JPH07335977A - Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereofInfo
- Publication number
- JPH07335977A JPH07335977A JP13308794A JP13308794A JPH07335977A JP H07335977 A JPH07335977 A JP H07335977A JP 13308794 A JP13308794 A JP 13308794A JP 13308794 A JP13308794 A JP 13308794A JP H07335977 A JPH07335977 A JP H07335977A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ridge
- layer
- region
- diffraction grating
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】変調器領域とLD領域の境界などのような境界
領域における多重量子井戸層のバンドギャップが急峻に
変化するようにして、消光比の低下、挿入損失の増大な
どの劣化を抑制するとともに、バンドギャップの変化△
Egを大きくして種々の光集積デバイスに対応でき、さ
らに、いわゆるチャープト回折格子あるいはピッチ変調
回折格子を備えた光集積デバイスが容易に得られる構造
およびその製造方法を提供することを目的とする。
【構成】リッジ幅および/またはリッジ間隔が導波路方
向に沿って変化するリッジ31が予め形成された基板上
1に多重量子井戸層4を結晶成長させ、バンドギャップ
LD領域と変調器領域(分離領域)で急峻に変化する導
波路を形成する。
(57) [Summary] [Objective] The extinction ratio is reduced and the insertion loss is increased by making the bandgap of the multiple quantum well layer in the boundary region such as the boundary between the modulator region and the LD region sharply change. And deterioration of the band gap change Δ
It is an object of the present invention to provide a structure and a manufacturing method thereof which can increase the Eg and can be applied to various optical integrated devices and can easily obtain an optical integrated device including a so-called chirped diffraction grating or pitch modulation diffraction grating. A multi-quantum well layer 4 is crystal-grown on a substrate 1 on which a ridge 31 whose ridge width and / or ridge spacing changes along the waveguide direction is formed in advance, and a band gap LD region and a modulator region (separation). The region) forms a waveguide that changes abruptly.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ及び光集
積デバイス並びにその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser, an optical integrated device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】図9は従来の変調器集積化レーザダイオ
ード(LD)で、図9(a)は斜視図、図9(b)は断
面図で、例えば、ELECTRONICS LETTERS 7th Novenber V
ol.27,P2138-P2140に示されているものである。 図において、1はn-InP基板、2はn-InP基板1に形成され
た回折格子、3はInGaAsPからなる光ガイド層、41はInG
aAs/InGaAsPからなる多重量子井戸層(MQW)、5はp-In
からなるクラッド層、6はp-InGaAsPからなるキャップ
層、33はFeドープドInPからなる電流ブロッック層、7
は変調器のP電極、8はLDのP電極、9は変調器のP電極
7およびLDのP電極8に共通に働く共通電極であり、
光ガイド層3、多重量子井戸層(MQW)41、クラッド層
5は平坦な基板1上に順次積層され、メサストライプを
形成した後、上記メサストライプの両側に電流ブロッッ
ク層33を成長させている。2. Description of the Related Art FIG. 9 shows a conventional modulator integrated laser diode (LD). FIG. 9 (a) is a perspective view and FIG. 9 (b) is a sectional view. For example, ELECTRONICS LETTERS 7th Novenber V
ol.27, P2138-P2140. In the figure, 1 is an n-InP substrate, 2 is a diffraction grating formed on the n-InP substrate 1, 3 is an optical guide layer made of InGaAsP, and 41 is InG.
Multiple quantum well layer (MQW) made of aAs / InGaAsP, 5 is p-In
Clad layer made of p, 6 is a cap layer made of p-InGaAsP, 33 is a current block layer made of Fe-doped InP, 7
Is a P electrode of the modulator, 8 is a P electrode of the LD, 9 is a common electrode that works in common with the P electrode 7 of the modulator and the P electrode 8 of the LD,
The optical guide layer 3, the multiple quantum well layer (MQW) 41, and the cladding layer 5 are sequentially stacked on the flat substrate 1 to form a mesa stripe, and then a current block layer 33 is grown on both sides of the mesa stripe. .
【0003】次に、上記構成の変調器集積化LDの製造
方法について説明する。まず、基板1上のLDを形成すべ
き領域に回折格子2を形成する。次に、図10に示すよう
に、LDを形成すべき200μm幅程度の領域を挟むよう
に、例えば、200μm×400μm程度の矩形のSiO2からな
るマスクを形成する。続いて有機金属気相成長(MOC
VD)法によりInGaAsPからなる光ガイド層3、InGaAs/
InGaAsPからなるMQW層41、P-InPからなるクラッド
層5およびP-InGaAsPからなるキャップ層6を順次選択
成長し成長層が形成される。Next, a method of manufacturing the modulator integrated LD having the above structure will be described. First, the diffraction grating 2 is formed in the region on the substrate 1 where the LD is to be formed. Next, as shown in FIG. 10, a mask made of, for example, a rectangular SiO 2 film of about 200 μm × 400 μm is formed so as to sandwich a region of about 200 μm width where an LD is to be formed. Subsequently, metal organic chemical vapor deposition (MOC
VD) optical guide layer 3 made of InGaAsP, InGaAs /
An MQW layer 41 made of InGaAsP, a clad layer 5 made of P-InP, and a cap layer 6 made of P-InGaAsP are sequentially grown selectively to form a growth layer.
【0004】このとき、SiO2膜で挟まれたLD領域で
は、原料種がSiO2のマスク上を拡散して余分に供給され
るためにSiO2のマスクの影響を受けない変調器の領域よ
りも成長速度が速くなり、その結果、各層の層厚は変調
器領域より1.5倍〜2倍程度厚くなる。At this time, in the LD region sandwiched by the SiO 2 films, the raw material species are diffused on the SiO 2 mask and are additionally supplied, so that the LD 2 region is not affected by the SiO 2 mask. Also, the growth rate becomes faster, and as a result, the layer thickness of each layer becomes 1.5 to 2 times thicker than the modulator region.
【0005】次に、導波路を形成するため、成長層をL
Dの領域から変調器の領域まで所定の幅に形成する。こ
の後、変調器領域、LD領域およびこれらに対向する面
にそれぞれアルミニウムなどの金属からなる変調器領域
のp電極7、LD領域のp電極8および共通電極9を形
成する。Next, to form a waveguide, the growth layer is set to L.
A predetermined width is formed from the area D to the area of the modulator. After that, the p-electrode 7 in the modulator region, the p-electrode 8 in the LD region, and the common electrode 9 made of metal such as aluminum are formed on the modulator region, the LD region, and the surface facing them.
【0006】次に、上記のように構成され、製造された
変調器集積化LDの動作について説明する。InGaAs/InG
aAsPからなるMQW層41はLDの領域では活性層とし
て、また、変調器の領域では吸収層として動作させる。
LD領域のp電極8と共通電極9の間に順バイアス電圧
を印加すると、InGaAs/InGaAsPからなるMQW層41に
キャリアが注入され、この層の実効バンドギャップと回
折格子2によって決まる波長でレーザ発振が起こる。Next, the operation of the modulator integrated LD constructed and manufactured as described above will be described. InGaAs / InG
The MQW layer 41 made of aAsP operates as an active layer in the LD region and as an absorption layer in the modulator region.
When a forward bias voltage is applied between the p electrode 8 and the common electrode 9 in the LD region, carriers are injected into the MQW layer 41 made of InGaAs / InGaAsP, and laser oscillation occurs at a wavelength determined by the effective band gap of this layer and the diffraction grating 2. Happens.
