(57)【要約】【課題】ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合型分布帰還型半導体レーザにおいて、利得回折格子からの電子の漏れをなくして、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供すること。        【解決手段】  ＡｌＧａＩｎＡｓからなる単数又は複数の半導体層によって構成された活性層を、光の伝播方向に対して周期的にエッチングしてなる利得回折格子１０を具備する利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置４２において、前記利得回折格子１０が、  前記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも、バンドギャップ波長が短波長のＡｌＧａＩｎＡｓ又はＩｎＡｌＡｓからなる埋め込み層４４によって、埋め込まれていることを特徴とする。【選択図】    図１
2009099844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を含む活性層を、光の伝播方向に対して周期的に配置してなる利得回折格子を具備する利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置において、
前記利得回折格子が、      
前記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも短波長のバンドギャップ波長を有する、ＡｌＧａＩｎＡｓ又はＩｎＡｌＡｓによって、
埋め込まれていることを
特徴とする利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置において、
前記活性層が、
第１のＡｌＧａＩｎＡｓを含む井戸層と、
前記第１のＡｌＧａＩｎＡｓより短波長のバンドギャップ波長を有する、第２のＡｌＧａＩｎＡｓを含む障壁層によって構成された量子井戸を含むことを
特徴とする利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置において、
前記活性層が、
ＡｌＧａＩｎＡｓ単一層からなることを
特徴とする利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置において、
ｎ型のクラッド層と前記活性層の間に、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む光閉じ込め層が配置され、
前記利得回折格子を埋め込む前記ＡｌＧａＩｎＡｓ又は前記ＩｎＡｌＡｓのバンドギャップ波長が、前記光閉じ込め層を構成する前記ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長より短波長であることを
特徴とする利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置において、
ＡｌＧａＩｎＡｓからなるスペーサ層を介して、前記利得回折格子に隣接して前記活性層とは異なる他の活性層が配置され、
前記利得回折格子を埋め込む前記ＡｌＧａＩｎＡｓ又は前記ＩｎＡｌＡｓのバンドギャップ波長が、前記スペーサ層を構成する前記ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長より短波長であることを
特徴とする利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる活性層を有する利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の分布帰還を利得の周期的変化により行う利得結合型分布帰還型半導体レーザ（以下、利得結合ＤＦＢレーザと略す）は、単一縦モード性、低チャーピング性に優れ、超高速光通信（〜１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上）の光源として有望である。
【０００３】
一方、超高速光通信を実現するためには、光を分布帰還する方式に加え、半導体レーザの活性層を構成する半導体材料の選択も重要である。
【０００４】
超高速光通信に適した活性層材料としては、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料がある。
【０００５】
例えば、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる活性層を備えた半導体レーザによって、〜１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速動作が可能になったとの報告がなされている。しかも、このような超高速動作は、高温においても可能である（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１５０１８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況に鑑み、本発明者は、利得が周期的に変化する回折格子（以下、利得回折格子と称す）がＡｌＧａＩｎＡｓ系材料によって形成された利得結合ＤＦＢレーザの開発を進めてきた。その結果、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる利得回折格子を備えた利得結合ＤＦＢレーザには、利得回折格子の周期的利得変化が十分でないため、閾値電流の増加や変調帯域が減少するという問題が存在することが明らかになった。
【０００７】
以下、この問題について説明する。
（１）ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ
まず、本発明者が最初に検討した、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる活性層を備えた利得結合ＤＦＢレーザ（以下、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザと呼ぶ）の構成について説明する。
【０００８】
図１６は、このＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ２を、レーザ内部をレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である。
【０００９】
ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ２は、ｎ型ＩｎＰからなる基板４と、ｎ型のＩｎＰからなるバッファ層６と、利得回折格子１０と、ノンドープＩｎＰからなる利得回折格子埋め込み層１２と、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１６を備えている。尚、バッファ層６は下部クラッド層として機能し、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４は上部クラッド層として機能する。
