(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端から他端まで延在する活性層と、
前記活性層の一の側に形成された、第１の導電型を有する第１のクラッド層と、
前記活性層の他の側に形成された、第２の導電型を有する第２のクラッド層と、
前記活性層に前記第１のクラッド層を介して第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と、
前記活性層に前記第２のクラッド層を介して第２の極性のキャリアを注入する第２の電極とよりなるレーザダイオードであって、
前記活性層は、前記一端の端面から前記他端の端面まで交互に周期的に繰り返され、屈折率差が０．００４以下である第１の領域と第２の領域とよりなり、
前記第１の領域と第２の領域とは、タイプIIのヘテロ接合を形成することを特徴とするレーザダイオード。
【請求項２】
前記第１の領域と第２の領域とは、ブラッグ周期の２倍の周期で繰り返され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】
前記活性層の一方の端面には高反射率膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２載のレーザダイオード。
【請求項４】
前記第１および第２の領域の一方は、アンチモンをＶ族元素として含む半導体材料により構成されることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載のレーザダイオード。
【請求項５】
前記第１の領域はＩｎＡｌＧａＡｓよりなり、前記第２の領域はＡｌＧａＡｓＳｂよりなることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載のレーザダイオード。
【請求項６】
前記第１の領域と第２の領域とは、いずれも前記レーザダイオードの軸方向に実質的に同一の長さを有することを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載のレーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオードに関し、特に、利得結合分布帰還型のレーザダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、大容量光通信ネットワークの基幹伝送系では、光信号を波長軸上で多重化することによって伝送容量を向上させる波長多重（ＷＤＭ）方式が用いられている。
【０００３】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）の電気通信標準化部門（ＩＴＵ−Ｔ）から出されたＩＴＵ−Ｔ勧告の１つであるＩＴＵ−Ｔグリッドでは、ＷＤＭを行なう際に用いられる光の波長及び波長間隔が厳密に定められている。このため、光源となるレーザの発振波長は、上記ＩＴＵ−Ｔグリッドに準拠するよう厳密に制御されたものでなければならない。
【０００４】
このような状況の中、４分の１波長位相シフト（λ／４シフト）屈折率結合分布帰還型レーザ（以下、λ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザという）が光通信用の代表的な光源として存在する。
【０００５】
このλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザの光導波路方向に沿った断面図を図１に示す。
【０００６】
図１を参照すると、λ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザ１１００は、光電界の存在する領域にレーザ光の導波方向に沿って周期的に変化する屈折率変調部１１０８（回折格子）を設ける構造となっている。
【０００７】
従って、図１に示すλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザ１１００では、屈折率変調部１１０８によって光の前進波と後退波とが結合する導波路（活性層１１０４ａ）全体で共振器が形成され、レーザ発振が実現される。
【０００８】
更に、図１に示すλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザ１１００では、共振器中央付近にλ／４シフト部１１０８ａ（４分の１波長位相シフト）を設けることにより、回折格子周期によって決定されるブラッグ波長で単一モードレーザ発振が発生する。
【０００９】
このように従来技術によるλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザは、ブラッグ波長で発振するという特徴を有するよう構成されているため、回折格子周期の制御によって容易に発振波長を制御することが可能であるという利点を有している。
【００１０】
しかしながら、このλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザは、共振器中央付近に存在するλ／４シフト部のためにシフト位置において誘導放出が促進され、これによりキャリアが局部的に涸渇する空間的ホールバーニング（ＳＨＢ）が発生するという問題がある。
【００１１】
