JPS6223186A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6223186A JPS6223186A JP60162574A JP16257485A JPS6223186A JP S6223186 A JPS6223186 A JP S6223186A JP 60162574 A JP60162574 A JP 60162574A JP 16257485 A JP16257485 A JP 16257485A JP S6223186 A JPS6223186 A JP S6223186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gap
- region
- active layer
- refractive index
- distributed feedback
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は分布帰還型半導体レーザに関する。
（従来技術とその問題点）
高速変調時にも安定な単一軸モード発振を示し光フアイ
バ通信の伝送帯域を大きくとることのできる半導体光源
として分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）ｏ開発
が進められている。ＤＡＢ−ＬＤは適当なピッチの回析
格子による波長選択機構を有しており、Ｇｂ／ ｓレベ
ルの高速ｉテｆｆｉ調しても単一波長で発振するという
結果が得られている。
バ通信の伝送帯域を大きくとることのできる半導体光源
として分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）ｏ開発
が進められている。ＤＡＢ−ＬＤは適当なピッチの回析
格子による波長選択機構を有しており、Ｇｂ／ ｓレベ
ルの高速ｉテｆｆｉ調しても単一波長で発振するという
結果が得られている。
ところで通常のＤＦＢ−ＬＤにおいては端面反射がない
場合にはブラッグ波長をはさんだ２つの軸モードに対す
るしきい値利得が等しくなるから、基本的には２軸モ一
ド発損することが知られている。少なくとも一方の出力
端面が反射端面となっている場合にはブラッグ波長をは
さんだ発振波長としきい値利得との関係が非対称になっ
てきて、１本の軸モードで発振することになる。その場
合にも片側の端面反射率がＯのとき、反射端間における
回析格子位相がπ／ｌ Ｔ ’ ”／の場合２つの軸モ
ードに対するしきい値利得が等しくなる。このような位
相に近い状態でも、やはり両者のしきい値利得差は小さ
くなるので２軸モ一ド発振しゃすく、注入電流を増加し
て光出力を増してゆくとそれら２つの軸モード間でモー
ドのとびが生じたりする。しかも回析格子周期は２４０
０λ程度でありへきかいによって形成する反射端面にお
いて上述の回析格子位相を制御することは不可能といえ
る。
場合にはブラッグ波長をはさんだ２つの軸モードに対す
るしきい値利得が等しくなるから、基本的には２軸モ一
ド発損することが知られている。少なくとも一方の出力
端面が反射端面となっている場合にはブラッグ波長をは
さんだ発振波長としきい値利得との関係が非対称になっ
てきて、１本の軸モードで発振することになる。その場
合にも片側の端面反射率がＯのとき、反射端間における
回析格子位相がπ／ｌ Ｔ ’ ”／の場合２つの軸モ
ードに対するしきい値利得が等しくなる。このような位
相に近い状態でも、やはり両者のしきい値利得差は小さ
くなるので２軸モ一ド発振しゃすく、注入電流を増加し
て光出力を増してゆくとそれら２つの軸モード間でモー
ドのとびが生じたりする。しかも回析格子周期は２４０
０λ程度でありへきかいによって形成する反射端面にお
いて上述の回析格子位相を制御することは不可能といえ
る。
そこで、本発明の目的は、上述の観点にたって、安定に
単一軸モード発振が得られ、特性の向上した分布帰還型
半導体レーザを提供することにある。
単一軸モード発振が得られ、特性の向上した分布帰還型
半導体レーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、活性層と、この活性層よりエネルギーギャップが大き
く、かつ一方の面に回析格子が形成された光ガイド層と
を半導体基板上に積層してなる分布帰還型半導体レーザ
でおって、前記活性層がレーザ共振軸方向に第１及び第
２の領域に分割してあり、これら第１及び第２の領域は
微小な間隙で隔てており、この間隙は屈折率が１より大
きな非導電媒質で埋めてあり位相シフト領域を形成して
いることを特徴とする。
、活性層と、この活性層よりエネルギーギャップが大き
く、かつ一方の面に回析格子が形成された光ガイド層と
を半導体基板上に積層してなる分布帰還型半導体レーザ
でおって、前記活性層がレーザ共振軸方向に第１及び第
