[go: up one dir, main page]

DE4010823A1 - Modensynchronisierter halbleiterlaser - Google Patents

Modensynchronisierter halbleiterlaser

Info

Publication number
DE4010823A1
DE4010823A1 DE19904010823 DE4010823A DE4010823A1 DE 4010823 A1 DE4010823 A1 DE 4010823A1 DE 19904010823 DE19904010823 DE 19904010823 DE 4010823 A DE4010823 A DE 4010823A DE 4010823 A1 DE4010823 A1 DE 4010823A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor laser
waveguide
light pulses
layer
area
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.)
Withdrawn
Application number
DE19904010823
Other languages
English (en)
Inventor
Heinz Dipl Phys Dr Schweizer
Michael Dipl Phys Schilling
Kaspar Dipl Phys Duetting
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.)
Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Standard Elektrik Lorenz AG filed Critical Standard Elektrik Lorenz AG
Priority to DE19904010823 priority Critical patent/DE4010823A1/de
Publication of DE4010823A1 publication Critical patent/DE4010823A1/de
Priority to DE202004021534U priority patent/DE202004021534U1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1028Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06203Transistor-type lasers
    • H01S5/06206Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255Controlling the frequency of the radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/1003Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/20Structure 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
    • H01S5/22Structure 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
    • H01S5/227Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen monolitisch integrierten, modensynchronisierten Halbleiterlaser, der einen Laseraktiven Bereich zur Erzeugung von Lichtpulsen und einen Wellenleiterbereich zur Ausbreitung der Lichtpulse aufweist.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterlasers.
Unter aktiver Modensynchronisation wird ein resonanzähnliches Phänomen verstanden; dabei wird ein Halbleiterlaser mit einer Frequenz moduliert, die dem Kehrwert der Umlaufzeit eines Lichtpulses in dem Halbleiterlaser entspricht. Die aktive Modensynchronisation von Halbleiterlasern ist eine Technik, die für die Erzeugung von Lichtpulsen sehr kurzer Dauer geeignet ist. Solche Lichtpulse sind von Bedeutung für Nachrichtenübertragungssysteme, die im Gigahertz-Bereich arbeiten. Modensynchronisierte Halbleiterlaser bieten die Möglichkeit, Nachrichten mit Geschwindigkeiten zu überragen, die merklich über den höchsten Frequenzen liegen, bei denen Halbleiterlaser mit bekannten Techniken direkt moduliert werden können.
Für die Nachrichtenübertragung werden Lichtpulse oder Folgen von Lichtpulsen zeitlich unterschiedlich über Verzögerungsstrecken verzögert, anschließend in Modulatoren moduliert und zu einem Multiplexrahmen zusammengefügt. Die Lichtpulse derartiger Halbleiterlaser lassen sich ebenfalls für die Meßtechnik verwenden, insbesondere, wenn Frequenzen oberhalb von 20 GHz gemessen werden sollen. Ebenso dienen solche Halbleiterlaser zur Ansteuerung optischer Korrelatoren für die Adressencodierung von Einzelbits oder zur Codierung von Bitgruppen (Headercodierung).
Aus dem Programm der "47th Annual Device Research Conference", Juni 1989, Cambridge (Massachusetts), Seite IIIA-4, ist ein Halbleiterlaser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Er enthält Schichten aus Gallium-Indium-Arsenid-Phosphid. Er weist einen laseraktiven Bereich auf, in dem die optischen Impulse entstehen. Diese werden anschließend in einem sogenannten aktiven, d. h. durch eine Stromquelle gesteuerten Wellenleiterbereich bis zur seitlichen Begrenzung des Halbleiterlasers transportiert, wo sie teilweise reflektiert, teilweise emittiert werden. Der reflektierte Anteil der Lichtpulse wird phasenrichtig durch den laseraktiven Bereich wieder verstärkt. Dieser Halbleiterlaser weist außerdem einen sogenannten aktiven Absorberbereich auf, der zur passiven Modensynchronisation dient. Unerwünschte Lichtpulse der doppelten Wiederholungsfrequenz lassen sich durch Abstimmung zwischen der Verstärkung in der laseraktiven Zone und der Lichtabsorption in dem Absorberbereich unterdrücken.
