半導体光反射器およびその製法
【課題】 本発明は、特に集積レーザキャビティに相対して設置され、キャビティをリフィードし、連続的に発振できるようにする半導体光反射器に関するものである。
【解決手段】 本反射器は、ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）で構成される。特に、上記セクションは長さＬが同一であり、同一の結合係数（κ）を有し、セクションの各対の長さＬが式、Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］
（式中、λは反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは上記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは上記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各周期） で与えられることを特徴とする。本発明の反射器は、結合係数の値に関係なく、広いスペクトル幅を有する。
【解決手段】 本反射器は、ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）で構成される。特に、上記セクションは長さＬが同一であり、同一の結合係数（κ）を有し、セクションの各対の長さＬが式、Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］
（式中、λは反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは上記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは上記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各周期） で与えられることを特徴とする。本発明の反射器は、結合係数の値に関係なく、広いスペクトル幅を有する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光反射器、およびこのような反射器の製法に関するものである。本発明は特に、ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクションを含む、光反射器に関するものである。ブラッグ反射器は、受けた光の一部を反射させることが可能であり、光送信の分野で一般に使用されている。ブラッグ反射器は、集積されたレーザキャビティに相対して設置でき、上記キャビティにエネルギーを戻して、連続的に発振できるようにすることができる。この場合、ブラッグ反射器は、集積されない半導体レーザのへき開面ミラーの代わりに使用される。
【０００２】
【従来の技術】ブラッグ反射器は、さらに具体的には、屈折率の異なる２種類の材料で構成される周期格子と規定される。このような装置の反射比は、２つの成分材料の屈折率の差と、格子の幾何学的形状との両方に依存する。これは、格子の長さをＬとし、２つの材料の屈折率の差と格子の厚みとの両方に関係する結合係数をκとした場合、κとＬとの積に比例する。
【０００３】従来の反射器を、図１Ａに長さ方向の断面図で、図１Ｂに横方向の断面図で示す。この反射器は、基板１上にエピタキシーにより積層させた層２、３の上に形成したものである。一般に、基板１は、ｎ型のキャリアをドーピングしたリン化インジウム（ＩｎＰ）でつくられる。積層させた各層は、異なる光学的機能を行う。図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、「導波層」とも呼ばれる活性層２を、基板１の上に堆積させる。活性層２は、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族型の材料で形成した「底部クラッド」層３中に埋め込まれる。
【０００４】ブラッグ格子は、図１Ａに参照符号１０で示す。これは、たとえば図１Ａおよび図１Ｂに斜線部で示したＧａＩｎＡｓＰ型の四元材料などのＩｎＰを主体とする材料４と、上部クラッド層を構成するＩｎＰ材料５とで構成される。
【０００５】格子は、底部クラッド層の上に四元材料の層４をエピタキシャル成長させ、層４をエッチングして周期Λを有する刻み目のあるパターンを形成し、次に得られた刻み目にキャリアをドーピングしたＩｎＰの上部クラッド層５を充てんすることにより形成される。四元材料ＧａＩｎＡｓＰ４とＩｎＰ５とは、屈折率が異なり、それぞれ３．３および３に等しく、得られたホログラフィ格子１０は、受けた光波の一部を反射する。
【０００６】しかし、図２に示すように、その種の格子のスペクトルウインドウが十分広くなるようにするには、すなわち、格子が多数の波長に対して使用可能にするためには、その結合係数κが非常に高くなければならない。したがって、長さが３５μｍの従来の格子に対応する図２の曲線が示すように、約２０ｎｍのスペクトル幅を得るためには、結合係数κが約５００cm−１でなければならず、約３０ｎｍのスペクトル幅を得るためには、結合係数κが約１０００cm−１でなければならない。残念ながら、高い結合係数を得るためには、大きい屈折率ステップおよび／または大きい厚みを有する格子を形成する必要がある。
【０００７】このような高い結合係数を有する格子を形成するための既知の第１の解決方法は、光波が可能な限り大きいコントラストを感知するように、格子の厚みを増大させることである。コントラストは、材料の種類と、格子の厚み、すなわち四元材料の層の厚みとの両方に関係する。残念ながら、その解決方法は、実際には所期の性能を有する反射器を形成させることは不可能である。四元材料中に形成した刻み目が深すぎると、充てん材料、すなわち上部クラッド層の結晶の質を低下させることなく充てんステップを行うことが困難になる。残念ながら、上記上部クラッド層の結晶の質が影響を受けると、光の伝搬損失が生じ、装置の性能が低下し、ブラッグ係数κが広いスペクトルウインドウを得るために十分に増加しない。
【０００８】屈折率ステップを増加させるために、もうひとつの解決方法が考えられている。この解決方法は、四元（または三元）材料４とＩｎＰのクラッド層５との間に、従来の方法で得られたホログラフィ格子をエッチングして、四元（または三元）材料を選択的に除去し、空気とＩｎＰ半導体との間に大きい屈折率ステップを有するもうひとつの格子構造を形成することである。この場合、屈折率ステップの値は大きく、約２である。残念ながら、広いスペクトルウインドウを有するにもかかわらず、この種の格子は、他の装置、たとえばレーザ装置の導波層と結合した場合、非常に大きい界面結合損失が発生する。
【０００９】したがって、ホログラフィブラッグ格子の結合係数κを、その性能を低下させることなく増大させることは困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の目的は、結合係数の高い格子を形成することによる問題を回避するように、結合係数κの値にかかわらず、広いスペクトル帯域を有する半導体光反射器を製造する解決方法を見いだすことにある。
