JPH0453116B2 - - Google Patents
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- JPH0453116B2 JPH0453116B2 JP60154717A JP15471785A JPH0453116B2 JP H0453116 B2 JPH0453116 B2 JP H0453116B2 JP 60154717 A JP60154717 A JP 60154717A JP 15471785 A JP15471785 A JP 15471785A JP H0453116 B2 JPH0453116 B2 JP H0453116B2
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- Japan
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- light receiving
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、第１導電形式の半導体層上にレーザ
発振部と、受光部とが一体的に形成されている半
導体レーザ装置に関する。
発振部と、受光部とが一体的に形成されている半
導体レーザ装置に関する。
背景技術
典型的な先行技術は第２図に示されている。こ
の半導体レーザ装置１は、ｎ型InP基板２上に、
液相エピタキシヤル成長法によつて、ｎ型InPバ
ツフア層３と、InGaAsP型活性層４と、Ｐ型InP
クラツド層５とがこの順序で成長される。基板２
には、共通電極６が形成され、またクラツド層５
には、ストライプ電極７がそれぞれ形成される。
その後、ストライプ電極７には、ストライプ電極
７に対して垂直方向に、かつバツフア層３にまで
達する深さを有する凹溝９が反応性イオンビーム
エツチング法などにより形成される。この凹溝９
によつて半導体レーザ装置１は、単一基板２上に
おいて、レーザ発振部１０と、受光部１１とに分
離される。レーザ発振部１０は、バツフア層３
と、発光層４ａと、クラツド層５と、個別電極７
ａとによつて構成される。受光部１１は、バツフ
ア層３と、光検出層４ｂと、クラツド層５と、個
別電極７ｂとによつて構成される。レーザ発振部
１０からのレーザ光は、その両端面１０ａ，１０
ｂ側に発振され、このうち一端面１０ｂから発振
されるレーザ光の一部は、受光部１１の光検出層
４によつて吸収され、電気信号として検出され
る。この受光部１１によつてレーザ発振部１０の
出力光量をたえず監視し、レーザ発振部１０への
注入電流量を適当に調整するようにすることによ
つて、レーザ発振部１０からの光出力が、周囲の
温度や戻り光など、さまざまな要因によつて変化
するのを防いで、その光出力を常に一定に保つこ
とができる。このような光出力の安定化は、半導
体レーザの応用においてきわめて重要な課題であ
る。
の半導体レーザ装置１は、ｎ型InP基板２上に、
液相エピタキシヤル成長法によつて、ｎ型InPバ
ツフア層３と、InGaAsP型活性層４と、Ｐ型InP
クラツド層５とがこの順序で成長される。基板２
には、共通電極６が形成され、またクラツド層５
には、ストライプ電極７がそれぞれ形成される。
その後、ストライプ電極７には、ストライプ電極
７に対して垂直方向に、かつバツフア層３にまで
達する深さを有する凹溝９が反応性イオンビーム
エツチング法などにより形成される。この凹溝９
によつて半導体レーザ装置１は、単一基板２上に
おいて、レーザ発振部１０と、受光部１１とに分
離される。レーザ発振部１０は、バツフア層３
と、発光層４ａと、クラツド層５と、個別電極７
ａとによつて構成される。受光部１１は、バツフ
ア層３と、光検出層４ｂと、クラツド層５と、個
別電極７ｂとによつて構成される。レーザ発振部
１０からのレーザ光は、その両端面１０ａ，１０
ｂ側に発振され、このうち一端面１０ｂから発振
されるレーザ光の一部は、受光部１１の光検出層
４によつて吸収され、電気信号として検出され
る。この受光部１１によつてレーザ発振部１０の
出力光量をたえず監視し、レーザ発振部１０への
注入電流量を適当に調整するようにすることによ
