集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュール
【課題】リッジ導波路構造を備え、迷光を吸収することができる、高温特性の良好な高信頼性で長寿命の集積型半導体光素子を提供すること。
【解決手段】ＭＭＩ光合流器１３の出力端の辺に、半導体光増幅器１４を結合する部分を除いた領域に迷光を導波させるための迷光導波メサ１５−１，１５−２が形成されており、迷光導波メサ１５−１，１５−２はコア層として活性層を含む構造を備えるため、活性層で迷光を吸収することができる。
【解決手段】ＭＭＩ光合流器１３の出力端の辺に、半導体光増幅器１４を結合する部分を除いた領域に迷光を導波させるための迷光導波メサ１５−１，１５−２が形成されており、迷光導波メサ１５−１，１５−２はコア層として活性層を含む構造を備えるため、活性層で迷光を吸収することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等に用いられる、リッジ導波路構造を有する集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）光通信用の波長可変光源として、集積型半導体レーザ素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図９は、従来の集積型半導体レーザ素子１００を模式的に表した平面概略図である。この集積型半導体レーザ素子１００は、複数のＤＦＢ（Distributed Feedback）型のレーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路１０２−１〜１０２−ｎと、多モード干渉型（Multi Mode Interferometer ：MMI）光合流器１０３と、半導体光増幅器１０４を一つの基板上に集積したものである。このような集積型半導体レーザ素子は、波長選択レーザ１００とも呼ばれている。
【０００３】
次に、この集積型半導体レーザ素子１００の動作を説明する。まず、レーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎの中から選択した１つのレーザストライプを駆動する。光導波路１０２−１〜１０２−ｎのうち駆動するレーザストライプと光学的に接続されている光導波路は、駆動するレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ光合流器１０３は、光導波路を導波した光を通過させて出力ポート１０３ａから出力する。半導体光増幅器１０４は、ＭＭＩ光合流器１０３の出力ポート１０３ａから出力された光を増幅して出力端１０４ａから出力する。
【０００４】
このような集積型半導体レーザ素子１００は、内部で発生する迷光が半導体光増幅器１０４の出力端１０４ａ側へ伝搬して素子の前方へ出射するという問題があった。特に、ＭＭＩ光合流器１０３については、例えばＮ入力ポート、１出力ポートのＭＭＩ光合流器を、どの入力ポートからの入力光も出力ポートから均一に出力されるように設計した場合、入力光強度の１／Ｎのみが出力ポートに結合し、入力光強度の（Ｎ−１）／Ｎは出力ポートに結合せずに損失となり、そのほとんどが出力ポート側の端面から放射される迷光となる。このような迷光がある集積型半導体レーザ素子１００を半導体レーザモジュールに用いた場合、パワーモニタによる光出力の検出に誤差が生じるために光出力制御に問題が生じる。
【０００５】
そこで、図１０に模式的に示すように、迷光を反射溝１０６ａ，１０６ｂによって除去する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、ＭＭＩ光合流器１０３の光伝播方向前方に深く形成された反射溝１０６ａ，１０６ｂがあるために、迷光が後方に反射されて除去されるようになっている。このような迷光除去用の反射溝１０６ａ，１０６ｂは、レーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎをそれぞれ電気的に絶縁するためのトレンチ溝１０５−１〜１０５−ｍと同時に形成されていた。このため、迷光除去のための構造を追加することで新たな工程数の増加は生じなかった。
【０００６】
ところで，上記のような集積型半導体レーザ素子１００においては，ＩｎＰ基板上に形成されたＧａＩｎＡｓＰがその活性層材料として旧来多く用いられている。近年、低コスト化、低消費電力化のために半導体光素子には高温動作が求められており、そのためには高温特性が良いＩｎＰ基板上のＡｌＧａＩｎＡｓを半導体光素子の活性層材料として用いることが行われている。
【０００７】
ＡｌＧａＩｎＡｓは、その構成元素としてアルミニウム（Ａｌ）を含むために、空気中で酸化されやすいという問題がある。集積型半導体レーザ素子において、活性層が酸化されると特性および信頼性に深刻な影響を与えるため、非常に好ましくない。ＧａＩｎＡｓＰ活性層を用いた集積型半導体レーザ素子では活性層をストライプ状に加工してその両脇に電流狭窄半導体層を形成する埋め込み導波路構造が用いられているが、このような埋め込み導波路構造では活性層を加工するために製造工程でのＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を引き起こしやすい。このため、ＡｌＧａＩｎＡｓを活性層材料として用いる場合には、活性層への加工を必要としないリッジ導波路構造が好んで用いられる。リッジ導波路構造とは、平面状のコア層の上部にストライプ状に突出した上部クラッドが形成されている構造である。このような背景から、リッジ導波路構造を用いた波長選択レーザの実現が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５８３６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらリッジ導波路構造では、リッジ形成の段階で各レーザストライプ間の絶縁がなされている。このため、リッジ導波路構造を用いた集積型半導体レーザ素子では反射溝の形成は工程数の増加を生じさせるという問題がある。またリッジ導波路構造では埋め込み型に比べて基板上の凹凸が多いため、反射溝の形成によるさらなる凹凸の追加は製造プロセスの困難さを引き起こすという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リッジ導波路構造を備え、迷光を吸収することができる集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる集積型半導体光素子は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出力光を合流させることができる光合流器と、前記光合流器からの出力光を増幅する半導体光増幅器とを集積した集積型半導体光素子であって、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に配置されたコア層と、前記コア層上に配置された上部クラッド層と、を少なくとも有し、前記上部クラッド層の少なくとも一部がメサ状に突出しているリッジ導波路構造からなり、前記光合流器の出力端に前記半導体光増幅器となる部分を除いた辺に迷光を導波させるための迷光導波メサが形成されており、前記迷光導波メサはコア層として活性層を