このＳＨＢが発生すると、λ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザはしきい値レベルを大きく超える駆動電流で駆動した場合のレーザ特性、特に単一波長性が著しく劣化してしまう。このためＳＨＢが発生しやすいλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザは、波長多重光源として最適なものであるとは言い切れない。
【００１２】
また、λ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザでは、共振器の導波方向における両端面を無反射（ＡＲ）コートする必要があるため、光が両端面に分散してしまい、１つの端面から効率よく高い光出力を得ることができないという問題や、ＳＨＢを抑制するために規格化結合係数（κＬ）を大きくすることが困難であり、反射戻り光に弱いという問題が存在する。ここで、κは共振器における単位長さ当たりの反射率に相当する係数であり、Ｌは共振器全体の導波方向の長さである。即ち、規格化結合係数（κＬ）が大きいほど、共振器内部で反射される光の強度を大きくすることが可能となるため、内部に多くの光が閉じ込めることができ、これにより、共振器内部の電界強度を強くすることが可能となるが、内部の電界強度を強くすることで上記のようなＳＨＢが発生し、著しく単一波長性が劣化するという問題が生じる。
【００１３】
上記のような問題を回避する方法としては、屈折率変調でなく利得変調による分布帰還構造を有する利得結合ＤＦＢレーザを利用することとが考えられる。
【００１４】
利得結合ＤＦＢレーザは、光の導波方向に活性層が周期的に変調された構成や、活性層に流す電流の大きさに周期性を持たせる構成を有することにより、所望の分布帰還を実現するように構成されたＤＦＢレーザである。このような構成を有することで利得結合ＤＦＢレーザは、位相シフト部を設けることなくブラッグ波長で発振することが可能である。このため、ＤＦＢレーザからの発振波長制御を容易とするだけでなく、ＳＨＢの影響を非常に弱くすることを可能とするため、単一波長性に優れた光を出力させることが可能となる。
【００１５】
更に、利得結合ＤＦＢレーザは上記のように単一波長性に優れているため、例えば一方の端面に高反射（ＨＲ）コートを施すことにより高い出力光を得るよう構成することが可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に上げた利得結合ＤＦＢレーザの利点は、純粋に利得の変調のみが存在する純粋利得結合ＤＦＢの場合に得られるものであるが、純粋利得結合ＤＦＢレーザは実現性が非常に困難なものであるという問題が存在する。
【００１７】
例えば、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．８，  ２２（１９９６）が開示するところの、エッチングにより形成された周期的に断続する活性層により利得を変調する素子では、活性層の有無により屈折率の変調が同時に生じてしまい、無視できない程度の量の屈折率結合成分が存在してしまうのが避けられないという問題が存在する。
【００１８】
また、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ｖｏｌ．５６，１６２０（１９９０）（Ｙ．Ｌｕｏ  ｅｔ  ａｌ．）が開示するところの技術では、ｐａｔｔｅｒｎ−ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  ｌａｙｅｒを用いて純粋利得結合が実現されているが、本従来技術では、各半導体層の厚みを厳密に制御しなければならず、レーザ構造の設計自由度が著しく低下するという問題が存在する。
【００１９】
従って、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、レーザ構造の設計に制限を与えずに単一発振波長性に優れたレーザダイオードを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一端から他端まで延在する活性層と、前記活性層の一の側に形成された、第１の導電型を有する第１のクラッド層と、前記活性層の他の側に形成された、第２の導電型を有する第２のクラッド層と、前記活性層に前記第１のクラッド層を介して第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と、前記活性層に前記第２のクラッド層を介して第２の極性のキャリアを注入する第２の電極とよりなるレーザダイオードであって、前記活性層は、前記一端の端面から前記他端の端面まで交互に周期的に繰り返され、屈折率差が０．００４以下である第１の領域と第２の領域とよりなり、前記第１の領域と第２の領域とが、タイプIIのヘテロ接合を形成することを特徴としている。
【００２１】
これにより、請求項１記載の発明では、屈折率結合を効果的に制御でき、レーザ構造の設計に制限を与えずに製造できる単一波長で発振するに優れた利得結合型ＤＦＢレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００２２】
更に、請求項２記載の発明は、前記第１の領域と第２の領域とが、ブラッグ周期の２倍の周期で繰り返されることを特徴としている。
【００２３】
