JPH0837342A - Distributed feedback semiconductor laser and semiconductor laser array - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve low distortion yield of a DFB laser for analog communication by providing an absorption diffraction grating on an entire resonator or part of it, specifying an effective reflectance for energy at one end of the diffraction grating and an effective reflectance for energy at the other end of the diffraction grating. CONSTITUTION:From top to bottom, a p-type electrode 2, a contact layer 3, p-type clad layers (1) 4 and (2) 5, an absorption layer 6, a refractive index adjusting layer 7 comprising InGaAsP (or InP), a p-type guide layer 8, an active layer 9, n-type guide layer 10, n-type substrate 11, and a n-type electrode 12 are arranged. This semiconductor laser becomes a DFB laser, and a diffraction grating 32 is set at a pitch of 200nm. And a laser beam 33 is emitted from both ends of the semiconductor laser. The front end which becomes an output end becomes a surface due to cleavage of a crystal, and a front reflectance becomes 32%. A high reflection film 1 is provided at the back end to be constructed in a 4-layer structure to make a back reflectance 90%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は分布帰還型半導体レーザ
および半導体レーザアレイ、特に利得結合型の分布帰還
型半導体レーザおよびその半導体レーザ部分を組み込ん
だ半導体レーザアレイに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed feedback semiconductor laser and a semiconductor laser array, and more particularly to a gain coupled distributed feedback semiconductor laser and a semiconductor laser array incorporating the semiconductor laser portion.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光伝送用光源として分布帰還型半導体レ
ーザが使用されている。分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体
レーザ（レーザダイオード：ＬＤ）については、たとえ
ば、電子情報通信学会発行「電子情報通信学会誌」1987
年３月号、同年３月25日発行、P369〜P378に記載されて
いる。この文献には、高出力・単一縦モード（ＳＬＭ）
分布帰還形（ＤＦＢ）レーザにおいて、回折格子による
結合強度κＬを１あるいは１．２としたものが開示され
ている。また、前記κＬを１としたものの場合、半導体
レーザの出力端面および後方端面の反射率はそれぞれ１
％および９０％としている。2. Description of the Related Art A distributed feedback semiconductor laser is used as a light source for optical transmission. The distributed feedback (DFB) semiconductor laser (laser diode: LD) is described in, for example, "Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers", 1987.
March issue of the year, published on March 25 of the same year, and described in P369 to P378. In this document, high power single longitudinal mode (SLM)
A distributed feedback (DFB) laser in which the coupling strength κL by the diffraction grating is set to 1 or 1.2 is disclosed. When κL is set to 1, the reflectance of the output end face and the rear end face of the semiconductor laser is 1 respectively.
% And 90%.

【０００３】また、分布帰還型半導体レーザには、屈折
率結合型ＤＦＢレーザおよび利得結合型ＤＦＢレーザが
ある。また、利得結合型ＤＦＢレーザにおいては、屈折
率変化を単一波長をするための構造として、活性層の厚
さを変化させるものと、定在波の節に対応する箇所に吸
収層（吸収型回折格子）を設けるものとがある。IEEEPh
otonics Technology Letters,Vol.4,No3 March 1992 P
212〜P215には、吸収型回折格子を設けた利得結合型Ｄ
ＦＢレーザが記載されている。Distributed feedback semiconductor lasers include refractive index coupled DFB lasers and gain coupled DFB lasers. Further, in the gain-coupled DFB laser, as a structure for changing the refractive index to a single wavelength, a structure in which the thickness of the active layer is changed and an absorption layer (absorption type There are those which provide a diffraction grating). IEEEPh
otonics Technology Letters, Vol.4, No3 March 1992 P
212 to P215 are gain-coupling type D provided with an absorption type diffraction grating.
An FB laser is described.

【０００４】一方、短波長帯での高出力化や光通信にお
けるＬＡＮ（Local Area Network）での分岐等に使用す
るため、半導体レーザ部分を並列に多数配置した半導体
レーザアレイが開発されている。半導体レーザアレイに
ついては、たとえば、株式会社プレスジャーナル発行
「月刊Semiconductor World 」1984年７月号、同年６月
15日発行、Ｐ47〜Ｐ52に記載されている。この文献に
は、ストライプ数が４０となる多重ストライプ構造の量
子井戸構造（ＭＱＷ）の半導体レーザアレイについて記
載されている。また、この文献には、２波長集積化分布
帰還型半導体レーザについても記載されている。On the other hand, a semiconductor laser array in which a large number of semiconductor laser parts are arranged in parallel has been developed for use in high output in a short wavelength band and branching in a LAN (Local Area Network) in optical communication. As for the semiconductor laser array, for example, “Monthly Semiconductor World” published in Press Journal, Inc. July 1984 issue, June the same year
Issued on 15th, P47-P52. This document describes a semiconductor laser array having a quantum well structure (MQW) of a multi-stripe structure having 40 stripes. This document also describes a dual wavelength integrated distributed feedback semiconductor laser.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】光ファイバ通信に用い
られる分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）では、
単一モ−ド発振が非常に重要であり、アナログ通信にお
いては低歪特性も重要な特性となる。ＤＦＢ−ＬＤは光
分布帰還構造として回折格子を持つが、その特性は回折
格子（グレーティング）の端面位相に依存する。回折格
子の端面位相は、半導体レーザ（半導体レーザチップ）
の端面が化合物半導体基板を劈開することによって形成
されることから制御不可能であり、ＤＦＢ−ＬＤが特性
を満たすかどうかは回折格子の端面位相に関する確率的
な議論となる。DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention In a distributed feedback semiconductor laser (DFB-LD) used for optical fiber communication,
Single mode oscillation is very important, and low distortion characteristics are also important characteristics in analog communication. The DFB-LD has a diffraction grating as an optical distributed feedback structure, and its characteristics depend on the end face phase of the diffraction grating (grating). The end face phase of the diffraction grating is a semiconductor laser (semiconductor laser chip)
Is not controllable because the end face of is formed by cleaving the compound semiconductor substrate, and whether the DFB-LD satisfies the characteristics is a probabilistic argument regarding the end face phase of the diffraction grating.

【０００６】本発明者等は、前記低歪特性について分析
検討した。低歪特性の最も重大な原因は、軸方向空間ホ
ールバーニングである。すなわち、回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザ装置は、共振器の中央部分で最も
光強度が高くなる。このため、共振器の中央部分での電
子の消費が高くなり、キャリア密度が低下して光の屈折
率が増大し、レーザ光の単一性が悪くなる。レーザ光の
単一性の低下は、そのまま歪特性の悪化を招く。The present inventors have analyzed and examined the low distortion characteristics. The most significant cause of low strain properties is axial space hole burning. That is, the distributed feedback semiconductor laser device having the diffraction grating has the highest light intensity in the central portion of the resonator. Therefore, the electron consumption in the central portion of the resonator is increased, the carrier density is lowered, the refractive index of light is increased, and the unity of laser light is deteriorated. The deterioration of the unity of the laser light directly leads to the deterioration of the distortion characteristics.

【０００７】そこで、本発明者等は、図１６の模式図に
示すような分布帰還型半導体レーザに対して、端面反射
率と規格化結合係数（κＬ）の最適化の検討を行い、下
記の知見を得た。Therefore, the inventors of the present invention examined the optimization of the end face reflectance and the normalized coupling coefficient (κL) for the distributed feedback semiconductor laser as shown in the schematic view of FIG. I got the knowledge.

【０００８】図１６の（ａ）は、半導体レーザ３０の活
性層（共振器）３１の全長Ｌに亘って回折格子３２を有
しかつ半導体レーザ３０の両端面からレーザ光３３を出
射させる屈折率結合型の分布帰還型半導体レーザ（均一
回折格子屈折率結合型）である。また、図１６の（ｂ）
は、活性層３１に沿いかつ定在波の節の部分に吸収層３
４を設けた吸収型回折格子３５を有する利得結合型の分
布帰還型半導体レーザ（均一回折格子利得結合型）であ
る。なお、図１６においては、レーザ光３３は前方光の
みを記載してある。FIG. 16A shows a refractive index that has a diffraction grating 32 over the entire length L of an active layer (resonator) 31 of a semiconductor laser 30 and emits a laser beam 33 from both end faces of the semiconductor laser 30. It is a coupled distributed feedback semiconductor laser (uniform diffraction grating refractive index coupled type). 16 (b)
Is the absorption layer 3 along the active layer 31 and at the node of the standing wave.
4 is a gain coupling type distributed feedback semiconductor laser (uniform diffraction grating gain coupling type) having an absorption type diffraction grating 35 provided with 4. Note that in FIG. 16, only the forward light is shown as the laser light 33.

【０００９】これら構造の分布帰還型半導体レーザにお
ける前記端面反射率と規格化結合係数（κＬ）の最適化
の検討においては、λ／２周期の回折格子を有する位相
シフトのないＤＦＢレーザの回折格子の端面位相を１０
×１０通りを変えて目標特性を満たす歩留まりを求める
ことにより行った。In the investigation of the optimization of the end facet reflectivity and the normalized coupling coefficient (κL) in the distributed feedback semiconductor laser having these structures, a diffraction grating of a DFB laser having a λ / 2 period diffraction grating and having no phase shift is used. End face phase of 10
It was carried out by changing the × 10 patterns to obtain the yield satisfying the target characteristics.

【００１０】従来の屈折率結合型ＤＦＢ−ＬＤでは規格
化結合係数（κＬ）を最適化しても低歪歩留まりは２０
％程度である。In the conventional refractive index coupled DFB-LD, the low distortion yield is 20 even if the standardized coupling coefficient (κL) is optimized.
%.

【００１１】また両端面の反射率が１％，７０％となる
利得結合型ＤＦＢ−ＬＤ、あるいは利得結合と屈折率結
合の両方を持つ複素結合型ＤＦＢ−ＬＤにおいてκＬを
最適化したときの理論的な低歪歩留まりは３５％程度で
ある。A theory when κL is optimized in a gain-coupled DFB-LD having reflectances of 1% and 70% on both end surfaces or a complex-coupled DFB-LD having both gain coupling and refractive index coupling. The low strain yield is about 35%.

【００１２】アナログ通信用の屈折率結合型ＤＦＢ−Ｌ
Ｄは、アナログ通信で要求される低歪特性を満たす理論
的な歩留まりが非常に低く、κＬを最適化しても、２０
％程度である。Index-coupled DFB-L for analog communication
D has a very low theoretical yield satisfying the low distortion characteristics required for analog communication, and even if κL is optimized, it is 20
%.

【００１３】また、利得結合型ＤＦＢ−ＬＤ、あるいは
複素結合型ＤＦＢ−ＬＤにおいても、単にκＬを最適化
しても低歪歩留まりは小さかった。In the gain coupling type DFB-LD or the complex coupling type DFB-LD, the low distortion yield is small even if κL is simply optimized.

【００１４】しかしながら、利得結合型の分布帰還型半
導体レーザにおいては、規格化結合係数（κＬ）におけ
る利得結合成分κ_g Ｌや屈折率結合成分κ_i Ｌを適宜選
択することによって、定在波効果を大きくでき低歪歩留
まりの向上を図ることができることが判明した。すなわ
ち、半導体レーザ（半導体レーザチップ）の前方反射率
を３２％程度とし、後方反射率を９０％程度とすると、
κＬ＝ｉ０．５での低歪歩留まりが３１％程度と最も大
きくなることが判明した。However, in the gain coupling type distributed feedback semiconductor laser, the standing wave effect is obtained by appropriately selecting the gain coupling component κ _g L and the refractive index coupling component κ _i L in the normalized coupling coefficient (κL). It has been found that the value can be increased and the low distortion yield can be improved. That is, when the front reflectance of the semiconductor laser (semiconductor laser chip) is about 32% and the rear reflectance is about 90%,
It was found that the low strain yield at κL = i0.5 was the largest at about 31%.

【００１５】一方、分布帰還型半導体レーザを集積化し
て半導体レーザアレイを構成することについて検討した
が、各半導体レーザ部分でのレーザ光のバラツキが大き
く、通信用半導体レーザアレイとしては使用に適さない
ことが判明した。On the other hand, the integration of distributed feedback semiconductor lasers into a semiconductor laser array has been studied, but the laser light varies greatly among the semiconductor laser parts, and is not suitable for use as a semiconductor laser array for communication. It has been found.

【００１６】本発明の目的は、アナログ通信用ＤＦＢレ
ーザの低歪歩留まりの向上が達成できる利得結合型分布
帰還型半導体レーザを提供することにある。It is an object of the present invention to provide a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser capable of improving the low distortion yield of the DFB laser for analog communication.

【００１７】本発明の他の目的は、後方出力光に対する
前方出力光の比が常に安定化できる利得結合型分布帰還
型半導体レーザを提供することにある。Another object of the present invention is to provide a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser in which the ratio of front output light to rear output light can always be stabilized.

【００１８】本発明の他の目的は、利得結合型分布帰還
型半導体レーザ構造による安定した出力を有する半導体
レーザアレイを提供することにある。Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser array having a stable output with a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser structure.

【００１９】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の吸収型回折格子
を有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、利得
の周期的な攝動を生じさせる回折格子（吸収型回折格
子）を活性領域（共振器Ｌ）に沿って有する利得結合型
の分布帰還型半導体レーザである。吸収型回折格子は定
在波の節となる部分に吸収層が設けられるとともに、こ
の吸収層の一面側に屈折率調整層が設けられる構造とな
り、屈折率調整層および屈折率調整層上の吸収層はグレ
ーティング（回折格子）によって断続的に形成されてい
る。また、前記吸収型回折格子は半導体レーザの全長に
亘って形成されている。半導体レーザの出力端面となる
前方端面は劈開面となり、反射率が３２％（前方反射
率）となっている。また、前記半導体レーザの後方端面
には反射率が９０％（後方反射率）となる高反射膜が設
けられている。The outline of the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in the gain coupling type distributed feedback semiconductor laser having the absorption type diffraction grating of the present invention, a diffraction grating (absorption type diffraction grating) that causes periodic gain fluctuations is provided along the active region (resonator L). Is a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser. The absorption type diffraction grating has a structure in which an absorption layer is provided at the node that serves as a standing wave node, and a refractive index adjustment layer is provided on one side of this absorption layer. The layers are intermittently formed by a grating (diffraction grating). The absorption type diffraction grating is formed over the entire length of the semiconductor laser. The front end face, which is the output end face of the semiconductor laser, is a cleavage plane and has a reflectance of 32% (forward reflectance). Further, a highly reflective film having a reflectance of 90% (rear reflectance) is provided on the rear end surface of the semiconductor laser.