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる集積型半導体光素子は、上記の発明において、光合流器は、多モード干渉型光合流器であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、この発明にかかる集積型半導体光素子は、上記の発明において、前記光増幅器をなすリッジ導波路と前記迷光導波メサの間隔は、２μｍ以上５μｍ未満であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る集積型半導体光素子モジュールは、上記の集積型半導体光素子と、前記半導体光素子からの出力光を透過および分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子を透過した光を伝送する光ファイバと、前記光分岐素子により分岐した光の強度を検出する光検出器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、リッジ導波路構造を備え、迷光を吸収することができる集積型半導体光素子を実現できる。また、この発明によれば、迷光の放出を防ぐことで、光出力の検出誤差が生じることを抑制して光出力の制御性を向上できる集積型半導体光素子モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図である。
【図４】図４は、図１のIV−IV断面図である。
【図５】図５は、図１のV−V断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１の集積型半導体レーザ素子の製造方法において、レーザストライプより幅広のストライプのパターンおよび半導体光増幅器と迷光導波メサより幅広のストライプパターンを示す平面図である。
【図７】図７は、実施の形態１の集積型半導体レーザ素子の製造方法において、レーザストライプ、光導波路、ＭＭＩ光合流器、半導体光増幅器と迷光導波メサのそれぞれの脇に相当する部分のエッチングを行う領域のパターンを示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る集積型半導体光素子としての集積型半導体光素子モジュールの概略構成を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の集積型半導体レーザ素子の平面図である。
【図１０】図１０は、その他の従来の集積型半導体レーザ素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の各実施の形態に係る半導体光素子について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る集積型半導体光素子としての集積型半導体レーザ素子１０について説明する。図１は、集積型半導体レーザ素子１０の概略平面図である。図１に示すように、この集積型半導体レーザ素子１０は、ＤＦＢ（Distributed Feedback）型の、複数のレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎと、ＭＭＩ光合流器１３と、半導体光増幅器１４とを一つの半導体基板上に集積した構造を有する。
【００１９】
レーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各々が幅２μｍ、長さ６００μｍのストライプ状のリッジ導波路構造を有する端面発光型レーザであり、集積型半導体レーザ素子１０の一端において幅方向Ｗに沿って２５μｍピッチで形成されている。これらレーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各レーザストライプに備えられた回折格子の間隔を互いに異ならせることにより、出力光の波長が１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲で相違するように構成されている。また、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎのレーザ発振波長は、集積型半導体レーザ素子１０の設定温度を変化させることにより調整することができる。すなわち、集積型半導体レーザ素子１０は、駆動するレーザストライプの切り替えと温度制御により、広い波長可変範囲を実現している。
【００２０】
ＭＭＩ光合流器１３は、集積型半導体レーザ素子１０の中央部付近に形成されている。また、光導波路１２−１〜１２−ｎは、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ光合流器１３との間に形成されており、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ光合流器１３３とを光学的に接続している。
【００２１】
半導体光増幅器１４は、集積型半導体レーザ素子１０のレーザストライプ１１−１〜１１−ｎとは反対側の一端に形成されている。
【００２２】
集積型半導体レーザ素子１０は、ＭＭＩ光合流器１３からの出力のうち、半導体光増幅器１４に結合しない光を導波させる迷光導波メサ１５−１および１５−２を有している。これら迷光導波メサ１５−１，１５−２は、ＭＭＩ光合流器１３の出力端に半導体光増幅器１４となる部分を除いた辺の半分以上に亘って形成されていることが好ましい。そして、後述するように、迷光導波メサ１５−１，１５−２は、コア層として活性層を含む構造を有している。
【００２３】
図２は図１の長さ方向Ｌに沿ったII−II線における断面図、図３は図１の幅方向Ｗに沿ったIII−III線における断面図、図４は図１のIV−IV線における断面図、図５は図１のV−V線における断面図である。
【００２４】
図３に示すように、導波路部１６の左右に導波路部をメサとするためのトレンチ１７、導波路部１６のメサを保護するためのサポートメサ１８が設けられている。図２および図３に示すように、レーザストライプの導波路部１６における半導体の層構造は、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、順次、下部クラッド層であるｎ−ＩｎＰバッファ層２１，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ（Separate Confinement Hetero）層２２，波長１．５５μｍに利得帯域を有するＡｌＧａＩｎＡｓでなる多重量子井戸活性層２３，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる上部ＳＣＨ層２４，上部クラッド層の一部であるｐ−ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，グレーティング層２７をその中に含みメサ形成されるｐ−ＩｎＰでなるクラッド層２８およびｐ−ＧａＩｎＡｓでなるコンタクト層２９をこの順に積層したものである。また、図３に示すように、メサ状に形成された層構造の上に、リッジ導波路以外への電流を阻止する絶縁膜３０と、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕのｐ側電極３１が形成されている。トレンチ１７には平坦化ポリマー３２が形成されている。そして、ｎ−ＩｎＰ基板２０の裏面にはＡｕＧｅＮｉでなるｎ側電極３３が形成されている。
