JP2019012769A

JP2019012769A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JP2019012769A
Application number: JP2017128723A
Authority: JP
Inventors: 絵理奈菅野; Erina Sugano; 浩司武田; Koji Takeda; 硴塚　孝明; Takaaki Kakizuka; 孝明硴塚; 松尾　慎治; Shinji Matsuo; 慎治松尾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-24

Abstract

【課題】両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザにおける安定した単一モード発振が、作製誤差の影響を受けにくくなるようにする。
【解決手段】分布帰還活性領域１３１は、第１回折格子１２１が形成された活性層１０３を備え、第１回折格子１２１は、位相シフト部１２１ａを備える。分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂは、第２回折格子１２２ａ，１２２ｂが形成されたコア層１１３ａ，１１３ｂを備える。位相シフト部１２１ａは、第２回折格子１２２ａまたは第２回折格子１２２ｂのいずれかと、第１回折格子１２１との境界に隣接して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信器用光源などに利用される半導体レーザに関する。

現在、波長分割多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）方式による光ファイバ通信の高速化、大容量化の要求に対し、様々な波長多重光源が開発されている。この要求の実現には、光源となるレーザの単一モード発振や、発振波長制御などが重要となる。例えば、単一モード発振を実現する技術としては、位相シフト分布帰還型（Distributed Feedback：ＤＦＢ）レーザがある（非特許文献１参照）。

位相シフトＤＦＢレーザは、回折格子が位相を途中で反転させる（位相シフト）構造となっており、回折格子のブラッグ波長で発振させることができる。ブラッグ波長は、回折格子の周期で決定される。回折格子は、電子線リソグラフィー技術を用いて作製することにより、周期が精度よく制御できる。

しかしながら、上述した位相シフトＤＦＢレーザでは、発振光が素子の両端から出射するため、リングフィルタ等による集積を行う場合、一方の端部から出射する光は使われないことになり、光を半分損失することになる。

上述した問題を解消するために、位相シフトＤＦＢレーザの一方の端部に、高反射率の分布ブラッグ反射（Distributed Bragg Reflector；ＤＢＲ）を接続し、他方の端部から光を出射する構成とした分布反射型（ Distributed Reflector；ＤＲ）レーザが提案されている（非特許文献２参照）。

また、位相シフトＤＦＢレーザの両方の端部に各々ＤＢＲを設け、一方のＤＢＲに対して他方のＤＢＲの反射率を低くし、他方のＤＢＲから光を出射させるＤＲレーザも提案されている（非特許文献３参照）。片側のみにＤＢＲを設けた構成に比較し、両側にＤＢＲを設ける構成では、発振しきい値利得を下げることができ、損失が大きい短共振器レーザの発振に有利となる。

K. Utaka et al., "l/4-Shifted InGaAsP/InP DFB Lasers", IEEE Journal of Quantum Electrons, Vol. QE-22, No. 7, pp. 1042-1051, 1986. K. Ohira et al., "GaInAsP/InP distributed reflector laser with phase-shifted DFB and quantum-wire DBR sections", IEEE Electronic Express, Vol. 2, No. 11, pp. 356-361, 2005. K. Otsubo et al., "Low-Driving-Current High-Speed Direct Modulation up to 40 Gb/s Using 1.3-um Semi-Insulating Buried-Heterostructure AlGaInAs-MQW Distributed Reflector (DR) Lasers", OSA/OFC/NFOEC, OThT6, 2009.

ところで、上述した半導体レーザの技術を用いた波長多重光源によるＷＤＭを、メトロネットワークだけではなく、チップ間のような短距離通信の光インターコネクトへ導入する試みが検討されている。このチップ間光インターコネクトに適用する場合、よく知られているように、低消費電力であることが重要となる。しかしながら、このようなチップ間光インターコネクトに適するような光源が現在報告されていない。現在、両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザ（両側ＤＲレーザ）において、消費電力を低くするために、ＤＦＢの活性領域（活性層）の、導波方向の長さを短くした構成が期待されている。

ただし、活性層を短くすると、光の出射による損失（ミラー損）が増加し、両端のＤＢＲにおける反射率が大きくなければ発振条件を満たさなくなる。回折格子における反射率は、結合係数と長さの積によって決まり、この値が大きくなるほど反射率は大きくなる。しかし、回折格子に位相シフトを備える位相シフトＤＦＢレーザでは、反射率を大きくすると位相シフト部に電場が局在し（空間的ホールバーニング）、発振モードが不安定になり、変調特性の劣化を招くという問題がある。

