JPS61112391A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザ装置

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JPS61112391A
JPS61112391A JP59233159A JP23315984A JPS61112391A JP S61112391 A JPS61112391 A JP S61112391A JP 59233159 A JP59233159 A JP 59233159A JP 23315984 A JP23315984 A JP 23315984A JP S61112391 A JPS61112391 A JP S61112391A
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JP
Japan
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layer
region
type
ingaasp
irregularities
Prior art date
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Pending
Application number
JP59233159A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Oishi
大石 昭夫
Naoki Kayane
茅根 直樹
Shinji Tsuji
伸二 辻
Michiharu Nakamura
中村 道治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS61112391A publication Critical patent/JPS61112391A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体レーザ装置の構造に関するものである
。更に詳しくはいわゆる分布帰還型の半導体レーザ装置
に関するものである。
〔発明の背景〕
半導体レーザにおいて、電磁波が導波される活性領域ま
たはそれに隣接する領域の屈折率または利得を電磁波の
進行方向に周期的に変化させた、分布帰還型レーザは正
確な波長制御が可能であるなどの利点を有する。これま
での分布帰還型レーザの構造としては、たとえば第1図
に示すようなものが考えられてきた。第1図において、
1はn型InP基板、2はn型I n G a A s
 P層、3はI n G a A s P活性層、4は
p型InP層、5はp型InGaAsPMである。この
図において、活性領域3のバンド幅Et3と光導波領域
2のバンド幅E、□はE。>E、3の関係にある。また
、光のフィードバックは光導波領域2とInP基板の界
面に形成された周期的な凸凹により実現されている。
ここで、領域1.領域2および領域3の屈折率n1+ 
n 2およびn3はn 1 < n x < n 3 
の関係にある。したがって、電磁波は主に領域2および
領域3に閉じ込められる。そのため、凹凸の存在する界
面において電磁波が弱くなり、凹凸と電磁波(光)の結
合を大きくとれない欠点がある。領域2を薄くすれば、
結合は大きくなるが、凹凸の部分には非発光再結合中心
が存在し、このため領域2はあまり薄くすることができ
ない。レーザ発振開始のしきい値を低くするためには、
凹凸と光の結合を大きくすることが必要であるが、上記
の理由のため、従来構造ではしきい値を充分に低くする
に困難を伴った。
〔発明の目的〕
本発明の目的は発振開始のしきい値の低い分布帰還型半
導体レーザ装置を得ることにある。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するために、電磁波が導波される領域
の内部に活性領域から離して凹凸を形成した。このこと
により、凹凸の存在する領域において充分な電磁波の強
度が得られる。したがって、従来構造に較べ、凹凸と電
磁波(光)との結合を大きくとることができる。
〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。第2
図は本発明による注入型レーザのレーザ光の進行方向に
平行な面での断面図である。n型InP基板のLに液相
エピタキシャル成長法で格子整合のとれたn型InGa
AsP層6(λFL”0.9〜1.2μm)を形成した
後、表面に周知の干渉露光法により、周期2340 A
のグレーティング(周期的な凹凸)を形成する。この上
に連続液相エピタキシャル成長法により、n型InGa
AsP層7(λ、L= 1.25−1.45 μm)、
InGaAsP活性JW’8 (λ、、=1.52μm
に設計する)、p型InGaAsPアンチメルトバック
層(λ、L= 1.25〜1.45 μm) 9、p型
InPクラッド層4、P型InGaAsPキャップ層(
λ、L=l、Q 〜1.3μm)5を連続成長する。
ただし、λ2&はホトルミネッセンス測定による結晶の
発光波長を示す。InGaAsP層はこの発光波長とな
る組成に調整する。ここで添加不純物としては層61層
7ではTe、層91層49層5ではZnを用いた。層の
厚さは、層6は0.1 μm以上・層7はQ・1〜0・
3μm・層8は0・1〜     、・、0.2μm、
層9は0.1 μm以上1層4は1μm以上1層5は0
.1  μm以上を多用する。以上の結晶層を成長の後
、ストライプ状のシリコン酸化膜を用い、メサエッチン
グを行なった後に、埋め込み成長を行い、BH槽構造形
成した。さらに基板1および層5にそれぞれオーミック
電極を形成した。
第1図に示した従来構造では、その多層成長方向ノ\の
屈折率分布および電界強度は各々第3図(a)および(
b)のようになる。同図における一点鎖線は回折格子(
diffraction grating ;単にグレ
ーティングと略称する)の位置を示している。
第3図(a)に引き出し線をもって示したのは第2図に
図示し、た半導体層に対応している。これに対して1本
実施例においては、層6がInGaAsP層であるため
、多層成長方向への屈折率分布および電界強度は各々第
4図(a)および(b)の様になる。そのため、層7の