Derartige Halbleiterlaser weisen jedoch das Problem auf, daß ihre Länge durch die Herstellung technologischen Schwankungen unterworfen ist. Aufgrund dessen stellt sich in ihnen eine Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse ein, die von der gewünschten Wiederholungsfrequenz abweicht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Halbleiterlaser der eingangs genannten Art zu schaffen, in dem bei vorgegebener Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse die von der optischen Länge des Halbleiterlasers abhängige Umlaufdauer des Laserlichtes in dem Halbleiterlaser abstimmbar ist. Außerdem soll ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlasers geschaffen werden.
Die Aufgabe wird bei einem Halbleiterlaser der genannten Art gelöst, wie in Patentanspruch 1 angegeben. Aus den Unteransprüchen ergeben sich weitere Ausbildungen der Erfindung.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers der genannten Art wird sie gelöst, wie in Patentanspruch 6 angegeben.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, daß sich durch Abstimmung der optischen Länge auf die vorgesehene Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse technologische Schwankungen bei der Herstellung der Halbleiterlaser innerhalb einer gewissen Bandbreite von z. B. einigen Promille ausgleichen lassen. Umgekehrt läßt sich bei einem ausgewählten, einzigen Halbleiterlaser die Wiederholungsfrequenz innerhalb derselben Bandbreite frei wählen, wenn die Umlaufdauer durch Abstimmung der optischen Länge entsprechend eingestellt wird.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterlasers und des Eingangsteils eines Mach-Zehnder-Interferometers und
Fig. 2 eine Draufsicht des Halbleiterlasers und des Mach-Zehnder-Interferometers.
Zur Erläuterung der Herstellungsschritte des Halbleiterlasers nach Fig. 1 zeigen:
Fig. 3 und 4 perspektivische Ansichten,
Fig. 5 eine Draufsicht,
Fig. 6 bis 9 perspektivische Ansichten und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht des Halbleiterlasers aus Fig. 1.
Ein Halbleiterlaser 1 (Fig. 1) ist zusammen mit einem Mach-Zehnder-Interferometer 2, von dem in Fig. 1 nur der Eingangsteil 3 dargestellt ist, auf einem n-leitenden Indiumphosphid-Substrat 4 monolitisch integriert. Das Mach-Zehnder-Interferometer 2 dient sowohl zur Messung der Wiederholungsfrequenz als auch zur Amplitudenmodulation des von dem Halbleiterlaser 1 in Längsrichtung ausgesandten Laserlichts. Allgemein sind auch andere Modulatoren, insbesondere andere Interferometer, z. B. Sagnac-Interferometer, zur Modulation des Laserlichtes denkbar. Halbleiterlaser und Modulator können auch in hybrider Bauweise aufgebaut sein. Für die monolitische Integration können außer n-leitendem Indiumphosphid auch andere Substrate in Frage kommen.
Im Bereich des Halbleiterlasers 1 ist das Indiumphosphid-Substrat 4 von einer Pufferschicht 5 aus n-leitendem Indiumphosphid bedeckt. Sie bildet gleichzeitig die Sockelschicht einer Mesa 6, die sich im Inneren des Halbleiterlasers 1 in Lichtausbreitungsrichtung erstreckt. Oberhalb der Puffer-Schicht 5 liegt eine Schicht 7, die den optischen Wellenleiter bildet und sich in Lichtausbreitungsrichtung über die gesamte Länge des Halbleiterlasers 1 erstreckt; sie besteht aus einer quarternären Halbleiterverbindung, z. B. aus Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid oder Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid. Die Schicht 7 kann, statt aus einem einzigen Material zu bestehen, aus als eine Folge übereinanderliegender Schichten nach Art einer Multi-Quantum-Well-Struktur ausgebildet sein. Dabei können im Wechsel Schichten aus Indium-Gallium-Arsenid und Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid oder aus Indium-Gallium-Aluminium-Arsenid und Indium-Aluminium-Arsenid übereinanderliegen. Zu der dem Mach-Zehnder-Interferometer 2 zugewandten Seite des Halbleiterlasers 1 hin bildet die Schicht 7 über eine bestimmte Strecke die oberste Schicht der Mesa 6.