活性層長が短いレーザが発振条件を満たすためには、回折格子における反射率を大きくすることが重要となる。反射率を大きくするためには、回折格子の結合係数を大きくすることになるが、発振波長制御のために回折格子に位相シフトを入れた場合、空間的ホールバーニングによって、発振モードの不安定、変調特性の劣化が起こる。このため、同じ結合係数において、ＤＦＢレーザや片側ＤＲレーザよりも発振しきい値利得を低くすることができる両側ＤＲレーザが、活性層長が短いレーザの発振に有利である。

一方、両側ＤＲレーザは、利得領域の位置ずれなどの作製誤差の影響を、ＤＦＢレーザや片側ＤＲレーザよりも強く受ける。特に、作製を簡単にするために活性層と導波路層とを異なる材料で作製すると、これらの間の等価屈折率の差によって、作製誤差の影響をより強く受けて単一モード性に影響を与える。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザにおける安定した単一モード発振が、作製誤差の影響を受けにくくなるようにすることを目的とする。

本発明に係る半導体レーザは、基板の上に形成された活性層と、活性層に形成されて位相シフト部を備える第１回折格子とを有する分布帰還活性領域と、活性層を導波方向に挟んで活性層に連続して形成されて、活性層とは異なる屈折率の２つのコア層と、各々のコア層に形成された第２回折格子とを有して導波方向に分布帰還活性領域を挟んで分布帰還活性領域に連続して配置された２つの分布ブラッグ反射鏡領域とを備え、位相シフト部は、第１回折格子と第２回折格子との境界に隣接して形成されている。

上記半導体レーザにおいて、分布帰還活性領域は、活性層に接して形成されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層と、ｎ型半導体層に接続するｎ型電極と、ｐ型半導体層に接続するｐ型電極とを備える。

上記半導体レーザにおいて、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層は、基板の上で活性層の導波方向に垂直な方向の側面に接して形成されていてもよく、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層は、活性層の上下を挟んで形成されていてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、位相シフト部を、第１回折格子と第２回折格子との境界に隣接して形成したので、両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザにおける安定した単一モード発振が、作製誤差の影響を受けにくくなるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における半導体レーザの構成を示す構成図である。図２Ａは、本発明の実施の形態における半導体レーザのより詳細な構成を示す斜視図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態における半導体レーザの構成を示す断面図である。図２Ｃは、本発明の実施の形態における半導体レーザの構成を示す断面図である。図３Ａは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図３Ｂは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図３Ｃは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図３Ｄは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図３Ｅは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図３Ｆは、本発明の実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図である。図４は、本発明の実施の形態における半導体レーザの位置ずれの状態を示す構成図である。図５は、本発明の実施の形態における半導体レーザの位置ずれの状態を示す構成図である。図６は、活性層の導波方向の長さが、分布帰還活性領域の中心に対して両側均等に全体で０．１μｍ縮んだ時の、活性層の位置の設計値からのずれ量（Displacement）としきい値モード利得の差との関係を示す特性図である。図７Ａは、本発明の実施の形態における半導体レーザの他の構成を示す断面図である。図７Ｂは、本発明の実施の形態における半導体レーザの他の構成を示す断面図である。図７Ｃは、本発明の実施の形態における半導体レーザの他の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態における半導体レーザついて図１を参照して説明する。この半導体レーザは、分布帰還活性領域１３１と、分布帰還活性領域１３１に連続して配置された２つ分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂとを備える。この半導体レーザは、いわゆるＤＲレーザである。分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａおよび分布ブラッグ反射鏡領域１３２ｂは、導波方向に分布帰還活性領域１３１を挟んで分布帰還活性領域１３１に連続して配置されている。

分布帰還活性領域１３１は、第１回折格子１２１が形成された活性層１０３を備える。第１回折格子１２１は、位相シフト（λ／４シフト）部１２１ａを備える。位相シフト部１２１ａは、第１回折格子１２１のブラッグ波長が均一となるように設定する。なお、この例では、活性層１０３の上に第１回折格子１２１が形成されている。また、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａは、第２回折格子１２２ａが形成されたコア層１１３ａを備える。同様に、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ｂは、第２回折格子１２２ｂが形成されたコア層１１３ｂを備える。加えて、位相シフト部１２１ａは、第２回折格子１２２ａまたは第２回折格子１２２ｂのいずれかと、第１回折格子１２１との境界に隣接して形成されている。