【００１０】
更に、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ２は、ｎ型ＩｎＰからなる基板４に形成されたｎ側電極１８と、コンタクト層１６に形成されたｐ側電極２０と、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ２の光出射面に形成された低反射膜２２と、光出射面とは反対側の端面に形成された高反射膜２４とを備えている。
【００１１】
ここで、利得回折格子１０は、レーザ光の伝播方向に周期的に配置された、複数の、電流注入により光利得発生可能な凸部２６によって構成されている。
【００１２】
図１７は、この凸部２６を拡大した図である。
【００１３】
凸部２６は、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる第１の光閉じ込め層８と、例えばＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる複数の障壁層２８と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる複数の量子井戸層３０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる第２の光閉じ込め層３２によって構成されている。ここで、複数の障壁層２８及び複数の井戸層３０は、多重量子井戸３４からなる活性層４０を構成している。尚、λｇは、バンドギャップ波長すなわちバンドギャップを波長に換算した値を意味する。
【００１４】
そして、凸部２６は、ノンドープＩｎＰからなる利得回折格子埋め込み層１２によって埋め込まれている（図１６参照）。
【００１５】
利得回折格子埋め込み層１２によって埋め込まれた凸部２６内の多重量子井戸３４からなる活性層４０には、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド１４及びｎ型ＩｎＰからなるバッファ層６から夫々ホール及び電子が注入される。
【００１６】
ホール及び電子の注入された多重量子井戸３４からなる活性層４０には光利得が発生する。ところで、凸部２６は、レーザ光の伝播方向に対して周期的に分布している。この周期的に分布する凸部２６が生み出す光利得の周期的変化によって、光の分布帰還が実現される。
【００１７】
尚、上述したように、上記ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザでは、光閉じ込め層８,３２と障壁層２８のバンドギャップ波長が１．１μｍに設定されている。これは、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザでは、十分な光閉じ込め効果や量子効果を得るためには、障壁層２８及び光閉じ込め層８のバンドギャップ波長λｇが、上述した値１．１μｍ以下であることが好ましいためである。
【００１８】
（２）課  題
通常の量子井戸レーザと同様に、多重量子井戸３４からなる活性層４０に注入された電子及びホールは、障壁層２８を通過して量子井戸３０に注入される。量子井戸３０に注入された電子及びホールは蓄積され、光利得を発生する。
【００１９】
障壁層２８のバンドギャップ（λｇ＝１．１μｍ）は、利得回折格子埋め込み層１２を構成するＩｎＰのバンドギャップ（λｇ＝０．９２μｍ）より狭く設定される。従って、組成の異なる２通りのＩｎＧａＡｓＰによって障壁層２８及び量子井戸３０が構成される、広く用いられているＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸で活性層４０を構成した場合には、電子及びホールに対して利得回折格子埋め込み層１２がポテンシャル障壁を形成するので、電子及びホールは多重量子井戸３４内部に閉じ込められて外部に漏れ出すことはない。
【００２０】
しかし、組成の異なる２通りのＡｌＧａＩｎＡｓによって構成されるＡｌＧａＩｎＡｓ系多重量子井戸からなる利得回折格子では事情が異なる。
【００２１】
図１９は、ＡｌＧａＩｎＡｓとＩｎＰからなるヘテロ接合のバンドダイアグラムである。
【００２２】
図１９（ａ）は、ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇが１．１μｍの場合のバンドダイアグラムである。図１９（ｂ）は、ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇが１．０５μｍの場合のバンドダイアグラムである。図１９（ｃ）は、ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇが１．０μｍの場合のバンドダイアグラムである。
【００２３】
尚、上記ＡｌＧａＩｎＡｓは、全て基板４に格子整合しているものとする。また、以下の説明で記述される半導体層も全て基板４に格子整合しているものとする。
【００２４】
図１９に示したように、ＡｌＧａＩｎＡｓ側から見た場合、ＩｎＰとＡｌＧａＩｎＡｓの間には、ホールに対してはＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップに依らず常にポテンシャル障壁（荷電子帯端Ｅｖによる障壁）が形成される。
【００２５】
一方、電子に対しては、λｇ＝１．０５μｍ（図１９（ｂ））を境に、ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇがλｇ＝１．０５μｍより長波長の場合にはポテンシャル障壁が形成されるが（図１９（ａ））、λｇ＝１．０５μｍより短波長の場合にはポテンシャル障壁（伝導帯Ｅｃによる障壁）が形成されない（図１９（ｃ））。
【００２６】
図１８は、ＡｌＧａＩｎＡｓ障壁層のλｇが１．０５μｍより短波長の場合における多重量子井戸３４に注入された電子３６及びホール３８の振る舞いを説明する概念図である。
【００２７】
上述したように、多重量子井戸３４を構成するＡｌＧａＩｎＡｓ障壁層のバンドギャップ波長が１．０５μｍより短波長の場合には障壁層２８とＩｎＰ利得回折格子埋め込み層１２の間に電子に対するポテンシャル障壁が形成されないので、多重量子井戸３４に注入された電子３６は障壁層２８から利得回折格子埋め込み層１２に漏れ出してしまう（図１８参照）。
【００２８】
一方、図１９（ａ）には、ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇが１．１μｍの場合、ＩｎＰとの間に電子に対して十分なポテンシャル障壁が形成されるように描かれている。しかし、ＡｌＧａＩｎＡｓのλｇが１．１μｍの場合、実際には、電子に対するポテンシャル障壁の高さは高々数十ｍｅＶしかない。このため、障壁層２８を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長λｇが１．１μｍでも、障壁層２８から利得回折格子埋め込み層１２への電子の漏れは始まっている。
【００２９】
