JPS6114787A - 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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- JPS6114787A JPS6114787A JP59134308A JP13430884A JPS6114787A JP S6114787 A JPS6114787 A JP S6114787A JP 59134308 A JP59134308 A JP 59134308A JP 13430884 A JP13430884 A JP 13430884A JP S6114787 A JPS6114787 A JP S6114787A
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- Japan
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- diffraction grating
- layer
- distributed feedback
- laser
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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
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- H01S5/124—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 incorporating phase shifts
- H01S5/1243—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 incorporating phase shifts by other means than a jump in the grating period, e.g. bent waveguides
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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】
（発明の技術分野）
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（ＤＰＥ３−ＬＤ）の開
発が進められている。 Ｄ ＦＢ −ＬＤは適尚なピッ
チの回折格子による波長選択機構を有しており、Ｇｌ）
／Ｓ レベルの高速度で変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（ＤＰＥ３−ＬＤ）の開
発が進められている。 Ｄ ＦＢ −ＬＤは適尚なピッ
チの回折格子による波長選択機構を有しており、Ｇｌ）
／Ｓ レベルの高速度で変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ＤＦ’１３−ＬＤにおいてはｎ：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ため、基本的にけ２
軸モ一ド発振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η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。
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ため、基本的にけ２
軸モ一ド発振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η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Ｈ側の端面反射率が０のとき、反射端面に
おける回折格子位相かに／ 、 ３．／ 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。しかも回折格子周期
は２４０ＯＡ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折格子位相を制御することは不可
能といえる。
おける回折格子位相かに／ 、 ３．／ 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。しかも回折格子周期
は２４０ＯＡ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折格子位相を制御することは不可
能といえる。
（発明の目的）
本発明の目的は上述の観点に！５九って、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。
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。
（発明の構成）
本発明による分布帰還型半導体レーザの構成は半導体基
板上に、少なくとも活性層と、前記活性層よりもエネル
ギーギャップが大きく、かつ一方の面に回折格子が形成
された光ガイド層とを有する積層構造を備えている分布
帰還型半導体レーザにおいて、少なくとも前記活性層、
前記光力イト層よりなる導波領域が、レーザ共振軸方向
に沿って部分的に厚さの異なる位相シフト領域を有し、
前記導波領域内で、レーザ共振軸方向全体にわたって前
