JPS6347277B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6347277B2 JPS6347277B2 JP57022544A JP2254482A JPS6347277B2 JP S6347277 B2 JPS6347277 B2 JP S6347277B2 JP 57022544 A JP57022544 A JP 57022544A JP 2254482 A JP2254482 A JP 2254482A JP S6347277 B2 JPS6347277 B2 JP S6347277B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- mesa stripe
- conductivity type
- semiconductor laser
- 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.)
- Expired
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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
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] 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
- H01S5/10—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
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光フアイバー通信等に用いるのに適
した埋込み型の単一軸モード半導体レーザに関す
るものである。
した埋込み型の単一軸モード半導体レーザに関す
るものである。
埋込み型半導体レーザは低しきい値発振、単一
横モード発振等の優れた特性を有しているが、発
振波長の温度変化が大きくかつスペクトル半値幅
も大きいので、長距離・大容量伝送システムに用
いるには問題があつた。この問題を解決する方法
として、半導体レーザの共振器を劈開面によらず
内部の周期構造による方法が知られているが、埋
込み型半導体レーザに対して適用するとその優れ
た特性を損なつたり寿命に影響を与えたり成長プ
ロセスが複雑になつたりする等の問題点が生じて
いた。
横モード発振等の優れた特性を有しているが、発
振波長の温度変化が大きくかつスペクトル半値幅
も大きいので、長距離・大容量伝送システムに用
いるには問題があつた。この問題を解決する方法
として、半導体レーザの共振器を劈開面によらず
内部の周期構造による方法が知られているが、埋
込み型半導体レーザに対して適用するとその優れ
た特性を損なつたり寿命に影響を与えたり成長プ
ロセスが複雑になつたりする等の問題点が生じて
いた。
本発明の目的は上記の欠点を除去すべく、埋込
み型半導体レーザとしての優れた特性を有し、長
寿命でしかも成長プロセスが簡易な単一軸モード
半導体レーザを提供することにある。
み型半導体レーザとしての優れた特性を有し、長
寿命でしかも成長プロセスが簡易な単一軸モード
半導体レーザを提供することにある。
本発明よれば、表面のほぼ全面にわたり周期構
造の形成された第１導電型半導体基板上に少なく
とも活性層を含む半導体多層膜を成長させてなる
多層膜半導体ウエーハに活性層より深い少なくと
も２本の溝をエツチングしてメサストライプを形
成した後埋込み成長してなる埋込みヘテロ構造半
導体レーサにおいて、周期構造が活性層の中の発
振光の波長の1/2の整数倍にほぼ等しい周期を有
し、活性層を含むメサストライプの上面のみを除
いて第２導電型電流ブロツク層と第１導電型電流
ブロツク層が順次積層され、さらに第２導電型埋
込み層が全面にわたつて積層されてなることを特
徴とする単一軸モード半導体レーザが得られる。
造の形成された第１導電型半導体基板上に少なく
とも活性層を含む半導体多層膜を成長させてなる
多層膜半導体ウエーハに活性層より深い少なくと
も２本の溝をエツチングしてメサストライプを形
成した後埋込み成長してなる埋込みヘテロ構造半
導体レーサにおいて、周期構造が活性層の中の発
振光の波長の1/2の整数倍にほぼ等しい周期を有
し、活性層を含むメサストライプの上面のみを除
いて第２導電型電流ブロツク層と第１導電型電流
ブロツク層が順次積層され、さらに第２導電型埋
込み層が全面にわたつて積層されてなることを特
徴とする単一軸モード半導体レーザが得られる。
本発明においては、レーザ発振とする活性層を
含むメサストライプを形成するために、多層膜半
導体ウエーハに活性層より深い溝をエツチングす
る方法を用いている。このため、メサストライプ
の両側の溝の外側には活性層を含む多層膜半導体
が残つており、その後行なう埋込み成長により形
成されるｐ―ｎ―ｐ―ｎ構造のブレークダウン電
圧を高くする効果を生じ、活性層以外への洩れ電
流を極めて小さくすることができる。従つて半導
体レーザの発振しきい値電流を小さくでき、また
高出力動作をさせることができる。同時に、半導
体レーザの電極が全面電極でよいことからデバイ
ス化プロセスを大幅に簡略化できる。また本発明
においては、単一軸モード発振に必要な周期構造
をまず最初に半導体基板に形成するので、プロセ
スの歩留りがよく、また活性層を成長した後に周
期構造を形成する場合に比べ活性層を損傷あるい
は劣化させることが無い。以上の理由から本発明
の単一軸モード半導体レーザは、低しきい値発振
等の優れた特性を有し、長寿命でしかも成長プロ
セスが簡易という特長を有する。
含むメサストライプを形成するために、多層膜半