【0007】MQW層41の実効的なバンドギャップは
MQW層41中の井戸層の層厚に依存するので井戸層厚
が薄い程バンドギャップは広くなる。すでに説明した通
り、MOCVD法による選択成長の際に、井戸層の層厚
はLDの領域では変調器の領域よりも厚くなる。従っ
て、LDの領域のバンドギャップ(Eg1)は変調器の
領域のバンドギャップ(Eg2)よりも狭くなる(Eg2
>Eg1)。LDの発振光(波長λ1=1.24/Eg1)は、
変調器領域ではEg2>Eg1なので吸収されずに端面か
ら取り出される。変調器領域のP電極に逆バイアスを印
加するとMQW層41の量子閉込シュタルク効果によっ
て励起子による吸収端が長波長側にシフトして、実効的
なバンドギャップEg2′はEg2′<Eg1と逆に変調
器領域ではLD領域の値より小さくなるので、レーザ光
は変調器で吸収され消光する。従って、変調器に印加す
る電圧を変調することによってレーザ光をon/off
することができる。Since the effective bandgap of the MQW layer 41 depends on the layer thickness of the well layer in the MQW layer 41, the thinner the well layer thickness, the wider the bandgap. As described above, the layer thickness of the well layer becomes thicker in the LD region than in the modulator region during the selective growth by the MOCVD method. Therefore, the bandgap (Eg 1 ) in the LD region is narrower than the bandgap (Eg 2 ) in the modulator region (Eg 2
> Eg 1 ). LD oscillation light (wavelength λ 1 = 1.24 / Eg 1 )
Since Eg 2 > Eg 1 in the modulator region, it is taken out from the end face without being absorbed. When a reverse bias is applied to the P electrode in the modulator region, the quantum confined Stark effect of the MQW layer 41 shifts the absorption edge by excitons to the longer wavelength side, and the effective band gap Eg 2 ′ is Eg 2 ′ <Eg. On the contrary to 1 , the value in the modulator region is smaller than the value in the LD region, so the laser light is absorbed by the modulator and extinguished. Therefore, the laser light is turned on / off by modulating the voltage applied to the modulator.
can do.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記の変調器集積化L
Dおよびその製造方法には以下のような問題点がある。
LDの領域のMQW層41の層厚を変調器の領域のMQ
W層41の層厚よりも厚くする手段として、マスク上に
供給された原料種が拡散してマスクに挟まれたLD領域
に供給されLD領域の成長速度が変調器領域の成長速度
より速くなるという現象を利用している。しかし、この
方法では、マスクの影響を受けるLD領域とマスクの影
響を受けない変調器領域との境界部分で、〜100μm程
度の幅にわたって層厚が徐々に変化する遷移領域ができ
る。これは、マスク上から原料種が拡散する距離が〜50
μm以上にも及ぶためである。The modulator integrated L described above is used.
D and its manufacturing method have the following problems.
The thickness of the MQW layer 41 in the LD region is set to the MQ in the modulator region.
As a means for making the W layer 41 thicker than the layer thickness, the raw material species supplied on the mask are diffused and supplied to the LD region sandwiched between the masks, and the growth rate of the LD region becomes faster than that of the modulator region. We are utilizing the phenomenon. However, according to this method, a transition region in which the layer thickness gradually changes over a width of about 100 μm is formed at the boundary between the LD region affected by the mask and the modulator region not affected by the mask. This is because the distance that the raw material species diffuse from the mask is ~ 50.
This is because it reaches over μm.
【0009】上記のような遷移領域では層厚の変化にと
もなって、MQW層41(導波層)の実効的なバンドギ
ャップが徐々に変化することになり、光が上記遷移領域
を伝播する間に吸収されて減衰する。その結果、変調器
集積化LDは消光比の低下、挿入損失の増大などの劣化
が生ずる。In the above-mentioned transition region, the effective bandgap of the MQW layer 41 (waveguide layer) gradually changes as the layer thickness changes, and while light propagates through the transition region. Is absorbed by and attenuates. As a result, the modulator-integrated LD suffers deterioration such as a decrease in extinction ratio and an increase in insertion loss.
【0010】また、上記製造方法によれば、バンドギャ
ップの変化量に限界がある。変調器集積化LDではバン
ドギャップの変化量△Egは30meV程度が適当である
が、他の光集積デバイス、例えば、分布反射型レーザダ
イオード(DBR−LD)等の導波路集積型のレーザや
光集積回路などの場合は導波路における吸収損失を低減
するために△Egを100meV程度以上にすることが必
要になる。しかし、上記製造方法のようにマスクからの
原料種の拡散現象を利用する方法は、△Egの値に限界
があり変調器集積化LD以外の他の種々の光集積デバイ
スの実現は困難である。Further, according to the above manufacturing method, there is a limit to the amount of change in bandgap. The appropriate amount of change ΔEg of the bandgap is about 30 meV in the LD integrated with the modulator, but other optical integrated devices, for example, a waveguide integrated laser or optical such as a distributed reflection laser diode (DBR-LD). In the case of an integrated circuit or the like, it is necessary to set ΔEg to about 100 meV or more in order to reduce the absorption loss in the waveguide. However, the method of utilizing the diffusion phenomenon of the raw material species from the mask like the above manufacturing method has a limit in the value of ΔEg, and it is difficult to realize various optical integrated devices other than the modulator integrated LD. .
【0011】さらに、回折格子のピッチを部分的に変え
たり、徐々に変化させたりしたいわゆるチャープト回折
格子あるいはピッチ変調回折格子を備えた、例えば、波
長可変DBR−LDにおいて、ピッチが変化した回折格
子を作製するのは困難で、回折格子を1本ずつ描画して
いく電子ビーム露光などの方法を用いなければならず、
非常に時間がかかりスループットが悪い。Further, for example, in a wavelength tunable DBR-LD provided with a so-called chirped diffraction grating or a pitch modulation diffraction grating in which the pitch of the diffraction grating is partially changed or gradually changed, for example, a diffraction grating with a changed pitch. Is difficult to manufacture, and it is necessary to use a method such as electron beam exposure in which diffraction gratings are drawn one by one,
Very long and poor throughput.
【0012】図11は従来の /4シフトーDBRレー
ザの構造を示す断面図であり、DFBレーザの単一波長
で発信するという特性をさらに確実にするために、回折
格子のピッチの位相を共振器中央部分で4分の1波長分
ずらせたものであるが、光密度分布は図12に示される
ように共振器中央で強くなり(軸方向の空間的ホールバ
ーニングと呼ばれる現象によるもの)、不均一になっ
て、波長スペクトル線幅が広がる、あるいは、光出力ー
電流特性の直線性が悪くなるなどのレーザ特性の劣化が
起きる。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional / 4 shift DBR laser. In order to further ensure the characteristic that the DFB laser emits at a single wavelength, the phase of the pitch of the diffraction grating is set to the resonator. Although it is shifted by a quarter wavelength in the central part, the light density distribution becomes stronger at the center of the resonator as shown in FIG. 12 (due to a phenomenon called spatial spatial hole burning in the axial direction) and is non-uniform. As a result, the laser characteristic is deteriorated such that the wavelength spectrum line width is widened or the linearity of the optical output-current characteristic is deteriorated.