Zu der von dem Mach-Zehnder-Interferometer 2 abgewandten Seite des Halbleiterlasers 1 hin weist die Mesa 6 oberhalb der Schicht eine dünne Schicht 8 auf, die aus Indiumphosphid besteht. Sie hat keine Bedeutung für den Betrieb des Halbleiterlasers 1, wird jedoch bei der Herstellung als Ätzstopschicht verwandt, weil sie verhindert, daß eine von oben einwirkende Ätzlösung die unter ihr liegende Schicht 7 zerstört. Über der Schicht 8 befindet sich ein laseraktiver Bereich 9. Er besteht ebenfalls aus einer quarternären Halbleiterverbindung, z. B. aus Indium-Gallium-Arsenid-Phosphid. Dabei weisen die III-Elemente zueinander und die V-Elemente zueinander ein anderes Mischungsverhältnis auf, derart, daß die Bandabstandsenergie in dem Bereich 9 kleiner ist als in der Schicht 7. Der Bereich 9 kann sich ebenfalls aus Multi-Quantum-Well-Schichten zusammensetzen. Eine Schicht 10 aus p-dotiertem Indiumphosphid bildet die Deckschicht der Mesa 6 in diesem Bereich.
Oberhalb der Schicht 7 liegt, in Längsrichtung betrachtet, in einem mittleren Bereich ein Bereich 11 aus semiisolierendem Indiumphosphid, dessen Oberfläche mit der Oberfläche der Schicht 10 eine gemeinsame Ebene bildet. Mit Ausnahme eines Teils der Oberfläche des Bereichs 11 werden die Längsseiten und die Oberfläche der Mesa 6 von einem Bereich 12 bedeckt, der aus p-leitendem Indiumphosphid aufgebaut ist. Daß der Bereich 12 den Bereich 11 im wesentlichen nicht bedeckt, dient dazu, Bereiche 13, 14 zu beiden Längsenden der Mesa 6 zu erzeugen, die elektrisch voneinander isoliert sind. Die Bereiche 13 und 14 werden jeweils von einer Kontaktschicht 15 aus p-leitendem Indium-Gallium-Arsenid bedeckt. Die Schicht 15 ihrerseits wird von einer Schutzschicht 16 aus Siliziumdioxid bedeckt. Sowohl innerhalb des Bereiches 13 als auch innerhalb des Bereiches 14 wird die Schutzschicht 16 durch metallische Schichten 17, 18 durchbrochen, die als elektrische Kontakte dienen. Unterhalb des Indiumphosphid-Substrats 4 befindet sich eine Metallschicht 19, die ebenfalls als elektrischer Kontakt dient. Vorteilhaft wird die Metallschicht 19 als Massekontakt verwandt.
Wenn der Halbleiterlaser 1 in Betrieb ist, wird über den von der Schicht 17 gebildeten Kontakt ein Laserstrom IL zugeführt. Der Laserstrom IL weist einen Gleich- und einen Wechselstromanteil auf; dabei wird die Stärke des Gleichstromanteils vorteilhaft so gewählt, daß sie sich unmittelbar unterhalb der Laserschwelle befindet. Wenn dann ein zusätzlicher Wechselstrom angelegt wird, entstehen in den laseraktiven Bereich 9 Lichtpulse, die sich in der Schicht 7 fortpflanzen. Sie werden in den Querseiten reflektiert. Dabei kann die Querseite, die den Bereich 13 abschließt, vollständig verspiegelt sein, während die dem Mach-Zehnder-Interferometer 2 zugewandte Querseite, die den Bereich 14 abschließt, teilweise verspiegelt ist. Wenn nun die durch die Länge des Halbleiterlasers 1 und die optischen Eigenschaften der Schicht 7 vorgegebene Umlauffrequenz des jeweils reflektierten Anteils der Lichtpulse mit der Frequenz des Wechselstroms übereinstimmt, lassen sich die Lichtpulse stets phasengetreu verstärken.
