(57)【要約】【課題】不要な熱の発生を抑え、消費電力を抑制することができる半導体光変調器差動型半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板上に半導体レーザ１とＥＡ変調器２とを備える半導体装置において、ＥＡ変調器２のｐ側電極３０及びｎ側電極３１をＥＡ変調器２の表面側に配置し、半導体レーザ１のｐ側電極１８を半導体レーザ１の表面側に配置し、半導体レーザ１のｎ側電極１９を半導体レーザ１の半導体基板側に配置し、ＥＡ変調器２と半導体基板との間に絶縁層を設けて、ＥＡ変調器２と半導体レーザ１のｎ側電極１９とを分離し、半導体レーザ１のｐ側電極１８、ＥＡ変調器２のｐ側電極３０及びＥＡ変調器２のｎ側電極３１をそれぞれ分離し、ＥＡ変調器２のｐ側電極３０及びｎ側電極３１に差動電気信号を印加する差動電気信号印加手段を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に半導体レーザと半導体光変調器とを備える半導体装置において、
前記半導体光変調器のｐ側電極及びｎ側電極を前記半導体光変調器の表面側に配置し、
前記半導体レーザのｐ側電極を前記半導体レーザの表面側に配置し、
前記半導体レーザのｎ側電極を前記半導体レーザの前記半導体基板側に配置し、
前記半導体光変調器と前記半導体基板との間に絶縁層を設けて、前記半導体光変調器と前記半導体レーザのｎ側電極とを分離し、
前記半導体レーザのｐ側電極、前記半導体光変調器のｐ側電極及び前記半導体光変調器のｎ側電極をそれぞれ分離し、
前記半導体光変調器のｐ側電極及びｎ側電極に差動電気信号を印加する差動電気信号印加手段を備える
ことを特徴とする半導体光変調器差動型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光変調器差動型半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速・広帯域で、かつ小型の光伝送システムを実現するため、半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器（以下、ＥＡ変調器という）を集積したＥＡ変調器集積半導体レーザの開発が進んでいる。このＥＡ変調器集積半導体レーザのビットレートとしては、例えば１０Ｇｂ／ｓ、又は２５Ｇｂ／ｓ等が想定されている。
【０００３】
図２は、従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザの構成を示した断面図である。なお、図２（ａ）は半導体レーザ、図２（ｂ）はＥＡ変調器の構成を示した断面図である。
図２に示すように、従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザは半導体レーザ１００及びＥＡ変調器２００を備えている（下記特許文献１〜３参照）。
【０００４】
図２（ａ）に示すように、半導体レーザ１００は、ｎ−ＩｎＰ基板１１０、ｎ−ＩｎＰ層１１１、半絶縁ＩｎＰ１１２、活性層１１３、ｐ−ＩｎＰ１１４、回折格子を形成したガイド層１１５、ｐ−ＩｎＰ１１６、コンタクト層１１７、ｐ側電極１１８及びｎ側電極１１９を備えている。
【０００５】
また、図２（ｂ）に示すように、ＥＡ変調器２００は、ｎ−ＩｎＰ基板２１０、ｎ−ＩｎＰ２１１、半絶縁ＩｎＰ２１２、吸収層２１３、ｐ−ＩｎＰ２１４、コンタクト層２１５、ｐ側電極２１６及びｎ側電極２１７を備えている。
さらに、ＥＡ変調器２００は、差動ドライバー２２０、正論理の信号が流れる配線２２１、負論理の信号が流れる配線２２２、終端抵抗２２３を備えている。
【０００６】
図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザにおいては、一般に、半導体レーザ１００のｎ側電極１１９とＥＡ変調器２００のｎ側電極２１７、半導体レーザ１００のｎ−ＩｎＰ基板１１０とＥＡ変調器２００のｎ−ＩｎＰ基板２１０、半導体レーザ１００のｎ−ＩｎＰ層１１１とＥＡ変調器２００のｎ−ＩｎＰ２１１、半導体レーザ１００の半絶縁ＩｎＰ１１２とＥＡ変調器２００の半絶縁ＩｎＰ２１２は共通である。
【０００７】
また、半導体レーザ１００の活性層１１３とＥＡ変調器２００の吸収層２１３はバットジョイントにより接合されている。さらに、半導体レーザ１００のｐ側電極１１８とＥＡ変調器２００のｐ側電極２１６は分離溝によって分離されている。また、分離溝は半導体レーザ１００のコンタクト層１１７とＥＡ変調器２００のコンタクト層２１５を分離するが、さらに半導体レーザ１００のｐ−ＩｎＰ１１６とＥＡ変調器２００のｐ−ＩｎＰ２１４を分離しても構わない。
【０００８】
