(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極と；
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成された、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域とを有するレーザダイオードであって、
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の厚さを、また前記第１２の端面において前記第１の厚さよりも実質的に小さい第２の厚さを有することを特徴とするレーザダイオード。
【請求項２】
前記一対の埋め込み領域は、前記第１の導電型を有する半導体層よりなることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード。
【請求項３】
前記一対の埋め込み領域は、高抵抗半導体層よりなることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオード。
【請求項４】
前記一対の埋め込み領域の各々と、前記リッジ領域と、前記第２のクラッド層とは実質的に同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載のレーザダイオード。
【請求項５】
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極と；
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成された、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域とを有するレーザダイオードであって、
前記一対の埋め込み領域の各々は、その厚さが前記第１１の端面から前記第１２の端面まで、連続的に減少することを特徴とするレーザダイオード。
【請求項６】
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の幅を、また前記第１２の端面において前記第１の幅よりも実質的に大きい第２の幅を有することを特徴とする請求項１から５のうち何れか一項記載のレーザダイオード。
【請求項７】
前記一対の埋め込み層は、前記基板の格子定数に対するずれが−０．０３％以内の範囲におさまる格子定数を有する半導体よりなることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項記載のレーザダイオード。
【請求項８】
さらに、前記第１，第３，第５，第７，第９および第１１の端面上に反射防止膜を担持し、前記第２，第４，第６，第８，第１０および第１２の端面上に反射膜を担持したことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項記載のレーザダイオード。
【請求項９】
リッジ型ストライプレーザダイオードの製造方法において、
第１の端面から第２の端面まで延在する第１の導電型を有する半導体基板上に、前記第１の導電型を有する第１の半導体層を、第１のクラッド層として、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記第１のクラッド層上に、レーザダイオードの活性層を、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記活性層上に、第２の逆導電型を有する第２の半導体層を、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記半導体層上に、第１のマスクパターンを、前記第１の端面から前記第２の端面まで実質的に一定の幅で延在するように、また前記第１のマスクパターンの両側に、前記第１の端面において第１の幅を有し前記第２の端面で前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２のマスクパターンを、前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとの間に、前記第１の端面において第３の幅を有し前記第２の端面で前記第３の幅よりも大きい第４の幅を有する開口部が画成されるように形成する工程と；
前記マスクパターンをマスクとして使い、前記第２の半導体層を前記第２の半導体層の下部を残してエッチングし、前記活性層上に、前記第１の端面から前記第２の端面まで実質的に一定の幅で延在するリッジ部と、前記リッジ部の両側に前記第１の端面において前記第３の幅に対応する幅を有し前記第２の端面において前記第４の幅に対応する幅を有する一対の溝部とを備えた第２のクラッド層を形成する工程と；
前記一対の溝部の各々の上に第３の半導体層を、前記第３の半導体層が前記第１の端面において前記リッジ部の高さを越えない第１の厚さを有し、前記第２の端面において前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有するように堆積する工程とを特徴とするレーザダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記第３の半導体層を形成する工程は、前記リッジ部の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する半導体を前記第３の半導体層として前記溝部上に堆積する工程を含むことを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記第３の半導体層を形成する工程は、前記第１の導電型を有する半導体層を、前記第３の半導体層として、前記溝部上に堆積する工程を含むことを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法。
【請求項１２】
前記第３の半導体層を形成する工程は、高抵抗率を有する半導体層を、前記第３の半導体層として、前記溝部上に堆積する工程を含むことをとっく長とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法。