このように、バンドギャップ波長λｇが１．０５ｍ以下のＡｌＧａＩｎＡｓで障壁層２８を構成した利得結合ＤＦＢレーザ（図１６参照）でも、障壁層２８からＩｎＰ利得回折格子埋め込み層１２への電子の漏れ出し無視し得ない。
【００３０】
このような電子漏れは、障壁層２８からだけでなく、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる第１の光閉じ込め層８においても発生する。
【００３１】
従って、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ２では、量子井戸層３０に十分に電子が供給されず、利得回折格子１０に於ける利得の周期的変化が不十分になる。このため、上記ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザでは、閾値電流が大きくしかも変調帯域が狭い。
【００３２】
そこで、本発明の目的は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる利得回折格子を備えた利得結合ＤＦＢレーザに於いて、障壁層からの電子の漏れを防止して、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
（第１の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を含む活性層を、光の伝播方向に対して周期的に配置してなる利得回折格子を具備する利得結合型分布帰還型半導体レーザにおいて、前記利得回折格子が、前記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも短波長のバンドギャップ波長を有する、ＡｌＧａＩｎＡｓ又はＩｎＡｌＡｓによって、埋め込まれていることを特徴とする。
【００３４】
第１の側面によれば、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むので、利得回折格子からの電子の漏れをなくして、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
【００３５】
（第２の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第２の側面は、第１の側面において、前記活性層が、第１のＡｌＧａＩｎＡｓを含む井戸層と、前記第１のＡｌＧａＩｎＡｓより短波長のバンドギャップ波長を有する第２のＡｌＧａＩｎＡｓを含む障壁層によって構成された量子井戸を含むことを特徴とする。
【００３６】
第２の側面によれば、活性層がＡｌＧａＩｎＡｓからなる多重量子井戸で構成した利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むので、利得回折格子からの電子の漏れをなくして、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
（第３の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第３の側面は、第１の側面において前記活性層が、ＡｌＧａＩｎＡｓ単一層からなることを特徴とする。
【００３７】
第３の側面によれば、活性層がＡｌＧａＩｎＡｓ単一層で構成した利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むので、利得回折格子からの電子の漏れをなくして、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
【００３８】
（第４の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第４の側面は、第１乃至３の何れかの側面おいて、ｎ型のクラッド層と前記活性層の間に、ＡｌＧａＩｎＡｓを含む光閉じ込め層が配置され、前記利得回折格子を埋め込む前記ＡｌＧａＩｎＡｓ又は前記ＩｎＡｌＡｓのバンドギャップ波長が、前記光閉じ込め層を構成する前記ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長より短波長であることを特徴とする。
【００３９】
第４の側面によれば、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる光閉じ込め層を有する利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むので、前記光閉じ込め層からの電子の漏れをなくして、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
【００４０】
（第５の側面）
上記の目的を達成するために、本発明の第５の側面は、第１乃至４の側面の何れかにおいて、ＡｌＧａＩｎＡｓからなるスペーサを介して、前記利得回折格子に隣接して前記活性層とは異なる他の活性層が配置され、前記利得回折格子を埋め込む前記ＡｌＧａＩｎＡｓ又は前記ＩｎＡｌＡｓのバンドギャップ波長が、前記スペーサ層を構成する前記ＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長より短波長であることをていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むので、利得回折格子からの電子の漏れが少なくなるため、閾値が低く且つ変調帯域の広い利得結合ＤＦＢレーザを提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。なお、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
本実施の形態は、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる利得回折格子を当該ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むことによって、利得回折格子からの電子の漏れをなくしたＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合型分布帰還型半導体レーザに係るものである。
【００４４】
図１は、本実施の形態に係わるＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合型分布帰還型半導体レーザを、レーザ光の伝播方向に沿って切断した要部断面図である。
【００４５】
本実施の形態に係わる利得結合型分布帰還型半導体レーザ４２は、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる単数又は複数の半導体層によって構成された活性層４０（ＡｌＧａＩｎＡｓを含む半導体層を含む活性層４０）を、光の伝播方向に対して周期的に配置してなる利得回折格子１０を具備し、上記利得回折格子１０が、上記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも短波長のバンドギャップ波長を有する、ＡｌＧａＩｎＡｓ又はＩｎＡｌＡｓによって埋め込まれていることを特徴とする。