【００２５】
図４に断面を示すように、光導波路１２（１２−ｎ）は、レーザストライプの断面構造に設けられていた、下部ＳＣＨ層２２，多重量子井戸活性層２３，上部ＳＣＨ層２４の代わりに、ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４が形成されている。ここで多重量子井戸層２３の利得が波長１．５μｍ帯である場合、ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４の組成は波長１．５５μｍの光に対して透明な、例えばバンドギャップ波長１．３μｍとなるように選ばれる。
【００２６】
なお、図３に示すように、サポートメサ１８おいて、導波路部１６から離れた部分にも、下部ＳＣＨ層２２，多重量子井戸活性層２３，上部ＳＣＨ層２４の代わりにＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４が形成されている。
【００２７】
図５に示すように、半導体光増幅器１４およびその幅方向Ｗの両側の迷光導波メサ１５−１，１５−２は、図３に示したグレーティング層２７が無いということ以外はレーザストライプの層構造とほぼ同様の層構造を有しているが、導波路から幅方向Ｗへ離れた部分にも活性層が存在しているところがレーザストライプと異なる。
【００２８】
以下に、この集積型半導体レーザ素子１０の動作を説明する。
まず、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎの中から選択した１つのレーザストライプを駆動する。すると、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎのうち駆動するレーザストライプ１１−１〜１１−ｎのいずれかと光学的に接続している光導波路１２−１〜１２−ｎは、そのレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ光合流器１３は、光導波路１２−１〜１２−ｎを導波した光を通過させて出力ポートから出力する。半導体光増幅器１４は、ＭＭＩ光合流器１３から出力した光を増幅して出力端から出力する。この半導体光増幅器１４では、駆動するレーザストライプからの出力光のＭＭＩ光合流器１３による光の損失を補い、出力端から所望の強度の光出力が得られるようにしている。
【００２９】
上述した本実施の形態のような迷光導波メサ１５−１，１５−２を設けない場合には、ＭＭＩ光合流器１３の出口で半導体光増幅器１４を除く部分ではメサが存在しない。この場合、メサが存在しない部分では上部クラッドが薄いために、層構造によるスラブ導波路が基本モードカットオフとなる。このためＭＭＩ光合流器１３からの出力のうち半導体光増幅器１４に結合しない光(迷光)はコア層３４または活性層を導波せず、基板側に放射される。このように一旦放射されてしまうと、その後の迷光の除去は困難になる。
【００３０】
しかし、この実施の形態においては、迷光導波メサ１５−１，１５−２が存在しているために迷光は活性層を導波して伝播する。迷光導波メサ１５−１，１５−２はさらに活性層を有しておりこの活性層には電流注入されないから、導波する迷光は活性層によって吸収される。
【００３１】
ここで、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔は、迷光を効率的に導波する観点からはなるべく狭いことが望ましい。ＭＭＩ光合流器１３は数１０μｍの幅であるため、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔はそれよりも充分小さい値である５μｍ未満であることが好ましい。
【００３２】
一方、半導体光増幅器１４を導波する光は、増幅器の導波路をなすメサの左右にエバネッセント波の成分を有している。この成分は導波路メサから離れるに従って指数関数的に減衰するが、充分に減衰しないほど近い位置に迷光導波メサがある場合には半導体光増幅器１４から迷光導波メサ１５−１，１５−２に光が漏れ出てしまう。このため、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔は一定の値よりも小さくすることはできない。具体的には、２μｍ以上であることが必要である。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る集積型半導体レーザ素子１０の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、順次、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などによって下部クラッド層であるｎ−ＩｎＰバッファ層２１，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ層２２，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる多重量子井戸活性層２３，ＡｌＧａＩｎＡｓ上部ＳＣＨ層２４，上部クラッド層の一部であるｐ−ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ｐ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，ＧａＩｎＡｓＰでなるグレーティング層２７を含むｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の一部２８ａを積層する。
【００３５】
次に、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎのそれぞれを形成する位置に、互いに周期の異なる回折格子のパターンになるようにパターンニングを施す。そして、ＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、ＧａＩｎＡｓＰでなるグレーティング層２７に回折格子を形成するとともに、その他の領域のグレーティング層２７を全て取り除く。次に、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後にｐ−ＩｎＰでなるクラッド層２８を再び堆積する。
【００３６】
その後、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、図６に示すように、フォトリソグラフィー技術によってレーザストライプ１１−１〜１１−ｎより幅広のストライプのパターン１９−１〜１９−ｎおよび，半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２より幅広のストライプパターン１９Ａになるようにパターニングを行う。パターニングされたＳｉＮ膜をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、ｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の一部２８ａよりＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ層２２にいたるまでを除去する。
【００３７】