【００１１】このような反射器を製造するための解決方法が研究され、この解決方法は、周期Λが連続的に変化する格子を製造することからなる。この解決方法は、このような格子が結合係数に関係なく広いスペクトルウインドウを有するため、理論的に有利であると考えられる。残念ながら、実際には、このような格子を製造するのは困難であり、また長時間の工程となる。この種の周期が変化する格子は、ホログラフィ干渉を使用する従来の方法では製造することができない。この種の格子を製造するために用いられるもうひとつの方法は、異なる周期値の数だけのエッチングステップを必要とする。その結果、実施の困難さと時間はかなり増大し、この方法の効率はかなり低下する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の縦続接続されたブラッグ反射器セクションで構成され、結合係数の値に関係なく広いスペクトルウインドウを有する半導体光反射器を提供するため、上述の欠点を軽減することができる。
【００１３】この光反射器は、さらに具体的には、上記セクションの長さＬが同一であり、同一の結合係数を有し、各対の隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉの長さＬが、下記の関係で与えられることを特徴とする。
【００１４】Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１×Λｉ＋１−ｎｉ×Λｉ）］
式中、λは、反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは、上記隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは、上記隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの周期である。
【００１５】反射器のセクションの長さＬについての式を使用することにより、その有効周期をひとつのセクションから他のセクションに変化させる、すなわちその有効屈折率またはその格子周期のいずれかを変化させることが可能である。
【００１６】有効屈折率とは、ひとつのセクション中の光波が遭遇した媒体の平均屈折率と規定される。有効周期とは、実際に刻まれた周期と、セクション中の光波が遭遇した有効屈折率とを掛け合わせた積と規定される。
【００１７】本発明の反射器の製法は、変化するのが有効屈折率であるか周期であるかによって異なる。
【００１８】従って有効屈折率が変化する場合、製法は、最初に所定の周期Λと所定の結合係数κを有するホログラフィブラッグ格子を含む従来の積層構造を形成することからなる。この製法は、次にそれぞれが異なる幅を有する縦続接続されたホログラフィ格子のセクションを形成するために、上記積層構造を横方向にエッチングすることを特徴とする。
【００１９】この方法は、積層構造のホログラフィ格子が、屈折率ステップまたは深さを増大させようとせずに従来の方法により形成することができ、縦続接続されたセクションを１回のエッチングステップで形成することができるため、非常に簡単で、短時間に実施することができる。
【００２０】周期Λを変化させる場合、製法はまず、ホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料または四元材料の上部層を含む積層構造を形成する。この製法の特徴は、次に、以下を行うことを特徴とする。
【００２１】長さＬのセクションＳｉ上の上部層をエッチングして、所定の周期Λｉを有する刻み目のあるパターンを形成し、続いて上記のセクションＳｉに隣接し、長さＬが同一のセクションＳｉ＋１上の上部層をエッチングして、他の周期Λｉ＋１を有する他の刻み目のあるパターンを形成し、各セクションの刻み目を継続してエッチングした後、隣接するセクションすべてを同一の幅Ｗとなるような方法でのエッチングと、ＩＩＩ−Ｖ族材料によるクラッド層の堆積とをいずれかの順序で行って、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子セクションを形成することである。
【００２２】このホログラフィ法は、前述の方法より実施するのに幾分時間が長くかかる。しかし、連続して周期が変化する格子の製法と異なり、実施が簡単で、制御が容易である。
【００２３】本発明の他の特長および利点は、限定しない例を用いた下記の説明を読み、添付の図を参照することにより明らかになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の半導体光反射器は、複数の縦続接続されたホログラフィブラッグ格子セクションで有利に構成される。このブラッグ格子セクションが連続することにより、特に反射器のスペクトルウインドウの幅を広げ、しかも妥当な結合係数、すなわち５００cm−１未満の結合係数を保持することが可能になる。
【００２５】しかし、この種の反射器では、縦続接続されたセクションそれぞれの長さが、スペクトルウインドウのプロファイルにかなりの影響を与えるため、重要であり、制御されなければならない。
【００２６】本発明の反射器のブラッグ反射器セクションは、対称なスペクトルウインドウを得るため、長さＬがすべて同一でなければならない。反射器が長さの異なる２つの縦続接続されたセクションを有する場合、長い方のセクションにより反射される平均波長に集中する高い反射ピークが形成されるため、スペクトルウインドウは非対称となる。
【００２７】さらに、反射器のスペクトルウインドウをできるだけ広くするためには、できるだけ平坦なプロファイルを持たなければならない。図３で、曲線ａ、ｂ、およびｃは、長さＬの等しい２つのブラッグ格子セクションで構成され、Ｌがそれぞれ３０μｍ、２０μｍ、および１５μｍである本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。スペクトルウインドウは、２個の側方反射ピークと、１個の中央ピークを有する。したがって、できるだけ平坦なプロファイルを得るためには、中央ピークと側方反射がすべてほぼ同一の反射比を持たなければならない。図に示すように、セクションの長さＬが長すぎる場合（曲線ａ：Ｌ＝３０μｍ）、中央ピークは存在しなくなり、２個の側方ピークが支配的になる。この場合、スペクトルウインドウは２つの部分に分離する。セクションの長さＬが短かすぎる場合（曲線ｃ：Ｌ＝１５μｍ）、中央ピークが支配的になり、側方ピークはそれより低い反射比を有する。この場合、スペクトルウインドウは中央ピークの両側に折れ目を有する。
【００２８】その結果、反射器が２つのセクションのみで構成された場合、スペクトルウインドウができるだけ平坦になるためには、反射器のセクションの長さは、１５μｍ〜２０μｍの範囲内になければならない。好ましくは、１７μｍである。
【００２９】さらに一般的には、反射器の各セクションの長さＬは、有効屈折率、およびそれぞれのセクションの格子周期に依存する。長さＬの値は、さらに具体的には下記の近似一般関係式により与えられる、すなわち、 L＝λ２/［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×0.85（λＢｉ＋１−λＢｉ）］ （1）
式中λは、反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの有効屈折率、λＢｉ＋１およびλＢｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉによって反射される、それぞれのブラッグ波長の平均値である。