２の領域に分割してあり、これら第１及び第２の領域は
微小な間隙で隔てており、この間隙は屈折率が１より大
きな非導電媒質で埋めてあり位相シフト領域を形成して
いることを特徴とする。
（発明の作用＊原理）
従来の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）に対し
、本発明においては素子を２分割し、その中間領域に位
相をずらす領域を形成した。それによって適当な位相ず
れ量に対して、ブラッグ波長においても単一軸モード発
振させることが可能となり、そのしきい値利得も通常の
場合と比べて大幅に下げることができる。
、本発明においては素子を２分割し、その中間領域に位
相をずらす領域を形成した。それによって適当な位相ず
れ量に対して、ブラッグ波長においても単一軸モード発
振させることが可能となり、そのしきい値利得も通常の
場合と比べて大幅に下げることができる。
通常のＤＦＢ−ＬＤＩＣおいては、ブラッグ波長におい
て、光波の位相は一往復でπだけずれるから互いに打ち
消しあう。すなわちブラッグ波長では発損し得ないわけ
で、これが所謂ストップバンドとなる。そこで前述のよ
うにレーザ共振軸方向にそって部分的に等側屈折率の異
なる部分を形成することによって光波の位相をπだけず
らしてやれば、ブラッグ波長において一往復で２（πず
−れることになり、したがってブラッグ波長発振しうる
。このときには同時に、しきい値利得も低減する。
て、光波の位相は一往復でπだけずれるから互いに打ち
消しあう。すなわちブラッグ波長では発損し得ないわけ
で、これが所謂ストップバンドとなる。そこで前述のよ
うにレーザ共振軸方向にそって部分的に等側屈折率の異
なる部分を形成することによって光波の位相をπだけず
らしてやれば、ブラッグ波長において一往復で２（πず
−れることになり、したがってブラッグ波長発振しうる
。このときには同時に、しきい値利得も低減する。
ところで位相をずらす方法としては部分的に活性層おる
いはガイド層の厚さを変えて等側屈折率を部分的に変え
る方法などが考えられているが、本発明においては活性
層を第１及び第２の領域に２分割し、両領域の間隙で位
相をずらすものであれても位相シフトの効果が現われ、
素子特性の歩留り向上につながる。
いはガイド層の厚さを変えて等側屈折率を部分的に変え
る方法などが考えられているが、本発明においては活性
層を第１及び第２の領域に２分割し、両領域の間隙で位
相をずらすものであれても位相シフトの効果が現われ、
素子特性の歩留り向上につながる。
活性層を２分割してわずかなすき間を形成することはさ
ｉｔど困瘤なことではなく、例えばＷ 、Ｔ。
ｉｔど困瘤なことではなく、例えばＷ 、Ｔ。
Ｔｓａｎｇらが報告しているＣ１ｅａｖｅｄ −Ｃｏｕ
ｐｌｅｄ −Ｃａｖｉｔｙ （Ｃ’） ｖ−ザ（Ａｐｐ
ｌ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 、。
ｐｌｅｄ −Ｃａｖｉｔｙ （Ｃ’） ｖ−ザ（Ａｐｐ
ｌ 、 Ｐｈｙｓ 、 Ｌｅｔｔ 、。
土２．（８）、Ｐ２Ｓ５，１９８３） の手法を用い
、Ｃｕ等の金属片に一方の面を固定したまま他方の面か
らメスの刃をあててへきかりし、金属片をわずかに曲げ
ることによって容易ＶＣ２分割できる。
、Ｃｕ等の金属片に一方の面を固定したまま他方の面か
らメスの刃をあててへきかりし、金属片をわずかに曲げ
ることによって容易ＶＣ２分割できる。
あるいはイオンエツチング等の技術を用いてもよい。
ところが、そのようにして形成される数μｍ程度のすき
間を空間のままにしておくと、ＤＦＢ−ＬＤの特性が、
非常にすき間の大きさに敏感罠なってしまい、２軸モ一
ド発振するなど、かえって素子歩留りが低下することが
認められた。これに対し、屈折率のやや大きなポリイミ
ドのような有機材料でそのすき間を埋めたところ、すき
間部分での光の反射が低減し、所望の位相シフトの効果
が確認嘔れた。
間を空間のままにしておくと、ＤＦＢ−ＬＤの特性が、
非常にすき間の大きさに敏感罠なってしまい、２軸モ一
ド発振するなど、かえって素子歩留りが低下することが
認められた。これに対し、屈折率のやや大きなポリイミ
ドのような有機材料でそのすき間を埋めたところ、すき
間部分での光の反射が低減し、所望の位相シフトの効果
が確認嘔れた。
（実施例１）
以下実施例を示す図面を用いて本発明をより詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明による第１の実施例を示す。まずｎ−Ｉ
ｎＰ 基板１上に周期０．２４μｍの回析格子２を形成
する。その上に発光波長１．３μｍに相当するｎ−Ｉｎ
６．ｙｚ Ｇａｏ、ｔａ Ａｓ（、、Ｈｐｏ−ｓｓガイ
ド層３、発光波長１，５５μｍに相自する工ｎＯ，Ｉｌ
ｌ ｏａｏ、４１ ＡＳ６７゜ｐ ｏ、ｔ ｏ 活性