【００２１】本発明の吸収型回折格子を有する利得結合
型の分布帰還型半導体レーザにおいては、利得の周期的
な攝動の規格化結合係数κＬにおける利得結合成分κ_g
Ｌが０．５であるとともに、前記規格化結合係数κＬに
おける屈折率結合成分κ_i Ｌの絶対値（｜κ_i Ｌ｜）が
｜κ_i Ｌ｜＜０．３となるように構成されている。前記
利得結合係数κ_g および屈折率結合係数κ_i は前記吸収
型回折格子を形成する吸収層と屈折率調整層の厚さと組
成の選択によって決定されている。In the gain coupling type distributed feedback semiconductor laser having the absorption type diffraction grating of the present invention, the gain coupling component κ _{g at the} normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain.
L is 0.5 and the absolute value (| κ _i L |) of the refractive index coupling component κ _i L in the normalized coupling coefficient κ L is | κ _i L | <0.3. There is. The gain coupling coefficient κ _g and the refractive index coupling coefficient κ _i are determined by selecting the thickness and composition of the absorption layer and the refractive index adjusting layer forming the absorption type diffraction grating.

【００２２】本発明の他の実施例による吸収型回折格子
を有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、吸収
型回折格子を形成する吸収層と屈折率調整層からなる２
層が３組重ねられた構造となっている。A gain-coupled distributed feedback semiconductor laser having an absorption type diffraction grating according to another embodiment of the present invention comprises an absorption layer forming the absorption type diffraction grating and a refractive index adjusting layer.
It has a structure in which three layers are stacked.

【００２３】本発明の他の実施例による吸収型回折格子
を有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、前方
端面には反射率が７０％となる高反射膜が設けられるて
いるとともに、後方端面には反射率が９０％となる高反
射膜が設けられている。また、前記利得の周期的な攝動
の規格化結合係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが、０．３
＜κ_g Ｌ＜０．７となっている。A gain-coupled distributed feedback semiconductor laser having an absorption type diffraction grating according to another embodiment of the present invention is provided with a high reflection film having a reflectance of 70% on the front end face and at the rear. A highly reflective film having a reflectance of 90% is provided on the end face. Further, the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.3
<Κ _g L <0.7.

【００２４】本発明の他の実施例による吸収型回折格子
を有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、半導
体レーザの活性層に沿って設けられる吸収型回折格子が
部分的に設けられ、前記吸収型回折格子の延長部分にそ
れぞれ光増幅領域が設けられる構造となり、それぞれの
光増幅領域が実効的な反射率を有するように構成されて
いる。たとえば、前方光増幅領域Ｌ_a を長さ零として結
晶の劈開面とすることによって前方反射率を３２％と
し、後方光増幅領域Ｌ_b の長さを光増幅領域の増幅がｇ
倍となる長さとする。この場合、後方端面での反射率は
ｇ² ｒとなる。前記ｒは結晶の劈開面の反射率、すなわ
ち、０．３２であることから、ｇを１．４８倍に設定す
れば、後方反射率は０．７（７０％）となる。A gain-coupled distributed feedback semiconductor laser having an absorption diffraction grating according to another embodiment of the present invention is partially provided with an absorption diffraction grating provided along an active layer of the semiconductor laser. A structure is provided in which an optical amplification region is provided in each extended portion of the absorption type diffraction grating, and each optical amplification region is configured to have an effective reflectance. For example, the front light amplification region L _a has a length of zero and is a cleavage plane of the crystal to have a front reflectance of 32%, and the length of the rear light amplification region L _b is equal to the amplification of the light amplification region g.
Double the length. In this case, the reflectance on the rear end face is g ² r. Since r is the reflectance of the cleaved surface of the crystal, that is, 0.32, if g is set to 1.48 times, the rear reflectance is 0.7 (70%).

【００２５】本発明の一実施例による半導体レーザアレ
イは、同一構造の半導体レーザ部分を複数並列に配置し
た構造となっている。前記各半導体レーザ部分は、利得
の周期的な攝動を生じさせる吸収型回折格子を共振器Ｌ
に沿って有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザで
あり、前記吸収型回折格子は前記共振器全体に設けられ
る構造となっている。また、各半導体レーザ部分の前方
端面は結晶を劈開した面となり、反射率は３２％となっ
ている。また、各半導体レーザ部分の後方端面には高反
射膜が設けられ、反射率は９０％となっている。また、
半導体レーザ部分においては、利得の周期的な攝動の規
格化結合係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌは０．５である
とともに、前記屈折率結合成分κ_i Ｌの絶対値｜κ_i Ｌ
｜は｜κ_i Ｌ｜＜０．３となっている。The semiconductor laser array according to one embodiment of the present invention has a structure in which a plurality of semiconductor laser portions having the same structure are arranged in parallel. In each of the semiconductor laser portions, an absorption type diffraction grating that causes periodic fluctuations of gain is provided in the resonator L.
Is a gain-coupling type distributed feedback semiconductor laser having a structure in which the absorption diffraction grating is provided over the entire resonator. Further, the front end face of each semiconductor laser portion is a cleaved surface of the crystal, and the reflectance is 32%. A high reflection film is provided on the rear end face of each semiconductor laser portion, and the reflectance is 90%. Also,
The semiconductor in the laser portion, with gain coupling component kappa _g L of normalized coupling coefficient κL periodic攝動gain is 0.5, the absolute value of the refractive index coupling component κ _i L | κ _i L
| Is | κ _i L | <0.3.

【００２６】また、本発明の他の半導体レーザアレイ
は、各半導体レーザ部分の吸収型回折格子を形成する吸
収層と屈折率調整層からなる２層が３組重ねられた構造
となっている。Further, another semiconductor laser array of the present invention has a structure in which three pairs of two layers each including an absorption layer forming an absorption type diffraction grating of each semiconductor laser portion and a refractive index adjusting layer are stacked.

【００２７】[0027]

【作用】上記した手段によれば、本発明の分布帰還型半
導体レーザは、前方反射率が３２％となり、後方反射率
が９０％となり、かつ規格化結合係数κＬにおける利得
結合成分κ_g Ｌが０．５であるとともに、前記屈折率結
合成分κ_i Ｌの絶対値（｜κ_i Ｌ｜）が｜κ_i Ｌ｜＜
０．３となっていることから、高反射膜の存在によって
利得結合の定在波効果が大きくなり、単一波長歩留まり
が大きくなる。また、高反射膜を有することにより共振
器内の光子分布が平坦化し低歪歩留まりが向上する。ま
た、高反射膜により、前方／後方出力比が高くかつ均一
化される。According to the above means, the distributed feedback semiconductor laser of the present invention has a front reflectance of 32%, a rear reflectance of 90%, and a gain coupling component κ _g L at the normalized coupling coefficient κ L. 0.5, and the absolute value (| κ _i L |) of the refractive index coupling component κ _i L || κ _i L | <
Since it is 0.3, the standing wave effect of gain coupling becomes large due to the presence of the high reflection film, and the single wavelength yield becomes large. Further, by having the high reflection film, the photon distribution in the resonator is flattened and the low strain yield is improved. Further, the high reflection film makes the front / rear output ratio high and uniform.

【００２８】本発明の他の実施例においては、分布帰還
型半導体レーザの吸収型回折格子を形成する吸収層と屈
折率調整層からなる２層は３組重ねられた構造となって
いる。利得の周期的な変化を生じさせるためには、エッ
チングによって断続的な吸収層を確実に形成しなけれは
ならないが、吸収層と屈折率調整層からなる２層を３組
重た構造としておけば、エッチングのバラツキが生じて
も１乃至３層の吸収層のいずれかはエッチングされるこ
とになり、確実に断続的に設けられる吸収層は形成で
き、製造におけるエッチング余裕度が向上し、半導体レ
ーザの製造歩留まりが向上する。すなわち、この実施例
の場合は、回折格子の高さによらず屈折率の周期的変化
をほぼ零とすることが可能である。In another embodiment of the present invention, two sets of two layers, which are an absorption layer forming an absorption diffraction grating of a distributed feedback semiconductor laser and a refractive index adjusting layer, are stacked. In order to cause a periodic change in gain, an intermittent absorption layer must be surely formed by etching. However, if two layers consisting of an absorption layer and a refractive index adjusting layer are stacked three sets. Even if the etching variation occurs, any one of the absorption layers of 1 to 3 will be etched, and the absorption layer that is provided intermittently can be reliably formed, and the etching margin in manufacturing is improved. Manufacturing yield is improved. That is, in the case of this embodiment, it is possible to make the periodic change of the refractive index almost zero regardless of the height of the diffraction grating.

【００２９】本発明の他の実施例、すなわち、前方端面
と後方端面にそれぞれ高反射膜を有する利得結合型の分
布帰還型半導体レーザは、利得の周期的な攝動を生じさ
せる規格化結合係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが、０．
３＜κ_g Ｌ＜０．７となっていることから、利得結合の
定在波効果が大きくなり、単一波長歩留まりが大きくな
る。また、高反射膜を有することにより共振器内の光子
分布が平坦化し低歪歩留まりが向上する。Another embodiment of the present invention, that is, a gain-coupling type distributed feedback semiconductor laser having high reflection films on the front and rear end faces, respectively, has a standardized coupling coefficient that causes periodic gain fluctuations. The gain coupling component κ _g L of κL is 0.
Since 3 <κ _g L <0.7, the standing wave effect of gain coupling becomes large and the single wavelength yield becomes large. Further, by having the high reflection film, the photon distribution in the resonator is flattened and the low strain yield is improved.

【００３０】本発明の他の実施例、すなわち、半導体レ
ーザの活性層に沿って設けられる吸収型回折格子を部分
的に設け、前記吸収型回折格子の延長部分にそれぞれ光
増幅領域を設ける構造の場合は、高反射膜を形成するこ
となく、吸収型回折格子を部分的形成するだけで吸収型
回折格子の両端に実効的な反射領域を形成でき、製造工
程の短縮化が達成できる。Another embodiment of the present invention, that is, a structure in which an absorption type diffraction grating provided along the active layer of a semiconductor laser is partially provided and an optical amplification region is provided in each extension of the absorption type diffraction grating. In this case, an effective reflection region can be formed at both ends of the absorption type diffraction grating only by partially forming the absorption type diffraction grating without forming a high reflection film, and the manufacturing process can be shortened.

【００３１】本発明の半導体レーザアレイは、同一構造
の吸収型回折格子構造の半導体レーザ部分を複数並列に
配置した構造となっている。また、吸収型回折格子の前
方反射率は３２％となり、後方反射率は９０％となり、
かつ利得の周期的な攝動の規格化結合係数κＬの利得結
合成分κ_g Ｌは０．５であるとともに、前記屈折率結合
成分κ_i Ｌの絶対値｜κ_i Ｌ｜は｜κ_i Ｌ｜＜０．３と
なっている。この結果、高反射膜の存在によって利得結
合の定在波効果が大きくなり、単一波長歩留まりが大き
くなる。また、高反射膜を有することにより共振器内の
光子分布が平坦化し低歪歩留まりが向上する。また、高
反射膜の存在によって、各半導体レーザ部分における後
方出力に対する前方出力の比率（前方／後方出力比）が
均一化し、かつ高出力となるためレーザアレイとして安
定動作する。The semiconductor laser array of the present invention has a structure in which a plurality of semiconductor laser portions having the same structure as the absorption type diffraction grating structure are arranged in parallel. Further, the absorption type diffraction grating has a front reflectance of 32% and a rear reflectance of 90%,
In addition, the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.5, and the absolute value | κ _i L | of the refractive index coupling component κ _i L is | κ _i L. | <0.3. As a result, the presence of the highly reflective film enhances the standing wave effect of gain coupling and increases the single wavelength yield. Further, by having the high reflection film, the photon distribution in the resonator is flattened and the low strain yield is improved. In addition, the presence of the high reflection film makes the ratio of the front output to the rear output (front / rear output ratio) in each semiconductor laser portion uniform and increases the output, so that the laser array operates stably.

【００３２】また、本発明の他の半導体レーザアレイ
は、各半導体レーザ部分の吸収型回折格子を形成する吸
収層と屈折率調整層からなる２層が３組重ねられた構造
となっている。利得の周期的な変化を生じさせるために
は、エッチングによって断続的な吸収層を確実に形成し
なけれはならないが、吸収層と屈折率調整層からなる２
層を３組重た構造としておけば、エッチングのバラツキ
が生じても１乃至３層の吸収層のいずれかはエッチング
されることになり、確実に断続的に設けられる吸収層は
形成でき、製造におけるエッチング余裕度が向上し、半
導体レーザアレイの製造歩留まりが向上する。すなわ
ち、この実施例の場合は、回折格子の高さによらず屈折
率の周期的変化をほぼ零とすることが可能である。In addition, another semiconductor laser array of the present invention has a structure in which two sets of two layers each including an absorption layer forming an absorption type diffraction grating of each semiconductor laser portion and a refractive index adjusting layer are stacked. In order to cause a periodic change in gain, an intermittent absorption layer must be surely formed by etching, but it is composed of an absorption layer and a refractive index adjusting layer.
If three layers are stacked, even if there is a variation in etching, any one of the absorption layers of 1 to 3 will be etched, and the absorption layer that is provided intermittently can be reliably formed. In this case, the etching margin is improved and the manufacturing yield of the semiconductor laser array is improved. That is, in the case of this embodiment, it is possible to make the periodic change of the refractive index almost zero regardless of the height of the diffraction grating.

