JPS63213383A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63213383A JPS63213383A JP62045834A JP4583487A JPS63213383A JP S63213383 A JPS63213383 A JP S63213383A JP 62045834 A JP62045834 A JP 62045834A JP 4583487 A JP4583487 A JP 4583487A JP S63213383 A JPS63213383 A JP S63213383A
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- semiconductor
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 12
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 6
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
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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
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- 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〕
この発明は、半導体レーザに関し、特に再現性よく光の
結合定数が設定値に設定された回折格子を有する半導体
レーザに関するものである。
結合定数が設定値に設定された回折格子を有する半導体
レーザに関するものである。
第２図は例えばＹ、Ｉｔａｙａ ｅｔ、ａｌ、、Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、。
ｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、。
Ｖｏｌ、１８． Ｎａ２３ ｐ、１００６（１９８２）
に示された分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを示す断
面図であり、図において、１はｎ−１ｎＰ基板、２はｎ
−１ｎＰクラッド層、３はｎ−ＩｎＣｒａＡｓＰ活性層
、５はｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、７はｐ−１ｎＰ
クラッド層、８はｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタクト層
、９はＰ電極、１０はｎ電極、１１は回折格子であり、
回折格子層５のクラッド層７側に凹凸を形成して回折格
子層５の膜厚を周期的に変化させている。
に示された分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザを示す断
面図であり、図において、１はｎ−１ｎＰ基板、２はｎ
−１ｎＰクラッド層、３はｎ−ＩｎＣｒａＡｓＰ活性層
、５はｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、７はｐ−１ｎＰ
クラッド層、８はｐ” −１ｎＧａＡｓＰコンタクト層
、９はＰ電極、１０はｎ電極、１１は回折格子であり、
回折格子層５のクラッド層７側に凹凸を形成して回折格
子層５の膜厚を周期的に変化させている。
次に動作について説明する。従来のＤＦＢレーザは上記
のような構造であり、ｐ電極９とｎ電極１０の間に順方
向バイアスを加えると、ｐ電極９から正孔が、ｎ電極１
０からは電子が注入され、活性層３で再結合がおこり、
発光する。この素子は屈折率の大きな活性層３や回折格
子層５を、屈折率の小さなｎ−ＩｎＰクラッド層２とｐ
−ＩｎＰｎワク９フ７ではさんだ導波路構造になってぃ
るため、発光した光は活性層３と回折格子層５内および
その近傍を層に平行な方向に伝搬する。また回折格子層
５の上に回折格子１１を形成しているため、回折格子１
１の方向に実効的な屈折率の周期的な変化が生じている
。この回折格子１１の周期を、発光した光がブラッグ反
射を受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を
満たす波長の光のみが導波路構造の中で反射をくりかえ
し発振する。
のような構造であり、ｐ電極９とｎ電極１０の間に順方
向バイアスを加えると、ｐ電極９から正孔が、ｎ電極１
０からは電子が注入され、活性層３で再結合がおこり、
発光する。この素子は屈折率の大きな活性層３や回折格
子層５を、屈折率の小さなｎ−ＩｎＰクラッド層２とｐ
−ＩｎＰｎワク９フ７ではさんだ導波路構造になってぃ
るため、発光した光は活性層３と回折格子層５内および
その近傍を層に平行な方向に伝搬する。また回折格子層
５の上に回折格子１１を形成しているため、回折格子１
１の方向に実効的な屈折率の周期的な変化が生じている
。この回折格子１１の周期を、発光した光がブラッグ反
射を受ける周期にしておけば、そのブラッグ反射条件を
満たす波長の光のみが導波路構造の中で反射をくりかえ
し発振する。
従来のＤＦＢレーザは以上のように構成されているので
、エツチングにより回折格子を形成する場合、エツチン
グの深さにより回折格子と活性層の間の距離が変化し、
さらに回折格子上にクラッド層を再成長させる時、回折
格子が一部メルトバソクされ回折格子の振幅が減少する
ので、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定数を制御
するのが困難であるなどの問題点があった。
、エツチングにより回折格子を形成する場合、エツチン
グの深さにより回折格子と活性層の間の距離が変化し、
