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JP5373585B2 - Semiconductor laser and electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser - Google Patents
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JP5373585B2 - Semiconductor laser and electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element achieving high output even at high temperatures, in regard to a distributed feedback semiconductor laser or Fabry-Perot laser with an oscillation wavelength of 1.290-1.350 &mu;m. <P>SOLUTION: The semiconductor laser includes an active layer 2 having a multi quantum well structure of an InGaAlAs material excellent in high output power at high temperatures on an InP substrate, with its barrier layer optimal values (x value and y value of In<SB>(1-x-y)</SB>Ga<SB>(x)</SB>Al<SB>(y)</SB>As) being in the range of 0.19&lt;x&lt;0.27 and 0.31&lt;y&lt;0.39 simultaneously. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、高温下で高出力を実現可能な半導体レーザ(、例えば分布帰還型レーザまたはファブリペロー・レーザ)及び電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor laser (for example, a distributed feedback laser or a Fabry-Perot laser) and an electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser capable of realizing a high output at a high temperature.

光通信に用いられている半導体レーザは、一般に、温度制御素子(ペルチェ素子)で半導体レーザ素子の温度を一定に保ちながら使用されている。例えば、電界吸収型変調器(Electroabsorption modulator :EA変調器)集積分布帰還型レーザ(DFBレーザ) (EADFBレーザ)は、小型・低チャープを特徴として10Gb/sの変調速度で広く実用化されているが、これらはいずれもペルチェ素子で温度を保った状態で使用されている。 A semiconductor laser used for optical communication is generally used while keeping the temperature of the semiconductor laser element constant with a temperature control element (Peltier element). For example, the electroabsorption modulator (EA modulator) integrated distributed feedback laser (DFB laser) (EADFB laser) is widely used at a modulation rate of 10 Gb / s, characterized by its small size and low chirp. However, these are all used in a state in which the temperature is maintained by a Peltier element.

近年のデータトラフィックの増大に伴い、光通信システムの低消費電力化が強く求められている。EADFBレーザの一般的な消費電力が0.2W程度であるのに対して、ペルチェ素子の消費電力は外部温度と設定温度の差にもよるが約1〜2W程度必要となる。   With the recent increase in data traffic, there is a strong demand for lower power consumption in optical communication systems. While the general power consumption of EADFB lasers is about 0.2 W, the power consumption of Peltier elements requires about 1 to 2 W, depending on the difference between the external temperature and the set temperature.

このことから温度制御不要(無温調動作)で、広い温度範囲で特性劣化のないEADFBレーザを実現できれば、大幅な消費電力の削減が実現できる。   For this reason, if an EADFB laser that does not require temperature control (no temperature control operation) and has no characteristic degradation over a wide temperature range can be realized, a significant reduction in power consumption can be realized.

H. Temkin他、Appl. Phys. Lett., Vol.62, No.19, pp.2402-2404, 1993年H. Temkin et al., Appl. Phys. Lett., Vol.62, No.19, pp.2402-2404, 1993

広い温度範囲で特性劣化の無いEADFBレーザ実現のためには、DFBレーザ部分が広い温度範囲で出力劣化が無いようにする必要がある。
しかし、従来技術では、InP基板上のInGaAsP系材料を用いているために量子井戸構造を作製した際の伝導帯オフセット値が小さく、高温下で電子が井戸層からオーバーフローして特性劣化するという問題があった。
In order to realize an EADFB laser with no characteristic degradation over a wide temperature range, it is necessary to prevent the DFB laser part from degrading output over a wide temperature range.
However, the conventional technology uses an InGaAsP-based material on an InP substrate, so the conduction band offset value is small when a quantum well structure is fabricated, and electrons overflow from the well layer at high temperatures, resulting in deterioration of characteristics. was there.

上記課題を解決する本発明の半導体レーザの構成は、
発振波長が1.290〜1.350μmの分布帰還型半導体レーザまたはファブリペロー・レーザにおいて、
活性層にIn(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造を有し、その障壁層の組成x,yが以下の範囲の数字を同時に持つことを特徴とする。
0.19 < x < 0.27
0.31 < y < 0.39
x+y=0.58
The configuration of the semiconductor laser of the present invention that solves the above problems is as follows.
In a distributed feedback semiconductor laser or Fabry-Perot laser with an oscillation wavelength of 1.290 to 1.350 μm,
The active layer has a multiple quantum well structure of In (1-xy) Ga (x) Al (y) As-based material, and the composition x, y of the barrier layer has the following numbers simultaneously. To do.
0.19 <x <0.27
0.31 <y <0.39
x + y = 0.58

また本発明の電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザの構成は、前記の分布帰還型半導体レーザと、電界吸収型変調器を同一のウェハに集積したことを特徴とする。 The electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser of the present invention is characterized in that the distributed feedback semiconductor laser and the electroabsorption modulator are integrated on the same wafer.