これにより、請求項２記載の発明では、屈折率結合成分に起因する分布帰還作用が高次の回折により生じるため、屈折率結合成分が残留した場合でも、これによる影響を大きく低減させることが可能となり、より純粋な利得結合とみなせる分布帰還型のレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００２４】
更に、請求項３記載の発明は、前記活性層の一方の端面に高反射率膜が形成されていることを特徴としている。
【００２５】
これにより、請求項３記載の発明では、出力光を一方の端に集中させることが可能となり、より高出力のレーザダイオードを提供することが可能となる。本発明の利得結合型ＤＦＢレーザダイオードでは、単一発振波長で安定に発振するため、一方の端面にミラーを形成しても、動作が不安定になることはない。
【００２６】
更に、請求項４記載の発明は、前記第１および第２の領域の一方が、アンチモンをＶ族元素として含む半導体材料により構成されることを特徴としている。
【００２７】
これにより、請求項４記載の発明では、アンチモンをＶ族元素として含む半導体材料を用いて活性層の少なくとも一部が形成されたレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００２８】
更に、請求項５記載の発明は、前記第１の領域はＩｎＡｌＧａＡｓよりなり、前記第２の領域はＡｌＧａＡｓＳｂよりなることを特徴としている。
【００２９】
これにより、請求項５記載の発明では、第２の領域がアンチモンを含むＡｌＧａＡｓＳｂより形成された活性層を有するレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００３０】
更に、請求項６記載の発明は、前記第１の領域と第２の領域とが、いずれも前記レ−ザダイオ−ドの軸方向に実質的に同一の長さを有することを特徴としている。
【００３１】
これにより、請求項６記載の発明では、単一の間隔でヘテロ接合面、従って利得領域が繰り返される構造を有することで、効率よく利得が得られる利得結合型ＤＦＢレーザダイオード提供することが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
〔原理〕
本発明を具体的に実施した形態について説明するにあたり、本発明の特徴について先に述べる。
【００３３】
本発明は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザの活性層において、光の導波方向に少なくとも２種類のタイプIIに属する異種半導体を周期的に配置することを特徴としている。ここで、タイプIIとはミスアライン構造のヘテロ接合構造を有する半導体である。
【００３４】
図２を用いて典型的なタイプIIのヘテロ結合のバンド構造を説明する。
【００３５】
図２を参照すると、タイプIIのヘテロ接合では、半導体層IとIIとで伝導帯Ｅｃと価電子帯Ｅｖとがくいちがっている。図２に示す例では、半導体層IIにおいて、伝導帯Ｅｃ及び価電子帯Ｅｖのいずれもが、半導体層Iよりも低エネルギー側にシフトしている。
【００３６】
図３（ａ）は、このようなタイプIIのヘテロ接合をＤＦＢレーザダイオードの活性層中に、導波方向に沿って形成した場合のバンド構造を、また、図３（ｂ）は、このようなバンド構造の活性層中にキャリアを注入した場合のバンド構造を示す。
【００３７】
図３（ａ），（ｂ）を参照すると、活性層中には図２の半導体層I及びIIに対応する領域I及びIIが交互に繰り返されているが、図３（ａ）に示すエネルギーバンド構造に対して電子と正孔とが注入されると、注入された電子は伝導帯におけるポテンシャルが低い領域IIに溜まり、また、注入された正孔は、価電子帯におけるポテンシャルが低い領域Iに溜まる。その際、領域II中に蓄積された電子は、ホールが蓄積された領域Iの近傍に引き寄せられ、一方、領域I中のホールは、電子が蓄積された領域IIの近傍に引き寄せられる。その結果、各領域I，IIにおいて、特にヘテロ接合境界近傍のエネルギーバンドが図３（ｂ）に示すように歪曲する。すると、電子又は正孔は、この歪曲した領域、即ち、ヘテロ接合境界面近傍に益々集中し、これにより、エネルギーバンドの変形、及び各領域I，II内における電子，ホールの局在化が更に進行する。
【００３８】
このように注入した電子及び正孔がそれぞれ領域I及びIIの境界面付近に集中すると、かかる境界面をなすヘテロ接合面（又は、ヘテロ境界面ともいう）において電子と正孔とが再結合し発光が生じるため、利得が発生する。即ち、本発明によれば、ヘテロ境界面の周期で利得が変調を受ける利得結合ＤＦＢレーザが提供される。但し、この際、発振する光の波長は隣接する領域間の伝導帯と価電子帯とのエネルギーバンド幅及びヘテロ境界面の周期で決定される。
【００３９】
更に、上記のような構成を有する本発明による利得結合ＤＦＢレーザは、活性層の繰り返し１周期内において２カ所で発光（利得変調）が起こるため、異種活性層材料であるタイプII半導体材料の配列周期を所望する利得変調周期、即ちブラッグ周期Λの２倍とすることが可能となる。これにより、従来技術による従来のλ／４シフト屈折率結合ＤＦＢレーザと比較して回折格子のピッチを２倍としてよく、これにより製造が容易となる。更に、この利点は歩留りを高くすることにも繋がる。
【００４０】