つて、レーザ発振部１０からの光出力が、周囲の
温度や戻り光など、さまざまな要因によつて変化
するのを防いで、その光出力を常に一定に保つこ
とができる。このような光出力の安定化は、半導
体レーザの応用においてきわめて重要な課題であ
る。
上記先行技術では、レーザ発振部１０の出力光
量の監視用としての受光部１１の製造工程がきわ
めて複雑であることに鑑み、レーザ発振部１０と
受光部１１とを同一基板２上に集積化して、工程
の簡略化を図るようにしている。しかしながらレ
ーザ発振部１０側の発光層４ａと、受光部１１側
の光検出層４ｂとは、同時にエピタキシアル成長
するため、光検出層４ｂは、通常約0.2μｍ程度の
厚みしかなく、しかも最も高い検出感度を与える
不純物濃度もレーザにとつて最適の条件と異なつ
ており、その検出感度のみを高くしようとすれ
ば、レーザ発振部１０側の性能を犠牲にしなけれ
ばならないという問題がある。また一方、レーザ
光はレーザ発振部１０の一端面１０ｂからその発
光層４ａの厚み方向に大きく広がつて放射される
ため、受光部１１側の光検出層４ｂには、レーザ
光のごく一部の光しか吸収されることができず、
このため受光部１１の検出感度を高くすることが
困難であつた。またこのようなレーザ発振部１０
と、受光部１１との集積化によつて半導体レーザ
装置１の小形化を図ることができる半面、その信
頼性を向上させることができなかつた。
量の監視用としての受光部１１の製造工程がきわ
めて複雑であることに鑑み、レーザ発振部１０と
受光部１１とを同一基板２上に集積化して、工程
の簡略化を図るようにしている。しかしながらレ
ーザ発振部１０側の発光層４ａと、受光部１１側
の光検出層４ｂとは、同時にエピタキシアル成長
するため、光検出層４ｂは、通常約0.2μｍ程度の
厚みしかなく、しかも最も高い検出感度を与える
不純物濃度もレーザにとつて最適の条件と異なつ
ており、その検出感度のみを高くしようとすれ
ば、レーザ発振部１０側の性能を犠牲にしなけれ
ばならないという問題がある。また一方、レーザ
光はレーザ発振部１０の一端面１０ｂからその発
光層４ａの厚み方向に大きく広がつて放射される
ため、受光部１１側の光検出層４ｂには、レーザ
光のごく一部の光しか吸収されることができず、
このため受光部１１の検出感度を高くすることが
困難であつた。またこのようなレーザ発振部１０
と、受光部１１との集積化によつて半導体レーザ
装置１の小形化を図ることができる半面、その信
頼性を向上させることができなかつた。
発明が解決しようとする問題点
要約すれば、半導体レーザの出力光を一定に制
御するための監視用の受光部１１を、レーザ発振
部１０と同一基板２上に同時一体に形成すること
により、受光部１１の検出効率を高くすることが
できない。
御するための監視用の受光部１１を、レーザ発振
部１０と同一基板２上に同時一体に形成すること
により、受光部１１の検出効率を高くすることが
できない。
本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
レーザ光の検出効率を高めるとともに、小形でし
かも信頼性の高い半導体レーザ装置を提供するこ
とである。
レーザ光の検出効率を高めるとともに、小形でし
かも信頼性の高い半導体レーザ装置を提供するこ
とである。
問題点を解決するための手段
本発明は、レーザ発振部３０と受光部３２とに
亘つて形成され、受光部３２では、レーザ発振部
３０から遠去かるにつれて厚み方向に隆起してレ
ーザ発振部３０の平面２１に対して傾斜した傾斜
面２２が形成される第１導電形式の半導体層２
０，２４と、 半導体層２０，２４上に形成され、レーザ発振
部３０と受光部３２とに亘つて形成される活性層
２５と、 活性層２５上に形成され、第１導電形式とは異
なる第２導電形式のクラツド層２６とを含み、 レーザ発振部３０と受光部３２との間には、半
導体層２０，２４の厚み方向の一部分まで達する
深さを有する凹溝２９が形成されていることを特
徴とする半導体レーザ装置である。
亘つて形成され、受光部３２では、レーザ発振部
３０から遠去かるにつれて厚み方向に隆起してレ
ーザ発振部３０の平面２１に対して傾斜した傾斜
面２２が形成される第１導電形式の半導体層２
