(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体レーザーが形成された光半導体装置において、光の出力方向の長さを小さく、かつ光の伝搬損失を小さくすることを目的とする。【解決手段】光半導体装置１００は、少なくとも１つの半導体レーザー１２が半導体基板１０に形成されており、半導体レーザーは、延伸する延伸方向軸７２が半導体基板の長手側の側面である側方端面３４に対して鋭角に傾いて配置されている。光半導体装置は、半導体レーザーから出力された信号光が側方端面に伝搬される信号光導波路１８を備え、信号光導波路は、側方端面に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に側方端面に到達する出力端部を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの半導体レーザーが半導体基板に形成された光半導体装置であって、
前記半導体レーザーは、延伸する延伸方向軸が前記半導体基板の長手側の側面である側方端面に対して鋭角に傾いて配置されており、
前記半導体レーザーから出力された信号光が前記側方端面に伝搬される信号光導波路を備え、
前記信号光導波路は、前記側方端面に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に前記側方端面に到達する出力端部を有している、光半導体装置。
【請求項２】
前記信号光導波路は、前記側方端面側に曲がる曲がり導波路である、請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記曲がり導波路は、単一の曲率半径を有している、請求項２記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記信号光導波路は、前記側方端面側に曲がる曲線導波路部と、直線状に形成された直線導波路部と、を有する、請求項１記載の光半導体装置。
【請求項５】
複数の前記半導体レーザーが間隔を開けて配置された半導体レーザーアレイと、
複数の前記半導体レーザーが出力する前記信号光から１つを選択して前記信号光導波路に出力する光合波器と、
複数の前記半導体レーザーが出力する前記信号光を前記光合波器に伝搬する複数の中継導波路を有する中継導波路アレイと、を備えた、請求項１から４のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記側方端面は、前記信号光導波路の前記出力端部を含む領域がへき開面である、請求項１から５のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記側方端面は、前記信号光導波路の前記出力端部を含む領域に前記半導体基板の内側に窪んだ凹部が形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記側方端面における当該凹部が形成されていない領域の面に対して前記半導体基板の内側に鋭角に傾いている出力端面を備え、
前記信号光導波路は、当該信号光導波路の前記出力端部が前記側方端面における前記出力端面に到達している、請求項７記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記信号光の出力方向と逆側に前記半導体レーザーから出力される後方出力光が、前記側方端面又は前記側方端面に対向する前記半導体基板の他の側方端面である到達側方端面に伝搬される後方光導波路を備えている、請求項１から８のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記後方光導波路は、前記到達側方端面の側に曲がる曲がり導波路である、請求項９記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記曲がり導波路は、単一の曲率半径を有している、請求項１０記載の光半導体装置。
【請求項１２】
前記後方光導波路は、前記到達側方端面の側に曲がる曲線導波路部と、直線状に形成された直線導波路部と、を有する、請求項９記載の光半導体装置。
【請求項１３】
前記到達側方端面は、前記後方光導波路が当該到達側方端面に到達する出力端部である後方光導波路出力端部を含む領域がへき開面である、請求項９から１２のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１４】
前記到達側方端面は、前記後方光導波路が当該到達側方端面に到達する出力端部である後方光導波路出力端部を含む領域に、前記半導体基板の内側に窪んだ凹部が形成されている、請求項９から１２のいずれか１項に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、光半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムでは、光源として半導体レーザーが用いられている。光通信システムに用いられる半導体レーザーは、伝送容量を増大させるために発振波長のスペクトル純度を表す指標であるスペクトル線幅を狭くすることが重要である。スペクトル線幅を狭くするためには半導体レーザーの共振器長を長くすることが有効であることが良く知られている。例えば非特許文献１には、半導体レーザーの共振器長とて１０００μｍ以上の例が報告されている。半導体レーザーの出力光は通常、共振器と垂直な面、すなわち共振器の端部に対向する面から出射（出力）されるのが一般的である。通常、半導体レーザーのチップは、共振器方向の長さが長く、共振器と垂直方向の長さが短い。半導体レーザーのチップは、共振器長が長くなると、共振器方向のチップの長さが長くなり、光モジュールなどのパッケージに搭載する場合、パッケージの長さが長くなってしまうという問題点がある。