記回折格子が形成されていることを特徴としている。
板上に、少なくとも活性層と、前記活性層よりもエネル
ギーギャップが大きく、かつ一方の面に回折格子が形成
された光ガイド層とを有する積層構造を備えている分布
帰還型半導体レーザにおいて、少なくとも前記活性層、
前記光力イト層よりなる導波領域が、レーザ共振軸方向
に沿って部分的に厚さの異なる位相シフト領域を有し、
前記導波領域内で、レーザ共振軸方向全体にわたって前
記回折格子が形成されていることを特徴としている。
（本発明の作用・原理）
従来のような分布帰還型半導体レーザ（ＤＰＢ−ＬＤ）
に対して本発明は素子内部に回折格子の位相をずらす領
域を形成することにより、適当な位相ずれ量に対しては
ブラック波長において単一軸モード発振させている。こ
の場合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。
に対して本発明は素子内部に回折格子の位相をずらす領
域を形成することにより、適当な位相ずれ量に対しては
ブラック波長において単一軸モード発振させている。こ
の場合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。
本発明では回折格子は通常どおりに形成しておいて、部
分的に導波領域の等側屈折率を変化させ光波の位相をず
らしている。すなわち導波領域内に層厚の異々る領域を
形成して位相シスト領域を設けている。
分的に導波領域の等側屈折率を変化させ光波の位相をず
らしている。すなわち導波領域内に層厚の異々る領域を
形成して位相シスト領域を設けている。
通常のＤＰＢ−ＬＤにおいては、 ブラッグ波長におい
て、光波の位相は一往復でπだけずれるために互いに打
ち消しあう。すなわちブラッグ波長でけ発振し得ないわ
けで、これが所謂ストップバンドとがる。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２πず
れることになり、したがってブラッグ波長発振しうる。
て、光波の位相は一往復でπだけずれるために互いに打
ち消しあう。すなわちブラッグ波長でけ発振し得ないわ
けで、これが所謂ストップバンドとがる。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２π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Ｋは同時に、しきい値利得も低減する。
（実施例）
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。第１図に本発明による一実施例を示ｆｏ ’ｊず
ｎ−ＩｎＰ基板１上１ｃｌＨＯμｍ、深さ０．２μｍの
溝２を形成する。そのうえにｎ−ＩｎＰバッファ層３、
発光波長１．５５μｍに相当するノンドーグＩ ｎｏ、
ｉｅ （）ａ Ｏ，４＋ ＡＢｏ会ｏ Ｐ Ｏ，１０活
性層４、発光波長１．３ ｐｍに相当するｒ） Ｉｎ
ａｙｔ ４ Ｇａ １１８ ＡＳｏ、ａｔｐｏ、ｓｓ
光ガイド層５を平坦部でそれぞれ０．１μｍ。
する。第１図に本発明による一実施例を示ｆｏ ’ｊず
ｎ−ＩｎＰ基板１上１ｃｌＨＯμｍ、深さ０．２μｍの
溝２を形成する。そのうえにｎ−ＩｎＰバッファ層３、
発光波長１．５５μｍに相当するノンドーグＩ ｎｏ、
ｉｅ （）ａ Ｏ，４＋ ＡＢｏ会ｏ Ｐ Ｏ，１０活
性層４、発光波長１．３ ｐｍに相当するｒ） Ｉｎ
ａｙｔ ４ Ｇａ １１８ ＡＳｏ、ａｔｐｏ、ｓｓ
光ガイド層５を平坦部でそれぞれ０．１μｍ。
溝２部分で、それぞれ約０．２ｔｔｍ、 ０．２μｍ
ｎ 、 ０．ＩＡｔｎ程度ずつ順次積層する。幅１０μ
ｍ程度だと、溝２内部での成長速度がやや大きくなるの
で、全５一 体としてはほぼ平坦な表面が得られる。この部分では多
少のくぼみができることもあるが、以後の製造過程にお
いては問題がない。光ガイド層５の表面に周期２４０Ｏ
Ａ、深さ７００Ａ程度の回折格子６をレーザ干渉露光法
によって形成し、そのうえにｐ −ＩｎＰクラッド層７
を成長させた。ｐ −ＩｎＰクラッド層の成長は、回折
格子６の熱的劣化を防止するために５５０℃程度の低い
ｉ度で行なった。このようＫして作製した２重へテロ構
造（ＤＨ）半導体ウェファをメサエッチングし、通常の
工程で埋め込み成長することによりＤＦＢ−ＢＨＬＤを
作製した。このような位相シフト領域８を形成すること
により１等価屈折率が変化するため導波領域８内の光波
の波長が変わる。本実施例の場合には位相シフト領域８
において活性層膜厚が大きくなっているので、そこで波
長は短かくなり位相シフト領域８がない場合と比べて適
当な位相ずれが生ずる。上述のパラメータを選んでやる
ことにより、光波の位相はブラッグ波長に対して約π変
化すること釦なり、ブラッグ波長付近におい６一 て安定な単一軸モード発振が認められた。そのようなり
ＦＢ−ＢＨＬＤ において長さ２５ Ｑ ｐｍ程ＨＣ両
面へきかいで素子を切り出し、室温ＣＷでの発損しきい
値電流２０ ｔｙｔ Ａ 、片面からの９分量子効率２
５％、最高単一軸モード出力３ ＱｍＷ、 最高単一軸
モードＣＷ発振温度１００’Ｃａ度の素子が再現性よく
得られた。
ｎ 、 ０．ＩＡｔｎ程度ずつ順次積層する。幅１０μ
ｍ程度だと、溝２内部での成長速度がやや大きくなるの
で、全５一 体としてはほぼ平坦な表面が得られる。この部分では多
少のくぼみができることもあるが、以後の製造過程にお
いては問題がない。光ガイド層５の表面に周期２４０Ｏ
Ａ、深さ７００Ａ程度の回折格子６をレーザ干渉露光法