【0013】また、図12は波長可変DBR−LDの導
波路方向の断面図で、DBR領域は電気的に励起され
ず、LD領域で発生した光はDBR領域では吸収されて
減衰するので、この減衰を減らすためために導波層12
3のバンドギャップをDBR領域でLD領域の値に比べ
て大きくする必要がある。また、波長多重光交換・光通
信システムでは10nm程度の可変幅が要求されるけれ
ども、一定ピッチの回折格子では実現できない。FIG. 12 is a sectional view of the wavelength tunable DBR-LD in the waveguide direction. The DBR region is not electrically excited and the light generated in the LD region is absorbed and attenuated in the DBR region. Waveguide layer 12 to reduce attenuation
It is necessary to make the band gap of 3 larger in the DBR region than in the LD region. Further, although a variable width of about 10 nm is required in the wavelength division multiplexing optical switching / optical communication system, it cannot be realized with a diffraction grating having a constant pitch.
【0014】本願発明は、上記のような問題を解決し
て、変調器領域とLD領域の境界などのような境界領域
における量子井戸層の層厚が変化する層厚遷移領域を小
さくし境界領域でバンドギャップが急峻に変化し、消光
比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑制するととも
に、バンドギャップの変化△Egを大きくして種々の光
集積デバイスに適用でき、さらに、いわゆるチャープト
回折格子あるいはピッチ変調回折格子を備えた光集積デ
バイスが容易に得られる構造およびその製造方法を提供
することを目的とする。The present invention solves the above problems and reduces the layer thickness transition region where the layer thickness of the quantum well layer changes in the boundary region such as the boundary between the modulator region and the LD region, thereby reducing the boundary region. The bandgap changes sharply and suppresses deterioration such as a decrease in extinction ratio and increase in insertion loss, and can be applied to various optical integrated devices by increasing the change in bandgap ΔEg. It is an object of the present invention to provide a structure and a manufacturing method for easily obtaining an optical integrated device including a grating or a pitch modulation diffraction grating.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
リッジ幅および/またはリッジ間隔が導波路方向に沿っ
て変化するリッジが予め形成された基板上に多重量子井
戸層を結晶成長させることによって、上記リッジ幅およ
び/またはリッジ間隔にしたがって上記多重量子井戸層
の組成および/または層厚を変化させ、バンドギャップ
が変化する導波路を形成した半導体レーザまたは光集積
デバイスである。The invention according to claim 1 is
The multiple quantum well layer is grown according to the ridge width and / or the ridge spacing by crystal-growing a multiple quantum well layer on a substrate on which a ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes along the waveguide direction is formed. A semiconductor laser or an optical integrated device in which a waveguide whose bandgap is changed by changing the layer composition and / or the layer thickness is formed.
【0016】請求項2に係る発明は、請求項1記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、基板上にリ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設けて、多重量子井戸層
を結晶成長させたものである。According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor laser or the optical integrated device according to the first aspect, a layer thickness control mask for sandwiching a ridge is provided on a substrate, and a multiple quantum well layer is crystal-grown. is there.
【0017】請求項3に係る発明は、リッジ幅および/
またはリッジ間隔が共振器方向に沿って変化するリッジ
が予め形成された基板上に光ガイド層を結晶成長させて
共振器方向の上記光ガイド層の層厚および/または組成
を変化させ、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ
一定の回折格子を形成し、この回折格子の実効的ピッチ
を共振器方向に変化させた半導体レーザまたは光集積デ
バイスである。The invention according to claim 3 is the ridge width and //
Alternatively, the optical guide layer is crystal-grown on a substrate on which a ridge whose ridge spacing changes along the resonator direction is formed in advance to change the layer thickness and / or composition of the optical guide layer in the resonator direction. This is a semiconductor laser or an optical integrated device in which a diffraction grating having a constant pitch is formed on the upper surface or the lower surface of the guide layer and the effective pitch of the diffraction grating is changed in the cavity direction.
【0018】請求項4に係る発明は、請求項3記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、光ガイド層
の層厚および/または組成が導波路方向に徐々に変化す
る領域が形成され、かつ、ピッチ一定の回折格子が形成
されたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor laser or the optical integrated device according to the third aspect, a region where the layer thickness and / or composition of the optical guide layer gradually changes in the waveguide direction is formed, and A diffraction grating having a constant pitch is formed.
【0019】請求項5に係る発明は、請求項3記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスにおいて、光ガイド層
の層厚および/または組成が導波路方向の一部で異なる
位相調整領域が形成され、かつ、ピッチ一定の回折格子
が形成されたものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor laser or the optical integrated device according to the third aspect, a phase adjusting region in which the layer thickness and / or composition of the optical guide layer is different in a part in the waveguide direction is formed, In addition, a diffraction grating having a constant pitch is formed.
【0020】請求項6に係る発明は、基板に予め導波路
方向にリッジ幅および/またはリッジ間隔が変化するリ
ッジを形成し、上記リッジ上に多重量子井戸層を結晶成
長する半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法で
ある。According to a sixth aspect of the present invention, a semiconductor laser or an optical integrated device is provided in which a ridge having a ridge width and / or a ridge spacing varying in the waveguide direction is previously formed on a substrate, and a multiple quantum well layer is crystal-grown on the ridge. It is a device manufacturing method.
【0021】請求項7に係る発明は、請求項6記載の半
導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法において、
リッジを挟む層厚制御用マスクを設け、多重量子井戸層
の層厚を制御するものである。The invention according to claim 7 is the method for manufacturing a semiconductor laser or an optical integrated device according to claim 6,
A layer thickness control mask sandwiching the ridge is provided to control the layer thickness of the multiple quantum well layer.
【0022】請求項8に係る発明は、基板に予め共振器
方向にリッジ幅および/またはリッジ間隔が変化するリ
ッジを形成し、上記リッジ上に光ガイド層を結晶成長す
るとともに、上記光ガイド層にピッチ一定の回折格子を
形成する半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法
である。According to an eighth aspect of the present invention, a ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes in the resonator direction is formed in advance on the substrate, and the optical guide layer is crystal-grown on the ridge and the optical guide layer is formed. It is a method for manufacturing a semiconductor laser or an optical integrated device, in which a diffraction grating having a constant pitch is formed.
【0023】[0023]
【作用】請求項1および6に係る発明によれば、基板に
予め導波路方向にリッジ幅および/またはリッジ間隔が
変化するリッジを形成し、上記リッジ上に多重量子井戸
層を結晶成長することによって、リッジ幅および/また
はリッジ間隔によって量子井戸層の組成および/または
層厚が変化するので、変調器領域とLD領域の境界など
のような境界領域における量子井戸層の遷移領域を小さ
くし、境界領域のバンドギャップが急峻に変化させ、消
光比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑制すること
ができる。According to the first and sixth aspects of the present invention, a ridge whose ridge width and / or ridge spacing varies in the waveguide direction is formed in advance on the substrate, and a multiple quantum well layer is crystal-grown on the ridge. Changes the composition and / or the layer thickness of the quantum well layer depending on the ridge width and / or the ridge spacing, so that the transition region of the quantum well layer in the boundary region such as the boundary between the modulator region and the LD region is reduced, The band gap in the boundary region can be changed sharply, and deterioration such as a decrease in extinction ratio and an increase in insertion loss can be suppressed.
【0024】請求項2および7に係る発明によれば、リ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設け、各領域の層厚の差
を大きくすることができるので、バンドギャップの変化
△Egを大きくして種々の光集積デバイスに対応するこ
とができる。According to the second and seventh aspects of the present invention, since the layer thickness control mask sandwiching the ridge can be provided to increase the difference in the layer thickness between the regions, the change ΔEg in the band gap can be increased. It is possible to deal with various optical integrated devices.