さらに回折格子上にクラッド層を再成長させる時、回折
格子が一部メルトバソクされ回折格子の振幅が減少する
ので、光が分布帰還を受ける強さを示す結合定数を制御
するのが困難であるなどの問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、結合定数を設計値と同じ値に、再現性よく
設定した分布帰還型半導体レーザを得ることを目的とす
る。
れたもので、結合定数を設計値と同じ値に、再現性よく
設定した分布帰還型半導体レーザを得ることを目的とす
る。
この発明に係る半導体レーザ素子は、活性層上に、該活
性層よりエネルギーギャップの大きい第１の半導体層と
、エネルギーギャップが上記活性層より大きく上記第１
の半導体層より小さい回折格子層と、上記第１の半導体
層と同一組成の第２の半導体層とを順次成長した後、そ
の表面全面に上記第１の半導体層まで到達する所定周期
の並列ストライブ溝を形成し、その後上記第１の半導体
層と同一組成のクラッド層を再成長してなり上記回折格
子層の残留物により構成される回折格子を有するもので
ある。
性層よりエネルギーギャップの大きい第１の半導体層と
、エネルギーギャップが上記活性層より大きく上記第１
の半導体層より小さい回折格子層と、上記第１の半導体
層と同一組成の第２の半導体層とを順次成長した後、そ
の表面全面に上記第１の半導体層まで到達する所定周期
の並列ストライブ溝を形成し、その後上記第１の半導体
層と同一組成のクラッド層を再成長してなり上記回折格
子層の残留物により構成される回折格子を有するもので
ある。
この発明における半導体レーザは、回折格子が上述のよ
うに形成されるから、ここで、光との結合定数は、主に
、活性層と回折格子の間の距離および回折格子の振幅に
よって決まるが、活性層と回折格子の間の距離は、回折
格子層と活性層間のクラッド層と同一組成の半導体層の
膜厚で決まり、回折格子の振幅は、回折格子層の膜厚で
決まる。
うに形成されるから、ここで、光との結合定数は、主に
、活性層と回折格子の間の距離および回折格子の振幅に
よって決まるが、活性層と回折格子の間の距離は、回折
格子層と活性層間のクラッド層と同一組成の半導体層の
膜厚で決まり、回折格子の振幅は、回折格子層の膜厚で
決まる。
このため、結合定数を、再現性よく、設計値に設定する
ことができる。
ことができる。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第１図（ａｌおよび（ｂ）は本発明の一実施例による半
導体レーザの製造過程を説明するための断面図、第１図
（Ｃ）は第１図（ａ）、 （ｂｌの工程を経て完成した
本発明の一実施例による半導体レーザを示す断面図であ
る。図において、第２図と同一符号は同一、又は相当部
分を示すものであり、４はｐ−１ｎｐ層、６はｐ−Ｉｎ
Ｐ変形防止層である。
導体レーザの製造過程を説明するための断面図、第１図
（Ｃ）は第１図（ａ）、 （ｂｌの工程を経て完成した
本発明の一実施例による半導体レーザを示す断面図であ
る。図において、第２図と同一符号は同一、又は相当部
分を示すものであり、４はｐ−１ｎｐ層、６はｐ−Ｉｎ
Ｐ変形防止層である。
以下、その製造過程を述べることによって構造を説明す
る。
る。
まず、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２
、ｎ−１ｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ−ｔｎＰｎチク９フ
４、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子眉５、ｐ−１ｎＰ変形
防止層６を順次結晶成長させる。なお、ｐ−１ｎＰクラ
フト層４の膜厚をＳ、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層５
の膜厚をり、 ｐ−ＩｎＰ変形防止層６の膜厚をｔとす
る。第°１図（ａｌはこの状態のウェハの様子を示すも
のである。
、ｎ−１ｎＧａＡｓＰ活性層３、ｐ−ｔｎＰｎチク９フ
４、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子眉５、ｐ−１ｎＰ変形
防止層６を順次結晶成長させる。なお、ｐ−１ｎＰクラ
フト層４の膜厚をＳ、ｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層５
の膜厚をり、 ｐ−ＩｎＰ変形防止層６の膜厚をｔとす
る。第°１図（ａｌはこの状態のウェハの様子を示すも
のである。
次に、三光束干渉法等によってパターン形成後、化学エ
ツチング等で深さが（ｔ＋ｈ）以上、（ｔ’＋ｈ＋３）
以下になるようにエツチングを行い分布帰還用回折格子
１１を形成する。ここで選択性エツチングにより、深さ
を（ｔ＋ｈ）としてもよい。第１図化）はこの状態のウ
ェハの様子を示すものである。
ツチング等で深さが（ｔ＋ｈ）以上、（ｔ’＋ｈ＋３）
以下になるようにエツチングを行い分布帰還用回折格子
１１を形成する。ここで選択性エツチングにより、深さ
を（ｔ＋ｈ）としてもよい。第１図化）はこの状態のウ
ェハの様子を示すものである。
そしてさらに、ｐ−ＩｎＰｎチク９フ７、ｐ“−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層８を結晶成長させ第１図（Ｃ）に
示す素子が完成する。
ａＡｓＰコンタクト層８を結晶成長させ第１図（Ｃ）に
示す素子が完成する。
次に動作について説明する。上記のように構成されたＤ
ＦＢ半導体レーザにおいては、従来例と同様に、ｐ電極
９と、ｎ電極１０の間に順方向バイアスを加えると活性
層３にキャリアが注入され再結合がおこり、発光する。
ＦＢ半導体レーザにおいては、従来例と同様に、ｐ電極
９と、ｎ電極１０の間に順方向バイアスを加えると活性
層３にキャリアが注入され再結合がおこり、発光する。
本実施例による半導体レーザ素子も従来例と同様に導波
