(57)【要約】【課題】コア材料に非線形光学効果が発現しにくい材料を用いても、埋め込み導波路構造の半導体光素子における導波路損失を低減する。【解決手段】コア１０２よりなる光導波路１０４と、光導波路１０４の導波方向に所定距離延在して、コア１０２と光結合可能な状態に配置された活性層１０５とを備える。コア１０２と活性層１０５とは、互いに接して配置されている。コア１０２は、例えばＳｉＮなど、屈折率が１．５〜２．２程度の材料から構成する。また、コア１０２は、高次モードが現れる厚さとされている。高次モードは、例えば、Ｅ12モードである。【選択図】  図１Ａ
2020113567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成されたコアからなる光導波路と、
前記コアに沿って延在して、前記コアと光結合可能な状態に、前記基板の上に形成された活性層と、
前記基板の上に、前記活性層に接して形成されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層に接続するｎ型電極と、
前記ｐ型半導体層に接続するｐ型電極と、
前記活性層に光閉じ込めを行う共振器構造と
を備え、
前記ｐ型半導体層および前記ｎ型半導体層は、平面視で前記活性層を挾んで形成され、
前記コアは、高次モードが現れる厚さを有することを特徴とする半導体光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体光素子において、
前記高次モードは、Ｅ12モードであることを特徴とする半導体光素子。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体光素子において、
前記コアは、前記基板と前記活性層との間に配置されていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体光素子において、
前記コアは、前記基板の側から見て前記活性層の上に配置されていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体光素子において、
前記コアは、屈折率が１．５〜２．２の材料で構成されていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項６】
請求項５記載の半導体光素子において、
前記コアは、ＳｉＮまたはＳｉＯＮから構成されていることを特徴とする半導体光素子。
【請求項７】
請求項６記載の半導体光素子において、
前記コアは、重水素を含むことを特徴とする半導体光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関し、より詳しくは、光送信器用光源などに利用される半導体レーザに適用可能な半導体光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットなどの通信網における通信トラフィックの増加に伴い、光ファイバ伝送の高速・大容量化が求められている。この要求に対し、コヒーレント光通信技術およびデジタル信号処理技術を利用したデジタルコヒーレント通信技術の開発が進展し、１００Ｇシステムが実用化されている。このような通信システムでは、送信用および受信用局発光源として、高出力・狭線幅の半導体レーザが必要とされる。特に、位相信号を用いた光通信においては、信号品質に関わるレーザの線幅が重要であり、レーザの線幅は、狭いほど良いとされる。
【０００３】
半導体レーザの線幅Δνは、ショウロウ・タウンズの関係式に基づき、「Δν＝ｈν／（４πＰ0）×ｖg2（αm＋α0）ＦαmＬ（Ｌa／Ｌp）ｎsp（１＋α2）・・・（１）」で与えられる（特許文献１参照）。式（１）において、ｈはプランク定数、νは発振周波数、Ｐ0はレーザ出力、ｖgは群速度、αmは共振器損、α0は導波路損、Ｆは出力係数、Ｋは「Ｐｅｔｅｒｍａｎｎ’ｓ」ファクタ、Ｌaは活性層長さ、Ｌpは共振器長、ｎspは発光再結合定数、αは線幅増大係数である。式（１）より、レーザの狭線幅化のためには、半導体レーザの共振器損の抑制が有効であることが分かる。
【０００４】
しかしながら、半導体レーザの共振器損を下げることは、光が共振器に長く滞在し、光導波路の損失の影響を受けやすいことを意味する。すなわち、共振器損を下げた場合、光導波路の損失が大きいと、十分な光出力が得られなくなる。したがって、半導体レーザの狭線幅化に向けて、共振器損の抑制と同時に、導波路損の抑制が重要となる。
【０００５】