以下、実施の形態における半導体レーザについて、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃを参照してより詳細に説明する。

分布帰還活性領域１３１、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂは、同一の基板１０１の上に形成されている。分布帰還活性領域１３１は、活性層１０３に接して形成されたｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６を備える。この例では、基板１０１の平面方向に、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６が配置され、これらは、活性層１０３の側面に接して形成されている。また、ｎ型半導体層１０５に電気的に接続するｎ型電極１０７と、ｐ型半導体層１０６に電気的に接続するｐ型電極１０８とを備える。この例では、基板１０１の平面方向（横方向）に電流が注入される。なお、ｎ型半導体層１０５の上に、より高濃度にｎ型不純物が導入されたｎ型コンタクト層を介してｎ型電極１０７を形成してもよい。同様に、ｐ型半導体層１０６の上に、より高濃度にｐ型不純物が導入されたｐ型コンタクト層を介してｐ型電極１０８を形成してもよい。

分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａにおいて、コア層１１３ａは、活性層１０３に連続して形成されている。また、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ｂにおいて、コア層１１３ｂは、活性層１０３に連続して形成されている。また、この例では、コア層１１３ａの上に第２回折格子１２２ａが形成され、コア層１１３ｂの上に第２回折格子１２２ｂが形成されている。

なお、基板１０１の上には、下部クラッド層１０２が形成され、この上に、活性層１０３が形成されている。コア層１１３も下部クラッド層１０２の上に形成されている。また、活性層１０３は、基板１０１から見て上下の方向に、半導体層１０４ａ，半導体層１０４ｂに挾まれている。また、半導体層１０４ａ，活性層１０３，半導体層１０４ｂの積層構造が、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６に挾まれている。ｐ型半導体層１０６およびｎ型半導体層１０５は、基板１０１の平面に平行な方向で活性層１０３を挾んで形成されている。

ここでは、半導体層１０４ａの上に接して活性層１０３が形成され、活性層１０３の上に接して半導体層１０４ｂが形成されている。また、半導体層１０４ａ，活性層１０３，半導体層１０４ｂの積層構造の側部に接し、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６が形成されている。なお、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａにおいて、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６は形成していない。

実施の形態における分布帰還活性領域１３１において、活性層１０３には、基板１０１の平面に平行な方向で電流が注入される。なお、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂにおいて、ｎ型電極１０７およびｐ型電極１０８は形成していない。

また、活性層１０３は、光出射方向に所定の長さで延在し、この延在方向の分布帰還活性領域１３１において、活性層１０３の上に第１回折格子１２１が形成されている。なお、ここでは、半導体層１０４ｂの上面に第１回折格子１２１を形成している。また、このように延在している活性層１０３に連続してコア層１１３ａ，１１３ｂが形成されている。第２回折格子１２２ａは、コア層１１３ａの上面に形成し、第２回折格子１２２ｂは、コア層１１３ｂの上面に形成している。

また、図２Ａでは省略しているが、半導体レーザは、出力端面に、図示しない無反射膜が形成されている。

基板１０１は、例えば、シリコンから構成されている。下部クラッド層１０２は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）から構成され、厚さ２μｍとされている。また、活性層１０３は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰからなる井戸層とバリア層が交互に積層された厚さ１５０ｎｍの量子井戸構造とされている。また、活性層１０３は、幅０．７μｍ程度とされている。また、半導体層１０４ａ，活性層１０３，半導体層１０４ｂを合わせた厚さは、２５０ｎｍとされている。なお、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６も、各々厚さ２５０ｎｍとされている。量子井戸構造とされている活性層１０３の発光波長は、１．５５μｍである。また、第１回折格子１２１は、ブラッグ波長が１．５５μｍとされている。

また、例えば、半導体層１０４ａ，半導体層１０４ｂは、アンドープのＩｎＰ（ｉ−ＩｎＰ）から構成されている。また、活性層１０３を挾む、一方のｎ型半導体層１０５は、Ｓｉが１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度ドープされたｎ型のＩｎＰ（ｎ−ＩｎＰ）から構成され、他方のｐ型半導体層１０６は、Ｚｎが１×１０¹⁸ｃｍ^-3程度ドープされたｐ型のＩｎＰ（ｐ−ＩｎＰ）から構成されている。