【００３０】λＢｉ＋１およびλＢｉの値は、各セクションのブラッグ格子の周期にも依存する。これらの値は、下記の関係式により与えられる。
【００３１】
λＢｉ＋１＝２ｎｉ＋１Λｉ＋１ （2）
λＢｉ＝２ｎｉΛｉ （3）
式中、Λｉ＋１およびΛｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの格子周期である。
【００３２】関係式（２）および（３）を使用すると、関係式（１）は下記のようになる。
【００３３】
L＝λ２/［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×1.7（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］（4）
スペクトルウインドウの幅が広く３０ｎｍ以上の幅になるように値を選択した、同一長さＬを有する縦続接続された格子セクションの反射器を構成するためには、有効周期をひとつの隣接するセクションから他のセクションへと変化させることが必要である。有効周期とは、実際に刻まれた周期と、格子セクション中の光波が遭遇した媒体の有効屈折率とを掛け合わせた積と規定される。したがって、有効周期を変化させるには、２つの方法が可能である。すなわち、異なる幅Ｗｉ、Ｗｉ＋１のセクションを形成することにより有効屈折率ｎｉ、ｎｉ＋１を変化させるか、各セクションのブラッグ格子の周期Λｉ、Λｉ＋１を変化させることができる。
【００３４】図４Ａは、本発明の光反射器の、第１の実施形態を示す概略平面図である。示された例で、反射器は２つの縦続接続されたホログラフィブラッグ格子のセクションＳ１、Ｓ２で構成されている。当然のこのながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、反射器は３つ以上のセクションで構成されるものであってもよい。
【００３５】この例では、２つのセクションＳ１およびＳ２は、同一の格子周期Λ１およびΛ２、ならびに同一の長さＬ１およびＬ２を有するが、幅Ｗ１およびＷ２は異なる。この２つのセクションＳ１とＳ２の幅Ｗが異なる結果、各セクションの両側で空気の比率が異なる。このひとつのセクションと他のセクションで空気の比率が変化することにより、有効屈折率ｎ１、ｎ２が、２つのセクションＳ１とＳ２のいずれかから他のセクションへ変化する。すなわち、光波に遭遇する媒体の平均案内係数が、ひとつのセクションから他のセクションへと変化する。
【００３６】図４Ｂに示す曲線は、各セクションの有効屈折率ｎｅｆｆが、幅Ｗの関数としてどのように変化するかを示す。この曲線はまた、幅の関数である有効屈折率の最大変化が、３．２３５−３．１７０＝０．０６５であることも示している。このようにして、選択したセクションの長さに対応する定められた有効屈折率の変化のための、各セクションの幅の値を知ることができる。
【００３７】したがって、１．５５μｍに等しい波長λの、すなわち２４０ｎｍに等しい周期Λの周囲に集中する３０ｎｍのスペクトルウインドウを有する光反射器を製造しようとする場合、２つのセクション間の有効屈折率ステップΔｎｅｆｆが決定され、０．０５に等しくなければならない。この有効屈折率ステップは、知られているように、反射器のスペクトルウインドウの幅に依存する。この場合、ひとつの有効屈折率ｎ１が、３．１８になるように選択されれば、他のセクションの屈折率ｎ２は、３．１８＋０．０５＝３．２３に等しくなければならない。近似一般関係式（４）で与えられる各セクションの長さの値Ｌは、ｎ１、ｎ２、λ、およびΛの値に基づいて計算される。この場合、長さＬは約１７μｍである。さらに、図４Ｂの曲線に示すように、３．１８に等しい有効屈折率ｎ１を有するセクションＳ１の幅Ｗ１は、１．２μｍに等しくなければならず、３．２３の有効屈折率を有するセクションＳ２の幅Ｗ２は、２．５μｍに等しくなければならない。
【００３８】ひとつの隣接する格子セクションから他のセクションへと変化する有効屈折率を有する反射器は、形成すべき反射器のセクションの形状に対応する形状を有するマスクにより、エッチングステップが１回の方法を単に使用して形成される。このためには、方法は、まず所定の周期Λと所定の結合係数κを有するホログラフィブラッグ格子を含む従来のスタック構造を形成させることからなる。レーザキャビティに向かう光波を反射させるのに使用する反射器を形成する場合、周期Λは、たとえば、反射器により反射される光波の平均値が１．５５μｍに等しくなるように、２４０ｎｍに設定する。さらに、ブラッグ格子は、従来の方法により、浅いエッチングの後、充てんを行って形成され、満足な、５００cm−１未満である結合係数κを有する。次に、それぞれが異なる幅Ｗを有するカスケードホログラフィ格子のセクションを形成するように、得られた積層構造を横方向にエッチングする。
【００３９】この反射器は、ＩＩＩ−Ｖ族材料、たとえばＩｎＰの基板上に形成する。セクションが形成されたホログラフィブラッグ格子は、ＩＩＩ−Ｖ族材料、たとえばＩｎＰと、三元材料、たとえばＧａＩｎＡｓ、または四元材料、たとえばＧａＩｎＡｓＰでつくられる。上記の例では、隣接するセクションは同一組成を有する導波層を含む。
【００４０】変形実施形態では、異なる組成の導波層を含む隣接セクションの形成を考慮することが可能である。しかし、このような変形実施形態は製法を複雑にする。
【００４１】図５は、本発明の光反射器の、第２の実施形態の概略平面図である。この実施形態では、縦続接続されたホログラフィブラッグ格子のセクションＳ１およびＳ２は、同一の長さＬ、同一の幅Ｗ、したがって同一の有効屈折率を有する。しかし、各セクションＳ１およびＳ２の周期Λ１およびΛ２は異なる。
【００４２】この反射器の製法は、まずホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料、または四元材料の上部層を含む積層構造を形成する。次に上部層を、長さＬの第１のセクションＳ１上でエッチングして、所定の周期Λ１を有する刻み目のあるパターンを形成する。次に上部層を、前のセクションに隣接する同一の長さＬの、他のセクションＳ２上でエッチングして、他の周期Λ２を有する他の刻み目のあるパターンを形成する。刻み目のエッチングを、反射器の各セクションのＳ１上でこのようにして繰り返す。最後に、すべてのセクションの刻み目をエッチングした後、すべては同一の幅Ｗを有するように隣接するセクションをエッチングし、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子のセクションを形成するように、たとえばＩＩＩ−Ｖ族材料のクラッド層を堆積させる。最後の２つのステップを行う順序は重要ではない。すべてのセクションは、刻み目の充てんステップの前でも後でも、等しくエッチングすることができる。
【００４３】この方法はいくつかのステップを必要とするため、２つまたは３つに限定されたセクションを有する反射器を形成するためのみに使用される。反射器が３つを超える縦続接続されたセクションを含む場合は、第１の実施形態のように、有効屈折率をひとつのセクションから次のセクションへと変化させることにより製造することが好ましい。
【００４４】上記実施形態にかかわらず、本発明の反射器は、各セクションＳｉ、Ｓｉ＋１に分布するミラーを有する。