次に、上記のＳｉＮ膜のマスクをそのまま選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、i-ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４、ｉ-ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ｉ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，クラッド層の一部２８ｂをバットジョイント成長する。なお，スペーサ２５，ｉ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，クラッド層の一部２８ｂはｐ型の導電型にドープされたものであってもよいが、価電子帯間吸収による損失を低減する観点からはノンドープであることが好ましい。
【００３８】
次に、上記のＳｉＮ膜のマスクを除去し、全面にｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の残りの部分２８ｃおよびｐ−ＧａＩｎＡｓでなるコンタクト層２９をこの順に積層する。
【００３９】
その後、全面にＳｉＮ膜を新たに堆積させた後、フォトリソグラフィー技術によってパターニングを行う。パターニングされたＳｉＮ膜をエッチングマスクとして用いて、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２のそれぞれの脇に相当する部分(図７に示す太い実線で示す領域９)のエッチングを公知のエッチング方法を用いて行う。この際のエッチングはＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６に達するまで行う。
【００４０】
続いて、全面にＳｉＮでなる絶縁膜３０を新たに堆積させた後、平坦化ポリマー３２をスピンコートし、フォトリソグラフィー技術によってパターニングしてレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４とサポートメサ(図示しない)の間に相当する部分のみに残す。平坦化ポリマー３２を硬化させた後、電極を形成する部分のみ絶縁膜３０を除去する。その後Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕでなるｐ側電極１５１を形成する。そして、ｎ−ＩｎＰ基板２０を所望の厚さになるように研磨した後、裏面の全面にＡｕＧｅＮｉでなるｎ側電極３３を形成する。
【００４１】
最後に、ｎ−ＩｎＰ基板２０を、集積型半導体レーザ素子１０が複数並んだバー状に劈開し、両端面に低反射コーティングをコートしたのち、各集積型半導体レーザ素子１０毎に分離することにより、製造が完了する。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子としての半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子１０を備えるものである。
【００４３】
図８は、本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０の概略を示す説明図である。以下、本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０の構成およびその動作を説明する。集積型半導体レーザ素子１０は、駆動するレーザストライプ１１−１〜１１−ｎの何れかに対応する波長の光を出力する。コリメートレンズ４１は、集積型半導体レーザ素子１０からの出力光を平行光線とする。光アイソレータ４２は、コリメートレンズ４１からの平行光線を一方向にのみ透過する。ビームスプリッタ４３は、コリメートレンズ４１からの平行光線の大部分を透過し、一部を分岐する。パワーモニタＰＤ４４は、ビームスプリッタ４３により分岐した光を検出し、検出した光強度に応じた電流が流れる。一方、集光レンズ４５は、ビームスプリッタ４３を透過した光を集光して光ファイバ４６に結合する。光ファイバ４６は、結合した光を伝搬し、伝搬した光は信号光などとして用いられる。
【００４４】
本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０は、迷光の素子前方への放射を抑制することができる集積型半導体レーザ素子１０を備えているので、パワーモニタＰＤ４４に流れる電流と光ファイバ４６からの光出力との間のオフセットが大幅に小さくなる。したがって、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎの光出力の経時的な低下や設定温度などによるパワーモニタＰＤ４４の検出電流の変動がきわめて小さくなり、光ファイバ出力を一定にするための制御が容易になる。
【００４５】
（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態１および２の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４６】
例えば、上記実施の形態１では、迷光導波メサ１５−１，１５−２を半導体光増幅器１４と同程度の長さとしたが、半導体光増幅器１４よりも短い長さであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 集積型半導体レーザ素子
１１−１〜１１−ｎ レーザストライプ
１２−１〜１２−ｎ 光導波路
１３ ＭＭＩ光合流器
１４ 半導体光増幅器
１５−１，１５−２ 迷光導波メサ
１６ 導波路部
１７ トレンチ
１８ サポートメサ
２０ ｎ−ＩｎＰ基板
２１ ｎ−ＩｎＰバッファ層
２２ 下部ＳＣＨ層
２３ 多重量子井戸活性層
２４ 上部ＳＣＨ層
２５ スペーサ層
２６ エッチングストップ層
２７ グレーティング層
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ クラッド層
２９ コンタクト層
３０ 絶縁膜
３１，３１Ａ ｐ側電極
３２ 平坦化ポリマー
３３ ｎ側電極
３４ コア層
４０ 集積型半導体光素子モジュール
４１ コリメートレンズ４１
４１ 光アイソレータ
４３ ビームスプリッタ
４４ パワーモニタＰＤ
４５ 集光レンズ
４６ 光ファイバ４６
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信等に用いられる、リッジ導波路構造を有する集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）光通信用の波長可変光源として、集積型半導体レーザ素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。図９は、従来の集積型半導体レーザ素子１００を模式的に表した平面概略図である。この集積型半導体レーザ素子１００は、複数のＤＦＢ（Distributed Feedback）型のレーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路１０２−１〜１０２−ｎと、多モード干渉型（Multi Mode Interferometer ：MMI）光合流器１０３と、半導体光増幅器１０４を一つの基板上に集積したものである。このような集積型半導体レーザ素子は、波長選択レーザ１００とも呼ばれている。
【０００３】