Die Form der Lichtpulse bestimmt sich durch die Form des Wechselstromanteils, der sich aus mehreren Fourier-Komponenten zusammensetzen kann. Der Bereich 11 bildet zusammen mit dem Indiumphosphid-Substrat 4, der Pufferschicht 5 und der Schicht 7 einen Absorberbereich.
Die Nutzung als passiver Absorberbereich geschieht dann, wenn sich die Bandabstandsenergie der Schicht 7 nur wenig von der Bandabstandsenergie des Bereiches 9 unterscheidet. Als aktiver Absorberbereich dient er, wenn durch ihn ein Strom senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse fließt. In diesem Fall müßte der Bereich 11 auf seiner Oberseite mit einem elektrischen Kontakt versehen sein. Wenn die Energie der Photonen in der Schicht 7 größer ist als das chemische Potential des Elektron-Loch-Plasmas in dem Bereich 9, erscheint der Absorberbereich transparent, andernfalls absorbiert er die Lichtpulse.
Die optische Länge des Halbleiterlasers 1 hingegen läßt sich in dem Bereich 14 durch Anlegen eines Stromes IA zwischen der Schicht 18 und der Metallschicht 19 verändern. Der Bereich 14 wird deshalb auch als Abstimmbereich bezeichnet. Diese Abstimmöglichkeit hat zwei Vorteile: Durch sie lassen sich technologisch bedingte Schwankungen bei der Herstellung des Halbleiterlasers 1 auffangen. So kann man z. B. von einer relativen Längenstreuung von ± 8‰ ausgehen. Umgekehrt läßt sich bei einer fest vorgegebenen Gesamtlänge des Halbleiterlasers 1 die Umlauffrequenz innerhalb der gleichen Schwankungsbreite verändern. Aufgrund der Ladungsträgerinjektion in den Bereich 14 durch den Strom IA läßt sich ebenfalls die Pulsform der Lichtpulse beeinflussen. Auf diese Weise läßt sich u. U. auf eine Pulsformung in einem sättigbaren Absorberbereich verzichten.
Der Strom IA fließt in dem Halbleiterlaser 1 senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse, da sich die Schicht 18 und die Metallschicht 19, die die Elektroden bilden, übereinander befinden.
Die Elektroden können auch an anderen Stellen auf der Oberfläche des Halbleiterlasers 1 angebracht sein, außer an der Stelle, an der die Lichtpulse aus dem Wellenleiter nach außen emittiert werden. Es muß nur gewährleistet sein, daß der Strom in irgendeiner Richtung, außer der Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse, durch den Wellenleiter hindurchgeht.
Ein den emittierten Anteil der Lichtpulse aufnehmender Modulator, wie das hier dargestellte Mach-Zehnder-Interferometer 2, kann entweder in monolithischer Bauweise auf dem gleichen Substrat integriert sein oder hybrid hergestellt werden. Es lassen sich neben dem Halbleiterlaser 1 auch mehrere Modulatoren und andere optische Bauelemente, z. B. Verzögerungselemente, auf dem gleichen Substrat integrieren. Das Mach-Zehnder-Interferometer 2 weist eine Schicht 20, eine Schicht 200, eine Schicht 21 sowie eine Schicht 22 auf, die jeweils der Pufferschicht 5, der Schicht 7, dem Bereich 12 und der Kontaktschicht 15 des Halbleiterlasers 1 entsprechen und so aufgebaut sind wie diese. Daher lassen sich diese Schichten des Halbleiterlasers 1 und des Mach-Zehnder-Interferometers 2 gleichzeitig in den entsprechenden Dotier- und Epitaxieschritten herstellen.