【０００３】
この問題を解決するには、共振器方向と平行な面から光を出力できれば、チップの長手方向の長さを短くすることができる。特許文献１には、複数の半導体光増幅素子と平行な面からこの面に垂直に光を出力させる半導体光増幅器の例が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１４／１２９６１３Ａ１（図１）
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Y. Sasahata et al., “Tunable 16 DFB Laser Array with Unequally Spaced Passive Waveguides for Backside Wavelength Monitor” in Optical Fiber Communication Conference (OFC), Th3A.2 (2014)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の半導体光増幅器は、ある曲率半径を持った光導波路により複数の半導体光増幅素子の出力端から半導体光増幅素子と平行な出力端面まで、光が出力端面から垂直に出力されるように導かれており、チップサイズの制約により小さな曲率半径の導波路しか配置できず、この光導波路の曲率半径が小さくなると光の損失が大きくなるという問題が発生する。
【０００７】
本願明細書に開示される技術は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、半導体レーザーが形成された光半導体装置において、光の出力方向の長さを小さく、かつ光の伝搬損失を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願明細書に開示される一例の光半導体装置は、少なくとも１つの半導体レーザーが半導体基板に形成された光半導体装置であって、半導体レーザーは、延伸する延伸方向軸が半導体基板の長手側の側面である側方端面に対して鋭角に傾いて配置されている。光半導体装置は、半導体レーザーから出力された信号光が側方端面に伝搬される信号光導波路を備え、信号光導波路は、側方端面に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に側方端面に到達する出力端部を有している。
【発明の効果】
【０００９】
本願明細書に開示される一例の光半導体装置は、半導体レーザーが側方端面に対して鋭角に傾いて配置されており、信号光導波路の出力端部が側方端面に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されるので、半導体レーザーが形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを小さくでき、かつ光の伝搬損失を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る光半導体装置を示す図である。
【図２】図１における半導体レーザーアレイの前方出力端側及び第三導波路の第一例の拡大図である。
【図３】図１の第三導波路の第一例を説明する図である。
【図４】図３の前方光合波器の角度Φ２と曲率半径比Ｒ／Ｒａの計算結果を示す図である。
【図５】図１の第三導波路の第二例を示す図である。
【図６】図１の第三導波路の第三例を示す図である。
【図７】図１の第三導波路の第四例を示す図である。
【図８】図１の第三導波路の第五例を示す図である。
【図９】図１の第二導波路の他の例を示す図である。
【図１０】実施の形態２に係る光半導体装置を示す図である。
【図１１】図１０の第三導波路側の凹部の拡大図である。
【図１２】実施の形態３に係る光半導体装置を示す図である。
【図１３】実施の形態４に係る光半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願明細書に開示される実施の形態について、図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る光半導体装置を示す図であり、図２は図１における半導体レーザーアレイの前方出力端側及び第三導波路の第一例の拡大図である。図３は図１の第三導波路の第一例を説明する図であり、図４は図３の前方光合波器の角度Φ２と曲率半径比Ｒ／Ｒａの計算結果を示す図である。