JPS6373683A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
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- JPS6373683A JPS6373683A JP61218458A JP21845886A JPS6373683A JP S6373683 A JPS6373683 A JP S6373683A JP 61218458 A JP61218458 A JP 61218458A JP 21845886 A JP21845886 A JP 21845886A JP S6373683 A JPS6373683 A JP S6373683A
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- 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
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
-
- 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
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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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。
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デに関する。
[従来の技術とその問題点コ
光フアイバ通信では長距離・大容量伝送を行うためには
、光源となる半導体レーデの発振波長が高速変調時にも
単一であると共に、光ファイバとの高効率表結合を得る
ために横モードも単一であることが要求される。これら
の要求を満すものとして活性領域の光の進行方向に沿っ
て周期的な凹凸(以下、回折格子と記す)を有する分布
帰還型半導体レーザ(DFBレーデ)が、主にLPE
(Ll(1−uid phas@epitaxy )法
により製造されている。
、光源となる半導体レーデの発振波長が高速変調時にも
単一であると共に、光ファイバとの高効率表結合を得る
ために横モードも単一であることが要求される。これら
の要求を満すものとして活性領域の光の進行方向に沿っ
て周期的な凹凸(以下、回折格子と記す)を有する分布
帰還型半導体レーザ(DFBレーデ)が、主にLPE
(Ll(1−uid phas@epitaxy )法
により製造されている。
一方、LPE法に比べて大面積にわたって膜厚、組成の
均一性に優れると共に、量産性にも優れたMOCvD
(M@tal Organic Ch@rnical
Vapor Dsposi−tlon )法により製造
される分布帰還型半導体レーザが開発されている。第2
図は、MOCvD法にて得られたりッジ型の分布帰還型
半導体レーデを示している( M、 Razsghl他
IEFJE J、 Quantum、 El@ctro
n。
均一性に優れると共に、量産性にも優れたMOCvD
(M@tal Organic Ch@rnical
Vapor Dsposi−tlon )法により製造
される分布帰還型半導体レーザが開発されている。第2
図は、MOCvD法にて得られたりッジ型の分布帰還型
半導体レーデを示している( M、 Razsghl他
IEFJE J、 Quantum、 El@ctro
n。
vol、 QE−21,N66 、 P2O3,198
5)。図中1は、n型のInPからなる基板でちる。基
板1の主面には、n型1nPからなるクラッド層2、ノ
ンドーグGaInAsP (λg =L 55 pm
)からなる活性層3、主面に回折格子を有するp型Ga
InAmP (λ、=13prn )からなる導波路層
4が順次積層されている。
5)。図中1は、n型のInPからなる基板でちる。基
板1の主面には、n型1nPからなるクラッド層2、ノ
ンドーグGaInAsP (λg =L 55 pm
)からなる活性層3、主面に回折格子を有するp型Ga
InAmP (λ、=13prn )からなる導波路層
4が順次積層されている。
導波路層上の所定領域には、p型InPからなるクラッ
ド層5及びp型GiInAsPからなるキャップ層6が
順次積層されている。