【0025】請求項3および8に係る発明によれば、リ
ッジ幅および/またはリッジ間隔が共振器方向に沿って
変化するリッジが予め形成された基板上に光ガイド層を
結晶成長させることによって、共振器方向の上記光ガイ
ド層の層厚および/または組成を変化させることができ
るので、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ一定
の回折格子を形成することによって、いわゆるチャープ
ト回折格子あるいはピッチ変調回折格子と等価な回折格
子を備えた半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られるAccording to the inventions of claims 3 and 8, the optical guide layer is crystal-grown on the substrate on which the ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes along the cavity direction is formed in advance. Since the layer thickness and / or composition of the optical guide layer in the cavity direction can be changed, a so-called chirped diffraction grating or pitch modulation can be achieved by forming a diffraction grating with a constant pitch on the upper surface or the lower surface of the optical guide layer. Easily obtain semiconductor laser and integrated optical device with diffraction grating equivalent to diffraction grating
【0026】請求項4に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および/または組
成を徐々に変化させることによって、回折格子のピッチ
を徐々に変化させたものと等価なものが得られるので、
波長可変の半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる。According to the invention of claim 4, the pitch of the diffraction grating is gradually changed by gradually changing the layer thickness and / or the composition of the light guide layer even if the pitch of the diffraction grating is constant. Is equivalent to
A wavelength tunable semiconductor laser and an optical integrated device can be easily obtained.
【0027】請求項5に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および/または組
成が一部で異なる位相調整領域を形成することによっ
て、回折格子のピッチが一部の領域で異なるものと等価
なものが形成されるので、光密度を均一化した半導体レ
ーザおよび光集積デバイスが容易に得られる。According to the fifth aspect of the present invention, even if the pitch of the diffraction grating is constant, the pitch of the diffraction grating can be changed by forming the phase adjustment regions where the layer thickness and / or the composition of the light guide layer are partially different. Since a different one and an equivalent one are formed in some regions, a semiconductor laser and an optical integrated device with uniform light density can be easily obtained.
【0028】[0028]
実施例1.図1は本発明による半導体レーザおよび光集
積デバイスの一実施例を示す変調器集積化LDで、
(a)は斜視図、(b)はIーI断面図である。図にお
いて、1はn-InPからなる基板、2は基板1のLD領域
に形成された回折格子、31は基板1と同一部材からな
るリッジ、3はn-InGaAsPからなる光ガイド層、4はInGa
As/InGaAsPからなる多重量子井戸層(MQW)、5はp-InP
からなるクラッド層、6はp-InGaAsPからなるキャップ
層、33は電流ブロック層、7は変調器のP電極、8はL
Dのp電極、9は変調器のp電極7およびLDのp電極
8に対して共通に働くn電極であり、MQW層4はLD
領域と変調器領域とで組成および/または層厚が異なっ
ている。Example 1. FIG. 1 is a modulator integrated LD showing an embodiment of a semiconductor laser and an optical integrated device according to the present invention.
(A) is a perspective view, (b) is a II sectional view. In the figure, 1 is a substrate made of n-InP, 2 is a diffraction grating formed in the LD region of the substrate 1, 31 is a ridge made of the same member as the substrate 1, 3 is an optical guide layer made of n-InGaAsP, 4 is a InGa
Multiple quantum well layer (MQW) made of As / InGaAsP, 5 is p-InP
Clad layer composed of 6; cap layer composed of p-InGaAsP; 33 current blocking layer; 7 P electrode of modulator; 8 L
The D p electrode, 9 is an n electrode that works in common with the modulator p electrode 7 and the LD p electrode 8, and the MQW layer 4 is an LD.
The region and the modulator region differ in composition and / or layer thickness.
【0029】次に、上記図1に示した変調器集積化LD
の製造方法を図2に従って説明する。図2(a)は平面
図、図2(b)〜(f)は断面図である。まず、n-InP
基板1上のLD領域の表面に回折格子2を形成する。次
に、図2(a)に示すような変調器領域で幅が広く、L
D領域で幅が狭い導波路方向に幅が変化したSiO2からな
るマスク30を製膜と写真製版によって形成する。Next, the modulator integrated LD shown in FIG.
The manufacturing method of will be described with reference to FIG. 2A is a plan view, and FIGS. 2B to 2F are sectional views. First, n-InP
The diffraction grating 2 is formed on the surface of the LD region on the substrate 1. Next, in the modulator area as shown in FIG.
A mask 30 made of SiO 2 having a width changed in the direction of the narrow waveguide in the region D is formed by film formation and photolithography.
【0030】続いて、エッチングを行い、図2(b)に
示すように、マスク30の下にリッジ31を形成する。
リッジ31の幅はマスク30の幅と同様に変調器の領域
で幅が広く、LDの領域で幅が狭く導波路方向に幅が変
化しており、例えば、変調器の領域でリッジ31の幅が
6μm、リッジ31間の溝の幅が6μmで、LDの領域で
リッジ31の幅が3μm、リッジ31間の溝の幅が3μm
となっている。Subsequently, etching is performed to form a ridge 31 under the mask 30, as shown in FIG.
Similar to the width of the mask 30, the width of the ridge 31 is wide in the modulator region, narrow in the LD region, and varies in the waveguide direction. For example, the width of the ridge 31 in the modulator region. But
6 μm, the width of the groove between the ridges 31 is 6 μm, the width of the ridge 31 is 3 μm in the LD region, and the width of the groove between the ridges 31 is 3 μm.
Has become.
【0031】次に、マスク30をすべて除去した後、図
2(c)に示すように、MOCVD法によって順次InGa
Asからなる光ガイド層3、InGaAsまたはInGaAsPからな
るMQW層4、P-Inクラッド層5およびP-InGaAsPから
なるキャップ層6を成長し成長層を形成する。このと
き、リッジ31上に形成されるMQW層4の実効的バン
ドギャップは、リッジ31の幅およびリッジ31間の溝
の幅が狭くなるほど狭くなる。この現象は実験的に確認
されており、応用物理学関係連合講演会 講演予稿集
(1993年春)No.1 p265 講演番号30a-ZR-10に報告さ
れている。このように、MQW層4のバンドギャップ
(波長)がリッジ31の幅または間隔によって変わる原
理は十分に明らかではないが、MQW層4の組成および
/または層厚がリッジ31の幅または間隔によって変わ
るためで、従来のようなマスク上からの長い拡散長の影
響がないので、LDの領域と変調器の領域の間のバンド
ギャップが徐々に変化する遷移領域の幅を大幅に低減で
き、リッジ31の幅が変わる部分、すなわちLDの領域
と変調器の領域との境界でバンドギャプを急峻に変える
ことができる。Next, after all the mask 30 is removed, as shown in FIG. 2C, InGa is sequentially formed by MOCVD.
An optical guide layer 3 made of As, an MQW layer 4 made of InGaAs or InGaAsP, a P-In clad layer 5 and a cap layer 6 made of P-InGaAsP are grown to form a growth layer. At this time, the effective band gap of the MQW layer 4 formed on the ridge 31 becomes narrower as the width of the ridge 31 and the width of the groove between the ridges 31 become narrower. This phenomenon has been confirmed experimentally, and is reported in Proceedings of the Joint Lecture of Applied Physics (Spring 1993) No. 1 p265, Lecture No. 30a-ZR-10. As described above, the principle that the bandgap (wavelength) of the MQW layer 4 changes depending on the width or the interval of the ridge 31 is not sufficiently clear, but the composition and / or the layer thickness of the MQW layer 4 changes depending on the width or the interval of the ridge 31. Therefore, since there is no influence of a long diffusion length on the mask as in the conventional case, the width of the transition region where the band gap between the LD region and the modulator region gradually changes can be significantly reduced, and the ridge 31 The band gap can be abruptly changed at the portion where the width of the band changes, that is, at the boundary between the LD region and the modulator region.