０，２４と、 半導体層２０，２４上に形成され、レーザ発振
部３０と受光部３２とに亘つて形成される活性層
２５と、 活性層２５上に形成され、第１導電形式とは異
なる第２導電形式のクラツド層２６とを含み、 レーザ発振部３０と受光部３２との間には、半
導体層２０，２４の厚み方向の一部分まで達する
深さを有する凹溝２９が形成されていることを特
徴とする半導体レーザ装置である。
作 用
本発明に従えば、半導体層２０，２４には、レ
ーザ発振部３０の平面２１と、受光部３２で前記
平面２１に対して傾斜した傾斜面２２とが形成さ
れており、これらの平面２１と傾斜面２２とに亘
つて、活性層２５とクラツド層２６とを形成する
ようにしたので、レーザ発振部３０と受光部３２
とをモノリシツクに構成することができ、しかも
受光部３２によるレーザ光の検出効率を高めるこ
とが可能になるとともに、小形でかつ高信頼の半
導体レーザ装置を得ることができる。
ーザ発振部３０の平面２１と、受光部３２で前記
平面２１に対して傾斜した傾斜面２２とが形成さ
れており、これらの平面２１と傾斜面２２とに亘
つて、活性層２５とクラツド層２６とを形成する
ようにしたので、レーザ発振部３０と受光部３２
とをモノリシツクに構成することができ、しかも
受光部３２によるレーザ光の検出効率を高めるこ
とが可能になるとともに、小形でかつ高信頼の半
導体レーザ装置を得ることができる。
実施例
第１図は、本発明に従う半導体レーザ装置３０
の断面図である。半導体レーザ装置３０を製造す
るにあたつては、ｎ−InP基板２０の第２水平面
２３をマスクして、基板２０（100）面をHcl系
のエツチヤントを用いて、〈011〉方向にエツチン
グを行なう。マスクの端部には、高さ約2μｍの
段差すなわち第１水平面２１と、第２水平面２２
とに連なる傾斜面２２が形成される。この傾斜面
２２の傾斜角度θは、たとえばHcl：H2O＝４：
１のエツチング液でエツチングした場合、約28度
となる。このような段差を有する基板２０上に、
有機金属化学蒸着法（MOCVD法）を用いて、
ｎ型不純物濃度がたとえば５×117cm3である7μｍ
厚のバツフア層２４を、第１水平面２１、傾斜面
２２および第２水平面２３上に全面に亘つて成長
させる。さらに同じ方法でバツフア層２４上に、
不純物が添加されていないIn1−xGaxAs1−yPy
（０≦ｘ≦0.5、０≦ｙ≦１）から成る活性層２５
と、Ｐ型不純物濃度が５×1017cm-3であるクラツ
ド層２６とを成長させた後、〈011〉方向にストラ
イプ電極２７を形成するとともに、基板２０側に
共通電極２８を形成する。その後、ストライプ電
極２７に対して垂直方向に反応性イオンビームエ
ツチング（RIBE法）により凹溝２９を形成し、
前述のようにレーザ発振部３１と受光部３２とを
有する半導体レーザ装置３０を得ることかでき
る。
の断面図である。半導体レーザ装置３０を製造す
るにあたつては、ｎ−InP基板２０の第２水平面
２３をマスクして、基板２０（100）面をHcl系
のエツチヤントを用いて、〈011〉方向にエツチン
グを行なう。マスクの端部には、高さ約2μｍの
段差すなわち第１水平面２１と、第２水平面２２
とに連なる傾斜面２２が形成される。この傾斜面
２２の傾斜角度θは、たとえばHcl：H2O＝４：
１のエツチング液でエツチングした場合、約28度
となる。このような段差を有する基板２０上に、
有機金属化学蒸着法（MOCVD法）を用いて、
ｎ型不純物濃度がたとえば５×117cm3である7μｍ
厚のバツフア層２４を、第１水平面２１、傾斜面
２２および第２水平面２３上に全面に亘つて成長
させる。さらに同じ方法でバツフア層２４上に、
不純物が添加されていないIn1−xGaxAs1−yPy
（０≦ｘ≦0.5、０≦ｙ≦１）から成る活性層２５
と、Ｐ型不純物濃度が５×1017cm-3であるクラツ
ド層２６とを成長させた後、〈011〉方向にストラ
イプ電極２７を形成するとともに、基板２０側に
共通電極２８を形成する。その後、ストライプ電
極２７に対して垂直方向に反応性イオンビームエ
ツチング（RIBE法）により凹溝２９を形成し、
前述のようにレーザ発振部３１と受光部３２とを
有する半導体レーザ装置３０を得ることかでき
る。