次に、この集積型半導体レーザ素子１００の動作を説明する。まず、レーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎの中から選択した１つのレーザストライプを駆動する。光導波路１０２−１〜１０２−ｎのうち駆動するレーザストライプと光学的に接続されている光導波路は、駆動するレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ光合流器１０３は、光導波路を導波した光を通過させて出力ポート１０３ａから出力する。半導体光増幅器１０４は、ＭＭＩ光合流器１０３の出力ポート１０３ａから出力された光を増幅して出力端１０４ａから出力する。
【０００４】
このような集積型半導体レーザ素子１００は、内部で発生する迷光が半導体光増幅器１０４の出力端１０４ａ側へ伝搬して素子の前方へ出射するという問題があった。特に、ＭＭＩ光合流器１０３については、例えばＮ入力ポート、１出力ポートのＭＭＩ光合流器を、どの入力ポートからの入力光も出力ポートから均一に出力されるように設計した場合、入力光強度の１／Ｎのみが出力ポートに結合し、入力光強度の（Ｎ−１）／Ｎは出力ポートに結合せずに損失となり、そのほとんどが出力ポート側の端面から放射される迷光となる。このような迷光がある集積型半導体レーザ素子１００を半導体レーザモジュールに用いた場合、パワーモニタによる光出力の検出に誤差が生じるために光出力制御に問題が生じる。
【０００５】
そこで、図１０に模式的に示すように、迷光を反射溝１０６ａ，１０６ｂによって除去する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この方法によれば、ＭＭＩ光合流器１０３の光伝播方向前方に深く形成された反射溝１０６ａ，１０６ｂがあるために、迷光が後方に反射されて除去されるようになっている。このような迷光除去用の反射溝１０６ａ，１０６ｂは、レーザストライプ１０１−１〜１０１−ｎをそれぞれ電気的に絶縁するためのトレンチ溝１０５−１〜１０５−ｍと同時に形成されていた。このため、迷光除去のための構造を追加することで新たな工程数の増加は生じなかった。
【０００６】
ところで，上記のような集積型半導体レーザ素子１００においては，ＩｎＰ基板上に形成されたＧａＩｎＡｓＰがその活性層材料として旧来多く用いられている。近年、低コスト化、低消費電力化のために半導体光素子には高温動作が求められており、そのためには高温特性が良いＩｎＰ基板上のＡｌＧａＩｎＡｓを半導体光素子の活性層材料として用いることが行われている。
【０００７】
ＡｌＧａＩｎＡｓは、その構成元素としてアルミニウム（Ａｌ）を含むために、空気中で酸化されやすいという問題がある。集積型半導体レーザ素子において、活性層が酸化されると特性および信頼性に深刻な影響を与えるため、非常に好ましくない。ＧａＩｎＡｓＰ活性層を用いた集積型半導体レーザ素子では活性層をストライプ状に加工してその両脇に電流狭窄半導体層を形成する埋め込み導波路構造が用いられているが、このような埋め込み導波路構造では活性層を加工するために製造工程でのＡｌＧａＩｎＡｓの酸化を引き起こしやすい。このため、ＡｌＧａＩｎＡｓを活性層材料として用いる場合には、活性層への加工を必要としないリッジ導波路構造が好んで用いられる。リッジ導波路構造とは、平面状のコア層の上部にストライプ状に突出した上部クラッドが形成されている構造である。このような背景から、リッジ導波路構造を用いた波長選択レーザの実現が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５８３６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながらリッジ導波路構造では、リッジ形成の段階で各レーザストライプ間の絶縁がなされている。このため、リッジ導波路構造を用いた集積型半導体レーザ素子では反射溝の形成は工程数の増加を生じさせるという問題がある。またリッジ導波路構造では埋め込み型に比べて基板上の凹凸が多いため、反射溝の形成によるさらなる凹凸の追加は製造プロセスの困難さを引き起こすという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リッジ導波路構造を備え、迷光を吸収することができる集積型半導体光素子および集積型半導体光素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる集積型半導体光素子は、複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出力光を合流させることができる光合流器と、前記光合流器からの出力光を増幅する半導体光増幅器とを集積した集積型半導体光素子であって、半導体基板と、前記半導体基板上に配置された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に配置されたコア層と、前記コア層上に配置された上部クラッド層と、を少なくとも有し、前記上部クラッド層の少なくとも一部がメサ状に突出しているリッジ導波路構造からなり、前記光合流器の出力端に前記半導体光増幅器となる部分を除いた辺に迷光を導波させるための迷光導波メサが形成されており、前記迷光導波メサはコア層として活性層を含むことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかる集積型半導体光素子は、上記の発明において、光合流器は、多モード干渉型光合流器であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、この発明にかかる集積型半導体光素子は、上記の発明において、前記光増幅器をなすリッジ導波路と前記迷光導波メサの間隔は、２μｍ以上５μｍ未満であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る集積型半導体光素子モジュールは、上記の集積型半導体光素子と、前記半導体光素子からの出力光を透過および分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子を透過した光を伝送する光ファイバと、前記光分岐素子により分岐した光の強度を検出する光検出器と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、リッジ導波路構造を備え、迷光を吸収することができる集積型半導体光素子を実現できる。また、この発明によれば、迷光の放出を防ぐことで、光出力の検出誤差が生じることを抑制して光出力の制御性を向上できる集積型半導体光素子モジュールを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子の平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、図１のIII−III断面図である。
【図４】図４は、図１のIV−IV断面図である。
【図５】図５は、図１のV−V断面図である。
【図６】図６は、実施の形態１の集積型半導体レーザ素子の製造方法において、レーザストライプより幅広のストライプのパターンおよび半導体光増幅器と迷光導波メサより幅広のストライプパターンを示す平面図である。