ド層5及びp型GiInAsPからなるキャップ層6が
順次積層されている。
このように構成された分布帰還型半導体レーデは、活性
領域内に回折格子を持ち、回折格子による進行波と後進
波との結合を利用して光の帰還を行う。更に、回折格子
による波長選択性によって単一波長でレーデ発振するよ
うになっている。また、横モードの単−化及び低しきい
値電流動作を実現するためにリッジ構造を採用している
。このような分布帰還型半導体レーザでは、リッジ構造
のためLPE法で作られたものに比べて低しきい値電流
及び単−横そ−ド動作を十分には実現できない問題があ
った。
領域内に回折格子を持ち、回折格子による進行波と後進
波との結合を利用して光の帰還を行う。更に、回折格子
による波長選択性によって単一波長でレーデ発振するよ
うになっている。また、横モードの単−化及び低しきい
値電流動作を実現するためにリッジ構造を採用している
。このような分布帰還型半導体レーザでは、リッジ構造
のためLPE法で作られたものに比べて低しきい値電流
及び単−横そ−ド動作を十分には実現できない問題があ
った。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであシ、MO
CVD法にて製造が可能であり、かつ、低しきい値で単
−縦・横モード動作を十分に実現することができる分布
帰還型半導体レーデを提供するものである。
CVD法にて製造が可能であり、かつ、低しきい値で単
−縦・横モード動作を十分に実現することができる分布
帰還型半導体レーデを提供するものである。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、第1導電型の半導体基板上に順次積層された
第1導電型のクラッド層、活性層、光の進行方向に沿っ
て周期釣力凹凸を形成した第2クラッド層、前記活性層
より禁制帯幅の大きなエツチング停止層、及び電流阻止
層と、該電流阻止層を貫挿して形成されたストライプ状
のチャネルと、核チャネル内で前記半導体基板方向に凹
み、かつ、前記活性層より小さい屈折率で前記電流阻止
層上に形成された導波路層と、該導波路層上に形成され
た第2導電型のクラッド層とを具備することを特徴とす
る分布帰還型半導体レーデである。
第1導電型のクラッド層、活性層、光の進行方向に沿っ
て周期釣力凹凸を形成した第2クラッド層、前記活性層
より禁制帯幅の大きなエツチング停止層、及び電流阻止
層と、該電流阻止層を貫挿して形成されたストライプ状
のチャネルと、核チャネル内で前記半導体基板方向に凹
み、かつ、前記活性層より小さい屈折率で前記電流阻止
層上に形成された導波路層と、該導波路層上に形成され
た第2導電型のクラッド層とを具備することを特徴とす
る分布帰還型半導体レーデである。
ここで、活性層を量子井戸層としても良い。一般に分布
帰還型半導体レーデでは偏波依存性がほとんどないため
、電界が主に導波路層と平行女偏波であるTE波と、磁
界が主に導波路層と平行な偏波であるTM波とが同時に
発振してしまうことがあシ、2本の発振モードとなって
しまい単一波長ではないことがある。活性層を量子井戸
層とすることにより、TE波、TM波モード間に利得差
を与えることが可能とな夛、TEモードでの単一波長動
作を実現できるものである。
帰還型半導体レーデでは偏波依存性がほとんどないため
、電界が主に導波路層と平行女偏波であるTE波と、磁
界が主に導波路層と平行な偏波であるTM波とが同時に
発振してしまうことがあシ、2本の発振モードとなって
しまい単一波長ではないことがある。活性層を量子井戸
層とすることにより、TE波、TM波モード間に利得差
を与えることが可能とな夛、TEモードでの単一波長動
作を実現できるものである。
[作用コ
本発明に係る分布帰還型半導体レーザによれば、中間層
上に回折格子が形成されているため、単一波長での動作
が可能である。また、チャネル内とそれ以外の部分では
屈折率差が生じ(チャネル内では導波路層が屈曲してい
るため、それ以外の部分より実効屈折率が大きく表る)
、安定した基本横モード動作が可能である。しかも、電
流阻止層を内在しているので、低しきい値電流での動作
を実現することができる。
上に回折格子が形成されているため、単一波長での動作
が可能である。また、チャネル内とそれ以外の部分では
屈折率差が生じ(チャネル内では導波路層が屈曲してい
るため、それ以外の部分より実効屈折率が大きく表る)
、安定した基本横モード動作が可能である。しかも、電
流阻止層を内在しているので、低しきい値電流での動作
