JPS59184585A - 単一軸モ−ド半導体レ−ザ - Google Patents

単一軸モ−ド半導体レ−ザ

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JPS59184585A
JPS59184585A JP5950583A JP5950583A JPS59184585A JP S59184585 A JPS59184585 A JP S59184585A JP 5950583 A JP5950583 A JP 5950583A JP 5950583 A JP5950583 A JP 5950583A JP S59184585 A JPS59184585 A JP S59184585A
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JP
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layer
junction
active layer
electrode
region
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JP5950583A
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Ikuo Mito
郁夫 水戸
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は元ファイバ通信システム用光源に適した単一軸
モード半導体レーザに関する。
光ファイバの伝送損失が波長1.3μm帯及び1.5μ
m帯で0.3〜0.5dB/1m以下と超低損失化され
たことにより中継間隔が100b以上という超長距離の
伝送実験が各所で行われ始めている。この様な超長距離
光フアイバ通信システムは中継間隔を長くすることが有
利な海底通信システム等への適用が期待されている。超
長距離伝送においては、伝送可能中継間隔は光ファイバ
の伝送損失の制限のほかに、波長分散による制限も受け
るようになる。
従来光フアイバ通信用光源として開発されて来たファプ
リー・ペロー(Fabry−Perot )共振器形半
導体レーザは通常複数本の発振軸モードを有するため、
伝送可能中継器間隔あるいは伝送容量は伝送損失よりも
むしろ波長分散による制限を受ける。従って長距離かつ
高速の元ファイバ伝送通信システムを実現して行く上で
は、高速変調時にC単一軸モードで発振する半導体レー
ザが要求される。この様な半導体レーザとしては、ファ
プリー・ペロー共振器によらず内部に周期構造を有する
回折格子を作り付けた分布帰還形半導体レーザあるいは
分布反射形半導体レーザがある。筆者は特願昭57−1
78824で第1図(a)に示す構造の分布反射形半導
体レーザを発明した。この分布反射形半導体レーザの特
徴は、エピタキシャル成長の結晶方位依存性を有効に利
用して、回折格子20が形成された光力イト層10と活
性gI3とが突き合せの形で接続されており、活性層3
と光力イト層10との間の伝搬光の結合効率が90%程
度と高いこと、また埋め込みへテロ構造が採用されてい
ることにより。
発成閾値が室温で20〜30mAと低いこと、微分量子
効率が30〜50%と冒いこ乏、等である。しかしなが
らこの分布反射形半導隼レーザではp形InP電流ブロ
ック層5と11形find’@流閉じ込めff!j6が
形成すれていないメサストライプ15の領域について、
中央部のA−B−Cの断面をみると、第1図(b)に示
す様に活性層3の部分にpn接合が形成されている。従
って電流注入領域を制御する8 i 02絶縁膜30が
なけれは、レーザ動作には不必要な光カイト層5上の活
性層3にも電流が注入され、無効電流を発生させる。
またS r Oを絶縁膜30が形成されていてもp形I
nP埋め込み層7およびp形InPクラッド層4を回り
込んでこの不必要な活性層3に流れ込む電流が数m人存
在する。以上の様に第1図(a)に示す従来構造の年−
軸モード半導体レーザでは電流注入領域を制限するため
の5iO−絶縁膜加の形成工程を含む長い電極形成プロ
セスを必要としたこと、また? 若干の無効電流が存在したことが欠点々なっていた。
本発明は、上記分布反射形半導体レーザの構造を改良す
ることにより、触動電流を少くし動作特性を向上させ、
かつ電極形成プロセスを簡易にした単一軸モード半纒体
レーザを提供するものである。
本発明lこよれは上面もしくは下面の少くとも片面に回
折格子が形成された分布反射領域となる光ガイド層と発
光再結合を行う活性層とを含み、前記光力イト層と前記
活性層とは各々の端面が突き合わされた形で接続されて
おり、かつ前記光力イト層と前記活性層とは少なくとも
上下面を屈折率の低い牛纏体層により取り囲まれている
構造の単一軸モード半導体レーザにおいて、前記光力イ
ト層の上下方向の半導体多層膜がpnpMj合とnpn
接合のうちの少くとも片方を含んだ接合を構成している
ことを%徴とする単一軸モード半導体レーザが得られる
次に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第2図(alは本発明の第1の実施例を示す斜視図であ
る。
まず製造工程を述べる(!−第1回目の液相エピタキシ
ャル成長工程で(001)面方位n形InP基板l上に
p形InP il洩阻止1ll(Znドープ、I X 
10111m1厚さo、3μWL)およびn形InGa
AsP光ガイド層10 C発光波長にして1.3μm組
成、厚さ05μ扉)を積層した基板を作製した後、He