【００４６】
すなわち、本実施の形態に係わる利得結合型分布帰還型半導体レーザ４２は、利得回折格子１０を埋め込む利得回折格子埋め込み層４４が、活性層４０を構成するＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップ波長が短波長のＡｌＧａＩｎＡｓ（又はＩｎＡｌＡｓ）によって構成されていることを特徴とする。
【００４７】
図２は、本実施の形態に係わる利得回折格子埋め込み層４４と活性層４０を構成する上記半導体層が形成するヘテロ接合のバンドダイアグラムである。
【００４８】
本実施の形態では、利得回折格子埋め込み層４４及び活性層４０が共にＡｌＧａＩｎＡｓによって構成されているので、図２のように活性層４０を構成する半導体層の伝導帯端Ｅｃ１が利得回折格子埋め込み層４４を構成する半導体層の伝導帯端Ｅｃ２を超えることはない。
【００４９】
このため、本実施の形態に係わる利得結合型分布帰還型半導体レーザ４２では、活性層４０に注入された電子が、利得回折格子埋め込み層４４に漏れ出すことがない。従って、本実施の形態に係わる利得結合型分布帰還型半導体レーザ４２では、閾値の増大や変調帯域の減少といった素子特性の劣化は生じない。
【実施例１】
【００５０】
本実施例は、ＡｌＧａＩｎＡｓによって構成された多重量子井戸からなる利得回折格子を上記ＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＩｎＡｌＡｓで埋め込むことにより、利得回折格子からの電子の漏れをなくしたＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合型ＤＦＢレーザに係るものである。
【００５１】
図３は、本実施例に係わる利得結合ＤＦＢレーザ４２を、そのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である。尚、特に断らないが、以後説明する半導体は、全て基板４に格子整合しているものとする。他の実施例においても、同様である。
【００５２】
本実施例に係るＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ４２は、ｎ型ＩｎＰからなる基板４と、ｎ型のＩｎＰからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層６と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第１の光閉じ込め層８と、利得回折格子１０と、ノンドープＩｎＡｌＡｓからなる利得回折格子埋め込み層４４と、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１６を備えている。尚、バッファ層６はｎ型の下部クラッド層として機能し、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４はｐ型の上部クラッド層として機能する。尚、上記ＩｎＡｌＡｓは、利得回折格子１０を構成する各ＡｌＧａＩｎＡｓより、バンドギャップ波長が短波長である（以下も、同様）。
【００５３】
利得結合ＤＦＢレーザ４２は、更に、ｎ型ＩｎＰからなる基板４に形成されたｎ側電極１８と、コンタクト層１６の上に形成されたｐ側電極２０と、利得結合ＤＦＢレーザ４２の光出射面に形成された低反射膜２２と、光出射面とは反対側の端面に形成された高反射膜２４とを備えている。
【００５４】
次に、利得回折格子１０の構成について説明する。
【００５５】
利得回折格子１０は、レーザ光の伝播方向に周期的に配置された、電流注入により光利得発生可能な複数の凸部２６によって構成されている（図３参照）。
【００５６】
図４は、この凸部２６を拡大した図である。
【００５７】
凸部２６は、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第１の光閉じ込め層８の上部（下部は凸部２６を連結している）と、多重量子井戸３４からなる活性層４０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ２０〜３０ｎｍの第２の光閉じ込め層３２によって構成されている。
【００５８】
ここで、多重量子井戸３４は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの複数の障壁層（バリア層）２８と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの複数の量子井戸層（井戸層）３０によって構成されている。そして、多重量子井戸３４は、最下部の障壁層２８の上に、量子井戸３０と障壁層２８からなる対が６つ積層されて、構成されている。
【００５９】
このように構成された凸部２６が、ノンドープＩｎＡｌＡｓからなる上記利得回折格子埋め込み層４４によって埋め込まれている。
【００６０】
ここで、上記凸２６部は、下記実施例２で説明するとおり、第１の光閉じ込め層８、活性層４０、及び第２の光閉じ込め層３２からなる積層構造を、光の伝播方向に対して周期的にエッチングすることによって形成される。すなわち、本実施例に係る利得結合型ＤＦＢ４２は、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる複数の半導体層によって構成された活性層４０（多重量子井戸３４）を、光の伝播方向に対して周期的にエッチングしてなる利得回折格子１０を具備している。
【００６１】
そして、利得回折格子１０が、（活性層４０を形成する）上記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも短波長のバンドギャップ波長を有する、ＩｎＡｌＡｓによって埋め込まれている。  尚、光閉じ込め層８,３２は、必須の要素ではない。
【００６２】
ところで、上記第１の光閉じ込め層８と利得回折格子埋め込み層４４からなる第１のヘテロ界面、上記第２の光閉じ込め層３２と利得回折格子埋め込み層４４からなる第２のヘテロ界面、上記多重量子井戸３４を構成する各半導体層（障壁層２８及び量子井戸層３０）と利得回折格子埋め込み層４４からなる第３のヘテロ界面は（図３参照）、利得回折格子埋め込み層４４がＩｎＡｌＡｓによって形成されているので、図２に示すように、利得回折格子埋め込み層４４側の伝導帯端Ｅｃ２が光閉じ込め層８,３２側又は活性層４０側の伝導帯端Ｅｃ１より高エネルギーとなる。従って、上記各へテロ接合には、光閉じ込め層８，２８側又は活性層４０側か見て、電子に対するポテンシャル障壁が形成されている。
【００６３】
このように、本実施例では、利得回折格子埋め込み層４４と利得回折格子１０の界面に、利得回折格子１０側から見て電子に対するポテンシャル障壁が形成されるので、利得回折格子埋め込み層４４に電子が漏れ出すことはない。従って、本実施の形態に係わる利得結合型ＤＦＢレーザ４２（図３参照）では、閾値の増大や変調帯域が減少するといった素子特性の劣化はみられない。尚、本実施例に係る利得結合型ＤＦＢレーザ４２の発振波長は１．３μｍである。
