(57)【要約】【課題】温度調節手段を用いることなく比較的長波長帯でも長距離伝送が可能な半導体レーザモジュールを提供すること。【解決手段】半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記埋め込み層は、鉄が不純物として添加されたインジウム燐により構成され、リン酸トリブチルを燐の原料とした埋め込み成長法により形成されたり、不純物としてルテニウムが添加されたりする。或いは、前記メサ構造の最上層は、炭素が不純物として添加された半導体により構成され、上側の前記電極に接触する。【選択図】図４Ｂ
2010072495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、
前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、
前記埋め込み層は、鉄が不純物として添加されたインジウム燐により構成され、リン酸トリブチルを燐の原料とした埋め込み成長法により形成される、
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【請求項２】
半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、
前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、
前記埋め込み層には不純物としてルテニウムが添加される、
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【請求項３】
半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、
前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、
前記メサ構造の最上層は、炭素が不純物として添加された半導体により構成され、上側の前記電極に接触する、
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体光モジュールにおいて、
前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．４７μｍ以上、１．６１μｍ以下である、
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体光モジュールにおいて、
前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．５５μｍ帯に属する、
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体光モジュールにおいて、 
前記光導波路における前記変調部側の先端は、前記レーザー素子の前記変調部側の素子端面よりも内側に位置し、前記先端と前記素子端面との間は前記埋め込み層の一部が位置する、 
ことを特徴とする半導体光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸型半導体光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
[従来技術１]
従来の技術について、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯半導体電界吸収型変調器集積レーザ（以下、ＥＡ（Electro-Absorption）変調器集積レーザ）モジュールの例を用いて説明する。
【０００３】
従来技術１に係るレーザモジュールには、10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザが搭載されている。ＥＡ変調器集積レーザは、一定電流により駆動させるＤＦＢレーザ（Distributed
feedback laser）部と、変調電圧により動作させるＥＡ変調器部により構成されている。当該ＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図１Ａに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図１Ｂに、それぞれ示す。
【０００４】
当該ＥＡ変調器集積レーザでは、例えば、使用する最高温度であるTLD =35℃において、所望のレーザ発振波長を1545nmとし、デチューニング量が50〜60nmになるようにＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長を1490nmに設定する。
【０００５】
ここで、デチューニング量とは、レーザ発振波長とＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長との差で定義され、所望のレーザ発振波長を決めた場合、設計パラメータであるデチューニング量から逆算して、ＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長が決まる。デチューニング量は、ＥＡ変調器の消光比特性やファイバ伝送特性の指標であるチャープ特性に影響を与えるパラメータである。
【０００６】
ＥＡ変調器集積レーザのＥＡ変調器部１０２は、ｐ側電極１１２ｂとｎ側電極１１３の電極の間に、アンドープ歪量子井戸活性層１０４を含み、メサ構造をしている。当該ＥＡ変調器部において、この両側部分に、フォスフィン（PH3（リン化水素））をＶ族元素原料とした鉄（Fe）ドープインジウム燐（InP） を用いて、有機金属気相法を用いた公知の埋め込み成長法にて埋め込み層１１０を形成する。この時の成長温度はＶ族元素原料であるフォスフィンの分解を考慮して、約600℃程度である。
【０００７】
図２に示す通り、当該ＥＡ変調器集積レーザ２０１を、50Ω終端抵抗が付いた窒化アルミ二ウム（AlN）製のチップキャリア２０２にAuSnはんだで搭載する。このチップキャリア２０２を温度調整手段であるペルチェ２０３の上に搭載し、サーミスタ２０４、モニタフォトダイオード２０５、光アイソレータ２０６、及びファイバー２０７に光を集光するためのレンズ２０８を、金属素材をボックス型に加工したパッケージ２０９へ組み込むことにより、ＥＡ変調器集積レーザモジュールが完成する。
【０００８】
図２では省略しているが、ボックス型パッケージについて以下に補足する。ボックス型パッケージは、熱伝導率が高いCuW合金の底板、FeNi合金からなるフレーム、電気信号をパッケージ内部に伝達するために配線パターンを形成したセラミックフィードスルー、リード端子、キャップをシーム溶接するためのシームリング、光を取り出す窓を気密封止するためのサファイヤガラス、レンズホルダや光ファイバを溶接固定するためのパイプ部材などの部品より構成されており、ロー材やAuSnはんだなどの接合材を用いて組み立てられている。
【０００９】
このレーザモジュールを、ペルチェ２０３によりレーザ温度TLD =35℃に設定すると、この設定温度近傍において、しきい値が15mA、発振波長が1545nmである。また、10Gbit/s変調動作時においては、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が10.5dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであり、実際の40km光伝送用としては十分な特性である。さらに、このＥＡ変調器集積レーザモジュールを、駆動ドライバ、受信モジュール、や様々な電子部品を搭載することにより、10Gbit/s送受信モジュールが完成する。一般に送受信モジュールの動作温度範囲は、送受信モジュールのケース温度で-5℃〜70℃、あるいは85℃等で規定されているが、従来の1.55μm帯40km光ファイバ伝送用ＥＡ変調器集積レーザモジュールに、温度調整手段であるペルチェに搭載して、例えば25℃から50℃程度の一定温度に制御して使用しなければ、所望の特性が得られない。
【００１０】
[従来技術２]
従来技術２について、10ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.3μm帯直接変調レーザ同軸型半導体光モジュールの例を用いて説明する。1.3μm帯直接変調レーザとは、以下の参考文献に代表される半導体レーザであり、-5℃から85℃の温度に対し、高速変調動作が可能なデバイスである（下記非特許文献１参照）。
【００１１】
温度制御が不要であるため、同軸型半導体光モジュールであるTO-CANパッケージに搭載することが可能であり、ボックス型パッケージと比較して、パッケージ材料単価が安く、且つペルチェが不要であるため、低消費電力化が可能である。
【００１２】
[従来技術３]
従来技術３について、伝送速度10Gbit/s波長1.3μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例について説明する（下記非特許文献２）。非特許文献２に記載の、1.3μm帯ＥＡ変調器集積レーザは、0℃から85℃までの温度に対し、高速変調動作が可能である。
【非特許文献１】K. Uomi, et.al. , "10Gbit/s InGaAlAs uncooled directlymodulated MQW-DFB lasers for SONET and Ethernet applications," 17th IndiumPhosphide and Related Materials Conference, , May 2005,ThB1-5.