本発明によれば、活性層にIn(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造を有し、その障壁層の組成x,yが、0.19 < x < 0.27、0.31 < y < 0.39、x+y=0.58という範囲の数字を同時に持つようにしたので、高温下の特性に優れる大きな伝導帯オフセット値(ΔEc)とホール不均一注入を起こさない小さな価電子帯オフセット値(ΔEv)の両立が可能となる。
したがって、高温下で高出力をすることが可能な、発振波長が1.290〜1.350μmとなっている、分布帰還型半導体レーザまたはファブリペロー・レーザまたは電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザを実現することができる。
According to the present invention, the active layer has a multiple quantum well structure of an In (1-xy) Ga (x) Al (y) As-based material, and the composition x, y of the barrier layer is 0.19 <x <0.27. , 0.31 <y <0.39, and x + y = 0.58 at the same time, a large conduction band offset value (ΔEc) with excellent characteristics at high temperatures and a small valence band offset value that does not cause nonuniform injection of holes (ΔEv) can be compatible.
Therefore, a distributed feedback semiconductor laser, a Fabry-Perot laser, or an electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser capable of high output at high temperatures and having an oscillation wavelength of 1.290 to 1.350 μm is realized. be able to.

障壁層波長とオフセットの関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a barrier layer wavelength and offset. バンドギャップ波長と屈折率の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a band gap wavelength and a refractive index. 20℃でのI−L特性の障壁層組成依存性を示す特性図。The characteristic view which shows the barrier layer composition dependence of the IL characteristic in 20 degreeC. 95℃でのI−L特性の障壁層組成依存性を示す特性図。The characteristic view which shows the barrier layer composition dependence of the IL characteristic in 95 degreeC. 実施例1に係る分布帰還型半導体レーザを示す構成図。1 is a configuration diagram illustrating a distributed feedback semiconductor laser according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の作成手順を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a creation procedure of the first embodiment. 実施例2に係る電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザを示す構成図。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser according to a second embodiment. 実施例2の作成手順のうちの前半を示す説明図。Explanatory drawing which shows the first half of the preparation procedures of Example 2. FIG. 実施例2の作成手順のうちの後半を示す説明図。Explanatory drawing which shows the second half of the preparation procedures of Example 2. FIG.

[特徴]
本発明の特徴は、高温下高出力を実現するために、単に伝導帯オフセット値(ΔEc)が大きくなるように障壁層を設定するだけではなく、伝導帯オフセット値(ΔEc)が大きくなる障壁層では屈折率が低下し光閉じ込めが小さくなることを考慮し、伝導帯オフセット値(ΔEc)に上限を設けるような障壁層組成を設定している点が従来技術と異なる。
[Feature]
The feature of the present invention is not only to set the barrier layer so as to increase the conduction band offset value (ΔEc) but also to increase the conduction band offset value (ΔEc) in order to realize high output at high temperature. Then, in consideration of the fact that the refractive index is lowered and the optical confinement is reduced, the barrier layer composition is set such that an upper limit is set for the conduction band offset value (ΔEc).

[作用]
InGaAlAs材料とInGaAsP材料で多重量子井戸(multi quantum well:MQW)構造を作製した際の、障壁層のバンドギャップ波長と伝導帯オフセット値(ΔEc)及び価電子帯オフセット値(ΔEv)の計算結果を図1に示す。MQWのPL波長が1.29μmで、InP基板に対して井戸層及び障壁層歪が+1.0%/-0.6%の場合である。図1よりInGaAlAs材料はInGaAsP材料に比べ伝導帯オフセット値(ΔEc)が大きく、価電子帯オフセット値(ΔEv)が小さいことがわかる。
[Action]
Calculation results of band gap wavelength, conduction band offset value (ΔEc) and valence band offset value (ΔEv) of the barrier layer when a multi quantum well (MQW) structure is made of InGaAlAs and InGaAsP materials It is shown in FIG. This is the case where the MQW PL wavelength is 1.29 μm and the well layer and barrier layer strains are +1.0% / − 0.6% with respect to the InP substrate. As can be seen from FIG. 1, the InGaAlAs material has a larger conduction band offset value (ΔEc) and a smaller valence band offset value (ΔEv) than the InGaAsP material.