【実施例２】
【００６４】
本実施例は、実施例１に係る利得結合型ＤＦＢの製造方法に係るものである。
【００６５】
（１）第１の工程（結晶成長）
まず、利得回折格子１０がエッチングによって形成される半導体積層構造を形成する。
【００６６】
図５は、本工程で形成する、利得回折格子形成用の半導体積層構造４６の構成を説明する断面図である。
【００６７】
有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）によって、図５に示すように、ｎ型のＩｎＰ（００１）基板４の上に、ｎ型のＩｎＰからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層６と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第１の光閉じ込め層８と、多重量子井戸３４からなる活性層４０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第２の光閉じ込め層３２を順次成長して、利得回折格子用の半導体積層構造４６を形成する。
【００６８】
多重量子井戸３４は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの最下部の障壁層（バリア層）４８の上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの量子井戸層（井戸層）３０とＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの障壁層（バリア層）２８からなる対５０が６つ積層されて形成される。
【００６９】
（２）第２の工程（利得回折格子の形成）
次に、この半導体積層構造４６（図５参照）をエッチングして、利得回折子となる領域を形成する。
【００７０】
図６は、本工程により利得回折格子１０が形成された半導体積層構造５２の構成を説明する断面図である。
【００７１】
まず、図５に示す半導体積層構造４６の表面にフォトレジスト膜を塗布し、干渉露光法によって、発信波長１．３μｍに相当する利得回折格子を形成ためのレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、上記半導体積層構造４６（図５参照）を第１の光閉じ込め層８の途中までドライエッチングし利得回折格子１０を形成する。
【００７２】
次に、利得回折格子１０がドライエッチングによって形成された上記半導体積層構造５２（図６参照）から、ドライエッチングに用いたレジストマスクを剥離する。
【００７３】
上記工程により、基板４の上に、バッファ層６と、利得回折格子１０が積層されてなる構造が形成される（図６参照）。利得回折格子１０は、第１の光閉じ込め層８と、活性層４０と、第２の光閉じ込め層３２からなる凸部が、素子が完成した場合にレーザ光が伝播する方向に対して周期的にエッチングされて形成される。
【００７４】
（３）第３の工程（利得回折格子の埋め込み）
次に、利得回折格子１０をＩｎＡｌＡｓで埋め込み、更に、その上にｐ型不純物をドーピングしたＩｎＰを成長する。
【００７５】
図７は、本工程により形成した半導体積層構造５４の構造を説明する断面図である。
【００７６】
まず、所定のウエットエッチング工程により回折格子の表面を１０〜２０ｎｍ程度エッチングし、ドライエッチングにより生じたダメージ層を除去する。
【００７７】
その後、利得回折格子の形成された上記半導体積層構造５２（図６参照）をＭＯＶＰＥ装置内に装着し、ＡｓＨ３雰囲気下で成長温度を６００℃まで上げる。続いて、ＡｓＨ３と共に、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をこのＭＯＶＰＥ装置に供給して、ＩｎＡｌＡｓからなる利得回折格子埋め込み層４４を成長して、利得回折格子１０を埋め込む（図７参照）。この時、ＩｎＡｌＡｓは、利得回折格子１０の上端より５０ｎｍ高い位置まで成長する。
【００７８】
その後、利得回折格子埋め込み層４４の上に、キャリア濃度が１ｘ１０１８ｃｍ−３のＺｎドープＩｎＰ層からなるクラッド層１４を２００ｎｍ成長する（図７）。
【００７９】
（４）第４の工程（横方向埋め込み）
次に、第３の工程によって利得回折格子１０が埋め込まれた半導体積層構造５４をストライプ状に加工して、（レーザ光の伝播方向に対して）横方向の光閉じ込め及び電流狭窄のための埋め込み層（横方向埋め込み層）を形成する。
【００８０】
図８は、本工程によって横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造５６を、レーザ光の伝播方向に垂直な面で切断した断面図である。
【００８１】
まず、利得回折格子１０が埋め込まれた半導体積層構造５４（図７参照）の表面に、幅が１．５μｍのＳｉＯ２ストライプマスクを形成して、ドライエッチングによって高さが約１．５μｍのメサに加工する。
【００８２】
その後、例えば、ｐ型のＩｎＰとｎ型のＩｎＰが積層されてなるｐｎ埋め込み層５８によって構成される横方向埋め込み層、ｐ型のＩｎＰからなるクラッド層１４、及びｐ型のＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１６を順次成長する。
【００８３】
（５）第５の工程（レーザプロセス）
次に、第４の工程により横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造５６を加工して、利得結合ＤＦＢレーザを完成する。
【００８４】
図３は、本工程によって完成される利得結合ＤＦＢレーザのレーザ光の進行方向に沿った断面図である。
【００８５】
まず、ｎ側電極１８及びｐ側電極２０を、第４の工程で形成した半導体積層構造５６に形成する（図３参照）。
【００８６】
次に、レーザ光の進行方向における長さが３００μｍになるように、ｎ側及びｐ側の電極が形成された上記半導体積層構造５６をヘキ開して、レーザチップにする。
【００８７】
最後に、このレーザチップのレーザ光出射側に低反射（ＬＲ）膜２２を後側に高反射（ＨＲ）膜２４を形成して、利得結合ＤＦＢ４２を完成する。
【実施例３】
【００８８】
本実施例は、ＡｌＧａＩｎＡｓ単一層（バルク）からなる利得回折格子を、このＡｌＧａＩｎＡｓよりバンドギャップの広いＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込むことにより、利得回折格子からの電子の漏れをなくした利得結合型ＤＦＢに係るものである。
【００８９】
（１）構  成
本実施例に係る利得結合ＤＦＢレーザと実施例１に係る利得結合ＤＦＢレーザは、利得回折格子１０を構成する活性層４０が、実施例１では多重量子井戸３４であるのに対して、本実施例ではＡｌＧａＩｎＡｓ単一層（バルク）である点で異なる。その他の点では、本実施例に係る利得結合ＤＦＢレーザと実施例１に係る利得結合ＤＦＢレーザは、構成が略同じである。
【００９０】
（２）製造方法
図９は、利得結合回折格子が形成される半導体積層構造４６の断面を説明する図である。