レーザ発振部３１は、基板２０の第１水平面２
１上に積層形成された平坦状のバツフア層２４
と、発光層２５と、クラツド層２６と、個別電極
２７ａとによつて構成される。また受光部３２
は、傾斜面２２および第２水平面２３上に形成さ
れた段差状のバツフア層２４と、光検出層２５ｂ
と、クラツド層２６と、個別電極２７ｂとによつ
て構成される。
１上に積層形成された平坦状のバツフア層２４
と、発光層２５と、クラツド層２６と、個別電極
２７ａとによつて構成される。また受光部３２
は、傾斜面２２および第２水平面２３上に形成さ
れた段差状のバツフア層２４と、光検出層２５ｂ
と、クラツド層２６と、個別電極２７ｂとによつ
て構成される。
レーザ発振部３１のへき開面からのレーザ光
は、凹溝２９内で約23度〜28度の広がり角をもつ
て放散される。このレーザ光は、広がりをもつた
状態で受光部３２の光検出層２５ｂの受光面２５
ｃから入射される。光検出層２５ｂの光吸収断面
は、受光面２５ｃに連なる第１水平部３３と、第
１水平部３３に連なり、基板２０の傾斜面２２と
平行な角度すなわち28度で傾斜する傾斜部３４
と、傾斜部３４に連なる第２水平部３５とから成
る。このように光検出層２５ｂの光吸収断面を屈
曲させるようにしたことによつて、従来の平坦な
場合に比べてその光吸収量を大きくすることがで
きる。したがつて受光部３２の検出感度を高くす
ることができる。
は、凹溝２９内で約23度〜28度の広がり角をもつ
て放散される。このレーザ光は、広がりをもつた
状態で受光部３２の光検出層２５ｂの受光面２５
ｃから入射される。光検出層２５ｂの光吸収断面
は、受光面２５ｃに連なる第１水平部３３と、第
１水平部３３に連なり、基板２０の傾斜面２２と
平行な角度すなわち28度で傾斜する傾斜部３４
と、傾斜部３４に連なる第２水平部３５とから成
る。このように光検出層２５ｂの光吸収断面を屈
曲させるようにしたことによつて、従来の平坦な
場合に比べてその光吸収量を大きくすることがで
きる。したがつて受光部３２の検出感度を高くす
ることができる。
本発明者の実験によれば、光検出層２５ｂの傾
斜部３４の傾斜角度を、約28度とした場合、レー
ザ発振部３１の性能を犠牲にすることなく、受光
部３２の出力を従来よりも数倍大きくすることが
できることが確認された。一方、レーザ発振部３
１のへき開面から出たレーザ光の広がり角度は、
半値半幅でおよそ23〜28度であるため、できるだ
け多くの光を受光部３２の光検出層２５ｂに入射
させるために、本実施例では、その光検出層２５
ｂの厚みを7μｍの値に設定している。
斜部３４の傾斜角度を、約28度とした場合、レー
ザ発振部３１の性能を犠牲にすることなく、受光
部３２の出力を従来よりも数倍大きくすることが
できることが確認された。一方、レーザ発振部３
１のへき開面から出たレーザ光の広がり角度は、
半値半幅でおよそ23〜28度であるため、できるだ
け多くの光を受光部３２の光検出層２５ｂに入射
させるために、本実施例では、その光検出層２５
ｂの厚みを7μｍの値に設定している。
このように受光部３２の光検出層２５ｂに傾斜
部３４を形成することによつて、以下に示す利点
を得ることができる。
部３４を形成することによつて、以下に示す利点
を得ることができる。
(1) 受光部３２の出力が大となり、その結果レー
ザ光出力の安定化のための信号の信号対雑音比
も向上し、レーザ光出力の安定化を向上させる
ことができる。
ザ光出力の安定化のための信号の信号対雑音比
も向上し、レーザ光出力の安定化を向上させる
ことができる。
(2) レーザ発振部３１と受光部３２とを、同じ半
導体層によつて形成したことによつて、同一基
板２０上への集積化が可能となるため、装置の
小形化および高信頼性の向上を図ることができ
る。
導体層によつて形成したことによつて、同一基
板２０上への集積化が可能となるため、装置の
小形化および高信頼性の向上を図ることができ
る。
(3) Hcl系のエツチングによつて容易に半導体基
板２０に段差を形成することができるので、生
産工程の複雑化を可及的に防ぐことができる。
板２０に段差を形成することができるので、生
産工程の複雑化を可及的に防ぐことができる。
本発明に従う半導体レーザ装置は、通信レーザ
