Fabrication and characterization of InGaAsP/InP multi-quantum well buried-ridge waveguide laser diodes

We fabricated a buried-ridge waveguide laser diode (B-RWG LD) which has more advantages for obtaining lateral single mode operation on the same ridge width and for the planarization of the device surface, compared to the conventional RWG LD. In this LD, the difference of the lateral effective refractive index can be controlled by the thickness of the InGaAsP layer which is grown on the active and the p-InP layers. The InGaAsP multiple quantum well was grown on a n-InP substrate by the CBE. The buried ridge structure was formed by selective wet etchings, followed by liquid phase epitaxy methods. The fabricated LD with the ridge width of 7 ${\mu}{\textrm}{m}$ showed a linear increase of the optical power up to 20 ㎽ without any kinks and a saturated output power of more than 80 ㎽. By measuring the far field pattern, we demonstrate that LDs with the ridge widths of 5 ${\mu}{\textrm}{m}$ and 7 ${\mu}{\textrm}{m}$ were operated in a lateral single mode up to 2.7I$_{th}$ and 2.4I$_{th}$, respectively.ely.

Buried-Ridge Waveguide Laser Diode 제작 및 특성평가

본 연구에서는 기존의 ridge waveguide laser diode(RWG LD)보다 ridge폭에 따른 측방향 단일모드 특성이 우수하고 planar 화에 유리하며 측방향의 유효 굴절률차를 ridge 구조에 추가로 성장된 InGaAsP층의 두께로 조절이 가능한 Buried RWG LD를제작하였다. 본 연구에서는 Buried RWG LD를 CBE장치로 InGaAs/InGaAsP multiple quantum well(MQW) 에피 웨이퍼를 성장하고, LPE로 재성장하여 B-RWG LD를 제작하였다. 또한 ridge 폭을 5 $\mu\textrm{m}$와 7 $\mu\textrm{m}$로 하여 B-RWG LD를 제작하고 특성을 비교하여 보았다. 제작된 7 $\mu\textrm{m}$ B-RWG LD에서 광출력이 20㎽에 이를 때까지 고차모드 발진에 의한 kink현상이 일어나지 않았으며, 포화 광출력이 80 ㎽ 이상임을 확인하였다. 제작된 B-RWG LD가 측방향 단일모드로 동작함을 확인하기 위해 FFP을 측정한 결과, ridge 폭이 5 $\mu\textrm{m}$일 때는 2.7I$_{th}$ , ridge 폭이 7 $\mu\textrm{m}$일 때는 2.4I$_{th}$ 까지 단일모드로 동작함을 확인할 수 있다.