【００９１】
図９に示すように、本実施例に係る利得結合ＤＦＢレーザの活性層４０は、厚さが１００ｎｍでバンドギャップ波長λｇが１．３μｍのＡｌＧａＩｎＡｓによって構成されている。
【００９２】
本実施例に係る利得結合ＤＦＢレーザの製造方法は、実施例２の製造方法と殆ど同じである。
【００９３】
但し、利得回折格子形成用の半導体積層構造４６の構造が、図５に示す多重量子井戸３４を活性層４０する半導体積層構造４６ではなく、図９に示すバルクＡｌＧａＩｎＡｓ４０を活性層とする半導体積層構造４６である点で相違する。
（３）動作
本実施例に係わる利得結合型ＤＦＢレーザ４２では、第１の光閉じ込め層８、活性層４０、及び第２の光閉じ込め層３２からなる積層構造にバッファ層６から電子が注入される（図３参照）。
【００９４】
本実施例では、上述したよう利得回折格子埋め込み層４４と、活性層４０等からなる上記積層構造の界面に電子に対するポテンシャル障壁が形成されるので、利得回折格子埋め込み層４４に電子が漏れ出すことがない。従って、本実施の形態に係わる利得結合型ＤＦＢでは、閾値の増大や変調帯域が減少するといった素子特性の劣化は生じない。尚、本実施例に係る利得結合型ＤＦＢレーザ発振波長は１．３μｍである。
【実施例４】
【００９５】
本実施例は、利得媒質として、利得回折格子の他に、通常の多重量子井戸（回折格子が形成されていない多重量子井戸）を備えた利得結合ＤＦＢに係るものです。
【００９６】
図１０は、本実施例に係わる利得結合ＤＦＢレーザ４２をそのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である。
【００９７】
本実施例に係るＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ４２は、ｎ型ＩｎＰからなる基板４と、ｎ型のＩｎＰからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層６と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第１の光閉じ込め層８と、第１の活性層６０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍのスペーサ６２と、利得回折格子１０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．０μｍ）からなる利得回折格子埋め込み層６６と、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１６を備えている。尚、バッファ層６は下部クラッド層として機能し、ｐ型ＩｎＰからなるクラッド層１４は上部クラッド層として機能する。  尚、光閉じ込め層８,３２は、必須の要素ではない。
【００９８】
ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ４２は、更に、ｎ型ＩｎＰからなる基板４に形成されたｎ型電極１８と、コンタクト層１６の上に形成されたｐ型電極２０と、ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ４２の光出射面に形成された低反射膜２２と、光出射面とは反対側の端面に形成された高反射膜２４とを備えている。
【００９９】
次に、第１の活性層６０と、利得回折格子１０の構成について説明する。
【０１００】
まず、第１の活性層６０の構成について説明する。
【０１０１】
図１２は、本実施例に於ける利得回折格子を形成するために、ｎ−ＩｎＰ基板４の上に結晶成長した半導体積層構造の断面図である。
【０１０２】
第１の活性層６０は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍ障壁層（バリア層）２８,４８と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの量子井戸層（井戸層）３０からなる第１の多重量子井戸７０によって構成されている。
【０１０３】
更に、詳しく説明するならば、第１の活性層７０は、最下部の障壁層４８の上に、井戸層３０と障壁層２８からなる対が２つ積層されてなる多重量子井戸７０によって構成される。
【０１０４】
次に、利得回折格子の構成について説明する。
【０１０５】
利得回折格子１０は、レーザ光の伝播方向に周期的に配置された、電流注入により光利得発生可能な凸部２６によって構成されている（図１０参照）。
【０１０６】
図１１は、この凸部２６を拡大した図である。
【０１０７】
凸部２６は、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍのスペーサ６２の上部（下部は凸部２６を連結している）と、第２の活性層６４と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ２０〜３０ｎｍの第２の光閉じ込め層３２によって構成されている。
【０１０８】
ここで、第２の活性層６４を構成する第２の多重量子井戸６８は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの複数の障壁層（バリア層）２８,４８と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの複数の量子井戸層（井戸層）３０によって構成されている。そして、第２の多重量子井戸６８は、最下部の障壁層４８の上に、量子井戸層３０と障壁層２８からなる対が６つ積層されて構成さていれる。
【０１０９】
このように構成された凸部２６が、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．０μｍ）からなる上記利得回折格子埋め込み層６６によって埋め込まれている。
【０１１０】
ここで、上記凸２６部は、下記実施例５で説明するとおり、スペーサ層６２、活性層６４、及び第２の光閉じ込め層３２からなる積層構造を、光の伝播方向に対して周期的にエッチングすることによって形成される。すなわち、本実施例に係る利得結合型ＤＦＢレーザ４２は、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる複数の半導体層によって構成された第２の活性層６４（第２の多重量子井戸６８）を、光の伝播方向に対して周期的にエッチングしてなる利得回折格子１０を具備している。
【０１１１】
そして、利得回折格子１０が、（   第２の活性層６８を形成する）上記半導体層を構成するＡｌＧａＩｎＡｓのバンドギャップ波長よりも短波長のバンドギャップ波長を有する、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる利得回折格子埋め込み層６６によって埋め込まれている。
【０１１２】
更に、本実施例に係る利得結合ＤＦＢレーザ４２では、ＡｌＧａＩｎＡｓからなるスペーサ層６２を介して、利得回折格子１０に隣接して第２の活性層６４とは異なる第１の活性層６０が配置されている。
【０１１３】
