JPH07142809A - リッジ導波路付き半導体レーザ - Google Patents

リッジ導波路付き半導体レーザ

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JPH07142809A
JPH07142809A JP28791493A JP28791493A JPH07142809A JP H07142809 A JPH07142809 A JP H07142809A JP 28791493 A JP28791493 A JP 28791493A JP 28791493 A JP28791493 A JP 28791493A JP H07142809 A JPH07142809 A JP H07142809A
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JP
Japan
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ridge waveguide
semiconductor laser
face
active layer
output side
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JP28791493A
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English (en)
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Hirohide Kurakake
博英 倉掛
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リッジ導波路付き半導体レーザに関し、簡単
に構成を改変をすることで、光出力の高低に拘わらず、
常に屈折率導波が行なわれるようにする。 【構成】 共振器長4Aを越えて延在し且つ出力側の端
面に至る間を例えば共振器長部分に比較して薄く形成す
ることでレーザ光に対する透明部分4Bとした活性層4
を備えて横モードが安定なレーザ光を出射する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ファイバ増幅器を励起
するのに好適とされている0.98〔μm〕帯の光を発
生させることができるリッジ導波路付き半導体レーザに
関する。
【0002】現在、光ファイバを利用した光通信システ
ムは、大容量の幹線に採用されているのであるが、光フ
ァイバには、伝送損失があることから、それを補う為の
中継器が不可欠である。
【0003】近年、中継器として、光を直接増幅できる
ファイバ増幅器が開発され、一般に用いられつつある。
このファイバ増幅器を励起する光源には、1.48〔μ
m〕帯及び0.98〔μm〕帯の半導体レーザを対応さ
せることが考えられている。
【0004】これ等のレーザのうち、0.98〔μm〕
帯のものは、1.48〔μm〕帯のものに比較して低し
きい値であり、そこで、その波長帯の光を発生させるこ
とが可能で、且つ、例えば埋め込み構造に比較して製造
が容易なリッジ導波路構造のものが採用されようとして
いる。
【0005】然しながら、前記リッジ導波路構造をなす
0.98〔μm〕帯のレーザは、高出力時に横方向に於
けるキャリヤのホール・バーニングの為、横モードが不
安定になるので、それを改善しなければならない。
【0006】
【従来の技術】通常、ファイバに光を結合させることが
必要な半導体レーザでは、安定な光結合を実現させる
為、レーザの横モードを単一にする必要がある。
【0007】そこで、埋め込み構造或いはリッジ導波路
構造などを採用することで、活性層と活性層以外の部分
とで屈折率差をつけ、それに依って単一横モードを実現
させるようにしている。
【0008】特に、製造が容易であるリッジ導波路構造
をもつレーザでは、活性層より上部で構造を変化させ、
その影響で活性層の等価的な屈折率が変わることを利用
し、横方向の光閉じ込めを行なっている。
【0009】図7は従来の標準的なリッジ導波路構造を
もった半導体レーザを表す要部斜面図である。
【0010】図に於いて、1はn型GaAs基板、2は
n型InGaPクラッド層、3はn型GaAs光閉じ込
め層、4は歪み量子井戸活性層、5はp型光閉じ込め
層、6はp型InGaPクラッド層、7はp型GaAs
コンタクト層、8はSiO2 からなる絶縁膜、9はp側
電極、10はn側電極をそれぞれ示している。
【0011】良く知られているように、図示された半導
体レーザは、リッジ導波路構造にしてある為、リッジの
下方に位置する活性層4の領域に於ける屈折率に比較し
て、その両側方に於ける屈折率が等価的に低くなる為、
リッジの直下に対応する活性層4に於いてストライプの
光閉じ込めを実現することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、リッジ導波
路構造に於いては、電流が屈折率導波路以外の部分にも
流れる為、完全な屈折率導波路にはなっていないこと、
また、それに利得導波も重なって横モードが生成され
る。
【0013】特に、高出力時には、横方向に於けるキャ
リヤのホール・バーニングが発生して、屈折率導波の場
合のモードと大きく異なる不安定なモードが励起され、
従って、光出力の高低に起因してファイバへの光結合が
大きく変化することになる。
【0014】本発明は、簡単な構成改変をすることで、
光出力の高低に拘わらず、常に屈折率導波が行なわれる
ようにする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明では、半導体レー
ザから取り出される光の横断面形状、即ち、光の分布
は、出力端近傍に於ける光のモードに依って決まり、ま
た、リッジ導波路付きの半導体レーザに於いて、活性層