【0032】リッジ31上に成長層を形成した後、さら
に、導波路の形成、LD部分における電流の活性層への
狭さくおよび変調器の容量低減のために、以下の製造工
程を行う。After the growth layer is formed on the ridge 31, the following manufacturing steps are further performed to form a waveguide, narrow the current in the LD portion to the active layer, and reduce the capacitance of the modulator.
【0033】図2(d)に示すように、リッジの成長層
上の中央に成膜と写真製版によって幅2 μm程度のスト
ライプ状のSiO2からなるマスク32を形成し、図2
(e)に示すように、マスク32以外の部分をドライエ
ッチングなどの方法で除去してメサストライプを形成す
る。As shown in FIG. 2 (d), a stripe-shaped mask 2 of SiO 2 having a width of about 2 μm is formed at the center of the growth layer of the ridge by film formation and photolithography.
As shown in (e), portions other than the mask 32 are removed by a method such as dry etching to form a mesa stripe.
【0034】次に、図2(f)に示すように、MOCV
D法によってマスク32を選択マスクとして、Feドープ
InPからなる電流ブロック層33をメサストライプの両
側に成長する。このようにして、MQW層4は幅2μm
程度の連続した埋め込み型導波路が形成され、また、Fe
ドープInPが高抵抗であるのでLD領域では電流はメサ
ストライプ部分の活性層に集中して流れる。また、Feド
ープInPからなる電流ブロック層33はpn接合を含ま
ないので、変調器の寄生容量を低減して高速変調を可能
にすることができる。Next, as shown in FIG. 2 (f), MOCV
Fe doping using the mask 32 as a selective mask by the D method
A current blocking layer 33 made of InP is grown on both sides of the mesa stripe. In this way, the MQW layer 4 has a width of 2 μm.
A continuous buried waveguide is formed, and
Since the doped InP has a high resistance, the current concentrates in the active layer in the mesa stripe portion in the LD region. Further, since the current block layer 33 made of Fe-doped InP does not include a pn junction, it is possible to reduce the parasitic capacitance of the modulator and enable high speed modulation.
【0035】最後に、マスク32を除去し、図1に示す
ように、変調器の領域のp電極7、LD領域のp電極8
および変調器の領域のp電極7とLD領域のp電極8に
対して共通に働くn電極9を形成して完成する。Finally, the mask 32 is removed and, as shown in FIG. 1, the p electrode 7 in the modulator region and the p electrode 8 in the LD region.
Then, the n-electrode 9 that works in common with the p-electrode 7 in the modulator region and the p-electrode 8 in the LD region is formed and completed.
【0036】本実施例の構成および製造方法によれば、
上述のように、MQW層4のLDの領域と変調器の領域
の間でバンドギャップが徐々に変化する遷移領域の幅を
大幅に低減でき、その結果、遷移領域における光の吸収
による伝播損失を大幅に低減できるとともに、変調器集
積化LDの消光比の向上および挿入損失の低減ができ
る。According to the configuration and manufacturing method of this embodiment,
As described above, the width of the transition region in which the band gap gradually changes between the LD region and the modulator region of the MQW layer 4 can be significantly reduced, and as a result, the propagation loss due to absorption of light in the transition region can be reduced. It is possible to greatly reduce, improve the extinction ratio and reduce the insertion loss of the modulator integrated LD.
【0037】なお、本実施例において、リッジ31を、
基板1のエッチングにより形成する方法を説明したが、
これに限定されるものではなく、成長層が形成される以
前に基板1に予めリッジ31が形成されていればよい。In this embodiment, the ridge 31 is
The method of forming the substrate 1 by etching has been described.
The present invention is not limited to this, and the ridge 31 may be previously formed on the substrate 1 before the growth layer is formed.
【0038】実施例2.変調器集積化LDの場合には、
変調器に逆バイアスを印加した時に変調器の領域のバン
ドギャップが、逆に、LDの領域よりも小さくなる(E
g2′<Eg1)ことが必要なのでバンドギャップの変化
量△Egは30meV程度が適当であるが、単にLDと導
波路を集積する場合には△Egをできるだけ大きくした
ほうが吸収損失を小さくすることができるのでよい。Example 2. In the case of modulator integrated LD,
When a reverse bias is applied to the modulator, the band gap in the modulator region is smaller than that in the LD region (E
Since it is necessary that g 2 ′ <Eg 1 ), the bandgap variation ΔEg is appropriate to be about 30 meV. However, when simply integrating the LD and the waveguide, increasing ΔEg as much as possible reduces the absorption loss. It's good because you can.
【0039】本実施例は、LDの活性領域と導波路を集
積した波長可変DBR−LDに関するものである。図3
は本実施例の波長可変DBR−LDの導波路方向の断面
図である。図において、1はn-InPからなる基板でリッ
ジの形状を有し、2は基板1のDBR領域に形成された
回折格子、3はInGaAsPからなる光ガイド層、4はInGaAs
/InGaAsPからなる多重量子井戸層(MQW)、5はP-InPか
らなるクラッド層、6はP-InGaAsPからなるキャップ層、
17はDBR領域の波長チューニング用P電極、8はLD
のP電極、9は波長チューニング用P電極7およびLDのP
電極8に対して共通に働くn電極で、MQW層4はDB
R領域とLD領域とで組成および/または層厚が異なっ
ている。This embodiment relates to a wavelength tunable DBR-LD in which an LD active region and a waveguide are integrated. Figure 3
FIG. 4 is a cross-sectional view of the wavelength tunable DBR-LD of this embodiment in the waveguide direction. In the figure, 1 is a substrate made of n-InP and has a ridge shape, 2 is a diffraction grating formed in the DBR region of the substrate 1, 3 is an optical guide layer made of InGaAsP, and 4 is InGaAs.
Multiple quantum well layer (MQW) made of / InGaAsP, 5 is a clad layer made of P-InP, 6 is a cap layer made of P-InGaAsP,
17 is a P electrode for wavelength tuning in the DBR region, 8 is an LD
P electrode of 9 and P electrode 7 for wavelength tuning and P of LD
The MQW layer 4 is an n-electrode that works in common with the electrode 8
The R region and the LD region differ in composition and / or layer thickness.
【0040】本実施例の波長可変DBR−LDの製造方
法を説明する。まず、n-InP基板1上のDBR領域の表
面に回折格子2を形成する。次に、図4に示すようなD
BR領域で幅が広く、LD領域で幅が狭い導波路方向に
幅が変化したSiO2からなるマスク30およびLD領域を
挟む層厚制御用マスク61を製膜と写真製版によって形
成する。A method of manufacturing the wavelength tunable DBR-LD of this embodiment will be described. First, the diffraction grating 2 is formed on the surface of the DBR region on the n-InP substrate 1. Next, D as shown in FIG.
A mask 30 made of SiO 2 having a wide width in the BR region and a narrow width in the LD region in the waveguide direction and a layer thickness control mask 61 sandwiching the LD region are formed by film formation and photolithography.
【0041】続いて、実施例1と同様、エッチング、成
長層の形成、メサストライプの形成、電流ブロック層の
形成およびそれぞれの領域のp電極と共通のn電極 形
成によって完成される。Then, as in the first embodiment, etching, growth layer formation, mesa stripe formation, current block layer formation, and formation of the n-electrode common to the p-electrode in each region are completed.