【００４５】図６の曲線は、２つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。これらのセクションはそれぞれ、１７μｍに等しい長さと、その結合係数κの関数として、０．０５の屈折率ステップを有する。この図は、スペクトルウインドウの幅が、結合係数κの関数として、きわめて小範囲で変化することを示している。これは、結合係数κが１００ｃｍ−１に等しい場合４０ｎｍに等しく、結合係数κが５００ｃｍ−１に等しい場合でも５０ｎｍに等しいからである。しかし、この曲線は、反射比が結合係数とともに変化することを明示している。これは、κが１００ｃｍ−１に等しい場合約２％〜３％の範囲であるが、κが５００ｃｍ−１に等しい場合には約４０％に増大するからである。その結果、本発明の反射器の結合係数κは、それが使用される用途によって選択され、特にそれが光波を反射するレーザキャビティの種類によって選択される。
【００４６】図７は、隣接セクションの数の関数としての、本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを示す曲線である。曲線ａは、それぞれの長さが１７μｍに等しく、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい２つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。曲線ｂは、それぞれの長さが３４μｍに等しく、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい３つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。これら２つの曲線は、反射器を構成するブラッグ格子のセクションの数が多いほど、スペクトルウインドウのプロファイルが平坦になることを示す。
【００４７】これら２つの曲線はまた、反射器を構成するブラッグ格子のセクションの数が多いほど、反射比が増大することも示している。すなわち、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい反射器については、２つのセクションで構成される場合、反射比が約１０％であるのに対して、３つのセクションで構成される場合、反射比が約５０％である。
【００４８】さらに、この例では、各セクションの長さＬは、全体の有効屈折率変動が０．０５であるとして計算されている。このことは、反射器が２つのセクションを有する場合、これらのセクションの有効屈折率がそれぞれ３．２０５および３．２５５であれば、関係式（４）で与えられる各セクションの長さＬは約１７μｍであることを意味する。これに対して、反射器が３つのセクションを有する場合、全体の変動が０．０５であるためには、これらのセクションの有効屈折率がそれぞれ３．２０５、３．２３、および３．２５５である。この場合、関係式（４）で与えられる各セクションの長さＬは約３４μｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来のブラッグ反射器の長さ方向断面図である。
【図１Ｂ】従来のブラッグ反射器の横方向断面図である。
【図２】従来のブラッグ反射器のスペクトルウインドウの幅が、その結合係数κの関数としてどのように変化するかを示す曲線である。
【図３】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、反射器を構成するブラッグ格子の各セクションの長さＬの関数として示す曲線である。
【図４Ａ】本発明の反射器の第１の実施形態の概略平面図である。
【図４Ｂ】ブラッグ格子のセクションの有効屈折率の値を、その幅Ｗの関数として示す曲線である。
【図５】本発明の反射器の第２の実施形態の概略平面図である。
【図６】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、その結合係数κの関数として示す曲線である。
【図７】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、隣接するセクションの数の関数として示す曲線である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 活性層
３ 底部クラッド層
４ 四元材料層
５ 上部クラッド層
１０ ブラッグ格子
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光反射器、およびこのような反射器の製法に関するものである。本発明は特に、ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクションを含む、光反射器に関するものである。ブラッグ反射器は、受けた光の一部を反射させることが可能であり、光送信の分野で一般に使用されている。ブラッグ反射器は、集積されたレーザキャビティに相対して設置でき、上記キャビティにエネルギーを戻して、連続的に発振できるようにすることができる。この場合、ブラッグ反射器は、集積されない半導体レーザのへき開面ミラーの代わりに使用される。
【０００２】
【従来の技術】ブラッグ反射器は、さらに具体的には、屈折率の異なる２種類の材料で構成される周期格子と規定される。このような装置の反射比は、２つの成分材料の屈折率の差と、格子の幾何学的形状との両方に依存する。これは、格子の長さをＬとし、２つの材料の屈折率の差と格子の厚みとの両方に関係する結合係数をκとした場合、κとＬとの積に比例する。
【０００３】従来の反射器を、図１Ａに長さ方向の断面図で、図１Ｂに横方向の断面図で示す。この反射器は、基板１上にエピタキシーにより積層させた層２、３の上に形成したものである。一般に、基板１は、ｎ型のキャリアをドーピングしたリン化インジウム（ＩｎＰ）でつくられる。積層させた各層は、異なる光学的機能を行う。図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、「導波層」とも呼ばれる活性層２を、基板１の上に堆積させる。活性層２は、ＩｎＰなどのＩＩＩ−Ｖ族型の材料で形成した「底部クラッド」層３中に埋め込まれる。
【０００４】ブラッグ格子は、図１Ａに参照符号１０で示す。これは、たとえば図１Ａおよび図１Ｂに斜線部で示したＧａＩｎＡｓＰ型の四元材料などのＩｎＰを主体とする材料４と、上部クラッド層を構成するＩｎＰ材料５とで構成される。
【０００５】格子は、底部クラッド層の上に四元材料の層４をエピタキシャル成長させ、層４をエッチングして周期Λを有する刻み目のあるパターンを形成し、次に得られた刻み目にキャリアをドーピングしたＩｎＰの上部クラッド層５を充てんすることにより形成される。四元材料ＧａＩｎＡｓＰ４とＩｎＰ５とは、屈折率が異なり、それぞれ３．３および３に等しく、得られたホログラフィ格子１０は、受けた光波の一部を反射する。
【０００６】しかし、図２に示すように、その種の格子のスペクトルウインドウが十分広くなるようにするには、すなわち、格子が多数の波長に対して使用可能にするためには、その結合係数κが非常に高くなければならない。したがって、長さが３５μｍの従来の格子に対応する図２の曲線が示すように、約２０ｎｍのスペクトル幅を得るためには、結合係数κが約５００cm−１でなければならず、約３０ｎｍのスペクトル幅を得るためには、結合係数κが約１０００cm−１でなければならない。残念ながら、高い結合係数を得るためには、大きい屈折率ステップおよび／または大きい厚みを有する格子を形成する必要がある。