実施の形態１に係る光半導体装置１００は、半導体の基板１０と、複数個の半導体レーザー１２を有する半導体レーザーアレイ１１と、前方光合波器１６と、各半導体レーザー１２の前方出力端と前方光合波器１６とを接続する複数の第一導波路１４を有する第一導波路アレイ１３と、前方光合波器１６から出力された光（前方出力光）を基板１０の第一側方端面３４に導く第三導波路１８と、各半導体レーザー１２の後方出力端から出力された光（後方出力光）を基板１０の第一側方端面３４又は第二側方端面３５に導く複数の第二導波路２２を有する第二導波路アレイ２１と、を備える。図１において、基板１０の左側の側面が第一側方端面３４であり、基板１０の右側の側面が第二側方端面３５である。光半導体装置１００は、第三導波路１８から信号光５０を出力する。なお、半導体レーザー１２が出力する光の内、信号光５０として出力する方向が前方であり、信号光５０と異なる方向に光を出力する方向が後方である。各半導体レーザー１２の後方出力端から出力された後方出力光は、各半導体レーザー１２の後方出力端から第一側方端面３４又は第一側方端面３４に対向している第二側方端面３５に到達している第二導波路２２により第一側方端面３４又は第二側方端面３５に伝搬される。第一側方端面３４は、信号光５０が信号光導波路である第三導波路１８により伝搬される側方端面であり、後方出力光が第二導波路２２により伝搬される到達側方端面である。第二側方端面３５は後方出力光が第二導波路２２により伝搬される到達側方端面である。
【００１３】
基板１０には、複数個の半導体レーザー１２が形成されている。図１、図２では、半導体レーザーアレイ１１が１２個の半導体レーザー１２を有し、第一導波路アレイ１３が１２個の第一導波路１４を有し、第二導波路アレイ２１が１２個の第二導波路２２を有する例を示した。半導体レーザー１２は、変調器を備えたＤＦＢ−ＬＤ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ＦｅｅｄＢａｃｋ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）又は直接変調型のＤＦＢ−ＬＤである。複数個の半導体レーザー１２は、ＤＦＢ−ＬＤアレイ、すなわち半導体レーザーアレイ１１を構成する。複数個の半導体レーザー１２は、各々が異なる波長の単一モードで発振する。半導体レーザー１２の長手方向が共振器方向である。複数の半導体レーザー１２は短手方向に間隔を開けて配置されている。半導体レーザー１２の間隔は、光半導体装置のチップ作製上の精度のばらつきを考慮して、１０μｍ〜３０μｍであることが望ましい。半導体レーザー１２は共振器方向が第一側方端面３４に対して鋭角の角度Φ１だけ傾けて配置されている。半導体レーザー１２は延伸する延伸方向軸を示す破線７２が基板１０の長手側の側面である第一側方端面３４に対して鋭角に傾いて配置されている。
【００１４】
各々の半導体レーザー１２の前方出力端には、第一導波路１４の一端が接続される。第一導波路１４は、半導体レーザー１２の前方出力光を伝搬する。第一導波路１４の他端は、前方光合波器１６の入力部１５に入力される。第一導波路１４は、複数の半導体レーザー１２が出力する前方出力光を前方光合波器１６に伝搬する複数の中継導波路である。第一導波路アレイ１３は、複数の中継導波路である第一導波路１４を有する中継導波路アレイである。前方光合波器１６は、半導体レーザー１２の前方出力光を合波し、基板１０の第一側方端面３４に向けて出力する。前方光合波器１６は、出力部１７が備える出力ポートから、光を出力する。前方光合波器１６は、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）型の光合波器である。前方光合波器１６は、複数本の第一導波路１４からの入力に対し、１個の出力ポートを備える。前方光合波器１６の出力部１７の端部である前方端部と第一側方端面３４に垂直な垂線である破線７５との角度がΦ２である（図２参照）。図２の破線７６は前方光合波器１６の出力部１７の端部、すなわち前方端部を通過する破線である。なお、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部が半導体レーザー１２の前方出力端に平行な場合には、半導体レーザー１２は共振器方向と第一側方端面３４との間の角度Φ１は、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部と第一側方端面３４に垂直な垂線との角度Φ２と同じになる。
【００１５】
前方光合波器１６は、出力部１７の出力ポートには１本の第三導波路１８の一端が接続され、入力部１５から入力された複数の第一導波路１４が接続され、そのうち、発光している一つの半導体レーザー１２に接続された第一導波路１４から導波された光を第三導波路１８へ出力する。前方光合波器１６にて選択された１つの光は、信号光５０として、基板１０の第一側方端面３４から出力される。光半導体装置１００は、複数の波長の信号光５０を出力できる波長可変光源としての機能を備えている。図１、図２に示した第三導波路１８は、例えば第一側方端面３４側に曲がっている、曲線状の曲がり導波路である。第三導波路１８は単一の曲率半径を有している場合に限らず、複数の曲率半径を有していてもよい。
【００１６】