【請求項１３】
前記第２の半導体層を堆積する工程は、第１の亜層を堆積する工程と、前記第１の亜層上に組成の異なったエッチングストッパ層を堆積する工程と、前記エッチングストッパ層上に前記第１の亜層と実質的に同一の組成を有する第２の亜層を堆積する工程とよりなり、前記エッチング工程は、前記第２の亜層を前記エッチングストッパ層に対して選択的に除去する選択エッチング工程よりなることを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法。
【請求項１４】
第１の端に入射した第１の波長の光信号を伝送し、これを第２の端から出射させる第１の光ファイバと；一端を、前記第１の光ファイバに、前記第１の端と前記第２の端との間において光学的に結合された第２の光ファイバと；前記第２の光ファイバの他端に光学的に結合され、前記第１の波長よりも短い第２の波長で発振するレーザダイオードとよりなる光通信システムにおいて：
前記レーザダイオードは、
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記第１，第３，第５，第７および第９の端面上に形成された反射防止膜と；
前記第２，第４，第６，第８および第１０の端面上形成された反射膜と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極とよりなり、
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域を、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成され；
前記反射防止膜は前記第１１の端面を覆い；
前記反射膜は前記第１２の端面を覆い、
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の厚さを、また前記第１２の端面において前記第１の厚さよりも実質的に小さい第２の厚さを有することを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般に光半導体装置に関し、特に光通信システムにおいて有用なレーザダイオードおよびその製造方法、さらにかかるレーザダイオードを使った光通信システムに関する。
【０００２】
光ファイバを使って情報を伝達する光通信システムでは、光信号が光ファイバ中を伝送されるのに伴って発生する光損失を補償するために、中継器が設けられている。かかる中継器では、一般に光信号をがいったん電気信号に変換し、増幅した後再び光信号に変換する構成が使われている。しかし、このような構成の中継器は光−電気変換器および電気−光変換器を必要とし、構成が複雑であるため、海底光ケーブルの中継器等、故障が生じた場合に容易にアクセスできないような用途では、信頼性の点で問題がある。
【０００３】
これに対し、光ファイバ中の光信号を、そのまま光増幅する光中継器も提案されている。かかる光中継器には、一端に入射した光信号を他端から出射するまでの間に誘導放出により増幅するレーザダイオードに類似した構成の光増幅器や、光ファイバ中に誘導放出を誘起し、光信号が光ファイバ中を伝送されている間に光増幅を行う構成の光ファイバ増幅器が含まれる。後者の構成の光ファイバ増幅器では、光信号の波長よりも短い波長の励起光が光ファイバ中に注入され、光ファイバ中のキャリアを、光信号よりも高いエネルギ準位に励起する。その結果、より低いエネルギの光信号が光ファイバ中に入射すると誘導放出が生じ、光信号の増幅が生じる。かかる光ファイバ増幅器では、光ファイバと結合された場合に効率良く励起光を光ファイバ中に注入できるコヒーレント光源が必要である。かかるコヒーレント光源として、小型・堅牢で、消費電力が小さく、信頼性の高いレーザダイオードが適している。
【０００４】
【従来の技術】
図１０は、従来より一般的に使われている、いわゆるリッジ型レーザダイオードの構成を示す。
図１０を参照するに、レーザダイオードはｎ型半導体基板、典型的にはＧａＡｓ等のｎ型にドープされたＩＩＩ−Ｖ  族化合物半導体基板１上に構成され、前記基板１上に形成されたｎ型下側クラッド層２と、前記クラッド層２上に形成された非ドープ活性層３と、前記活性層３上に形成されたｐ型上側クラッド層４とよりなり、クラッド層４には、活性層３中に注入される駆動電流を狭搾するため、活性層３中の発光領域に対応して、層４の底部を除き、メサ４ａが形成されている。また、メサ４ａ上には抵抗を減少させ駆動電流の注入を促進するためにｎ＋  型コンタクト層５が形成される。さらに、上側クラッド層４およびコンタクト層５はＳｉＯ２  あるいはＳｉＮよりなる絶縁膜６により保護され、絶縁膜６中に前記メサ４ａに対応して形成されたコンタクトホール６ａを介して、絶縁膜６上に形成された上側電極７が前記コンタクト層５と接触する。さらに、基板１の下主面には別の電極８が形成される。かかる構成のレーザダイオードでは、電極７からコンタクトホール６ａおよびコンタクト層５を介してメサ領域４ａに注入された駆動電流が、活性層３中のうちメサ領域４ａ直下の部分に集中的に注入され、発光を生じる。かかる構成のレーザダイオードでは、メサ領域４ａおよびその上のコンタクト層５はいわゆるリッジ構造を形成する。
【０００５】