ところで、上記スペーサ層６２と利得回折格子埋め込み層６６からなる第１のヘテロ界面、上記第２の光閉じ込め層３２と利得回折格子埋め込み層６６からなる第２のヘテロ界面、上記多重量子井戸６８を構成する各半導体層（障壁層２８及び量子井戸層３０）と利得回折格子埋め込み層６６からなる第３のヘテロ界面は、利得回折格子埋め込み層６６がＡｌＧａＩｎＡｓによって形成されているので、図２に示すように、利得回折格子埋め込み層６６側の伝導帯端Ｅｃ２が、多重量子井戸６４、スペーサ６２、及び第２の光閉じ込め層３２側の伝導帯端Ｅｃ１より高エネルギーとなる。従って、上記各へテロ接合には、スペーサ６２、第２の活性層６４、及び第２の光閉じ込め層３２側か見て、電子に対するポテンシャル障壁が形成されている。
【０１１４】
このように、本実施例では、利得回折格子埋め込み層６６と利得回折格子１０の界面に、利得回折格子１０側から見て電子に対するポテンシャル障壁が形成されるので、利得回折格子埋め込み層６６に電子が漏れ出すことはない。従って、本実施の形態に係わる利得結合型ＤＦＢレーザ４２では、閾値の増大や変調帯域が減少するといった素子特性の劣化は生じない。尚、本実施例に係る利得結合型ＤＦＢレーザ４２の発振波長は１．３μｍである。
【実施例５】
【０１１５】
本実施例は、実施例４に係る利得結合型ＤＦＢレーザの製造方法に係るものである。
【０１１６】
（１）第１の工程（結晶成長）
まず、利得回折格子１０がエッチングによって形成される半導体積層構造を形成する。
【０１１７】
図１２は、利得回折格子１０が形成される半導体積層構造７２の構成を説明する断面図である。
【０１１８】
図１２に示すように、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）によって、ｎ型のＩｎＰ（００１）基板４の上に、ｎ型のＩｎＰからなる厚さ１００ｎｍのバッファ層６と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ２０ｎｍの第１の光閉じ込め層８と、第１の多重量子井戸７０からなる第１の活性層６０と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍのスペーサ６２と、第２の多重量子井戸６８からなる第２の活性層６４と、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ４０ｎｍの第２の光閉じ込め層３２を順次成長して、利得回折格子形成用の半導体積層構造７２を形成する。
【０１１９】
第１の活性層６０を構成する多重量子井戸７０は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの最下部の障壁層（バリア層）４８の上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの量子井戸層（井戸層）３０と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの障壁層（バリア層）２８とからなる対５０が２つ積層されて形成される。
【０１２０】
また、第２の活性層６４を構成する多重量子井戸６８は、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの最下部の障壁層（バリア層）４８の上に、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．４μｍ）からなる厚さ５ｎｍの量子井戸層（井戸層）３０と、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．１μｍ）からなる厚さ１０ｎｍの障壁層（バリア層）２８とからなる対５０を６つ積層して形成される。
【０１２１】
（２）第２の工程（利得回折格子の形成）
次に、この半導体積層構造７２をエッチングして、利得回折子１０を形成する。
【０１２２】
図１３は、利得回折格子１０が形成された半導体積層構造７４の構成を説明する断面図である。
【０１２３】
まず、半導体積層構造７２（図１２参照）の表面にフォトレジスト膜を塗布し、干渉露光法によって、発振波長１．３μｍの利得回折格子に相当するレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、上記半導体積層構造７２をスペーサ６２の途中までドライエッチングし利得回折格子１０を形成する。
【０１２４】
次に、利得回折格子１０がドライエッチングによって形成された上記半導体積層構造７４（図１３参照）から、ドライエッチングに用いたレジストマスクを剥離する。
【０１２５】
上記工程により、基板４の上に、バッファ層６と、第１の光閉じ込め層８と、第１の活性層６０と、利得回折格子１０が積層されてなる構造が形成される（図１３参照）。ここで、利得回折格子１０は、スペーサ６２と、第２の活性層６４と、第２の光閉じ込め層３２からなる積層構造を、素子が完成した場合にレーザ光が伝播する方向に対して周期的にエッチングすることによって形成される。
【０１２６】
（３）第３の工程（利得回折格子の埋め込み）
次に、利得回折格子１０をＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．０μｍ）からなる利得回折格子埋め込み層で埋め込み、更に、その上にｐ型不純物がドーピングされたＩｎＰからなるクラッド層と、ｐ型不純物がドーピングされたＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層を成長する。
【０１２７】
図１４は、このようにして形成した半導体積層構造７６の構成を説明する断面図である。
【０１２８】
まず、所定のウエットエッチング工程により回折格子表面を１０〜２０ｎｍ程度エッチングし、ドライエッチングにより生じたダメージ層を除去する。
【０１２９】
その後、利得回折格子の形成された上記半導体積層構造７４をＭＯＶＰＥ装置内に装着し、ＡｓＨ３雰囲気下で成長温度を６００℃まで上げる。続いて、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）およびトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をこのＭＯＶＰＥ装置に供給して、ＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．０μｍ）からなる利得回折格子埋め込み層６６を成長して、利得回折格子１０を埋め込む（図１４参照）。ここでＡｌＧａＩｎＡｓ（λｇ＝１．０μｍ）からなる利得回折格子埋め込み層６６は、利得回折格子１０の上端より５０ｎｍ高い位置まで成長する。
【０１３０】
その後、利得回折格子埋め込み層６６の上に、キャリア濃度が１ｘ１０１８ｃｍ−３のＺｎドープＩｎＰ層からなるｐ型のクラッド１４を２μｍと、キャリア濃度が１ｘ１０１９ｃｍ−３のＺｎドープＩｎＧａＡｓからなるｐ型のコンタクト層１６を３００ｎｍ成長する（図１４）。
【０１３１】
（４）第４の工程（横方向埋め込み）