また、コア層１１３ａ，１１３ｂは、アンドープのＩｎＰ（ｉ−ＩｎＰ）から構成され、幅１．５μｍ程度とされ、厚さは、２５０ｎｍとされている。なお、図示していないが、ｎ型コンタクト層、ｐ型コンタクト層は、例えば、ＩｎＧａＡｓから構成すればよい。

上述した半導体レーザは、高屈折率なＩｎＰの層の下部は、低屈折率な酸化シリコンからなる下部クラッド層１０２が形成され、上部は、低屈折率な空気とされている。この結果、活性層１０３、コア層１１３ａ，１１３ｂへの強い光閉じ込めが実現され、レーザの低電力動作に有利である。また、回折格子がＩｎＰの層と空気の層と高い屈折率差により形成されるため、１０００ｃｍ^-1を超える高い結合係数を実現することができる。

以下、実施の形態における半導体レーザの製造方法について、図３Ａ〜図３Ｆを用いて簡単に説明する。図３Ａ〜図３Ｆは、実施の形態における半導体レーザの製造途中の状態を示す構成図であり、分布帰還活性領域１３１の断面を模式的に示している。

例えば、まず、酸化シリコンから構成された下部クラッド層１０２を備える基板（シリコン基板）１０１を用意する。例えば、基板１０１の主表面を熱酸化することで、下部クラッド層１０２を形成する。

一方で、ＩｎＰ基板の上に、ＩｎＧａＡｓからなる犠牲層、半導体層１０４ｂとなる化合物半導体層２０４、活性層１０３となる化合物半導体層２０３、コア層１１３ａ，コア層１１３ｂとなる化合物半導体層をエピタキシャル成長させる。例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、各層を成長させれば良い。

次いで、このエピタキシャル成長した基板の最上面と、前述した基板１０１の下部クラッド層１０２の表面とを公知のウエハ接合技術により直接接合し、この後、ＩｎＰ基板と犠牲層を除去する。この結果、図３Ａに示すように、分布帰還活性領域１３１においては、基板１０１の上に、下部クラッド層１０２、化合物半導体層２０４、化合物半導体層２０３が形成された状態となる。

次いで、公知のフォトリソグラフィー技術により作製したレジストパタンをマスクとしたウエットエッチングおよびドライエッチングなどにより、成長させた各化合物半導体層２０４，化合物半導体層２０３などをパターニングし、図３Ｂに示すように、半導体層１０４ａ、活性層１０３からなる分布帰還活性領域１３１のストライプ構造を形成する。分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂは、図３Ｃに示すように、活性層１０３がない状態とする。なお、各パタンを形成した後は、レジストパタンを除去する。

次に、図３Ｄに示すように、形成した半導体層１０４ａ、活性層１０３の周囲より、アンドープのＩｎＰからなる化合物半導体層２０５を再成長させる。分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂは、図３Ｅに示すように、化合物半導体層２０５が下部クラッド層１０２の上に形成された状態となる。

次いで、例えば、イオン注入法により、活性層１０３の両脇の領域に選択的にｎ型の不純物およびｐ型の不純物を導入することで、分布帰還活性領域１３１では、図３Ｆに示すように、ｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６を形成し、また、半導体層１０４ｂを形成する。この段階において、図示しない分布帰還活性領域１３１を挾む導波方向の領域には、化合物半導体層２０５が残っている。

次に、半導体層１０４ｂの表面に、第１回折格子１２１を形成する。例えば、電子ビーム露光によるリソグラフィーで形成したレジストパタンをマスクとし、所定のエッチングによりパターニングすることで、第１回折格子１２１を形成すれば良い。同様に、図示しない分布帰還活性領域１３１を挾む導波方向の領域の化合物半導体層２０５の、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂの領域において、第２回折格子１２２ａ，１２２ｂを形成する。この段階では、コア層１１３ａ、コア層１１３ｂは形成されていない。

次に、分布帰還活性領域１３１を挾む導波方向の領域の化合物半導体層２０５を、前述同様にパターニングすることで、第２回折格子１２２ａ，１２２ｂを形成した部分にコア層１１３ａ、コア層１１３ｂを形成する。この構成に依れば、電流注入のためのｎ型半導体層１０５およびｐ型半導体層１０６の形成に用いた化合物半導体層２０５で、分布ブラッグ反射鏡領域１３２ａ，１３２ｂのコア層１１３ａ、コア層１１３ｂを形成するので、工程が簡略化できる。この後、ｎ型半導体層１０５の上にｎ型電極１０７を形成し、ｐ型半導体層１０６の上にｐ型電極１０８を形成する。

