を有する
構成となつている。また本発明の製造方法は、溝
を形成した半導体結晶上全面に、前記溝を含め表
面が平坦になるように、前記半導体結晶より屈折
率が大きい第1の導波路層を積層し、前記第1の
導波路層のみ選択的に除去するエツチング液を用
いて前記溝の長手方向の少なくとも1部分の前記
第1の導波路層を除去して、前記第1の溝を再現
し、その後に、少なくとも第1のクラツド層、活
性層、第2のクラツド層、第3のクラツド層をこ
の順に積層する工程を含む構成となつている。
本構成によれば、溝を埋める第1の導波路層
は、分布反射領域の導波路となり、光は溝部分の
第1の導波路層でのみ導波され分布反射領域で光
は広がらず活性領域に有効に光を帰還する事がで
きる。そして、第1の導波路層上面は平坦で、か
つ、第1の導波路層は分布反射領域全体に存在す
るため、半導体組成によりエツチング特性の異な
るエツチング液により、再現性よく第1の導波路
層上面を露出させる事が容易で再現性よく良好な
グレーテイングを形成できる。さらに本発明の製
造方法によればさらに次のような効果が得られ
る。第1図に示した従来の製造方法から容易に類
推されるように、活性層を除去し、分布反射領域
とする部分に溝を形成して分布反射領域の導波路
を形成すると活性領域の光軸と分布反射領域の光
軸を一致させなければならない。この欠点を回避
する方法としてはあらかじめ形成した溝の中に形
成する方法がある。しかし、この方法でも通常の
やり方だと下記のような欠点がある。第2図は埋
め込まれた活性層201を示す活性領域の断面図
の一例を示す。
は、分布反射領域の導波路となり、光は溝部分の
第1の導波路層でのみ導波され分布反射領域で光
は広がらず活性領域に有効に光を帰還する事がで
きる。そして、第1の導波路層上面は平坦で、か
つ、第1の導波路層は分布反射領域全体に存在す
るため、半導体組成によりエツチング特性の異な
るエツチング液により、再現性よく第1の導波路
層上面を露出させる事が容易で再現性よく良好な
グレーテイングを形成できる。さらに本発明の製
造方法によればさらに次のような効果が得られ
る。第1図に示した従来の製造方法から容易に類
推されるように、活性層を除去し、分布反射領域
とする部分に溝を形成して分布反射領域の導波路
を形成すると活性領域の光軸と分布反射領域の光
軸を一致させなければならない。この欠点を回避
する方法としてはあらかじめ形成した溝の中に形
成する方法がある。しかし、この方法でも通常の
やり方だと下記のような欠点がある。第2図は埋
め込まれた活性層201を示す活性領域の断面図
の一例を示す。
埋め込まれた活性層の幅は2μm程度あるいは
それ以下であり、それに合わして分布反射領域の
光の導波路を決定する溝を形成する事は難しく、
さらには、活性層は結晶内部にあるため、まず活
性層位置を検出しなければならないため工程も複
雑となる。活性層はわん曲し、かつ、部分的にと
ぎれているため活性層の除去の工程も難しくな
る。しかしながら、本発明の製造方法によれば、
容易に上記の問題を解決できる。活性領域におい
て活性層をその屈折率より小さな結晶中に埋め込
む溝と分布反射領域の光の導波を決める溝を同一
の溝するため、活性領域の光軸と分布反射領域の
光軸を自動的に一致する。よつて分布反射領域と
活性領域の結合は容易となる。
それ以下であり、それに合わして分布反射領域の
光の導波路を決定する溝を形成する事は難しく、
さらには、活性層は結晶内部にあるため、まず活
性層位置を検出しなければならないため工程も複
雑となる。活性層はわん曲し、かつ、部分的にと
ぎれているため活性層の除去の工程も難しくな
る。しかしながら、本発明の製造方法によれば、
容易に上記の問題を解決できる。活性領域におい
て活性層をその屈折率より小さな結晶中に埋め込
む溝と分布反射領域の光の導波を決める溝を同一
の溝するため、活性領域の光軸と分布反射領域の
光軸を自動的に一致する。よつて分布反射領域と
活性領域の結合は容易となる。
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
る。
第3図は本発明の半導体レーザを共振器方向の
溝内部で割つたときの断面図であり、第5図は活
性領域及び分布反射領域の製造工程を含めた断面
図である。図中2は第1の導波路層でその共振器
方向に垂直な断面図は第5図cであり、分布反射
領域40での導波路を形成する。また第3図中3
は活性層であり、その共振器方向に垂直な断面図
は第5図bに示してある。活性層3は活性層の屈
折率よりも屈折率が小さな半導体結晶中に完全に
埋め込まれ、分布反射領域40と活性領域30の
境界50で端面を第1の導波層端面に接してい
る。以下製造工程に従つて順次説明する。
溝内部で割つたときの断面図であり、第5図は活
性領域及び分布反射領域の製造工程を含めた断面
図である。図中2は第1の導波路層でその共振器
方向に垂直な断面図は第5図cであり、分布反射
領域40での導波路を形成する。また第3図中3
は活性層であり、その共振器方向に垂直な断面図
は第5図bに示してある。活性層3は活性層の屈
折率よりも屈折率が小さな半導体結晶中に完全に
埋め込まれ、分布反射領域40と活性領域30の
境界50で端面を第1の導波層端面に接してい
る。以下製造工程に従つて順次説明する。
第4図a,b,cは本発明の半導体レーザの製
造工程の一部を表わす。
造工程の一部を表わす。
第4図aにおいて図中1は半導体結晶でInPを