がレーザ光に対して透明になると完全な屈折率導波にな
る旨の知見を利用している。
【0016】図1は本発明の原理を解説する為の半導体
レーザなどを表す要部切断側面説明図である。尚、簡明
にする為、図では必要部分のみを表してある為、多くの
省略がある。
【0017】図に於いて、4は活性層、4Aは共振器長
(レーザ・ダイオード部分)、4Bは透明部分、11は
光ファイバをそれぞれ示している。尚、共振器長4A
は、波長0.98〔μm〕帯のレーザ光を発生させるの
に必要な長さとする。
【0018】図から明らかなように、本発明では、レー
ザ光に対して透明である部分4Bを出力側の端面近傍に
形成した活性層4を用いることが基本になっていて、そ
の為には、図示されているように、活性層4の出力端近
傍の部分を薄くしたり、或いは、無秩序化したり、イオ
ン注入するなどの手段が採られる。
【0019】前記したところから、本発明のリッジ導波
路付き半導体レーザに於いては、(1)共振器長を越え
て延在し且つ出力側の端面に至る間をレーザ光に対する
透明部分とした活性層を備えてなることを特徴とする
か、或いは、
【0020】(2)共振器長を越えて延在し且つ出力側
の端面に至る間を共振器長部分に比較して薄くした活性
層を備えてなることを特徴とするか、或いは、
【0021】(3)共振器長を越えて延在し且つ出力側
の端面に至る間を無秩序化した活性層を備えてなること
を特徴とするか、或いは、
【0022】(4)共振器長を越えて延在し且つ出力側
の端面に至る間をイオン注入領域とした活性層を備えて
なることを特徴とする。
【0023】
【作用】前記手段を採ることに依り、リッジ導波路付き
構造でありながら、活性層の共振器長部分で得られた光
は、レーザ光に対して透明である出力端近傍で安定な横
モードとなり、光出力の高低に拘わらず、光ファイバと
の安定な光結合を実現することができる。
【0024】
【実施例】図2乃至図6は本発明一実施例を製造する工
程を解説する為の工程要所に於けるリッジ導波路付き半
導体レーザを表す要部切断斜面説明図であり、以下、こ
れ等の図を参照しつつ説明する。
【0025】図2参照 2−(1) 熱化学気相堆積(thermal chemical
vapor deposition:熱CVD)法を適
用することに依り、基板21に厚さ例えば2000
〔Å〕のSiO2 膜22を形成する。
【0026】ここで、基板21として、 材料:n−GaAs 不純物濃度:5×1017〔cm-3〕 のものを用いている。
【0027】2−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス並びにエ
ッチャントをフッ化水素酸系エッチング液とするウエッ
ト・エッチング法を適用することに依り、SiO2 膜2
2のエッチングを行なって一方の端面で幅が例えば20
〔μm〕であり且つ他方の端面近傍で徐々に拡幅されて
40〔μm〕に達するストライプの開口22Aを形成す
る。尚、前記他方の端面は、レーザの出力側端面にな
る。
【0028】2−(3) レジスト剥離液中に浸漬し、SiO2 膜22をエッチン
グする為のマスクとして用いたレジスト膜を除去する。
【0029】図3参照 3−(1) 有機金属化学気相堆積(metalorganic v
apor phase epitaxy:MOVPE)
法を適用することに依り、基板21にバッファ層23、
クラッド層24、光導波路層(スペーサ層)25、活性
層26、光導波路層(スペーサ層)27、クラッド層2
8、コンタクト層29を積層成長させる。尚、光導波路
層25並びに27はSCH(separate con
finement heterostructure)
を構成している。
【0030】ここで成長させた各半導体層全体は順メサ
形状のリッジをなし、その底面、即ち、バッファ層23
の幅は当然のことながら40〔μm〕であり、また、そ
の頂面、即ち、コンタクト層29の幅は20〔μm〕と
なる。
【0031】各半導体層に関する主要なデータを例示す
ると次の通りである。尚、各半導体層は、成長マスクで
あるSiO2 膜22に於ける開口22Aのパターンの影
響で、出力側の端面近傍で徐々に薄くなり始め、最終で
は半分になっている。
【0032】 バッファ層23について 材料:n−GaAs 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕 0.05〔μm〕(出力側の端面)
【0033】 クラッド24について 材料:n−InGaP 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕 0.5〔μm〕(出力側の端面)
【0034】 光導波路層25について 材料:GaAs 厚さ:0.1〔μm〕 0.05〔μm〕(出力側の端面)
【0035】 活性層26について 材料:In0.2 Ga0.8 As 厚さ:10〔nm〕 5〔nm〕(出力側の端面)
【0036】 光導波路層27について 材料:GaAs 厚さ:0.1〔μm〕 0.05〔μm〕(出力側の端面)
【0037】 クラッド層28について 材料:p−InGaP 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:1〔μm〕 0.5〔μm〕(出力側の端面)
【0038】 コンタクト層29について 材料:p−GaAs 不純物濃度:1×1019〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕 0.05〔μm〕(出力側の端面)
【0039】図4参照 4−(1) 熱CVD法を適用することに依り、全面に厚さ例えば2
000〔Å〕のSiO2 膜30を形成する。
【0040】4−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス並びにエ