路構造になっているため、発光した光は活性層３に平行
な方向に伝搬する。また光が回折格子層５まで充分しみ
出すように、ｐ−ＩｎＰ層４の膜厚Ｓを薄くシておくと
、周期的に存在する回折格子層５のため、光は実効的な
屈折率の変化を受け、ブラッグ反射し、やがて発振する
。ここで光が分布帰還を受ける割合を示す結合定数は、
主に、活性層３と回折格子の間の距離と、回折格子の振
幅によって決まるが、本実施例の素子における活性層３
と回折格子の間の距離は、ｐ−１ｎＰ層４の膜厚Ｓで決
まり従来例のように回折格子形成時のエツチング深さに
よらない。また、回折格子層５上の変形防止層６は、次
に再成長させるクラフト層７と同じ組成であるので、エ
ツチングにより形成した回折格嘴ハａ 子１１は、メルトバックされないでそのまま保呑−′従
って本実施例の素子における回折格子の振幅は、回折格
子理工５の膜厚りとなる。つまり、ｐ−１ｎＰ層４と回
折格子層５の膜厚を制御することにより、結合定数を再
現性よく設計値に設定することができる。
路構造になっているため、発光した光は活性層３に平行
な方向に伝搬する。また光が回折格子層５まで充分しみ
出すように、ｐ−ＩｎＰ層４の膜厚Ｓを薄くシておくと
、周期的に存在する回折格子層５のため、光は実効的な
屈折率の変化を受け、ブラッグ反射し、やがて発振する
。ここで光が分布帰還を受ける割合を示す結合定数は、
主に、活性層３と回折格子の間の距離と、回折格子の振
幅によって決まるが、本実施例の素子における活性層３
と回折格子の間の距離は、ｐ−１ｎＰ層４の膜厚Ｓで決
まり従来例のように回折格子形成時のエツチング深さに
よらない。また、回折格子層５上の変形防止層６は、次
に再成長させるクラフト層７と同じ組成であるので、エ
ツチングにより形成した回折格嘴ハａ 子１１は、メルトバックされないでそのまま保呑−′従
って本実施例の素子における回折格子の振幅は、回折格
子理工５の膜厚りとなる。つまり、ｐ−１ｎＰ層４と回
折格子層５の膜厚を制御することにより、結合定数を再
現性よく設計値に設定することができる。
なお上記実施例では導電性ｎ−１ｎＰ基板を使用したＤ
ＦＢ半導体レーザについて述べたが、これは半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板あるいはｐ−ＩｎＰ基板を用いた素子に適用し
てもよい。その他、ＧａＡＳ系材料系材法の材料を使用
した素子に適用できることは言うまでもない。
ＦＢ半導体レーザについて述べたが、これは半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板あるいはｐ−ＩｎＰ基板を用いた素子に適用し
てもよい。その他、ＧａＡＳ系材料系材法の材料を使用
した素子に適用できることは言うまでもない。
また上記実施例では半導体レーザの場合について説明し
たが、導波路型グレーティングフィルタや、反射型グレ
ーティング偏向素子など他のグレーティングを用いた素
子に本発明の原理を用いてもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
たが、導波路型グレーティングフィルタや、反射型グレ
ーティング偏向素子など他のグレーティングを用いた素
子に本発明の原理を用いてもよく、上記実施例と同様の
効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、活性層上に、該活性
層よりエネルギーギャップの大きい第１の半導体層と、
エネルギーギャップが上記活性層より大きく上記第１の
半導体層より小さい回折格子層と、上記第１の半導体層
と同一組成の第２の半導体層とを順次成長した後、その
表面全面に上記第１の半導体層まで到達する所定周期の
並列ストライブ溝を形成し、その後上記第１の半導体層
と同一組成のクラッド層を再成長してなり上記回折格子
層の残留物により構成される回折格子を有する構成とし
、該回折格子の光の結合定数は上記第１の半導体層と回
折格子層の層厚で決定されるから、再現性よく光の結合
定数を設計値に設定された回折格子を有する半導体レー
ザを容易に得ることができる効果がある。
層よりエネルギーギャップの大きい第１の半導体層と、
エネルギーギャップが上記活性層より大きく上記第１の
半導体層より小さい回折格子層と、上記第１の半導体層
と同一組成の第２の半導体層とを順次成長した後、その
表面全面に上記第１の半導体層まで到達する所定周期の
並列ストライブ溝を形成し、その後上記第１の半導体層
と同一組成のクラッド層を再成長してなり上記回折格子
層の残留物により構成される回折格子を有する構成とし
、該回折格子の光の結合定数は上記第１の半導体層と回
折格子層の層厚で決定されるから、再現性よく光の結合
定数を設計値に設定された回折格子を有する半導体レー
ザを容易に得ることができる効果がある。
第１図（ａ）〜（Ｃ）はこの発明の一実施例による半導
体レーザを説明するための断面図、第２図は従来の分布
帰還型半導体レーザを示す断面図である。 ３はｎ−１ｎＧａＡｓＰ活性層、４はｐ−１ｎＰｌ、５
はｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、６はｐ−ＩｎＰ変形
防止層、７はｐ−ＩｎＰクラッド層、１１は回折格子で
ある。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
体レーザを説明するための断面図、第２図は従来の分布
帰還型半導体レーザを示す断面図である。 ３はｎ−１ｎＧａＡｓＰ活性層、４はｐ−１ｎＰｌ、５
はｐ−１ｎＧａＡｓＰ回折格子層、６はｐ−ＩｎＰ変形
防止層、７はｐ−ＩｎＰクラッド層、１１は回折格子で
ある。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）活性層上に、該活性層よりエネルギーギャップの
大きい第１の半導体層と、エネルギーギャップが上記活
性層より大きく上記第１の半導体層より小さい回折格子