従来の半導体レーザでは、活性層の上下に不純物ドーピングを行ったクラッド層を形成し、縦方向（基板面に垂直な方向）に電流を注入する構造を有している。この半導体レーザについて、図１１を用いて説明する。この半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰからなる基板６０１の上にｎ型ＩｎＰからなるクラッド層６０２が積層され、この上に活性層６０３が形成されている。クラッド層６０２および活性層６０３の両側は、ｐ−ＩｎＰからなる埋め込み層６０４で埋め込まれている。
【０００６】
また、埋め込み層６０４の上には、ｎ−ＩｎＰ層からなる電流阻止層６０５が形成されている。活性層６０３および電流阻止層６０５の上部には、ｐ−ＩｎＰからなるオーバークラッド層６０６、ｐ−ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層６０７が形成されている。クラッド層６０２，活性層６０３、およびオーバークラッド層６０６から光導波路が構成されている。また、電流阻止層６０５の上部領域におけるコンタクト層６０７上には、ＳｉＯ2からなる２つの絶縁層６０８が形成されている。また、２つの絶縁層６０８の間に、コンタクト層６０７とオーミック接続するｐ電極６１１が形成され、基板６０１の裏面には、ｎ電極６１２がオーミック接続している。
【０００７】
この半導体レーザは、活性層６０３内に効率的な電流注入を行う埋め込み構造は代表的な構造である。しかしながら、埋め込みレーザは、導波路損が大きいことが課題であった。これは、活性層の近くにホール吸収量の高いｐ型の半導体層が存在し、電界が活性層周りのｐ型半導体の領域に大きく広がり、伝搬損の主要な原因となるためである。
【０００８】
したがって、活性層周囲のｐ型半導体領域による伝搬損の低減が重要な課題である。特許文献１では、このような問題を解決した半導体光素子が提案されている。この半導体光素子について、図１３Ａ、図１３Ｂを参照して説明する。
【０００９】
この半導体光素子は、基板３００の上に形成されたクラッド層３０１およびコア３０２から構成された光導波路３２１を備える。コア３０２は、クラッド層３０１に埋め込まれている。また、光導波路３２１の導波方向に所定距離延在してコア３０２と光結合可能な状態に配置された活性層３０３と、活性層３０３の上に形成された半導体層３０４とを備える。また、活性層３０３および半導体層３０４に接して活性層３０３および半導体層３０４を挾んで形成された、ｎ型半導体層３０５およびｐ型半導体層３０６を備える。コア３０２は、基板３００と活性層３０３との間に配置されている。
【００１０】
また、ｎ型半導体層３０５にコンタクト層３０７を介して接続するｎ型電極３０９と、ｐ型半導体層３０６にコンタクト層３０８を介して接続するｐ型電極３１０とを備える。ｐ型半導体層３０６およびｎ型半導体層３０５は、基板３００の平面に平行な方向で活性層３０３を挾んで形成されている。
【００１１】
また、光導波路３２１の延在方向に所定の長さの共振器領域３３１において、半導体層３０４の上面に回折格子３３２が形成され、分布ブラッグ反射構造（共振器構造）が構成されている。なお、この半導体光素子は、共振器領域３３１の両端に、図示しない無反射膜が形成され、分布帰還型レーザを構成している。
【００１２】
基板３００およびクラッド層３０１は、例えば、鉄をドープすることで半絶縁性としたＩｎＰから構成され、コア３０２は、ＩｎＧａＡｓＰから構成されている。また、活性層３０３は、ＩｎＧａＡｓＰからなるの井戸層およびバリア層が積層された量子井戸構造とされている。
【００１３】
また、例えば、半導体層３０４は、アンドープのＩｎＰから構成され、ｎ型半導体層３０５は、Ｓｉが１×１０18ｃｍ-3程度ドープされたｎ型のＩｎＰから構成され、ｐ型半導体層３０６は、Ｚｎがドープされたｐ型のＩｎＰから構成されている。また、コンタクト層３０７は、Ｓｉがドープされたｎ型のＩｎＧａＡｓから構成され、コンタクト層３０８は、ＺｎがドープされたＩｎＧａＡｓから構成されている。
【００１４】
この半導体光素子は、活性層３０３とは別にコア３０２を形成し、活性層３０３への光閉じ込めを確保しつつ、コア３０２に光を閉じ込め、ｐ型半導体層３０６における電界の広がりを抑えている。
【００１５】
図１４を用いて、埋め込み活性層とは別にコアを用いる効果を示す。図１４の（ａ）は、横方向電流注入型の埋め込み活性層薄膜構造の断面図の模式図とその電界分布の計算結果を表す。活性層の材料はＩｎＧａＡｓＰ、クラッドの材料はＩｎＰであり、ＩｎＧａＡｓＰがＩｎＰに埋め込まれた埋め込みヘテロ構造である。電流は、ドープされたＩｎＰからＩｎＧａＡｓＰに横方向から注入される。
【００１６】