導体ウエーハに活性層より深い溝をエツチングす
る方法を用いている。このため、メサストライプ
の両側の溝の外側には活性層を含む多層膜半導体
が残つており、その後行なう埋込み成長により形
成されるｐ―ｎ―ｐ―ｎ構造のブレークダウン電
圧を高くする効果を生じ、活性層以外への洩れ電
流を極めて小さくすることができる。従つて半導
体レーザの発振しきい値電流を小さくでき、また
高出力動作をさせることができる。同時に、半導
体レーザの電極が全面電極でよいことからデバイ
ス化プロセスを大幅に簡略化できる。また本発明
においては、単一軸モード発振に必要な周期構造
をまず最初に半導体基板に形成するので、プロセ
スの歩留りがよく、また活性層を成長した後に周
期構造を形成する場合に比べ活性層を損傷あるい
は劣化させることが無い。以上の理由から本発明
の単一軸モード半導体レーザは、低しきい値発振
等の優れた特性を有し、長寿命でしかも成長プロ
セスが簡易という特長を有する。
次に本発明を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の横断面図、第２図
はそのメサストライプを含む従断面図である。
（100）面方位のｎ―InP基板１００の表面に＜
011＞方向に周期約2200Åの周期構造１０１が全
面にわたつて形成されている。この周期構造１０
１は波長3250ÅのHe―Cdレーザの２本のビーム
を約43゜の角度で交わらせる二光束干渉露光法と
化学エツチングを用いて作られたものである。周
期構造１０１の上には、禁止帯幅波長が1.3μmで
厚みが0.3μmのｎ―InGaAsPのガイド層１０２及
び発振波長が1.55μmで厚みが0.1μmのInGaAsP
の活性層１０３及び厚みが2μmのＰ―InPのクラ
ツド層１０４が積層成長されている。これらの層
からなる多層膜半導体ウエーハ１１０に＜011＞
方向の２本の溝２０１，２０２がエツチングさ
れ、メサストライプ３００が形成されている。エ
ツチングされた多層膜半導体ウエーハ１１０の上
には、第２回目の結晶成長により、Ｐ―InPの第
７電流ブロツク層１０５及びｎ―InPの第２電流
ブロツク層１０６がメサストライプ３００の上面
のみを除いて順次積層され、さらにＰ―InPの埋
込み層１０７及び禁示帯幅波長1.2μmのＰ―
InGaAsPのオーミツ層１０８がメサストライプ
３００及び第２電流ブロツク層１０６上の全面に
わたつて積層されている。第２回の成長において
は、メサストライプ３００の上に第１、第２電流
ブロツク層１０５，１０６を成長させないよう
に、ソーク温度630℃で数時間保持した後0.7℃／
分の割合で冷却620℃より成長を開始する二相溶
液液相成長を用いた。以上の構造において、オー
ミツク層１０８の上側より電流を注入すると、そ
の電流は、第１、第２電流ブロツク層１０５，１
０６の存在により、メサストライプ３００の部分
にのみ流入し、レーザ発振を効果的に生ぜしめる
ことができる。メサストライプ３００中の活性層
１０３及びガイド層１０２は上下方向にInP基板
１００及びクラツド層１０４とにより、横方向に
第１電流ブロツク層１０５により埋込まれている
ので、高次モードをカツトオフにするパラメータ
設定により安定な単一横モード発振が可能であ
る。ガイド層１０２とInP基板１００の境界には
周期構造１０１が形成され、活性層１０３とガイ
ド層１０２からなる光導波路中の光波に対し分布
帰還を生ぜしめるので、周期構造１０１の周期で
定まる軸モードのみを安定に発振させることが可
能である。
はそのメサストライプを含む従断面図である。
（100）面方位のｎ―InP基板１００の表面に＜
011＞方向に周期約2200Åの周期構造１０１が全
面にわたつて形成されている。この周期構造１０
１は波長3250ÅのHe―Cdレーザの２本のビーム
を約43゜の角度で交わらせる二光束干渉露光法と
化学エツチングを用いて作られたものである。周
期構造１０１の上には、禁止帯幅波長が1.3μmで
厚みが0.3μmのｎ―InGaAsPのガイド層１０２及
び発振波長が1.55μmで厚みが0.1μmのInGaAsP
の活性層１０３及び厚みが2μmのＰ―InPのクラ
ツド層１０４が積層成長されている。これらの層
からなる多層膜半導体ウエーハ１１０に＜011＞
方向の２本の溝２０１，２０２がエツチングさ
れ、メサストライプ３００が形成されている。エ
ツチングされた多層膜半導体ウエーハ１１０の上
には、第２回目の結晶成長により、Ｐ―InPの第
７電流ブロツク層１０５及びｎ―InPの第２電流
ブロツク層１０６がメサストライプ３００の上面
のみを除いて順次積層され、さらにＰ―InPの埋
込み層１０７及び禁示帯幅波長1.2μmのＰ―
InGaAsPのオーミツ層１０８がメサストライプ
３００及び第２電流ブロツク層１０６上の全面に
わたつて積層されている。第２回の成長において
は、メサストライプ３００の上に第１、第２電流
ブロツク層１０５，１０６を成長させないよう
に、ソーク温度630℃で数時間保持した後0.7℃／
分の割合で冷却620℃より成長を開始する二相溶
液液相成長を用いた。以上の構造において、オー
ミツク層１０８の上側より電流を注入すると、そ
の電流は、第１、第２電流ブロツク層１０５，１
０６の存在により、メサストライプ３００の部分
にのみ流入し、レーザ発振を効果的に生ぜしめる
ことができる。メサストライプ３００中の活性層
１０３及びガイド層１０２は上下方向にInP基板
１００及びクラツド層１０４とにより、横方向に
第１電流ブロツク層１０５により埋込まれている
ので、高次モードをカツトオフにするパラメータ
設定により安定な単一横モード発振が可能であ
る。ガイド層１０２とInP基板１００の境界には
周期構造１０１が形成され、活性層１０３とガイ