【非特許文献２】"A S I P 1 3 1 0 n m E M L T O S A "、[ o n l i n e ]、A S I P、[２００８年８月１７日検索]、インターネット＜U R L : h t t p : / / w w w . a s i p i n c . c o m /dynContentFolder/A150007.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来技術１に係るレーザモジュールには、温度調節手段が必須である。これは、レーザ発振波長とＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長との差で定義したデチューニング量の温度依存性と、高温でのＥＡ変調器集積レーザ埋め込み界面での電流、及び電界の漏れの増加という、主に2つの原因による。
【００１４】
まず、第１の原因であるデチューニングの温度依存性について、以下に説明する。レーザの発振波長の温度特性が、約0.1nm/℃であるのに対し、ＥＡ変調器の多重量子井戸活性層のバンドギャップエネルギーであるフォトルミネッセンス波長の温度特性が、約0.5nm/℃であるため、その差であるデチューニング量の温度特性が0.4nm/℃となる。デチューニング量が変わると、素子の消光特性、およびチャープ特性が変動する。例えばデチューニング量が大きくなると、消光比、およびチャープ特性が劣化し、小さくなると、ＥＡ変調器への光吸収量が過大となり、帯域含めた高速特性が劣化することが知られている。ただし、このデチューニング量の温度依存性による特性の変動は、ＥＡ変調器を駆動するバイアス条件を低温と高温で適切に設定することで、補償できることが、以下の参考文献でも示されている。（N. Sasada, et.al., " Un-cooled operation (10℃ to 85℃) of a 10.7-Gbit/s 1.55-μm electroabsorption modulator integrated DFB laser for 40-km transmission," 33rd European Conference on Optical Communication, We8.1.5 (2007)). 
【００１５】
次に、第２の原因である、高温におけるＥＡ変調器活性層部の電界強度の低下について説明する。ＥＡ変調器集積レーザの光導波路は、FeドープInP を用いて約600℃程度で埋め込み成長を行う。この際に、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、および、コンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とｐ型InGaAs層１０９のドーパントである亜鉛（Zn）が、埋め込み層１１０のドーパントであるFeとの相互拡散により、埋め込み界面を越えて埋め込み層１１０へ拡散する。Znが埋め込み層１１０に拡散している領域を１１０ａとして、模式的に図１Ｂに示している。特にコンタクト層を形成するｐ型InGaAs層１０９は2e19 atm/cm3という高い濃度にドーピングしているため、ここからのZn拡散が大きい。したがって、Fe埋め込みによる高抵抗化が設計上望まれるにもかかわらず、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層における光導波路の両側部分において、Zn拡散により抵抗が低下する。この抵抗の低下により、ＥＡ変調器集積レーザのレーザ部分においては、順方向電流注入時の埋め込み界面でのリーク電流の増加が特に高温で顕著に発生するが、レーザ発振は可能であり本質的な問題ではない。ところがＥＡ変調器部分では、逆バイアス印加時に、埋め込み層１１０へ電界漏れにより、ＥＡ変調器部アンドープ歪量子井戸活性層１０４における電界強度の低下が生じる。この電界強度の低下は、ＥＡ変調器を駆動するバイアスが大きい場合、及び高温でフォトカレントの発生が大きい場合にデバイス特性に影響する。具体的には、1.55μm帯の波長を一般的なシングルモードファイバーに40km伝送する場合、約800ps/nmというファイバ分散に対する低分散（低チャープ）な特性が必要であり、且つ、10Gbit/sという高速での消光動作がデバイス特性として必要であるため、ＥＡ変調器部での電界強度の低下はチャープ、消光特性、および帯域特性の劣化を生じさせる。さらに、ＥＡ変調器活性層への電界強度低下により、ＥＡ変調器内部活性層のキャリアが量子井戸内などに溜まる、いわゆるパイルアップ現象が発生し、高速変調時にキャリア蓄積による応答遅延が生じることにより、変調器をOFFからON動作させた場合の光応答である光波形の立ち上がりが著しく劣化する。この波形劣化のため、光波形のアイ開口でデジタル伝送を行う光伝送特性が劣化してしまう。
【００１６】
したがって、従来技術１に係るＥＡ変調器集積レーザは、光モジュールにペルチェを内蔵して、温度一定にて使用することが必須である。このため、レーザモジュールの小型化やコストダウンが困難という問題がある。
【００１７】
また、従来技術２に係る直接変調レーザは、上記従来技術１に係るＥＡ変調器集積レーザに比べて、光ファイバへの分散耐力の指標であるチャープが大きいため、ファイバ分散が大きい1.55μm帯での40km光伝送は不可能である。実際、前記参考文献のものは、波長帯は1.3μm帯であり、ファイバ伝送距離は10kmであり、1.55μm帯の直接変調型レーザ同軸型半導体光モジュールの場合、波長帯によるファイバ分散に対して、素子のチャープ特性が大きいため、一般に伝送距離が2km以下に制限される。
【００１８】
同様に、従来技術３に係るレーザモジュールは、波長帯がファイバ分散が小さい1.3μm帯であり、変調時の光出力が-4dBmから-1.5dBm と比較的小さいこともあって、ファイバ伝送距離は10km程度である。しかし、ファイバ分散が大きい1.55μm帯での40km光伝送を可能とするものではない。
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、温度調節手段を用いることなく、1.55μｍ帯などの比較的長い波長帯でも例えば40ｋｍ程度の長距離伝送が可能である半導体レーザモジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