各々の半導体レーザー１２の後方出力端には、第二導波路２２の一端が接続される。第二導波路２２は、半導体レーザー１２の後方出力光を伝搬する。図１に示した第二導波路２２は、例えば第一側方端面３４又は第二側方端面３５に到達している到達側方端面の側に曲がっている、曲線状の曲がり導波路である。第二導波路２２の曲率半径は、光半導体装置１００のサイズを考慮して、１０００μｍ〜１７００μｍである事が望ましい。第二導波路２２は単一の曲率半径を有している場合に限らず、複数の曲率半径を有していてもよい。後方出力光は、例えば図示しない光検出器によって検出される。各半導体レーザー１２は、光検出器によって検出されたレーザー光出力の検出値によってレーザー光出力を調整される。
【００１７】
次に、第一導波路１４及び第三導波路１８の配置について説明する。前方光合波器１６の入力部１５、および出力部１７の幅をＬ（図２参照）とする。また、第一導波路１４および第二導波路２２の数はＮ本であるとする。なお、Ｎは２以上の自然数であり、光半導体装置１００が備える半導体レーザー１２の数と同数である。なお、図１、図２はＮが１２の例である。
【００１８】
Ｎ本の第一導波路１４は、前方光合波器１６の入力部１５の端部である後方端部からＬ／２の位置を中心として対称かつ、Ｌ／Ｎの間隔で配置される。第三導波路１８は、前方光合波器１６の出力部１７の端部である前方端部からＬ／２の位置に配置される。なお、前方光合波器１６の入力部１５、および出力部１７の幅は、異なっていてもよい。第一導波路１４については入力部１５の幅を適用し、第三導波路１８については出力部１７の幅を適用して、第一導波路１４、第三導波路１８を配置する。
【００１９】
図３を用いて第三導波路１８を説明する。第三導波路１８は前述したように複数の曲率半径を有していてもよいが、説明が複雑にならないように曲率半径が単一の場合を説明する。図３に示した第三導波路１８の曲率半径はＲである。すなわち第三導波路１８が扇形１９の円弧の一部で形成されている例である。扇形１９は半径がＲの円の１／４である。第三導波路１８は、第一側方端面３４の垂線である破線７７ａに対して鋭角の角度θだけ傾けて配置し、光半導体装置１００は破線７７ａと角度がθである破線７８に沿って信号光５０を第三導波路１８から出力する。すなわち第三導波路１８の出力端（点Ａに対応する端）と第一側方端面３４の垂線である破線７７ａとの角度がθである。角度θは、４°から１０°が望ましい。第三導波路１８は、第一側方端面３４に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に第一側方端面３４に到達する出力端部を有している。第三導波路１８の出力端部は図３に示した第三導波路１８が到達する到達端に相当する点Ａを含む第一側方端面３４側の部分である。
【００２０】
第三導波路１８の出力端を第一側方端面３４の垂線である破線７７ａに対して角度θだけ傾けることにより、第一側方端面３４での反射光がそのまま第三導波路１８に戻って、半導体レーザー１２の線幅の特性等が悪化することを防ぐことができる。前方光合波器１６の出力部１７の前方端部が第一側方端面３４に対して垂直な場合、すなわちΦ２が０°の場合である比較例と比較しながら、第三導波路１８を説明する。なお、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部が半導体レーザー１２の前方出力端に平行な場合には、半導体レーザー１２は共振器方向と第一側方端面３４との間の角度Φ１が、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部と第一側方端面３４に垂直な垂線との角度Φ２と同じになる。角度Φ１と角度Φ２とが等しい場合には、Φ２が０°の場合である比較例は半導体レーザー１２の光の伝搬方向が第一側方端面３４に平行な場合である。図３において、比較例の前方光合波器、前方光合波器の出力部、第三導波路を、それぞれ前方光合波器１６ａ、出力部１７ａ、第三導波路１８ａとして示す。なお、前方光合波器１６ａは図が複雑にならないように、前方光合波器１６よりも小さく記載した。
【００２１】
比較例の第三導波路１８ａは第三導波路１８と同様に曲率半径が単一であり、その曲率半径をＲａとする。比較例の第三導波路１８ａは、扇形１９ａの円弧の一部で形成されている例である。扇形１９ａは半径がＲａの円の１／４である。第三導波路１８ａは前方光合波器１６ａの出力部１７ａの中点である点Ｍより延伸されおり、第一側方端面３４の点Ａにおいて、第一側方端面３４の垂直方向から角度θの角度で到達しており、第三導波路１８ａは破線７８に沿って信号光５０を出力する。このとき第三導波路１８ａの点Ａでの接線の角度がθである。点Ｍから第一側方端面３４までの距離をΔＸ、点Ｍから点Ａを通過する破線７７ａまでの距離をΔＹとする。第三導波路１８ａの円弧の中心をＢａ、Ｂａから第一側方端面３４へ垂直に下した点をＣａとする。すなわち、点Ｃａは、比較例の出力部１７ａの前方端部を通過する破線７５と第一側方端面３４との交点である。点Ｂａと点Ｃａと点Ｍは同一直線、すなわち破線７５上にある。図３では、第一側方端面３４に平行で点Ｍを通過する破線８０、実施の形態１の前方光合波器１６における出力部１７の前方端部を通過する破線７６、点Ａ及び点Ｂａを通過する破線７９、後述する実施の形態１の第三導波路１８の円弧の中心である点Ｂを通過し破線７５に平行な破線７７ｂを示した。
【００２２】
点Ａ、点Ｂａ、点Ｃａを頂点とする三角形ＡＢａＣａを考える。距離ΔＹ、曲率半径Ｒａは、それぞれ式（１）、式（２）の関係が成り立つ。