層４．ｐ−Ｉｎｐ クラット層５を順次積層する。そ
の後通常の工程をへて、メサエッチング、埋め込み成長
を行なうことによりＤＦＢ−ＢＨＬＤを作製した。素子
を前述０ようにｃｕの金属片６上にＡｕでマウントし、
固定したまま他方の面にメスの刃をあててへきかいし、
金属片６にわずかに力を加えることによって数μｍのす
きま７を形成できる。そのす急ま７にシンナーで薄めた
ポリイミド８を流し込み、乾燥窒素中でベーキングする
ことくより、固化させることができる。その後Ｐ側の電
極をワイヤボンディングし、所望のＤＦＢ−ＬＤを得た
。素子全体り長さは３００μｍ程度とした。用いたポリ
イミドは屈折率が１．８程度のものである。
ｎＰ 基板１上に周期０．２４μｍの回析格子２を形成
する。その上に発光波長１．３μｍに相当するｎ−Ｉｎ
６．ｙｚ Ｇａｏ、ｔａ Ａｓ（、、Ｈｐｏ−ｓｓガイ
ド層３、発光波長１，５５μｍに相自する工ｎＯ，Ｉｌ
ｌ ｏａｏ、４１ ＡＳ６７゜ｐ ｏ、ｔ ｏ 活性
層４．ｐ−Ｉｎｐ クラット層５を順次積層する。そ
の後通常の工程をへて、メサエッチング、埋め込み成長
を行なうことによりＤＦＢ−ＢＨＬＤを作製した。素子
を前述０ようにｃｕの金属片６上にＡｕでマウントし、
固定したまま他方の面にメスの刃をあててへきかいし、
金属片６にわずかに力を加えることによって数μｍのす
きま７を形成できる。そのす急ま７にシンナーで薄めた
ポリイミド８を流し込み、乾燥窒素中でベーキングする
ことくより、固化させることができる。その後Ｐ側の電
極をワイヤボンディングし、所望のＤＦＢ−ＬＤを得た
。素子全体り長さは３００μｍ程度とした。用いたポリ
イミドは屈折率が１．８程度のものである。
この上５１Ｃして作製し九Ｄ Ｆ Ｂ−Ｌ Ｄにおいて
、室温ＣＷ動作時の発振しきい値電流２０ｍＡ、 片
面からの微分量子効率２５−１単一軸モ一ド動作出力５
０ｍＷ、最高ＣＷ温度１１０℃程度の素子が再現性よく
得られた。
、室温ＣＷ動作時の発振しきい値電流２０ｍＡ、 片
面からの微分量子効率２５−１単一軸モ一ド動作出力５
０ｍＷ、最高ＣＷ温度１１０℃程度の素子が再現性よく
得られた。
さらにこのような位相シフト領域を有するＤＦＢ−ＬＤ
においては、反射端面における回析格子２の位相の影響
も小さい。通常のＤＦＢ−ＬＤにおいては反射端面にお
ける位相条件によってモードとびを生ずる素子が少なく
なかった。−例として１枚のクエファから任意に切り出
して特性歩留りを調べたところ、通常のＤＦＢ−ＬＤで
は３５慢の素子が１０ｍＷ以内の出力レベルで軸モード
のとび、あるいは２〜３本のモードが同時に発振するよ
５な状態を示したが、本実施例に示し九〇ＦＢ−ＬＤに
おいてはその割合が１０％に減少し、単一軸モード発振
の歩留りが大幅に向上した。
においては、反射端面における回析格子２の位相の影響
も小さい。通常のＤＦＢ−ＬＤにおいては反射端面にお
ける位相条件によってモードとびを生ずる素子が少なく
なかった。−例として１枚のクエファから任意に切り出
して特性歩留りを調べたところ、通常のＤＦＢ−ＬＤで
は３５慢の素子が１０ｍＷ以内の出力レベルで軸モード
のとび、あるいは２〜３本のモードが同時に発振するよ
５な状態を示したが、本実施例に示し九〇ＦＢ−ＬＤに
おいてはその割合が１０％に減少し、単一軸モード発振
の歩留りが大幅に向上した。
（実施例２）
第１図に示した実施例ではＣレーザのように素子そのも
のを２分割してすきま７を形成したが、リアクティブイ
オンエツチング等の技術を用いてすきま７を形成しても
よい。第２図は本発明による第２の実施例の模式的な断
面図である。第１図の場合と同様にしてＤＦＢウェファ
を作製し、活性層４をつ糎ぬける深さまでイオンエツチ
ングを行なってすきま７を形成した。このようにして作
製したＤＦＢ−ＬＤも第１の実施例の場合とほぼ同等の
特性を示し、特性の歩留りもきわめて高かった。
のを２分割してすきま７を形成したが、リアクティブイ
オンエツチング等の技術を用いてすきま７を形成しても
よい。第２図は本発明による第２の実施例の模式的な断
面図である。第１図の場合と同様にしてＤＦＢウェファ
を作製し、活性層４をつ糎ぬける深さまでイオンエツチ
ングを行なってすきま７を形成した。このようにして作
製したＤＦＢ−ＬＤも第１の実施例の場合とほぼ同等の
特性を示し、特性の歩留りもきわめて高かった。
なお本発明の実施例においてはＩｎＰ を基板、それに
格子整合したＩｎＧａＡｓＰを活性層およびガイド層と
したが、用いる半導体材料はもちろんこれに限るもので
はなく、ＧａＡＪＡｓ ／ ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ
／ ＩｎＡｌＡｓ系等、他の半導体材料を用いて何ら
差しつかえないヶもちろんＰＷ基板、あるいは半導絶縁
性の半導体基板を用いて何ら差しつかえない。さらに２
