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JPS63153884A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents

分布帰還型半導体レ−ザ

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Publication number
JPS63153884A
JPS63153884A JP61302240A JP30224086A JPS63153884A JP S63153884 A JPS63153884 A JP S63153884A JP 61302240 A JP61302240 A JP 61302240A JP 30224086 A JP30224086 A JP 30224086A JP S63153884 A JPS63153884 A JP S63153884A
Authority
JP
Japan
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layer
thick
guide layer
superlattice
active layer
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Granted
Application number
JP61302240A
Other languages
English (en)
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JPH071816B2 (ja
Inventor
Mitsuhiro Kitamura
北村　光弘
Tatsuya Sasaki
達也 佐々木
Ikuo Mito
郁夫 水戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP61302240A priority Critical patent/JPH071816B2/ja
Publication of JPS63153884A publication Critical patent/JPS63153884A/ja
Publication of JPH071816B2 publication Critical patent/JPH071816B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
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    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34313—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs
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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。

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ザに関する。
（従来の技術） 発光再結合をする活性層に隣接して回折格子を有する分
布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）は長距離かつ大
容量の光フアイバ通信用光源として活発に研究開発が進
められている。その特性。
信頼性も従来からのファブリベロー型の半導体レーザと
同等のレベルに達しつつある。その特性のより以上の向
上を図るために、活性層に多重量子井戸構造を採用する
ことは有効であると考えられる。多重量子井戸（Ｍｕｌ
ｔｉｐｌｅ　Ｑｕａｎｔｕｍ　％４ｅｌｌ、略してＭＱ
Ｗ）ｆｌｕ造は異なる半導体薄膜を交互に多層に成長さ
せてなる。このＭＱＷ梢遣を採用゛した半導体レーザで
は、ＭＱＷの階段状の状態密度関数を反映し、低しきい
値化、温度特性の改善、パルス変調時のスペクトル幅の
低減等が期待される。
ＡＴ＆Ｔ　　Ｂｅ１ｌ研究所のＤｕｔｔａらはアプライ
ド・フィジクス・レターズ誌（＾ｐｏｔ。
Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、、　Ｖｏｌ、４６．０１０３６
−１０３８．１９８５　）において発光波長１．３四組
成のＩｎＧａＡｓＰウェル層。
１．０３１Ｊｍ組成のＩｎＧａＡｓＰバリアｍ＜いずれ
も厚さ約３００人）を数層ずつ積層したＭＱＷレーザを
報告している。このレーザは低しきい値電流、高効率等
優れた特性を有し、Ｄｕｔｔａらはしきい値におけるキ
ャリアライフタイムの温度依存性を評価し、通常のＤＨ
レーザと比べてＭＱＷレーザの温度特性が優れているこ
とを実証した。
以上のことから活性層にＭＱＷ梢遣を導入したＤＦＢレ
ーザが優れた特性を示すであろうことが期待される。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら通常の方法で活性層のみにＭＱＷ゛構造を
導入してＤＦＢレーザを作製しようとすると次のような
問題が生ずる。すなわち第２図に示すように基板１上に
回折格子２を形成し、その上に例えばＭＯＶＰＥ法を用
いて波長１．３四に相当するＩ　ｎ　Ｏ，７３Ｇ　ａ　
０．２７　Ａ　Ｓ　ｏ、　ｂｏ　Ｐ　ｏ、　ａｏガイド
層３１Ｉ　ｎｏ、５３Ｇａｏ、ｎｙＡｓ／Ｉ　ｎＰ　　