【図７】図７は、実施の形態１の集積型半導体レーザ素子の製造方法において、レーザストライプ、光導波路、ＭＭＩ光合流器、半導体光増幅器と迷光導波メサのそれぞれの脇に相当する部分のエッチングを行う領域のパターンを示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２に係る集積型半導体光素子としての集積型半導体光素子モジュールの概略構成を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の集積型半導体レーザ素子の平面図である。
【図１０】図１０は、その他の従来の集積型半導体レーザ素子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の各実施の形態に係る半導体光素子について図面を参照して説明する。但し、図面は模式的なものであり、各層の厚みや厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。したがって、具体的な寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る集積型半導体光素子としての集積型半導体レーザ素子１０について説明する。図１は、集積型半導体レーザ素子１０の概略平面図である。図１に示すように、この集積型半導体レーザ素子１０は、ＤＦＢ（Distributed Feedback）型の、複数のレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ（ｎは２以上の整数）と、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎと、ＭＭＩ光合流器１３と、半導体光増幅器１４とを一つの半導体基板上に集積した構造を有する。
【００１９】
レーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各々が幅２μｍ、長さ６００μｍのストライプ状のリッジ導波路構造を有する端面発光型レーザであり、集積型半導体レーザ素子１０の一端において幅方向Ｗに沿って２５μｍピッチで形成されている。これらレーザストライプ１１−１〜１１−ｎは、各レーザストライプに備えられた回折格子の間隔を互いに異ならせることにより、出力光の波長が１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの範囲で相違するように構成されている。また、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎのレーザ発振波長は、集積型半導体レーザ素子１０の設定温度を変化させることにより調整することができる。すなわち、集積型半導体レーザ素子１０は、駆動するレーザストライプの切り替えと温度制御により、広い波長可変範囲を実現している。
【００２０】
ＭＭＩ光合流器１３は、集積型半導体レーザ素子１０の中央部付近に形成されている。また、光導波路１２−１〜１２−ｎは、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ光合流器１３との間に形成されており、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎとＭＭＩ光合流器１３３とを光学的に接続している。
【００２１】
半導体光増幅器１４は、集積型半導体レーザ素子１０のレーザストライプ１１−１〜１１−ｎとは反対側の一端に形成されている。
【００２２】
集積型半導体レーザ素子１０は、ＭＭＩ光合流器１３からの出力のうち、半導体光増幅器１４に結合しない光を導波させる迷光導波メサ１５−１および１５−２を有している。これら迷光導波メサ１５−１，１５−２は、ＭＭＩ光合流器１３の出力端に半導体光増幅器１４となる部分を除いた辺の半分以上に亘って形成されていることが好ましい。そして、後述するように、迷光導波メサ１５−１，１５−２は、コア層として活性層を含む構造を有している。
【００２３】
図２は図１の長さ方向Ｌに沿ったII−II線における断面図、図３は図１の幅方向Ｗに沿ったIII−III線における断面図、図４は図１のIV−IV線における断面図、図５は図１のV−V線における断面図である。
【００２４】
図３に示すように、導波路部１６の左右に導波路部をメサとするためのトレンチ１７、導波路部１６のメサを保護するためのサポートメサ１８が設けられている。図２および図３に示すように、レーザストライプの導波路部１６における半導体の層構造は、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、順次、下部クラッド層であるｎ−ＩｎＰバッファ層２１，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ（Separate Confinement Hetero）層２２，波長１．５５μｍに利得帯域を有するＡｌＧａＩｎＡｓでなる多重量子井戸活性層２３，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる上部ＳＣＨ層２４，上部クラッド層の一部であるｐ−ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，グレーティング層２７をその中に含みメサ形成されるｐ−ＩｎＰでなるクラッド層２８およびｐ−ＧａＩｎＡｓでなるコンタクト層２９をこの順に積層したものである。また、図３に示すように、メサ状に形成された層構造の上に、リッジ導波路以外への電流を阻止する絶縁膜３０と、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕのｐ側電極３１が形成されている。トレンチ１７には平坦化ポリマー３２が形成されている。そして、ｎ−ＩｎＰ基板２０の裏面にはＡｕＧｅＮｉでなるｎ側電極３３が形成されている。
【００２５】
図４に断面を示すように、光導波路１２（１２−ｎ）は、レーザストライプの断面構造に設けられていた、下部ＳＣＨ層２２，多重量子井戸活性層２３，上部ＳＣＨ層２４の代わりに、ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４が形成されている。ここで多重量子井戸層２３の利得が波長１．５μｍ帯である場合、ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４の組成は波長１．５５μｍの光に対して透明な、例えばバンドギャップ波長１．３μｍとなるように選ばれる。
【００２６】
なお、図３に示すように、サポートメサ１８おいて、導波路部１６から離れた部分にも、下部ＳＣＨ層２２，多重量子井戸活性層２３，上部ＳＣＨ層２４の代わりにＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４が形成されている。
【００２７】
図５に示すように、半導体光増幅器１４およびその幅方向Ｗの両側の迷光導波メサ１５−１，１５−２は、図３に示したグレーティング層２７が無いということ以外はレーザストライプの層構造とほぼ同様の層構造を有しているが、導波路から幅方向Ｗへ離れた部分にも活性層が存在しているところがレーザストライプと異なる。
【００２８】
以下に、この集積型半導体レーザ素子１０の動作を説明する。