電界分布は、ＴＥモードの基本モード（Ｅpq＝Ｅ11モード）の電界分布である。下付き文字のｐとｑはそれぞれ、横方向電界成分のｘ軸方向の山の数を、ｑは横方向電磁界成分のｙ軸方向の山の数を表している。図１４の（ａ）では、電界は、活性層コアを中心に分布する。このとき、ｐ型ＩｎＰの光閉じ込め係数は、ΓpInP＝２．６７％である。
【００１７】
一方、図１４の（ｂ）は、埋め込み活性層薄膜構造の下にシリコン（Ｓｉ）からなるコアが形成された構造である。Ｓｉの屈折率として３．４７、コア厚として０．５ μｍ、コア幅として１ μｍを用いた。この条件では、ｐ型ＩｎＰの光閉じ込め係数は、ΓpInP＝０．１６％である。これらより、埋め込み活性層とは別にコアを用いることにより、伝搬損の主要因となるｐ型ＩｎＰへの光の広がりが大幅に抑えられていることが分かる。このｐ型ＩｎＰへの光の広がりの抑制により、導波路損が低減するため、半導体レーザの高出力・狭線幅化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２０１６−１７１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、Ｓｉは、バンドギャップが１．１ｅＶ程度であり、光通信波長帯の光に対して、２光子吸収などの非線形光学効果が発現しやすく、Ｓｉからなるコア内の光パワー密度が増加した場合、伝搬損増加の原因となりうる。このため、コア材料として、Ｓｉを用いた場合、半導体レーザの高出力・狭線幅化といった高性能化には限界が存在する。図１４の（ｂ）の計算結果では、Ｓｉコアへの光閉じ込めは、ΓSi＝７７．０６％であり、強くＳｉコアに光が閉じ込められていることが分かる。
【００２０】
このため、半導体レーザの更なる高出力・狭線幅化に向けては、上述したコアの材料として、Ｓｉよりもバンドギャップが広く、非線形光学効果が発現しにくい材料が望まれる。この材料として、例えば、ＳｉＮやＳｉＯ2などが挙げられる。
【００２１】
図１４の（ｃ）は、コアの材料としてＳｉＮとした場合の計算結果である。ここでは、ＳｉＮの屈折率として２．００、コア厚として０．５μｍ、コア幅として１μｍを用いた。しかしながら、図１４の（ｃ）に示すように、ＳｉＮをコア材料として用いた場合、電界は、活性層を中心として分布し、ｐ型ＩｎＰへの光の広がりを抑制することはできない。ｐ型ＩｎＰおよびＳｉＮへの光閉じ込め係数は、それぞれΓpInP＝２．３４％、ΓSiN＝９．０１％であり、ｐ型ＩｎＰへの光の広がりの抑制は、Ｓｉを用いた場合と比べ格段に劣る。これは、ＩＩＩ−Ｖ族層の屈折率（３以上）に比べ、ＳｉＮの屈折率が十分に低いためである。このため、ＳｉＮなどの屈折率が２程度の材料をコアとして用いた場合は、非線形光学効果が発現しにくいが、ｐ型ＩｎＰへの光の広がりの抑制が困難となる。
【００２２】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コア材料に非線形光学効果が発現しにくい材料を用いても、埋め込み光導波路構造の半導体光素子における導波路損失が低減できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に係る半導体光素子は、基板の上に形成されたコアからなる光導波路と、コアに沿って延在して、コアと光結合可能な状態に、基板の上に形成された活性層と、基板の上に、活性層に接して形成されたｐ型半導体層およびｎ型半導体層と、ｎ型半導体層に接続するｎ型電極と、ｐ型半導体層に接続するｐ型電極と、活性層に光閉じ込めを行う共振器構造とを備え、ｐ型半導体層およびｎ型半導体層は、平面視で活性層を挾んで形成され、コアは、高次モードが現れる厚さを有する。
【００２４】
上記半導体光素子の一構成例において、高次モードは、Ｅ12モードである。
【００２５】
上記半導体光素子の一構成例において、コアは、基板と活性層との間に配置されている。
【００２６】
上記の半導体光素子の一構成例において、コアは、基板の側から見て活性層の上に配置されている。
【００２７】
上記半導体光素子の一構成例において、コアは、屈折率が１．５〜２．２の材料で構成されている。
【００２８】
上記半導体光素子の一構成例において、コアは、ＳｉＮまたはＳｉＯＮから構成されている。また、コアは、ＳｉＮまたはＳｉＯＮから構成されて重水素を含む。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、活性層と光結合可能な状態に配置されたコアを、高次モードが現れる厚さとしたので、コア材料に非線形光学効果が発現しにくい材料を用いても、埋め込み光導波路構造の半導体光素子における導波路損失が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態に係る半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態に係る半導体光素子の一部構成を示す平面図である。