【００２３】
ΔＹ＝Ｒａ・ｃｏｓθ      ・・・（１）
Ｒａ＝ΔＸ＋Ｒａ・ｓｉｎθ      ・・・（２）
【００２４】
ここで、実施の形態１の前方光合波器１６の出力部１７の前方端部が第一側方端面３４に垂直な線、すなわち破線７５からΦ２だけ傾いている場合、すなわち半導体レーザー１２の光の伝搬方向が第一側方端面３４に平行な面から角度Φ２だけ傾いている場合を考える。第三導波路１８は出力部１７の点Ｍより延伸されており、第一側方端面３４の点Ａにおいて、第一側方端面３４の垂直方向からθの角度で到達しており、第三導波路１８は破線７８に沿って信号光５０を出力する。前方光合波器１６と前方光合波器１６ａの中心は同一の点Ｍであり、前方光合波器１６は点Ｍを中心にして前方光合波器１６ａを角度Φ２だけ回転している。このとき第三導波路１８の点Ａでの接線の角度がθである。
【００２５】
第三導波路１８の円弧の中心を点Ｂ、点Ｂから第一側方端面３４へ垂直に下した点を点Ｃとする。点Ａ、点Ｂ、点Ｃを頂点とする三角形ＡＢＣを考える。この三角形ＡＢＣにおいて辺ＡＣの長さに着目すると、式（３）の関係が成り立つ。
Ｒ・ｃｏｓθ＝ΔＹ＋ΔＸ・ｔａｎΦ２＋Ｒ・ｓｉｎθ・ｔａｎΦ２    ・・・（３）
【００２６】
式（３）に式（１）、式（２）を用いてΔＸ、ΔＹを消去すると、式（４）の関係が成り立つ。
Ｒ／Ｒａ＝Ｆ１／Ｆ２      ・・・（４）
【００２７】
ここで、Ｆ１、Ｆ２は、それぞれ式（５）、式（６）である。
Ｆ１＝ｃｏｓθ・ｃｏｓΦ２＋ｓｉｎΦ２−ｓｉｎθ・ｓｉｎΦ２    ・・・（５）
Ｆ２＝ｃｏｓθ・ｃｏｓΦ２−ｓｉｎθ・ｓｉｎΦ２      ・・・（６）
【００２８】
式（４）で表される曲率半径比Ｒ／Ｒａと角度Φ２との関係を図４に示した。図４に示した特性３１は、角度θが７°の場合の特性である。角度Φ２を大きくすると、すなわち半導体レーザー１２の光の伝搬方向が第一側方端面３４に平行な面から傾けるに従い、曲率半径比Ｒ／Ｒａ＞１でかつ曲率半径比Ｒ／Ｒａの値が大きくなっている。角度Φ２を０°よりも大きくすることで、曲率半径比Ｒ／Ｒａ＞１とすることができることが分かる。すなわち、実施の形態１の光半導体装置１００は、角度Φ２を０°よりも大きくすることで、曲率半径Ｒが比較例の曲率半径Ｒａより大きくでき、すなわち曲率半径が比較例よりも大きくできることが分かる。このことにより実施の形態１の光半導体装置１００は、第三導波路１８の伝搬損失低減が図れる。また、実施の形態１の光半導体装置１００は、信号光５０が出力される基板１０の第一側方端面３４に対して角度Φ１だけ傾いた複数の半導体レーザー１２が配置されているので、少なくとも１つの半導体レーザー１２が形成された光半導体装置１００のチップにおける光の出力方向の長さを小さくできる。
【００２９】
実施の形態１の光半導体装置１００の製造方法を説明する。まず、光半導体装置１００の光学部品である、半導体レーザー１２、第一導波路１４、前方光合波器１６、第三導波路１８、第二導波路２２を、ウエハ状の半導体基板（基板１０）の複数の領域に形成する（光学部品形成工程）。その後、ウエハ状の半導体基板に複数個形成されている分離前の光半導体装置をダイシング装置で個別のチップに切断する（チップ分離工程）。その後、チップ毎に第一側方端面３４、第二側方端面３５をへき開により形成する（端面へき開工程）。第一側方端面３４、第二側方端面３５はへき開により形成されたへき開面である。なお、第一側方端面３４は、少なくとも第三導波路１８の出力端部を含む領域、及び第二導波路２２の出力端部がへき開面になっていればよい。第二側方端面３５は、少なくとも第二導波路２２の出力端部がへき開面になっていればよい。第二導波路２２の出力端部は、第三導波路１８の出力端部と同様に、第一側方端面３４に到達する到達端を含む第一側方端面３４側の部分であり、又は第二側方端面３５に到達する到達端を含む第二側方端面３５側の部分である。
【００３０】
今まで、第三導波路１８が曲線状の曲がり導波路である例を説明したが、第三導波路１８はこの例に限らず、直線状の導波路（直線状に形成された導波路）を含んでいてもよく、全てが直線状の導波路であってもよい。図５は図１の第三導波路の第二例を示す図であり、図６は図１の第三導波路の第三例を示す図である。図７は図１の第三導波路の第四例を示す図であり、図８は図１の第三導波路の第五例を示す図である。図５に示した第三導波路１８の第二例は、直線導波路部２５と曲線導波路部２６とを備えている。直線導波路部２５は前方光合波器１６の出力部１７の前方端部を通過する破線７６から破線７３ｂまでの導波路であり、曲線導波路部２６は破線７３ｂから第一側方端面３４に到達するまで、すなわち破線７３ａまでの導波路である。図６に示した第三導波路１８の第三例は、直線導波路部２５と曲線導波路部２６とを備えている。第三導波路１８の第三例は、後方側が曲線導波路部２６であり、前方側が直線導波路部２５である点で図５の第三導波路１８の第二例と異なる。曲線導波路部２６は、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部を通過する破線７６から破線７３ｂまでの導波路であり、直線導波路部２５は破線７３ｂから第一側方端面３４に到達するまで、すなわち破線７３ａまでの導波路である。