分割された領域にそれぞれ独立の電極を形成してやれば
波長制御型のＤＦＢ−ＬＤとしても用いることができる
。
格子整合したＩｎＧａＡｓＰを活性層およびガイド層と
したが、用いる半導体材料はもちろんこれに限るもので
はなく、ＧａＡＪＡｓ ／ ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ
／ ＩｎＡｌＡｓ系等、他の半導体材料を用いて何ら
差しつかえないヶもちろんＰＷ基板、あるいは半導絶縁
性の半導体基板を用いて何ら差しつかえない。さらに２
分割された領域にそれぞれ独立の電極を形成してやれば
波長制御型のＤＦＢ−ＬＤとしても用いることができる
。
（発明の効果）
本発明０％徴は分布帰還型半導体レーザにおいて、屈折
率が１よりも大きな媒質を有するすきまを形成し、位相
シフト領域としたことでちる。これによって、ブラクグ
波長付近で安定に単一軸モード発振されることが可能と
なり、発振しきい値電流が低減され、レーザ特性・素子
の特性歩留りが大幅に向上し九〇ＦＢ−ＬＤを得ること
ができた。
率が１よりも大きな媒質を有するすきまを形成し、位相
シフト領域としたことでちる。これによって、ブラクグ
波長付近で安定に単一軸モード発振されることが可能と
なり、発振しきい値電流が低減され、レーザ特性・素子
の特性歩留りが大幅に向上し九〇ＦＢ−ＬＤを得ること
ができた。
第１図及び第２図は本発明の第１及び第２の実施例をそ
れぞれ示す模式的な断面図でおる。 １・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・回析格子、３・・・
ガイド層、４・・・活性層、５・・・ｐ−１ｎＰ クラ
ッド層、６・・・金属片、７・・・すきま、８・・・ポ
リイミド。
れぞれ示す模式的な断面図でおる。 １・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・回析格子、３・・・
ガイド層、４・・・活性層、５・・・ｐ−１ｎＰ クラ
ッド層、６・・・金属片、７・・・すきま、８・・・ポ
リイミド。
Claims (1)
- 活性層と、この活性層よりエネルギーギャップが大きく
、かつ一方の面に回析格子が形成された光ガイド層とを
半導体基板上に積層してなる分布帰還型半導体レーザに
おいて、前記活性層がレーザ共振軸方向に第１及び第２
の領域に分割してあり、これら第１及び第２の領域は微
小な間隙で隔ててあり、この間隙は屈折率が１より大き
な非導電媒質で埋めてあり位相シフト領域を形成してい
ることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162574A JPS6223186A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162574A JPS6223186A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223186A true JPS6223186A (ja) | 1987-01-31 |
Family
ID=15757172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60162574A Pending JPS6223186A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6223186A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191651A1 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-27 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| WO2024105764A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光デバイス |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60162574A patent/JPS6223186A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1191651A1 (en) * | 2000-09-06 | 2002-03-27 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| WO2024105764A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光デバイス |
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