【０００７】このような高い結合係数を有する格子を形成するための既知の第１の解決方法は、光波が可能な限り大きいコントラストを感知するように、格子の厚みを増大させることである。コントラストは、材料の種類と、格子の厚み、すなわち四元材料の層の厚みとの両方に関係する。残念ながら、その解決方法は、実際には所期の性能を有する反射器を形成させることは不可能である。四元材料中に形成した刻み目が深すぎると、充てん材料、すなわち上部クラッド層の結晶の質を低下させることなく充てんステップを行うことが困難になる。残念ながら、上記上部クラッド層の結晶の質が影響を受けると、光の伝搬損失が生じ、装置の性能が低下し、ブラッグ係数κが広いスペクトルウインドウを得るために十分に増加しない。
【０００８】屈折率ステップを増加させるために、もうひとつの解決方法が考えられている。この解決方法は、四元（または三元）材料４とＩｎＰのクラッド層５との間に、従来の方法で得られたホログラフィ格子をエッチングして、四元（または三元）材料を選択的に除去し、空気とＩｎＰ半導体との間に大きい屈折率ステップを有するもうひとつの格子構造を形成することである。この場合、屈折率ステップの値は大きく、約２である。残念ながら、広いスペクトルウインドウを有するにもかかわらず、この種の格子は、他の装置、たとえばレーザ装置の導波層と結合した場合、非常に大きい界面結合損失が発生する。
【０００９】したがって、ホログラフィブラッグ格子の結合係数κを、その性能を低下させることなく増大させることは困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の目的は、結合係数の高い格子を形成することによる問題を回避するように、結合係数κの値にかかわらず、広いスペクトル帯域を有する半導体光反射器を製造する解決方法を見いだすことにある。
【００１１】このような反射器を製造するための解決方法が研究され、この解決方法は、周期Λが連続的に変化する格子を製造することからなる。この解決方法は、このような格子が結合係数に関係なく広いスペクトルウインドウを有するため、理論的に有利であると考えられる。残念ながら、実際には、このような格子を製造するのは困難であり、また長時間の工程となる。この種の周期が変化する格子は、ホログラフィ干渉を使用する従来の方法では製造することができない。この種の格子を製造するために用いられるもうひとつの方法は、異なる周期値の数だけのエッチングステップを必要とする。その結果、実施の困難さと時間はかなり増大し、この方法の効率はかなり低下する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の縦続接続されたブラッグ反射器セクションで構成され、結合係数の値に関係なく広いスペクトルウインドウを有する半導体光反射器を提供するため、上述の欠点を軽減することができる。
【００１３】この光反射器は、さらに具体的には、上記セクションの長さＬが同一であり、同一の結合係数を有し、各対の隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉの長さＬが、下記の関係で与えられることを特徴とする。
【００１４】Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１×Λｉ＋１−ｎｉ×Λｉ）］
式中、λは、反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは、上記隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは、上記隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの周期である。
【００１５】反射器のセクションの長さＬについての式を使用することにより、その有効周期をひとつのセクションから他のセクションに変化させる、すなわちその有効屈折率またはその格子周期のいずれかを変化させることが可能である。
【００１６】有効屈折率とは、ひとつのセクション中の光波が遭遇した媒体の平均屈折率と規定される。有効周期とは、実際に刻まれた周期と、セクション中の光波が遭遇した有効屈折率とを掛け合わせた積と規定される。
【００１７】本発明の反射器の製法は、変化するのが有効屈折率であるか周期であるかによって異なる。
【００１８】従って有効屈折率が変化する場合、製法は、最初に所定の周期Λと所定の結合係数κを有するホログラフィブラッグ格子を含む従来の積層構造を形成することからなる。この製法は、次にそれぞれが異なる幅を有する縦続接続されたホログラフィ格子のセクションを形成するために、上記積層構造を横方向にエッチングすることを特徴とする。
【００１９】この方法は、積層構造のホログラフィ格子が、屈折率ステップまたは深さを増大させようとせずに従来の方法により形成することができ、縦続接続されたセクションを１回のエッチングステップで形成することができるため、非常に簡単で、短時間に実施することができる。
【００２０】周期Λを変化させる場合、製法はまず、ホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料または四元材料の上部層を含む積層構造を形成する。この製法の特徴は、次に、以下を行うことを特徴とする。
【００２１】長さＬのセクションＳｉ上の上部層をエッチングして、所定の周期Λｉを有する刻み目のあるパターンを形成し、続いて上記のセクションＳｉに隣接し、長さＬが同一のセクションＳｉ＋１上の上部層をエッチングして、他の周期Λｉ＋１を有する他の刻み目のあるパターンを形成し、各セクションの刻み目を継続してエッチングした後、隣接するセクションすべてを同一の幅Ｗとなるような方法でのエッチングと、ＩＩＩ−Ｖ族材料によるクラッド層の堆積とをいずれかの順序で行って、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子セクションを形成することである。
【００２２】このホログラフィ法は、前述の方法より実施するのに幾分時間が長くかかる。しかし、連続して周期が変化する格子の製法と異なり、実施が簡単で、制御が容易である。
【００２３】本発明の他の特長および利点は、限定しない例を用いた下記の説明を読み、添付の図を参照することにより明らかになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の半導体光反射器は、複数の縦続接続されたホログラフィブラッグ格子セクションで有利に構成される。このブラッグ格子セクションが連続することにより、特に反射器のスペクトルウインドウの幅を広げ、しかも妥当な結合係数、すなわち５００cm−１未満の結合係数を保持することが可能になる。
【００２５】しかし、この種の反射器では、縦続接続されたセクションそれぞれの長さが、スペクトルウインドウのプロファイルにかなりの影響を与えるため、重要であり、制御されなければならない。
【００２６】本発明の反射器のブラッグ反射器セクションは、対称なスペクトルウインドウを得るため、長さＬがすべて同一でなければならない。反射器が長さの異なる２つの縦続接続されたセクションを有する場合、長い方のセクションにより反射される平均波長に集中する高い反射ピークが形成されるため、スペクトルウインドウは非対称となる。