【００３１】
図７に示した第三導波路１８の第四例は、２つの直線導波路部２５と曲線導波路部２６とを備えている。一方の直線導波路部２５は前方光合波器１６の出力部１７の前方端部を通過する破線７６から破線７３ｃまでの導波路であり、曲線導波路部２６は破線７３ｃから破線７３ｂまでの導波路であり、他方の直線導波路部２５は破線７３ｂから第一側方端面３４に到達するまで、すなわち破線７３ａまでの導波路である。図８に示した第三導波路１８の第五例は、第三導波路１８が直線導波路部２５のみからなる例である。直線導波路部２５は、前方光合波器１６の出力部１７の前方端部を通過する破線７６から第一側方端面３４に到達するまで、すなわち破線７３ａまでの導波路である。
【００３２】
図１では第二導波路２２が曲線状の曲がり導波路である例を説明したが、第二導波路２２はこの例に限らず、直線状の導波路を含んでいてもよく、全てが直線状の導波路であってもよい。図９は、図１の第二導波路の他の例を示す図である。図９では、曲線導波路部２６のみの第二導波路２２（第一例）、１つの曲線導波路部２６と１つの直線導波路部２５を含む第二導波路２２（第二例）、１つの曲線導波路部２６と２つの直線導波路部２５を含む第二導波路２２（第三例）、直線導波路部２５のみの第二導波路２２（第四例）の例を示した。第一例の第二導波路２２は、第一側方端面３４側に延伸しており、光半導体装置１００の後方端面３６側の２本の導波路である。第二例の第二導波路２２は、第一側方端面３４側と第二側方端面３５側に配置されている。第一側方端面３４側の第二例の第二導波路２２は、半導体レーザー１２の後方出力端から破線８１ａまでの曲線導波路部２６と、破線８１ａから第一側方端面３４に到達するまでの直線導波路部２５と、を備えている。第二側方端面３５側の第二例の第二導波路２２は、内側の４本の導波であり、半導体レーザー１２の後方出力端から破線８１ｂまでの直線導波路部２５と、破線８１ｂから第二側方端面３５に到達するまでの曲線導波路部２６を備えている。
【００３３】
第三例の第二導波路２２は、第二側方端面３５における外側から２本目の導波路であり、半導体レーザー１２の後方出力端から破線８１ｃまでの直線導波路部２５と、破線８１ｃから破線８１ｄまでの曲線導波路部２６と、破線８１ｄから第二側方端面３５に到達するまでの直線導波路部２５を備えている。第四例の第二導波路２２は、第二側方端面３５における最も外側の導波路であり、直線導波路部２５のみを備えている。なお、第二導波路２２は第一側方端面３４の垂線、第二側方端面３５の垂線に対して鋭角に傾いて配置されている例で説明した。しかし、第二導波路２２を伝搬する信号が光通信に用いない信号、例えばレーザー光出力を検出する信号である場合には、第二導波路２２による光の損失を厳しく調整する必要がないので、第二導波路２２は第一側方端面３４、第二側方端面３５に対して垂直に配置されていてもよい。レーザー光出力を検出してレーザー光出力を調整する場合には、各第二導波路２２による光の損失を考慮して調整すればよい。
【００３４】
以上のように、実施の形態１の光半導体装置１００は、少なくとも１つの半導体レーザー１２が半導体基板（基板１０）に形成された光半導体装置であって、半導体レーザー１２は、延伸する延伸方向軸（破線７２）が半導体基板（基板１０）の長手側の側面である側方端面（第一側方端面３４）に対して鋭角に傾いて配置されている。光半導体装置１００は、半導体レーザー１２から出力された信号光５０が側方端面（第一側方端面３４）に伝搬される信号光導波路（第三導波路１８）を備え、信号光導波路（第三導波路１８）は、側方端面（第一側方端面３４）に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に側方端面（第一側方端面３４）に到達する出力端部を有している。実施の形態１の光半導体装置１００は、この構成により、半導体レーザー１２が側方端面（第一側方端面３４）に対して鋭角に傾いて配置されており、信号光導波路（第三導波路１８）の出力端部が側方端面（第一側方端面３４）に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されるので、半導体レーザー１２が形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを小さくでき、かつ光の伝搬損失を小さくできる。
【００３５】
実施の形態１の他の光半導体装置１００は、複数の半導体レーザー１２が間隔をあけて配置された半導体レーザーアレイ１１と、複数の半導体レーザー１２が出力する信号光５０から１つを選択して信号光導波路（第三導波路１８）に出力する光合波器（前方光合波器１６）と、複数の半導体レーザー１２が出力する信号光５０を光合波器（前方光合波器１６）に伝搬する複数の中継導波路（第一導波路１４）を有する中継導波路アレイ（第一導波路アレイ１３）と、を備えている。半導体レーザー１２は、延伸する延伸方向軸（破線７２）が半導体基板（基板１０）の長手側の側面である側方端面（第一側方端面３４）に対して鋭角に傾いて配置されている。信号光導波路（第三導波路１８）は、半導体レーザー１２から出力された信号光５０が側方端面（第一側方端面３４）に伝搬される導波路であり、側方端面（第一側方端面３４）に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されると共に側方端面（第一側方端面３４）に到達する出力端部を有している。実施の形態１の他の光半導体装置１００は、この構成により、半導体レーザー１２が側方端面（第一側方端面３４）に対して鋭角に傾いて配置されており、信号光導波路（第三導波路１８）の出力端部が側方端面（第一側方端面３４）に垂直な垂線に対して鋭角に傾いて配置されるので、半導体レーザー１２が形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを小さくでき、かつ光の伝搬損失を小さくできる。