など、広範囲の技術分野に亘つて実施されること
ができる。
など、広範囲の技術分野に亘つて実施されること
ができる。
前述の実施例におけるバツフア層２４と活性層
２５とクラツド層２６とを形成するために、前述
のMOCVD法だけでなく、たとえば分子線エピ
タキシー法、MBE法、VPE法、MOMBE法、
CBE法等であつてもよい。受光部３２における
傾斜面２２は、レーザ発振部３０から遠去かるに
つれて（すなわち第１図の右方になるつれて）、
厚み方向（第１図の上下方向）に隆起して、レー
ザ発振部３０の平面２１に対して傾斜している。
２５とクラツド層２６とを形成するために、前述
のMOCVD法だけでなく、たとえば分子線エピ
タキシー法、MBE法、VPE法、MOMBE法、
CBE法等であつてもよい。受光部３２における
傾斜面２２は、レーザ発振部３０から遠去かるに
つれて（すなわち第１図の右方になるつれて）、
厚み方向（第１図の上下方向）に隆起して、レー
ザ発振部３０の平面２１に対して傾斜している。
効 果
以上のように本発明によれば、受光部の活性層
をレーザ発振部の活性層を含む平面に対して傾斜
するようにしたことによつて、受光部の検出感度
の向上を図ることができる。これによつて小形で
しかも高信頼性を有する半導体レーザ装置を得る
ことができる。
をレーザ発振部の活性層を含む平面に対して傾斜
するようにしたことによつて、受光部の検出感度
の向上を図ることができる。これによつて小形で
しかも高信頼性を有する半導体レーザ装置を得る
ことができる。
第１図は本発明に従う半導体レーザ装置３０の
断面図、第２図は先行技術を説明するための図で
ある。 １，３０……半導体レーザ装置、２，２０……
基板、３，２４……バツフア層、４，２５……活
性層、５，２６……クラツド層、６，７，８，２
７，２８……電極、９，２９……凹溝、１０，３
１……レーザ発振部、１１，３２……受光部。
断面図、第２図は先行技術を説明するための図で
ある。 １，３０……半導体レーザ装置、２，２０……
基板、３，２４……バツフア層、４，２５……活
性層、５，２６……クラツド層、６，７，８，２
７，２８……電極、９，２９……凹溝、１０，３
１……レーザ発振部、１１，３２……受光部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振部３０と受光部３２とに亘つて形
成され、受光部３２では、レーザ発振部３０から
遠去かるにつれて厚み方向に隆起してレーザ発振
部３０の平面２１に対して傾斜した傾斜面２２が
形成される第１導電形式の半導体層２０，２４
と、 半導体層２０，２４上に形成され、レーザ発振
部３０と受光部３２とに亘つて形成される活性層
２５と、 活性層２５上に形成され、第１導電形式とは異
なる第２導電形式のクラツド層２６とを含み、 レーザ発振部３０と受光部３２との間には、半
導体層２０，２４の厚み方向の一部分まで達する
深さを有する凹溝２９が形成されていることを特
徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60154717A JPS6215878A (ja) | 1985-07-12 | 1985-07-12 | 半導体レ−ザ装置 |
| DE8686305222T DE3668099D1 (de) | 1985-07-12 | 1986-07-07 | Laserhalbleiteranordnung. |
| EP86305222A EP0208527B1 (en) | 1985-07-12 | 1986-07-07 | A semiconductor laser apparatus |
| US06/880,167 US4771434A (en) | 1985-07-12 | 1987-06-30 | Semiconductor laser device with an integrated light-detecting area |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Patent Citations (2)
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