上述した実施の形態における半導体レーザによれば、位相シフト部を、一方の第２回折格子と第１回折格子との境界に隣接して形成したので、両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザにおける安定した単一モード発振が、作製誤差の影響を受けにくくなる。実施の形態によれば、作製誤差に対してより単一モード性に優れた半導体レーザが得られる。また、分布帰還活性領域を挟む２つ分布ブラッグ反射鏡領域の導波方向の長さは、各々異なるものとしてもよい。この構成とすることで、短くした分布ブラッグ反射鏡領域の側からのみ光を取り出すことができる。この場合、長い分布ブラッグ反射鏡領域の第２回折格子と第１回折格子との境界に隣接して位相シフト部を設ければよい。

以下、実施の形態における半導体レーザにおける作製誤差について説明する。例えば、作製誤差として、図４に示すように、導波方向の長さが、分布帰還活性領域１３１（第１回折格子１２１）より短い活性層１０３が形成される場合がある。この場合、第１回折格子１２１の領域（分布帰還活性領域１３１）に、一部のコア層１１３ａ，コア層１１３ｂが入り込む状態となる。このように、非利得媒質であるコア層１１３ａ，コア層１１３ｂの分布帰還活性領域１３１に入り込んだ部分は、第２回折格子１２２ａ，１２２ｂによる光の反射が起きない。この結果、上述したような作製誤差が発生すると、位相変化が生じ、発振モードが不安定になる。

また、作製誤差として、図５に示すように、活性層１０３が導波方向にずれて形成される場合がある。この場合、活性層１０３に対する第１回折格子１２１の位置がずれ、位相シフト部の位置が変わることになる。この状態では、共振器内の電場分布が変化するため、位置ずれの状態によっては、発振モードが不安定になる。

上述したような作製誤差に対し、実施の形態によれば、より安定した動作が実現できる。この点について図６を用いて説明する。

図６は、活性層の導波方向の長さが、分布帰還活性領域の中心に対して両側均等に全体で０．１μｍ縮んだ時の、活性層の位置の設計値からのずれ量（Displacement）としきい値モード利得の差との関係を示している。しきい値モード利得の差は、１番小さいモードと２番目に小さいモードのしきい値モード利得差、Γｇｔｈ（２）−Γｇｔｈ（１）であり、単位はｃｍ^-1である。分布帰還活性領域の導波方向の長さは２０μｍと仮定した。また、光に出射側となる一方の分布ブラッグ反射鏡領域の導波方向の長さは、１０μｍと仮定した。また、他方の分布ブラッグ反射鏡領域の導波方向の長さは、５０μｍと仮定した。また、活性層の位置の設計値からのずれ量は、活性層が他方の分布ブラッグ反射鏡領域の側にずれた場合をプラスとしている。

また、分布ブラッグ反射鏡領域の等価屈折率は２．５とした。また、分布帰還活性領域の等価屈折率は２．７とした。また、分布ブラッグ反射鏡領域における第２回折格子の結合係数は１１００ｃｍ^-1とした。また、分布帰還活性領域の第１回折格子の結合係数は、１０００ｃｍ^-1とした。また、いずれの回折格子においても、ブラッグ波長は１５５０ｎｍとして計算した。また、位相シフト部の位相シフト量は、λ／４とした。

図６において、（ａ）は、分布帰還活性領域の中央部に位相シフト部を配置した場合の計算結果を示している。また、図６において、（ｂ）は、実施の形態における半導体レーザの計算結果を示している。図６に示すように、実施の形態における半導体レーザの方が、位置ずれが発生しても、しきい値モード利得の差が大きく、より安定にシングルモード発振することが分かる。

一般的に、エッチングなどの半導体装置の製造プロセスによる活性層の長さの変化は、０．１μｍ以下となっている。また、現在の半導体装置の製造プロセスにおいて、露光装置の位置合わせ精度より、活性層の位置ずれは、２００ｎｍ以下に抑えられている。実施の形態によれば、上述した条件において、しきい値利得が約１０ｃｍ^-1に対して、しきい値利得差は３００ｃｍ^-1以上となり、許容誤差に対して安定である。