図１１は、かかるレーザダイオードの光出力特性を示す。ただし、図１１中、横軸は駆動電流を、縦軸はレーザダイオードの光出力を示す。図１１よりわかるように、レーザダイオードは駆動電流が約２０ｍＡのところで発振を開始し、駆動電流の増加と共に光出力が増大する。かかるメサ構造による駆動電流の狭搾の結果、レーザ発振のしきい値が実質的に低下し、効率的なレーザ発振が得られる。また、図１０のレーザダイオードでは、リッジを構成するメサ構造４ａおよび層５の両側が低屈折率の空気であるため、活性層３中で発生した光も高屈折率のリッジ近傍の領域に閉じ込められる（屈折率導波）。その結果、活性層４中における誘導放出が促進される。ただし、図１１の特性は、リッジの幅を５μｍ、前記メサ４ａを除いたクラッド層４の厚さを１５０ｎｍに設定したレーザダイオードについての結果を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなリッジ型レーザダイオードを光ファイバと光学的に結合する場合、レーザダイオードの出射端側から出射する光ビームが光ファイバのコアに効率的に入射するように、レーザダイオードは、前記出射端側で、出射光の光軸に対して略円形ので単一モードの、大きく広がった近視野像を有するのが好ましい。ところが、図１０の構成のレーザダイオードでは、活性層４中に形成された光がメサ構造４ａを含むリッジ近傍の領域に光学的に閉じ込められるため、かかる横方向の光閉じ込めを生じる境界条件に関連して、基本横モード以外の高次のモードでもレーザ発振が発生しやすい。より具体的には、駆動電流が発振しきいを越えた直後にはレーザダイオードは理想的な近視野像を有する基本横モードで発振するが、駆動電流がさらに増加すると、強力な出力光が活性層中においてキャリアの枯渇を誘起するいわゆるホールバーニング効果を生じ、図１０の断面図上において、活性層３中における発光位置がリッジ近傍において様々に移動する。これはいわゆるモードホッピングとして知られている。図１１の光出力特性では、かかる多重モードによるレーザ発振の効果が重畳されており、その結果、見かけ上光出力が駆動電流と共に単調かつ滑らか増加する光出力特性曲線が示されている。
【０００７】
かかる多重モード発振が生じると、レーザダイオードの出射端から出射される光ビームの近視野像は大きく乱れてしまい、光ファイバへのレーザ出力光の注入効率が実質的に減少してしまう。また、かかる近視野像はレーザダイオードの光出力レベルすなわち駆動電力に応じて変化するため、レーザダイオードの出力光を光ファイバの他端で観測した場合、観測される光出力レベルがレーザダイオードの駆動電力に対して不規則に変化するように見える。このように、図１０に示す通常の構成のレーザダイオードでは、光ファイバへの効率的な光学的結合は困難である。
【０００８】
このような、リッジとその両側の空間との間に大きな屈折率差が存在する屈折率導波型のレーザダイオードでは、かかる多重モード発振を抑圧するためにはリッジの幅を可能な限り狭くする必要があるが、５ミクロン以下にリッジの幅を狭めると単位面積当たりの光強度が過大になり、レーザダイオードの破壊を招いてしまう。
【０００９】
このような、従来のレーザダイオードの問題点を解決するため、図１２に示すような、リッジ構造近傍における光閉じ込めの効果を弱めた構成のレーザダイオードが提案されている。ただし、図１２中、図１０に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００１０】
図１２を参照するに、図示の構成のレーザダイオードでは、上側クラッド層４の上部に図１０のメサ構造４ａよりも幅の広いメサ構造４ｂが形成され、リッジ構造が、かかるメサ構造４ｂおよびその上のコンタクト層５により形成される。かかる構成のレーザダイオードでは、クラッド層４の厚さがリッジ以外の部分においても図１０の構造におけるよりも厚く、約４００ｎｍの厚さに設定される。このため、図１２のレーザダイオードでは、屈折率導波による光の横方向への閉じ込めは図１０の構造のものに比べて実質的に弱い。その結果、図１２のレーザダイオードでは、リッジの幅が広くても、基本横モードでのレーザ発振を実現しやすい。
【００１１】
しかし、図１２のレーザダイオードでは、先にも説明したように、リッジ両側のクラッド層４の厚さが厚いため、前記メサ構造４ｂを介して注入された駆動電流が直接に活性層に注入されずクラッド層４中を側方に拡散しやすい問題点が存在する。このように側方に拡散した駆動電流は、前記リッジ外の領域で活性層４に注入され、利得導波モードのホールバーニングを誘起する。その結果、レーザダイオード中に、利得導波モードの高次モード発振が生じ、駆動電流の活性層４への注入が不安定になり、図１３に示すように光出力特性に不規則な変化が発生する。かかる光出力特性の揺らぎに伴って出射光の近視野像も変化し、その結果レーザダイオードと光ファイバとの間の光結合が変化してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は上記の課題を解決した、新規で有用なレーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システムを提供することを概括的目的とする。
本発明のより具体的な目的は、光ファイバとの間の光結合を向上させたレーザダイオード、その製造方法、およびかかるレーザダイオードを使った光通信システムを提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、リッジ型レーザダイオードにおいて、横方向への光閉じ込めを弱めることにより屈折率導波モードにおける多重モードレーザ発振を抑圧でき、同時にリッジ領域に電流を効率的に狭搾することにより利得導波モードによるレーザ発振を抑圧できるリッジ型レーザダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、
請求項１に記載したように、
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極と；
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成された、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域とを有するレーザダイオードであって、
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の厚さを、また前記第１２の端面において前記第１の厚さよりも実質的に小さい第２の厚さを有することを特徴とするレーザダイオードにより、または
請求項２に記載したように、
前記一対の埋め込み領域は、前記第１の導電型を有する半導体層よりなることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオードにより、または
請求項３に記載したように、