によって形成し、そのうえにｐ −ＩｎＰクラッド層７
を成長させた。ｐ −ＩｎＰクラッド層の成長は、回折
格子６の熱的劣化を防止するために５５０℃程度の低い
ｉ度で行なった。このようＫして作製した２重へテロ構
造（ＤＨ）半導体ウェファをメサエッチングし、通常の
工程で埋め込み成長することによりＤＦＢ−ＢＨＬＤを
作製した。このような位相シフト領域８を形成すること
により１等価屈折率が変化するため導波領域８内の光波
の波長が変わる。本実施例の場合には位相シフト領域８
において活性層膜厚が大きくなっているので、そこで波
長は短かくなり位相シフト領域８がない場合と比べて適
当な位相ずれが生ずる。上述のパラメータを選んでやる
ことにより、光波の位相はブラッグ波長に対して約π変
化すること釦なり、ブラッグ波長付近におい６一 て安定な単一軸モード発振が認められた。そのようなり
ＦＢ−ＢＨＬＤ において長さ２５ Ｑ ｐｍ程ＨＣ両
面へきかいで素子を切り出し、室温ＣＷでの発損しきい
値電流２０ ｔｙｔ Ａ 、片面からの９分量子効率２
５％、最高単一軸モード出力３ ＱｍＷ、 最高単一軸
モードＣＷ発振温度１００’Ｃａ度の素子が再現性よく
得られた。
さらＫこのような位相シフト機構を有するＤＩ’ｉ”Ｂ
−ＬＤ においては、反射端面における回折格子６の位
相の影響も小さい。通常のＤＦＢ−ＩＪ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枚のウェファから任
意に切り出して特性歩留りを調べたところ、通常のＤＦ
Ｂ−ＬＤでは３５チの素子がｌｏｍＷ以内の出力レベル
で反射端面位相条件によるモードとびを示し九が、実施
例に示した位相シフ）ＤＦＢ−ＬＤにおいてはその割合
は５チに減少し、単一軸モード発振の等性歩留りが大幅
に向上した。
−ＬＤ においては、反射端面における回折格子６の位
相の影響も小さい。通常のＤＦＢ−ＩＪ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枚のウェファから任
意に切り出して特性歩留りを調べたところ、通常のＤＦ
Ｂ−ＬＤでは３５チの素子がｌｏｍＷ以内の出力レベル
で反射端面位相条件によるモードとびを示し九が、実施
例に示した位相シフ）ＤＦＢ−ＬＤにおいてはその割合
は５チに減少し、単一軸モード発振の等性歩留りが大幅
に向上した。
なお本発明の実施例においてはＩｎＰを基板、ＩｎＧａ
ＡｓＰを活性層および光ガイド層としたが、用いる半導
体材料はもちろんこれに限るものではなく、ＧａＡＡ’
Ａｓ ／ ＧａＡｓ系、 Ｉｎ０ａＡｓ／ ＩｎＡｌＡ
、Ｓ系等他の半導体材料を用いて何ら差しつかえ存い。
ＡｓＰを活性層および光ガイド層としたが、用いる半導
体材料はもちろんこれに限るものではなく、ＧａＡＡ’
Ａｓ ／ ＧａＡｓ系、 Ｉｎ０ａＡｓ／ ＩｎＡｌＡ
、Ｓ系等他の半導体材料を用いて何ら差しつかえ存い。
また実施例においては主として活性ＪＶｊ４の膜厚の差
によって等価屈折率差を生じさせる位相シフト領域７全
形成したが、活性層は平坦にし、ガイド層４の膜厚差を
生じさせる方法を用いてもよい。
によって等価屈折率差を生じさせる位相シフト領域７全
形成したが、活性層は平坦にし、ガイド層４の膜厚差を
生じさせる方法を用いてもよい。
さらに溝のかわりにメサを利用して、その部分で膜厚を
小さくする方法も有効である。
小さくする方法も有効である。
実施例においては位相シフト領域８において膜厚が大き
くなるようＫしたが、この逆に膜厚が小さくなるように
形成しても同様の効果が得られる。
くなるようＫしたが、この逆に膜厚が小さくなるように
形成しても同様の効果が得られる。
（発明の効果）
本発明の特徴は分布帰還型半導体レーザにおいて、位相
シフト領域を形成し、かつ導波領域内全体にわたって均
一に回折格子を形成したことである。それによってブラ
ッグ波長付近で安定に単一モード発掘させることが可能
となり、発振しきい値電流の低減化が達成され、レーザ
特性、素子の特性歩留りが大幅に向上したＤＦＢ−ＬＤ
を得ることができた。
シフト領域を形成し、かつ導波領域内全体にわたって均
一に回折格子を形成したことである。それによってブラ
ッグ波長付近で安定に単一モード発掘させることが可能
となり、発振しきい値電流の低減化が達成され、レーザ
特性、素子の特性歩留りが大幅に向上したＤＦＢ−ＬＤ
を得ることができた。
第１図は本発明による一実施例であるＤＦＢ −ＬＤの
断面図を示す。 図中１はｎ−ＩｎＰ基板、 ２は溝、 ３けｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、 ４け活性層、 ５は光ガイド層、
６け回折格子、 ７はｐ −ＩｎＰクラッド層、
８け位相シフト領竣をそれぞれあられす。 ７１−１ 図
断面図を示す。 図中１はｎ−ＩｎＰ基板、 ２は溝、 ３けｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層、 ４け活性層、 ５は光ガイド層、
６け回折格子、 ７はｐ −ＩｎＰクラッド層、
８け位相シフト領竣をそれぞれあられす。 ７１−１ 図
Claims (1)
- 半導体基板上に、少なくとも活性層と、前記活性層より
もエネルギーギャップが大きく、かつ一方の面に回折格
子が形成された光ガイド層とを有する積層構造を備えて
いる分布帰還型半導体レーザにおいて、少なくとも前記
活性層、前記光ガイド層よりなる導波領域が、レーザ共
振軸方向に沿って部分的に厚さの異なる位相シフト領域