【0042】本実施例の構成および製造方法によれば、
リッジ31の幅または間隔が狭いためにLD領域のバン
ドギャップが狭くなるのに加えて、LD領域が層厚制御
用マスク61で挟まれているので、成長層形成に使用さ
れる原料種の層厚制御用マスク61からの拡散現象によ
って、LD領域の層厚が厚くなり、さらにバンドギャッ
プが狭くなり、バンドギャップ変化量△Egを大きくす
ることができ、DBR導波路領域における光の吸収によ
る損失を極めて小さくすることができる。According to the structure and the manufacturing method of this embodiment,
In addition to the narrow band gap of the LD region due to the narrow width or spacing of the ridges 31, the LD region is sandwiched by the layer thickness control mask 61, so that the layer of the raw material species used for forming the growth layer is formed. Due to the diffusion phenomenon from the thickness control mask 61, the layer thickness of the LD region becomes thicker and the bandgap becomes narrower, so that the bandgap variation ΔEg can be increased, and the loss due to the absorption of light in the DBR waveguide region. Can be extremely small.
【0043】実施例3.実施例1および2は、回折格子
が一定のピッチの凹凸で形成されたものであるが、ピッ
チを部分的に変えたり、徐々に変化させたりするような
回折格子をチャープト回折格子あるいはピッチ変調回折
格子という。これらの回折格子は、ピッチ一定の回折格
子に比べて、波長可変LDにおいて可変波長幅を大きく
したり、分布帰還型LD(DFB−LD)において共振
器内の光密度分布を均一化して、スペクトル線幅を狭く
するのに有効である。Example 3. In the first and second embodiments, the diffraction grating is formed by the concavo-convex pattern having a constant pitch. However, a diffraction grating whose pitch is partially changed or gradually changed is a chirped diffraction grating or a pitch modulation diffraction. It is called a lattice. These diffraction gratings have a larger variable wavelength width in the wavelength tunable LD and a uniform light density distribution in the resonator in the distributed feedback LD (DFB-LD), as compared with a diffraction grating with a constant pitch, to obtain a spectrum. This is effective for narrowing the line width.
【0044】ピッチが変化した回折格子は、電子ビーム
露光で一本ずつ回折格子のパターン描画をして形成され
るといった方法で行われ、非常に時間がかかりスループ
ットが悪い。本実施例では、干渉露光法などで簡単に作
製できるピッチ一定のパターンを用いて、実質的にチャ
ープト回折格子と同等の効果を有する構成およびその製
造方法を提供するものである。Diffraction gratings with changed pitches are formed by a method in which diffraction grating patterns are drawn one by one by electron beam exposure, and it takes a very long time and throughput is poor. This embodiment provides a structure having substantially the same effect as a chirped diffraction grating and a manufacturing method thereof, using a pattern with a constant pitch that can be easily manufactured by an interference exposure method or the like.
【0045】図5は本実施例の構成を示す断面図であ
り、λ/4シフト−DBR−LDなどの共振器内の光密
度分布を均一化するために、共振器中央の領域で回折格
子のピッチを長くした位相調整領域(PAR)を有する
ものと等価な構成になっている。図において、n-InPか
らなる基板1上にn-InPからなるバッファ層91、InGaA
s/InGaAsPからなるMQW活性層92、n-InPからなるバ
リア層93が順次成長形成され、バリア層93上に干渉
露光法などでピッチ一定の回折格子94が形成された
後、バリア層93上に図6に示すようなSiO2膜からなる
パターン62が形成され、エッチングされて、中央で幅
と間隔が狭いパターン62と同じ形状のリッジが形成さ
れ、このリッジの上にMOCVD法でp-InGaAsPからな
る光ガイド層95およびp-InPからなるクラッド層96
が成長形成される。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of this embodiment. In order to make the light density distribution in the resonator such as λ / 4 shift-DBR-LD uniform, the diffraction grating is formed in the central region of the resonator. It has a configuration equivalent to that having a phase adjustment region (PAR) having a long pitch. In the figure, a buffer layer 91 made of n-InP and InGaA are formed on a substrate 1 made of n-InP.
An MQW active layer 92 made of s / InGaAsP and a barrier layer 93 made of n-InP are sequentially grown and formed, and a diffraction grating 94 having a constant pitch is formed on the barrier layer 93 by an interference exposure method or the like, and then on the barrier layer 93. A pattern 62 made of a SiO 2 film as shown in FIG. 6 is formed on the surface of the ridge and is etched to form a ridge having the same shape as the pattern 62 having a narrow width and a narrow space at the center. Optical guide layer 95 made of InGaAsP and clad layer 96 made of p-InP
Are grown and formed.
【0046】上記光ガイド層95の成長の際、リッジ幅
および間隔が狭い中央部分では光ガイド層95の層厚が
厚くなるか、組成が長波長になるか、または層厚が厚く
しかも組成が長波長になる。すなわち、屈折率でいえば
屈折率が大きくなることに対応する。回折格子94によ
り反射される光の波長(ブラッグ波長)λは、回折格子
94のピッチをΛ、屈折率をnrとすると、λ=(2nr
/m)Λ(mは整数)と表されるので、屈折率nrが大
きくなると実質的に回折格子94のピッチが大きいのと
同じ効果が得られる。図7はこのことを示すもので、リ
ッジの幅が広い部分ではピッチ小となり、リッジの幅が
狭い部分ではピッチ大となる。During the growth of the light guide layer 95, the thickness of the light guide layer 95 becomes thicker, the composition becomes longer wavelength, or the layer thickness becomes thicker at the central portion where the ridge width and spacing are narrow. It becomes a long wavelength. That is, it corresponds to an increase in the refractive index. The wavelength (Bragg wavelength) λ of the light reflected by the diffraction grating 94 is λ = (2n r , where Λ is the pitch of the diffraction grating 94 and n r is the refractive index.
/ M) Λ (m is an integer), the larger the refractive index n r , the substantially same effect as the pitch of the diffraction grating 94 is obtained. FIG. 7 shows this, and the pitch is small in the portion where the width of the ridge is wide, and the pitch is large in the portion where the width of the ridge is narrow.
【0047】その結果、回折格子94の凹凸のピッチは
一定であっても回折格子94の等価的なピッチは中央部
ではその両側よりも大となり、λ/4シフト−DFB−
LDにおいて共振器内の光密度分布を均一化して、スペ
クトル線幅を狭くすることができる。図12のPAR12
0μm、360μmおよび600μmの曲線は、このような位
相調整領域を加えたとき、光密度分布が小さくなる様子
を示すものである。As a result, even if the pitch of the irregularities of the diffraction grating 94 is constant, the equivalent pitch of the diffraction grating 94 is larger in the central portion than on both sides thereof, and λ / 4 shift-DFB-
In the LD, the light density distribution in the resonator can be made uniform and the spectral line width can be narrowed. PAR12 of FIG.
The curves of 0 μm, 360 μm, and 600 μm show how the light density distribution becomes smaller when such a phase adjustment region is added.
【0048】実施例4.実施例3と同様にして、n-InP
からなる基板1上にn-InPからなるバッファ層、InGaAs/
InGaAsPからなるMQW活性層、P-InPバリア層が順次成
長形成され、P-InPバリア層上に干渉露光法などでピッ
チ一定の回折格子が形成された後、上部バッファ層上に
図8に示すようなSiO2膜からなるパターン63を形成
し、エッチングして、DBR領域にリッジ幅が徐々に周
期的に変化するパターン63と同じ形状のリッジを形成
し、このリッジの上に実施例3と同様に、MOCVD法
でpーInGaAsPからなる光ガイド層およびp-InPからなるク
ラッド層を成長形成する。Example 4. In the same manner as in Example 3, n-InP
N-InP buffer layer, InGaAs /
An MQW active layer made of InGaAsP and a P-InP barrier layer are sequentially grown and formed, and a diffraction grating having a constant pitch is formed on the P-InP barrier layer by an interference exposure method or the like. A pattern 63 made of such a SiO 2 film is formed and etched to form a ridge having the same shape as the pattern 63 in which the ridge width gradually changes periodically in the DBR region. Similarly, an optical guide layer made of p-InGaAsP and a clad layer made of p-InP are grown by MOCVD.