厚さが同じならば、グレーティングが存在する層6と層
7の境界における電界強度は、従来構造より大きくなり
、従来構造に較べ強い光とグレーティングの結合か得ら
れる。
その結果、従来構造に較べ約30%しきい値が低減され
た。本実施例においてグレーティングか形成される層6
の組成はλ、L=0.9〜1.2μmに限らず1層7と
組成の異なるInGaAsPまたはInGaAsならば
同様の効果が得られる。
また本発明によれば、第5図のような構成も実現できる
。第5図は本発明による注入型レーザの別な例の断面図
である。作製方法は第3図の場合と同様である。ただし
、1はn型InP基板、10はn型のInGaAsPJ
WあるいはInGaAs層、11はn型InP層、12
は十分に薄いInGaAsP活性層、4はp型InP層
、5はp型InGaAsPキャップ層である。本実施例
においてグレーティングはWjtoと層11の境界に形
成されている。本実施例においては光のガイド層は存在
しない。しかし、活性層が充分に薄い(0,1〜0.2
μm)ため、電磁波は活性層外にしみ出しグレーティン
グと結合する。従来構造では、活性層がInP層よりバ
ンド幅の小さい充ガイド層ど接している。本発明によれ
ば、従来用いられている光ガイド層よりバンド幅の大き
いInP層が活性層と接しているため、注入されたキャ
リアをより有効に活性層内に閉じ込めることができる。
このことにより、しきい値を低減することができる。
さらに本発明によれば、第6図の構成にしても良い。す
なわち、InP基板1上に活性層よりバンド幅の広いI
nGaAsP層7、InP層11を設け、inP層11
にグレーティングを形成する。
その上にInGaAsP層7、InGaAsP活性層3
、アンチメルトバック層9.InPクラッド層4、In
GaAsPキャップ層5を設ける。この構造では、In
GaAsP層7が光ガイド層となり、光ガイド層内にあ
るグレーティングと光の強い結合が得られる。
以上の例は活性層の下側(基板側)にグレーティングを
形成した場合を示したが、同様の効果は活性層の上側に
グレーティングを形成した第7図および第8図の構造で
も得られる。第7図はグレーティングが活性層の上部に
ある点を除いては第2図の場合と同じである。また第8
図もグレーティングが上部にある点を除いては第5図の
場合と同じである。
以上の構成を実現するためには、InP基板の導伝型は
n型である必要はなく、n型基板を用いでも良い。n型
基板を用いた場合には活性層より下側(基板側)の層は
n型となり、上側の層はn型となる。これに対してn型
基板を用いた場合には活性層より下側の層はn型となり
、上側の層はn型となる。
以上、I nP、InGaAsPを用いた例を述へだが
、本発明は他の材料系1例えばGaAs。
AlllGaAsを用いた半導体レーザにも適用可能で
ある。
実施例では横モード制御構造としてBH構造を用いたが
、他の構造でも良い。
また、これまでの説明では注入型レーザを中心としたが
、本発明はキャリアの励起方法に依存せず、他の励起方
法、例えば光励起、でも同じ効果が得られる。グレーテ
ィングの周期は必らずしも      )゛隼回周期で
ある必要はなく、周期を少しずつずらしたチャープトゲ
レーティングなどに対しても、本発明は効果がある。
〔発明の効果〕
以上説明した様に1本発明は電磁波が導波される領域の
内部に規則的な凹凸を設けることにより、従来の光閉じ
込め領域の表面に規則的な凹凸を設ける方法に較べ、電
磁波と規則的凹凸との結合を大きくできる。そのため、
レーザ発振開始のしきい値を小さくする効果がある6
【図面の簡単な説明】
第1図は従来構造の半導体レーザの断面図、第2図は本
発明による半導体レーザの断面図、第3図は従来構造に
おける成長方向の屈折率と電界強度の分布を示す図、第
4図は本発明における成長方向の屈折率と電界強度の分
布を示す図、第5図〜第8図は本発明にて半導体レーザ
の例を示す断面図である。 1− r n P基板、2− I nG a AsP光
ガイド層、3・・・InGaAsP活性層、4・・・丁
nPクラッド層、5− jnG a AsPキャップ層
、6− I nG a AsPまたはInGaAs層、
7− I nG a AsP層、8−・・InGaAs
P活性層、9 ・・InGaAsPアンチメルトバック
層、10・・・InGaAsPまたはInGaAs層、
1l−InP層、12=4nGaAsP■ 1  回 Nz  図 Z4 団 罵 5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電磁波が導波される第1の領域の一部に、少なくとも第
    2の領域と利得の存在する第3の領域を設け、第1の領
    域中の第2および第3の領域を除いた領域を第4の領域
    とし、第2の領域に接する第4の領域は当該第2の領域
    とは異なる屈折率となるように構成し、第1の領域の内
    部で第2の領域に接する第4の領域と第2の領域との境
    界のうち少なくとも一方の境界に規則的な凹凸を設けた
    ことを特徴とする半導体レーザ装置。
JP59233159A 1984-11-07 1984-11-07 半導体レ−ザ装置 Pending JPS61112391A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005512308A (ja) * 2001-11-16 2005-04-28 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー ナノクリスタル構造体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005512308A (ja) * 2001-11-16 2005-04-28 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー ナノクリスタル構造体
JP4703112B2 (ja) * 2001-11-16 2011-06-15 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー ナノクリスタル構造体

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