【図２】図２は、Ｅ12モードを説明する説明図である。
【図３】図３は、ＳｉＮから構成したコア１０２の厚さを横軸、Ｅ11、Ｅ12、Ｅ22の実効屈折率を縦軸とした計算結果を示す特性図である。
【図４Ａ】図４Ａは、コア１０２における光閉じ込めの計算結果を示す特性図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ｐ型半導体層１０６における光閉じ込めの計算結果を示す特性図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、活性層１０５における光閉じ込めの計算結果を示す特性図である。
【図５】図５は、Ｅ12モードがレーザの発振モードとして選択される状態を説明するための説明図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の一部構成を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る他の半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１２】図１２は、半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、半導体光素子の構成を示す断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、半導体光素子の構成を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、Ｅ11モードを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態に係る半導体光素子について図１Ａ，図１Ｂを参照して説明する。この半導体光素子は、まず、基板１０１の上に形成されたコア１０２からなる光導波路１０４と、コア１０２に沿って（光導波路１０４の導波方向に所定距離延在して）、コア１０２と光結合可能な状態に、基板１０１の上に形成された活性層１０５とを備える。光導波路１０４は、コア１０２と、コア１０２を埋め込んで形成されたクラッド１０３とから構成されている。この例では、コア１０２と活性層１０５とは、互いに接して配置されている。また、この例では、基板１０１と活性層１０５との間に、コア１０２が配置されている。
【００３２】
基板１０１は、例えば、鉄をドープすることで半絶縁性としたＩｎＰから構成されている。コア１０２は、例えばＳｉＮなど、屈折率が１．５〜２．２程度の材料から構成する。また、コア１０２は、高次モードが現れる厚さとされている。なお、コア１０２の厚さは、基板１０１の側から見たコア１０２の高さである。高次モードは、例えば、Ｅ12モードである。コア１０２にＥ12モードが現れるためには、例えば、コア１０２は、屈折率が２．００の場合、断面視の幅１．０μｍ、厚さ０．１５μｍ以上とする。なお、コア１０２は、ＳｉＯＮから構成することもできる。ＳｉＮやＳｉＯＮは、非線形光学効果が発現しにくい材料である。
【００３３】
クラッド１０３は、例えば、ＩｎＰから構成されている。クラッド１０３は、ＧａＡｓから構成することもできる。また、活性層１０５は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰからなる層厚６ｎｍの井戸層厚および層厚９ｎｍのバリア層厚が８層積層された量子井戸構造とされ、厚さ２５０ｎｍ程度とされている。この場合、活性層１０５の発光波長は１．５５μｍである。なお、活性層１０５は、例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓから構成することもできる。これらの構成は、活性層１０５がクラッド１０３に埋め込まれた埋め込みヘテロ構造となる。
【００３４】
また、この半導体光素子は、基板１０１の上に、活性層１０５に接して形成されたｐ型半導体層１０６およびｎ型半導体層１０７を備える。例えば、ｐ型半導体層１０６は、Ｚｎが１×１０18ｃｍ-3程度ドープされたｐ型のＩｎＰから構成され、ｎ型半導体層１０７は、Ｓｉが１×１０18ｃｍ-3程度ドープされたｎ型のＩｎＰから構成されている。ｐ型半導体層１０６およびｎ型半導体層１０７は、平面視で活性層１０５を挾んで形成されている。この構成では、活性層１０５に、基板１０１の平面に平行な方向（横方向）から電流が注入される。
【００３５】