【００２７】さらに、反射器のスペクトルウインドウをできるだけ広くするためには、できるだけ平坦なプロファイルを持たなければならない。図３で、曲線ａ、ｂ、およびｃは、長さＬの等しい２つのブラッグ格子セクションで構成され、Ｌがそれぞれ３０μｍ、２０μｍ、および１５μｍである本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。スペクトルウインドウは、２個の側方反射ピークと、１個の中央ピークを有する。したがって、できるだけ平坦なプロファイルを得るためには、中央ピークと側方反射がすべてほぼ同一の反射比を持たなければならない。図に示すように、セクションの長さＬが長すぎる場合（曲線ａ：Ｌ＝３０μｍ）、中央ピークは存在しなくなり、２個の側方ピークが支配的になる。この場合、スペクトルウインドウは２つの部分に分離する。セクションの長さＬが短かすぎる場合（曲線ｃ：Ｌ＝１５μｍ）、中央ピークが支配的になり、側方ピークはそれより低い反射比を有する。この場合、スペクトルウインドウは中央ピークの両側に折れ目を有する。
【００２８】その結果、反射器が２つのセクションのみで構成された場合、スペクトルウインドウができるだけ平坦になるためには、反射器のセクションの長さは、１５μｍ〜２０μｍの範囲内になければならない。好ましくは、１７μｍである。
【００２９】さらに一般的には、反射器の各セクションの長さＬは、有効屈折率、およびそれぞれのセクションの格子周期に依存する。長さＬの値は、さらに具体的には下記の近似一般関係式により与えられる、すなわち、 L＝λ２/［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×0.85（λＢｉ＋１−λＢｉ）］ （1）
式中λは、反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの有効屈折率、λＢｉ＋１およびλＢｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉによって反射される、それぞれのブラッグ波長の平均値である。
【００３０】λＢｉ＋１およびλＢｉの値は、各セクションのブラッグ格子の周期にも依存する。これらの値は、下記の関係式により与えられる。
【００３１】
λＢｉ＋１＝２ｎｉ＋１Λｉ＋１ （2）
λＢｉ＝２ｎｉΛｉ （3）
式中、Λｉ＋１およびΛｉは、隣接するセクションＳｉ＋１およびＳｉのそれぞれの格子周期である。
【００３２】関係式（２）および（３）を使用すると、関係式（１）は下記のようになる。
【００３３】
L＝λ２/［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×1.7（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］（4）
スペクトルウインドウの幅が広く３０ｎｍ以上の幅になるように値を選択した、同一長さＬを有する縦続接続された格子セクションの反射器を構成するためには、有効周期をひとつの隣接するセクションから他のセクションへと変化させることが必要である。有効周期とは、実際に刻まれた周期と、格子セクション中の光波が遭遇した媒体の有効屈折率とを掛け合わせた積と規定される。したがって、有効周期を変化させるには、２つの方法が可能である。すなわち、異なる幅Ｗｉ、Ｗｉ＋１のセクションを形成することにより有効屈折率ｎｉ、ｎｉ＋１を変化させるか、各セクションのブラッグ格子の周期Λｉ、Λｉ＋１を変化させることができる。
【００３４】図４Ａは、本発明の光反射器の、第１の実施形態を示す概略平面図である。示された例で、反射器は２つの縦続接続されたホログラフィブラッグ格子のセクションＳ１、Ｓ２で構成されている。当然のこのながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、反射器は３つ以上のセクションで構成されるものであってもよい。
【００３５】この例では、２つのセクションＳ１およびＳ２は、同一の格子周期Λ１およびΛ２、ならびに同一の長さＬ１およびＬ２を有するが、幅Ｗ１およびＷ２は異なる。この２つのセクションＳ１とＳ２の幅Ｗが異なる結果、各セクションの両側で空気の比率が異なる。このひとつのセクションと他のセクションで空気の比率が変化することにより、有効屈折率ｎ１、ｎ２が、２つのセクションＳ１とＳ２のいずれかから他のセクションへ変化する。すなわち、光波に遭遇する媒体の平均案内係数が、ひとつのセクションから他のセクションへと変化する。
【００３６】図４Ｂに示す曲線は、各セクションの有効屈折率ｎｅｆｆが、幅Ｗの関数としてどのように変化するかを示す。この曲線はまた、幅の関数である有効屈折率の最大変化が、３．２３５−３．１７０＝０．０６５であることも示している。このようにして、選択したセクションの長さに対応する定められた有効屈折率の変化のための、各セクションの幅の値を知ることができる。
【００３７】したがって、１．５５μｍに等しい波長λの、すなわち２４０ｎｍに等しい周期Λの周囲に集中する３０ｎｍのスペクトルウインドウを有する光反射器を製造しようとする場合、２つのセクション間の有効屈折率ステップΔｎｅｆｆが決定され、０．０５に等しくなければならない。この有効屈折率ステップは、知られているように、反射器のスペクトルウインドウの幅に依存する。この場合、ひとつの有効屈折率ｎ１が、３．１８になるように選択されれば、他のセクションの屈折率ｎ２は、３．１８＋０．０５＝３．２３に等しくなければならない。近似一般関係式（４）で与えられる各セクションの長さの値Ｌは、ｎ１、ｎ２、λ、およびΛの値に基づいて計算される。この場合、長さＬは約１７μｍである。さらに、図４Ｂの曲線に示すように、３．１８に等しい有効屈折率ｎ１を有するセクションＳ１の幅Ｗ１は、１．２μｍに等しくなければならず、３．２３の有効屈折率を有するセクションＳ２の幅Ｗ２は、２．５μｍに等しくなければならない。
【００３８】ひとつの隣接する格子セクションから他のセクションへと変化する有効屈折率を有する反射器は、形成すべき反射器のセクションの形状に対応する形状を有するマスクにより、エッチングステップが１回の方法を単に使用して形成される。このためには、方法は、まず所定の周期Λと所定の結合係数κを有するホログラフィブラッグ格子を含む従来のスタック構造を形成させることからなる。レーザキャビティに向かう光波を反射させるのに使用する反射器を形成する場合、周期Λは、たとえば、反射器により反射される光波の平均値が１．５５μｍに等しくなるように、２４０ｎｍに設定する。さらに、ブラッグ格子は、従来の方法により、浅いエッチングの後、充てんを行って形成され、満足な、５００cm−１未満である結合係数κを有する。次に、それぞれが異なる幅Ｗを有するカスケードホログラフィ格子のセクションを形成するように、得られた積層構造を横方向にエッチングする。
【００３９】この反射器は、ＩＩＩ−Ｖ族材料、たとえばＩｎＰの基板上に形成する。セクションが形成されたホログラフィブラッグ格子は、ＩＩＩ−Ｖ族材料、たとえばＩｎＰと、三元材料、たとえばＧａＩｎＡｓ、または四元材料、たとえばＧａＩｎＡｓＰでつくられる。上記の例では、隣接するセクションは同一組成を有する導波層を含む。
【００４０】変形実施形態では、異なる組成の導波層を含む隣接セクションの形成を考慮することが可能である。しかし、このような変形実施形態は製法を複雑にする。