高温下では、発光に寄与する電子の持つエネルギー分布が広がるために、井戸層から電子があふれるオーバーフローの効果が表れるが、InGaAlAs材料は下記計算結果より従来のInGaAsP材料より伝導帯オフセット値(ΔEc)が大きくとれるためオーバーフローを抑制することが出来る。   At high temperatures, the energy distribution of electrons contributing to light emission spreads, so the overflow effect of overflowing electrons from the well layer appears. Since it can be taken large, overflow can be suppressed.

また、価電子帯オフセット値(ΔEv)が大きいと発光に寄与するホールが井戸層に注入されにくくなる問題がある。
InGaAsP材料では、伝導帯オフセット値(ΔEc)に比べ価電子帯オフセット値(ΔEv)が大きいためにホールの不均一注入が起こりやすく、伝導帯オフセット値(ΔEc)を大きく出来ないという問題がある。
Further, when the valence band offset value (ΔEv) is large, there is a problem that holes contributing to light emission are difficult to be injected into the well layer.
The InGaAsP material has a problem that the valence band offset value (ΔEc) is larger than the conduction band offset value (ΔEc), so that holes are likely to be non-uniformly injected and the conduction band offset value (ΔEc) cannot be increased.

本発明では、InGaAlAs材料を用いているため、高温下の特性に優れる大きな伝導帯オフセット値(ΔEc)とホール不均一注入を起こさない小さな価電子帯オフセット値(ΔEv)の両立が可能である。   In the present invention, since an InGaAlAs material is used, it is possible to achieve both a large conduction band offset value (ΔEc) excellent in characteristics at high temperatures and a small valence band offset value (ΔEv) that does not cause nonuniform injection of holes.

図2は障壁層のバンドギャップ波長とその屈折率の関係を測定波長が1.30μmの場合で計算した結果である。障壁層にはInP基板に対して-0.6%に歪が入った状態で計算している。障壁層の波長が短波になるにしたがって、その屈折率は小さくなっていくことが分かる。
半導体レーザの活性層の光閉じ込めを考えた場合、障壁層の屈折率が大きい方が望ましい。なぜなら、障壁層の屈折率が大きい方が活性層全体の光閉じ込めが向上し、レーザ発振の低閾値化を達成できるからである。
FIG. 2 shows the calculation result of the relationship between the band gap wavelength of the barrier layer and its refractive index when the measurement wavelength is 1.30 μm. The barrier layer is calculated with a strain of -0.6% with respect to the InP substrate. It can be seen that the refractive index decreases as the wavelength of the barrier layer becomes shorter.
When considering the optical confinement of the active layer of the semiconductor laser, it is desirable that the refractive index of the barrier layer is large. This is because the higher the refractive index of the barrier layer, the better the optical confinement of the entire active layer, and the lower threshold of laser oscillation can be achieved.

上述した「障壁層波長とオフセットの関係」と「障壁層のバンドギャップ波長とその屈折率の関係」について考慮した場合、電子の閉じ込めについては障壁層が短波長のほうが望ましく、光の閉じ込めについては障壁層が長波長のほうが望ましい。実際に、InGaAlAs材料を用いて、PL波長は1.29μm、井戸層及び障壁層の歪量は+1.0%/-0.6%に固定して長さ500μmのファブリペロー・レーザを作製した。障壁層波長のみを0.85Q、0.90Q、0.95Q、1.0Q、1.1.1Qと変化させて作製し、20℃及び95℃での特性比較を行った。その結果を図3及び、図4に示す。   In consideration of the above-mentioned “relationship between the barrier layer wavelength and offset” and “relationship between the bandgap wavelength of the barrier layer and its refractive index”, it is desirable that the barrier layer has a shorter wavelength for the confinement of electrons. It is desirable that the barrier layer has a longer wavelength. In fact, using an InGaAlAs material, a Fabry-Perot laser having a length of 500 μm was fabricated by fixing the PL wavelength to 1.29 μm and the strain amount of the well layer and the barrier layer to +1.0% / − 0.6%. The barrier layer wavelength was changed to 0.85Q, 0.90Q, 0.95Q, 1.0Q, and 1.1.1Q, and the characteristics were compared at 20 ° C and 95 ° C. The results are shown in FIG. 3 and FIG.