まず、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎの中から選択した１つのレーザストライプを駆動する。すると、複数の光導波路１２−１〜１２−ｎのうち駆動するレーザストライプ１１−１〜１１−ｎのいずれかと光学的に接続している光導波路１２−１〜１２−ｎは、そのレーザストライプからの出力光を導波する。ＭＭＩ光合流器１３は、光導波路１２−１〜１２−ｎを導波した光を通過させて出力ポートから出力する。半導体光増幅器１４は、ＭＭＩ光合流器１３から出力した光を増幅して出力端から出力する。この半導体光増幅器１４では、駆動するレーザストライプからの出力光のＭＭＩ光合流器１３による光の損失を補い、出力端から所望の強度の光出力が得られるようにしている。
【００２９】
上述した本実施の形態のような迷光導波メサ１５−１，１５−２を設けない場合には、ＭＭＩ光合流器１３の出口で半導体光増幅器１４を除く部分ではメサが存在しない。この場合、メサが存在しない部分では上部クラッドが薄いために、層構造によるスラブ導波路が基本モードカットオフとなる。このためＭＭＩ光合流器１３からの出力のうち半導体光増幅器１４に結合しない光(迷光)はコア層３４または活性層を導波せず、基板側に放射される。このように一旦放射されてしまうと、その後の迷光の除去は困難になる。
【００３０】
しかし、この実施の形態においては、迷光導波メサ１５−１，１５−２が存在しているために迷光は活性層を導波して伝播する。迷光導波メサ１５−１，１５−２はさらに活性層を有しておりこの活性層には電流注入されないから、導波する迷光は活性層によって吸収される。
【００３１】
ここで、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔は、迷光を効率的に導波する観点からはなるべく狭いことが望ましい。ＭＭＩ光合流器１３は数１０μｍの幅であるため、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔はそれよりも充分小さい値である５μｍ未満であることが好ましい。
【００３２】
一方、半導体光増幅器１４を導波する光は、増幅器の導波路をなすメサの左右にエバネッセント波の成分を有している。この成分は導波路メサから離れるに従って指数関数的に減衰するが、充分に減衰しないほど近い位置に迷光導波メサがある場合には半導体光増幅器１４から迷光導波メサ１５−１，１５−２に光が漏れ出てしまう。このため、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２の間隔は一定の値よりも小さくすることはできない。具体的には、２μｍ以上であることが必要である。
【００３３】
次に、本実施の形態に係る集積型半導体レーザ素子１０の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０上に、順次、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などによって下部クラッド層であるｎ−ＩｎＰバッファ層２１，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ層２２，ＡｌＧａＩｎＡｓでなる多重量子井戸活性層２３，ＡｌＧａＩｎＡｓ上部ＳＣＨ層２４，上部クラッド層の一部であるｐ−ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ｐ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，ＧａＩｎＡｓＰでなるグレーティング層２７を含むｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の一部２８ａを積層する。
【００３５】
次に、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎのそれぞれを形成する位置に、互いに周期の異なる回折格子のパターンになるようにパターンニングを施す。そして、ＳｉＮ膜をマスクとしてエッチングして、ＧａＩｎＡｓＰでなるグレーティング層２７に回折格子を形成するとともに、その他の領域のグレーティング層２７を全て取り除く。次に、ＳｉＮ膜のマスクを除去した後にｐ−ＩｎＰでなるクラッド層２８を再び堆積する。
【００３６】
その後、全面にＳｉＮ膜を堆積した後、図６に示すように、フォトリソグラフィー技術によってレーザストライプ１１−１〜１１−ｎより幅広のストライプのパターン１９−１〜１９−ｎおよび，半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２より幅広のストライプパターン１９Ａになるようにパターニングを行う。パターニングされたＳｉＮ膜をエッチングマスクとして用いてエッチングを行い、ｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の一部２８ａよりＡｌＧａＩｎＡｓでなる下部ＳＣＨ層２２にいたるまでを除去する。
【００３７】
次に、上記のＳｉＮ膜のマスクをそのまま選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、i-ＧａＩｎＡｓＰでなるコア層３４、ｉ-ＩｎＰでなるスペーサ層２５，ｉ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，クラッド層の一部２８ｂをバットジョイント成長する。なお，スペーサ２５，ｉ−ＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６，クラッド層の一部２８ｂはｐ型の導電型にドープされたものであってもよいが、価電子帯間吸収による損失を低減する観点からはノンドープであることが好ましい。
【００３８】
次に、上記のＳｉＮ膜のマスクを除去し、全面にｐ−ＩｎＰでなるクラッド層の残りの部分２８ｃおよびｐ−ＧａＩｎＡｓでなるコンタクト層２９をこの順に積層する。
【００３９】
その後、全面にＳｉＮ膜を新たに堆積させた後、フォトリソグラフィー技術によってパターニングを行う。パターニングされたＳｉＮ膜をエッチングマスクとして用いて、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４と迷光導波メサ１５−１，１５−２のそれぞれの脇に相当する部分(図７に示す太い実線で示す領域９)のエッチングを公知のエッチング方法を用いて行う。この際のエッチングはＧａＩｎＡｓＰでなるエッチングストップ層２６に達するまで行う。
【００４０】
続いて、全面にＳｉＮでなる絶縁膜３０を新たに堆積させた後、平坦化ポリマー３２をスピンコートし、フォトリソグラフィー技術によってパターニングしてレーザストライプ１１−１〜１１−ｎ、光導波路１２−１〜１２−ｎ、ＭＭＩ光合流器１３、半導体光増幅器１４とサポートメサ(図示しない)の間に相当する部分のみに残す。平坦化ポリマー３２を硬化させた後、電極を形成する部分のみ絶縁膜３０を除去する。その後Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕでなるｐ側電極１５１を形成する。そして、ｎ−ＩｎＰ基板２０を所望の厚さになるように研磨した後、裏面の全面にＡｕＧｅＮｉでなるｎ側電極３３を形成する。
【００４１】