（１）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記埋め込み層は、鉄が不純物として添加されたインジウム燐により構成され、リン酸トリブチルを燐の原料とした埋め込み成長法により形成されることを特徴とする。
【００２１】
（２）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記埋め込み層には不純物としてルテニウムが添加されることを特徴とする。
【００２２】
（３）本発明に係る半導体光モジュールは、半導体レーザ部と、該半導体レーザ部の出力側に配置される電界吸収型変調部と、が形成されるレーザ素子と、該レーザ素子を内部に収容する筒状の筐体と、を含む半導体光モジュールであって、前記電界吸収型変調部は、光導波路層を含むとともに上下に電極が配置されるメサ構造と、該光導波路の両側部に隣接して配置される半絶縁半導体からなる埋め込み層と、を含み、前記メサ構造の最上層は、炭素が不純物として添加された半導体により構成され、上側の前記電極に接触することを特徴とする。
【００２３】
（４）上記のいずれかの半導体光モジュールにおいて、前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．４７μｍ以上、１．６１μｍ以下であってもよい。
【００２４】
（５）さらに、上記の半導体光モジュールにおいて、前記半導体レーザ部の出力光の波長は、１．５５μｍ帯に属していてもよい。
【００２５】
（６）上記のいずれかの半導体光モジュールにおいて、前記光導波路における前記変調部側の先端は、前記レーザー素子の前記変調部側の素子端面よりも内側に位置し、前記先端と前記素子端面との間は前記埋め込み層の一部が位置していてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、電界吸収型変調器部において、前記埋め込み層への電界漏れを抑制することができる。これにより、活性層における電界強度の低下を抑えることができ、温度調整手段を用いずにレーザ素子が高温となっても特性変動を抑えることができる。こうして、本発明によると、温度調節手段を用いることなく比較的長い波長帯でも長距離伝送を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
[実施形態１]
本発明の実施形態１として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。
【００２８】
本レーザモジュールに搭載されている、10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザは、一定電流により駆動させるＤＦＢレーザ部と、変調電圧により動作させるＥＡ変調器部により構成されている。ＥＡ変調器とは、ＥＡ変調器部に電圧を印加することにより生じる量子閉じ込めシュタルク効果（Quantum Confined Stark Effect ; ＱＣＳＥ効果）を利用して、ＥＡ変調器部活性層吸収端をシフトさせることにより、ＤＦＢレーザの光をオン・オフする変調器である（参考文献；M.Aoki, et.al. ,”High-speed(10Gbit/s) and low-drive-voltage(1V peak to peak)  InGaAs/InGaAsP MQW electro-absorption modulator integrated DFB laser with semi-insulating buried heterostructure,” Electron. Lett., vol.28, pp. 1157-1158, 1992.）
【００２９】
このＥＡ変調器集積レーザの作製方法について、以下に説明する。n-InP半導体基板１００上にレーザ部１０１の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、活性層であるＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪多重量子井戸層、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、ｐ型ＩｎＰキャップ層、および回折格子層を形成する。このとき、レーザ部量子井戸活性層のフォトルミネッセンス波長が1530nm付近になるように、InGaAsPの組成を調整する。次にプラズマＣＶＤによるSiN膜を形成したのち、レーザ部１０１となる領域にSiN膜にパターニングを施し、このSiN膜をマスクとして、ドライエッチング、及びウェットエッチングにて、レーザ部１０１となる領域以外のレーザ多層を除去する。
【００３０】
次に第二回目の結晶成長として、レーザ部１０１領域以外に有機金属気相法を用いて、ＥＡ変調器部１０２の多層構造である、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層１０３、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪量子井戸活性層１０４、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層１０５、及びInPスペーサ層を順次形成する。このときＥＡ変調器量子井戸活性層のフォトルミネッセンス波長を1450nm付近になるように、ＩｎＧａＡｓＰの組成を調整する。
【００３１】
発振波長の温度特性が0.1nm/℃、フォトルミネッセンス波長の温度依存性が0.5nm/℃あるので、使用する最高温度における波長を考慮して、作製条件をそれぞれ設定する。本実施形態では、TLD
=25℃において、所望のレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるようにＥＡ変調器部１０２のフォトルミネッセンス波長を1449nmに設定した。
【００３２】