図4より、95℃で8mW以上の光出力を得るためには障壁層波長が0.9Q以上1.0Q以下であることが分かる。図1によると、伝導帯オフセットにして、220meV以上330meV以下である。   FIG. 4 shows that the barrier layer wavelength is 0.9Q or more and 1.0Q or less in order to obtain an optical output of 8 mW or more at 95 ° C. According to FIG. 1, the conduction band offset is 220 meV or more and 330 meV or less.

実際にレーザを作製する際には、作りたいレーザの発振波長から量子井戸構造のPL波長を決める。井戸層、障壁層の歪を決めて、MQWのPLが変化しないように井戸層波長、障壁層波長を変化させる。PL波長が1.28、1.30μmになるように設定した場合の、伝導帯オフセット値(ΔEc)、価電子帯オフセット値(ΔEv)及びIn(1-x-y) Ga(x) Al(y) As組成を表1及び表2に示す。なお表1及び表2において、斜体字で示したものは、障壁層波長が0.9Q〜1.0Qのものを示している。 When actually manufacturing a laser, the PL wavelength of the quantum well structure is determined from the oscillation wavelength of the laser to be manufactured. The strain of the well layer and the barrier layer is determined, and the well layer wavelength and the barrier layer wavelength are changed so that the MQW PL does not change. When the PL wavelength is set to 1.28 and 1.30 μm, the conduction band offset value (ΔEc), valence band offset value (ΔEv) and In (1-xy) Ga (x) Al (y) As composition Tables 1 and 2 show. In Tables 1 and 2, the italic characters indicate that the barrier layer wavelength is 0.9Q to 1.0Q.

Figure 0005373585
Figure 0005373585

Figure 0005373585
Figure 0005373585

表1及び表2は計算値である。実際にデバイスを作製する際は組成の0.1436といった数字の小数第3桁までの精度はない。よって、0.9Q〜1.0Qの組成にかかるには、
PL 1.28では、0.19 < x < 0.27、 0.31 < y < 0.39
PL 1.30では、0.19 < x < 0.27、 0.31 < y < 0.39
となる。
Tables 1 and 2 are calculated values. When actually fabricating a device, there is no precision to the third decimal place of a number such as 0.1436 of the composition. Therefore, to take a composition of 0.9Q-1.0Q,
For PL 1.28, 0.19 <x <0.27, 0.31 <y <0.39
For PL 1.30, 0.19 <x <0.27, 0.31 <y <0.39
It becomes.

以下、本発明の実施例1を、図面を用いて説明する。 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(構成)
本発明の分布帰還型半導体レーザは、図5に示すように、基板としてn型InP基板1を用い、InGaAlAs材料のMQW活性層2、InGaAsPガイド層3、回折格子4、p型InPクラッド層5、InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6、誘電体多層膜9で構成される。
(Constitution)
As shown in FIG. 5, the distributed feedback semiconductor laser of the present invention uses an n-type InP substrate 1 as a substrate, an MQW active layer 2 made of InGaAlAs material, an InGaAsP guide layer 3, a diffraction grating 4, and a p-type InP cladding layer 5. , InGaAsP or InGaAs contact layer 6 and dielectric multilayer 9.

この場合、活性層2は、In(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造となっており、その障壁層の組成x,yが以下の範囲の数字を同時に持っている。
0.19 < x < 0.27
0.31 < y < 0.39
x+y=0.58
In this case, the active layer 2 has a multiple quantum well structure of an In (1-xy) Ga (x) Al (y) As-based material, and the composition x, y of the barrier layer is a number in the following range. Have at the same time.
0.19 <x <0.27
0.31 <y <0.39
x + y = 0.58

このように、本実施例1では、InGaAlAs材料を用いている活性層2が、上記のような組成となっているため、高温下の特性に優れる大きな伝導帯オフセット値(ΔEc)とホール不均一注入を起こさない小さな価電子帯オフセット値(ΔEv)の両立が可能となる。
したがって、高温下で高出力をすることが可能となる。
Thus, in Example 1, since the active layer 2 using the InGaAlAs material has the above composition, a large conduction band offset value (ΔEc) excellent in characteristics at high temperatures and hole nonuniformity. It is possible to achieve both a small valence band offset value (ΔEv) that does not cause injection.
Therefore, high output can be achieved at high temperatures.