【００３３】[0033]

【実施例】以下図面を参照して本発明の第１実施例につ
いて説明する。図１は本発明の第１実施例による利得結
合型の分布帰還型半導体レーザを示す一部を切り欠いた
模式的斜視図、図２は同じく活性層に沿う断面における
利得結合型の分布帰還型半導体レーザを示す模式的断面
図、図３は同じく半導体レーザの後方端面の高反射膜を
示す模式的断面図、図４〜図６は第１実施例の半導体レ
ーザの製造における所定工程での図であり、図４は化合
物半導体基板を示す正面図、図５は主面に所望の半導体
層を形成した後、主面に吸収型回折格子を形成した化合
物半導体基板の模式的断面図、図６は前記化合物半導体
基板の主面側を部分的にエッチングした状態を示す模式
的断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially cutaway schematic perspective view showing a gain coupling type distributed feedback semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a gain coupling type distributed feedback type in a section along the active layer. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor laser, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a highly reflective film on the rear end face of the semiconductor laser, and FIGS. 4 to 6 are views at predetermined steps in manufacturing the semiconductor laser of the first embodiment. FIG. 4 is a front view showing a compound semiconductor substrate, FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a compound semiconductor substrate in which a desired semiconductor layer is formed on a main surface, and then an absorption type diffraction grating is formed on the main surface. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the main surface side of the compound semiconductor substrate is partially etched.

【００３４】ここで、第１実施例の半導体レーザ３０の
構造を説明する前に、第１実施例の半導体レーザ３０が
如何にしてこのような構造に設定されたかの拠り所につ
いて説明する。Before explaining the structure of the semiconductor laser 30 of the first embodiment, the basis of how the semiconductor laser 30 of the first embodiment has such a structure will be described.

【００３５】第１実施例の半導体レーザ３０は、以下の
計算のもとに決定された一実施例である。すなわち、本
発明者等は、図１６に示される均一回折格子屈折率結合
型ＤＦＢレーザ，均一回折格子利得結合型ＤＦＢレー
ザ，部分回折格子屈折率結合型ＤＦＢレーザを対象とし
て計算を行った。これらのＤＦＢレーザは、レーザ光の
波長λが１．３μｍ帯のものであり、回折格子（グレー
ティング）のピッチは２００ｎｍとなる位相シフトのな
いＤＦＢレーザであり、かつ共振器長Ｌは３００μｍと
なっている。The semiconductor laser 30 of the first embodiment is an embodiment determined based on the following calculation. That is, the present inventors performed calculations for the uniform diffraction grating refractive index coupled DFB laser, the uniform diffraction grating gain coupled DFB laser, and the partial diffraction grating refractive index coupled DFB laser shown in FIG. These DFB lasers have a wavelength λ of laser light in the 1.3 μm band, a pitch of a diffraction grating (grating) of 200 nm and no phase shift, and a cavity length L of 300 μm. ing.

【００３６】図１６の（ａ）に示す均一回折格子屈折率
結合型ＤＦＢレーザは、半導体レーザ（半導体レーザチ
ップ）の両端面にＡＲ膜（前方反射率１％，後方反射率
を３２％）が形成されている。また、図１６の（ｂ）に
示す均一回折格子利得結合型ＤＦＢレーザは、ＨＲ膜
（前方反射率３２％，後方反射率を９０％）が形成され
ている。The uniform diffraction grating refractive index coupling type DFB laser shown in FIG. 16A has an AR film (front reflectance 1%, rear reflectance 32%) on both end faces of a semiconductor laser (semiconductor laser chip). Has been formed. The uniform diffraction grating gain coupled DFB laser shown in FIG. 16B has an HR film (front reflectance 32%, rear reflectance 90%).

【００３７】これらのＤＦＢレーザにおける解析は、ま
ず速度方程式と結合波方程式に基づいて、軸方向空間ホ
ールバーニングを考慮した静的な特性を求め、求められ
た静特性から、光子寿命τ_phを共振器内部の光子密度ｐ
の関数τ_ph（ｐ）と表して小信号解析により３次相互変
調歪み（ＩＤＭ３）を求めた。In the analysis of these DFB lasers, first, based on the velocity equation and the coupled wave equation, the static characteristics in consideration of the axial space hole burning are obtained, and the photon lifetime τ _ph is resonated from the obtained static characteristics. Photon density p inside the vessel
The third-order intermodulation distortion (IDM3) was obtained by a small signal analysis by expressing it as a function τ _ph (p) of

【００３８】つぎに、ＡＲ膜（低反射膜）やＨＲ膜（高
反射膜）を有するＤＦＢレーザの低歪歩留まりを求める
ために、前記各ＤＦＢレーザの解析結果からしきい値利
得（閾値利得）の駆動電流に対する変化ｄ（α_thＬ）と
３次相互変調歪み（ＩＤＭ３）の関係を求め、アナログ
レーザに要求される低歪の条件（変調度ｍ＝２０％でＩ
ＤＭ３＜−７０ｄＢ）を満たすためのｄ（α_thＬ）の範
囲を決定する。Next, in order to obtain the low strain yield of the DFB laser having the AR film (low reflection film) and the HR film (high reflection film), the threshold gain (threshold gain) is obtained from the analysis result of each DFB laser. Of the third-order intermodulation distortion (IDM3) and the change d (α _th L) with respect to the drive current of the above, the low distortion condition (modulation degree m = 20% I
The range of d (α _th L) for satisfying DM3 <−70 dB is determined.

【００３９】最後にＡＲ膜−ＨＲ膜を有する各ＤＦＢレ
ーザの端面位相を１０×１０通りを変えたときの駆動電
流に対する閾値利得の駆動電流に対する変化ｄ（α
_thＬ）および閾値利得差Δα_thＬから低歪歩留まりを求
めた。Finally, when the end face phase of each DFB laser having the AR film-HR film is changed in 10 × 10 ways, the change d (α) in the threshold gain with respect to the drive current with respect to the drive current.
_th L) and the threshold gain difference Δα _th L, the low strain yield was obtained.

【００４０】結果として、利得結合型ＤＦＢレーザの優
秀性が確認できたわけであるが、これは、以下に示す利
得結合型の規格化結合係数（κＬ）の検討によるもので
ある。結合係数κは次式のように表される。As a result, the superiority of the gain-coupled DFB laser was confirmed, which is due to the examination of the gain-coupling type normalized coupling coefficient (κL) shown below. The coupling coefficient κ is expressed by the following equation.

【００４１】[0041]

【数１】 κ＝κ_i ＋ｉκ_g （１） ここで、κ_i は屈折率結合係数（ｃｍ~¹）、κ_g は利得
結合係数（ｃｍ~¹）である。## EQU1 ## κ = κ _i + _i κ _g (1) where κ _i is the refractive index coupling coefficient (cm to ¹ ) and κ _g is the gain coupling coefficient (cm to ¹ ).

【００４２】また、電界に対するレーザ共振器内の軸方
向（ｚ軸方向）の利得α（ｚ）を次式で表すと、Further, when the gain α (z) in the axial direction (z-axis direction) in the laser resonator with respect to the electric field is expressed by the following equation,

【００４３】[0043]

【数２】 α（ｚ）＝α₀ ＋Δαｃｏｓ（２β₀ ｚ＋Ω） （２） ここで、α₀ は利得平均（ｃｍ~¹）、Δαは利得振幅
（ｃｍ~¹）、β₀ はブラッグ波数（ｃｍ~¹）、Ωはｚ＝
０における利得変化の位相である。## EQU2 ## α (z) = α ₀ + Δα cos (2β ₀ z + Ω) (2) where α ₀ is the gain average (cm to ¹ ), Δα is the gain amplitude (cm to ¹ ), and β ₀ is the Bragg wave number ( cm ~ ¹ ), Ω is z =
It is the phase of the gain change at zero.

【００４４】利得結合係数κg は次式で表される。The gain coupling coefficient κg is expressed by the following equation.

【００４５】[0045]

【数３】 (Equation 3)

【００４６】（２），（３）式より、α（ｚ）の最小値
α_min は次式となる。From the expressions (2) and (3), the minimum value α _min of α (z) is given by the following expression.

【００４７】[0047]

【数４】 α_min ＝α₀ −Δα＝α₀ −２κ_g （４） α₀ ＜０となる領域で、光は吸収される。利得結合型に
対しては、α_min ＜０となったとき、α_min を共振器損
失として解析を行った。(4) α _min = α ₀ −Δα = α ₀ −2κ _g (4) Light is absorbed in the region where α ₀ <0. For the gain coupling type, when α _min <0, the analysis was performed with α _min as the resonator loss.

【００４８】一方、利得結合型ＤＦＢレーザの製造にお
いて、屈折率結合係数κ_i を零に製造することは極めて
困難であり、実際に製造される利得結合型ＤＦＢレーザ
は、屈折率結合成分κ_i Ｌと利得結合成分κ_g Ｌを有す
る均一回折格子複素結合型ＤＦＢレーザとなる。On the other hand, in the manufacture of the gain coupled DFB laser, it is extremely difficult to manufacture the refractive index coupling coefficient κ _i to zero, and the actually manufactured gain coupled DFB laser has a refractive index coupling component κ _i. It becomes a uniform diffraction grating complex coupling type DFB laser having L and a gain coupling component κ _g L.

【００４９】そこで、第１実施例以下の実施例において
は、吸収層の高さと、吸収層を構成するＩｎＧａＡｓＰ
の組成を適宜選択して利得結合成分κ_g Ｌを決定する。
また、前記吸収層の一面側に設けられる屈折率調整層の
高さと、屈折率調整層を構成するＩｎＧａＡｓＰの組成
を適宜選択して屈折率結合成分κ_i Ｌを決定する。しか
し、実際には利得結合成分κ_g Ｌおよび屈折率結合成分
κ_i Ｌの数値は、吸収層や屈折率調整層だけで決まるも
のではなく、前記吸収層と屈折率調整層とが影響しあ
い、吸収層や屈折率調整層そのものだけで決定されるも
のではない。したがって、前記吸収層や屈折率調整層を
選択することによって所望の利得結合成分κ_g Ｌや屈折
率結合成分κ_i Ｌを得る。Therefore, in the first and subsequent embodiments, the height of the absorption layer and the InGaAsP forming the absorption layer are set.
The composition of is appropriately selected to determine the gain coupling component κ _g L.
The refractive index coupling component κ _i L is determined by appropriately selecting the height of the refractive index adjusting layer provided on the one surface side of the absorption layer and the composition of InGaAsP forming the refractive index adjusting layer. However, actually, the numerical values of the gain coupling component κ _g L and the refractive index coupling component κ _i L are not determined only by the absorbing layer and the refractive index adjusting layer, but the absorbing layer and the refractive index adjusting layer influence each other, It is not determined only by the absorption layer or the refractive index adjusting layer itself. Therefore, desired gain coupling component κ _g L and refractive index coupling component κ _i L are obtained by selecting the absorption layer or the refractive index adjusting layer.

【００５０】第１実施例の利得結合型の分布帰還型半導
体レーザ（半導体レーザ）３０は、図１および図２に示
す構造となっている。この半導体レーザ３０は、埋め込
みヘテロ構造の半導体レーザとなり、断面中央部分に括
れたメサ部２０を有し、メサ部２０の両側に埋込層２１
を有する構造となっている。前記埋込層２１は、３層と
なり、下層から上層に向かって順次ｎ型埋込層１５，ｐ
型ブロック層１６，ｎ型埋込層１７となっている。The gain-coupled distributed feedback semiconductor laser (semiconductor laser) 30 of the first embodiment has the structure shown in FIGS. This semiconductor laser 30 is a semiconductor laser having a buried hetero structure, has a mesa portion 20 constricted in a central portion of a cross section, and has buried layers 21 on both sides of the mesa portion 20.
It has a structure having. The buried layer 21 has three layers, and the n-type buried layers 15 and p are sequentially arranged from the lower layer to the upper layer.
The type block layer 16 and the n-type buried layer 17 are formed.

【００５１】半導体レーザ３０の中央線に沿って一部で
あるいは全部で断面化した図が、図１および図２であ
る。これらの図において、上方から下方に向かって、１
μｍ程度の厚さのｐ型電極２、厚さ１．１μｍ程度のＩ
ｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３、厚さ１〜３μｍ
程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型クラッド層（１）
４、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型クラ
ッド層（２）５、厚さ０．１〜０．３μｍ程度のＩｎＧ
ａＡｓＰからなる吸収層６、厚さ０．５μｍ程度のＩｎ
ＧａＡｓＰ（またはＩｎＰでもよい）からなる屈折率調
整層７、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型
ガイド層８、厚さ０．１〜０．２μｍ程度のＩｎＧａＡ
ｓＰからなる活性層９、厚さ１〜２μｍ程度のＩｎＧａ
ＡｓＰからなるｎ型ガイド層１０、厚さ５０μｍ程度の
ＩｎＰからなるｎ型基板１１、厚さ１μｍ程度のＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕからなるｎ型電極１２が配置されている。FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views partially or wholly taken along the center line of the semiconductor laser 30. In these figures, from top to bottom, 1
The p-type electrode 2 having a thickness of about μm, and the I having a thickness of about 1.1 μm
Contact layer 3 made of nGaAsP, thickness 1-3 μm
P-type clad layer made of InGaAsP (1)
4, p-type clad layer (2) 5 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, InG having a thickness of about 0.1 to 0.3 μm
Absorption layer 6 made of aAsP, In having a thickness of about 0.5 μm
Refractive index adjusting layer 7 made of GaAsP (or InP), p-type guide layer 8 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, InGaA having a thickness of about 0.1 to 0.2 μm
Active layer 9 made of sP, InGa having a thickness of about 1 to 2 μm
N-type guide layer 10 made of AsP, n-type substrate 11 made of InP having a thickness of about 50 μm, Ti / having a thickness of about 1 μm
An n-type electrode 12 made of Pt / Au is arranged.