上述した化合物半導体による各層は、例えば、よく知られた有機金属気相成長法による結晶成長で形成されている。また、コア１０２や活性層１０５、また、後述する回折格子１２１の形成には、公知のリソグラフィー技術およびウエットエッチング，ドライエッチングによるパターニングが用いられている。
【００３６】
また、この半導体光素子は、ｎ型半導体層１０７に接続するｎ型電極１０９と、ｐ型半導体層１０６に接続するｐ型電極１０８とを備える。また、この半導体光素子は、活性層１０５に光閉じ込めを行う共振器構造として、コア１０２に回折格子１２１が形成され、分布帰還型レーザとされている。回折格子１２１は、コア１０２の側部に形成されている。
【００３７】
半導体に比較して屈折率の低い材料から構成するコア１０２に光を強く閉じ込め、ｐ型半導体層１０６の光モードのオーバーラップを抑えるために、Ｅ12モードを用いる。このモードでは、図２に示すように、横方向電磁界成分のｙ軸方向の山の数は、２つであり、ＳｉＮからなるコアに光モードが強く分布し（１つ目の山）、ｐ型ＩｎＰ（ｐ−ＩｎＰ）への光の広がりが抑えられる。なおかつ、活性層に光がオーバーラップする（２つ目の山）ために、利得が確保される。
【００３８】
上述したＥ12モードをレーザの発振モードとして選択するために、Ｅ12モードの反射率が高く、また、Ｅ12モードにおけるブラッグ波長が活性層１０５の利得分布と重なるように回折格子１２１の周期を決定する。
【００３９】
図３に、ＳｉＮから構成したコア１０２の厚さを横軸、Ｅ11、Ｅ12、Ｅ22の実効屈折率を縦軸とした計算結果を示す。この結果から、Ｅ12モードは、ＳｉＮから構成したコア１０２の厚さが０．１５μｍ以上で発生することが分かる。
【００４０】
図４Ａに、コア１０２における光閉じ込めの計算結果を示す。また、図４Ｂに、ｐ型半導体層１０６における光閉じ込めの計算結果を示す。また、図４Ｃに、活性層１０５における光閉じ込めの計算結果を示す。計算結果が示すように、Ｅ11モードでは、コア１０２にほとんどの光は閉じ込められず、ｐ型半導体層１０６のモードオーバーラップが大きい。一方で、Ｅ12モードでは、Ｅ11モードの逆で、コア１０２にほとんどの光が閉じ込められ、ｐ型半導体層１０６のモードオーバーラップが抑えられていることが分かる。また、Ｅ12モードにおいても活性層１０５に光がオーバーラップするために、レーザ発振のための利得が確保さる。
【００４１】
次に、回折格子１２１について説明する。まず、Ｅ12モードに対する回折格子１２１のブラッグ波長が活性層１０５の利得波長と重なるように、回折格子１２１の周期を決める。例えば、活性層１０５の利得波長のピークを１．５５μｍとした場合を考える。Ｅ12モードの実効屈折率は、ＳｉＮからなるコア１０２の厚さが０．６μｍのとき、１．７０である。ブラッグ波長は、λB＝２ｎeffΛ／ｍで与えられる。ｎeffは実効屈折率、Λは回折格子の周期、ｍは回折格子の次数（正の整数）である。したがって、ブラッグ波長を１．５５μｍとするための回折格子１２１の周期は、Λ＝０．４５６μｍと求まる。ただし、回折格子１２１の次数を１とした。
【００４２】
なお、Ｅ11の実効屈折率は、２．８６であるから、Λ＝０．４５６μｍの回折格子を用いた場合、Ｅ11モードに対するブラッグ波長は、λB＝２．６１μｍ（ｍ＝１）、１．３０μｍ（ｍ＝２）、０．８６９μｍ（ｍ＝３）と求まる。活性層１０５の利得波長と重なるブラッグ波長は、ｍ＝１のＥ12モードのブラッグ波長のみであるから、Ｅ12モードがレーザの発振モードとして選択される。
【００４３】
上述した様子を図５に示す。図５に示されているように、Ｅ11における回折格子の高次モード（ｍ＞１）が利得分布に重ならないようにする必要がある。このためには、例えば、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層１０５の厚さは２５０ｎｍ、ＳｉＮからなるコア１０２の厚さは０．６μｍといった組み合わせにする。
【００４４】
次に、回折格子１２１は、Ｅ12モードに対して反射率が高く（言い換えれば結合係数が高く）、かつ、Ｅ11モードに対して反射率が低くなる（言い換えれば結合係数が低くなる）位置に配置する。例えば、Ｅ12モードおいて、モードの大半が閉じ込められるコア１０２に近い位置に配置する。具体的には、図１Ｂに示すように、コア１０２の幅を周期的に変化させて回折格子１２１とする。これにより、Ｅ12モードの閾値利得が他のモードのそれよりも下がり、Ｅ12モードがレーザの発振モードとして選択される。
【００４５】