【００３６】
実施の形態２．
図１０は実施の形態２に係る光半導体装置を示す図であり、図１１は図１０の第三導波路側の凹部の拡大図である。実施の形態２の光半導体装置１００は、エッチングで形成された出力端面６１、６２、６３から光を出力する点で、実施の形態１の光半導体装置１００と異なる。実施の形態１の光半導体装置１００と異なる部分を説明する。
【００３７】
実施の形態１の光半導体装置１００における第一側方端面３４、第二側方端面３５はへき開により形成されたへき開面であった。実施の形態２の光半導体装置１００は、第三導波路１８の前方端部であり、かつ信号光５０を出力する出力部である出力端部が、第一側方端面３４から内側に、すなわち基板１０の内側に窪んで形成された凹部２７に到達している。凹部２７は、凹部側面６５と出力端面６１とを有している。第三導波路１８は凹部２７の出力端面６１に到達している。また、実施の形態２の光半導体装置１００は、半導体レーザー１２の後方出力光を外部に出力する第二導波路２２の出力部である出力端部が、第一側方端面３４から内側に形成された凹部２８又は第二側方端面３５から内側に形成された凹部２９に形成されており、第一側方端面３４の凹部２８又は第二側方端面３５の凹部２９に到達している。凹部２８は、凹部側面６６と出力端面６２とを有している。凹部２９は、凹部側面６７、６８と出力端面６３とを有している。第二導波路２２の出力端部は、第一側方端面３４の凹部２８の出力端面６２又は第二側方端面３５の凹部２９の出力端面６３に到達している。つまり、第一側方端面３４は、第三導波路１８の出力端部を含む領域に基板１０の内側に窪んだ凹部２７と、第二導波路２２の出力端部を含む領域に基板１０の内側に窪んだ凹部２８と、が形成されている。第二側方端面３５は、第二導波路２２の出力端部を含む領域に基板１０の内側に窪んだ凹部２９が形成されている。
【００３８】
凹部２７の出力端面６１は第一側方端面３４に対して角度αだけ傾けて形成されている。実施の形態２の光半導体装置１００は、凹部２７が第一側方端面３４における当該凹部２７が形成されていない領域の面に対して基板１０の内側に鋭角に傾いている出力端面６１を備えており、第三導波路１８はその出力端部が第一側方端面３４における出力端面６１に到達している。第一側方端面３４に対して角度αだけ傾けて形成された出力端面６１に第三導波路１８の出力端部が接しているすなわち到達しているので、角度αを調整することで第三導波路１８の出力端部に接する接線である破線７８と出力端面６１の垂線である破線８２との角度θを最適な角度に維持しながら、第三導波路１８の曲率半径を大きくできる。すなわち、実施の形態２の光半導体装置１００は、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態１の光半導体装置１００よりも大きくできる。したがって、実施の形態２の光半導体装置１００は、実施の形態１の光半導体装置１００よりも光の伝搬損失を小さくできる。なお、角度θの最適な角度は、４°から１０°である。
【００３９】
実施の形態２の光半導体装置１００は、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態１の光半導体装置１００よりも大きくできる。言い換えれば、実施の形態２の光半導体装置１００は、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態１の光半導体装置１００と等しくした場合には、半導体レーザー１２が形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを実施の形態１の光半導体装置１００よりも小さくできる。
【００４０】
実施の形態２の光半導体装置１００の製造方法を説明する。まず、光半導体装置１００の光学部品である、半導体レーザー１２、第一導波路１４、前方光合波器１６、第三導波路１８、第二導波路２２を、ウエハ状の半導体基板（基板１０）の複数の領域に形成する（光学部品形成工程）。その後に、第三導波路１８の出力端部、第二導波路２２の出力端部のそれぞれにエッチングにより出力端面６１を有する凹部２７、出力端面６２を有する凹部２８、出力端面６３を有する凹部２９を形成する（出力端面エッチング工程）。その後、ウエハ状の半導体基板に複数個形成されている分離前の光半導体装置をダイシング装置で個別のチップに切断する（チップ分離工程）。図１０では、凹部２７、２８、２９が基板１０の裏側（光学部品の積層構造が形成されていない側）を含めてエッチングされている例を示した。なお、凹部２７、２８、２９のそれぞれの出力端面６１、６２、６３は、光が伝搬する導波路の端面として形成されていればよいので、凹部２７、２８、２９において基板１０の一部が残っていても構わない。