用いた。10は溝である。溝の幅はほぼ2μmで
でV字形とした。その後第4図bに示すように、
その上に1.3μm組成のInGaAsPの4元結晶を表
面が平坦になるように積層した。さらに、通常の
ホトリソグラフイによりエツチングマスクを形成
し、第4図cに示すように溝10の長手方向の一
部分のInGaAsP層をH2SO4とH2OとH2O2の混液
により除去した。c中の30は活性領域、40は
グレーデイング20が形成されている分布反射領
域である。その上に第1のクラツド層3になるn
型InP、活性層4になる1.5μm組成のInGaAsP4
元結晶、第2のクラツド層5となる活性層4より
屈折率の小さく、バンドギヤツプの大きな(1.3μ
m組成の)InGaAsP層、第3のクラツド層6に
なるInP層、さらにオーミツクコンタクトをとる
ためのキヤツプ層7になるInGaAsP層を積層し
た。第5図a,bは各々活性領域30における第
1のクラツド層3を積層する前とキヤツプ層7を
積層した後の断面図である。
用いた。10は溝である。溝の幅はほぼ2μmで
でV字形とした。その後第4図bに示すように、
その上に1.3μm組成のInGaAsPの4元結晶を表
面が平坦になるように積層した。さらに、通常の
ホトリソグラフイによりエツチングマスクを形成
し、第4図cに示すように溝10の長手方向の一
部分のInGaAsP層をH2SO4とH2OとH2O2の混液
により除去した。c中の30は活性領域、40は
グレーデイング20が形成されている分布反射領
域である。その上に第1のクラツド層3になるn
型InP、活性層4になる1.5μm組成のInGaAsP4
元結晶、第2のクラツド層5となる活性層4より
屈折率の小さく、バンドギヤツプの大きな(1.3μ
m組成の)InGaAsP層、第3のクラツド層6に
なるInP層、さらにオーミツクコンタクトをとる
ためのキヤツプ層7になるInGaAsP層を積層し
た。第5図a,bは各々活性領域30における第
1のクラツド層3を積層する前とキヤツプ層7を
積層した後の断面図である。
活性層4は、溝10内部に液相成長条件を選ぶ
事により完全に埋め込まれる。第5図c,dは分
布反射領域40における第1のクラツド層3を積
層する前とキヤツプ層7を積層した後の断面であ
る。分布反射領域40の表面はcに示すように平
坦であるため順次平坦に積層されるだけである。
dに示されたウエフアをInGaAsP層に対しては
H2SO4とH2O2とH2Oの混液、InP層に対しては
HClとH2Oの混液を用いて第1の導波路層2の表
面までエツチングし分布反射領域はcに示した断
面構造にもどした。この際第1のクラツド層3を
HClとH2Oの混液でエツチングする際HClとH2O
の混液はInGaAsPをほとんどエツチングしない
ため自動的に第1の導波路層表面でエツチングは
停止し、平坦な導波路層3の表面が出る。したが
つてその上には、グレーテイングを容易に作製で
きた。分布反射領域40では光は第5図cの溝1
0内部の第1の導波路層2の内部でほとんど導波
し、さらに活性領域30では、同じ溝10の中に
活性層4が位置するため光は活性層4へ十分結合
する。さらに第2クラツド層5の組成及び層厚を
最適化し、第2図中の境界50における両領域の
電磁界分布を一致させればさらに結合は大きくな
る。最後にP側、n側にそれぞれ電極を形成し半
導体レーザとした。ここでは、溝の形状をV字型
としたがV字型である必要はない。
事により完全に埋め込まれる。第5図c,dは分
布反射領域40における第1のクラツド層3を積
層する前とキヤツプ層7を積層した後の断面であ
る。分布反射領域40の表面はcに示すように平
坦であるため順次平坦に積層されるだけである。
dに示されたウエフアをInGaAsP層に対しては
H2SO4とH2O2とH2Oの混液、InP層に対しては
HClとH2Oの混液を用いて第1の導波路層2の表
面までエツチングし分布反射領域はcに示した断
面構造にもどした。この際第1のクラツド層3を
HClとH2Oの混液でエツチングする際HClとH2O
の混液はInGaAsPをほとんどエツチングしない
ため自動的に第1の導波路層表面でエツチングは
停止し、平坦な導波路層3の表面が出る。したが
つてその上には、グレーテイングを容易に作製で
きた。分布反射領域40では光は第5図cの溝1
0内部の第1の導波路層2の内部でほとんど導波
し、さらに活性領域30では、同じ溝10の中に
活性層4が位置するため光は活性層4へ十分結合
する。さらに第2クラツド層5の組成及び層厚を
最適化し、第2図中の境界50における両領域の
電磁界分布を一致させればさらに結合は大きくな
る。最後にP側、n側にそれぞれ電極を形成し半
導体レーザとした。ここでは、溝の形状をV字型
としたがV字型である必要はない。
以上のように本発明の埋め込み構造分布反射型
半導体レーザは通常の埋め込み構造半導体レーザ
と同程度に容易に製造でき、かつグレーテイング
作製表面が平坦でグレーテイング作製歩留りが高
い埋め込み構造分布反射型半導体レーザである。
半導体レーザは通常の埋め込み構造半導体レーザ
と同程度に容易に製造でき、かつグレーテイング
作製表面が平坦でグレーテイング作製歩留りが高
い埋め込み構造分布反射型半導体レーザである。
第1図は従来の埋め込み構造分布反射型半導体
レーザの構造及び製造工程の図であり、図中、1
01は基板、102は活性層、103はクラツド
層、104は導波路層、105は分布反射領域の
クラツド層、106は第1の埋め込み層、107