層と、上記第１の半導体層と同一組成の第２の半導体層
とを順次成長した後、その表面全面に上記第１の半導体
層まで到達する所定周期の並列ストライプ溝を形成し、 その後上記第１の半導体層と同一組成のクラッド層を再
成長してなり上記回折格子層の残留物により構成される
回折格子を有することを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045834A JP2656248B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62045834A JP2656248B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63213383A true JPS63213383A (ja) | 1988-09-06 |
| JP2656248B2 JP2656248B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=12730251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62045834A Expired - Lifetime JP2656248B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-02-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2656248B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02307287A (ja) * | 1989-05-22 | 1990-12-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| US5274660A (en) * | 1991-09-20 | 1993-12-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of making it |
| US5459747A (en) * | 1993-07-20 | 1995-10-17 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor optical devices |
| US6376338B2 (en) * | 1998-05-13 | 2002-04-23 | Fujitsu Limited | Manufacturing method of a semiconductor device having a diffraction grating |
| JP2005338798A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-12-08 | Canon Inc | 回折光学素子及びこれを有する光学系 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1043818B1 (en) | 1999-04-09 | 2011-07-20 | Mitsui Chemicals, Inc. | Semiconductor laser device, semiconductor laser module, rare-earth-element-doped optical fiber amplifier and fiber laser |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164380A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | 半導体レ−ザの製造方法 |
| JPS61156787A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-16 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ素子 |
| JPS62166582A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-23 | Sony Corp | 分布帰還型半導体レ−ザ及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-02-27 JP JP62045834A patent/JP2656248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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| US5274660A (en) * | 1991-09-20 | 1993-12-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method of making it |
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| JP2005338798A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-12-08 | Canon Inc | 回折光学素子及びこれを有する光学系 |
| JP4673120B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2011-04-20 | キヤノン株式会社 | 回折光学素子及びこれを有する光学系 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2656248B2 (ja) | 1997-09-24 |
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