を実現することができる。
[実施例コ
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は、本発明の一実施例である波長1.311m
GaInAsP/InP分布帰還型半導体レーデの概
略構成を示す説明図である。図中10は、(100)I
nPからなるn型の半導体基板である。半導体基板10
上には、MOCVD法にて形成され之n型InPからな
るクラッド層11、ノンドープGaIt+AsP(λ、
= 1.3μm)からなる活性層12及びp型InP
からなる中間層13が順次積層されている。
。第1図は、本発明の一実施例である波長1.311m
GaInAsP/InP分布帰還型半導体レーデの概
略構成を示す説明図である。図中10は、(100)I
nPからなるn型の半導体基板である。半導体基板10
上には、MOCVD法にて形成され之n型InPからな
るクラッド層11、ノンドープGaIt+AsP(λ、
= 1.3μm)からなる活性層12及びp型InP
からなる中間層13が順次積層されている。
中間層13の主面には、H・−Cdレーザ或はArレー
デを用いた干渉露光法及びKKI 121エツチング液
(2CH3COOH:HCt:H20□)等を用い九化
学エツチングにより、♂クチ1(=λ/2 n s f
f :λは発振波長であり1.3μm 、 n@ff
は活性領域の等測的な屈折率)〜2000Xの回折格子
が形成されている。
デを用いた干渉露光法及びKKI 121エツチング液
(2CH3COOH:HCt:H20□)等を用い九化
学エツチングにより、♂クチ1(=λ/2 n s f
f :λは発振波長であり1.3μm 、 n@ff
は活性領域の等測的な屈折率)〜2000Xの回折格子
が形成されている。
中間層13上には、p型GaInAsP (λg =
1.1 μm)からなるエツチング停止層14、n型I
nPからなる電流阻止層15、p型InPからなる電流
阻止層16が順次積層されている。これらの電流阻止層
ノ5,16には、幅2〜5μmの窓を持つ5102から
々るストライプマスクを<011>方向に形成し、この
マスクを介して3HC2:H3PO4のエツチング液で
選択エツチングして開口し之ストライプ状のチャネルが
形成されている。なお、この選択エッチングは、自動的
にエツチング停止層14の表面にチャネルが達したとこ
ろで停止する。チャネルによりて露出した回折格子及び
電流阻止層16上には、p型のGaInAsP (λg
=1.1 μm )からなる導波路層17が形成され
ている。導波路層17上には、一連の成長処理によりル
型のInPからなるクラッド層18、p型のGaInA
aP (λg == 1.3 firn )からなるキ
ャップ層19が順次積層されている。なお、半導体基板
10を100μm程度の厚さに研摩した後、電極形成を
行ってレーデチップに切出される。
1.1 μm)からなるエツチング停止層14、n型I
nPからなる電流阻止層15、p型InPからなる電流
阻止層16が順次積層されている。これらの電流阻止層
ノ5,16には、幅2〜5μmの窓を持つ5102から
々るストライプマスクを<011>方向に形成し、この
マスクを介して3HC2:H3PO4のエツチング液で
選択エツチングして開口し之ストライプ状のチャネルが
形成されている。なお、この選択エッチングは、自動的
にエツチング停止層14の表面にチャネルが達したとこ
ろで停止する。チャネルによりて露出した回折格子及び
電流阻止層16上には、p型のGaInAsP (λg
=1.1 μm )からなる導波路層17が形成され
ている。導波路層17上には、一連の成長処理によりル
型のInPからなるクラッド層18、p型のGaInA
aP (λg == 1.3 firn )からなるキ
ャップ層19が順次積層されている。なお、半導体基板
10を100μm程度の厚さに研摩した後、電極形成を
行ってレーデチップに切出される。
このように構成された分布帰還型半導体レーデ20によ
れば、中間層X3上に回折格子が形成されているので単
一波長での動作を行うことができる。チャネル内とそれ
以外の部分では、屈折率差が生じ、安定した基本横モー
ド動作を行うことができる。しかも、電流阻止層15.
16を内在しているので、低しきい値電流で動作させる
ことができる。
れば、中間層X3上に回折格子が形成されているので単
一波長での動作を行うことができる。チャネル内とそれ
以外の部分では、屈折率差が生じ、安定した基本横モー
ド動作を行うことができる。しかも、電流阻止層15.