さらに、同様の手順にて、ＥＡ変調器部１０２とレーザ部１０１との間に、パッシブな光導波路となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長する。この時も、ＥＡ変調器部１０２とパッシブ導波路、及びレーザ部１０１は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。次に、レーザ部１０１となる領域の回折格子層に、フォトリソグラフを用いた干渉露光法により、半導体回折格子層に発振波長が1534nmとなるように回折格子を形成し、さらに、ＥＡ変調器多層とパッシブ導波路多層、及びレーザ部多層上にわたり、クラッド層となる6e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層１０７、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層１０８と2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層１０９、及びｐ型InPキャップ層を再度結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。このｐ型InPキャップ層は途中工程で除去されるものであり、最終構造には残らない。その後、ＥＡ変調器部１０２からパッシブ導波路、及びレーザ部１０１に渡って、ストライプ状の光導波路をシリコン酸化膜をマスクとしたドライエッチングを施し、光導波路部分以外は多重量子井戸層を含む活性層を除去する、いわゆるハイメサ構造を形成する。
【００３３】
その後、ドライエッチングで除去された光導波路の両側部分を、上記の従来技術１とは異なり、リン酸トリブチル（Tributyl phosphate）をＶ族元素原料としたFeドープInP を用いて、有機金属気相法を用いた公知の埋め込み成長法にて埋め込み層３０１を形成する。この時の成長温度はＶ族元素原料であるリン酸トリブチルの分解を考慮して、約450℃程度である。上記従来技術１で述べた通り、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、およびコンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とｐ型InGaAs層１０９のZnが埋め込み界面を越えて埋め込み層３０１へ拡散する。拡散係数Dは一般的に、D＝D0  exp (-Em/kT)  で表される。ここで  D0；拡散定数、Em；活性化エネルギー、T；温度、ｋ；ボルツマン定数であり、温度の上昇とともに拡散係数が増大する。したがって、埋め込み温度が450℃の場合は、従来技術の600℃の場合と比較して、埋め込み層へのZn拡散を抑制することが可能となる。
【００３４】
続いて、ＥＡ変調器とレーザ部分を電気的に分離するため、ＥＡ変調器とレーザとの間に幅50μm、深さ2〜3μmのアイソレーション溝１０６をウェットエッチングにて形成する。その後、レーザ部１０１及びＥＡ変調器部１０２に、パッシベーション膜形成１１１ａ及び１１１ｂ、p側電極１１２ａ及び１１２ｂを、ＥＢ（Electron Beam）蒸着法、及びイオンミリングにより、それぞれ形成する。そして、裏面研磨工程にて、ｎ型InP基板を約100μm程度まで研磨し、n側電極１１３を形成、電極アロイ処理を施し、ウエハ工程が完了する。続いてウエハを分割して、素子前端面に無反射コート１１４、後端面に高反射率コートを施す。
【００３５】
こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図は、図１Ａと同様であるが、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ-Ａ断面を表している図３が示すように、埋め込み層３０１が、上記の従来技術１とは異なっている。
【００３６】
こうして作製したＥＡ変調器集積レーザ４００を、50Ω終端抵抗が付いた窒化アルミ二ウム（AlN）製でチップキャリア４０１にAuSnはんだで搭載する。さらに、ＣＡＮパッケージである同軸型半導体光モジュールに搭載した図を図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは同軸型半導体光モジュールを横から見た図であり、図４ＢはＥＡ変調器集積レーザ搭載部分の拡大図である。
【００３７】
同軸型半導体光モジュールは、図４Ａに示すように、アイソレータ（図示せず）を内蔵したレセプタクル４０２、ＥＡ変調器レーザを搭載するＣＡＮステム４０３で構成されている。レセプタクル４０２の先端部は概略有底円筒状に形成されており、一方、ＣＡＮステム４０３はレセプタクル４０２の先端部の開口を閉塞するよう円盤状に形成されている。ＣＡＮステム４０３には高周波信号端子４０４、共通導体端子４０６及びレーザ駆動端子４０５がこの順で軸方向から見て一列に並ぶよう立設されている。ＣＡＮステム４０３の表面にはフレキシブル基板４０７が添設されており、各端子は、フレキシブル基板４０７に形成された小孔に通され、その周囲の電極部分にはんだにより電気的に接続されている。なお、フレキシブル基板４０７には、高周波信号端子４０４、レーザ駆動端子４０５及び共通導体端子４０６を含めて、合計６端子が接続される。
【００３８】
図４Ｂに、ＥＡ変調器集積レーザ搭載部分の拡大図を示す。前述のチップキャリア４０１に搭載されたＥＡ変調器集積レーザ４００は、ＣＡＮステム４０２の裏面側にはんだ付けされ、ＥＡ変調器の電極パットと高周波信号端子４０４を、半導体レーザ部の電極パットとレーザ駆動端子４０５を、それぞれワイヤボンディングにて電気的に接続する。このとき、高周波信号端子４０４を伝播する高周波が、アンテナ効果によりＤＣ端子であるレーザ駆動端子４０５に伝播しないよう、図４Ａに示すように両端子は距離を置いて配置されている。共通導体端子４０６は、ＣＡＮステム４０２にロウ付けされており、ＥＡ変調器部１０２とレーザ部１０１とを共通のｎ側電極１１３と接続することで、当該ＥＡ変調器集積レーザを接地している。このとき、上記の従来技術１とは異なり、温度調整手段であるペルチェが搭載されていない。次に、モニタ用フォトダイオードをチップキャリア４０１上に配置し、電気的に制御回路側と接続等を行う。続いて、ＥＡ変調器集積レーザ４００を覆うように、非球面レンズキャップ４０８をＣＡＮステム４０２の裏面側に溶接にて接続する。さらに、レセプタクル４０２に内蔵されるアイソレータ内に非球面レンズキャップ４０８やチップキャリア４０１を収容し、アイソレータの開口縁部とＣＡＮステム４０２の裏面周縁とをＹＡＧレーザにより溶接する。このとき、レーザ光を光らせながら光軸調芯を行うアクティブアライメント技術にて、結合損が3〜4dB程度になるように両者の相対位置を調整する。
【００３９】