【００５２】前記半導体レーザ３０において、出力端面
となる前方端面は結晶の劈開による面となり、前方反射
率は３２％となる。また、モニター用端面となる後方端
面には、高反射膜（ＨＲ）１が設けられている。高反射
膜１は後方反射率が９０％となるように、図３に示すよ
うに、４層構造となっている。いずれの層もλ／４の厚
さとなり、半導体レーザ３０の端面からアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）層２４，ＳｉＯ₂ 膜２５，ａ−Ｓｉ
層２６，ＳｉＯ₂ 膜２７と重なる構造となっている。な
お、高反射膜の反射率は、前記ａ−Ｓｉ層とＳｉＯ₂ 膜
を一単位として数単位を重ねることにより、あるいは他
の成分からなる膜を入れることによって所望の反射率を
得ることができる。また、レーザ光（誘導放出光）の波
長を１．５５μｍ帯とする結晶の場合の劈開面の反射率
は３０％となる。本発明の半導体レーザは光通信用で長
波長を使用することから、１．５５μｍ帯の半導体レー
ザも含むものとなる。In the semiconductor laser 30, the front end face, which is the output end face, is a surface formed by the cleavage of the crystal, and the front reflectance is 32%. Further, a high reflection film (HR) 1 is provided on the rear end face which is the end face for monitoring. The high reflection film 1 has a four-layer structure as shown in FIG. 3 so that the back reflectance is 90%. Each layer has a thickness of λ / 4, and the amorphous silicon (a-Si) layer 24, the SiO ₂ film 25, and a-Si are formed from the end face of the semiconductor laser 30.
It has a structure overlapping the layer 26 and the SiO ₂ film 27. Regarding the reflectance of the high reflection film, a desired reflectance can be obtained by stacking several units of the a-Si layer and the SiO ₂ film as one unit, or by inserting a film made of another component. . Further, the reflectance of the cleaved surface is 30% in the case of a crystal in which the wavelength of laser light (stimulated emission light) is in the 1.55 μm band. Since the semiconductor laser of the present invention is used for optical communication and has a long wavelength, it also includes a semiconductor laser in the 1.55 μm band.

【００５３】半導体レーザ３０はＤＦＢレーザとなり、
回折格子（グレーティング）３２のピッチは２００ｎｍ
となっている。回折格子はシフトのないλ／２の半導体
レーザとなり、１．３μｍ帯のレーザ光３３（前方光３
３ａ，後方光３３ｂ）を半導体レーザ（半導体レーザチ
ップ）３０の両端から発光（出射）する。The semiconductor laser 30 is a DFB laser,
The pitch of the diffraction grating (grating) 32 is 200 nm
Has become. The diffraction grating will be a λ / 2 semiconductor laser with no shift, and the laser light 33 (forward light 3
3a, backward light 33b) is emitted (emits) from both ends of the semiconductor laser (semiconductor laser chip) 30.

【００５４】前記グレーティング３２は、吸収層６，屈
折率調整層７，ｐ型ガイド層８に亘って設けられてい
る。前記吸収層６は共振器軸方向に利得の周期的な変化
を生じさせるための層であり、屈折率調整層７は前記吸
収層６によって生じる屈折率の周期的な変化を低減する
ための層となる。The grating 32 is provided over the absorption layer 6, the refractive index adjusting layer 7, and the p-type guide layer 8. The absorption layer 6 is a layer for causing a periodic change in gain in the cavity axis direction, and the refractive index adjusting layer 7 is a layer for reducing a periodic change in the refractive index caused by the absorption layer 6. Becomes

【００５５】このような半導体レーザ３０においては、
吸収型回折格子の規格化結合係数（κＬ）の利得結合係
数κ_g は０．５が選択され、かつ屈折率結合係数κ_i は
絶対値で０．３以下となるものとする。In such a semiconductor laser 30,
The gain coupling coefficient κ _g of the normalized coupling coefficient (κL) of the absorption type diffraction grating is selected to be 0.5, and the refractive index coupling coefficient κ _i is 0.3 or less in absolute value.

【００５６】規格化結合係数（κＬ）の結合成分κは、
前記（１）の式によって与えられ、屈折率結合係数κ_i
および利得結合係数κ_g が関与する。利得結合係数κ_g
は前記吸収層６の厚さとその層を形成するＩｎＧａＡｓ
Ｐの組成によって略決まり、屈折率結合係数κ_i は前記
屈折率調整層７の厚さとその層を形成するＩｎＧａＡｓ
Ｐの組成によって略決まる。また、各利得結合係数κ_g
と屈折率結合係数κ_iは、吸収層６と屈折率調整層７相
互が影響しあう。ここでは、吸収層６の厚さを０．１〜
０．３μｍとするとともに、屈折率調整層７の厚さを
０．５μｍとし、利得結合成分κ_g Ｌを０．５とさせ
る。また、屈折率結合成分κ_i Ｌは零のものが最も低歪
歩留まりが高くなる。しかし、低歪歩留まりの使用範囲
を考慮した場合、後述のように絶対値で０．３以下のも
のであれば充分アナログ光通信に使用できるものであ
る。The coupling component κ of the normalized coupling coefficient (κL) is
Given by the equation (1), the refractive index coupling coefficient κ _i
And the gain coupling coefficient κ _g . Gain coupling coefficient κ _g
Is the thickness of the absorption layer 6 and InGaAs forming the layer.
The refractive index coupling coefficient κ _i is substantially determined by the composition of P, and the refractive index coupling coefficient κ _i is the thickness of the refractive index adjusting layer 7 and the InGaAs forming the layer.
It is substantially determined by the composition of P. Also, each gain coupling coefficient κ _g
The refractive index coupling coefficient κ _i is influenced by the absorption layer 6 and the refractive index adjusting layer 7. Here, the absorption layer 6 has a thickness of 0.1 to
The thickness of the refractive index adjusting layer 7 is set to 0.5 μm, and the gain coupling component κ _g L is set to 0.5. Further, when the refractive index coupling component κ _i L is zero, the distortion yield is highest. However, in consideration of the usage range of low distortion yield, an absolute value of 0.3 or less can be sufficiently used for analog optical communication as described later.

【００５７】なお、利得結合成分κ_g Ｌを０．５とする
場合においては、前記吸収層６の厚さ（高さ）を０．１
５μｍとし、吸収層６を構成するＩｎＧａＡｓＰの混晶
比をＩｎ_0.76Ｇａ_0.24Ａｓ_0.55Ｐ_0.45とする。また、屈
折率結合成分κ_i Ｌを零とする場合には、前記屈折率調
整層７の厚さ（高さ）を０．１μｍとし、屈折率調整層
７をＩｎＰとする。前記屈折率結合成分κ_i Ｌを絶対値
で０．３以下とする場合には、前記屈折率調整層７の厚
さ（高さ）は０．０５〜０．１５μｍ程度となるととも
に、屈折率調整層７をＩｎＰとする。When the gain coupling component κ _g L is 0.5, the thickness (height) of the absorption layer 6 is 0.1.
The mixed crystal ratio of InGaAsP constituting the absorption layer 6 is 5 μm and In _0.76 Ga _0.24 As _0.55 P _0.45 . When the refractive index coupling component κ _i L is zero, the thickness (height) of the refractive index adjusting layer 7 is 0.1 μm and the refractive index adjusting layer 7 is InP. When the absolute value of the refractive index coupling component κ _i L is 0.3 or less, the thickness (height) of the refractive index adjusting layer 7 is about 0.05 to 0.15 μm and the refractive index is The adjustment layer 7 is InP.

【００５８】つぎに、第１実施例の半導体レーザ３０の
製造について簡単に説明する。図４に示すように、最初
に化合物半導体基板、すなわちＩｎＰからなる数百μｍ
のｎ型基板１１が用意される。Next, the manufacture of the semiconductor laser 30 of the first embodiment will be briefly described. As shown in FIG. 4, first, a compound semiconductor substrate, that is, several hundred μm made of InP
The n-type substrate 11 is prepared.

【００５９】つぎに、ＭＯＣＶＤ技術等によって、前記
ｎ型基板１１上に化合物半導体層、すなわち、厚さ１〜
２μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型ガイド層１
０、厚さ０．１〜０．２μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰから
なる活性層９、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからな
るｐ型ガイド層８、厚さ０．１μｍ程度のＩｎＧａＡｓ
Ｐ（またはＩｎＰでもよい）からなる屈折率調整層７、
厚さ０．１〜０．３μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなる
吸収層６が順次形成される。Next, a compound semiconductor layer, that is, a thickness of 1 to 1 is formed on the n-type substrate 11 by MOCVD or the like.
N-type guide layer 1 made of InGaAsP having a thickness of about 2 μm
0, an active layer 9 made of InGaAsP having a thickness of about 0.1 to 0.2 μm, a p-type guide layer 8 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, and InGaAs having a thickness of about 0.1 μm.
A refractive index adjusting layer 7 made of P (or InP),
The absorption layer 6 of InGaAsP having a thickness of about 0.1 to 0.3 μm is sequentially formed.

【００６０】つぎに、吸収層６，屈折率調整層７，ｐ型
ガイド層８に達するように回折格子（グレーティング）
３２を形成する。この実施例の場合では、半導体レーザ
３０は１．３μｍ帯のレーザ光（誘導放出光）を発光す
る。また、このグレーティングにおいて、利得結合成分
κ_g Ｌが０．５となり、屈折率結合成分κ_i Ｌが絶対値
で０．３以下となるように、前記吸収層６の高さを決め
る。Next, a diffraction grating (grating) is formed so as to reach the absorption layer 6, the refractive index adjusting layer 7, and the p-type guide layer 8.
32 is formed. In the case of this embodiment, the semiconductor laser 30 emits laser light (stimulated emission light) in the 1.3 μm band. In this grating, the height of the absorption layer 6 is determined so that the gain coupling component κ _g L becomes 0.5 and the refractive index coupling component κ _i L becomes 0.3 or less in absolute value.

【００６１】前記吸収層６および屈折率調整層７はつぎ
のように設定される。すなわち、利得結合成分κ_g Ｌを
０．５とする場合においては、前記吸収層６の厚さ（高
さ）を０．１μｍとし、吸収層６を構成するＩｎＧａＡ
ｓＰの混晶比をＩｎ_0.76Ｇａ_0.24Ａｓ_0.55Ｐ_0.45とす
る。また、屈折率結合成分κ_i Ｌを零とする場合には、
前記屈折率調整層７の厚さ（高さ）を０．１μｍとし、
屈折率調整層７をＩｎＰとする。前記屈折率結合成分κ
_i Ｌを絶対値で０．３以下とする場合には、前記屈折率
調整層７の厚さ（高さ）は０．０５〜０．１５μｍ程度
となるとともに、屈折率調整層７をＩｎＰとする。The absorption layer 6 and the refractive index adjusting layer 7 are set as follows. That is, when the gain coupling component κ _g L is set to 0.5, the thickness (height) of the absorption layer 6 is set to 0.1 μm, and InGaA forming the absorption layer 6 is formed.
The mixed crystal ratio of sP is In _0.76 Ga _0.24 As _0.55 P _0.45 . When the refractive index coupling component κ _i L is set to zero,
The thickness (height) of the refractive index adjusting layer 7 is 0.1 μm,
The refractive index adjusting layer 7 is InP. The refractive index coupling component κ
_{When the} absolute value of iL is 0.3 or less, the thickness (height) of the refractive index adjusting layer 7 is about 0.05 to 0.15 μm, and the refractive index adjusting layer 7 is made of InP. To do.

【００６２】つぎに、図６に示すように、前記吸収層６
上に厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型クラ
ッド層（２）５を形成する。このｐ型クラッド層（２）
５は、前記回折格子３２を埋め込み、上面が平坦なもの
となる。Next, as shown in FIG. 6, the absorption layer 6
A p-type clad layer (2) 5 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm is formed on the upper surface. This p-type clad layer (2)
No. 5 has the diffraction grating 32 embedded therein and has a flat upper surface.

【００６３】つぎに、図６に示すように、前記ｎ型基板
１１の中央、すなわち、前記ｐ型クラッド層（２）５の
上に部分的にホトレジスト膜４０を形成するとともに、
前記ホトレジスト膜４０の両側をｎ型基板１１の表層部
分にまで達するようにメサエッチングを施す。これによ
り、幅が数μｍとなるメサ部２０が形成される。Next, as shown in FIG. 6, a photoresist film 40 is partially formed on the center of the n-type substrate 11, that is, on the p-type cladding layer (2) 5.
Mesa etching is performed so that both sides of the photoresist film 40 reach the surface layer portion of the n-type substrate 11. As a result, the mesa portion 20 having a width of several μm is formed.

【００６４】つぎに、エッチングによって窪んだ領域部
分に埋込層２１を、たとえば、ＭＯＣＶＤ技術によって
形成する。すなわち、露出したｎ型基板１１上には、厚
さがそれぞれ０．５〜１μｍ程度となるいずれもＩｎＰ
からなるｎ型埋込層１５，ｐ型ブロック層１６，ｎ型埋
込層１７が形成される。Next, the buried layer 21 is formed in the region recessed by etching, for example, by the MOCVD technique. That is, on the exposed n-type substrate 11, each of InP having a thickness of about 0.5 to 1 μm is formed.
The n-type buried layer 15, the p-type block layer 16, and the n-type buried layer 17 are formed.

【００６５】つぎに、前記ホトレジスト膜４０をを除去
した後、再びＭＯＣＶＤによって、前記ｎ型基板１１の
主面側、すなわち上面側に厚さ１〜３μｍ程度のＩｎＧ
ａＡｓＰからなるｐ型クラッド層（１）４および厚さ１
μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３を形
成する（図１参照）。Next, after removing the photoresist film 40, the InG having a thickness of about 1 to 3 μm is again formed on the main surface side, that is, the upper surface side of the n-type substrate 11 by MOCVD.
p-type cladding layer (1) 4 made of aAsP and thickness 1
A contact layer 3 made of InGaAsP having a thickness of about μm is formed (see FIG. 1).