次に、第３の工程によって利得回折格子１０を埋め込んだ半導体積層構造７６をストライプ状に加工して、（レーザ光の伝播方向に対して）横方向の光閉じ込め及び電流狭窄のための埋め込み層（横方向埋め込み層）を形成する。
【０１３２】
図１５は、横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造７８を、レーザ光の伝播方向に垂直な面で切断した断面図である。
【０１３３】
まず、利得回折格子１０が埋め込まれた半導体積層構造７６（図１４参照）の表面に、幅が１．５μｍのＳｉＯ２ストライプマスクを形成して、ドライエッチングによって高さが約３．０μｍのメサに加工する。
【０１３４】
その後、ＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗層８０を成長して、横方向埋め込み層５６とする（図１５参照）。
【０１３５】
（５）第５の工程（レーザプロセス）
次に、第４の工程により横方向埋め込み層５６が形成された半導体積層構造７８を加工して、利得結合ＤＦＢレーザを完成する。
【０１３６】
図１０は、このようにして完成した利得結合ＤＦＢレーザ４２の断面図である。
【０１３７】
まず、ｎ側電極１８及びｐ側電極２０を上記半導体積層構造７８（図１５参照）に形成する（図１０参照）。
【０１３８】
次に、レーザ光の進行方向における長さが３００μｍになるように、ｎ側及びｐ側の電極が形成された上記半導体積層構造５６をヘキ開して、レーザチップにする。
【０１３９】
最後に、このレーザチップのレーザ光出射側に低反射（ＬＲ）膜２２を後側に高反射（ＨＲ）膜２４を形成して、利得結合ＤＦＢレーザを完成する。
【０１４０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、以上の実施例では、利得回折格子は何れも複数の半導体層によって構成されていたが、ＡｌＧａＩｎＡｓ単一層によって構成されていてもよい。また、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、光半導体素子の製造業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】利得結合型分布帰還型半導体レーザ装置を、レーザ光の伝播方向に沿って切断した要部断面図である（実施の形態）。
【図２】利得回折格子埋め込み層と活性層によって構成されたヘテロ接合のバンドダイアグラムである（実施の形態）。
【図３】利得結合ＤＦＢレーザを、そのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である（実施例１）。
【図４】利得結合ＤＦＢレーザの利得回折格子を構成する凸部を拡大した図である（実施例１）。
【図５】利得回折格子が形成される半導体積層構造を説明する断面図である（実施例２）。
【図６】利得結合ＤＦＢレーザを、そのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である（実施例２）。
【図７】利得回折格子をＩｎＡｌＡｓで埋め込み、更に、その上にｐ型ＩｎＰを成長してなる半導体積層構造の構成を説明する断面図である（実施例２）。
【図８】横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造の構成を説明する断面図である（実施例２）。
【図９】利得結合回折格子が形成される半導体積層構造の断面図を説明する図である（実施例３）。
【図１０】利得結合ＤＦＢレーザを、そのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面図である（実施例４）。
【図１１】利得回折格子を構成する凸部を拡大した図である（実施例４）。
【図１２】利得回折格子を形成するための半導体積層構造を説明する断面図である（実施例５）。
【図１３】利得回折格子形成用の半導体積層構造の構成を説明する断面図である（実施例５）。
【図１４】利得回折格子をＡｌＧａＩｎＡｓで埋め込み、更に、その上にｐ型ＩｎＰを成長してなる半導体積層構造の構成を説明する断面図である（実施例５）。
【図１５】横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造の構成を説明する断面図である（実施例５）。
【図１６】ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザを、そのレーザ光が伝播する経路に沿って切断した断面を説明する図である（関連技術）。
【図１７】利得回折格子を構成する凸部を拡大した図である（関連技術）。
【図１８】利得回折格子を構成する凸部に注入された、電子及びホールの振る舞いを説明する概念図である（関連技術）。
【図１９】ＡｌＧａＩｎＡｓとＩｎＰからなるヘテロ接合のバンドダイアグラムである（関連技術）。
【符号の説明】
【０１４３】
２・・・ＡｌＧａＩｎＡｓ系利得結合ＤＦＢレーザ（関連技術）      
４・・・基板      ６・・・バッファ層        ８・・・第１の光閉じ込め層
１０・・・利得回折格子        １２・・・利得回折格子埋め込み層（関連技術）
１４・・・クラッド層        １６・・・・コンタクト層
１８・・・ｎ側電極        ２０・・・ｐ側電極
２２・・・低反射膜        ２４・・・高反射膜
２６・・・光利得発生可能な凸部        ２８・・・障壁層
３０・・・量子井戸      ３２・・・第２の光閉じ込め層
３４・・・多重量子井戸      ３６・・・電子      ３８・・・ホール
４０・・・活性層      ４２・・・利得結合ＤＦＢレーザ（本発明）
４４・・・利得回折格子埋め込み層（本発明）
４６・・・利得回折格子形成用の半導体積層構造（実施例２）
４８・・・最下部の障壁層
５０・・・障壁層と量子井戸の対      
５２・・・利得回折格子が形成された半導体積層構造（実施例２）
５４・・・利得回折格子が埋め込まれた半導体積層構造（実施例２）
５６・・・横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造（実施例２）
５８・・・ｐｎ埋め込み層
６０・・・第１の活性層      ６２・・・スペーサ層
６４・・・第２の活性層      
６６・・・利得回折格子埋め込み層（実施例４,５）
６８・・・第２の多重量子井戸
７０・・・第１の多重量子井戸
７２・・・利得回折格子形成用の半導体積層構造（実施例５）
７４・・・利得回折格子が形成された半導体積層構造（実施例５）
７６・・・利得回折格子が埋め込まれた半導体積層構造（実施例５）
７８・・・横方向埋め込み層が形成された半導体積層構造（実施例５）
８０・・・ＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗層
【図１】
2009099844.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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