当該同軸型半導体光モジュールの特性は、-5℃において、しきい値が10mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea =−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋3dBm、消光比が10.0dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.5V、振幅電圧2Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が12dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.6dBであった。ＣＡＮに実装する際に、結合効率の良い非球面レンズを用い、アクティブアライメントを行ったため、変調時ファイバー光出力は+1dBmから+3dBm と、40ｋｍ伝送を十分に満たす光出力が得られた。
【００４０】
本実施形態では、従来技術と比較して、FeドープInP埋め込み層３０１の成長温度を450℃程度に低減したことにより、埋め込み層へのｐドーパントであるZn拡散を抑制することができ、埋め込み層への電界の漏れが低減される。これにともなってＥＡ変調器部分での電界強度の低下が抑制されて十分な電界強度となっているため、ＥＡ変調器集積レーザの温度が-5℃におけるＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5Vというバイアスが大きい条件下においても、所望の特性が得られる。さらに、ＥＡ変調器集積レーザの温度が85℃という、光の吸収量が増加してフォトカレントが大きい動作温度においても、シングルモードファイバーでの40km伝送が可能であり、且つ、所望の消光特性を得ることが可能である。
【００４１】
[実施形態２]
本発明の実施形態２として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。
【００４２】
上記の実施形態１と同様の工程により、ｐ型InPクラッド層１０７まで形成を行う。この際に、ＥＡ変調器集積レーザの最高動作温度を考慮して、25℃でのレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに、作製条件をそれぞれ設定した。
【００４３】
その後、図５Ａに示すように、シリコン酸化膜マスク５００によるドライエッチング技術を用いて、ストライプ状の光導波路を形成する。この時、光射側の光導波路先端部５０６が、レーザー素子の素子端面５０７よりも内側に位置するように形成し、窓構造部５０５となる。さらにこの光導波路上にシリコン酸化膜マスク５００をつけたまま、光導波路の両側部分を、ルテニウム（Ru）をドーパントとしたInP を用いて、埋め込み層５０１を形成する。この時の成長温度はRuドープInPの抵抗率、及び、埋め込み形状が最適となるように550℃から600℃の間で設定した。埋め込み形状に関しては、光導波路ストライプ両脇から光導波路上へ不均一に成長する異常成長や、光導波路先端での異常成長が発生しないように埋め込み条件とともに、シリコン酸化膜マスク５００のサイドエッチング量を最適化した。
【００４４】
Ruというドーパント材料は、実施形態１で述べたドーパントであるFeと比較して、Znとの相互拡散が少ない、という性質を備えている。（A.Dadgar, et.al., J. Crystal Growth 195 (1998) 69-73、及び特開2003-114407）。したがって、クラッド層を形成するｐ型ＩｎＰクラッド層１０７、および、コンタクト層を形成するｐ型InGaAsP層１０８とp-InGaAs層１０９のZnが埋め込み界面を越えて埋め込み層５０１へ拡散を抑制することが可能となり、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが可能である。
【００４５】
続いて、ＥＡ変調器部５０３とレーザ部５０４を電気的に分離するため、ＥＡ変調器とレーザとの間に幅50μm、深さ2〜3μmのアイソレーション溝５０２を形成するが、この際にRu埋め込みの突起形状に合わせて、エッチング時のレジスト厚、およびエッチング条件を最適化した。
【００４６】
これ以降は、上記の実施形態１と同様の工程により、ＥＡ変調器集積レーザが形成される。こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図５Ｂに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図５Ｃに示す。また、図５Ｂの光導波路方向と平行なＢ―Ｂ断面で、光導波路先端の窓構造部分近傍を拡大した図を、図５Ｄに示す。
【００４７】
図５Ｄに示すように、ＥＡ変調器集積レーザ出射側において、光導波路先端部５０６が、レーザー素子の素子端面５０７より内側に位置し、埋め込み層５０１の一部により窓構造部５０５が形成されている。これは、出射端面からの戻り光が、光導波路に再度結合して、レーザまで戻り光が入ることを避けるためである。レーザに変調した光が戻り光として入射すると、レーザ発振波長が揺らぎ、光ファイバ伝送の特性にチャープとして悪影響することが知られているため、本素子はこうした構造としている。
【００４８】
こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載し特性を評価したところ、-5℃において、しきい値が10mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋4.0dBm、消光比が10.1dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.5dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.4V、振幅電圧2Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋1dBm、消光比が12.5dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.2dBであった。
【００４９】