【００４１】
実施の形態３．
図１２は、実施の形態３に係る光半導体装置を示す図である。実施の形態３の光半導体装置１００は、１つの半導体レーザー１２、１つの第三導波路１８、１つの第二導波路２２を備えている点で、実施の形態１の光半導体装置１００と異なる。実施の形態１の光半導体装置１００と異なる部分を主に説明する。
【００４２】
実施の形態３の光半導体装置１００は、半導体レーザー１２が１個のみであるので、前方光合波器１６及び第一導波路１４を備えていない。半導体レーザー１２は、実施の形態１と同様に、共振器方向が第一側方端面３４に対して角度Φ１だけ傾けて形成されている。半導体レーザー１２が直方体である例を説明する。半導体レーザー１２が直方体である場合には、半導体レーザー１２の前方出力端を通過する破線８３と第一側方端面３４に垂直な垂線である破線７５との角度はΦ１になる。図３における破線７６と破線７５との角度Φ２を角度Φ１に読み替えることで、実施の形態３の光半導体装置１００についても図３の説明が適用できる。
【００４３】
したがって、実施の形態３の光半導体装置１００は、角度Φ１を０°よりも大きくすることで、曲率半径Ｒが比較例の曲率半径Ｒａより大きくでき、すなわち曲率半径が比較例よりも大きくできることが分かる。このことにより実施の形態３の光半導体装置１００は、第三導波路１８の伝搬損失低減が図れる。また、実施の形態３の光半導体装置１００は、信号光５０が出力される基板１０の第一側方端面３４に対して角度Φ１だけ傾いた１つの半導体レーザー１２が配置されているので、１つの半導体レーザー１２が形成された光半導体装置１００のチップにおける光の出力方向の長さを小さくできる。以上のように実施の形態３の光半導体装置１００は、半導体レーザー１２が形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを小さくでき、かつ光の伝搬損失を小さくできる。
【００４４】
実施の形態４．
図１３は、実施の形態４に係る光半導体装置を示す図である。実施の形態４の光半導体装置１００は、エッチングで形成された出力端面６１、６３から光を出力する点で、実施の形態３の光半導体装置１００と異なる。実施の形態３の光半導体装置１００と異なる部分を説明する。
【００４５】
実施の形態３の光半導体装置１００における第一側方端面３４、第二側方端面３５はへき開により形成されたへき開面であった。実施の形態４の光半導体装置１００は、第三導波路１８の前方端部であり、信号光５０を出力する出力部ある出力端部が、第一側方端面３４から内側に、すなわち基板１０の内側に窪んで形成された凹部２７に到達している。凹部２７は、凹部側面６５と出力端面６１とを有している。また、実施の形態４の光半導体装置１００は、半導体レーザー１２の後方出力光を外部に出力する第二導波路２２の出力部である出力端部が、第二側方端面３５から内側に形成された凹部２９に形成されている。凹部２９は、凹部側面６７、６８と出力端面６３とを有している。
【００４６】
実施の形態４の光半導体装置１００は、第三導波路１８の前方端部が凹部２７の出力端面６１に接しているすなわち到達しているので、実施の形態２で説明したのと同様に、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態３の光半導体装置１００よりも大きくできる。したがって、実施の形態４の光半導体装置１００は、実施の形態３の光半導体装置１００よりも光の伝搬損失を小さくできる。
【００４７】
実施の形態４の光半導体装置１００は、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態３の光半導体装置１００よりも大きくできる。言い換えれば、実施の形態４の光半導体装置１００は、第三導波路１８の曲率半径を実施の形態３の光半導体装置１００と等しくした場合には、半導体レーザー１２が形成された光半導体装置における光の出力方向の長さを実施の形態３の光半導体装置１００よりも小さくできる。
【００４８】
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４９】
１０…基板（半導体基板）、１１…半導体レーザーアレイ、１２…半導体レーザー、１３…第一導波路アレイ、１４…第一導波路、１６…前方光合波器（光合波器）、１８…第三導波路（信号光導波路）、２２…第二導波路（後方光導波路）、２５…直線導波路部、２６…曲線導波路部、２７…凹部、２８…凹部、２９…凹部、３４…第一側方端面（側方端面、到達側方端面）、３５…第二側方端面（到達側方端面）、５０…信号光、６１…出力端面、６２…出力端面、６３…出力端面、７２…破線（延伸方向軸）、１００…光半導体装置
【図１】
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【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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