(作製方法)
作製の手順を図6を参照に説明する。なお、図6の手順1〜手順5において、左側は正面図を、右側は断面図を示すものである。
(Production method)
The manufacturing procedure will be described with reference to FIG. 6, the left side shows a front view and the right side shows a cross-sectional view.

まず[手順1]より基板1を準備する。
基板1に[手順2]のようにMQW活性層2及びInGaAsPガイド層3をMOVPE(metal-organic vapor-phase epitaxy)法により結晶成長する。
First, the substrate 1 is prepared from [Procedure 1].
As in [Procedure 2], the MQW active layer 2 and the InGaAsP guide layer 3 are crystal-grown on the substrate 1 by the MOVPE (metal-organic vapor-phase epitaxy) method.

その後、[手順3]のようにEB(electron beam)描画により、回折格子4をガイド層3に形成し、p型InPクラッド層5、InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6を結晶成長する。
[手順4]のように、リッジ型導波路を、CH4系ガスを用いてドライエッチングにより作製する。
Thereafter, as in [Procedure 3], the diffraction grating 4 is formed on the guide layer 3 by EB (electron beam) drawing, and the p-type InP cladding layer 5 and the InGaAsP or InGaAs contact layer 6 are crystal-grown.
As in [Procedure 4], a ridge-type waveguide is fabricated by dry etching using a CH 4 gas.

その後[手順5]のように全体に絶縁膜としてSiO2膜7を成膜し、InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6の上部のSiO2膜のみをC2F6系ガスのドライエッチングを用いて除去し、その上にAuの金属パッド8をEB蒸着法を用いて形成する。
その後、へき開により素子を切り出し、切り出された素子の端面に誘電体多層膜9を形成して素子が完成する。
Then, as in [Procedure 5], a SiO 2 film 7 is formed as an insulating film as a whole, and only the SiO 2 film above the InGaAsP or InGaAs contact layer 6 is removed by dry etching with C 2 F 6 gas. Then, an Au metal pad 8 is formed thereon using EB vapor deposition.
Thereafter, the element is cut out by cleavage, and the dielectric multilayer film 9 is formed on the end face of the cut out element to complete the element.

本実施例1の分布帰還型半導体レーザは、素子長が400μmであり、電流注入100mAにおける光出力は85(Cで10mW以上であった。   The distributed feedback semiconductor laser of Example 1 had an element length of 400 μm, and an optical output at current injection of 100 mA was 85 (10 mW or more at C).

(構成)
本発明の実施例2に係る電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザは、半導体レーザ部と電界吸収型変調器部とからなる。
即ち、図7に示すように、半導体レーザ部は、基板としてn型InP基板1を用い、レーザ部はInGaAlAs材料のMQW活性層2、InGaAsPガイド層3、回折格子4、p型InPクラッド層5、InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6で構成される。
また電界吸収型変調器部はInGaAlAs材料のMQW活性層10、InGaAsPガイド層11で構成される。
なお、図7において、7はSiO2膜、8はAuの金属パッド、9は誘電体多層膜である。
(Constitution)
An electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser according to Embodiment 2 of the present invention includes a semiconductor laser section and an electroabsorption modulator section.
That is, as shown in FIG. 7, the semiconductor laser section uses an n-type InP substrate 1 as the substrate, and the laser section uses an MQW active layer 2, InGaAsP guide layer 3, diffraction grating 4, and p-type InP cladding layer 5 made of InGaAlAs material. , InGaAsP or InGaAs contact layer 6.
The electroabsorption modulator section is composed of an MQW active layer 10 and an InGaAsP guide layer 11 made of InGaAlAs material.
In FIG. 7, 7 is a SiO 2 film, 8 is a metal pad of Au, and 9 is a dielectric multilayer film.