本実施形態では、光導波路の埋め込みにRuドープInPを使用することにより、FeドープInPの場合よりも高抵抗な埋め込み層が形成でき、順方向の漏れ電流の減少、及びＥＡ変調器部分での電界強度の低下抑制が顕著に特性に表れた。例えば、高温において、レーザのしきい値電流の低下、消光比向上、及び変調時光出力向上である。消光比の向上は、埋め込み層への電界の漏れが抑制されたため、ＥＡ変調器活性層への電界強度が高まり、ＱＣＳＥ効果が強くなったことに起因している。また、変調時光出力の向上は、ＥＡ変調器活性層への電界強度向上により、ＥＡ変調器内部活性層のキャリアが量子井戸内などに溜まる、いわゆるパイルアップ現象が、ＥＡ変調器活性層への電界強度向上により逆バイアス引加時にキャリアが排出されやすくなった効果により抑制されたため、高速変調時でも変調時損失が小さいためである。
【００５０】
尚、本実施形態では、窓構造部５０５を有しているが、レーザの戻り光耐性が許容されれば、この構造を施さなくても、同様の効果が得られることは、言うまでもない。
【００５１】
[実施形態３]
本発明の実施形態３として、InGaAlAsを多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi Quantum Well）層に用いた40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。
【００５２】
n-InP半導体基板１００上にＥＡ変調器部分の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層６０１、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層６０２、ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層６０３、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層６０４、6e17 atm/cm3にpドープした組成波長1.15μmのｐ型InGaAlAs拡散防止層６０５、及び6e17 atm/cm3にドーピングしたｐ型ＩｎＰキャップ層を形成する。次にプラズマＣＶＤによるSiN膜を形成したのち、ＥＡ変調器部となる領域にSiN膜にパターニングを施し、このSiN膜をマスクとして、ウェットエッチング等にて、ＥＡ変調器部となる領域以外のＥＡ変調器多層構造を除去する。このエッチング方法は、ドライエッチングであっても、本発明の効果を損なうものではない。
【００５３】
次に第二回目の結晶成長として、ＥＡ変調器領域以外に有機金属気相法を用いて、レーザの多層成長である、ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなる量子井戸活性層、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、InPスペーサ層、及び回折格子層を順次形成する。このとき、ＥＡ変調器とレーザ部は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。さらに、ＥＡ変調器領域以外のＥＡ変調器多層を除去した手順と同様のプロセスにて、ＥＡ変調器領域とレーザ領域との間に、パッシブな光導波路部となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長する。この時も、ＥＡ変調器部６０６とパッシブ導波路部、及びレーザ部６０８は公知のバットジョイント技術により光学的に接続されている。  次に、レーザ部６０８となる領域の回折格子層に、フォトリソグラフを用いた干渉露光法により、半導体回折格子層に回折格子を形成し、さらに、ＥＡ変調器部６０６とパッシブ導波路、及びレーザ部６０８上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層６０９、コンタクト層となる2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層６１０と2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層６１１、及びｐ型InPキャップ層を結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。このｐ型InPキャップ層は途中工程で除去されるものであり、最終構造には残らない。この際に、ＥＡ変調器集積レーザの最高動作温度を考慮して、25℃でのレーザ発振波長を1534nmとし、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに作製条件を設定した。
【００５４】
その後、ＥＡ変調器部６０６からパッシブ導波路、及びレーザ部６０８に渡って、ストライプ状の光導波路をシリコン酸化膜をマスクとしたBr系のエッチャントによるウェットエッチングを施し、光導波路部分以外は多重量子井戸層を含む活性層を除去する、いわゆるハイメサ構造を形成する。本実施形態ではウェットエッチングで説明をしているが、ＥＡ変調器部６０６の活性層にAlを含むInGaAlAs層での適正なドライエッチング条件とすれば、ドライエッチングでも可能である。続いて、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInPを用いて、埋め込み層６１２を形成する。この時、光導波路側壁のアルミニウム（Al）を含むInGaAlAs層が、大気中にさらされて自然酸化膜を形成するため、埋め込み層６１２を成長する際に、同時に塩化メチル（CH3Cl）ガスを流し、表面の半導体層ごと自然酸化膜をエッチングしつつ、RuドープInP層の埋め込みを行った。埋め込み工程以降は、実施形態１で示した工程であり、こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図を図６Ａに、該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図６Ｂに示す。
【００５５】
こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載し、特性を評価したところ、-5℃において、しきい値が8mA、発振波長が1531nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−2.5V、振幅電圧２Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋4.3dBm、消光比が10.2dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.0dBであった。さらに、素子温度85℃においては、しきい値が35mA、発振波長が1540nmであり、ＥＡ変調器のバイアス電圧Vea=−1.4V、振幅電圧1.5Vppにおける10Gbit/s変調動作時特性は、ファイバ光出力が＋3.5dBm、消光比が12.9dB、40kmファイバ伝送時のパワーペナルティは、1.1dBであった。これは、実施形態２と同様の効果により、高抵抗な埋め込み層が形成でき、ＥＡ変調器部分での電界強度が十分に保たれることに起因している。さらに本実施形態では、ＥＡ変調器の量子井戸層にInGaAlAs材料を使用している。このため量子井戸層がInGaAsP材料の場合と比較して、電子の閉じ込めが強いため、高温や高バイアス下においても、十分な消光特性が得られる、というのが特徴である。
【００５６】
なお、レーザ部分に関しては、InGaAsP材料での例を説明したが、Alを含む材料でも同様な効果が得られる。
【００５７】
[実施形態４]
本発明の実施形態４として、40ｋｍ光伝送用の伝送速度10Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。
【００５８】
上記の実施形態１と同様に、ＥＡ変調器部多層とパッシブ導波路部多層、及びレーザ部多層を、有機金属気相法を用いた結晶成長とエッチングを組み合わせた公知のバットジョイント技術により順次形成する。次に、実施形態３と同様に干渉露光法により回折格子を形成する。続いて、ＥＡ変調器とパッシブ導波路、及びレーザ部上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InPクラッド層１０７、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層１０８及び2e19 atm/cm3程度のｐ型InGaAs層７０１、及びｐ型InPキャップ層を再度結晶成長する。このとき、ｐ型InPクラッド層１０７とInGaAsP層１０８のドーパントは、実施形態３と同様にZnを用いるが、InGaAs層については炭素（C）をｐ型のドーパントとして添加する。ドーパントがCの場合、Znを添加した場合と比較して熱による拡散係数が小さいことが知られている。（R.A. Hamm, et.al., Carbon doping of GaInAs using carbontetrabromide by metalorganic  molecular  beam epitaxy for InP-based heterostructure bipolar transistor devices, Appl. Phys. Lett. Vol. 67, No. 15, 9 October 1995 ）したがって、従来技術で問題であった高濃度層であるコンタクト層p-InGaAs層からZnドーパントが、埋め込み層のドーパントであるFeと相互拡散する現象が、ドーパントをCにすることにより低減され、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが実現できる。埋め込み工程以降は、実施形態１で示した工程であり、こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザのＥＡ変調器部メサ垂直方向断面を図７に示す。
【００５９】
こうして作製したＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に同軸型半導体光モジュールへ搭載し、10Gbit/s変調での40ｋｍファイバー伝送特性を評価すると、-5℃〜85℃の温度範囲において、低チャープで消光比と光出力を満たすことができる。これは、InGaAsコンタクト層７０１のドーパントをCにしたことにより、埋め込み層３０１への電界の漏れが抑制されたため、ＥＡ変調器活性層への電界強度が高まり、ＱＣＳＥ効果が強くなったり、パイルアップ現象が抑制された効果である。本実施形態では、埋め込み層３０１に従来と同じFeドープInPを用いたが、実施形態２で示したような、RuドープInPを用いて埋め込みをした場合も効果が得られる。
【００６０】
[実施形態５]
本発明の実施形態５として、40ｋｍ光伝送ＣＷＤＭ（Coarse Wavelength Division Multiplexing）用伝送速度10Gbit/sＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。ＣＷＤＭとは、波長1470nmから20nm間隔で1610nmまでの8波長にて、波長多重伝送を行う光通信方式である。ところで、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）は、1530nmから1560nmの範囲で、約0.4nm間隔で波長多重伝送を行う通信方式である。一般に、こうした光伝送に用いるＤＦＢレーザは、InP半導体材料の屈折率温度依存性から、0.1nm/℃  程度の発振波長の温度特性を持つため、ＤＷＤＭの場合、光送受信器の環境温度である-5℃から70℃においても、光源を一定温度に制御することが必須となる。つまり光送受信器の環境温度が-5℃から70℃となった場合、熱抵抗を考慮してこれに対する素子温度を-5℃から85℃とした場合において、波長変化は、0.1nm/℃ x 90℃＝9nm  となるためである。これに対し、ＣＷＤＭでは、波長間隔が20nmと広いため、環境温度による波長変化の9nmは十分小さいため、波長の温度変動という点では、ＣＷＤＭは光源の温度制御が不要となり、安価なシステム構成が可能となることが特徴である。
【００６１】
素子作製においては、実施形態３と同様の手順で行う。この時、発振波長が1470nmから1610nmまで20nm間隔の8波長において、それぞれデバイスパラメータを設定する必要が生じる。例えば1470nmのグリッドのレーザを作成する場合、-5℃から85℃の中心である40℃にてレーザ発振波長を1470nmを狙う設計となる。この場合、85℃の発振波長は、1470nm