【0049】上記光ガイド層の成長の際、リッジ幅およ
び間隔が徐々に変化するLDB領域では光ガイド層の層
厚が徐々に変化するか、組成が長波長から短波長(屈折
率が大から小)に変化するか、または層厚が変化し、し
かも組成が変化する。During the growth of the light guide layer, the layer thickness of the light guide layer gradually changes in the LDB region where the ridge width and the interval gradually change, or the composition has a long wavelength to a short wavelength (from a large refractive index). Small) or the layer thickness changes and the composition also changes.
【0050】その結果、回折格子の凹凸のピッチは一定
であっても回折格子の等価的なピッチはLD領域ではピ
ッチが徐々に周期的に変化するものとなり、発信波長を
広範囲にわたり変化させることができる波長可変DBR
−LDが得られる。As a result, even if the pitch of the irregularities of the diffraction grating is constant, the equivalent pitch of the diffraction grating is such that the pitch gradually and periodically changes in the LD region, and the emission wavelength can be changed over a wide range. Variable wavelength DBR
-LD is obtained.
【0051】なお、実施例3および実施例4では、光ガ
イド層を成長する前に基板に回折格子を形成したが、光
ガイド層を成長して、この光ガイド層に回折格子を形成
してもよい。In Examples 3 and 4, the diffraction grating was formed on the substrate before growing the light guide layer, but the light guide layer was grown and the diffraction grating was formed on this light guide layer. Good.
【0052】また、実施例1〜4は他の光集積デバイ
ス、例えば、LDと導波路を集積したデバイスや、さら
に、LD+導波路+ホトダイオード、光スイッチ、カッ
プラ、光増幅器または光変調器等といったあらゆる種類
の光集積デバイスに応用することができる。The first to fourth embodiments are other optical integrated devices, for example, a device in which an LD and a waveguide are integrated, and further, LD + waveguide + photodiode, optical switch, coupler, optical amplifier or optical modulator, etc. It can be applied to all kinds of optical integrated devices.
【0053】[0053]
【発明の効果】請求項1および6に係る発明によれば、
基板に予め導波路方向にリッジ幅および/またはリッジ
間隔が変化するリッジを形成し、上記リッジ上に多重量
子井戸層を結晶成長することによって、リッジ幅および
/またはリッジ間隔にしたがって量子井戸層の組成およ
び/または層厚が変化するので、変調器領域とLD領域
の境界などのような境界領域における量子井戸層の遷移
領域を小さくし、境界領域のバンドギャップが急峻に変
化させ、消光比の低下、挿入損失の増大などの劣化を抑
制することができる。According to the inventions of claims 1 and 6,
By forming a ridge whose ridge width and / or ridge spacing varies in the waveguide direction in advance on the substrate and crystal-growing a multiple quantum well layer on the ridge, the quantum well layer of the quantum well layer is formed according to the ridge width and / or the ridge spacing. Since the composition and / or the layer thickness changes, the transition region of the quantum well layer in the boundary region such as the boundary between the modulator region and the LD region is made small, the bandgap of the boundary region is rapidly changed, and the extinction ratio It is possible to suppress deterioration such as a decrease and an increase in insertion loss.
【0054】請求項2および7に係る発明によれば、リ
ッジを挟む層厚制御用マスクを設け、各領域の層厚の差
を大きくすることができるので、バンドギャップの変化
△Egを大きくして種々の光集積デバイスに対応するこ
とができる。According to the second and seventh aspects of the present invention, since the layer thickness control mask sandwiching the ridge is provided to increase the difference in the layer thickness between the regions, the change ΔEg in the band gap can be increased. It is possible to deal with various optical integrated devices.
【0055】請求項3および8に係る発明によれば、リ
ッジ幅および/またはリッジ間隔が共振器方向に沿って
変化するリッジが予め形成された基板上に光ガイド層を
結晶成長させることによって、共振器方向の上記光ガイ
ド層の層厚および/または組成を変化させることができ
るので、上記光ガイド層の上面または下面にピッチ一定
の回折格子を形成することによって、いわゆるチャープ
ト回折格子あるいはピッチ変調回折格子と等価な回折格
子を備えた半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られるAccording to the third and eighth aspects of the present invention, the optical guide layer is crystal-grown on the substrate on which the ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes along the cavity direction is formed in advance. Since the layer thickness and / or composition of the optical guide layer in the cavity direction can be changed, a so-called chirped diffraction grating or pitch modulation can be achieved by forming a diffraction grating with a constant pitch on the upper surface or the lower surface of the optical guide layer. Easily obtain semiconductor laser and integrated optical device with diffraction grating equivalent to diffraction grating
【0056】請求項4に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および/または組
成を徐々に変化させることによって、回折格子のピッチ
を徐々に変化させたものと等価なものが得られるので、
波長可変の半導体レーザおよび光集積デバイスが容易に
得られる。According to the invention of claim 4, even if the pitch of the diffraction grating is constant, the pitch of the diffraction grating is gradually changed by gradually changing the layer thickness and / or composition of the light guide layer. Is equivalent to
A wavelength tunable semiconductor laser and an optical integrated device can be easily obtained.
【0057】請求項5に係る発明によれば、回折格子の
ピッチが一定でも、光ガイド層の層厚および/または組
成が一部で異なる位相調整領域を形成することによっ
て、回折格子のピッチが一部の領域で異なるものと等価
なものが形成されるので、光密度を均一化した半導体レ
ーザおよび光集積デバイスが容易に得られる。According to the fifth aspect of the present invention, even if the pitch of the diffraction grating is constant, the pitch of the diffraction grating can be changed by forming the phase adjustment regions where the layer thickness and / or the composition of the light guide layer are partially different. Since a different one and an equivalent one are formed in some regions, a semiconductor laser and an optical integrated device with uniform light density can be easily obtained.
【図1】本発明の一実施例の変調器集積化LDを示す斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a modulator integrated LD according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の変調器集積化LDを製造す
る方法を説明する平面図および断面図である。2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a modulator integrated LD according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の他の実施例の波長可変DBR−LDを
示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a wavelength tunable DBR-LD according to another embodiment of the present invention.
【図4】本発明の他の実施例の波長可変DBR−LDを
製造する方法を説明する平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating a method of manufacturing a wavelength tunable DBR-LD according to another embodiment of the present invention.
【図5】 本発明のチャープト回折格子を示す断面図で
ある。FIG. 5 is a sectional view showing a chirped diffraction grating of the present invention.
【図6】 本発明のチャープト回折格子の製造方法を説
明する平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating a method for manufacturing a chirped diffraction grating of the present invention.
【図7】 本発明のチャープト回折格子の原理を説明す
る平面図である。FIG. 7 is a plan view illustrating the principle of the chirped diffraction grating of the present invention.
【図8】 本発明のチャープト回折格子を使用した波長
可変DBR−LDの製造方法を説明する平面図である。FIG. 8 is a plan view illustrating a method of manufacturing a wavelength tunable DBR-LD using the chirped diffraction grating of the present invention.
【図9】 従来の変調器集積化LDの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a conventional modulator integrated LD.
【図10】 従来の変調器集積化LDの製造方法を説明
する平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating a method for manufacturing a conventional modulator integrated LD.