−Cdガスレーザを用いた干渉露光法とフォl−IJソ
グラフィの手法により、ピッチ方向が<110>方向と
なる周期’235QAの回折格子20を元カイト層10
の上に形成する。次Br−メタノール系のエツチング液
を用いて<ITO>方向に平行に段差部40の右側を1
.0μm 5− の深さでエツチングしてテラス状基板を作製する。
第2回目の液相エピタキシャル成長工程では、n形In
Pバッフy/12(’Snドープ 、 ×1oill 
m−厚さ0.7μm)およびノンドープInGaAsP
活性膚3(発振波長1.ssμm組成、厚さ0.15μ
m)を2〜3度の比較的低い過飽和度を有する成長溶液
から成長させることにより段差部40の両側で途切れる
形状で成長させる。また次のp形InPクラッド層4 
(Znドープ、 l X1918m”、厚さ約1.5μ
s)を15度程度の比較的高い過飽和度を有する成長溶
液から1段差部伯の上方も含めて全面を覆う形状で成長
させる。この基板に<110>方向に平行な2本の溝1
6.17(幅約7μm、深さ約3μm)を、間に幅約2
μmのメサストライプ15を挾む形で形成する。次に第
3回目の液相エピタキシャル成長工程では、p形InP
電流ブロック層5(Znドープ、  l XIQ” c
m s、平坦部での厚さ0.5μ” ) e  n形I
nP電流閉じ込め層6 (Teドープ、2X10”ff
i ” 、平坦部での厚さ0,5μm〕をメサストライ
プ15の上部の上部を除いて積層させた後、p形Inp
 6− 埋め込み層7 (Znドープ I X IQ” cm 
” 、平坦部での厚さ1.5μm)およびp形InGa
AsPキャップ層8 (Znドープ、 5XIQ”cr
n”、平坦部での厚さ07μm)を全面を覆って積層さ
せる。以上で全エピタキシャル成長工程を終了する。こ
の多層膜構造基板が第1図に示す従来例の場合と異なる
点はp形InP漏洩阻止層11が光力イト層10の下に
導入されたことである。第2図(b)に示す、メサスト
ライプ15の中央部分での断面図を見ると、この漏洩阻
止層11が導入されたことにより1段差部40の左側の
テラス状領域部分では、多層膜の導電形構成がpnpn
接合となっていることがわかる。また段差部40の右側
の領域は活性層3を挾んだpn接合のみである。従って
キャップ層8側を正、基板1側を負とする順方向バイア
スを印加した場合。
pn pn接合がターン・オンする電圧(約10V)以
下の通常の動作状態では電流は全て段差部40の右側部
分の活性層3に注入され効率良く発光再結合することに
なる。内部にこの様な電流制限構造を有するため第2図
(a)に示す実施例では、第1図(a)の従来例では必
要であった電流注入領域を制限するためのSiO*絶縁
膜30を必要としない。従って電極材料としてTi/P
t/Auをキャップ層8の表面全部lこ蒸着しp側金属
電極32を形成することができるので電極形成プロセス
を大幅に簡略化できた。
また動作特性としては第2図(b)を見ればわかる様に
、順方向バイアス電圧を印加した時光ガイド層10の上
方の活性層3に流入する電流径路がほとんど存在しない
ため、無効電流を減少させることができ従来の素子に比
べ発振閾値を低下させ、微分量子効率を増大させること
ができた。
−例を示すと1段差部40の右側の活性層3の長さを約
200μm また段差部40の左側の光ガイド層の長さ
を400μmとする素子で発振閾値15mA、微分量子
効率55チの値を得た。発振波長は1.55μmで単一
軸モードであった。
次に本発明の第2の実施例を第3図(a)a (b)を
用いて示す。第3図(alの斜視図に示す第2の実施例
の構造が第2図(a)に示された第1の実施例の構造と
異なる点は、p形InPの漏洩阻止層(Znドープ ]
XIQ  6n、厚さ約0.5μtx)11が光力イト
層lOの上に形成されている点である。この場合の漏洩
阻止層11は第1回目の液相エピタキシャル成長工程で
元カイト層10の上に03μmの厚さで形成される。こ
の構造においても、第3図(blのメサストライプ15
の中央部分での断面図を見る2段差部40の左側のテラ
ス状領域部分では多層膜がp−npn接合を形成してい
るため、この領域では電流が流れない。従って第1の実
施例と同様に、p側金属電極32をキャップ層8の表面
の全面に形成できるため電極形成プロセスを簡略化でき
、また無効電流を減少できるため動作特性を向上させる
ことができた。
本発明の第3の実施例を第4図(al e (blに示
す。
第1及び第2の実施例と異なる点は、エピタキシャル成
長工程が2回と短いことである。即ち最初にn形InP
基板1の表面にZn拡散を施し厚さ約08μmの漏洩防
止層l]を形成したあとで表面に回折格子20を形成す
る。
次に第1の実施例と同様なエツチングを施し。
 9一 段差部40の両側を13μmの段差をつける。第1回目
の液相エピタキシャル成長工程でn形InGaAsP光
ガイド層10.n形InPバッファ層2.ノンドープI
nGaAsP活性層3を段差部40の両側で分離して成
長させたのちp形1nPクラッド層4を全面に連続して
成長させる。各層の膜厚を各々、05μm1μm、0.
15μm、 ]μmで成長させると段差部40のところ
で回折格子上の光力イト層IOと活性層3とが端面・を
突き合せた形で接続される。このテラス状基板を作製し
た後の工程は第1の実施例と同様である。この構造は、
第4図(b)の断面図に示される様に段差部40の左側
では第1の実施例と全く同じ積層形状をしている。また
段差部40の右側では光ガイド層10を余計に含むが、