ところで、上述では、基板の平面に平行な方向に電流を注入する場合を例に説明したが、これに限るものではなく、基板の平面に垂直な方向に電流を注入する構成であってもよい。例えば、図７Ａに示すように、分布帰還活性領域３３１では、ｎ型の半導体からなる基板３０１の上に、活性層３０２が形成されている。また、活性層３０２の上には、ｐ型半導体層３０３が形成されている。また、活性層３０２およびｐ型半導体層３０３の導波方向側面には、第１回折格子３２１が形成されている。図示していないが、第１回折格子３２１に位相シフト部が設けられている。また、基板３０１の裏面には、ｎ型電極３０４が形成され、ｐ型半導体層３０３の上には、ｐ型電極３０５が形成されている。

一方、図７Ｂに示すように、分布ブラッグ反射鏡領域３３２ａでは、基板３０１の上に、アンドープの半導体からなるコア層３１２ａが形成されている。また、コア層３１２ａの導波方向側面には、第２回折格子３２３ａが形成されている。このように、ｐ型半導体層３０３および基板（ｎ型半導体層）３０１で活性層３０２の上下を挟み、基板３０１の平面に垂直な方向に電流注入する構成において、第１回折格子３２１と第２回折格子３２２ａとの境界に隣接して位相シフト部を備えるようにしてもよい。

また、図７Ｃに示すように、分布帰還活性領域３３１において、活性層３０２の幅を、コア層３１２ａより広く形成し、ｐ型半導体層３０３をコア層３１２ａと同じ幅に形成してもよい。この場合、活性層３０２には回折格子を形成せず、ｐ型半導体層３０３の導波方向側面に、第１回折格子３２１を形成する。また、この場合においても、図示していないが、第１回折格子３２１に位相シフト部が設けられている。また、基板３０１の裏面には、ｎ型電極３０４が形成され、ｐ型半導体層３０３の上には、ｐ型電極３０５が形成されている。

以上に説明したように、本発明によれば、位相シフト部を、第１回折格子と第２回折格子との境界に隣接して形成したので、両側にＤＢＲを設けた位相シフトＤＦＢレーザにおける安定した単一モード発振が、作製誤差の影響を受けにくくなる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、導波路構造はリッジ型、ハイメサ型の導波路構造に適用可能である。また、上述では、基板をＩｎＰから構成したが、これに限らず、ＧａＡｓ、ＧａＮなどの半導体から構成してもよい。また、活性層は、ＩｎＧａＡｓＰに限らず、ＩｎＧａＡｌＡｓやＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＮなどの半導体から構成してもよいことは言うまでもない。

１０１…基板、１０２…下部クラッド層、１０３…活性層、１０４ａ…半導体層、１０４ｂ…半導体層、１０５…ｎ型半導体層、１０６…ｐ型半導体層、１０７…ｎ型電極、１０８…ｐ型電極、１１３ａ，１１３ｂ…コア層、１２１…第１回折格子、１２１ａ…位相シフト部、１２２ａ，１２２ｂ…第２回折格子、１３１…分布帰還活性領域、１３２ａ，１３２ｂ…分布ブラッグ反射鏡領域。

Claims

基板の上に形成された活性層と、
前記活性層に形成されて位相シフト部を備える第１回折格子と
を有する分布帰還活性領域と、
前記活性層を導波方向に挟んで前記活性層に連続して形成されて、前記活性層とは異なる屈折率の２つのコア層と、
各々の前記コア層に形成された第２回折格子と
を有して導波方向に前記分布帰還活性領域を挟んで前記分布帰還活性領域に連続して配置された２つの分布ブラッグ反射鏡領域と
を備え、
前記位相シフト部は、前記第１回折格子と前記第２回折格子との境界に隣接して形成されている
ことを特徴とする半導体レーザ。
請求項１記載の半導体レーザにおいて、
前記分布帰還活性領域は、
前記活性層に接して形成されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層に接続するｎ型電極と、
前記ｐ型半導体層に接続するｐ型電極と
を備えることを特徴とする半導体レーザ。
請求項２記載の半導体レーザにおいて、
前記ｐ型半導体層および前記ｎ型半導体層は、前記基板の上で前記活性層の導波方向に垂直な方向の側面に接して形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
請求項２記載の半導体レーザにおいて、
前記ｐ型半導体層および前記ｎ型半導体層は、前記活性層の上下を挟んで形成されていることを特徴とする半導体レーザ。