図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザの構成においては、半導体レーザ１００のｐ側電極１１８に正のＤＣ電流を注入すると、レーザ光の連続光が出力される。この状態でＥＡ変調器２００のｐ側電極２１６に正論理信号を印加すると、その負電圧に応じてＥＡ変調器２００の吸収層２１３でレーザ光が吸収されるようになる。すなわち、差動ドライバー２２０に信号電圧を印加することで、レーザ光を変調することができる。
【０００９】
しかし、上述した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザは、電力の効率の面で問題があった。一般に、ＥＡ変調器２００の差動ドライバー２２０は、正論理と負論理の両方を出力するものを利用する。特に、正論理の信号が流れる配線２２１と負論理の信号が流れる配線２２２とを平行して設置することで、変調信号が他の回路に与えるクロストークを減少することができる。
【００１０】
しかしながら、図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザにおいては、（素子の直前で）終端抵抗２２３によって、負論理側を終端してしまっている。このため、第１に、「負論理信号を有効活用せず、電力を半分捨てているために不要な熱が発生する。」という問題、第２に、「負論理信号の分を利用しない分、すべて正論理信号でＥＡ変調器２００を駆動する必要があり、大振幅の電圧（Ｖｐｐ＝２．５Ｖ程度）が必要となる。」といった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−６５２７５号公報
【特許文献２】特開平６−７７５８３号公報
【特許文献３】特開平９−４３５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザは、第１に、「負論理信号を有効活用せず、電力を半分捨てているために不要な熱が発生する。」という問題、第２に、「負論理信号の分を利用しない分、すべて正論理信号でＥＡ変調器２００を駆動する必要があり、Ｖｐｐで２．５Ｖ程度と大振幅の電圧が必要となる。」という問題があった。
【００１３】
以上のことから、本発明は、不要な熱の発生を抑え、消費電力を抑制することができる半導体光変調器差動型半導体装置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】
【００１４】
上記の課題を解決する第１の発明に係る半導体光変調器差動型半導体装置は、
半導体基板上に半導体レーザと半導体光変調器とを備える半導体装置において、
前記半導体光変調器のｐ側電極及びｎ側電極を前記半導体光変調器の表面側に配置し、
前記半導体レーザのｐ側電極を前記半導体レーザの表面側に配置し、
前記半導体レーザのｎ側電極を前記半導体レーザの前記半導体基板側に配置し、
前記半導体光変調器と前記半導体基板との間に絶縁層を設けて、前記半導体光変調器と前記半導体レーザのｎ側電極とを分離し、
前記半導体レーザのｐ側電極、前記半導体光変調器のｐ側電極及び前記半導体光変調器のｎ側電極をそれぞれ分離し、
前記半導体光変調器のｐ側電極及びｎ側電極に差動電気信号を印加する差動電気信号印加手段を備える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、不要な熱の発生を抑え、消費電力を抑制することができる半導体光変調器差動型半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置の構成を示した断面図である。
【図２】従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る半導体光変調器差動型半導体装置を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置について説明する。
図１は、本発明の実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置の構成を示した断面図である。なお、図１（ａ）は半導体レーザ、図１（ｂ）はＥＡ変調器の構成を示した断面図である。
図１に示すように、本実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置は、半導体レーザ１及びＥＡ変調器２を備えている。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、半導体レーザ１は、ｎ−ＩｎＰ基板１０、ｎ−ＩｎＰ層１１、半絶縁ＩｎＰ１２、活性層１３、ｐ−ＩｎＰ１４、回折格子を形成したガイド層１５、ｐ−ＩｎＰ１６、ｐ−コンタクト層１７、ｐ側電極１８、ｎ側電極１９を備えている。
【００２０】
また、図１（ｂ）に示すように、ＥＡ変調器２は、ｎ−ＩｎＰ基板２０、半絶縁ＩｎＰ２１、ｎ−ＩｎＰ２２、ｎ−コンタクト層２３、ｎ−ＩｎＰ２４、半絶縁ＩｎＰ２５、吸収層２６、ｐ−ＩｎＰ２７、ｐ−コンタクト層２８、絶縁層２９、ｐ側電極３０、ｎ側電極３１を備えている。