【００６６】つぎに、前記ｎ型基板１１の裏面をエッチ
ングしてｎ型基板１１の厚さを５０μｍ程度に形成する
とともに、厚さ１μｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる
ｎ型電極１２を形成する。また、前記コンタクト層３の
上面には同様の金系からなる１μｍ程度の厚さのｐ型電
極２を形成する（図１参照）。Next, the back surface of the n-type substrate 11 is etched to form the n-type substrate 11 with a thickness of about 50 μm, and the n-type electrode 12 made of Ti / Pt / Au with a thickness of about 1 μm is formed. To do. On the upper surface of the contact layer 3, a p-type electrode 2 made of the same gold and having a thickness of about 1 μm is formed (see FIG. 1).

【００６７】本発明者による計算による結果からすれ
ば、第１実施例の利得結合型の分布帰還型半導体レーザ
３０は以下のような効果を奏する。From the result of calculation by the present inventor, the gain coupling type distributed feedback semiconductor laser 30 of the first embodiment has the following effects.

【００６８】図７は本発明の利得結合型ＤＦＢレーザが
低歪歩留まりに対して優れていることを示すグラフであ
る。すなわち、図７は、低反射膜（ＡＲ：前方反射率１
％）と高反射膜（ＨＲ：後方反射率７０％）を有する屈
折率結合型ＤＦＢレーザの低歪歩留まりのκＬ依存性の
計算結果を示すグラフ（ａ）と、両端面に高反射膜（Ｈ
Ｒ：前方反射率３２％，後方反射率９０％）を付けた利
得結合型ＤＦＢレーザの低歪歩留まりのκＬ依存症の計
算結果を示すグラフ（ｂ）である。同図では○，□，△
で示す３本の線で計算結果を示してある。○で表記され
る線は閾値利得差Δα_thＬ＞０．２０の場合の結果を示
し、□で表記される線は閾値利得差Δα_thＬ＞０．１０
の場合の結果を示し、△で表記される線は閾値利得差Δ
α_thＬ＞０．０５の場合の結果を示す。FIG. 7 is a graph showing that the gain-coupled DFB laser of the present invention is excellent in low distortion yield. That is, FIG. 7 shows a low reflection film (AR: front reflectance 1
%) And a high reflection film (HR: back reflectance 70%), a graph (a) showing a calculation result of κL dependence of a low strain yield of a refractive index coupled DFB laser and a high reflection film (H
R is a graph (b) showing a calculation result of κL dependence of a low strain yield of a gain-coupled DFB laser having a front reflectance of 32% and a rear reflectance of 90%. In the figure, ○, □, △
Calculation results are shown by three lines indicated by. The line marked with ◯ shows the result when the threshold gain difference Δα _th L> 0.20, and the line marked with □ shows the threshold gain difference Δα _th L> 0.10.
Shows the result in the case of, and the line marked with △ is the threshold gain difference Δ
The results are shown when α _th L> 0.05.

【００６９】グラフ（ａ）で示す屈折率結合型ＤＦＢレ
ーザでは、○で示す線（閾値利得差Δα_thＬ＞０．２
０）の低歪み歩留まりはκＬ＝０．５，０．７５で最も
大きくなる。また端面反射率が１％〜７０％では、ファ
ブリペロー（ＦＰ）モードの電界に対する規格化閾値利
得α_thＬは１．２４であり、κＬ＜０．５ではＦＰモー
ドとＤＦＢモードが競合してしまう。従ってκＬ＝０．
５〜０．７５で歩留まりが最大となる。In the refractive index coupled DFB laser shown in the graph (a), the line indicated by ◯ (threshold gain difference Δα _th L> 0.2).
The low strain yield of 0) is the largest at κL = 0.5, 0.75. Further, when the end face reflectance is 1% to 70%, the normalized threshold gain α _th L with respect to the electric field of the Fabry-Perot (FP) mode is 1.24, and when κL <0.5, the FP mode and the DFB mode compete with each other. I will end up. Therefore, κL = 0.
The yield becomes maximum at 5 to 0.75.

【００７０】グラフ（ｂ）では、利得結合型ＤＦＢレー
ザの低歪歩留まりはκ_g Ｌ＝０．５で最大となる。グラ
フ（ａ）と比較すると、利得結合型の歩留まりは屈折率
結合型の約３倍となることが分かる。したがって、第１
実施例の利得結合型ＤＦＢレーザは低歪歩留まりに対し
て大きな効果を有することになる。In the graph (b), the low strain yield of the gain-coupled DFB laser is maximum at κ _g L = 0.5. It can be seen from the comparison with the graph (a) that the yield ratio of the gain coupling type is about three times that of the refractive index coupling type. Therefore, the first
The gain-coupled DFB laser of the embodiment has a great effect on the low distortion yield.

【００７１】図８は本発明の他の効果、すなわち、前方
・後方出力比が優れたことを示すグラフである。グラフ
（ａ）はＡＲ−ＨＲ（前方反射率１％，後方反射率７０
％）の屈折率結合型ＤＦＢレーザにおけるκＬ＝０．７
５としたときの後方出力に対する前方出力の分布を示す
グラフであり、グラフ（ｂ）は高反射膜（ＨＲ：前方反
射率３２％，後方反射率９０％）を付けた利得結合型Ｄ
ＦＢレーザにおいて利得結合成分κ_g Ｌを０．５とした
場合における屈折率結合成分κ_i Ｌを零としたときの後
方出力に対する前方出力の分布の計算値を表したグラフ
である。FIG. 8 is a graph showing another effect of the present invention, that is, an excellent front / rear output ratio. Graph (a) is AR-HR (front reflectance 1%, back reflectance 70
%) In the refractive index coupled DFB laser of κL = 0.7
6 is a graph showing the distribution of the front output with respect to the rear output when the value is 5, and the graph (b) is a gain-coupled D with a high reflection film (HR: front reflectance 32%, rear reflectance 90%).
6 is a graph showing a calculated value of a distribution of a front output with respect to a rear output when the refractive index coupling component κ _i L is set to zero when the gain coupling component κ _g L is set to 0.5 in the FB laser.

【００７２】屈折率結合型ＤＦＢレーザにおいては、グ
ラフ（ａ）から、前方／後方出力比は大きくばらついて
いることが分かる。これは、再現性が悪く、生産に適し
ていないことを示す。また、このような半導体レーザ部
分を組み込んだ半導体レーザアレイは、各半導体レーザ
部分の出力がばらつくことから使用に耐えないことにな
る。In the refractive index coupled DFB laser, it can be seen from the graph (a) that the front / rear output ratio greatly varies. This indicates poor reproducibility and is not suitable for production. Further, a semiconductor laser array incorporating such a semiconductor laser portion cannot be used because the output of each semiconductor laser portion varies.

【００７３】これに対して、本発明の利得結合型ＤＦＢ
レーザの場合は、グラフ（ｂ）から分かるように、前方
／後方出力比は、屈折率結合型ＤＦＢレーザに比較する
と、利得結合型の前方／後方出力比は１０，１１と安定
（再現性良く）し、かつ高い出力比を有することが分か
る。これは出力特性の均一性に関して、吸収型回折格子
構造の利得結合型ＤＦＢレーザが屈折率結合型ＤＦＢレ
ーザに比較して有利であることを示している。また、本
発明による利得結合型のＤＦＢレーザを複数組み込んで
半導体レーザアレイ化した場合、各半導体レーザ部分は
均一な出力のレーザ光を発光することとなる。On the other hand, the gain-coupled DFB of the present invention
In the case of the laser, as can be seen from the graph (b), the forward / rearward output ratio is stable and the gain-coupled front / rear output ratio is 10, 11 as compared with the refractive index coupled DFB laser (with good reproducibility). ) And have a high output ratio. This shows that the gain-coupled DFB laser having the absorption type diffraction grating structure is more advantageous than the refractive index-coupled DFB laser with respect to the uniformity of the output characteristics. Further, when a plurality of gain-coupled DFB lasers according to the present invention are incorporated into a semiconductor laser array, each semiconductor laser portion emits a laser beam having a uniform output.

【００７４】利得結合型ＤＦＢレーザでは、屈折率結合
成分κ_i Ｌを完全に零とすることは難しいので、屈折率
結合成分κ_i Ｌを含む複素結合型の利得結合型ＤＦＢレ
ーザについての歩留まりを求めた。[0074] In the gain-coupled DFB lasers, since it is difficult to completely zero refractive index coupling component kappa _i L, the yield of the gain-coupled DFB laser of the complex-bound, including refractive index coupling component kappa _i L I asked.

【００７５】図７（ｂ）に示すように、利得結合型ＤＦ
Ｂレーザの低歪歩留まりは、κ_g Ｌ＝０．５で最大とな
った。そこで、利得結合成分κ_g Ｌ＝０．５は定数とし
て、屈折率結合成分κ_i Ｌのみを変えて、低歪歩留まり
を求めてみた。図９は利得結合成分κ_g Ｌおよび屈折率
結合成分κ_i Ｌを有する利得結合型ＤＦＢレーザにおけ
る計算結果を示すグラフである。図９は、高反射膜を有
する複素結合型の利得結合型ＤＦＢレーザ（前方反射率
３２％，後方反射率９０％）の低歪歩留まりのκ_i Ｌ依
存症の計算結果をものである。同グラフにおいて、利得
結合成分κ_g Ｌ＝０．５とし、○で表記される線で示す
ものはシングルモード発振条件は閾値利得差Δα_thＬ＞
０．２０（Ｊ＝Ｊ_th〜３Ｊ_th）、□で表記される線はΔ
α_thＬ＞０．１０、△で表記される線はΔα_thＬ＞０．
０５である。As shown in FIG. 7B, the gain coupling type DF
The low strain yield of the B laser was the maximum at κ _g L = 0.5. Therefore, the gain coupling component κ _g L = 0.5 is set as a constant, and only the refractive index coupling component κ _i L is changed to obtain a low distortion yield. FIG. 9 is a graph showing the calculation result in the gain coupled DFB laser having the gain coupled component κ _g L and the refractive index coupled component κ _i L. FIG. 9 shows the calculation result of the κ _i L dependence of the low distortion yield of the complex-coupled gain-coupled DFB laser (front reflectance 32%, back reflectance 90%) having a high reflection film. In the graph, the gain coupling component κ _g L = 0.5, and the line indicated by ◯ indicates the threshold gain difference Δα _th L> under the single-mode oscillation condition.
_{0.20 (J = J th ~3J th} ), the line is denoted by □ delta
α _th L> 0.10, the line represented by Δ is Δα _th L> 0.
05.

【００７６】図９のグラフにおいて、屈折率結合成分κ
_i Ｌ＜０となっているのは、利得変化の位相と屈折率変
化の位相が反転していることを表している。図９では、
屈折率結合成分κ_i Ｌ＝０の付近で歩留まりが最も大き
くなる。△の線で示すΔα_thＬ＞０．０５の場合では、
低歪歩留まりは７０％近くにまで達している。なお、前
記屈折率調整層７は、屈折率結合成分κ_i Ｌを零に近づ
けるためのものである。In the graph of FIG. 9, the refractive index coupling component κ
_{The fact that i} L <0 indicates that the phase of gain change and the phase of refractive index change are inverted. In Figure 9,
The yield is maximized near the refractive index coupling component κ _i L = 0. In the case of Δα _th L> 0.05 shown by the line of △,
The low strain yield has reached nearly 70%. The refractive index adjusting layer 7 is for making the refractive index coupling component κ _i L close to zero.

【００７７】なお、複素結合型の利得結合型ＤＦＢレー
ザの場合、低歪歩留まりを５０数％以上とするには、利
得結合成分κ_g Ｌが０．５となり、屈折率結合成分κ_i
Ｌが絶対値で０．３以下となるように、前記吸収層６の
高さと、吸収層６を構成する結晶（ＩｎＧａＡｓＰ）の
組成（混晶比）を決める。この場合、吸収層６の厚さは
０．１μｍとなり、ＩｎＧａＡｓＰの混晶比はＩｎ_0.76
Ｇａ_0.24Ａｓ_0.55Ｐ_{0. 45}となる。In the case of the complex-coupled gain-coupled DFB laser, the gain-coupling component κ _g L is 0.5 and the refractive-index-coupling component κ _i is required in order to achieve a low distortion yield of 50% or more.
The height of the absorption layer 6 and the composition (mixed crystal ratio) of the crystal (InGaAsP) forming the absorption layer 6 are determined so that L is an absolute value of 0.3 or less. In this case, the absorption layer 6 has a thickness of 0.1 μm and the InGaAsP mixed crystal ratio is In _0.76.
The Ga _0.24 As _0.55 P _{0. 45.}