【図11】 従来のλ/4シフトーDFBレーザの構造
を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a structure of a conventional λ / 4 shift-DFB laser.
【図12】 λ/4−DFBの共振器内の光密度分布で
ある。FIG. 12 is a light density distribution in a resonator of λ / 4-DFB.
1 基板、2および94 回折格子、3および95 光
ガイド層、4、41および92 多重量子井戸層(MQ
W)、5および96 クラッド層、6 キャップ層、
7、8および17 p電極、9 n電極、30、32、
62および63マスク、31 リッジ、33 電流ブロ
ック層、61 層厚制御用マスク、91バッファ層、9
3 バリア層1 substrate, 2 and 94 diffraction grating, 3 and 95 optical guide layer, 4, 41 and 92 multiple quantum well layer (MQ
W) 5 and 96 clad layers, 6 cap layers,
7, 8 and 17 p electrodes, 9 n electrodes, 30, 32,
62 and 63 masks, 31 ridges, 33 current blocking layers, 61 layer thickness control masks, 91 buffer layers, 9
3 barrier layers
Claims (8)
路方向に沿って変化するリッジが予め形成された基板上
に多重量子井戸層を結晶成長させることによって、上記
リッジ幅および/またはリッジ間隔にしたがって上記多
重量子井戸層の組成および/または層厚を変化させ、バ
ンドギャップが変化する導波路を形成したことを特徴と
する半導体レーザまたは光集積デバイス。1. A multi-quantum well layer is crystal-grown on a substrate on which a ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes along the waveguide direction is preliminarily formed. Therefore, the semiconductor laser or the optical integrated device is characterized in that the composition and / or the layer thickness of the multiple quantum well layer is changed to form a waveguide whose band gap is changed.
設けて、多重量子井戸層を結晶成長させたことを特徴と
する請求項1記載の半導体レーザまたは光集積デバイ
ス。2. A semiconductor laser or an optical integrated device according to claim 1, wherein a layer thickness control mask for sandwiching a ridge is provided on the substrate, and the multiple quantum well layer is crystal-grown.
器方向に沿って変化するリッジが予め形成された基板上
に光ガイド層を結晶成長させて共振器方向の上記光ガイ
ド層の層厚および/または組成を変化させ、上記光ガイ
ド層の上面または下面にピッチ一定の回折格子を形成
し、この回折格子の実効的ピッチを共振器方向に変化さ
せたことを特徴とする半導体レーザまたは光集積デバイ
ス。3. A layer thickness of the optical guide layer in the cavity direction by crystal-growing the optical guide layer on a substrate on which a ridge whose ridge width and / or ridge spacing changes along the cavity direction is formed in advance. And / or a composition, a diffraction grating having a constant pitch is formed on the upper surface or the lower surface of the optical guide layer, and the effective pitch of the diffraction grating is changed in the direction of the resonator. device.
波路方向に徐々に変化する領域が形成され、かつ、ピッ
チ一定の回折格子が形成されたことを特徴とする請求項
3記載の半導体レーザまたは光集積デバイス。4. A diffraction grating having a constant pitch is formed in which a region where the layer thickness and / or composition of the light guide layer gradually changes in the waveguide direction is formed. Semiconductor laser or optical integrated device.
波路方向の一部で異なる位相調整領域が形成され、か
つ、ピッチ一定の回折格子が形成されたことを特徴とす
る請求項3記載の半導体レーザまたは光集積デバイス。5. A phase adjusting region in which the layer thickness and / or composition of the optical guide layer is different in a part of the waveguide direction, and a diffraction grating having a constant pitch is formed. The semiconductor laser or the optical integrated device described.
またはリッジ間隔が変化するリッジを形成し、上記リッ
ジ上に多重量子井戸層を結晶成長することを特徴とする
半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法。6. A ridge width and / or /
Alternatively, a method of manufacturing a semiconductor laser or an optical integrated device, characterized in that a ridge having a variable ridge spacing is formed and a multiple quantum well layer is crystal-grown on the ridge.
重量子井戸層の層厚を制御することを特徴とする請求項
6記載の半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方
法。7. The method of manufacturing a semiconductor laser or an optical integrated device according to claim 6, wherein a layer thickness control mask sandwiching the ridge is provided to control the layer thickness of the multiple quantum well layer.
またはリッジ間隔が変化するリッジを形成し、上記リッ
ジ上に光ガイド層を結晶成長するとともに、上記光ガイ
ド層にピッチ一定の回折格子を形成することを特徴とす
る半導体レーザまたは光集積デバイスの製造方法。8. A ridge width and /
Alternatively, manufacturing of a semiconductor laser or an optical integrated device characterized in that a ridge having a variable ridge spacing is formed, an optical guide layer is crystal-grown on the ridge, and a diffraction grating having a constant pitch is formed in the optical guide layer. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13308794A JPH07335977A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13308794A JPH07335977A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335977A true JPH07335977A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=15096555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13308794A Pending JPH07335977A (en) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335977A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014127502A1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-28 | Source Photonics (Chengdu) Co., Ltd. | Variable bandgap modulator for modulated laser system |
| WO2023216409A1 (en) * | 2022-05-07 | 2023-11-16 | 武汉光迅科技股份有限公司 | Thermally tuned laser chip of novel structure, and manufacturing method therefor |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP13308794A patent/JPH07335977A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014127502A1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-28 | Source Photonics (Chengdu) Co., Ltd. | Variable bandgap modulator for modulated laser system |
| CN104254951A (en) * | 2013-02-19 | 2014-12-31 | 索尔思光电(成都)有限公司 | Variable bandgap modulator for modulated laser system |
| WO2023216409A1 (en) * | 2022-05-07 | 2023-11-16 | 武汉光迅科技股份有限公司 | Thermally tuned laser chip of novel structure, and manufacturing method therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5565693A (en) | Semiconductor optical integrated circuits | |
| US5459747A (en) | Semiconductor optical devices | |
| US5436195A (en) | Method of fabricating an integrated semiconductor light modulator and laser | |
| JP4643794B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| US5250462A (en) | Method for fabricating an optical semiconductor device | |
| JP4026334B2 (en) | Semiconductor laser, distributed feedback semiconductor laser, and wavelength tunable semiconductor laser | |
| JP2982422B2 (en) | Semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
| CA2139140C (en) | A method for fabricating a semiconductor photonic integrated circuit | |
| JP2937751B2 (en) | Method for manufacturing optical semiconductor device | |
| JP2701569B2 (en) | Method for manufacturing optical semiconductor device | |
| JP3847038B2 (en) | Optical semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US20020018503A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US5321716A (en) | Distributed Feedback semiconductor laser with controlled phase shift | |
| US6084901A (en) | Semiconductor laser device | |
| US6204078B1 (en) | Method of fabricating photonic semiconductor device using selective MOVPE | |
| US5469459A (en) | Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristic | |
| US20010005391A1 (en) | Laser elements having different wavelengths formed from one semiconductor substrate | |
| KR20030069879A (en) | Method of producing a semiconductor laser and optical integrated semiconductor device including the same | |
| JP2763090B2 (en) | Semiconductor laser device, manufacturing method thereof, and crystal growth method | |
| JPH07335977A (en) | Semiconductor laser, optical integrated device, and manufacturing method thereof | |
| JP3251191B2 (en) | Semiconductor optical device used for optical communication | |
| CN115280609A (en) | Optical device | |
| JP3251615B2 (en) | Semiconductor laser device | |
| CA2210008C (en) | Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristic | |
| JPH02263490A (en) | Wavelength variable semiconductor laser |