を有し、前記導波領域内で、レーザ共振軸方向全体にわ
たって前記回折格子が形成され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 |
|---|---|---|---|
| JP59134308A JPS6114787A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59134308A JPS6114787A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114787A true JPS6114787A (ja) | 1986-01-22 |
Family
ID=15125254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59134308A Pending JPS6114787A (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6114787A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259489A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置及び光増幅装置 |
| JPH0269983A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-08 | Toshiba Corp | 分布帰還型レーザ |
| JPH0411869A (ja) * | 1990-05-01 | 1992-01-16 | Sugiyo:Kk | かに脚様魚肉練製品およびその製造方法 |
| US5272714A (en) * | 1991-12-12 | 1993-12-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Distributed phase shift semiconductor laser |
| FR2713350A1 (fr) * | 1993-12-06 | 1995-06-09 | Delorme Franck | Composant optique à pluralité de réseaux de bragg et procédé de fabrication de ce composant. |
| US5821570A (en) * | 1994-01-20 | 1998-10-13 | France Telecom Etablissement Autonome De Droit Public | Semiconductor structure having a virtual diffraction grating |
| CN111398177A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-10 | 武汉理通微芬科技有限公司 | 一种光声光谱检测芯片传感器及制作方法 |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP59134308A patent/JPS6114787A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62259489A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-11 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置及び光増幅装置 |
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| FR2713350A1 (fr) * | 1993-12-06 | 1995-06-09 | Delorme Franck | Composant optique à pluralité de réseaux de bragg et procédé de fabrication de ce composant. |
| US5553091A (en) * | 1993-12-06 | 1996-09-03 | France Telecom Etablissement Autonome De Droit Public | Optical component having a plurality of bragg gratings and process for the production of said components |
| US5821570A (en) * | 1994-01-20 | 1998-10-13 | France Telecom Etablissement Autonome De Droit Public | Semiconductor structure having a virtual diffraction grating |
| CN111398177A (zh) * | 2020-04-01 | 2020-07-10 | 武汉理通微芬科技有限公司 | 一种光声光谱检测芯片传感器及制作方法 |
| CN111398177B (zh) * | 2020-04-01 | 2021-01-08 | 武汉理通微芬科技有限公司 | 一种光声光谱检测芯片传感器及制作方法 |
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