この場合、活性層2は、In(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造となっており、その障壁層の組成x,yが以下の範囲の数字を同時に持っている。
0.19 < x < 0.27
0.31 < y < 0.39
x+y=0.58
In this case, the active layer 2 has a multiple quantum well structure of an In (1-xy) Ga (x) Al (y) As-based material, and the composition x, y of the barrier layer is a number in the following range. Have at the same time.
0.19 <x <0.27
0.31 <y <0.39
x + y = 0.58

このように、本実施例2では、InGaAlAs材料を用いている活性層2が、上記のような組成となっているため、高温下の特性に優れる大きな伝導帯オフセット値(ΔEc)とホール不均一注入を起こさない小さな価電子帯オフセット値(ΔEv)の両立が可能となる。
したがって、高温下で高出力をすることが可能となる。
Thus, in Example 2 , since the active layer 2 using the InGaAlAs material has the above composition, a large conduction band offset value (ΔEc) excellent in characteristics at high temperatures and hole nonuniformity are obtained. It is possible to achieve both a small valence band offset value (ΔEv) that does not cause injection.
Therefore, high output can be achieved at high temperatures.

(作製方法)
作製の手順を図8A及び図8Bを参照に説明する。なお、図8Aの手順1〜手順6において、左側は正面図を、右側はI−I断面図を示し、図8Bの手順7〜手順10において、左側は正面図を、中央はI−I断面図を、右側はII−II断面図を示すものである。
(Production method)
The manufacturing procedure will be described with reference to FIGS. 8A and 8B. 8A, the left side shows the front view, the right side shows the II cross section, the right side shows the front view, and the center shows the II cross section. The figure shows the II-II cross section on the right side.

まず図8Aに示すように、[手順1]より基板1を準備する。
基板1に[手順2]のようにMQW活性層2及びInGaAsPガイド層3をMOVPE(metal-organic vapor-phase epitaxy)法により結晶成長する。
First, as shown in FIG. 8A, the substrate 1 is prepared from [Procedure 1].
As in [Procedure 2], the MQW active layer 2 and the InGaAsP guide layer 3 are crystal-grown on the substrate 1 by the MOVPE (metal-organic vapor-phase epitaxy) method.

その後、[手順3]のようにEB(electron beam)描画により、回折格子4をガイド層3に形成し、[手順4]のようにLD部以外の MQW活性層2、ガイド層3、回折格子4をウェットエッチングによって除去する。   After that, the diffraction grating 4 is formed on the guide layer 3 by EB (electron beam) drawing as in [Procedure 3], and the MQW active layer 2, the guide layer 3, and the diffraction grating other than the LD part as in [Procedure 4]. 4 is removed by wet etching.

その後[手順5]のように、MOVPE法を用いて、電界吸収型変調器のInGaAlAs活性層である半導体層10及び、InGaAsPガイド層11を結晶成長する。
なお、回折格子4の形成は、本手順の順番でも良く、または、先に半導体層10、ガイド層11を結晶成長した後でもかまわない。
Thereafter, as in [Procedure 5], the MOVPE method is used to grow crystals of the semiconductor layer 10 and the InGaAsP guide layer 11 which are InGaAlAs active layers of the electroabsorption modulator.
Note that the diffraction grating 4 may be formed in the order of this procedure, or after the semiconductor layer 10 and the guide layer 11 are first crystal-grown.

その後、[手順6]のようにp型InPクラッド層5、InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6を結晶成長する。   Thereafter, as in [Procedure 6], the p-type InP cladding layer 5 and the InGaAsP or InGaAs contact layer 6 are crystal-grown.

次に図8Bに示す[手順7]のように、LD部及び変調器部のリッジ型導波路を、同時にCH4系ガスを用いてドライエッチングにより作製する。
その後[手順8]のようにLD部及び変調器部の電極分離12をウェットエッチングによってInGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層6の一部を削ることで作製する。
Next, as in [Procedure 7] shown in FIG. 8B, the ridge-type waveguides of the LD part and the modulator part are simultaneously produced by dry etching using a CH4 gas.
Thereafter, as in [Procedure 8], the electrode separation 12 of the LD portion and the modulator portion is fabricated by removing a part of the InGaAsP or InGaAs contact layer 6 by wet etching.