Zwischen dem Halbleiterlaser 1 und dem Mach-Zehnder-Interferometer 2 ist oberhalb des Indiumphosphid-Substrats 4 ein Übergangsbereich 23. Das Mach-Zehnder-Interferometer 2 (Fig. 2) weist neben seinem Eingangsteil 3 zwei Arme 24, 25 sowie ein Ausgangsteil 26 auf. Zur Modulation der Lichtpulse kann z. B. einer der beiden Arme 24, 25 eine Laufzeitverzögerung der Lichtpulse gegenüber dem anderen Arm 25, 24 verursachen. Die Laufzeitverzögerung wird entweder, lithographisch bedingt, durch unterschiedliche optische Dichte in den beiden Armen 24, 25 oder durch Anlegen eines elektrischen Feldes an einen der beiden Arme 24, 25 bewirkt. Dadurch entsteht im Ausgangsteil 26 ein amplitudenmoduliertes optisches Signal.
Wenn die den Halbleiterlaser 1 verlassenden Lichtpulse entweder einem ersten Mach-Zehnder-Interferometer unverzögert und (n-1) weiteren Mach-Zehnder-Interferometern um eine Verzögerungszeit von jeweils 1, 2, 3, ... (n-1) zugeführt werden, anschließend amplitudenmoduliert wieder zusammengeführt werden, so entsteht aus ihnen ein Zeitmultiplexrahmen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Halbleiterlaser eine Steuerschaltung zur Steuerung des Stromes IA aufweist. Das Mach-Zehnder-Interferometer 2 läßt sich zur Messung der Umlauffrequenz der Lichtpulse in dem Halbleiterlaser 1 nutzen, indem z. B. die Laufzeit der Lichtpulse in dem Arm 24 des Mach-Zehnder-Interferometers 2 gegenüber der in dem Arm 25 so verstimmt wird, daß die Transmissionsamplitude zweier sich in dem Ausgangsteil 26 überlagernder Lichtpulse maximal wird.
In diesem Fall ist die Amplitude ein Maß für die Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse, aus der in einem Subtrahierer die Differenz zu einer vorgegebenen Soll-Wiederholungs-Frequenz erzeugt wird. Die Differenz wird dann der Steuerschaltung zugeführt, die aufgrund dessen den Strom IA ändert oder ihn beläßt. Sofern dieser Vorgang kontinuierlich abläuft, bilden der Halbleiterlaser 1, das Mach-Zehnder-Interferometer 2, der Subtrahierer und die Steuerschaltung eine Regelschleife.
Die Transmissionsamplitude läßt sich ebenfalls nutzen, um mittels einer Änderung des Wechselstromanteils des Laserstromes IL die Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse zu ändern.
Es lassen sich auch mehrere Halbleiterlaser 1 nebeneinander anordnen, insbesondere auf einem einzigen Substrat. Wenn diese Halbleiterlaser 1 geringfügig voneinander abweichende optische Längen haben, dann lassen sich die Wiederholungsfrequenzen der jeweils von ihnen ausgesandten Lichtpulse durch Anlegen entsprechender Ströme IA ausgleichen. Auch diese Ströme IA lassen sich durch Bestimmung-der Transmissionsamplituden in einem Interferometer oder in mehreren Interferometern steuern, wenn eine Referenzlichtquelle vorhanden ist, die Lichtpulse einer vorgegebenen Wiederholungsfrequenz liefert und diese Lichtpulse ebenfalls das Interferometer bzw. die Interferometer durchlaufen.