ッチャントをフッ化水素酸系エッチング液とするウエッ
ト・エッチング法を適用することに依り、SiO2 膜3
0のエッチングを行なって、中央に幅を5〔μm〕とし
たストライプの間隔を介在させ、同じく幅を5〔μm〕
とした二本のストライプの開口30Aを対向して形成す
る。
【0041】図5参照 5−(1) エッチャントをフッ化水素酸+過酸化水素水(GaAs
用)及び塩化水素酸(InGaP用)とするウエット・
エッチング法を適用することに依り、二本のストライプ
の開口30AをもつSiO2 膜30をマスクとしてコン
タクト層29及びクラッド層28のエッチングを行なっ
て溝29Aを形成する。
【0042】5−(2) フッ化水素酸系エッチング液中に浸漬し、エッチング・
マスクとして用いたSiO2 膜30を除去する。
【0043】図6参照 6−(1) 熱CVD法を適用することに依り、全面に厚さ例えば2
000〔Å〕のSiO2 膜31を形成する。
【0044】6−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス並びにエ
ッチャントをフッ化水素酸系エッチング液とするウエッ
ト・エッチング法を適用することに依り、SiO2 膜3
1のエッチングを行なってリッジの頂面に幅を例えば3
〔μm〕とする開口を形成する。
【0045】6−(3) 真空蒸着法を適用することに依り、厚さを例えば100
0〔Å〕/2000〔Å〕とするTi/Ptからなるp
側電極32を形成する。
【0046】この後、通常の技法を適用することに依
り、基板21の裏面を研磨して100〔μm〕程度の厚
さにしてから、厚さを例えば500〔Å〕/2000
〔Å〕とするAuGe/Auからなる電極材料膜を形成
し、共振器長が900〔μm〕、幅が300〔μm〕と
なるように加工してn側電極を完成する。実装する場
合、この裏面側がヒート・シンクに取り付けられる。
【0047】本発明は、前記実施例に限られることな
く、他に多くの改変が可能であり、例えば、活性層の共
振器長を越えて出力側の端面に至る間を適当な手段、例
えば、Siドーパントに依って無秩序化することでレー
ザ光に対して透明にしたり、或いは、イオンを注入する
ことでレーザ光に対して透明にするなどは任意である。
【0048】
【発明の効果】本発明に依るリッジ導波路付き半導体レ
ーザに於いては、共振器長を越えて延在し且つ出力側の
端面に至る間をレーザ光に対する透明部分とした活性層
を備える。
【0049】前記構成を採ることに依り、リッジ導波路
付き構造でありながら、活性層の共振器長部分で得られ
たレーザ光は、レーザ光に対して透明である出力端近傍
で安定な横モードとなり、光出力の高低に拘わらず、光
ファイバとの安定な光結合を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を解説する為の半導体レーザなど
を表す要部切断側面説明図である。
【図2】本発明一実施例を製造する工程を解説する為の
工程要所に於けるリッジ導波路付き半導体レーザを表す
要部切断斜面説明図である。
【図3】本発明一実施例を製造する工程を解説する為の
工程要所に於けるリッジ導波路付き半導体レーザを表す
要部切断斜面説明図である。
【図4】本発明一実施例を製造する工程を解説する為の
工程要所に於けるリッジ導波路付き半導体レーザを表す
要部切断斜面説明図である。
【図5】本発明一実施例を製造する工程を解説する為の
工程要所に於けるリッジ導波路付き半導体レーザを表す
要部切断斜面説明図である。
【図6】本発明一実施例を製造する工程を解説する為の
工程要所に於けるリッジ導波路付き半導体レーザを表す
要部切断斜面説明図である。
【図7】従来の標準的なリッジ導波路構造をもった半導
体レーザを表す要部斜面図である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板 2 n型InGaPクラッド層 3 n型GaAs光閉じ込め層 4 歪み量子井戸活性層 4A 共振器長(レーザ・ダイオード部分) 4B 透明部分 5 p型光閉じ込め層 6 p型InGaPクラッド層 7 p型GaAsコンタクト層 8 SiO2 からなる絶縁膜 9 p側電極 10 n側電極 11 光ファイバ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】共振器長を越えて延在し且つ出力側の端面
    に至る間をレーザ光に対する透明部分とした活性層を備
    えてなることを特徴とするリッジ導波路付き半導体レー
    ザ。
  2. 【請求項2】共振器長を越えて延在し且つ出力側の端面
    に至る間を共振器長部分に比較して薄くした活性層を備
    えてなることを特徴とするリッジ導波路付き半導体レー
    ザ。
  3. 【請求項3】共振器長を越えて延在し且つ出力側の端面
    に至る間を無秩序化した活性層を備えてなることを特徴
    とするリッジ導波路付き半導体レーザ。
  4. 【請求項4】共振器長を越えて延在し且つ出力側の端面
    に至る間をイオン注入領域とした活性層を備えてなるこ
    とを特徴とするリッジ導波路付き半導体レーザ。
JP28791493A 1993-11-17 1993-11-17 リッジ導波路付き半導体レーザ Withdrawn JPH07142809A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001358405A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Nec Corp 半導体レーザ装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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