【００４１】図５は、本発明の光反射器の、第２の実施形態の概略平面図である。この実施形態では、縦続接続されたホログラフィブラッグ格子のセクションＳ１およびＳ２は、同一の長さＬ、同一の幅Ｗ、したがって同一の有効屈折率を有する。しかし、各セクションＳ１およびＳ２の周期Λ１およびΛ２は異なる。
【００４２】この反射器の製法は、まずホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料、または四元材料の上部層を含む積層構造を形成する。次に上部層を、長さＬの第１のセクションＳ１上でエッチングして、所定の周期Λ１を有する刻み目のあるパターンを形成する。次に上部層を、前のセクションに隣接する同一の長さＬの、他のセクションＳ２上でエッチングして、他の周期Λ２を有する他の刻み目のあるパターンを形成する。刻み目のエッチングを、反射器の各セクションのＳ１上でこのようにして繰り返す。最後に、すべてのセクションの刻み目をエッチングした後、すべては同一の幅Ｗを有するように隣接するセクションをエッチングし、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子のセクションを形成するように、たとえばＩＩＩ−Ｖ族材料のクラッド層を堆積させる。最後の２つのステップを行う順序は重要ではない。すべてのセクションは、刻み目の充てんステップの前でも後でも、等しくエッチングすることができる。
【００４３】この方法はいくつかのステップを必要とするため、２つまたは３つに限定されたセクションを有する反射器を形成するためのみに使用される。反射器が３つを超える縦続接続されたセクションを含む場合は、第１の実施形態のように、有効屈折率をひとつのセクションから次のセクションへと変化させることにより製造することが好ましい。
【００４４】上記実施形態にかかわらず、本発明の反射器は、各セクションＳｉ、Ｓｉ＋１に分布するミラーを有する。
【００４５】図６の曲線は、２つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。これらのセクションはそれぞれ、１７μｍに等しい長さと、その結合係数κの関数として、０．０５の屈折率ステップを有する。この図は、スペクトルウインドウの幅が、結合係数κの関数として、きわめて小範囲で変化することを示している。これは、結合係数κが１００ｃｍ−１に等しい場合４０ｎｍに等しく、結合係数κが５００ｃｍ−１に等しい場合でも５０ｎｍに等しいからである。しかし、この曲線は、反射比が結合係数とともに変化することを明示している。これは、κが１００ｃｍ−１に等しい場合約２％〜３％の範囲であるが、κが５００ｃｍ−１に等しい場合には約４０％に増大するからである。その結果、本発明の反射器の結合係数κは、それが使用される用途によって選択され、特にそれが光波を反射するレーザキャビティの種類によって選択される。
【００４６】図７は、隣接セクションの数の関数としての、本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを示す曲線である。曲線ａは、それぞれの長さが１７μｍに等しく、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい２つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。曲線ｂは、それぞれの長さが３４μｍに等しく、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい３つのセクションで構成される本発明の反射器の、スペクトルウインドウのプロファイルを示す。これら２つの曲線は、反射器を構成するブラッグ格子のセクションの数が多いほど、スペクトルウインドウのプロファイルが平坦になることを示す。
【００４７】これら２つの曲線はまた、反射器を構成するブラッグ格子のセクションの数が多いほど、反射比が増大することも示している。すなわち、結合係数κが２００ｃｍ−１に等しい反射器については、２つのセクションで構成される場合、反射比が約１０％であるのに対して、３つのセクションで構成される場合、反射比が約５０％である。
【００４８】さらに、この例では、各セクションの長さＬは、全体の有効屈折率変動が０．０５であるとして計算されている。このことは、反射器が２つのセクションを有する場合、これらのセクションの有効屈折率がそれぞれ３．２０５および３．２５５であれば、関係式（４）で与えられる各セクションの長さＬは約１７μｍであることを意味する。これに対して、反射器が３つのセクションを有する場合、全体の変動が０．０５であるためには、これらのセクションの有効屈折率がそれぞれ３．２０５、３．２３、および３．２５５である。この場合、関係式（４）で与えられる各セクションの長さＬは約３４μｍである。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来のブラッグ反射器の長さ方向断面図である。
【図１Ｂ】従来のブラッグ反射器の横方向断面図である。
【図２】従来のブラッグ反射器のスペクトルウインドウの幅が、その結合係数κの関数としてどのように変化するかを示す曲線である。
【図３】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、反射器を構成するブラッグ格子の各セクションの長さＬの関数として示す曲線である。
【図４Ａ】本発明の反射器の第１の実施形態の概略平面図である。
【図４Ｂ】ブラッグ格子のセクションの有効屈折率の値を、その幅Ｗの関数として示す曲線である。
【図５】本発明の反射器の第２の実施形態の概略平面図である。
【図６】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、その結合係数κの関数として示す曲線である。
【図７】本発明の反射器のスペクトルウインドウのプロファイルを、隣接するセクションの数の関数として示す曲線である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 活性層
３ 底部クラッド層
４ 四元材料層
５ 上部クラッド層
１０ ブラッグ格子
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）からなる半導体光反射器であって、前記セクションは長さＬが同一であり、同一の結合係数（κ）を有し、セクションの各対の長さＬが以下の式、Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］
（式中、λは反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは前記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各周期）で与えられることを特徴とする反射器。
【請求項２】 有効屈折率が、一つのセクションと別のセクションとで変化し（ｎｉ＋１≠ｎｉ）、一方周期は同一のまま（Λｉ＋１＝Λｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の反射器。
【請求項３】 各セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の幅（Ｗｉ＋１、Ｗｉ）が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の反射器。