Anstelle des Halbleiterlasers 1, in dem der laseraktive Bereich 7 oberhalb des optischen Wellenleiters liegt, können ein laseraktiver Bereich und ein Wellenleiter auch hintereinander angeordnet sein, so daß dann die Lichtpulse in einem Bereich hin- und herreflektiert werden, der sowohl aus dem laseraktiven Bereich als auch aus dem Wellenleiter besteht.
In einem anderen Aufbau können laseraktiver Bereich und Wellenleiter auch über die ganze Länge des Halbleiterlasers nebeneinander angeordnet sein.
Der Halbleiterlaser 1 (Fig. 3) wird hergestellt, indem in einem ersten Epitaxieschritt auf dem Substrat 4 nacheinander die Pufferschicht 5, die Schicht 7, die Schicht 8 als Ätzstopschicht sowie eine Schicht, aus der später der laseraktive Bereich 9 hergestellt wird, und eine Schicht 10 abgeschieden werden.
Nach Aufbringen einer Schicht 27 (Fig. 4) aus Siliziumdioxid wird lithographisch aus der Schicht 27 ein Streifen in Längsrichtung, z. B. der 011-Richtung des n-leitenden Indiumphosphid-Substrats 4, hergestellt und anschließend die Mesa 6 geätzt.
Der Bereich 13 und mit ihm der laseraktive Bereich 9 entstehen, indem die Schichten 8, 9, 10 und 27 in einem nicht durch einen Photolack abgedeckten Bereich 28 (Fig. 5) nacheinander weggeätzt werden. Die Schicht 8 (Fig. 6) wird in einem gesonderten Ätzschritt durch ein Ätzmittel entfernt, das spezifisch nur diese Schicht 8 angreift.
In einem zweiten Epitaxieschritt (Fig. 7) wird innerhalb des Bereiches 13 seitlich der Mesa 6 und außerhalb des Bereiches 13 auch oberhalb der Mesa 6 semiisolierendes Indiumphosphid 29 abgeschieden. Die Schicht 27 bleibt dabei unbedeckt. Die Bereiche 11 und 14 (Fig. 8) werden dadurch definiert, daß oberhalb der Bereiche 11 und 13 ein Lack aufgebracht wird und indem anschließend das semiisolierende Indiumphosphid 29 durch Ätzen entfernt wird. Dadurch wird nun in dem Bereich 14 die Schicht 7 wieder freigelegt. Anschließend werden der Lack und die Schicht 27 entfernt.
In einem dritten Epitaxieschritt (Fig. 9) werden die Bereiche 11, 13 und 14 durch p-leitendes Indiumphosphid bedeckt, welches den Bereich 12 bildet. Die Kontaktschicht 15 aus p-leitendem Indium-Gallium-Arsenid wird darauf aufgetragen.
Der Bereich 12 (Fig. 10) erhält in seiner Mitte eine Einkerbung, indem er nach vorher erfolgtem teilweisen Bedecken durch eine Lackschicht oberhalb des Bereiches 11 abgeätzt wird. Darauf werden die Schicht 15 die der Einkerbung zugewändten Seitenkanten des Bereiches 12 und der Bereich 11 durch die Schutzschicht 16 aus Siliziumdioxid bedeckt. Die Schutzschicht 16 wird oberhalb der Bereiche 13 und 14 selektiv abgeätzt, um das Aufbringen der metallischen Schichten 17, 18 zu gestatten, die als elektrische Kontakte dienen. Die Unterseite des Indiumphosphid-Substrats 4 wird mit der Metallschicht 19 versehen. Damit ist der Halbleiterlaser 1 entstanden.
Es versteht sich, daß bei gemeinsamer Fertigung des Halbleiterlasers 1 und des Mach-Zehnder-Interferometers 2 oder mehrerer Mach-Zehnder-Interferometer auf demselben Indiumphosphid-Substrat 4 Ätz- und Epitaxieschritte gemeinsam durchgeführt werden, so etwa das Abscheiden der Pufferschicht 5 und der Schicht 20.