は第2の埋め込み層、110は活性領域、120
は分布反射領域である。第2図は代表的な溝の中
に活性層を成長する型の活性層の形状を示す図で
あり201は活性層である。第3図は本発明の埋
め込み構造分布反射型半導体レーザの共振器方向
の断面図であり、第4図、第5図は作製工程の一
部を示す概略図である。図中1は半導体結晶、2
は第1の導波路層、3は第2のスラツド層、4は
活性層、5は第2のクラツド層、6は第3のクラ
ツド層、7はキヤツプ層、10は溝、20はグレ
ーテイング、30は活性領域、40は分布反射領
域、50は活性領域と分布反射領域の境界、10
0は活性層、200は分布反射領域の導波路層、
300は半導体結晶。
レーザの構造及び製造工程の図であり、図中、1
01は基板、102は活性層、103はクラツド
層、104は導波路層、105は分布反射領域の
クラツド層、106は第1の埋め込み層、107
は第2の埋め込み層、110は活性領域、120
は分布反射領域である。第2図は代表的な溝の中
に活性層を成長する型の活性層の形状を示す図で
あり201は活性層である。第3図は本発明の埋
め込み構造分布反射型半導体レーザの共振器方向
の断面図であり、第4図、第5図は作製工程の一
部を示す概略図である。図中1は半導体結晶、2
は第1の導波路層、3は第2のスラツド層、4は
活性層、5は第2のクラツド層、6は第3のクラ
ツド層、7はキヤツプ層、10は溝、20はグレ
ーテイング、30は活性領域、40は分布反射領
域、50は活性領域と分布反射領域の境界、10
0は活性層、200は分布反射領域の導波路層、
300は半導体結晶。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 溝が形成された半導体結晶上の前記溝の長手
方向に部分的に前記溝を平坦に埋める前記半導体
結晶より屈折率の大きな第1の導波路層を有し、
前記第1の導波路層によつて埋め込まれていない
部分の前記溝の少なくとも内部から上部にかけ
て、第1のクラツド層、前記第1の導波路層の端
面に端面が接する活性層、前記活性層より屈折率
の小さな第2のクラツド層、第2のクラツド層よ
り屈折率が等しいかあるいは小さい第3のクロツ
ド層を含んだ多層構造を備え、かつ、前記第1の
導波路層あるいは前記第1の導波路層上に積層さ
れた少なくとも1つの半導体層上に凹凸の周期構
造を有する事を特徴とする埋め込み構造分布反射
型半導体レーザ。 2 溝を形成した半導体結晶上全面に、前記溝を
含め表面が平坦になるように、前記半導体結晶よ
り屈折率が大きい第1の導波路層を積層し、前記
第1の導波路層のみ選択的に除去するエツチング
液を用いて前記溝の長手方向の少なくとも1部分
の前記第1の導波路層を除去して前記第1の溝を
再現し、その後に、少なくとも第1のクラツド
層、活性層、第2のクラツド層、第3のクラツド
層を順次に積層する工程を含むことを特徴とする
半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10699583A JPS59232478A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 埋め込み構造分布反射型半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10699583A JPS59232478A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 埋め込み構造分布反射型半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59232478A JPS59232478A (ja) | 1984-12-27 |
JPH0430198B2 true JPH0430198B2 (ja) | 1992-05-21 |
Family
ID=14447803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10699583A Granted JPS59232478A (ja) | 1983-06-15 | 1983-06-15 | 埋め込み構造分布反射型半導体レ−ザ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59232478A (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61295684A (ja) * | 1985-06-25 | 1986-12-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
CN106785829B (zh) * | 2017-01-10 | 2019-09-27 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种分布反馈激光器及其制作方法、分布反馈激光器阵列 |
-
1983
- 1983-06-15 JP JP10699583A patent/JPS59232478A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS59232478A (ja) | 1984-12-27 |
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