また、本発明において、異種のタイプII半導体として屈折率が略等しいものを適用することにより、屈折率結合成分がない又は無視できる程度に低減された、ほぼ理想的な利得結合ＤＦＢレーザを実現することが可能となる。但し、異種のタイプII半導体同士の屈折率差Δｎが０．００４以下である場合に、本発明は特に効果的に動作することが可能である。
【００４１】
更に、本発明による利得結合ＤＦＢレーザによれば、屈折率変調が残留た場合でも、屈折率変調の周期はブラッグ周期Λの２倍であり、発振波長に対して高次の回折（従来では１次であるのに対し本発明では２次）が生じるに過ぎない。このため、発振波長に対する屈折率結合成分の影響を１０分の１程度に低減することが可能となる。即ち、本発明による利得結合ＤＦＢレーザは、屈折率変調の効果を、無視できる程度まで抑制できる。
【００４２】
更に、本発明では、隣接する領域において一方は電子、他方は正孔が同量ずつ注入されるため、キャリア注入によるプラズマ効果によって生じる屈折率変化も抑制される方向に働く。即ち、本発明による利得結合ＤＦＢレーザは、キャリアの影響に対して堅牢な構造となっている。
〔第１の実施例〕
以下、本発明を好適に実施した形態について、以下に実施例を用いて詳細に説明する。但し、本実施例では、ＩｎＰ基板上に形成された１．３μｍ帯で発振する利得結合ＤＦＢレーザ１００を例に挙げる。
【００４３】
また、本実施例では、活性層中において、タイプIIのヘテロ接合を形成する半導体材料としてアンチモン系の半導体材料で形成されたバルク結晶を用いるが、本発明ではこれに限定されず、他の材料系であっても、タイプIIのエネルギーバンド構造を形成するものであれば適用することが可能である。
【００４４】
図４に本実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００の層構造を示す。但し、図４（ａ）は利得結合ＤＦＢレーザ１００を導波方向に対して垂直に切断した場合の断面図を示し、図４（ｂ）は利得結合ＤＦＢレーザ１００の活性層１０４ａを導波方向に切断した場合の断面図を示す。
【００４５】
図４（ａ）を参照すると、利得結合ＤＦＢレーザ１００は、ｎ型の導電性となるようドーピングされたＩｎＰ基板（ｎ−ＩｎＰ基板）１０１上に形成されており、前記ＩｎＰ基板１０１上には、同じくｎ型の導電性となるようドーピングされたＩｎＰクラッド層（ｎ−ＩｎＰクラッド層）１０２が１μｍの膜厚で形成されている。更に、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０２上には、ｎ型の導電性となるようドーピングされたＡｌＡｓｙＳｂ１−ｙ（ｙ＝０．５１）層１０３（ｎ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）が１．５μｍの膜厚で形成されている。
【００４６】
また、ｎ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０３の上には、半絶縁性のｉ−ＩｎＰバリア層１０４ｂ，１０４ｃ及びこれらで挟まれた活性層１０４ａより成るコア層１０４が形成されている。ここで、ｉ−ＩｎＰバリア層１０４ｂ，１０４ｃの膜厚をそれぞれ０．１μｍとし、活性層１０４ａの膜厚を０．０５μｍとする。従って、コア層１０４の膜厚は０．２５μｍとなる。
【００４７】
更に、コア層１０４の上面には、ｐ型の導電性となるようにドーピングされたＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層（ｐ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層）１０５が１．５μｍの膜厚で形成され、その上面には膜厚０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１０６が、更にその上面には膜厚０．５μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０７が形成されている。
【００４８】
次に、図４（ｂ）を参照すると、利得結合ＤＦＢレーザ１００における活性層１０４の導波方向の断面構造は、所定間隔（Λ）毎に、異種の半導体層（Ｉｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１とＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２と）が交互に繰り返し配列するように構成されている。
【００４９】
この構成において、Ｉｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０ＡｓとＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９とは先の図３（ａ）に示すようなタイプIIのエネルギーバンド構造を形成し、発振波長が１．３μｍ帯で各々の屈折率差が０となる組成とされている。但し、本実施例において、各々の半導体層１０４ａ−１，１０４ａ−２の屈折率差Δｎが０．００４以下であれば適用することが可能である。
【００５０】
ここで、所望する発振波長をλとすると、上記のＩｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１とＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２とを２Λ（Λ＝λ／(２ｎ)、ｎ：有効屈折率）の周期で交互に配列するとよい。これにより、ブラッグ周期Λで利得を変調する構造が実現され、且つ屈折率変調のない理想的な利得結合ＤＦＢレーザダイオードが得られる。