【００７８】図１０は本発明の他の実施例、すなわち、
第２実施例による利得結合型の分布帰還型半導体レーザ
の概要を示す模式的断面図である。図１０は半導体レー
ザ３０の中央線、すなわち活性層９に沿って断面化した
図である。第２実施例の半導体レーザ３０は、上方から
下方に向かって、１μｍ程度の厚さのｐ型電極２、厚さ
１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３、
厚さ１〜３μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型クラ
ッド層（１）４、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰから
なるｐ型クラッド層（２）５と、前記第１実施例と同様
に構成されるが、前記ｐ型クラッド層（２）５とｐ型ガ
イド層８との間に設けられる吸収層６およびその下層の
屈折率調整層７は１組の単一の層ではなく、３組が重な
る層（多層吸収層構造４２）となっている。すなわち、
前記ｐ型クラッド層（２）５の下方には、厚さ０．０５
μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなる吸収層６、厚さ０．
０２μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰ（またはＩｎＰでもよ
い）からなる屈折率調整層７、厚さ０．０５μｍ程度の
ＩｎＧａＡｓＰからなる吸収層６、厚さ０．０２μｍ程
度のＩｎＧａＡｓＰ（またはＩｎＰでもよい）からなる
屈折率調整層７、厚さ０．０５μｍ程度のＩｎＧａＡｓ
Ｐからなる吸収層６、厚さ０．２μｍ程度のＩｎＧａＡ
ｓＰ（またはＩｎＰでもよい）からなる屈折率調整層７
が設けられている。また、前記多層吸収層構造４２の下
方には、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型
ガイド層８、厚さ０．１〜０．２μｍ程度のＩｎＧａＡ
ｓＰからなる活性層９、厚さ１〜２μｍ程度のＩｎＧａ
ＡｓＰからなるｎ型ガイド層１０、厚さ５０μｍ程度の
ＩｎＰからなるｎ型基板１１、厚さ１μｍ程度のＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕからなるｎ型電極１２が配置されている。こ
れらの吸収層６および屈折率調整層７は、第２実施例の
ものに限定されるものではなく、どちらかが２層以上ま
たは両層が２層以上であればよい。FIG. 10 shows another embodiment of the present invention, that is,
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an outline of a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser according to a second example. FIG. 10 is a sectional view taken along the center line of the semiconductor laser 30, that is, along the active layer 9. The semiconductor laser 30 of the second embodiment includes a p-type electrode 2 having a thickness of about 1 μm, a contact layer 3 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, from the top to the bottom.
The p-type clad layer (1) 4 made of InGaAsP having a thickness of about 1 to 3 μm, the p-type clad layer (2) 5 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, and the same structure as the first embodiment, The absorption layer 6 provided between the p-type clad layer (2) 5 and the p-type guide layer 8 and the refractive index adjusting layer 7 below the absorption layer 6 are not one single layer but three overlapping layers ( It has a multilayer absorption layer structure 42). That is,
Below the p-type cladding layer (2) 5, a thickness of 0.05
The absorption layer 6 made of InGaAsP having a thickness of about 0.
Refractive index adjusting layer 7 made of InGaAsP (or may be InP) having a thickness of about 02 μm, absorption layer 6 made of InGaAsP having a thickness of about 0.05 μm, refractive index made of InGaAsP (or InP) having a thickness of about 0.02 μm Adjustment layer 7, InGaAs with a thickness of about 0.05 μm
Absorption layer 6 made of P, InGaA having a thickness of about 0.2 μm
Refractive index adjusting layer 7 made of sP (or InP)
Is provided. Below the multi-layer absorption layer structure 42, a p-type guide layer 8 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm, and InGaA having a thickness of about 0.1 to 0.2 μm.
Active layer 9 made of sP, InGa having a thickness of about 1 to 2 μm
N-type guide layer 10 made of AsP, n-type substrate 11 made of InP having a thickness of about 50 μm, Ti / having a thickness of about 1 μm
An n-type electrode 12 made of Pt / Au is arranged. The absorbing layer 6 and the refractive index adjusting layer 7 are not limited to those of the second embodiment, and either one may be two layers or more or both layers may be two layers or more.

【００７９】また、第２実施例の半導体レーザ３０にお
いても、前方端面は結晶の劈開面となり、前方反射率は
３２％となる。また、後方端面は高反射膜１が設けら
れ、後方反射率は９０％となっている。Further, also in the semiconductor laser 30 of the second embodiment, the front end face is a cleavage plane of the crystal and the front reflectance is 32%. Further, the high reflection film 1 is provided on the rear end face, and the rear reflectance is 90%.

【００８０】第２実施例の半導体レーザ３０は吸収層６
と屈折率調整層７からなる２層が１単位として３組重ね
られた構造（多層吸収層構造４２）となっている。利得
の周期的な変化を生じさせるためには、エッチングによ
って断続的な吸収層６および屈折率調整層７を確実に形
成しなけれはならないが、吸収層６と屈折率調整層７か
らなる２層を３組重ねた構造としておけば、エッチング
のバラツキが生じても１乃至２層の吸収層のいずれかは
エッチングされることになり、確実に断続的に設けられ
る吸収層６が形成できることになる。The semiconductor laser 30 of the second embodiment has the absorption layer 6
And two layers of the refractive index adjusting layer 7 are stacked as one unit (multilayer absorption layer structure 42). In order to cause a periodic change in the gain, it is necessary to surely form the intermittent absorption layer 6 and the refractive index adjustment layer 7 by etching. However, the two layers of the absorption layer 6 and the refractive index adjustment layer 7 are required. If three layers are stacked, any one or two absorption layers will be etched even if variations in etching occur, and the absorption layer 6 that is intermittently provided can be reliably formed. .

【００８１】この結果、半導体レーザ３０の製造におけ
るエッチング余裕度が向上し、半導体レーザの製造歩留
まりが向上する。すなわち、この実施例の場合は、回折
格子の高さによらず屈折率の周期的変化をほぼ零とする
ことが可能となる。換言するならば、基板内のエッチン
グのバラツキが生じても基板内の略全領域で屈折率の周
期的変化を略零とすることが可能となる。As a result, the etching margin in manufacturing the semiconductor laser 30 is improved, and the manufacturing yield of the semiconductor laser is improved. That is, in the case of this embodiment, it is possible to make the periodic change of the refractive index almost zero regardless of the height of the diffraction grating. In other words, even if variations in etching occur in the substrate, it is possible to make the periodic change in the refractive index substantially zero in almost the entire region of the substrate.

【００８２】図１１は本発明の他の実施例、すなわち、
第３実施例による利得結合型の分布帰還型半導体レーザ
の概要を示す模式的断面図である。図１１は半導体レー
ザ３０の中央線、すなわち活性層９に沿って断面化した
図である。第３実施例では回折格子３２は活性層９の下
側に設けられた構造となっている。したがって、第３実
施例の半導体レーザ３０の場合は、上方から下方に向か
って、１μｍ程度の厚さのｐ型電極２、厚さ１．１μｍ
程度のＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層３、厚さ１
〜３μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ型クラッド層
（１）４、厚さ１μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなるｐ
型ガイド層８、厚さ０．１〜０．２μｍ程度のＩｎＧａ
ＡｓＰからなる活性層９、厚さ１〜２μｍ程度のＩｎＧ
ａＡｓＰからなるｎ型ガイド層１０、厚さ１μｍ程度の
ＩｎＧａＡｓＰからなるｎ型ガイド層１３となり、この
ｎ型ガイド層１３と下方のｎ型基板１１との間に厚さ
０．０５μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰからなる吸収層６、
厚さ０．５μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰ（またはＩｎＰで
もよい）からなる屈折率調整層７が形成されている。前
記ｎ型ガイド層１３の下方には厚さ５０μｍ程度のＩｎ
Ｐからなるｎ型基板１１が位置し、ｎ型基板１１の下面
には厚さ１μｍ程度のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ型電
極１２が配置されている。また、第３実施例の半導体レ
ーザ３０においても、前方端面は結晶の劈開面となり、
前方反射率は３２％となる。また、後方端面は高反射膜
１が設けられ、後方反射率は９０％となっている。FIG. 11 shows another embodiment of the present invention, namely,
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an outline of a gain coupled type distributed feedback semiconductor laser according to a third example. FIG. 11 is a sectional view taken along the center line of the semiconductor laser 30, that is, along the active layer 9. In the third embodiment, the diffraction grating 32 has a structure provided below the active layer 9. Therefore, in the case of the semiconductor laser 30 of the third embodiment, the p-type electrode 2 having a thickness of about 1 μm and the thickness of 1.1 μm are provided from the upper side to the lower side.
Contact layer 3 made of InGaAsP, thickness 1
P-type clad layer (1) 4 made of InGaAsP having a thickness of about 3 μm, p made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm
Mold guide layer 8, InGa having a thickness of about 0.1 to 0.2 μm
Active layer 9 made of AsP, InG having a thickness of about 1 to 2 μm
An n-type guide layer 10 made of aAsP and an n-type guide layer 13 made of InGaAsP having a thickness of about 1 μm are formed. InGaAsP having a thickness of about 0.05 μm is provided between the n-type guide layer 13 and the lower n-type substrate 11. Absorption layer 6,
A refractive index adjusting layer 7 made of InGaAsP (or InP may be used) having a thickness of about 0.5 μm is formed. Below the n-type guide layer 13, In having a thickness of about 50 μm is formed.
An n-type substrate 11 made of P is located, and an n-type electrode 12 made of Ti / Pt / Au having a thickness of about 1 μm is arranged on the lower surface of the n-type substrate 11. Further, also in the semiconductor laser 30 of the third embodiment, the front end face is a cleavage plane of the crystal,
The forward reflectance is 32%. Further, the high reflection film 1 is provided on the rear end face, and the rear reflectance is 90%.

【００８３】第３実施例の半導体レーザ３０は、従来の
分布帰還型半導体レーザの場合と同様に回折格子３２
（吸収型回折格子３５）が活性層９の下側に設けられる
構造となっていることから、従来の分布帰還型半導体レ
ーザの製造プロセスからの変更がすくなくて済むという
特長がある。The semiconductor laser 30 of the third embodiment has a diffraction grating 32 as in the case of the conventional distributed feedback semiconductor laser.
Since the (absorption type diffraction grating 35) is provided below the active layer 9, there is a feature that the manufacturing process of the conventional distributed feedback semiconductor laser can be easily changed.

【００８４】図１２は本発明の他の実施例、すなわち、
第４実施例による利得結合型の分布帰還型半導体レーザ
の概要を示す模式的断面図である。第４実施例の半導体
レーザ３０は、前記第１実施例の構造の半導体レーザに
おいて、前方端面および後方端面にそれぞれ高反射膜４
３，高反射膜４４を形成したものである。第４実施例に
よる吸収型回折格子を有する利得結合型の分布帰還型半
導体レーザ３０は、前方端面には反射率が７０％となる
高反射膜４３が設けられるているとともに、後方端面に
は反射率が９０％となる高反射膜４４が設けられてい
る。FIG. 12 shows another embodiment of the present invention, that is,
It is a typical sectional view showing an outline of a gain coupling type distributed feedback type semiconductor laser according to a fourth example. The semiconductor laser 30 of the fourth embodiment is the same as the semiconductor laser of the first embodiment, except that the high reflection film 4 is formed on each of the front end face and the rear end face.
3. The high reflection film 44 is formed. A gain-coupled distributed feedback semiconductor laser 30 having an absorption type diffraction grating according to the fourth embodiment is provided with a high reflection film 43 having a reflectance of 70% on the front end face and a reflection on the rear end face. A high reflection film 44 having a rate of 90% is provided.

【００８５】後方反射率を９０％とする場合、第１実施
例の場合と同様に端面からそれぞれλ／４の厚さのａ−
Ｓｉ層とＳｉＯ₂ 膜を交互に全部で４層形成することに
よって得ることができる。また、前方反射率を７０％と
する場合は、端面からそれぞれλ／４の厚さのａ−Ｓｉ
層とＳｉＯ₂ 膜を重ねて２層形成することによって得る
ことができる。When the back reflectance is set to 90%, as in the case of the first embodiment, a- with a thickness of λ / 4 from the end face, respectively.
It can be obtained by alternately forming a total of four Si layers and SiO ₂ films. When the front reflectance is 70%, the a-Si having a thickness of λ / 4 from the end face is used.
It can be obtained by stacking _two layers and a SiO ₂ film to form two layers.

【００８６】また、前記利得の周期的な攝動の規格化結
合係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが、０．３＜κ_g Ｌ＜
０．７となっている。Further, the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.3 <κ _g L <
It is 0.7.

【００８７】第４実施例の半導体レーザ３０の場合、す
なわち、前方端面と後方端面にそれぞれ高反射膜４３，
４４を有する利得結合型の分布帰還型半導体レーザは、
利得の周期的な攝動を生じさせる規格化結合係数κＬの
利得結合成分κ_g Ｌが、０．３＜κ_g Ｌ＜０．７となっ
ていることから、利得結合の定在波効果が大きくなり、
単一波長歩留まりが大きくなる。また、高反射膜を有す
ることにより共振器内の光子分布が平坦化し低歪歩留ま
りが向上する。In the case of the semiconductor laser 30 of the fourth embodiment, that is, the high reflection film 43, is formed on the front end face and the rear end face, respectively.
The gain-coupled distributed feedback semiconductor laser having 44 is
Since the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L that causes periodic gain fluctuations is 0.3 <κ _g L <0.7, the standing wave effect of gain coupling is Getting bigger,
Single wavelength yield is increased. Further, by having the high reflection film, the photon distribution in the resonator is flattened and the low strain yield is improved.

【００８８】また、第４実施例の半導体レーザ３０の場
合、すなわち、前方反射率７０％，後方反射率を９０％
の場合の半導体レーザ３０の低歪歩留まりは６０％程度
となる。また、第４実施例の半導体レーザ３０の場合の
前方・後方出力比は約５倍程度となる。In the case of the semiconductor laser 30 of the fourth embodiment, that is, the front reflectance is 70% and the rear reflectance is 90%.
In this case, the low distortion yield of the semiconductor laser 30 is about 60%. In the case of the semiconductor laser 30 of the fourth embodiment, the front / rear output ratio is about 5 times.

【００８９】本発明等の計算によれば、吸収型回折格子
の分布帰還型半導体レーザ３０の場合、前方反射率は３
０〜７０％，後方反射率は７０〜９３％のものが、アナ
ログ通信用の光源として使用できることが判明した。前
方反射率３０％は、１．５５μｍ帯のレーザ光の場合の
結晶の劈開面によって得られる。また、反射率３０％以
上の数値は、前述したａ−Ｓｉ層やＳｉＯ₂ 膜以外に、
たとえば、ＳｉＮ膜等種々の膜を組み合わせ使用するこ
とによって得られる。前方反射率３０〜７０％，後方反
射率７０〜９３％の利得結合型ＤＦＢレーザの場合、低
歪歩留まりを６０％程度にすることができるとともに、
前方・後方出力比を約５倍程度とすることができる。た
とえば、前方反射率を７０％とし、後方反射率を９３％
とした場合、前方・後方出力比は約５倍となる。According to the calculation of the present invention, in the case of the distributed feedback semiconductor laser 30 of the absorption type diffraction grating, the forward reflectance is 3
It was found that a light source having a reflectance of 0 to 70% and a back reflectance of 70 to 93% can be used as a light source for analog communication. The front reflectance of 30% is obtained by the cleaved surface of the crystal in the case of laser light in the 1.55 μm band. Further, the numerical value of the reflectance of 30% or more is not limited to the above-mentioned a-Si layer and SiO ₂ film,
For example, it can be obtained by using various films such as a SiN film in combination. In the case of a gain coupled DFB laser having a front reflectance of 30 to 70% and a rear reflectance of 70 to 93%, the low distortion yield can be about 60%, and
The front / rear output ratio can be increased to about 5 times. For example, the front reflectance is 70% and the back reflectance is 93%.
In this case, the front / rear output ratio is about 5 times.