さらに、ＥＡ変調器２は、差動ドライバー４０、正論理の信号線４１、負論理の信号線４２を備えている。
【００２１】
図１に示した本実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置においては、半導体レーザ１のｎ−ＩｎＰ基板１０とＥＡ変調器２のｎ−ＩｎＰ基板２０は共通である。また、半導体レーザ１の活性層１３とＥＡ変調器２の吸収層２６はバットジョイントにより接合されている。
【００２２】
ＥＡ変調器２のｐ側電極３０とＥＡ変調器２のｎ側電極３１は分離溝３２によって分離されている。また、半導体レーザ１のｐ側電極１８とＥＡ変調器２のｐ側電極３０とＥＡ変調器２のｎ側電極３１は分離溝（図示省略）によってそれぞれ分離されている。さらに、ＥＡ変調器２の半絶縁ＩｎＰ層２１によって、半導体レーザ１のｎ側電極１９もＥＡ変調器２のｐ側電極３０及びｎ側電極３１から分離されている。
【００２３】
なお、図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザにおいて、半導体レーザ１００のｎ側電極１１９とＥＡ変調器２００のｎ側電極２１７、半導体レーザ１００のｎ−ＩｎＰ基板１１０とＥＡ変調器２００のｎ−ＩｎＰ基板２１０、半導体レーザ１００のｎ−ＩｎＰ層１１１とＥＡ変調器２００のｎ−ＩｎＰ２１１は共通である。
【００２４】
このため、図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザにおいては、半導体レーザ１００のｎ側電極１１９とＥＡ変調器２００のｎ側電極２１７は分離されていない。また、半導体レーザ１００のｎ−ＩｎＰ基板１１０とＥＡ変調器２００のｎ−ＩｎＰ基板２１０は通常１００ミクロン以上の厚みがあるため、ｎ−ＩｎＰ基板１１０，２１０に分離溝を形成することなどは非現実的である。
【００２５】
以上説明したように、図１に示した本実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置の構成によれば、半導体レーザ１とＥＡ変調器２とが電気的に完全に分離されるので、半導体レーザ１のｎ側電極１９とＥＡ変調器２のｎ側電極３１に別々に電気信号を印加することができるようになる。
【００２６】
本実施例に係る半導体光変調器差動型半導体装置の構成によれば、差動ドライバー４０から出力される差動電気信号の内、正論理の信号線４１を介して正論理電気信号をＥＡ変調器２のｐ側電極３０に、負論理の信号線４２を介して負論理電気信号をＥＡ変調器２のｎ側電極３１に印加することにより、第１に、従来廃棄していた差動ドライバー４０の負論理電気信号を有効に活用することができる。
【００２７】
また、第２に、正論理電気信号と負論理電気信号のプッシュプルでＥＡ変調器２を動作させることができるため、ＥＡ変調器２の動作に必要とする電圧を図２に示した従来例に係るＥＡ変調器集積半導体レーザの半分（Ｖｐｐ＝１．２５Ｖ程度）とすることができる。この結果、消費電力は、２×（２Ｖ）2：２×Ｖ2＝４：１となるため、従来の１／４とすることができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明に係る半導体光変調器差動型半導体装置によれば、半導体レーザ１とＥＡ変調器２とを電気的に分離することにより、不要な熱の発生を抑え、消費電力を１／４に抑制することができる。
なお、本発明における半絶縁ＩｎＰとしては、ルテニウム、鉄をドープしたＩｎＰを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、例えば、光送信器、特に、ＥＡ変調器と半導体レーザを集積したＥＡ変調器集積半導体レーザに利用することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  半導体レーザ
２  ＥＡ変調器
１０  ｎ−ＩｎＰ基板
１１  ｎ−ＩｎＰ層
１２  半絶縁ＩｎＰ
１３  活性層
１４  ｐ−ＩｎＰ
１５  回折格子を形成したガイド層
１６  ｐ−ＩｎＰ
１７  ｐ−コンタクト層
１８  ｐ側電極
１９  ｎ側電極
２０  ｎ−ＩｎＰ基板
２１  半絶縁ＩｎＰ
２２  ｎ−ＩｎＰ
２３  ｎ−コンタクト層
２４  ｎ−ＩｎＰ
２５  半絶縁ＩｎＰ
２６  吸収層
２７  ｐ−ＩｎＰ
２８  ｐ−コンタクト層
２９  絶縁層
３０  ｐ側電極
３１  ｎ側電極
３２  分離溝
【図１】
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【図２】
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