【００５１】
更に、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザダイオード１００は図５に示すように、一方の端にＨＲコート１１０ｂが設けられた構成としてもよい。これにより、低反射膜であるＡＲコート１１０ａが形成された端から高い出力光を得ることが可能となる。但し、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００は、上述のように波長単一性に優れているため、一方の端を高反射コートしても波長多重光源として使用するに十分に足る能力を発揮する。
【００５２】
次に、図６（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００の製造工程を詳細に説明する。
【００５３】
本プロセスでは、まず、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシャル：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｉａｌ）を用いて、図６（Ａ）に示すようにｎ−ＩｎＰ基板１０１上に、膜厚１μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層１０２，膜厚１．５μｍのｎ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０３，膜厚０．１μｍのｉ−ＩｎＰバリア層１０４ｂ，膜厚０．０５μｍのＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２を順次形成する。
【００５４】
その後、Ａｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２の上面に例えばＳｉＯ２等の酸化膜を用いてフォトレジストを形成する。この形成したフォトレジストを、リソグラフィ法（フォトリソグラフィ）により所定のマスク形状にパターニングし、マスク層（ＳｉＯ２マスク層）１０９を形成する。このＳｉＯ２マスク層１０９は、Ａｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２が光の導波方向に対して所定の周期（２Λ）毎にエッチングされるように形成される。
【００５５】
このようにＳｉＯ２マスク層１０９が形成されたウェハにはドライエッチング処理が施され、ＳｉＯ２マスク層１０９が形成されていない領域におけるＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２がエッチングされる。また、このようにエッチングされた領域には、ＭＯＶＰＥ法を用いて図６（Ｂ）に示すように、Ｉｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１がＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２と同じ膜厚となるまで成長させられる。
【００５６】
ここで、エッチングされた領域のみにＩｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１を成長させるために、上記のマスク層１０９をＳｉＯ２膜のような誘電体を用いて形成する。これは、ＭＯＶＰＥ法において半導体上に形成された誘電体上には金属が成長しないことを利用するためである。また、Ｉｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１が形成された後、ＳｉＯ２マスク層１０９はバッファドフッ酸により除去される。
【００５７】
その後、光の導波方向に対してＩｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１とＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２とが交互に配列されたウェハ上には図６（Ｃ）に示すように、膜厚０．１μｍのｉ−ＩｎＰバリア層１０ｃ，膜厚１．５μｍのｐ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０５，膜厚０．５μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１０６，膜厚０．５μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０７が、ＭＯＶＰＥ法により順次形成される。
【００５８】
また、このように形成されたウェハに対して、先に図５に示したように、金属電極１０８ａ，１０８ｂや、ＡＲコート１１０ａやＨＲコート１１０ｂを設けることで、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００が製造される。
【００５９】
また、本実施例では発光波長λを１．３μｍ帯としていたが、上記例示した利得結合ＤＦＢレーザ１００は、約０．８μｍ帯から１．５５μｍ帯までの発振波長に対して有効なものである。また、この他の発光波長に対しては、所望の波長に応じて半導体材料及び／又は寸法を変更することで発振させることが可能である。