【００９０】図１３は本発明の第５実施例による利得結
合型の分布帰還型半導体レーザの概要を示す模式的断面
図である。図１３は半導体レーザ３０の中央線、すなわ
ち活性層９に沿って断面化した図である。第５実施例の
利得結合型ＤＦＢレーザ３０の場合は、半導体レーザ３
０の活性層９に沿って設けられる吸収型回折格子３５が
部分的に設けられ、前記吸収型回折格子の延長部分にそ
れぞれ光増幅領域が設けられる構造となり、それぞれの
光増幅領域が実効的な反射率を有するように構成されて
いる。たとえば、前方光増幅領域Ｌ_a を長さ零として結
晶の劈開面とすることによって前方反射率を３２％と
し、後方光増幅領域Ｌ_b の長さを光増幅領域の増幅がｇ
倍となる長さとする。この場合、後方端面での反射率は
ｇ² ｒとなる。前記ｒは結晶の劈開面の反射率、すなわ
ち、０．３２であることから、ｇを１．４８倍に設定す
れば、後方反射率は０．７（７０％）となる。この構造
によれば、前方光増幅領域Ｌ_a および後方光増幅領域Ｌ
_b を所望長さ（増幅率）に設定することによって、所望
の反射率を得ることができ、アナログ光通信の光源とし
ての利得結合型ＤＦＢレーザを提供することができる。FIG. 13 is a schematic sectional view showing the outline of a gain coupling type distributed feedback semiconductor laser according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a sectional view taken along the center line of the semiconductor laser 30, that is, along the active layer 9. In the case of the gain coupled DFB laser 30 of the fifth embodiment, the semiconductor laser 3
The absorption type diffraction grating 35 provided along the active layer 9 of 0 is partially provided, and the optical amplification region is provided in each extension of the absorption type diffraction grating, and each optical amplification region is effective. It is configured to have a reflectance. For example, the front light amplification region L _a has a length of zero and is a cleavage plane of the crystal to have a front reflectance of 32%, and the length of the rear light amplification region L _b is equal to the amplification of the light amplification region g.
Double the length. In this case, the reflectance on the rear end face is g ² r. Since r is the reflectance of the cleaved surface of the crystal, that is, 0.32, if g is set to 1.48 times, the rear reflectance is 0.7 (70%). According to this structure, the front light amplification region L _a and the rear light amplification region L a
_By setting _b to a desired length (amplification factor), a desired reflectance can be obtained, and a gain-coupled DFB laser as a light source for analog optical communication can be provided.

【００９１】第５実施例の半導体レーザの場合、高反射
膜を形成することなく、吸収型回折格子を部分的形成す
るだけで吸収型回折格子の両端に実効的な反射領域を形
成できることから、製造工程の短縮化、製造コストの低
減化が達成できる。In the case of the semiconductor laser of the fifth embodiment, an effective reflection region can be formed at both ends of the absorption type diffraction grating by only partially forming the absorption type diffraction grating without forming a high reflection film. It is possible to shorten the manufacturing process and the manufacturing cost.

【００９２】以上の実施例では、レーザ光を発光する活
性層９は単層としたが、それぞれがｎｍ単位の厚さとな
るバリヤ層とウェル層を交互に重ねた（最下層および最
上層はバリヤ層）量子井戸構造（ＭＱＷ）のものにして
も前記実施例同様に低歪歩留まり向上および前方／後方
出力比の増大が得られる。In the above embodiments, the active layer 9 which emits laser light is a single layer, but barrier layers and well layers each having a thickness of nm are alternately stacked (the bottom layer and the top layer are barrier layers). Even if a layer) quantum well structure (MQW) is used, the low strain yield improvement and the front / rear output ratio increase can be obtained as in the above embodiment.

【００９３】図１４は本発明の一実施例による半導体レ
ーザアレイの概要を示す斜視図である。本発明の一実施
例による半導体レーザアレイ５０は、図１４に示すよう
に、厚さ５０μｍ程度のＩｎＰからなるｎ型基板１１の
上面側にそれぞれ半導体レーザ部分５１を、たとえば、
８個（８チャンネル）形成した構造となっている。各半
導体レーザ部分５１は、その両側にエッチングによって
形成されたアイソレーション溝５２が設けられている。
この結果、各半導体レーザ部分５１は、独立して制御可
能となり、所望電圧の印加によって活性層９の端面から
レーザ光３３（前方光３３ａ）を出射するようになって
いる。また、半導体レーザアレイ５０の後方端面には高
反射膜１が形成されている。FIG. 14 is a perspective view showing the outline of a semiconductor laser array according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, a semiconductor laser array 50 according to an embodiment of the present invention includes semiconductor laser portions 51, for example, on the upper surface side of an n-type substrate 11 made of InP having a thickness of about 50 μm.
It has a structure in which eight (8 channels) are formed. Each semiconductor laser portion 51 has an isolation groove 52 formed on both sides thereof by etching.
As a result, each semiconductor laser portion 51 can be controlled independently, and the laser light 33 (forward light 33a) is emitted from the end surface of the active layer 9 by applying a desired voltage. A high reflection film 1 is formed on the rear end surface of the semiconductor laser array 50.

【００９４】この半導体レーザアレイ５０における各半
導体レーザ部分５１は、図１５に示すように、前記第１
実施例の半導体レーザをそのまま作り込んだものであ
る。各半導体レーザ部分５１の上面には、それぞれ電気
的に独立したｐ型電極２が形成されているが、ｎ型基板
１１の下面には各半導体レーザ部分５１の共通の電極と
なるｎ型電極１２が設けられている。この半導体レーザ
アレイ５０の各半導体レーザ部分５１は、１．３μｍ帯
のレーザ光３３を発光する。As shown in FIG. 15, each semiconductor laser portion 51 of this semiconductor laser array 50 has a first semiconductor laser portion 51.
The semiconductor laser of the embodiment is directly manufactured. Electrically independent p-type electrodes 2 are formed on the upper surface of each semiconductor laser portion 51, but an n-type electrode 12 serving as a common electrode for each semiconductor laser portion 51 is formed on the lower surface of the n-type substrate 11. Is provided. Each semiconductor laser portion 51 of this semiconductor laser array 50 emits a laser beam 33 in the 1.3 μm band.

【００９５】半導体レーザ部分５１は、図１５に示すよ
うに、エッチング溝５２間の中央部分にメサ部２０を有
し、そのメサ部２０の両側にｎ型埋込層１５，ｐ型ブロ
ック層１６，ｎ型埋込層１７からなる埋込層２１を有す
る構造となっている。また、前記メサ部２０はｎ型基板
１１の表層部分から、ｎ型基板１１上に順次積層形成さ
れるｎ型ガイド層１０，活性層９，ｐ型ガイド層８，屈
折率調整層７，吸収層６によって形成されている。ま
た、吸収型回折格子３５は、前記吸収層６，屈折率調整
層７，ｐ型ガイド層８に亘る深さに設けられる回折格子
３２によって形成されている。また、前記吸収層６上に
はｐ型クラッド層（２）５が設けられている。また、前
記ｐ型クラッド層（２）５およびｎ型埋込層１７上に亘
ってｐ型クラッド層（１）４が形成されているととも
に、ｐ型クラッド層（１）４上にはコンタクト層３が形
成されている。また、前記コンタクト層３上にはｐ型電
極２が形成されている。前記各化合物半導体層等の厚さ
や組成は、前記第１実施例と同様であることから、その
説明は省略する。As shown in FIG. 15, the semiconductor laser portion 51 has a mesa portion 20 in the central portion between the etching grooves 52, and the n-type buried layer 15 and the p-type block layer 16 are provided on both sides of the mesa portion 20. , N-type buried layer 17 has a buried layer 21. In addition, the mesa portion 20 includes an n-type guide layer 10, an active layer 9, a p-type guide layer 8, a refractive index adjusting layer 7, and an absorption layer, which are sequentially stacked on the n-type substrate 11 from the surface layer portion of the n-type substrate 11. It is formed by the layer 6. Further, the absorption type diffraction grating 35 is formed by the diffraction grating 32 provided at a depth across the absorption layer 6, the refractive index adjusting layer 7, and the p-type guide layer 8. A p-type clad layer (2) 5 is provided on the absorption layer 6. A p-type clad layer (1) 4 is formed over the p-type clad layer (2) 5 and the n-type buried layer 17, and a contact layer is formed on the p-type clad layer (1) 4. 3 is formed. A p-type electrode 2 is formed on the contact layer 3. The thickness and composition of each of the compound semiconductor layers and the like are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

【００９６】前記半導体レーザアレイ５０の前方光３３
ａを出射する前方端面は、結晶を劈開した劈開面とな
り、反射率は３２％となっている。また、後方端面に
は、反射率が９０％となる高反射膜１が設けられてい
る。この高反射膜１は、図３に示すような各厚さがλ／
４となるａ−Ｓｉ層２４，ＳｉＯ₂ 膜２５，ａ−Ｓｉ層
２６，ＳｉＯ₂ 膜２７とによって形成されている。Forward light 33 of the semiconductor laser array 50
The front end face from which a is emitted is a cleaved surface obtained by cleaving the crystal, and the reflectance is 32%. Further, a high reflection film 1 having a reflectance of 90% is provided on the rear end face. The high reflection film 1 has a thickness of λ /
It is formed by the a-Si layer 24, the SiO ₂ film 25, the a-Si layer 26, and the SiO ₂ film 27 which will be No. 4.

【００９７】また、半導体レーザアレイ５０における利
得結合型ＤＦＢレーザとなる各半導体レーザ部分５１に
おいては、利得の周期的な攝動の規格化結合係数κＬの
利得結合成分κ_g Ｌは０．５であるとともに、前記屈折
率結合成分κ_i Ｌの絶対値｜κ_i Ｌ｜は｜κ_i Ｌ｜＜
０．３となっている。また、前記屈折率結合成分κ_i Ｌ
の絶対値｜κ_i Ｌ｜は｜κ_i Ｌ｜＜０．３となってい
る。Further, in each semiconductor laser portion 51 which is a gain-coupled DFB laser in the semiconductor laser array 50, the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.5. In addition, the absolute value | κ _i L | of the refractive index coupling component κ _i L is | κ _i L | <
It is 0.3. In addition, the refractive index coupling component κ _i L
The absolute value of | κ _i L | is | κ _i L | <0.3.

【００９８】このような半導体レーザアレイ５０は、前
記第１実施例の効果をそのまま受け継ぐことになる。す
なわち、高反射膜の存在によって利得結合の定在波効果
が大きくなり、単一波長歩留まりが大きくなる。また、
高反射膜を有することにより共振器内の光子分布が平坦
化し低歪歩留まりが向上する。また、これが半導体レー
ザアレイとして重要なことであるが、高反射膜の存在に
よって、各半導体レーザ部分における後方出力に対する
前方出力の比率が一定し、レーザアレイとして安定動作
する。これにより、多チャンネル化による光通信が安定
して行えることになる。Such a semiconductor laser array 50 inherits the effect of the first embodiment as it is. That is, the presence of the highly reflective film increases the standing wave effect of gain coupling, and increases the single wavelength yield. Also,
By having the high reflection film, the photon distribution in the resonator is flattened and the low strain yield is improved. Further, this is important for the semiconductor laser array, but the presence of the high reflection film makes the ratio of the front output to the rear output in each semiconductor laser portion constant, and the laser array operates stably. As a result, it is possible to stably carry out optical communication by using multiple channels.

【００９９】また、本発明の他の半導体レーザアレイ
は、図示はしないが、各半導体レーザ部分の吸収型回折
格子を形成する吸収層と屈折率調整層からなる２層が３
組重ねられた構造とすれば、すなわち、前記第２実施例
の半導体レーザを組み込む構造とすれば、半導体レーザ
アレイの製造において吸収型回折格子を確実に製造でき
ることになる。すなわち、吸収型回折格子の形成におい
て吸収層と屈折率調整層からなる２層を３組重ねた構造
としておけば、吸収層および屈折率調整層をエッチング
する場合、エッチングばらつきが発生しても、少なくと
も最上層及び中層の吸収層のエッチングは確実となり、
断続的に設けられる吸収層を確実に形成できることにな
り、利得結合型ＤＦＢレーザによる半導体レーザアレイ
の製造は確実なものとなる。これにより、半導体レーザ
アレイの製造歩留まりが向上し、半導体レーザアレイの
製造コストの低減化が達成できる。Although not shown in the figure, another semiconductor laser array of the present invention comprises three layers each including an absorption layer forming an absorption type diffraction grating of each semiconductor laser portion and a refractive index adjusting layer.
With the stacked structure, that is, with the structure incorporating the semiconductor laser of the second embodiment, the absorption type diffraction grating can be reliably manufactured in manufacturing the semiconductor laser array. That is, in the formation of the absorptive diffraction grating, if three sets of two layers including the absorption layer and the refractive index adjustment layer are stacked, when the absorption layer and the refractive index adjustment layer are etched, even if etching variations occur, At least etching of the uppermost layer and the middle absorption layer is ensured,
Since the absorbing layer provided intermittently can be reliably formed, the manufacture of the semiconductor laser array by the gain coupled DFB laser becomes reliable. As a result, the manufacturing yield of the semiconductor laser array is improved, and the manufacturing cost of the semiconductor laser array can be reduced.