この庵と活性層3との間には、n形InPバッファ層2
を1μmの厚さで形成しているため、活性N3へのキャ
リア注入及び活性層3での元導波齋こ影響を与えること
はない。従って第3の実施例は第1の実施例と同等の性
能を実現できかつ第1の実施例よりも製作工程が短くて
済む利点を有している。
10− 以上の3つの実施例においては、 Ir+GaAsP活
性層3は上下をInP層で挾まれていたが1片側あるい
は両側にInGaAsP活性層3よりも屈折率が小さい
InGaAsP!4波層を設けたラージ・オノティカル
ーキャビテ((Large QpticalCavit
y ) 構造とすることも可能である。また材料を(J
 a A a基板上のAlGaAsあるいはInGaA
sP等とすることも可能である。
最後に本発明の%徴をまとめると、従来に比べ回折格子
が設けられた光力イト層を含む領域をpnpn多層構造
とすることにより、電極形成プロセスを簡略化でき生産
性を高めることができることである。
【図面の簡単な説明】
明の第1の実施例の胴視図、第2図(blはその断面図
、第3図(a)は本発明の第2の実施例の斜視図。 第3図(blはその断面図、第4図(a)は本発明の第
3の実施例の斜視図、第4図(bjはその断面図を示す
。 図中1はn形InP基板、2はn形InPバッファ層。 3はInGaAsP活性層、4はp形InPクラッド層
。 5はp形InP電流ブロック層、6はn形InP電流閉
じ込め層、7はp形InP埋め込み層、 8はp形In
GaAsPキャップ層、10はp形もしくはn形のI 
nGaAsP光ガイド/e*、11はp形InPi洩阻
止層、 15はメサストライプ、16及び17は平行な
2本の溝、20は回折格子、30は5ins絶縁膜、3
2はp側金属電極、33はn側金属電極、40は段差部
を示す。 第1 口 (b) 82 図 躬 31fl 范 〃 図 (b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、上面もしくは下面の少くとも片面に回折格子が形成
    された分布反射領域となる光力イト層と。 発光再結合を行う活性層とを含み、前記光ガイド層と前
    記活性層とは各々の端間が突き合わされた形で接続され
    ており、かつ前記光力イト層と前記活性層とは少なくと
    も上下面を屈折率の低い半導体層により取り囲まれてい
    る構造の単一軸モード半導体レーザにおいて、前記光ガ
    イド層の上下方向の半導体多層膜がpnp接合とnpn
    接合のうマ〜少くとも一方の接合を含んだ接合を搗成し
    ていることを特徴とする単一軸モード半導体レーザ。
JP5950583A 1982-10-12 1983-04-05 単一軸モ−ド半導体レ−ザ Pending JPS59184585A (ja)

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JP5950583A JPS59184585A (ja) 1983-04-05 1983-04-05 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
DE8383110135T DE3379442D1 (en) 1982-10-12 1983-10-11 Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer
EP83110135A EP0106305B1 (en) 1982-10-12 1983-10-11 Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer
US06/541,211 US4618959A (en) 1982-10-12 1983-10-12 Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer
CA000438801A CA1197308A (en) 1982-10-12 1983-10-12 Double heterostructure semiconductor laser with periodic structure formed in guide layer

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62221182A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型レ−ザ
JPS62221181A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型半導体レ−ザ
JPS62221184A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型半導体レ−ザ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62221182A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型レ−ザ
JPS62221181A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型半導体レ−ザ
JPS62221184A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Fujikura Ltd 分布反射型半導体レ−ザ

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