ド層１０２からなる光導波路中の光波に対し分布
帰還を生ぜしめるので、周期構造１０１の周期で
定まる軸モードのみを安定に発振させることが可
能である。
実施例においては、メサストライプ３００の埋
込み成長時に液相成長用カーボンボードとの接触
によるメサストライプ３００中の活性層３００の
損傷が生じにくく、このため歩留りが大幅に向上
した。この構造によると、発振しきい値電流
50mA、微分量子効率50％という高性能な単一軸
モード半導体レーザが、特性のバラツキも小さく
得られた。
込み成長時に液相成長用カーボンボードとの接触
によるメサストライプ３００中の活性層３００の
損傷が生じにくく、このため歩留りが大幅に向上
した。この構造によると、発振しきい値電流
50mA、微分量子効率50％という高性能な単一軸
モード半導体レーザが、特性のバラツキも小さく
得られた。
本発明の実施形態は、実施例の他に種々変形が
可能である。InP基板１００はｎ型の他にＰ型で
もよい。なお、その場合は、成長結晶層の導電型
は実施例の場合とすべて逆になる。発振波長は
1.55μm以外の波長であつても良い。また、ガイ
ド層１０２は厚みや禁止帯幅波長を適宜変えてよ
く、さらには周期構造１０１を消失してしまわな
い限りInPのクラツド層でもよい。また、半導体
基板及び成長結晶層は実施例以外のものであつて
もよい。
可能である。InP基板１００はｎ型の他にＰ型で
もよい。なお、その場合は、成長結晶層の導電型
は実施例の場合とすべて逆になる。発振波長は
1.55μm以外の波長であつても良い。また、ガイ
ド層１０２は厚みや禁止帯幅波長を適宜変えてよ
く、さらには周期構造１０１を消失してしまわな
い限りInPのクラツド層でもよい。また、半導体
基板及び成長結晶層は実施例以外のものであつて
もよい。
第１図は本発明の一実施例の横断面図、第２図
は３の縦断面図である。図において、１００……
InP基板、１０１……周期構造、１０２……ガイ
ド層、１０３……活性層、１０４……クラツド
層、１０５，１０６……電流ブロツク層、１０７
……埋込み層、１０８……オーミツク層、１１０
……多層膜半導体ウエーハ、２０１，２０２……
溝、３００……メサストライプである。
は３の縦断面図である。図において、１００……
InP基板、１０１……周期構造、１０２……ガイ
ド層、１０３……活性層、１０４……クラツド
層、１０５，１０６……電流ブロツク層、１０７
……埋込み層、１０８……オーミツク層、１１０
……多層膜半導体ウエーハ、２０１，２０２……
溝、３００……メサストライプである。
Claims (1)
- １ 表面のほぼ全面にわたり周期構造の形成され
た第１導電型半導体基板上に少なくとも活性層を
含む半導体多層膜を成長させてなる多層膜半導体
ウエーハに前記活性層より深い少なくとも２本の
溝をエツチングしてメサストライプを形成した後
埋込み成長してなる埋込みヘテロ構造半導体レー
ザにおいて、前記周期構造が前記活性層の中の発
振光の波長の1/2の整数倍にほぼ等しい周期を有
し、前記活性層を含む前記メサストライプの上面
のみを除いて第２導電型電流ブロツク層と第１導
電型電流ブロツク層が順次積層され、さらに第２
導電型埋込み層が全面にわたつて積層されてなる
ことを特徴とする単一軸モード半導体レーザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022544A JPS58139486A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
| CA000417143A CA1196078A (en) | 1981-12-07 | 1982-12-07 | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
| US06/447,553 US4575851A (en) | 1981-12-07 | 1982-12-07 | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57022544A JPS58139486A (ja) | 1982-02-15 | 1982-02-15 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58139486A JPS58139486A (ja) | 1983-08-18 |
| JPS6347277B2 true JPS6347277B2 (ja) | 1988-09-21 |
Family
ID=12085760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57022544A Granted JPS58139486A (ja) | 1981-12-07 | 1982-02-15 | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58139486A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5090144B2 (ja) * | 2006-12-11 | 2012-12-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 埋込型半導体レーザおよびその製造方法 |
-
1982
- 1982-02-15 JP JP57022544A patent/JPS58139486A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58139486A (ja) | 1983-08-18 |
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