【０１００】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【０１０１】[0101]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。本発明の利得結合型の分布帰還型半
導体レーザによれば、半導体レーザの端面反射率を高く
するとともに、規格化結合係数κＬにおける利得結合成
分κ_g Ｌおよび屈折率結合成分κ_i Ｌを規定することに
よって、共振器内の光子分布が平坦化し、高い低歪歩留
まりを得ることができる。また、本発明の利得結合型の
分布帰還型半導体レーザは半導体レーザの両端面側に高
反射率部分を設けてあることから、前方／後方出力比が
安定する。この結果、本発明の利得結合型の分布帰還型
半導体レーザを複数組み込んだ半導体レーザアレイにお
いては、各半導体レーザ部分からの出力が均一化するた
め、半導体レーザアレイの安定動作が達成できる。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. According to the gain coupled distributed feedback semiconductor laser of the present invention, the end face reflectance of the semiconductor laser is increased and the gain coupling component κ _g L and the refractive index coupling component κ _i L in the standardized coupling coefficient κ L are defined. As a result, the photon distribution in the resonator is flattened, and a high low distortion yield can be obtained. Further, in the gain coupled distributed feedback semiconductor laser of the present invention, the front / rear output ratio is stable because the high reflectance portions are provided on both end surfaces of the semiconductor laser. As a result, in the semiconductor laser array incorporating a plurality of gain-coupled distributed feedback semiconductor lasers of the present invention, the outputs from the respective semiconductor laser portions are made uniform, so that stable operation of the semiconductor laser array can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１実施例による利得結合型の分布帰
還型半導体レーザを示す一部を切り欠いた模式的斜視図
である。FIG. 1 is a partially cutaway schematic perspective view showing a gain coupling type distributed feedback semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図２】第１実施例の半導体レーザにおいて活性層に沿
う断面を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section along the active layer in the semiconductor laser of the first embodiment.

【図３】第１実施例による半導体レーザの後方端面の高
反射膜を示す模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a highly reflective film on the rear end surface of the semiconductor laser according to the first example.

【図４】第１実施例の半導体レーザの製造に使用する化
合物半導体基板を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing a compound semiconductor substrate used for manufacturing the semiconductor laser of the first embodiment.

【図５】第１実施例の半導体レーザの製造において、主
面に所望の半導体層を形成するとともに表面に吸収型回
折格子を形成した化合物半導体基板を示す模式的断面図
である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a compound semiconductor substrate in which a desired semiconductor layer is formed on the main surface and an absorption type diffraction grating is formed on the surface in the manufacture of the semiconductor laser of the first embodiment.

【図６】第１実施例の半導体レーザの製造において、主
面を部分的にエッチングした化合物半導体基板を示す模
式的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a compound semiconductor substrate whose principal surface is partially etched in the manufacture of the semiconductor laser of the first embodiment.

【図７】屈折率結合型ＤＦＢレーザおよび利得結合型Ｄ
ＦＢレーザにおける低歪歩留まり状態を示すグラフであ
る。FIG. 7: Index-coupled DFB laser and gain-coupled D
It is a graph which shows a low distortion yield state in an FB laser.

【図８】屈折率結合型ＤＦＢレーザおよび利得結合型Ｄ
ＦＢレーザにおける前方／後方出力比と度数との相関を
示すグラフである。FIG. 8: Index-coupled DFB laser and gain-coupled D
It is a graph which shows the correlation of the front / back output ratio and frequency in an FB laser.

【図９】第１実施例の半導体レーザにおけるκ_i Ｌと低
歪歩留まりとの相関を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the correlation between κ _i L and low strain yield in the semiconductor laser of the first example.

【図１０】本発明の第２実施例による利得結合型の分布
帰還型半導体レーザの概要を示す模式的断面図である。FIG. 10 is a schematic sectional view showing an outline of a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図１１】本発明の第３実施例による利得結合型の分布
帰還型半導体レーザの概要を示す模式的断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the outline of a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.

【図１２】本発明の第４実施例による利得結合型の分布
帰還型半導体レーザの概要を示す模式的断面図である。FIG. 12 is a schematic sectional view showing an outline of a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第５実施例による利得結合型の分布
帰還型半導体レーザの概要を示す模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view showing an outline of a gain-coupled distributed feedback semiconductor laser according to a fifth embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の一実施例による半導体レーザアレイ
の概要を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing an outline of a semiconductor laser array according to an embodiment of the present invention.

【図１５】本実施例による半導体レーザアレイの一部を
示す拡大模式図である。FIG. 15 is an enlarged schematic view showing a part of the semiconductor laser array according to the present embodiment.

【図１６】本発明者等が検討対象とした各種の分布帰還
型半導体レーザの構造を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing the structure of various distributed feedback semiconductor lasers that the present inventors have studied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…高反射膜、２…ｐ型電極、３…コンタクト層、４…
ｐ型クラッド層（１）、５…ｐ型クラッド層（２）、６
…吸収層、７…屈折率調整層８…ｐ型ガイド層、９…活
性層、１０…ｎ型ガイド層、１１…ｎ型基板、１２…ｎ
型電極、１３…ｎ型ガイド層、１５…ｎ型埋込層、１６
…ｐ型ブロック層、１７…ｎ型埋込層、２０…メサ部、
２１…埋込層、２４…アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）層、２５…ＳｉＯ₂ 膜、２６…ａ−Ｓｉ層、２７…
ＳｉＯ₂ 膜、３０…半導体レーザ、３１…活性層、３２
…回折格子（グレーティング）、３３…レーザ光、３３
ａ…前方光、３３ｂ…後方光、３４…吸収層、３５…吸
収型回折格子、４０…ホトレジスト膜、４２…多層吸収
層構造、４３，４４…高反射膜、５０…半導体レーザア
レイ、５１…半導体レーザ部分、５２…アイソレーショ
ン溝。1 ... Highly reflective film, 2 ... P-type electrode, 3 ... Contact layer, 4 ...
p-type clad layer (1), 5 ... p-type clad layer (2), 6
... Absorption layer, 7 ... Refractive index adjusting layer 8 ... P-type guide layer, 9 ... Active layer, 10 ... N-type guide layer, 11 ... N-type substrate, 12 ... N
N-type electrode, 13 ... N-type guide layer, 15 ... N-type buried layer, 16
... p-type block layer, 17 ... n-type buried layer, 20 ... mesa portion,
21 ... Buried layer, 24 ... Amorphous silicon (a-S
i) layer, 25 ... SiO ₂ film, 26 ... a-Si layer, 27 ...
SiO ₂ film, 30 ... Semiconductor laser, 31 ... Active layer, 32
… Diffraction grating (grating), 33… Laser light, 33
a ... Forward light, 33b ... Backlight, 34 ... Absorption layer, 35 ... Absorption type diffraction grating, 40 ... Photoresist film, 42 ... Multi-layer absorption layer structure, 43, 44 ... High reflection film, 50 ... Semiconductor laser array, 51 ... Semiconductor laser portion, 52 ... Isolation groove.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 利得の周期的な攝動を生じさせる吸収型
回折格子を共振器Ｌに沿って有する利得結合型の分布帰
還型半導体レーザであって、前記吸収型回折格子を前記
共振器全体または一部に設けるとともに、一方の回折格
子端でのエネルギーに対する実効的な反射率が７０乃至
９３％程度であり、かつ他の回折格子端でのエネルギー
に対する実効的な反射率が３０乃至７０％程度であるこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。1. A distributed feedback semiconductor laser of a gain coupling type having an absorption type diffraction grating which causes periodic fluctuations of gain along a resonator L, wherein the absorption type diffraction grating is the entire resonator. Alternatively, the effective reflectance for energy at one diffraction grating edge is about 70 to 93%, and the effective reflectance for energy at the other diffraction grating edge is 30 to 70%. A distributed feedback semiconductor laser, characterized in that 【請求項２】 前記吸収型回折格子は共振器Ｌの全長に
亘って設けられているとともに、半導体レーザの一端は
結晶の劈開面で構成されているとともに、他端には高反
射膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
分布帰還型半導体レーザ。2. The absorption type diffraction grating is provided over the entire length of the resonator L, one end of the semiconductor laser is constituted by a cleavage plane of a crystal, and the other end is provided with a high reflection film. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the distributed feedback semiconductor laser is provided. 【請求項３】 前記劈開面部分の反射率は３２％とな
り、前記高反射膜の反射率は９０％となっていることを
特徴とする請求項２記載の分布帰還型半導体レーザ。3. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 2, wherein the cleaved surface portion has a reflectance of 32% and the high reflection film has a reflectance of 90%. 【請求項４】 前記利得の周期的な攝動の規格化結合係
数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが、０．３＜κ_g Ｌ＜０．
７であることを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半
導体レーザ。4. The gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.3 <κ _g L <0.
7. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the distributed feedback semiconductor laser is 7. 【請求項５】 前記の利得の周期的な攝動の規格化結合
係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが０．５であることを特
徴とする請求項４記載の分布帰還型半導体レーザ。5. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 4, wherein the gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.5. 【請求項６】 前記規格化結合係数κＬの利得結合係数
κ_g を０．５とした場合において、前記屈折率結合成分
κ_i Ｌの絶対値（｜κ_i Ｌ｜）が｜κ_i Ｌ｜＜０．３で
あることを特徴とする請求項５記載の分布帰還型半導体
レーザ。6. The absolute value (| κ _i L |) of the refractive index coupling component κ _i L is | κ _i L | when the gain coupling coefficient κ _g of the normalized coupling coefficient κ L is 0.5. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 5, wherein <0.3. 【請求項７】 前記利得結合係数κ_g および屈折率結合
係数κ_i は前記吸収型回折格子を形成する吸収層と屈折
率調整層の厚さと組成の選択によって決定されているこ
とを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか記載の
分布帰還型半導体レーザ。7. The gain coupling coefficient κ _g and the refractive index coupling coefficient κ _i are determined by selecting the thickness and composition of the absorption layer and the refractive index adjusting layer forming the absorption type diffraction grating. 7. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 4. 【請求項８】 前記吸収型回折格子は共振器の全長に亘
って設けられているとともに、半導体レーザの両端に高
反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載
の分布帰還型半導体レーザ。8. The distributed feedback type according to claim 1, wherein the absorption type diffraction grating is provided over the entire length of the resonator, and high reflection films are provided at both ends of the semiconductor laser. Semiconductor laser. 【請求項９】 吸収型回折格子が部分的に設けられ前記
吸収型回折格子の延長部分にそれぞれ光増幅領域が設け
られる構造となり、それぞれの光増幅領域が実効的な反
射率を有するように構成されていることを特徴とする請
求項１記載の分布帰還型半導体レーザ。9. A structure in which an absorption type diffraction grating is partially provided and an optical amplification region is provided in an extended portion of the absorption type diffraction grating, and each optical amplification region has an effective reflectance. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the distributed feedback semiconductor laser is provided. 【請求項１０】 前記吸吸収層と屈折率調整層のどちら
かが２層以上または両層が２層以上設けられていること
を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか記載の分
布帰還型半導体レーザ。10. The distribution according to claim 1, wherein at least one of the absorption / absorption layer and the refractive index adjusting layer is provided in two layers or more, or both layers are provided in two or more layers. Feedback semiconductor laser. 【請求項１１】 半導体レーザ部分を複数並列に配置し
てなる半導体レーザアレイであって、前記各半導体レー
ザ部分は、利得の周期的な攝動を生じさせる吸収型回折
格子を共振器Ｌに沿って有する利得結合型の分布帰還型
半導体レーザであり、前記吸収型回折格子は前記共振器
全体または一部に設けられるとともに、一方の回折格子
端でのエネルギーに対する実効的な反射率が７０乃至９
３％程度であり、かつ他の回折格子端でのエネルギーに
対する実効的な反射率が３０乃至７０％程度であること
を特徴とする半導体レーザアレイ。11. A semiconductor laser array in which a plurality of semiconductor laser portions are arranged in parallel, wherein each semiconductor laser portion has an absorption type diffraction grating which causes periodic fluctuation of gain along a resonator L. A distributed feedback semiconductor laser of a gain coupling type, which is provided in the whole or a part of the resonator, and has an effective reflectance of 70 to 9 with respect to energy at one end of the diffraction grating.
A semiconductor laser array, which has a reflectance of about 3% and an effective reflectance of about 30 to 70% with respect to energy at other diffraction grating edges. 【請求項１２】 前記利得の周期的な攝動の規格化結合
係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが、０．３＜κ_g Ｌ＜
０．７であることを特徴とする請求項１０記載の半導体
レーザアレイ。12. The gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.3 <κ _g L <
The semiconductor laser array according to claim 10, wherein the semiconductor laser array has a thickness of 0.7. 【請求項１３】 前記の利得の周期的な攝動の規格化結
合係数κＬの利得結合成分κ_g Ｌが０．５であるととも
に、前記屈折率結合成分κ_i Ｌの絶対値（｜κ_i Ｌ｜）
が｜κ_i Ｌ｜＜０．３であることを特徴とする請求項１
０記載の半導体レーザアレイ。13. The gain coupling component κ _g L of the normalized coupling coefficient κ L of the periodic fluctuation of the gain is 0.5, and the absolute value of the refractive index coupling component κ _i L (| κ _i L |)
Is | κ _i L | <0.3.
0 of the semiconductor laser array. 【請求項１４】 前記利得結合係数κ_g および屈折率結
合係数κ_i は前記吸収型回折格子を形成する吸収層と屈
折率調整層の厚さと組成の選択によって決定されるとと
もに、前記吸吸収層と屈折率調整層のどちらかが２層以
上または両層が２層以上設けられていることを特徴とす
る請求項１１乃至請求項１３のいずれか記載の半導体レ
ーザアレイ。14. The gain coupling coefficient κ _g and the refractive index coupling coefficient κ _i are determined by selecting the thickness and composition of the absorption layer and the refractive index adjusting layer forming the absorption type diffraction grating, and the absorption and absorption layers are also selected. 14. The semiconductor laser array according to claim 11, wherein two or more layers of either of the above and two or more layers are provided.