16を内在しているので、低しきい値電流で動作させる
ことができる。
なお、実施例では、波長1.3 μm組成のGaInA
sP/InP分布帰還型半導体レーデ20について説明
したが、1.1〜1.6μmの波長範囲で所望の発光波
長を選択しても良い。また、より確実に単一波長動作を
得るために回折格子を形成した中間層13の中央部付近
で左右の回折格子間に約π/2の位相差を与えても良い
し、レーデチップを切出す際に一方の面を活性層12に
対して斜めに形成しても良い。また、結晶材料としては
、GaAAAs/GaAa等の他の結晶系のものを採用
しても良い。また、結晶成長法もMOCVD法の他にも
I、PE法、MBK (molecu−1a(Beam
Epitaxy )法、或はこれらの方法を組合せた
ものを用いても良い。
sP/InP分布帰還型半導体レーデ20について説明
したが、1.1〜1.6μmの波長範囲で所望の発光波
長を選択しても良い。また、より確実に単一波長動作を
得るために回折格子を形成した中間層13の中央部付近
で左右の回折格子間に約π/2の位相差を与えても良い
し、レーデチップを切出す際に一方の面を活性層12に
対して斜めに形成しても良い。また、結晶材料としては
、GaAAAs/GaAa等の他の結晶系のものを採用
しても良い。また、結晶成長法もMOCVD法の他にも
I、PE法、MBK (molecu−1a(Beam
Epitaxy )法、或はこれらの方法を組合せた
ものを用いても良い。
[発明の効果コ
以上説明した如く、本発明に係る分布帰還型半導体レー
デによれば、 MOCVD法で製造が可能であシ、かつ
、低しきい値で単−縦・横モード動作を十分に実現する
ことができるものである。
デによれば、 MOCVD法で製造が可能であシ、かつ
、低しきい値で単−縦・横モード動作を十分に実現する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の概略構成を示す説明図、
第2図は、従来の分布帰還型半導体レーデの概略構成を
示す説明図である。 IO・・・半導体基板、11・・・クラッド層、12・
・・活性層、13・・・中間層、14・・・エツチング
停止層、15.16・・・電流阻止層、17・・・導波
路層、18・・・クラッド層、19・・・キャップ層、
20・・・分布帰還型半導体レーデ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図
第2図は、従来の分布帰還型半導体レーデの概略構成を
示す説明図である。 IO・・・半導体基板、11・・・クラッド層、12・
・・活性層、13・・・中間層、14・・・エツチング
停止層、15.16・・・電流阻止層、17・・・導波
路層、18・・・クラッド層、19・・・キャップ層、
20・・・分布帰還型半導体レーデ。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図
Claims (2)
- (1)第1導電型の半導体基板上に順次積層された第1
導電型のクラッド層、活性層、光の進行方向に沿って周
期的な凹凸を形成した第2クラッド層、前記活性層より
禁制帯幅の大きなエッチング停止層、及び電流阻止層と
、該電流阻止層を貫挿して形成されたストライプ状のチ
ャネルと、該チャネル内で前記半導体基板方向に凹み、
かつ、前記活性層より小さい屈折率で前記電流阻止層上
に形成された導波路層と、該導波路層上に形成された第
2導電型のクラッド層とを具備することを特徴とする分
布帰還型半導体レーザ。 - (2)活性層が量子井戸層であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218458A JPS6373683A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218458A JPS6373683A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6373683A true JPS6373683A (ja) | 1988-04-04 |
Family
ID=16720218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61218458A Pending JPS6373683A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6373683A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63263785A (ja) * | 1987-04-21 | 1988-10-31 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ |
JPH0240984A (ja) * | 1988-07-30 | 1990-02-09 | Tokyo Univ | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
EP0475714A2 (en) * | 1990-09-10 | 1992-03-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | A distributed feedback semiconductor laser device and a method of producing the same |
EP0526128A2 (en) * | 1991-07-24 | 1993-02-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | A method for producing a distributed feedback semiconductor laser device |
EP1028504A1 (en) * | 1999-02-10 | 2000-08-16 | TRW Inc. | High power single mode semiconductor lasers and optical amplifiers using 2D bragg gratings |
EP1168541A2 (en) * | 2000-06-23 | 2002-01-02 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corporation | High power single mode laser and method of fabrication |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP61218458A patent/JPS6373683A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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