最後に、ｎ−ＩｎＰ基板２０を、集積型半導体レーザ素子１０が複数並んだバー状に劈開し、両端面に低反射コーティングをコートしたのち、各集積型半導体レーザ素子１０毎に分離することにより、製造が完了する。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る半導体光素子としての半導体レーザモジュールについて説明する。本実施の形態に係る半導体レーザモジュールは、実施の形態１に係る集積型半導体レーザ素子１０を備えるものである。
【００４３】
図８は、本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０の概略を示す説明図である。以下、本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０の構成およびその動作を説明する。集積型半導体レーザ素子１０は、駆動するレーザストライプ１１−１〜１１−ｎの何れかに対応する波長の光を出力する。コリメートレンズ４１は、集積型半導体レーザ素子１０からの出力光を平行光線とする。光アイソレータ４２は、コリメートレンズ４１からの平行光線を一方向にのみ透過する。ビームスプリッタ４３は、コリメートレンズ４１からの平行光線の大部分を透過し、一部を分岐する。パワーモニタＰＤ４４は、ビームスプリッタ４３により分岐した光を検出し、検出した光強度に応じた電流が流れる。一方、集光レンズ４５は、ビームスプリッタ４３を透過した光を集光して光ファイバ４６に結合する。光ファイバ４６は、結合した光を伝搬し、伝搬した光は信号光などとして用いられる。
【００４４】
本実施の形態２に係る集積型半導体光素子モジュール４０は、迷光の素子前方への放射を抑制することができる集積型半導体レーザ素子１０を備えているので、パワーモニタＰＤ４４に流れる電流と光ファイバ４６からの光出力との間のオフセットが大幅に小さくなる。したがって、レーザストライプ１１−１〜１１−ｎの光出力の経時的な低下や設定温度などによるパワーモニタＰＤ４４の検出電流の変動がきわめて小さくなり、光ファイバ出力を一定にするための制御が容易になる。
【００４５】
（その他の実施の形態）
以上、この発明の実施の形態について説明したが、上記の実施の形態１および２の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者に様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００４６】
例えば、上記実施の形態１では、迷光導波メサ１５−１，１５−２を半導体光増幅器１４と同程度の長さとしたが、半導体光増幅器１４よりも短い長さであってもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 集積型半導体レーザ素子
１１−１〜１１−ｎ レーザストライプ
１２−１〜１２−ｎ 光導波路
１３ ＭＭＩ光合流器
１４ 半導体光増幅器
１５−１，１５−２ 迷光導波メサ
１６ 導波路部
１７ トレンチ
１８ サポートメサ
２０ ｎ−ＩｎＰ基板
２１ ｎ−ＩｎＰバッファ層
２２ 下部ＳＣＨ層
２３ 多重量子井戸活性層
２４ 上部ＳＣＨ層
２５ スペーサ層
２６ エッチングストップ層
２７ グレーティング層
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ クラッド層
２９ コンタクト層
３０ 絶縁膜
３１，３１Ａ ｐ側電極
３２ 平坦化ポリマー
３３ ｎ側電極
３４ コア層
４０ 集積型半導体光素子モジュール
４１ コリメートレンズ４１
４１ 光アイソレータ
４３ ビームスプリッタ
４４ パワーモニタＰＤ
４５ 集光レンズ
４６ 光ファイバ４６
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出力光を合流させることができる光合流器と、前記光合流器からの出力光を増幅する半導体光増幅器とを集積した集積型半導体光素子であって、
半導体基板と、前記半導体基板上に配置された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に配置されたコア層と、前記コア層上に配置された上部クラッド層と、を少なくとも有し、前記上部クラッド層の少なくとも一部がメサ状に突出しているリッジ導波路構造からなり、
前記光合流器の出力端に前記半導体光増幅器となる部分を除いた辺に迷光を導波させるための迷光導波メサが形成されており、前記迷光導波メサはコア層として活性層を含むことを特徴とする集積型半導体光素子。
【請求項２】
前記光合流器は、多モード干渉型光合流器であることを特徴とする請求項１に記載の集積型半導体光素子。
【請求項３】
前記光増幅器をなすリッジ導波路と前記迷光導波メサの間隔は、２μｍ以上５μｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の集積型半導体光素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の集積型半導体光素子と、
前記半導体光素子からの出力光を透過および分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子を透過した光を伝送する光ファイバと、
前記光分岐素子により分岐した光の強度を検出する光検出器と、
を備えることを特徴とする集積型半導体光素子モジュール。
【請求項１】
複数の半導体レーザと、前記複数の半導体レーザからの出力光を合流させることができる光合流器と、前記光合流器からの出力光を増幅する半導体光増幅器とを集積した集積型半導体光素子であって、
半導体基板と、前記半導体基板上に配置された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に配置されたコア層と、前記コア層上に配置された上部クラッド層と、を少なくとも有し、前記上部クラッド層の少なくとも一部がメサ状に突出しているリッジ導波路構造からなり、
前記光合流器の出力端に前記半導体光増幅器となる部分を除いた辺に迷光を導波させるための迷光導波メサが形成されており、前記迷光導波メサはコア層として活性層を含むことを特徴とする集積型半導体光素子。
【請求項２】
前記光合流器は、多モード干渉型光合流器であることを特徴とする請求項１に記載の集積型半導体光素子。
【請求項３】
前記光増幅器をなすリッジ導波路と前記迷光導波メサの間隔は、２μｍ以上５μｍ未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の集積型半導体光素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の集積型半導体光素子と、
前記半導体光素子からの出力光を透過および分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子を透過した光を伝送する光ファイバと、
前記光分岐素子により分岐した光の強度を検出する光検出器と、
を備えることを特徴とする集積型半導体光素子モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２３３８２９（Ｐ２０１１−２３３８２９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５２８７（Ｐ２０１０−１０５２８７）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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