その後[手順9]のように全体に絶縁膜としてSiO2膜7を成膜し、その上に有機物膜13を形成して導波路測部を埋め込む。
その後[手順10]のようにコンタクト層6の上部のSiO2膜7、有機物膜13のみをC2F6系ガスおよびO2系ガスのドライエッチングを用いて除去し、その上にAuの金属パッド8をEB蒸着法を用いて形成する。
その後、へき開により素子を切り出し、切り出された素子の端面に誘電体多層膜9を形成して素子が完成する。
Thereafter, as in [Procedure 9], an SiO 2 film 7 is formed as an insulating film as a whole, and an organic film 13 is formed thereon to embed the waveguide measuring section.
After that, as in [Procedure 10], only the SiO 2 film 7 and the organic film 13 on the contact layer 6 are removed by dry etching with C 2 F 6 -based gas and O 2 -based gas. The pad 8 is formed using the EB vapor deposition method.
Thereafter, the element is cut out by cleavage, and the dielectric multilayer film 9 is formed on the end face of the cut out element to complete the element.

本実施例2の電界吸収型変調器集積分布帰還型半導体レーザは、LD部長400μm、変調器部長200μmであり、LD部電流注入100mAにおける光出力は85(Cで10mW以上であった。   The electroabsorption modulator integrated distributed feedback semiconductor laser of Example 2 has an LD section length of 400 μm and a modulator section length of 200 μm, and an optical output at an LD section current injection of 100 mA is 85 (10 mW or more at C).

本発明は、実施例1で示した分布帰還型レーザや、実施例2で示した電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザのみならず、ファブリペロー・レーザにも適用することができる。   The present invention can be applied not only to the distributed feedback laser shown in the first embodiment and the electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser shown in the second embodiment, but also to a Fabry-Perot laser.

つまり、発振波長が1.290〜1.350μmのファブリペロー・レーザにおいて、活性層にIn(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造を採用し、その障壁層の組成x,yが以下の範囲の数字を同時に持つ構成とすることができる。
0.19 < x < 0.27
0.31 < y < 0.39
x+y=0.58
このようにすることにより、発振波長が1.290〜1.350μmのファブリペロー・レーザにおいても、高温下で高出力を実現することができる。
In other words, in a Fabry-Perot laser with an oscillation wavelength of 1.290 to 1.350 μm, the active layer employs a multiple quantum well structure of In (1-xy) Ga (x) Al (y) As material, and the composition of the barrier layer It can be configured that x and y have numbers in the following ranges at the same time.
0.19 <x <0.27
0.31 <y <0.39
x + y = 0.58
By doing so, even in a Fabry-Perot laser having an oscillation wavelength of 1.290 to 1.350 μm, a high output can be realized at a high temperature.

1 n型InP基板
2 InGaAlAs材料のMQW活性層
3 InGaAsPガイド層
4 回折格子
5 p型InPクラッド層
6 InGaAsP若しくはInGaAsのコンタクト層
7 SiO2
8 Auの金属パッド
9 誘電体多層膜
10 InGaAlAs材料活性層である半導体層
11 InGaAsPガイド層
12 電極分離
13 有機物膜
1 n-type InP substrate 2 MQW active layer of InGaAlAs material 3 InGaAsP guide layer 4 diffraction grating 5 p-type InP clad layer 6 InGaAsP or InGaAs contact layer 7 SiO 2 film 8 Au metal pad 9 dielectric multilayer film 10 InGaAlAs material activity Semiconductor layer 11 InGaAsP guide layer 12 Electrode separation 13 Organic film

Claims (2)

発振波長が1.290〜1.350μmの分布帰還型半導体レーザまたはファブリペロー・レーザにおいて、
活性層にIn(1-x-y) Ga(x) Al(y) As系材料の多重量子井戸構造を有し、その障壁層の組成x,yが以下の範囲の数字を同時に持つことを特徴とする半導体レーザ。
0.19 < x < 0.27
0.31 < y < 0.39
x+y=0.58
In a distributed feedback semiconductor laser or Fabry-Perot laser with an oscillation wavelength of 1.290 to 1.350 μm,
The active layer has a multiple quantum well structure of In (1-xy) Ga (x) Al (y) As-based material, and the composition x, y of the barrier layer has the following numbers simultaneously. Semiconductor laser.
0.19 <x <0.27
0.31 <y <0.39
x + y = 0.58
請求項1の分布帰還型半導体レーザと、電界吸収型変調器を同一のウェハに集積したことを特徴とする電界吸収型変調器集積分布帰還型レーザ。 2. An electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser, wherein the distributed feedback semiconductor laser according to claim 1 and the electroabsorption modulator are integrated on the same wafer.
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