〔第２の実施例〕
前記第１の実施例では、活性層をタイプIIのヘテロ接合を含むバルク半導体結晶により形成していたが、これをＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造に形成することも可能である。
【００６０】
以下に本発明の第２実施例として、ＩｎＰ基板に対して格子整合するＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層を含むＭＱＷ構造の活性層を有する利得結合型ＤＦＢレ−ザダイオ−ド２００の例を説明する。
【００６１】
図７（Ａ）は前記利得結合型ＤＦＢレ−ザダイオ−ド２００の断面図を、また図７（Ｂ）はＭＱＷ構造近傍の拡大断面図を示す。ただし図中，先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図７（Ａ）を参照するに、ＤＦＢレ−ザダイオ−ド２００は活性層中に、導波方向にブラッグ周期Λの２倍の周期で繰り返される活性領域２０４ａ−１と２０４ａ−２とを含み、活性領域２０４ａ−１は膜厚が１０ｎｍの非ドープＩｎＰよりなる障壁層ＢＲと、膜厚が１０ｎｍの非ドープＩｎＧａＡｓＰよりなる量子井戸層ＱＷとを交互に積層した構造を有する。一方、活性領域２０４ａ−２は膜厚が１０ｎｍの非ドープＩｎＰよりなる障壁層ＢＲと膜厚が１０ｎｍの非ドープＡｌＧａＡｓＳｂよりなる量子井戸層ＱＷとを交互に積層した構造を有する。
【００６３】
このような構成においても領域２０４ａ−１の量子井戸層ＱＷと領域２０４ａ−２の量子井戸層ＱＷとの間にはタイプIIのヘテロ接合が形成され、領域２０４ａ−１と２０４ａ−２との界面においてブラッグ周期的Λで繰り返される利得領域が形成される。
【００６４】
更に、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザダイオード２００も、第１の実施例と同様に、一方の端にＨＲコード２１０ｂを設けるよう構成してもよい。これにより、低反射膜であるＡＲコード２１０ａが形成された端から高い出力光を得ることが可能である。
【００６５】
また、本実施例による利得結合ＤＦＢレーザダイオード２００の製造工程は、上記第１の実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６６】
〔他の実施例〕
また、上記した各実施例は、本発明を好適に実施した形態の一例に過ぎず、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、種々変形して実施することが可能なものである。
【００６７】
（付記１）  一端から他端まで延在する活性層と、
前記活性層の一の側に形成された、第１の導電型を有する第１のクラッド層と、
前記活性層の他の側に形成された、第２の導電型を有する第２のクラッド層と、
前記活性層に前記第１のクラッド層を介して第１の極性のキャリアを注入する第１の電極と、
前記活性層に前記第２のクラッド層を介して第２の極性のキャリアを注入する第２の電極とよりなるレ−ザダイオ−ドであって、
前記活性層は、前記第１の端面から第２の端面まで交互に周期的に繰り返される第１の領域と第２の領域とよりなり、
前記第１の領域と第２の領域とは、タイプIIのヘテロ接合を形成することを特徴とするレ−ザダイオ−ド。
【００６８】
（付記２）  前記第１の領域と前記第２の領域はそれぞれの屈折率を有し、前記第１の領域の屈折率と前記第２の領域の屈折率との差は、絶対値で０．００４以下であることを特徴とする付記１記載のレーザダイオード。
【００６９】
（付記３）  前記第１の領域と第２の領域とは、ブラッグ周期の２倍の周期で繰り返されることを特徴とする付記１または２記載のレーザダイオード。
【００７０】
（付記４）  前記活性層の一方の端面には高反射率膜が形成されていることを特徴とする付記１〜３のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７１】
（付記５）  前記第１および第２の領域の一方は、アンチモンをＶ族元素として含む半導体材料により構成されることを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７２】
（付記６）  前記第１の領域はＩｎＡｌＧａＡｓよりなり、前記第２の領域はＡｌＧａＡｓＳｂよりなることを特徴とする付記１〜５のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７３】
（付記７）  前記活性層は、バルク結晶層よりなることを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７４】
（付記８）  前記活性層は、多重量子井戸構造を有することを特徴とする付記１〜６のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７５】
（付記９）  前記第１の領域と第２の領域とは、前記レ−ザダイオ−ドの軸方向に実質的に同一の長さを有することを特徴とする付記１〜８のうち、いずれか一項記載のレ−ザダイオ−ド。
【００７６】
【発明の効果】