【請求項４】 周期が、一つのセクションと次のセクションとで変化し（Λｉ＋１≠Λｉ）、一方有効屈折率は同一のまま（ｎｉ＋１＝ｎｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の反射器。
【請求項５】 反射器が２つのセクション（Ｓ１、Ｓ２）からなる場合、前記セクションのそれぞれの長さ（Ｌ）が１５μｍから２０μｍの範囲内にあり、好ましくは１７μｍに等しいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項６】 隣接セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）が、同一組成を有する導波層を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項７】 前記隣接セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）の結合係数（κ）が、５００cm−１より小さいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項８】 第１に、所定の周期（Λ）および所定の結合係数を有するホログラフィブラッグ格子を含む積層構造を形成し、第２に、前記積層構造を横方向にエッチングして、それぞれが異なる幅（Ｗｉ、Ｗｉ＋１）を有する縦続接続されたホログラフィ格子セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）を形成することを特徴とする請求項１から３および５から７のいずれか一項に記載の反射器を製造する方法。
【請求項９】 第１に、ホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料または四元材料の上部層を含む積層構造を形成し、次に、長さＬのセクション（Ｓｉ）上の上部層をエッチングして所定の周期（Λｉ）を有する刻み目のあるパターンを形成し、上記セクションに隣接し、同一の長さＬを有するセクション（Ｓｉ＋１）上の上部層を継続してエッチングし、他のいずれかの周期（Λｉ＋１）を有する他の刻み目のあるパターンを形成し、各セクションの刻み目を継続してエッチングした後、隣接するセクションすべてを同一の幅（Ｗ）となるような方法でのエッチング、およびＩＩＩ―Ｖ族材料によるクラッド層の堆積をいずれかの順序で行って、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期（Λｉ、Λｉ＋１）を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）を形成することを特徴とする請求項１および請求項４から７のいずれか一項に記載の光反射器を製造する方法。
【請求項１】 ブラッグ反射器の複数の縦続接続されたセクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）からなる半導体光反射器であって、前記セクションは長さＬが同一であり、同一の結合係数（κ）を有し、セクションの各対の長さＬが以下の式、Ｌ＝λ２／［（ｎｉ＋１＋ｎｉ）×１．７（ｎｉ＋１Λｉ＋１−ｎｉΛｉ）］
（式中、λは反射器により反射されたブラッグ波長の平均値、ｎｉ＋１およびｎｉは隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各有効屈折率、Λｉ＋１およびΛｉは前記隣接セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の各周期）で与えられることを特徴とする反射器。
【請求項２】 有効屈折率が、一つのセクションと別のセクションとで変化し（ｎｉ＋１≠ｎｉ）、一方周期は同一のまま（Λｉ＋１＝Λｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の反射器。
【請求項３】 各セクション（Ｓｉ＋１、Ｓｉ）の幅（Ｗｉ＋１、Ｗｉ）が異なることを特徴とする請求項１または２に記載の反射器。
【請求項４】 周期が、一つのセクションと次のセクションとで変化し（Λｉ＋１≠Λｉ）、一方有効屈折率は同一のまま（ｎｉ＋１＝ｎｉ）であることを特徴とする請求項１に記載の反射器。
【請求項５】 反射器が２つのセクション（Ｓ１、Ｓ２）からなる場合、前記セクションのそれぞれの長さ（Ｌ）が１５μｍから２０μｍの範囲内にあり、好ましくは１７μｍに等しいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項６】 隣接セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）が、同一組成を有する導波層を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項７】 前記隣接セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）の結合係数（κ）が、５００cm−１より小さいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の反射器。
【請求項８】 第１に、所定の周期（Λ）および所定の結合係数を有するホログラフィブラッグ格子を含む積層構造を形成し、第２に、前記積層構造を横方向にエッチングして、それぞれが異なる幅（Ｗｉ、Ｗｉ＋１）を有する縦続接続されたホログラフィ格子セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）を形成することを特徴とする請求項１から３および５から７のいずれか一項に記載の反射器を製造する方法。
【請求項９】 第１に、ホログラフィ格子を形成するためにエッチングされる三元材料または四元材料の上部層を含む積層構造を形成し、次に、長さＬのセクション（Ｓｉ）上の上部層をエッチングして所定の周期（Λｉ）を有する刻み目のあるパターンを形成し、上記セクションに隣接し、同一の長さＬを有するセクション（Ｓｉ＋１）上の上部層を継続してエッチングし、他のいずれかの周期（Λｉ＋１）を有する他の刻み目のあるパターンを形成し、各セクションの刻み目を継続してエッチングした後、隣接するセクションすべてを同一の幅（Ｗ）となるような方法でのエッチング、およびＩＩＩ―Ｖ族材料によるクラッド層の堆積をいずれかの順序で行って、刻み目を充てんし、それぞれが異なる周期（Λｉ、Λｉ＋１）を有する複数の縦続接続されたホログラフィ格子セクション（Ｓｉ、Ｓｉ＋１）を形成することを特徴とする請求項１および請求項４から７のいずれか一項に記載の光反射器を製造する方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平１１−３１６３１２
【公開日】平成１１年（１９９９）１１月１６日
【国際特許分類】
【外国語出願】有
【出願番号】特願平１１−４５３６２
【出願日】平成１１年（１９９９）２月２３日
【出願人】（３９１０３０３３２）アルカテル (1,149)
【公開日】平成１１年（１９９９）１１月１６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−４５３６２
【出願日】平成１１年（１９９９）２月２３日
【出願人】（３９１０３０３３２）アルカテル (1,149)
[ Back to top ]