前記一対の埋め込み領域は、高抵抗半導体層よりなることを特徴とする請求項１記載のレーザダイオードにより、または
請求項４に記載したように、
前記一対の埋め込み領域の各々と、前記リッジ領域と、前記第２のクラッド層とは実質的に同一の屈折率を有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項記載のレーザダイオードにより、または
請求項５に記載したように、
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極と；
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成された、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域とを有するレーザダイオードであって、
前記一対の埋め込み領域の各々は、その厚さが前記第１１の端面から前記第１２の端面まで、連続的に減少することを特徴とするレーザダイオードにより、または
請求項６に記載したように、
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の幅を、また前記第１２の端面において前記第１の幅よりも実質的に大きい第２の幅を有することを特徴とする請求項１から５のうち何れか一項記載のレーザダイオードにより、または
請求項７に記載したように、
前記一対の埋め込み層は、前記基板の格子定数に対するずれが−０．０３％以内の範囲におさまる格子定数を有する半導体よりなることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項記載のレーザダイオードにより、または
請求項８に記載したように、
さらに、前記第１，第３，第５，第７，第９および第１１の端面上に反射防止膜を担持し、前記第２，第４，第６，第８，第１０および第１２の端面上に反射膜を担持したことを特徴とする請求項１から７のうちいずれか一項記載のレーザダイオードにより、または
請求項９に記載したように、
リッジ型ストライプレーザダイオードの製造方法において、
第１の端面から第２の端面まで延在する第１の導電型を有する半導体基板上に、前記第１の導電型を有する第１の半導体層を、第１のクラッド層として、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記第１のクラッド層上に、レーザダイオードの活性層を、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記活性層上に、第２の逆導電型を有する第２の半導体層を、前記第１の端面から前記第２の端面まで延在するように形成する工程と；
前記半導体層上に、第１のマスクパターンを、前記第１の端面から前記第２の端面まで実質的に一定の幅で延在するように、また前記第１のマスクパターンの両側に、前記第１の端面において第１の幅を有し前記第２の端面で前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する第２のマスクパターンを、前記第１のマスクパターンと前記第２のマスクパターンとの間に、前記第１の端面において第３の幅を有し前記第２の端面で前記第３の幅よりも大きい第４の幅を有する開口部が画成されるように形成する工程と；
前記マスクパターンをマスクとして使い、前記第２の半導体層を前記第２の半導体層の下部を残してエッチングし、前記活性層上に、前記第１の端面から前記第２の端面まで実質的に一定の幅で延在するリッジ部と、前記リッジ部の両側に前記第１の端面において前記第３の幅に対応する幅を有し前記第２の端面において前記第４の幅に対応する幅を有する一対の溝部とを備えた第２のクラッド層を形成する工程と；
前記一対の溝部の各々の上に第３の半導体層を、前記第３の半導体層が前記第１の端面において前記リッジ部の高さを越えない第１の厚さを有し、前記第２の端面において前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さを有するように堆積する工程とを特徴とするレーザダイオードの製造方法により、または
請求項１０に記載したように、
前記第３の半導体層を形成する工程は、前記リッジ部の屈折率と実質的に等しい屈折率を有する半導体を前記第３の半導体層として前記溝部上に堆積する工程を含むことを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法により、または
請求項１１に記載したように、
前記第３の半導体層を形成する工程は、前記第１の導電型を有する半導体層を、前記第３の半導体層として、前記溝部上に堆積する工程を含むことを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法により、または
請求項１２に記載したように、
前記第３の半導体層を形成する工程は、高抵抗率を有する半導体層を、前記第３の半導体層として、前記溝部上に堆積する工程を含むことをとっく長とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法により、または
請求項１３に記載したように、
前記第２の半導体層を堆積する工程は、第１の亜層を堆積する工程と、前記第１の亜層上に組成の異なったエッチングストッパ層を堆積する工程と、前記エッチングストッパ層上に前記第１の亜層と実質的に同一の組成を有する第２の亜層を堆積する工程とよりなり、前記エッチング工程は、前記第２の亜層を前記エッチングストッパ層に対して選択的に除去する選択エッチング工程よりなることを特徴とする請求項９記載のレーザダイオードの製造方法により、または
請求項１４に記載したように、
第１の端に入射した第１の波長の光信号を伝送し、これを第２の端から出射させる第１の光ファイバと；一端を、前記第１の光ファイバに、前記第１の端と前記第２の端との間において光学的に結合された第２の光ファイバと；前記第２の光ファイバの他端に光学的に結合され、前記第１の波長よりも短い第２の波長で発振するレーザダイオードとよりなる光通信システムにおいて：
前記レーザダイオードは、
軸方向に、第１の端面から第２の端面まで延在し、第１の導電型を有する半導体基板と；
前記半導体基板上に形成され、前記軸方向に、前記第１の端面に対応する第３の端面から前記第２の端面に対応する第４の端面まで延在し、前記第１の導電型を有する第１のクラッド層と；
前記第１のクラッド層上に形成され、前記軸方向に、前記第３の端面に対応する第５の端面から前記第４の端面に対応する第６の端面まで延在し、誘導放出により光ビームを形成する活性層と；
前記活性層上に形成され、前記軸方向に、前記第５の端面に対応する第７の端面から前記第６の端面に対応する第８の端面まで延在し、前記第１の導電型とは逆の第２の導電型を有する第２のクラッド層と；
前記第２のクラッド層上に上方に突出するように形成され、前記軸方向に、前記第７の端面に対応する第９の端面から前記第８の端面に対応する第１０の端面まで延在し、前記第２の導電型を有するリッジ領域と；
前記第１，第３，第５，第７および第９の端面上に形成された反射防止膜と；
前記第２，第４，第６，第８および第１０の端面上形成された反射膜と；
前記基板に電気的に接続され、前記活性層に第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と；
前記リッジ領域に電気的に接続され、前記活性層に前記リッジ領域を介して第２の逆極性のキャリアを注入する第２の電極とよりなり、
前記第２のクラッド層上の前記リッジ領域の両側に、前記軸方向に前記第９の端面に対応する第１１の端面から前記第１０の端面に対応する第１２の端面まで延在し、前記第２のクラッド層に流れる電流を阻止する一対の埋め込み領域を、前記リッジ領域の高さを越えないような厚さに形成され；
前記反射防止膜は前記第１１の端面を覆い；
前記反射膜は前記第１２の端面を覆い、
前記一対の埋め込み領域の各々は、前記第１１の端面において第１の厚さを、また前記第１２の端面において前記第１の厚さよりも実質的に小さい第２の厚さを有することを特徴とする光通信システムにより解決する。
【００１５】
【作用】
本発明によれば、レーザダイオード中に形成された光ビームを導波するリッジ領域の両側に、前記リッジと実質的に等しい屈折率を有する埋め込み領域を形成することにより、リッジ領域への光閉じ込めが緩和され、屈折率導波モードにおける多重モードレーザ発振が抑止される。また、かかる埋め込み領域を高抵抗層により構成し、あるいは前記リッジおよび前記第２クラッド層の導電型と逆導電型にドープすることにより、注入された駆動電流を前記リッジ領域に狭搾することが可能になり、駆動電流の拡散に起因する利得導波モードによる高次レーザ発振が抑止される。その結果、レーザダイオードの出射端から出射される光ビームは光軸の回りに集中した略円形の近視野像を生じ、光ビームへの安定な光注入が可能になる。特に、反射防止膜を形成されたレーザダイオードの出射端側で埋め込み層の厚さを厚くすることにより、出射光の近視野像はさらに改善される。
【００１６】
図１は、本発明の原理を説明する図である。ただし、比較のため、図１において先に説明した部分には対応する参照符号を付して説明を省略する。
図１を参照するに、本発明では、前記図１２の構造においてクラッド層４の厚さｔ１  が図１２の場合に比べて実質的に減少され、さらにクラッド層４上のリッジ４ｂの両側の部分にｎ型領域８ａ，８ｂが形成される。かかるｎ型領域８ａおよび８ｂは、隣接するｐ型クラッド層あるいはｐ型リッジ４ｂとの間にｐｎ接合を形成し、その結果リッジ４ｂに注入された駆動電流は、かかるｐｎ接合に伴う空乏層により、図１中に矢印で示したように、リッジ４ｂ中に効果的に狭搾され、リッジ４ｂ直下において活性層３に注入される。すなわち、かかる構成では、層８ａ，８ｂは電流狭搾構造を形成し、リッジ４ｂに注入された駆動電流の横方向への拡散が効果的に抑止する。その結果、活性層３中のリッジ４ｂ外の領域において生じる利得導波モードによるレーザ発振が抑圧される。また、かかるレーザダイオードでは、リッジ４ｂの両側がリッジ４ｂと同等の屈折率を有する層８ａ，８ｂで挟持されるため、リッジ４ｂにおける光閉じ込めは実質的に弱められ、基本横モードでのレーザ発振が得られる。その結果、図１に示したように、光軸の回りに集中した光の界分布、すなわち近視野像が得られる。かかる近視野像を有する光ビームは、光ファイバ中のコアに対して効率的な光結合を達成することができる。
【００１７】
図２は、図１に示した近視野像をより正確に求めた例を示す。
図２を参照するに、計算のモデルとして使った構造は、図２中に点線で示したように、厚さが４００ｎｍのクラッド層４上に、幅が５μｍ、厚さが６００ｎｍのリッジを形成した構造であるが、図１に示したのと同様の近視野像が得られるのがわかる。本発明では、リッジの両側に電流狭搾構造８ａ，８ｂを形成しているため、先にも説明したように、リッジからの横方向への駆動電流の拡散は実質的に生じることがなく、図２に示した以外の発光は無視できる。
【００１８】
本発明によるレーザダイオードは、光ファイバへの光注入を促進するために、図３（Ａ）に示すように、出射端側に反射防止膜９ａを、また他端に反射膜９ｂを設けた構成を有するが、かかる構成のレーザダイオードは、図３（Ｂ）に示すように、軸方向に対して非対称な光強度分布を示す。これは、反射面では入射光と反射光とが逆位相で干渉し打ち消し合うのに対し、出射端ではこのような干渉が生じないためである。ただし図３（Ａ）は、図１のレーザダイオードの、リッジ４ｂを含む縦断面図を示す。簡単のため、図３（Ａ）では、基板１は図示を省略してある。
【００１９】
誘導放出が起こっている系では、かかる非対称な光強度の分布は、図３（Ｃ）に示すような、キャリア密度分布の不均一を誘起する。すなわち、光強度の大きい領域では、誘導放出によるキャリアの消費が促進されてキャリアの枯渇が生じ、一方光強度の弱い領域ではキャリアが消費されず過剰になる。
【００２０】
キャリアの過剰はプラズマ効果による光吸収を増大させ、その結果レーザダイオードの軸方向に光吸収の分布が形成される。光吸収は屈折率とクラマース−クローニッヒの関係により結ばれており、その結果、レーザダイオード中には、図３（Ｄ）に示す非対称な屈折率分布が形成される。
【００２１】
図３（Ｄ）を参照するに、レーザダイオードは、反射防止膜９ａを形成された出射端において最大の屈折率を有し、反射膜９ｂを形成された反射端において最小の屈折率を有する。そこで、このような構造において、前記層８ａ，８ｂの厚さを、前記出射端における光閉じ込めが最小になるように設定すると、前記反射端においてはリッジ４ｂの両側の層８ａ，８ｂの屈折率の方が高くなり、光の反閉じ込めが生じてしまう。一方、層８ａ，８ｂの厚さを、前記反射端において光閉じ込めも反光閉じ込めも生じないように設定すると、レーザダイオードの出射端において光閉じ込めが生じてしまい、レーザダイオードは多重モードで発振してしまう。
【００２２】
このため、本発明の好ましい実施例においては、前記層８ａ，８ｂの厚さをレーザダイオードの軸方向に沿って変化させ、レーザダイオード全体にわたって光閉じ込めを最適化する。より具体的には、層８ａ，８ｂの厚さを、屈折率の高い出射端側で厚く、また屈折率の低い反射端側で薄くなるように変化させる。その結果、光ファイバへの光結合に最適な、光軸に対して収束した近視野像が得られる。
【００２３】
【実施例】
図４は、本発明の第１実施例によるレーザダイオードの構成を、出射端側から見た端面図である。
図４を参照するに、レーザダイオードは０．９８μｍの光ファイバ増幅器励起光源として使われるもので、出射端から他端の反射端まで、レーザダイオードの軸方向に延在するｎ型ＧａＡｓ基板１１上に構成され、ＩｎＧａＡｓよりなる活性層を有する。
【００２４】
すなわち、基板１１上には、ＧａＡｓ基板に対して格子整合する組成のｎ型ＩｎＧａＰエピタキシャル層よりなるクラッド層１２が１．５〜２．５μｍ、典型的には２．０μｍの厚さで前記出射端から反射端まで形成され、前記クラッド層１２上には、０．９８μｍの波長でレーザ発振を生じる活性構造１３が、前記出射端から反射端まで形成される。図示の実施例では、活性構造１３は３０〜７０ｎｍ、典型的には５０ｎｍの厚さに形成された非ドープＩｎＧａＡｓＰエピタキシャル層よりなる光ガイド層１３ｂと、前記光ガイド層１３ｂ上に６〜８ｎｍ、典型的には７ｎｍの厚さに形成された非ドープＩｎＧａＡｓＰエピタキシャル層よりなる活性層１３ａと、前記活性層上に３０〜７０ｎｍ、典型的には５０ｎｍの厚さに形成された非ドープＩｎＧａＡｓＰエピタキシャル層よりなる光ガイド層１３ｃとよりなる積層体の繰り返しよりなり、前記活性層１３ａは、バンドギャップの大きいバリア層１３ｂおよび１３ｃに挟持された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を形成する。かかるＭＱＷ構造では、状態密度がエネルギ準位と共に階段的に変化するため、バンド下端近傍においても比較的大きな状態密度が保証され、効率的なレーザ発振が得られる。典型的には、活性層１３ａは１〜２回繰り返される。
【００２５】
活性構造１３上には、厚さがｔ１  のｐ型ＩｎＧａＰエピタキシャル層よりなるクラッド層１４１  が、前記出射端から反射端まで形成され、図４の断面図上クラッド層１４１  中央部には、高さｔ２  の順メサ構造１４ａ１  が、前記クラッド層１４１  と同一組成を有するｐ型ＩｎＧａＰエピタキシャル層により、レーザダイオードの軸方向に前記出射端から反射端まで延在するように形成される。さらに、前記クラッド層１４１  上には、これと同一組成のｐ型ＩｎＧａＰエピタキシャル層よりなる逆メサ構造１４ａ２  が、前記出射端から反射端まで形成される。また、前記メサ構造１４ａ１  の両側に離間して、層１４１  と同一の組成を有するｐ型ＩｎＧａＰエピタキシャル層よりなる別の順メサ構造１４２  が形成され、さらに前記順メサ１４２  上には、同一組成のｐ型エピタキシャル層よりなる逆メサ構造１４３  が形成される。
【００２６】
かかる構造では、メサ構造１４ａ１  および１４ａ２  がレーザダイオードのリッジ構造１４ａを形成し、前記メサ構造１４１  ，１４２  は前記リッジ構造１４ａの両側に、構造１４ａから離間したテラス構造を形成する。その結果、リッジ１４ａの両側には一対の溝１４ｃが形成される。また、図示の実施例では、層１４１  の上主面は、メサ１４ａ１  あるいは１４１  を形成する際にエッチングストッパとして使われる厚さが１０ｎｍ以下の薄いｐ型ＧａＡｓ層（図４には図示せず；図５の層１４ｅ）で覆われている。
【００２７】
本発明では、溝１４ｃは幅Ｗを有し、層１４１  と実質的に同一の組成を有するｎ型ＩｎＧａＰあるいは非ドープ高抵抗ＩｎＧａＰよりなる埋め込み層１５ａ，１５ｂが形成されている。前記埋め込み層１５ａ，１５ｂは、図４に示した出射端では前記メサ１４ａ１  ，１４ａ２  よりなるリッジ１４ａの高さを越えないように形成する。
【００２８】
その際、埋め込み層１５ａ，１５ｂの厚さは、図５の縦断面図に示すように、レーザダイオードの出射端で最大に、反射端で最小になるように変化させる。ただし、図５は、図４のレーザダイオードの、埋め込み層１５ａを切る縦断面を示す。図５の構造では、埋め込み層１５ａ，１５ｂの厚さは、前記出射端と反射端との間で略直線的に変化しているのがわかる。かかる、厚さの変化する埋め込み層は、後ほど詳細に説明するように、前記溝１４ｃの幅Ｗを、前記出射端で最小に、また前記反射端で最大になるように設定することで形成できる。
【００２９】
図４の構造では、さらに前記メサ１４ａ２  および１４３  上に、ｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層１６が形成され、さらに、かかるコンタクト層１６を含む構造上に、ＳｉＯ２  絶縁膜１７が一様な厚さで形成される。絶縁膜１７には、前記リッジ１４ａに対応してコンタクト層１６を露出するコンタクトホール１７ａが形成され、さらに前記絶縁膜１７上に電極層１８が、略一様な厚さで堆積される。電極層１８は、その際コンタクトホール１７ａにおいてコンタクト層１６およびその下の半導体層と電気的に接触する。
【００３０】
図４に示す構造では、レーザダイオードの出射端側において、リッジ構造１４ａが、リッジと実質的に同程度の屈折率を有する埋め込み層１５ａ，１５ｂにより挟持されているため、リッジへの光閉じ込めが実質的に弱められる。実際、前記厚さｔ１  を１５０ｎｍ、また前記埋め込み層１５ａ，１５ｂの厚さを２５０ｎｍ、さらにリッジ１４ａの幅を５．０μｍに設定することにより、実質的に単一モードで発振するレーザダイオードを得ることができる。その際、埋め込み層１５ａ，１５ｂの組成は、実際には、層１５ａ，１５ｂの格子定数のＧａＡｓ基板１１に対する格子不整合の値が、０．３％から０．０％の範囲に納まるように設定する。埋め込み層１５ａ，１５ｂの組成をこのように設定することにより、図４の構造中で、層１５ａ，１５ｂは本来の格子定数よりもわずかに大きい格子定数を有するようになり、その結果、層１５ａ，１５ｂの屈折率はリッジ１４ａの屈折率よりもわずかに低くなる。埋め込み層１５ａ，１５ｂの屈折率がリッジ１４ａの屈折率よりもわずかに低くなる結果、リッジには所望の弱い光閉じ込めが生じ、光の反閉じ込めが生じることがない。その結果、光はリッジ１４ａに沿って安定に導波される。
【００３１】
再び図５の縦断面図を参照するに、本発明によるレーザダイオードは出射端に反射防止膜ＡＲが、また他端の反射端には反射膜ＨＲが形成されており、埋め込み層１５ａおよび１５ｂは、厚さｔを、前記反射端と出射端との間で略直線的に変化させている。かかる構成により、リッジ１４ａへの光閉じ込めは、出射端でもっとも弱く、反射端に行くに従って強くなる。かかる軸方向への光閉じ込めの強さの変化に伴い、反射端近傍における利得が増大し、レーザダイオード全体の効率が向上するとともに、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示したレーザ発振の非対称性が軽減される。
【００３２】
いずれにせよ、図４，５に説明した本発明のレーザダイオードにより、出射端側において、出力光の近視野像が向上し、光ファイバに対する安定した高い光結合が実現できる。
次に、図４，５に記載のレーザダイオードの製造工程を、図６（Ａ）〜（Ｃ）、図７（Ｄ）〜（Ｆ）、および図８（Ｇ），（Ｈ）を参照しながら説明する。
【００３３】
まず、図６（Ａ）の工程で、ＧａＡｓ基板１１上に半導体層１２〜１６が順次堆積された積層構造体が形成される。ただし、図６（Ａ）はレーザダイオードの横断面に対応する図である。先にも説明したように、活性層１３は量子井戸層１３ａを上下からバリア層１３ｂ，１３ｃで挟持した構成を有する。また、クラッド層１４１  上には、先にも説明した、エッチングストッパとして作用するｐ型ＧａＡｓ層１４ｅが形成され、ＧａＡｓ層１４ｅ上に、前記ＩｎＧａＰ層１４２  ，１４３  が、単一のエピタキシャル層として、連続した工程で形成される。層１２〜１６の形成は、周知のＭＢＥあるいはＭＯＶＰＥ法によって行えばよい。
【００３４】
次に、図６（Ｂ）の工程で、前記層１６上にマスク２１を、ＳｉＯ２  等の絶縁層の堆積およびそれに引き続くパターニングにより形成する。
図６（Ｃ）は図６（Ｂ）の構造の平面図を示す。ただし、図６（Ｃ）中、出射側端面をｆ１  ，反射側端面をｆ２  で示す。図６（Ｃ）よりわかるように、マスク２１は、前記出射側端面ｆ１  から反射側端面ｆ２  まで一定の幅で延在する第１のマスクパターン２１Ａと、前記パターン２１Ａの第１の側に形成され、端面ｆ１  で最大幅Ｔ１  を、また端面ｆ２  で最小幅Ｔ２  を有する台形形状の第２のマスクパターン２１Ｂと、前記マスクパターン２１Ａに対し前記パターン２１Ｂとは反対側に形成された同様な形状を有するマスクパターン２１Ｃとより形成され、マスクパターン２１Ａと２１Ｂの間、およびマスクパターン２１Ａと２１Ｃの間において半導体層１６の表面が露出する。図６（Ｃ）よりわかるように、露出された層１６の表面も略台形形状を有し、幅Ｗが端面ｆ１  から端面ｆ２  に向かって略直線的に増大する。
【００３５】
次に、このようにマスク２１を形成された半導体積層構造体を、Ｉｎを含む半導体層に対して選択的に作用するウェットエッチングにより処理し、図７（Ｄ）に示すように、中央のリッジ１４ａの両側に、エッチングストッパ１４ｅを露出した溝１４ｃが形成された構造を得る。また、これに伴い、マスクパターン２１Ｂおよび２１Ｃにより保護されている部分にそれぞれテラス構造１４ｂが形成される。
【００３６】
次に、図７（Ｄ）の構造上に、前記マスク２１を残したまま、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ型ＩｎＧａＰあるいは非ドープＩｎＧａＰを堆積し、埋め込み層１５ａ，１５ｂを形成する。その結果、図７（Ｅ）の構造が得られる。さらに、図７（Ｅ）の構造からマスク２１を除去することにより、図４の端面図に対応する、図７（Ｆ）に示す構造が得られる。
【００３７】
図７（Ｅ）あるいは（Ｆ）の構造では、層１５ａ，１５ｂの形成のためマスクパターン２１Ａ〜２１Ｃ上に堆積された原子は、マスクパターン上を側方に移動して溝１４ｃに到達すると考えられ、その結果端面ｆ１  に近い、マスク面積の大きい領域では、層１５ａ，１５ｂは比較的厚く形成される。これに対し、他方の端面ｆ２  に近いマスク面積の小さい領域では層１５ａ，１５ｂの厚さは薄くなる。その結果、溝１４ｃ中において、層１５ａ，１５ｂの厚さは端面ｆ１  で厚く、端面ｆ２  では薄く変化するように形成される。
【００３８】
図８（Ｇ）は、図８（Ｆ）の構造の埋め込み層１５ａ，１５ｂを切る縦断面図を示す。すなわち、図８（Ｇ）の断面図は図５の断面図に対応する。図８（Ｇ）よりわかるように、埋め込み層１５ａ，１５ｂの厚さはレーザダイオードの軸方向に沿って端面ｆ１  から端面ｆ２  に向かって徐々に減少する。
【００３９】
図８（Ｈ）は、図７（Ｆ）および図８（Ｇ）の構造の平面図を示す。図８（Ｈ）よりわかるように、溝１４ｃは図６（Ｃ）に示すマスク２１Ａ，２１Ｂと相似な平面形状を有し、したがって幅Ｗが出射端ｆ１  で最小値Ｗ１  、反射端ｆ２  で最大値Ｗ２  を有する。
【００４０】
図９は本発明のレーザダイオードを励起光源として使った光ファイバ増幅器の構成を示す。
図９を参照するに、光ファイバ増幅器は１．５５μｍ帯の光信号を伝送する光ファイバ３１と、前記光ファイバ３１に光ファイバ３３を光学的に結合する方向性結合器３２とよりなり、光ファイバ３３の一端には本発明による０．９８μｍ帯でレーザ発振するレーザダイオード３４が結合されている。レーザダイオード３４は、先にも説明したように、出射端側で光閉じ込めが弱められたリッジ構造を有し、さらにリッジ構造へ電流を狭搾する電流狭搾構造を有するため、多重モードでのレーザ発振が効果的に抑止され、光ファイバ３３への効率的な光注入が生じる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１および４記載の本発明の特徴によれば、リッジ領域の両側に埋め込み領域を形成することにより、リッジ領域への光閉じ込めが弱められ、その結果幅の広いリッジ構造を有するレーザダイオードを高い出力で動作させても多重モードによるレーザ発振が抑止される。かかる多重モードレーザ発振の抑止に伴い、光軸の回りに集中した近視野像が得られ、光ファイバ中への出力光の注入効率が向上する。またレーザダイオードの特に出射端において光閉じ込めが弱められ、その結果レーザダイオード全体としては光閉じ込めに伴う高い利得を維持しつつ、光ファイバへの結合に理想的な近視野像を、レーザダイオードの出射端において得ることができる。
【００４２】
請求項２および３記載の本発明の特徴によれば、リッジ領域に注入された駆動電流がリッジ領域に効率的に狭搾され、拡散電流により生じる利得導波モードによる多重モードレーザ発振が抑止される。
請求項５記載の本発明の特徴によれば、レーザダイオードの特に出射端において光閉じ込めが弱められ、その結果レーザダイオード全体としては光閉じ込めに伴う高い利得を維持しつつ、光ファイバへの結合に理想的な近視野像を、レーザダイオードの出射端において得ることができる。
【００４３】
請求項６記載の本発明の特徴によれば、前記埋め込み領域の幅を変化させることにより、堆積時に形成される埋め込み領域の厚さを変化させることが可能である。
請求項７記載の本発明の特徴によれば、リッジ領域両側の埋め込み層の格子定数を基板よりもわずかに小さく設定することにより、埋め込み層の密度がリッジ領域よりもや減少する。その結果、リッジ領域の両側を埋め込み領域で挟持しても、光の反閉じ込めが生じることがなく、安定なレーザ発振を実現できる。
【００４４】
請求項８記載の本発明の特徴によれば、レーザダイオードの出射端に反射防止膜を形成し、反射端に反射膜を形成することにより、光ファイバとの結合に適した構成のレーザダイオードを得ることができる。
請求項９記載の本発明の特徴によれば、レーザダイオードの出射端から反射端にかけて厚さが変化する埋め込み層を、リッジ構造の両側に、簡単な堆積工程で形成することができる。
【００４５】
請求項１０記載の本発明の特徴によれば、埋め込み層を、リッジ構造と実質的に等しい屈折率を有する半導体層により形成することにより、レーザダイオードの出力光の近視野像を最適化することができる。
請求項１１，１２記載の本発明の特徴によれば、前記埋め込み層により、効果的な電流狭搾を実現できる。
【００４６】
請求項１３記載の本発明の特徴によれば、リッジ構造と、前記リッジ構造両側の、埋め込み層により充填される溝とを、エッチングストッパを使うことにより、簡単に、精度良く形成することができる。
請求項１４記載の本発明の特徴によれば、光ファイバとの光結合効率の高いレーザダイオードを励起光源として使った、効率の高い光ファイバ増幅器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明により得られる近視野像を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明によるレーザダイオードの軸方向への光強度分布、キャリア密度分布および屈折率分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施例によるレーザダイオードの端面図である。
【図５】図４のレーザダイオードの縦断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、図４のレーザダイオードの製造工程を示す図（その一）である。
【図７】（Ｄ）〜（Ｆ）は、図６のレーザダイオードの製造工程を示す図（その二）である。
【図８】（Ｇ）〜（Ｈ）は、図８のレーザダイオードの製造工程を示す図（その三）である。
【図９】本発明によるレーザダイオードを使った光ファイバ増幅器の構成を示す図である。
【図１０】従来のリッジ型レーザダイオードの構成を示す断面図である。
【図１１】図１０のレーザダイオードの光出力特性曲線を示す図である。
【図１２】従来の、別のリッジ型レーザダイオードの構成を示す断面図である。
【図１３】図１２のレーザダイオードの光出力特性曲線を示す図である。
【符号の説明】
１，１１  基板
２，１２  下側クラッド層
３，１３  活性層
４，１４１    上側クラッド層
４ａ，４ｂ，１４ａ１  ，１４ａ２    上側クラッドメサ
５，１６  コンタクト層
６，１７  絶縁層
６ａ，１７ａ  コンタクトホール
７，８，１８，１９  電極層
８ａ，８ｂ，１５ａ，１５ｂ  埋め込み層
９ａ，ＡＲ  反射防止膜
９ｂ，ＨＲ  反射膜
１３ａ  量子井戸層
１３ｂ，１３ｃ  バリア層
１４ａ  リッジ構造
１４ｂ，１４２  ，１４３    テラス構造
１４ｃ  溝
２１  マスク
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  マスクパターン
３１，３３  光ファイバ
３２  方向性結合器
３４  レーザダイオード
ｆ１    出射端面
ｆ２    反射端面
【図１】
0003558717.tif 000002
【図２】
0003558717.tif 000003
【図３】
0003558717.tif 000004
【図４】
0003558717.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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