以上の説明から、請求項１記載の発明によれば、設計自由度が大きく、単一発振波長性に優れた利得結合型ＤＦＢレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００７７】
更に、請求項２記載の発明によれば、本発明の利得結合型ＤＦＢレーザダイオードでは、屈折率結合成分が残留したとしても高次の回折を生じるに過ぎないため、屈折率結合成分の効果が十分に抑制され、ほぼ理想的な利得結合を有するＤＦＢレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００７８】
更に、請求項３記載の発明によれば、出力光を一方の端に集中させることが可能となり、より高出力のレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００７９】
更に、請求項４記載の発明によれば、アンチモンをＶ族元素として含む半導体材料を用いて活性層の少なくとも一部が形成されたレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００８０】
更に、請求項５記載の発明によれば、第２の領域がアンチモンを含むＡｌＧａＡｓＳｂより形成された活性層を有するレーザダイオードを提供することが可能となる。
【００８１】
更に、請求項６記載の発明によれば、単一の間隔でヘテロ接合面が繰り返される構造を有することで、効率よく利得が得られるレーザダイオード提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるλ／４位相シフト屈折率結合ＤＦＢレーザ１１００の導波方向に沿った層構造を示す断面図である。
【図２】典型的なタイプIIのヘテロ結合のバンド構造を示す図である。
【図３】異種のタイプII半導体を接合した場合の導波方向ににおける各半導体のエネルギーバンド構造を示す図であり、（ａ）はタイプII半導体に電子・正孔を注入する以前のエネルギーバンド構造を示す図であり、（ｂ）はタイプII半導体に電子・正孔を注入した後のエネルギーバンド構造を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００の層構造を示す断面図であり、（ａ）は利得結合ＤＦＢレーザ１００を導波方向に対して垂直に切断した場合の層構造を示す断面図であり、（ｂ）は利得結合ＤＦＢレーザ１００のコア層１０４を導波方向に沿って切断した場合の層構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００を導波方向に沿って切断した場合の層構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例による利得結合ＤＦＢレーザ１００の製造工程を説明するための図であり、（Ａ）はＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２上に所定パターンのＳｉＯ２マスク層１０９を形成した後の層構造を示し、（Ｂ）はＳｉＯ２マスク層１０９に基づいてＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２がエッチングされた領域にＩｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１を形成した後の層構造を示し、（Ｃ）はＡｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０４ａ−２及びＩｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層１０４ａ−１より成る活性層１０４ａにｉ−ＩｎＰバリア層１０４ｃ，ｐ−ＡｌＡｓ０．５１Ｓｂ０．４９層１０５，ｐ−ＩｎＰクラッド層１０６，ｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０７を順次形成した後の層構造を示す。
【図７】本発明の第２の実施例による利得結合ＤＦＢレーザ２００を導波方向に沿って切断した場合の層構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１  ｎ−ＩｎＰ基板
１０２  ｎ−ＩｎＰクラッド層
１０３  ｎ−ＡｌＡｓｙＳｂ１−ｙ（ｙ＝０．５１）層
１０４、２０４  コア層
１０４ａ  活性層
１０４ａ−１  Ｉｎ０．５３Ａｌ０．１７Ｇａ０．３０Ａｓ層
１０４ａ−２  Ａｌ０．５３Ｇａ０．６５Ａｓ０．５１Ｓｂ０．４９層
１０４ｂ、１０４ｃ  ｉ−ＩｎＰバリア層
１０５  ｐ−ＡｌＡｓｙＳｂ１−ｙ（ｙ＝０．５１）層
１０６  ｐ−ＩｎＰクラッド層
１０７  ｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
１０８ａ、１０８ｂ  金属電極
１０９  ＳｉＯ２マスク層
１１０ａ  ＡＲコート
１１０ｂ  ＨＲコート
２０４ａ−１、２０４ａ−２  ＭＱＷ
１１０３  ｐ型クラッド層
１１０４ａ  活性層
１１０４ｂ  ガイド層
１１０６  ｎ型クラッド層
１１０８  屈折率変調部（回折格子）
１１０８ａ  λ／４シフト部
【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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