Claims (6)

1. Monolithisch integrierter, modensynchronisierter Halbleiterlaser (1), der einen laseraktiven Bereich zur Erzeugung von Lichtpulsen und einen optischen Wellenleiter zur Ausbreitung der Lichtpulse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser (1) an seinen Außenseiten Elektroden aufweist, an die ein Strom (IA) anlegbar ist, durch den die optische Länge des Wellenleiters veränderbar ist.
2. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Elektroden an denjenigen Außenseiten befinden, die längs zur Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse in dem Wellenleiter liegen, und daß der Strom (IA) senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse durch den Wellenleiter fließt.
3. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an den Außenseiten so angebracht sind, daß der Strom (IA) in einer anderen als der Ausbreitungsrichtung der Lichtpulse durch den Wellenleiter fließt.
4. Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er, angrenzend an den Wellenleiter, einen Absorberbereich aufweist.
5. Einrichtung mit einem Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß eine Steuerschaltung zur Steuerung des Stromes (Ia) vorhanden ist,
  • - daß ein Mittel zur Messung der Wiederholungsfrequenz der Lichtpulse vorhanden ist,
  • - daß ein Subtrahierer zur Bildung der Differenz aus der gemessenen Wiederholungsfrequenz und einer Soll-Wiederholungsfrequenz vorhanden ist und
  • - daß die Differenz in der Steuerschaltung zur Steuerung des Stromes (IA) dient.
6. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß auf einem n-leitenden Indiumphosphid-Substrat durch Epitaxie, selektives Bedecken durch Lackschichten und selektives Wegätzen einzelner Schichten und Bereiche eine Mesa gebildet wird, die einen passiven Wellenleiterbereich, einen laseraktiven Bereich, einen Bereich aus semiisolierenden Indiumphosphid sowie einen Abstimmbereich zur Abstimmung der optischen Länge umfaßt,
  • - daß die Seitenbereiche der Mesa von semiisolierendem Indiumphosphid umgeben werden und
  • - daß auf die Oberseite des Halbleiterlasers und auf die Unterseite des Indiumphosphid-Substrats metallische Schichten aufgebracht werden, die als elektrische Kontakte dienen.
DE19904010823 1990-04-04 1990-04-04 Modensynchronisierter halbleiterlaser Withdrawn DE4010823A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904010823 DE4010823A1 (de) 1990-04-04 1990-04-04 Modensynchronisierter halbleiterlaser
DE202004021534U DE202004021534U1 (de) 1990-04-04 2004-05-06 Heizsystem für ein Fahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904010823 DE4010823A1 (de) 1990-04-04 1990-04-04 Modensynchronisierter halbleiterlaser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4010823A1 true DE4010823A1 (de) 1991-10-10

Family

ID=6403716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904010823 Withdrawn DE4010823A1 (de) 1990-04-04 1990-04-04 Modensynchronisierter halbleiterlaser

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4010823A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545820A1 (de) * 1991-12-04 1993-06-09 Alcatel Optisches Halbleiterbauelement mit einer grösseren Ausgangsfeldfleckverteilung und sein Herstellungsverfahren
DE4410780A1 (de) * 1994-03-28 1995-10-05 Siemens Ag Integrierte Laseranordnung in Verbindung mit einem mitintegrierten Interferometer
DE4445566A1 (de) * 1994-11-30 1996-06-05 Korea Electronics Telecomm Verfahren zur Herstellung einer optischen integrierten Schaltung
DE19619533A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Sel Alcatel Ag Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement
GB2368969A (en) * 2000-11-11 2002-05-15 Marconi Caswell Ltd Wavelength Locker

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0358144A1 (de) * 1988-09-08 1990-03-14 Alcatel N.V. Mit einer hohen Frequenz modulierte Halbleiterlaserquelle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0358144A1 (de) * 1988-09-08 1990-03-14 Alcatel N.V. Mit einer hohen Frequenz modulierte Halbleiterlaserquelle

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-B: KNEUBÜHL, F.K., SIGRIST, M.W.: Laser, 2. Aufl., B.G. Teubner, Stuttgart 1989, S. 217 *
US-Z: BOUADMA, N. et al.: "Fabrication and Charac-teristics of Ion Beam Etched Cavity InP/InGaAsP BH Lasers", IEEE J. Quantum Electron., 23, Juni 1987, S. 909-914 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0545820A1 (de) * 1991-12-04 1993-06-09 Alcatel Optisches Halbleiterbauelement mit einer grösseren Ausgangsfeldfleckverteilung und sein Herstellungsverfahren
FR2684823A1 (fr) * 1991-12-04 1993-06-11 Alsthom Cge Alcatel Composant optique semi-conducteur a mode de sortie elargi et son procede de fabrication.