なお、上述では、本実施形態では、Ｅ12モードを選択した場合を例に説明したが、これに限らず、例えば、Ｅ13モードなどの、より高次のモードを用いても良い。コアに、Ｅ13モードが現れるようにするためには、ＳｉＮから構成するコアの厚さを、０．７μｍ以上とする。
【００４６】
また、図６Ａ，図６Ｂに示すように、コア１０２ａの基板１０１の側に、回折格子１２１ａが配置されていてもよい。また、図７に示すように、コア１０２ａの両側に回折格子１２１ａが配置されていてもよい。コア１０２ａと回折格子１２１ａとの間隔を調整することで、回折格子１２１ａの結合係数が調整できる。回折格子１２１ａの材料は、例えば、ＳｉＮやＳｉ、ＳｉＯxなどが挙げられる。
【００４７】
また、図８に示すように、コア１０２と活性層１０５とを、互いに離間して配置してもよい。コア１０２と活性層１０５とは、光結合可能な状態に配置されていればよく、コア１０２と活性層１０５との距離は、例えば、０〜０．５μｍとされていればよい。
【００４８】
また、図９に示すように、活性層１０５に接して配置されたコア１０２ｂが、基板１０１に到達する接続部１０２ｃを備える構成とすることもできる。この構成とすることで、活性層１０５→コア１０２ｂ→接続部１０２ｃ→基板１０１の、動作時に活性層１０５で発生する熱が流れる経路ができるため、温度特性の改善も期待できる。
【００４９】
また、図１０に示すように、基板１０１の側から見て、活性層１０５の上に、コア１０２ｄが配置される構成とすることもできる。また、図１１に示すように、活性層１０５の下にコア１０２が配置されるとともに、活性層１０５の上に、コア１０２ｄが配置される構成とすることもできる。活性層１０５の上および下に、コア１０２ｄおよびコア１０２が配置される場合、コア１０２ｄおよびコア１０２には、Ｅ13モードが現れ、この電界強度のピークは、コア１０２ｄ、コア１０２、および活性層１０５に現れる。この構成においても、図１Ａ、図１Ｂを参照して説明した実施の形態と同様の効果が期待できる。
【００５０】
ところで、活性層１０５の上にＳｉＮからなるコア１０２ｄを形成する場合、以下に示すように、コア１０２ｄを形成するためのＳｉＮ膜は、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法により成膜（堆積）する。ＥＣＲプラズマＣＶＤ法では、高い電子エネルギーを持つイオンを用いて成膜反応を進めるため、基板を加熱する必要はなく、低温成膜が可能である。この成膜方法によってＳｉＮ膜を成膜することで、すでに形成されている活性層１０５などの能動素子部に損傷を与えることがない。
【００５１】
ここで、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の形成では、Ｓｉの原料ガスにＳｉＨ4，Ｓｉ2Ｈ6などが用いられる。この場合、形成されるＳｉＮ膜中にはＮ−Ｈ基が形成される。Ｎ−Ｈ基による吸収は、波長１５１０ｎｍ程度に現れるため、Ｎ−Ｈ基を含んだＳｉＮ膜から形成されたコア１０２ｄによる光導波路は、光通信で使われる半導体レーザの構成要素として適さない。
【００５２】
この問題を解消するためには、ＳｉＮ膜中におけるＮ−Ｈ基を低減すればよく、このためには、原料ガスにＨを含まない重水素シランガスをＳｉの原料ガスとして用いる。重水素シランガスを用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ法によれば、ＳｉＮ膜にＮ−Ｈ基を形成することが抑制されるようになる。この結果、このＳｉＮ膜から形成したコア１０２ｄによる光導波路は、波長１５１０ｎｍ程度の光の吸収が抑制されるようになる。なお、重水素シランガスを用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜には、重水素が含まれるようになる。コア１０２ｄを、ＳｉＯＮから構成する場合も同様である。
【００５３】
以上に説明したように、本発明によれば、活性層と光結合可能な状態に配置されたコアを、高次モードが現れる厚さとしたので、コア材料に非線形光学効果が発現しにくい材料を用いても、埋め込み光導波路構造の半導体光素子における導波路損失が低減できる。
【００５４】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００５５】
１０１…基板、１０２…コア、１０３…クラッド、１０４…光導波路、１０５…活性層、１０６…ｐ型半導体層、１０７…ｎ型半導体層、１０８…ｐ型電極、１０９…ｎ型電極、１２１…回折格子。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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