ＭＱＷ活性層４を成長するとガイド層３の厚さが０．１
四以下の場合ガイド層３の表面が平坦になりきらず、凹
凸のある面上に活性層４を成長することにより活性層４
そのものの品質が低下する可能性がある。もちろんガイ
ド層３を厚めに成長することにより、表面を平坦化する
ことはできるが、その場合にはやはり、ガイド層３が厚
くなる分だけ結合係数が小さくなる０以上のことはＭＢ
Ｅ法によって結晶成長を行なっても同様の問題であり、
ＬＰＥ法においてはガイドＪｗ３が０．ＩＩＪｍ程度で
もガイドＪＷ３表面が平坦になりやすいが、ＬＰＥ法の
場合にはＭＱＷのような多層薄ｒ！：！楕遺を形成する
ことが困難である。
本発明の目的は結合係数が大きくとれ、優れた特性を有
するＭＱＷ−ＤＦＢレーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 、本発明では、活性層の近傍に回折格子が形成してあり
、ガイド層により前記活性層と前記回折格子とが光結合
してある分布帰還型の半導体レーザであって、前記活性
層および前記ガイド層が異なる半導体薄膜を多層成長さ
せた超格子構造からなることを特徴とする分布帰還型半
導体レーザにより上述の問題点を解決している。
（作用） 本発明の発明者はＭＯＶＰＥ法において回折格子上に活
性層と同様な半導体多層薄膜を成長させることにより、
相対的にわずかな厚さで平坦化が進むことを見出した０
例えば深さ５００人のＩｎＰ回折格子上に結晶成長する
場合、１００人のＩｎＰ、１００人のＩ　ｎ　６．５３
Ｇ　ａ　ｏ、　４７Ａ　Ｓを５層ずつ、計０．１−積層
することによりほぼ成長表面が平坦化することがわかっ
た。
（実施例） 以下実施例を示す図面を参照して本発明をより詳細に説
明する０本発明の一実施例を第１図に示す、この実施例
の製造においては、ＩｎＰ基板１上にレーザ干渉露光法
によって回折格子２（周期２４００人）を形成し、その
うえに８０人のＩｎＰバリア層７．３０人のＩ　ｎ　ｏ
、　ｓ３Ｇ　ａ　０．４７Ａ　Ｓウェル層８を各１０７
１ずつ積層してなる超格子ガイド層６゜１００人のＩｎ
Ｐｎツバ９フ Ｇ　ａ　６，　４７　Ａ　Ｓウェル層１０を各８！ｆｌ
ｔ層してなるＭＱＷ活性層４，ＩｎＰクラッド！ｆ！Ｊ
５を順次に成長させる．超格子ガイド層６の実効的な発
光波長組成は約１．３四に相当し、ＭＱＷ活性活性の実
効的な発光波長組成は約１．５５−に相当する．この実
施例では５００人程度の深さの回折格子２の山から測っ
て超格子ガイド層６の厚さはわずか１１００人であるが
、成長の結果その成長表面はほぼ平坦になっていること
が確認された。
このようにして作製したＭＱＷ−ＤＦＢレーザを通常の
埋め込み構造にし特性を評価しなところ、室温ＣＷでの
発振しきい値電流２０〜３０ｍＡ、微分量子効率片面２
５゛％程度の素子が再現性良く得られた。
レーザの温度特性を評価したところ、その特性温度′！
゛。は９０〜１００にと通常のＤＨ梢遣レーザと比べて
大幅な改善が認められた．しきい値におけるキャリアラ
イフタイムの温度依存性もＤＨ槽構造比べてその変化率
が小さく、さらにＭ　Ｑ　Ｗ　！ｉｌｌ造による階段状
の状態密度関数を反映してパルス変調時の発振スペクト
ル拡がりもＤＨｌ’ｌｉ造レーザと比べて１７２〜１／
３に低減されていることがわかった。
（発明の効果） 以上のように本発明においては回折格子２上に超格子ガ
イド層６をはじめに成長させることにより全体の厚さが
０．１μｍ程度でも成長表面を平坦化することが可能と
なり、結合係数が大きくかつ活性層の品質が良好で、特
性の優れたＭＱＷ−ＤＦＢレーザを提供することができ
た。
なお実施例においては超格子ガイド層６として８０人の
ＩｎＰ、３０人のＩ　ｎ　Ｏ，！１３０　ａ　０．４７
Ａ　８層からなる超格子構造を用いたが、ガイド層とし
ては活性層４に用いたものと同じ構成のＭＱＷ′ＷＩ造
を用いてもさしつかえない、もちろん用いる材料系もＩ
　ｎＰ−、−Ｉ　ｎ□！１３Ｇａｏ４ｙＡｓ系に限るも
のではなくＧａＡρＡｓ〜ＧａＡｓ系の材料を用いても
、本発明は何らさしつかえなく実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ＞は本発明の一実施例を示す断面図、第１図
（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図、第２図
（ａ）は従来例のＭＱｗ−ＤＦＢレーザを示す断面図、
第２図（ｂ）はその活性層周辺を拡大して示す断面図で
ある。 図中１は基板、２は回折格子、３はＩ　ｎＧａＡｓＰガ
イド層、４はＭＱＷガイド層、５は１ｎＰクラッド層、
６は超格子ガイド層、７，９はＩｎＰｎツバ９フ Ａｓウ工ル層をそれぞれあられす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層の近傍に回折格子が形成してあり、ガイド層によ
    り前記活性層と前記回折格子とが光結合してある分布帰
    還型の半導体レーザにおいて、前記活性層および前記ガ
    イド層が異なる半導体薄膜を多層成長させた超格子構造
    からなることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
JP61302240A 1986-12-17 1986-12-17 分布帰還型半導体レ−ザ Expired - Fee Related JPH071816B2 (ja)

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