US5278926A (en) * 1991-12-04 1994-01-11 Alcatel Alsthom Compagnie Generale Widened output mode semiconductor optical component and method of fabricating it
DE4410780A1 (de) * 1994-03-28 1995-10-05 Siemens Ag Integrierte Laseranordnung in Verbindung mit einem mitintegrierten Interferometer
DE4445566A1 (de) * 1994-11-30 1996-06-05 Korea Electronics Telecomm Verfahren zur Herstellung einer optischen integrierten Schaltung
DE19619533A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Sel Alcatel Ag Monolithisch integriertes optisches Halbleiterbauelement
GB2368969A (en) * 2000-11-11 2002-05-15 Marconi Caswell Ltd Wavelength Locker
WO2002039553A3 (en) * 2000-11-11 2003-05-01 Bookham Technology Plc Wavelength locker

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19624514C1 (de) Laserdiode-Modulator-Kombination
DE2165006C3 (de) Halbleiterlaser
DE4135813C2 (de) Oberflächenemittierende Halbleiter-Laservorrichtung
DE2723414C2 (de) Optisches Halbleiter-Wellenleiterbauelement
DE3007809C2 (de) Halbleiterlichtausstrahlungselement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2816312C2 (de)
DE69223463T2 (de) Optische Halbleiter-Wellenleitervorrichtung und ihr Herstellungsverfahren
DE3300986A1 (de) Mehrschichtige optische integrierte schaltung
DE69429406T2 (de) Verfahren zum Herstellen einer monolitisch integrierten Struktur mit optoelektronischen Komponenten und so hergestellte Strukturen
DE3789295T2 (de) Optische Vorrichtung.
DE2929484C2 (de) Monolithische Halbleiteranordnung zur Umwandlung von in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen liegenden Lichtsignalen in elektrische Signale
DE3047188A1 (de) Optoelektronischer schalter
DE3915429A1 (de) Modulator fuer elektromagnetische wellen mit gekoppelten quantensenken und anwendung eines solchen modulators bei einem detektor fuer elektromagnetische wellen
EP1584904B1 (de) Photomischdetektor
DE2447536C2 (de) Halbleiterlaser
EP0390061B1 (de) Verfahren zur Herstellung monolithisch integrierter optoelektronischer Module
DE3144628A1 (de) "halbleiterlaser"
EP0423528A2 (de) Elektrisch wellenlängenabstimmbarer Halbleiterlaser
DE4010823A1 (de) Modensynchronisierter halbleiterlaser
DE3883421T2 (de) Verfahren zum Ätzen eines Halbleiterkörpers.
DE3689742T2 (de) Halbleiterlaser.
DE69326180T2 (de) Wellenleiter-Photoempfänger aus Halbleitermaterial mit mehrfachen Quantenbrunnen für kohärente Übertragung mit Polarisationsdiversität
DE69218840T2 (de) Quanten-Schaltervorrichtung mit Führung von Elektronen-Wellen
DE3717535C2 (de) Halbleiterlaseranordnung
DE3531814C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: ALCATEL SEL AKTIENGESELLSCHAFT, 7000 STUTTGART, DE

8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee