(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層とは反対の導電型を有する第２のクラッド層と、
前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層によって挟まれ、前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層のうちの少なくとも一方の側の表面が周期的な凹凸形状を有するとともに、膜厚が周期的に変化する活性層と、
前記活性層の凹領域に設けられ、前記第１のクラット層及び前記第２のクラッド層を流れる電流を狭窄して、選択的に前記活性層の凸領域へと導く電流ブロック層とを有し、
前記凹領域は、前記活性層の途中まで形成され、
前記電流ブロック層が、前記活性層の凹領域が形成された前記第１のクラッド層又は前記第２のクラッド層のいずれかに対して反対の導電型を有する半導体層により構成されたことを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項２】
前記活性層の凹領域内の前記電流ブロック層と前記活性層の間の領域に設けられ、前記電流ブロック層に対して反対の導電型を有する埋め込み層を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項３】
前記電流ブロック層が前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層よりもバンドギャップの小さい半導体層により構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項４】
前記電流ブロック層を構成する半導体層の組成が、前記活性層の凹領域に埋め込まれた半導体層の平均屈折率が前記活性層の凸領域の平均屈折率と実質的に等しくなる組成であることを特徴とする請求項１乃至３記載の分布帰還型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上側及び下側のクラッド層によって挟まれた活性層と、前記活性層に沿って形成された回折格子を備えた分布帰還型半導体レーザに関するものであり、特に、安定な単一モード発振が可能であり、更に高出力動作が可能であるような構造上の特徴を有する分布帰還型半導体レーザに関するものである。
【０００２】
近年、大容量のデータを長距離にわたって伝送することが可能な幹線系光通信システムが急ピッチで整備され、これに伴い、その光通信用光源には、優れた発振の単一波長性と高出力動作の双方をともに満たすことが求められている。
【０００３】
従来、このような必要とされる特性を実現することができる光源として、分布帰還型半導体レーザ（以下、ＤＦＢレーザと称する。）、とりわけ、レーザ共振器内の光導波路中に形成された活性層に沿って、凹凸を有し、更に共振器内の中央付近にλ／４の位相シフト領域を設けた回折格子を備えた、λ／４シフトＤＦＢレーザが用いられてきた。
【０００４】
しかしながら、上述の屈折率結合型ＤＦＢレーザにおいては、単一モード発振の安定性と高出力動作を両立させることが困難である、外部からの反射戻り光に対する耐性が小さいなどの問題点が存在するため、このような屈折率結合型ＤＦＢレーザの問題点を克服するためのＤＦＢレーザとして、利得結合型のＤＦＢレーザが提案され、現在その開発が活発に進められている。
【０００５】
【従来の技術】
利得結合型のＤＦＢレーザにおいては、光の導波方向に対して利得の周期的な摂動を加えることにより、発振波長のモード選択性を高めており、屈折率結合型ＤＦＢレーザにおける位相シフト領域や共振器端面に無反射膜がない場合でも、安定した単一モード発振が可能である。加えて、外部からの反射戻り光に対しても大きな耐性を有することが実験的に確認されている。
【０００６】
また、無反射膜なしで安定した単一モード発振が可能であることから、レーザの両端面に反射率の異なる無反射膜及び高反射率膜を設けることができるので、高出力動作が可能である。
【０００７】
ここで、利得結合型ＤＦＢレーザのうち、本発明に関係があると思われる第１の従来例について図８を参照しながら説明する。
【０００８】
図８（ａ）は第１の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図であり、図中、３１はｎ型ＩｎＰクラッド層、３２は多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層、３３はｐ型ＩｎＰクラッド層、３４はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層を表し、矢印を付した曲線は電流の流れを模式的に示したものである。また、図８（ｂ）〜（ｄ）は図８（ａ）の断面図の構造に対応した、利得、屈折率及び光電界強度の光の導波方向の分布をそれぞれ示したものである。
【０００９】
図８のＤＦＢレーザでは、ｐ型クラッド層３３の中に、均一な膜厚で形成された活性層３２から一定の距離をおいてｎ型層３４が周期的に形成されている。このｎ型層３４はｐ型層３３の中に埋め込まれているため、電流ブロック層としての役割を果たす。
【００１０】
このｎ型電流ブロック層３４の作用により、電流は各電流ブロック層の間の領域に狭窄されるので、活性層３２に流れ込む電流密度の分布は、図８（ａ）に模式的に示したように電流ブロック層３４の直下の活性層領域では低下し、逆にその上に電流ブロック層３４がない領域では高くなる。
【００１１】
このことに起因して、図８のＤＦＢレーザでは図８（ｂ）に示したように周期的な利得分布が形成されるので、利得結合が生じ、利得結合型のＤＦＢレーザとして動作するようになる。
【００１２】
次に、利得結合型ＤＦＢレーザのうち、本発明に関係があると思われる第２の従来例について図９を参照しながら説明する。
【００１３】
図９（ａ）は第２の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図であり、図中、図８で示したものと同一のものは同一の記号で示してある。また、図８の場合と同様に、図９（ｂ）〜（ｄ）は図９（ａ）の断面図の構造に対応した、利得、屈折率及び光電界強度の光の導波方向の分布を示したものである。
【００１４】
図９のＤＦＢレーザでは、活性層自体が周期的にエッチングされて、図９（ａ）に示したような周期的な凹凸形状に加工されており、光の導波方向に対して活性層の膜厚が周期的に変化するような形状になっている。そして、活性層の膜厚が厚い領域（凸領域）では薄い領域（凹領域）よりも大きな利得が発生する。
【００１５】
このことに起因して、図９のＤＦＢレーザでは、図９（ｂ）に示したように周期的な利得分布が形成されるので、利得結合が生じ、利得結合型のＤＦＢレーザとして動作するようになる。
【００１６】
次に、利得結合型ＤＦＢレーザのうち、本発明に関係があると思われる第３の従来例について図１０を参照しながら説明する。（必要ならば、米国特許5，４５２，３１８号公報を参照。）
図１０は第３の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に垂直な方向の断面図であり、図中、図８及び９で示したものと同一のものは同一の記号で示してあり、３５は埋め込み層である。
【００１７】
図１０のＤＦＢレーザは、図９の第２の従来例のＤＦＢレーザとほぼ同様の構造を有するものであるが、周期的な凹凸形状を有する活性層３２の凹領域がｐ型ＩｎＰクラッド層３３よりもバンドギャップの小さい、すなわち屈折率の大きい四元系の半導体材料であるｐ型ＩｎＧａＡｓＰにより埋め込まれている点で相違する。
【００１８】
更に、図１０のＤＦＢレーザでは、活性層の凹領域に形成したＩｎＧａＡｓＰ埋め込み層３５の組成を、埋め込み層３５の屈折率が活性層３２の平均屈折率に近い値になるように調整することにより、光の導波方向に生じる屈折率の分布が小さくなるようにしている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の第１乃至３の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの構造にはそれぞれ問題点がある。
【００２０】
まず、第１の従来例のＤＦＢレーザでは、実際上、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を大きくすることは困難であるという問題点がある。このことはレーザ発振の単一波長性にばらつきを生じさせ、単一モード発振の安定性を低下させる原因となる。
【００２１】
すなわち、ｐ型クラッド層３３をエッチングして電流ブロック層３４を形成するための溝を形成する工程において、活性層３２までエッチングが及ぶのを防止するために、活性層３２の残し膜厚に対しては一定の大きさのマージンを確保する必要があり、実際には電流ブロック層３４と活性層３２の間の距離を小さくすることが困難である。
【００２２】
このため、電流ブロック層３４による電流の狭窄効果が不十分となり、図８（ａ）に示したように、電流ブロック層３４の直下の領域への電流の拡がりが生じるため、電流ブロック層３４のない領域とその直下の領域との間の注入される電流密度の差を十分に大きくすることができない。従って、光の導波方向に十分大きな利得分布を形成することができず、大きな利得結合の成分を得ることができなくなる。
【００２３】
加えて、第１の従来例のＤＦＢレーザでは、利得結合の成分のほかに屈折率結合の成分も無視することができない大きさで存在する。
【００２４】
すなわち、上述のように電流ブロック層３４のない領域では電流ブロック層３４の直下の領域に比べて多くの電流が注入されて、キャリア密度が大きくなるので、プラズマ効果により電流ブロック層３４のない領域の屈折率がその直下の領域の屈折率に比べて相対的に小さくなってしまう。このため、図８（ｃ）に示したように、利得の周期的分布と同時に屈折率の周期的分布も生じてしまうので、屈折率結合の成分も生じてしまう。
【００２５】
以上のことから、第１の従来例のＤＦＢレーザでは、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を大きくすることができない。
【００２６】
また、第１の従来例のＤＦＢレーザでは、注入した電流に対する発振効率を大きくすることができず、しきい値電流が上昇してしまうという問題点がある。
【００２７】
すなわち、一般にレーザ共振器内部に形成される光電界の定在波は相対的に屈折率の高い領域に多く形成されるので、屈折率分布が存在する場合に、同一の電流注入量で高効率で発振させるためには、屈折率分布の位相は利得分布と同相であることが望ましい。
【００２８】
しかしながら、第１の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザでは、図８（ｂ）（ｃ）に示したように利得分布と屈折率分布の位相が互いに逆相となってしまうため、共振器内部の光電界の増幅効率がわるく、注入した電流に対する発振効率を大きくすることができず、従ってしきい値電流の上昇は避けられない。
【００２９】
次に、第２の従来例のＤＦＢレーザでは、活性層の厚い領域に対する電流の注入効率が低くなるので、しきい値電流も大きくなってしまうという問題点がある。
【００３０】
すなわち、第２の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの場合、活性層３２の凹領域は活性層を覆うｐ型クラッド層３３と同一の材料であるｐ型ＩｎＰ層により埋め込まれているため、活性層３２の凹領域にはホールに対するポテンシャル障壁は形成されず、外部より注入されたホール電流は通常、凹凸形状の活性層の厚い領域と薄い領域に対してほぼ同じ割合で注入される。
【００３１】
一般に、活性層の薄い領域（凹領域）に注入される電流はほとんどレーザ発振には寄与しないので、原理的に注入した電流のほぼ５０％がレーザ発振に寄与せず無効となってしまうことになる。従って、第２の従来例のＤＦＢレーザでは、発振に寄与する活性層３２の厚い領域に対する電流の注入効率が低くなってしまうので、必然的にしきい値電流も大きくなってしまう。
【００３２】
また、第２の従来例のＤＦＢレーザにおいても、第１の従来例の場合と同様に、利得結合の成分以外に屈折率結合の成分も無視することができないため、屈折率結合成分に対する利得結合成分の比率を十分に大きくすることは難しいという問題点がある。これにより、レーザ発振の単一波長性にばらつきが生じ、単一モード発振の安定性が低下してしまう。
【００３３】
すなわち、周期的にエッチングされた活性層の凹領域には活性層よりもバンドギャップの大きい、すなわち屈折率の小さいＩｎＰクラッド層が埋め込まれるため、上述のような利得分布が得られると同時に、図９（ｃ）に示したように屈折率の周期的分布も生じてしまい、大きな屈折率結合の成分も生じてしまう。
【００３４】
特に、第２の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの場合、活性層３２の凹領域をより深くして、活性層３２の厚い領域と薄い領域の膜厚差を大きくすることにより利得結合成分を大きくした場合、凹領域の深さを大きくした分だけ、形成した凹領域には活性層３２の平均屈折率よりも小さな屈折率を有するＩｎＰ層が埋め込まれるため、同時に屈折率結合成分も大きくなってしまう。
【００３５】
従って、第２の従来例のＤＦＢレーザにおいても、屈折率結合成分に対する利得結合成分の比率を十分に大きくすることはできない。
【００３６】
一方、第３の従来例のＤＦＢレーザでは、活性層の凹領域に形成した、ＩｎＧａＡｓＰ埋め込み層の組成を、埋め込み層の屈折率が活性層の平均屈折率に近い値になるように調整することにより、光の導波方向に生じる屈折率分布の振幅が小さくなるように設定しているので、屈折率結合の成分を利得結合成分に対して無視することができる程度まで小さくすることが可能であり、この点においては改善されている。
【００３７】
しかしながら、第３の従来例のＤＦＢレーザにおいても、第２の従来例の場合と同様に、活性層の厚い領域に対する電流の注入効率が低くなるので、しきい値電流も大きくなってしまうという問題点がある。
【００３８】
すなわち、活性層３２の凹領域はｐ型ＩｎＰクラッド層３３と同一導電型のｐ型半導体層、とりわけｐ型ＩｎＰクラッド層よりもバンドギャップの小さいｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層３５によって埋め込まれているため、前記凹領域において、ホールに対するポテンシャル障壁は形成されず、逆にポテンシャルの傾斜が形成されてしまう。
【００３９】
このため、外部から注入されたホール電流は、凹凸形状の活性層３２の厚い領域（凸領域）よりも薄い領域（凹領域）に対して多くの比率で注入されてしまうので、注入した電流の５０％以上がレーザ発振に寄与せず無効となってしまうことになる、従って、第３の従来例のＤＦＢレーザにおいても、発振に寄与することができる活性層の厚い領域に対する電流の注入効率が低くなるので、しきい値電流も大きくなってしまう。
【００４０】
本発明は上述の問題点を鑑みてなされたものであり、屈折率結合成分に対する利得結合成分の比率を大きくとることができ、かつ利得結合成分と屈折率結合成分の位相が同相で生じるようにし、更にしきい値電流も大きくすることができる利得結合型のＤＦＢレーザの構造を提供することを目的とする。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
図１は本発明の原理説明図である。図１（ａ）は本発明の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図であり、図中、１は第１の導電型を有する第１のクラッド層、２は活性層、３は第２の導電型を有する第２のクラッド層、４は電流ブロック層であり、矢印を付した曲線は電流の流れを模式的に示したものである。
【００４２】
また、図１（ｂ）〜（ｄ）は図１（ａ）の断面図の構造に対応した、利得、屈折率及び光電界強度の光の導波方向の分布をそれぞれ示したものである。
【００４３】
以下、図１を参照しながら本発明の課題を解決する手段について説明する。
【００４４】
（１）本発明のＤＦＢレーザは、第１のクラッド層１及び第２のクラッド層３によって挟まれ、前記第２のクラッド層３側の表面が周期的な凹凸形状を有するとともに、その膜厚が周期的に変化する活性層２と、前記活性層２の凹領域に設けられ、前記第２のクラッド層３を流れる電流を狭窄して、選択的に前記活性層２の凸領域へと導く電流ブロック層４を備えた構造を有することを特徴とする。
【００４５】
この構造により、本発明では、活性層の膜厚が光の導波方向に対して周期的な変化をもつようにするとともに、活性層に外部より電流を注入する際、図１（ａ）の矢印で示されるように、注入された電流の大部分を活性層の厚い領域（凸領域）に選択的に注入し、活性層の薄い領域（凹領域）へ注入される電流量を極めて小さく抑えることができる。
【００４６】
このため、従来に比べて、活性層の厚い領域（凸領域）の利得はより大きくし、薄い領域（凹領域）の利得はより小さくすることができるので、図１（ｂ）（ｃ）に示したように、光の導波方向に対する利得分布の振幅を従来よりも大きなものとして、利得結合の成分を従来よりも大きくすることができる。
【００４７】
従って、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を従来よりも大きくすることができるので、レーザの単一モード発振の安定性をより向上させることができる。
【００４８】
また、従来よりも外部より注入した電流の大部分を活性層の凸領域に選択的に注入することができるとともに、図１（ｂ）（ｃ）に示したように、利得分布の位相は屈折率分布と同相にすることができるので、共振器内部の光電界を効率よく増幅することができる。
【００４９】
従って、注入した電流に対する発振効率を向上させることができ、従来よりもしきい値電流をより低くすることが可能になる。
【００５０】
（２）更に、本発明のＤＦＢレーザは、前記電流ブロック層４が前記第２のクラッド層３とは反対の導電型を有する半導体層により構成された点を特徴とする。
【００５１】
この構造により、本発明では、上述の第２及び第３の従来例のＤＦＢレーザの場合とは異なり、前記第２のクラッド層３と前記電流ブロック層４との界面に、前記第２のクラッド層の多数キャリアに対してポテンシャル障壁を形成することができる。
【００５２】
これに対し、前記第２のクラッド層３と活性層２の厚い領域（凸領域）との界面では、ポテンシャル障壁は形成されず、前記多数キャリアに対してはポテンシャルの傾斜が存在するのみなので、上述のポテンシャル障壁により前記第２のクラッド層の多数キャリアからなる電流をブロックし、前記活性層の厚い領域（凸領域）へと導く作用を得ることができる。
【００５３】
従って、外部から前記第２のクラッド層に注入された電流を前記活性層の厚い領域（凸領域）へと効果的に注入することが可能になる。
【００５４】
（３）更に、本発明のＤＦＢレーザは、前記活性層２の凹領域内の、前記電流ブロック層４と前記活性層２の薄い領域の間に、前記電流ブロック層４とは反対の導電型を有する埋め込み層を更に備えた構造を有することを特徴とする。
【００５５】
この構造により、本発明では、第２のクラッド層、電流ブロック層、前記埋め込み層、及び前記活性層の薄い領域を介して第１のクラッド層の４つの層によりサイリスタ構造を形成することができる。
【００５６】
一般に、サイリスタ構造は電気抵抗が高く、ほとんど電流を通さず、その両端に一定の電位差が生じるまでは、構造内で常にダイオードの逆バイアス接合の状態を維持することができるため、この構造により更に大きな電流ブロック作用を得ることができる。
【００５７】
とりわけ、前記電流ブロック層と前記埋め込み層の界面においてダイオードの逆バイアス接合が形成されるので、逆バイアス接合のポテンシャル障壁により前記第２のクラッド層の多数キャリアからなる電流を更に効果的にブロックすることができるようになる。
【００５８】
従って、外部から前記第２のクラッド層に注入された電流を更に高い効率で前記活性層の厚い領域（凸領域）へと効果的に注入することが可能になる。
【００５９】
（４）更に、本発明のＤＦＢレーザは、前記電流ブロック層４が前記第１のクラッド層１及び第２のクラッド層３よりもバンドギャップの小さい、すなわち屈折率の大きい半導体層により構成された点を特徴とする。
【００６０】
この構造により、本発明では、活性層の凹領域に埋め込まれた半導体層の平均屈折率を大きくして、活性層の凹領域に埋め込まれた半導体層と前記活性層の凸領域の平均屈折率との差を小さくすることができる。このため、光の導波方向に対する屈折率分布の振幅を小さくすることができ、屈折率結合の成分を小さくすることができる。
【００６１】
従って、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができるので、レーザの単一モード発振の安定性を一層大きく向上させることが可能となる。
【００６２】
特に、本発明のＤＦＢレーザでは、前記電流ブロック層４を構成する半導体層の組成を、活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層の平均屈折率が前記活性層２の凸領域の平均屈折率と実質的に等しくなるように調整することが可能である。
【００６３】
この場合、活性層の凹領域に埋め込まれた半導体層と活性層の凸領域の平均屈折率との差がなくなり、屈折率結合の成分を実質的になくなってしまうので、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、レーザの単一モード発振の安定性をより一層向上させることができる。
【００６４】
（５）更に、本発明のＤＦＢレーザは、前記電流ブロック層４が、活性層２の凹凸分布の周期によって決まるブラッグ波長に対応するバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する半導体層により構成された点を特徴とする。
【００６５】
この構造により、電流ブロック層をレーザの発振波長に対して吸収性の材料とすることができるので、電流ブロック層の直下に位置する活性層の薄い領域（凹領域）を選択的にその利得が実効的に小さくなるようにすることができる。
【００６６】
従って、光の導波方向に生じる利得分布の振幅を更に大きくすることができるので、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、レーザの単一モード発振の安定性をより一層向上させることができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第1の実施形態を示す概略図であり、第1の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図である。図中、図１で示したものと同一のものは同一の記号で示してあり、５は半導体基板、６は埋め込み層、７はキャップ層、８はｐ側電極、９はｎ側電極、１０はｐ型コンタクト層である。
【００６８】
図２に示すように、本発明の第1の実施形態のＤＦＢレーザでは、ｎ型ＩｎＰ基板５上にｎ型ＩｎＰクラッド層１を設け、その上に活性層２が形成されている。この活性層２は多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するものであり、その深さ方向に部分的にエッチングを行って多重量子井戸構造の途中までの部分を除去することにより、周期的な膜厚の変化を伴う凹凸形状が形成されている。
【００６９】
そして、活性層２の凹領域には活性層側からｐ型ＩｎＰ埋め込み層６及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａが順次形成されており、また、活性層の凸領域上にはｐ型ＩｎＰキャップ層７が形成されている。更に、ｐ型ＩｎＰクラッド層３が基板全体を覆うように形成されている。
【００７０】
このように、第1の実施形態のＤＦＢレーザでは、凹凸形状を有する活性層２の凹領域にｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａ及びｐ型ＩｎＰ埋め込み層６が設けられているので、ｐ型ＩｎＰクラッド層３、ｎ型電流ブロック層４ａ、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層６及びｎ型ＩｎＰクラッド層１によりｐ−ｎ−ｐ−ｎ構造、すなわちサイリスタ構造が形成され、とりわけ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａとｐ型ＩｎＰ埋め込み層６とのｎ−ｐ接合界面にはダイオードの逆バイアス接合のポテンシャル障壁が形成される。
【００７１】
そして、このポテンシャル障壁によりｐ型ＩｎＰクラッド層３内のホールが活性層２の薄い領域（凹領域）に流れ込むのがブロックされることにより、ｐ型ＩｎＰクラッド層のホール電流の大部分を活性層の厚い領域（凸領域）へと効果的に注入することが可能になる。
【００７２】
従って、第1の実施形態のＤＦＢレーザでは、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を従来よりも大きくして、単一モード発振の安定性を向上させるとともに、注入した電流に対する発振効率を向上させて、従来よりもしきい値電流を低くすることがことができる。
【００７３】
次に、上述の第１の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザの製造方法について、図３乃至５を参照しながら説明する。
【００７４】
ここで、図３及び図４及び図５（ｂ）は第1の実施形態のＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図を表し、図５（ａ）は光の導波方向に垂直な方向の断面図を表す。
【００７５】
図中、図１で示したものと同一のものは同一の記号で示してあり、１１は、多重量子井戸層を構成する井戸層、１２は多重量子井戸層を構成する障壁層、１３は活性層を構成するｐ型ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層、１４は活性層を構成するｎ型ＳＣＨ層、１５はレジスト膜、１６はＳｉＯ2からなる誘電体膜、１７はＳｉＯ２からなる保護膜、１８はｐ型メサ埋め込み層、１９はｎ型メサ埋め込み層である。
【００７６】
まず、図３を参照する。
【００７７】
成長用基板としてＳｎドープ濃度が２×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰ基板５を用い、このｎ型ＩｎＰ基板５上に有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）により、成長用ソースとしてＴＭＩ（トリメチルインジウム）及びＰＨ3、ｎ型不純物ソースとしてＳｉＨ4を用いて、Ｓｉドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3、厚さが０．５μｍのｎ型ＩｎＰクラッド層１を成長させる。
【００７８】
続いて、前記ｎ型ＩｎＰクラッド層１上に多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層２を形成し、次いで活性層２上にＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ及びＰＨ3、ｐ型不純物ソースとしてＤＭＺｎ（ジメチル亜鉛）を用いて、Ｚｎドープ濃度が５×１０17ｃｍ-3、厚さが５０ｎｍのｐ型ＩｎＰキャップ層７を成長させる。更に、前記ｐ型ＩｎＰキャップ層７上にスパッタ法により、例えば厚さ０．１μｍのＳｉＯ2からなる誘電体膜１６を形成する。
【００７９】
次に、図３（ｂ）を参照する。
【００８０】
前記活性層２の構造について詳述すると、ｎ型ＩｎＰクラッド層１側から、Ｓｉドープ濃度が５×１０17ｃｍ-3、厚さが７０ｎｍのｎ型Ｉｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.32Ｐ0.68ＳＣＨ１４層（組成波長１．１μｍ）、厚さ５．１ｎｍのノンドープＩｎ0.75Ｇａ0.25Ａｓ0.80Ｐ0.20井戸層１１（組成波長１．６２μｍ）と厚さ１０ｎｍのノンドープＩｎ0.78Ｇａ0.22Ａｓ0.47Ｐ0.53障壁層１２（組成波長１．２μｍ）を交互に積層させた多重量子井戸層（井戸層の層数６、障壁層の層数５）及びＺｎドープ濃度が５×１０17ｃｍ-3、厚さが７０ｎｍのｐ型Ｉｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.32Ｐ0.68ＳＣＨ層１３（組成波長１．１μｍ）を順次形成したものである。
【００８１】
ここで、活性層２を構成する各層のうち、ノンドープＩｎ0.75Ｇａ0.25Ａｓ0.80Ｐ0.20井戸層１１を除くすべての層はＩｎＰ基板５に対して格子整合する組成で形成されているが、ノンドープＩｎ0.75Ｇａ0.25Ａｓ0.80Ｐ0.20井戸層１１だけはおよそ０．８％の圧縮歪が生じる組成で形成されており、活性層２は歪量子井戸層により構成されている。
【００８２】
また、活性層２を構成する各々のＩｎＧａＡｓＰ層はすべて、ＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＡｓＨ3及びＰＨ3を用いて成長させ、不純物をドープする場合はドーパントとしてＳｉＨ4（ｎ型）及びＤＭＺｎ（ｐ型）を用いて成長させる。
【００８３】
次に、図３（ｃ）を参照する。
【００８４】
前記ＳｉＯ2膜１６上にレジスト膜１５を塗布し、電子ビーム露光法もしくは２光束干渉露光法によりパターニングを行って、周期が０．２４μｍ、デューティーが５０％程度である複数の開口部を形成する。
【００８５】
続いて、エッチングガスとしてエタン及び水素を用いたドライエッチング法により、開口部の形成されたレジスト膜１５をマスクとして、ＳｉＯ2膜１６をエッチングする。このとき、この活性層２上に形成されたｐ型ＩｎＰキャップ層７がエッチングストッパ膜として機能し、エッチング時に活性層にダメージが発生するのを防止する。
【００８６】
次に、図４（ｄ）を参照する。
【００８７】
レジスト膜を除去した後、エッチングガスとしてエタン、水素及び酸素を用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法により、パターニングしたＳｉＯ2膜１６をマスクとして活性層２をエッチングする。このときのエッチングの深さは０．１μｍとし、エッチングは活性層の途中の領域まで行われて、活性層２のうち、ｎ型ＩｎＰクラッド層側の少なくとも一部の領域が残存するように制御して行う。
【００８８】
これにより、活性層２において膜厚の厚い領域と薄い領域とが周期的に形成され、周期が０．２４μｍの凹凸形状が形成される。尚、ｐ型ＩｎＰキャップ層7は上述の活性層２のエッチングの際に同時にエッチングされて、活性層の上から除去される。
【００８９】
次に、図４（ｅ）を参照する。
【００９０】
パターニングしたＳｉＯ2膜１６をマスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ及びＰＨ3、ｐ型不純物ソースとしてＤＭＺｎを用いて、図４（ｄ）の工程で形成した活性層２の凹領域内に、Ｚｎドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰ埋め込み層６を選択成長させる。
【００９１】
このとき、前記凹領域の底面及び側面がｐ型ＩｎＰにより選択的に被覆され、かつ前記凹領域の底面からの厚さが最も薄い場所で０．０８μｍとなるように制御して成長を行う。
【００９２】
続いて、同様に、ＳｉＯ2膜をマスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ及びＰＨ3、ｎ型不純物ソースとしてＳｉＨ4を用いて、前記ｐ型ＩｎＰ埋め込み層６上に、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａを選択成長させる。
【００９３】
この選択成長工程においては、ＩｎＰの成長はＳｉＯ2マスク１６の表面には起こらないので、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａは活性層2の凹領域の中央部で最も高くなるような凸型形状に成長するが、凸型形状に成長した電流ブロック層４ａの最上面の高さが前記凹領域の底面から０．１７μｍとなるように制御して成長を行う。
【００９４】
次に、図４（ｆ）を参照する。
【００９５】
バッファードフッ酸を用いてＳｉＯ2マスク１６を除去する。続いて、ＭＯＶＰＥ法により、基板全面に、成長用ソースとしてＴＭＩ及びＰＨ3、ｐ型不純物ソースとしてＤＭＺｎを用いて、Ｚｎドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3、厚さが０．５μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層３を成長させ、表面を平坦化する。
【００９６】
次に、図５（ａ）（ｂ）を参照する。
【００９７】
図４（ｆ）の段階まで成長させた基板を、活性層２の凹凸分布の方向（光の導波方向）に沿って、幅１．５μｍ程度のメサストライプ形状に加工する。（図５（ａ）参照。）
その後、前記メサストライプの側面領域に、Ｚｎドープ濃度が５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰメサ埋め込み層１８及びＳｉドープ濃度が７×１０17ｃｍ-3のｎ型ＩｎＰメサ埋め込み層１９を順次形成し、ｐ−ｎ接合を有する電流狭窄構造を形成する。
【００９８】
次いで、前記ｎ型ＩｎＰメサ埋め込み層１９とすでに成長させてあるｐ型クラッド層３の上に、図４（ｆ）の場合と同様の方法により、Ｚｎドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ型ＩｎＰクラッド層を再度成長させる。
【００９９】
更に、前記ｐ型ＩｎＰクラッド層３の上に、Ｚｎドープ濃度が１×１０18ｃｍ-3のｐ型Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層１０（組成波長１．２μｍ）を成長させる。
【０１００】
次いで、前記ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０上にＳｉＯ2からなる保護膜１７を形成し、続いて前記メサストライプの頂部に対応する位置にコンタクト用の開口部を形成する。そして、ｐ型ＩｎＰクラッド層３側には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ側電極８を、ｎ型ＩｎＰクラッド層１側にはＡｕ／Ｇｅ／Ａｕからなるｎ型電極９をそれぞれ形成する。
【０１０１】
最後に、基板をメサストライプ方向に対して垂直な方向にへき開することによって、共振器長が３００μｍのＤＦＢレーザ素子を切り出す。これにより、本発明の第１の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザが形成される。
【０１０２】
図６は、本発明の第２の実施形態を示す概略図であり、利得結合型ＤＦＢレーザの断面図である。図中、図１及び２で示したものと同一のものは同一の記号で示してある。
【０１０３】
図６の第２の実施形態のＤＦＢレーザは、図２の第１の実施形態の場合とほぼ同様の構造を有するものであるが、第１の実施形態ではｎ型電流ブロック層４ａをＩｎＰにより構成していたのに対し、図６の第２の実施形態ではＩｎＰよりもバンドギャップの小さい、すなわち屈折率の大きい四元系化合物半導体である、ＩｎＧａＡｓＰにより構成した点で相違する。
【０１０４】
更に詳しくは、図６の第２の実施形態では、活性層２の凹領域には、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ａｓ0.47Ｐ0.53電流ブロック層4ｂ（組成波長１．２μｍ）を形成している。
【０１０５】
この構造により、凹凸形状を有する活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層、すなわち、ｎ型電流ブロック層４ｂ及びｐ型埋め込み層６の平均屈折率を第１の実施形態の場合よりも大きくすることができるので、前記凹領域に埋め込まれた半導体層と前記活性層２の凸領域の間の平均屈折率の差をより小さくすることができる。
【０１０６】
このため、光の導波方向に対する屈折率分布の振幅をより小さくすることができ、第１の実施形態の場合よりも屈折率結合の成分を小さくすることができる。従って、第２の実施形態のＤＦＢレーザでは、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を第１の実施形態の場合よりも更に大きくすることができるので、レーザの単一モード発振の安定性を一層向上させることができる。
【０１０７】
また、第２の実施形態のＤＦＢレーザでは、ｎ型電流ブロック層４ｂとｐ型埋め込み層６によるｎ−ｐ接合を、ＩｎＰよりもバンドギャップの小さいｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ａｓ0.47Ｐ0.53層４ｂとｐ型ＩｎＰ層６により形成しているので、ｎ−ｐ接合界面に生じる逆バイアス接合のポテンシャル障壁の高さを第１の実施形態の場合よりも大きくすることができる。
【０１０８】
このため、第２の実施形態のＤＦＢレーザでは、第１の実施形態の場合と比べてホール電流に対するブロック効果を一層高めることができるので、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を従来よりも大きくして、レーザの単一モード発振の安定性を更に向上させることができるとともに、注入した電流に対する発振効率を向上させて、しきい値電流を更に低くすることが可能になる。
【０１０９】
次に、第２の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法について説明する。第２の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法は、図３乃至５に示した第１の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法とほぼ同様であるが、図４（ｅ）に示したｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａを形成する工程のみ相違する。
【０１１０】
すなわち、第２の実施形態ではｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａの代わりに、ＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ、ＴＭＧ、ＡｓＨ4及びＰＨ3、ｎ型不純物ソースとしてＳｉＨ4を用いて、活性層２の凹領域に形成したｐ型ＩｎＰ埋め込み層６上に、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.78Ｇａ0.22Ａｓ0.47Ｐ0.53電流ブロック層４ｂを、凸形状の最上面の高さが前記凹領域の底面から０．１７μｍとなるように選択成長させる。
【０１１１】
本発明の第３の実施形態のＤＦＢレーザは、図６の第２の実施形態の場合とほぼ同様の構造を有するものであるが、図６の第２の実施形態におけるｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｂの組成を、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｂとｐ型ＩｎＰ埋め込み層６の平均屈折率が前記活性層２の凸領域の平均屈折率と実質的に等しくなるように調整した点で相違する。
【０１１２】
更に詳しくは、第３の実施形態では、活性層２の凹領域には、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.69Ｇａ0.31Ａｓ0.66Ｐ0.34電流ブロック層４ｂ（組成波長１.３４μｍ）が形成されている。（図６参照。）
この場合、活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層、すなわちｎ型電流ブロック層４ｂ及びｐ型埋め込み層６の平均屈折率と、活性層２の凸領域の平均屈折率との差をなくし、屈折率結合の成分を実質的になくすことができるので、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、レーザの単一モード発振の安定性をより一層向上させることができる。
【０１１３】
尚、第３の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法については、第２の実施形態の場合とほぼ同様であるので、説明は省略する。
【０１１４】
図７は、本発明の第４の実施形態を示す概略図であり、利得結合型ＤＦＢレーザの断面図である。図中、図１及び２で示したものと同一のものは同一の記号で示してある。
【０１１５】
図７の第４の実施形態のＤＦＢレーザは、図２の第１の実施形態の場合とほぼ同様の構造を有するものであるが、第１の実施形態では活性層２の凹領域に、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａ及びｐ型ＩｎＰ埋め込み層６によりｎ−ｐ接合を形成していたのに対し、図７の第４の実施形態では活性層２の凹領域をすべて、ＩｎＰよりもバンドギャップの小さい、すなわち屈折率の大きい四元系化合物半導体である、ｎ型のＩｎＧａＡｓＰ層により埋め込んでいる点で相違する。
【０１１６】
更に詳しくは、図７の第４の実施形態では、活性層２の凹領域は、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.72Ｇａ0.28Ａｓ0.61Ｐ0.39電流ブロック層４ｃ（組成波長１．３μｍ）により埋め込まれている。
【０１１７】
この構造により、第４の実施形態のＤＦＢレーザでは、前記凹領域内に、ｐ型のＩｎＰクラッド層３に対して導電型がｎ型であるＩｎ0.72Ｇａ0.28Ａｓ0.61Ｐ0.39電流ブロック層４ｃを埋め込んでいるので、前記ｐ型クラッド層３と前記ｎ型電流ブロック層４ｃの接合界面には、例えば上述の第３の従来例のＤＦＢレーザの場合と比較して、ホールに対して十分な高さを有するポテンシャル障壁を形成することができる。
【０１１８】
そして、このポテンシャル障壁によってホール電流をブロックすることにより、活性層２の厚い領域（凸領域）へと導く作用を得ることができる。
【０１１９】
尚、このとき、第１乃至３の実施形態に比べれば上述の電流ブロック効果は小さいものとなるものの、第４の実施形態では、ＩｎＰ埋め込み層６を形成していないので、第１乃至３の実施形態よりも簡単な構造によりホール電流に対するブロック効果を得ることができるという特有の効果を奏する。
【０１２０】
更に、第４の実施形態のＤＦＢレーザでは、第２の実施形態の場合と同様に、活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層、すなわちｎ型電流ブロック層４ｃの屈折率と活性層２の凸領域の平均屈折率との差を第１の実施形態の場合よりも小さくすることができるので、屈折率結合の成分をより小さくすることができる。
【０１２１】
従って、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、第１の実施形態の場合よりもレーザの単一モード発振の安定性を一層向上させることができる。
【０１２２】
次に、第４の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法について説明する。第４の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法は、図３乃至４に示した第１の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法とほぼ同様であるが、図４（ｅ）に示したｐ型IｎP埋め込み層６及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａを形成する工程のみ相違する。
【０１２３】
すなわち、第４の実施形態では、ｐ型ＩｎＰ埋め込み層６及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層４ａの代わりに、ＭＯＶＰＥ法により、成長用ソースとしてＴＭＩ、ＴＭＧ、ＡｓＨ4及びＰＨ3、ｎ型不純物ソースとしてＳｉＨ4を用いて、活性層２の凹領域内を、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.72Ｇａ0.28Ａｓ0.61Ｐ0.39によりほぼ平坦に埋め込むように選択成長させることにより、ｎ型Ｉｎ0.72Ｇａ0.28Ａｓ0.61Ｐ0.39電流ブロック層４ｃを形成する。
【０１２４】
ここで、上述の第４の実施形態においては、活性層２の凹領域を埋め込む電流ブロック４ｃをｎ型のＩｎＧａＡｓＰにより形成しているが、その代わりにｎ型のＩｎＰにより形成してもよい。
【０１２５】
この場合、活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層の屈折率は第１の実施形態の場合と同一となるため、前記凹領域に埋め込まれた半導体層の屈折率と活性層２の凸領域の平均屈折率との差を第１の実施形態の場合に比べて小さくすることができない。
【０１２６】
このため、第１の実施形態の場合に比べて屈折率結合の成分を小さくするという効果を得ることはできないが、第１乃至３の実施形態よりも簡単な構造によりホール電流に対するブロック効果を得ることができるという特有の効果を得ることができる。
【０１２７】
本発明の第５の実施形態のＤＦＢレーザは、図７の第４の実施形態の場合とほぼ同様の構造を有するものであるが、図７の第４の実施形態におけるｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｃの組成を、その屈折率が前記活性層２の凸領域の平均屈折率と実質的に等しくなるように調整した点で相違する。
【０１２８】
更に詳しくは、第５の実施形態では、前記凹領域は、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.32Ｐ0.68電流ブロック層４ｃ（組成波長１.１μｍ）で埋め込まれる。（図７参照。）
この場合も、第３の実施形態の場合と同様に、活性層２の凹領域に埋め込まれた半導体層、すなわちｎ型Ｉｎ0.85Ｇａ0.15Ａｓ0.32Ｐ0.68電流ブロック層4ｃの屈折率と活性層２の凸領域の平均屈折率との差をなくし、屈折率結合の成分を実質的になくすことができるで、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、レーザの単一モード発振の安定性をより一層向上させることができる。
【０１２９】
尚、第５の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法については、第２の実施形態の場合とほぼ同様であるので説明は省略する。
【０１３０】
本発明の第６の実施形態のＤＦＢレーザは、図６の第２の実施形態の場合とほぼ同様の構造を有するものであるが、第６の実施形態では、第２の実施形態におけるｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｂの組成を、そのバンドギャップが活性層２の凹凸分布の周期によって決まるブラッグ波長に対応するバンドギャップよりも小さくなるように調整した点で相違する。
【０１３１】
更に詳しくは、第６の実施形態では、活性層２の凹領域には、Ｓｉドープ濃度が７×１０18ｃｍ-3のｎ型Ｉｎ0.56Ｇａ0.44Ａｓ0.95Ｐ0.05電流ブロック層４ｂ（組成波長１.６μｍ）を形成している。（図６参照。）
この構造により、ｎ型Ｉｎ0.56Ｇａ0.44Ａｓ0.95Ｐ0.05電流ブロック層4ｂがレーザの発振波長に対して吸収性材料となるため、その直下に位置する活性層２の薄い領域（凹領域）の利得を実効的に小さくすることができる。
【０１３２】
従って、光の導波方向に生じる利得分布の振幅を第２の実施形態の場合よりも大きくすることができるので、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を更に大きくすることができ、レーザの単一モード発振の安定性をより一層向上させることができる。
【０１３３】
尚、第６の実施形態のＤＦＢレーザの製造方法については、第２の実施形態の場合とほぼ同様であるので説明は省略する。
【０１３４】
ここで、上述の第６の実施形態では、第２の実施形態におけるｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｂを、その組成を調整することにより、レーザの発振波長に対する吸収性材料としているが、同様に第４の実施形態においても、組成を調整することにより、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ電流ブロック層４ｃをレーザの発振波長に対して吸収性の材料となるようにすることができ、この場合も第６の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
また、上述の第１乃至６の実施形態では、活性層を構成する多重量子井戸構造において、それぞれの井戸層１１の組成及び厚さを同一にしているが、必ずしも同一にそろえる必要はない。
【０１３６】
すなわち、第１乃至６の実施形態の場合のように、活性層を歪量子井戸を有する多重量子井戸構造とした場合、図４（ｄ）の工程でエッチングにより活性層２を凹凸形状に加工した際に、その凸部分の量子井戸で格子緩和が生じ、その結果、凸部分の量子井戸における利得が得られる波長のピークが短波長側へシフトしてしまう可能性がある。
【０１３７】
そこで、これを補償するために、図３（ｂ）の多重量子井戸構造を形成する際に、その後のエッチングにより凸部分となる層の井戸層１１については、その組成を調整することにより、予め利得が得られる波長のピークをエッチングされない層の井戸層に比べて長波長側にずらすように形成することも可能である。
【０１３８】
また、第１乃至６の実施形態では、活性層２を構成する多重量子井戸層の厚さは光の導波方向に対して均一になるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、光の導波方向に対して膜厚が徐々に変化していくようなものであってもよい。この場合、光が導波するにつれて光のスポットサイズを徐々に変化させることができる、テーパ導波路型のＤＦＢレーザを形成することが可能になる。
【０１３９】
また、第１乃至６の実施形態のＤＦＢレーザでは、活性層の凹領域に、ｎ型電流ブロック層、もしくはｎ型電流ブロック層とｐ型埋め込み層のｎ−ｐ接合を形成することにより電流ブロック作用を得ているが、必ずしもこれらの構造に限定されるものではなく、電流をブロックする作用が得られる構造であればよい。例えば、活性層の凹領域に代わりに、絶縁体層や高抵抗材料層などのｐ型クラッド層に比べて電気伝導率の小さい材料により電流ブロック層を形成してもよい。
【０１４０】
また、第１乃至６の実施形態のＤＦＢレーザを、発光以外の機能を有する光学素子、例えば光変調器や光増幅器などと集積化して一体化させてもよいことはもちろんである。
【０１４１】
また、第１乃至６の実施形態のＤＦＢレーザでは、ＩｎＰ基板を用い、１．５５μｍ帯で発振するＤＦＢレーザについて述べたが、これに限定されるものではなく、本発明は、例えばＧａＡｓ基板などの他の半導体基板を用いたレーザ、あるいは他の波長帯で発振するレーザに対して適用することができるのはもちろんである。
【０１４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のＤＦＢレーザは、第１及び第２のクラッド層によって挟まれ、第２のクラッド層側の表面が周期的な凹凸形状を有し、その膜厚が周期的に変化する活性層と、前記活性層の凹領域に設けられ、前記第２のクラッド層を流れる電流を狭窄して、選択的に前記活性層の凸領域へと導く電流ブロック層とを備えた構造を有している。
【０１４３】
この構造により、本発明では、活性層の膜厚が光の導波方向に対して周期的な変化をもつようにするとともに、活性層に外部より電流を注入する際に、注入された電流の大部分を活性層の厚い領域（凸領域）に選択的に注入し、活性層の薄い領域（凹領域）へ注入される電流量を極めて小さく抑えることができる。
【０１４４】
このため、屈折率結合の成分に対する利得結合の成分の比率を従来よりも大きくすることができるので、レーザの単一モード発振の安定性をより向上させることができる。また、注入した電流に対する発振効率を向上させることができ、従来よりもしきい値電流をより低くすることが可能になる。
【０１４５】
従って、本発明は係る分布帰還型半導体レーザ、とりわけ利得結合型の分布帰還型半導体レーザの性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理説明図、
【図２】  本発明の第1の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【図３】  本発明の第１の実施形態のＤＦＢレーザの製造工程を説明するための光の導波方向に沿った方向の断面図（その１）、
【図４】  本発明の第１の実施形態のＤＦＢレーザの製造工程を説明するための光の導波方向に沿った方向の断面図（その２）、
【図５】  本発明の第１の実施形態のＤＦＢレーザの製造工程を説明するための光の導波方向に垂直な方向の断面図 （その３）、
【図６】  本発明の第２の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【図７】  本発明の第４の実施形態の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【図８】  第１の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【図９】  第２の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【図１０】 第３の従来例の利得結合型ＤＦＢレーザの光の導波方向に沿った方向の断面図、
【符号の説明】
１    第１のクラッド層、
２    活性層、
３    第２のクラッド層、
４    電流ブロック層、
５    半導体基板、
６    埋め込み層、
７    キャップ層、
８    ｐ側電極、
９    ｎ側電極、
１０  ｐ型コンタクト層、
１１  井戸層、
１２  障壁層、
１３  ｐ型ＳＣＨ層、
１４  ｎ型ＳＣＨ層、
１５  レジスト膜、
１６  誘電体膜、
１７  保護膜、
１８  ｐ型メサ埋め込み層、
１９  ｎ型メサ埋め込み層
３１  ｎ型ＩｎＰクラッド層、
３２  活性層、
３３  ｐ型ＩｎＰクラッド層、
３４  ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、
３５  埋め込み層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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