+ 0.1 nm/℃ x (85℃-40℃)＝1474.5 nm となる。したがって、無温調のＥＡ変調器集積レーザの設計としては、85℃において、レーザ部フォトルミネッセンス波長を1484.5nmとし、且つ、デチューニング量が60nmになるようにＥＡ変調器部フォトルミネッセンス波長を1414.5nmに設定した。実際には、25℃でフォトルミネッセンス波長の測定を行うためＥＡ変調器部、及びレーザ部フォトルミネッセンス波長の温度依存性0.5nm/℃を考慮し25℃での値に計算して、作製条件をそれぞれ設定した。したがって、最初のＥＡ変調器部の結晶成長時は、フォトルミネッセンス波長が1384.5nm、レーザ部の結晶成長時はフォトルミネッセンス波長が1424.5nmとなるように、結晶成長を行った。さらに、レーザ発振波長を決定させる回折格子形成においては、85℃での波長が1474.5nmとなるように、回折ピッチを形成した。
【００６２】
回折格子形成以降の工程は、実施形態３において示した通りであり、エッチングにより、光導波路を形成後に、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInP を用いて、埋め込み層を形成する。以降、実施形態３と同様に素子を作製し、同軸型半導体光モジュールに搭載する。
【００６３】
こうして作製された同軸型半導体光モジュールは、10Gbit/s変調での40ｋｍファイバー伝送特性を評価すると、-5℃〜85℃の温度範囲において、低チャープで消光比と光出力を満たすことができる。これは搭載されたＥＡ変調器集積レーザにおいて、Ruにより埋め込みを行っているため、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことができＥＡ変調器活性層への電界強度が高まった効果である。
【００６４】
本実施形態では、ＣＷＤＭの波長が1470nmの場合を述べているが、ＣＷＤＭの波長帯全域の1470nmから1610nmにおいても、波長の違いによる設計パラメータの調整を行うことで、同様の効果が期待でき、安価なＣＷＤＭ伝送システム用の光源として用いることができる。
【００６５】
[実施形態６]
本発明の実施形態６として、伝送速度40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザモジュールの例を用いて説明する。
【００６６】
実施形態３と同様に、n-InP半導体基板１００上にＥＡ変調器部分の結晶成長として、有機金属気相法を用いた公知の成長法によりｎ型InPバッファ層８０１、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層８０２、ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層８０３、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層８０４、6e17 atm/cm3にｐ型ドープした組成波長1.15μmのｐ型InGaAlAs拡散防止層８０５、及び6e17 atm/cm3にドーピングしたｐ型ＩｎＰキャップ層を形成する。この時に、40Gbit/sの高速動作用として、10Gbit/sの変調器より寄生容量を小さくする必要があるため、量子井戸活性層を含めたアンドープ層厚を、10Gbit/s版より30％程度厚くした。さらに、変調器の長さを伝送速度10Gbit/s版より短い100μｍとして、変調器全体での寄生容量が約0.3pFになるように設計した。また、25℃でのレーザ発振波長を1534nmで設計し、25℃でのデチューニング量が85nmになるように25℃でのＥＡ変調器部のフォトルミネッセンス波長を1449nmに作製条件を設定した。
【００６７】
次に、実施形態３と同様に、レーザの多層成長、及び、パッシブな光導波路部となるＩｎＧａＡｓＰ層を結晶成長し、レーザ部に回折格子を形成する。さらに、ＥＡ変調器部８１１とパッシブ導波路、及びレーザ部８１３上に、クラッド層となる8e17 atm/cm3程度のｐ型InP層８０６、コンタクト層である2e18 atm/cm3程度のｐ型InGaAsP層８０７及び2e19
atm/cm3程度のｐ型InGaAs層８０８、及びｐ型InPキャップ層を結晶成長する。このときｐ型のドーパントはZnである。その後、ストライプ状の光導波路をウェットエッチングにより形成し、光導波路の両側部分を、RuをドーパントとしたInP
を用いて、埋め込み層８０９を形成する。続いてアイソレーション溝を形成した後、変調器部の電極ボンディングパットの下に、厚さ3μm厚のポリイミド膜をスピナーによる塗布とドライエッチングプロセスにて加工し、ポリイミド膜低容量化層８１０を形成し、変調器部分の低容量化を図った。これ以降、実施形態１で示した工程により、ＥＡ変調器集積レーザが形成される。
【００６８】
こうして作製されたＥＡ変調器集積レーザ鳥瞰図を図８Ａに示す。当該ＥＡ変調器集積レーザは、ＥＡ変調器部８１１、アイソレーション溝８１２、レーザ部８１３から成る。該図に示すＥＡ変調器部メサ垂直方向Ａ―Ａ断面を図６Ｂに示す。
【００６９】
当該ＥＡ変調器集積レーザを、実施形態１と同様に、同軸型半導体光モジュールに搭載する。なお、40Gbit/sという高速の信号を高周波信号端子４０４に通すため、10Gbit版とは異なりインダクタンスが小さくなるように、端子の直径等を最適化した。
【００７０】
本実施形態の同軸型半導体光モジュールにおいても、前述のような構造により、埋め込み再成長界面、及び埋め込み層の光導波路の両側において、高抵抗な物性を保つことが可能となる。そのため、ＥＡ変調器部分での電界強度が十分に保つことができ、同軸型半導体光モジュールとして温度調整機能をなくし、-5℃から85℃の温度においても、素子のＱＣＳＥ効果が十分であることから、所望の特性を満たすことが可能となる。
【００７１】
[実施形態７]
本発明の実施形態７として、実施形態１から実施形態６で示した、本発明を適用した同軸型半導体光モジュールを、光送受信モジュールに組み込むことにより、小型、低消費電力で特性の安定した光送受信モジュールが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１Ａ】従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。
【図１Ｂ】従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。
【図２】従来技術１で示したＥＡ変調器集積レーザモジュールブロック図である。
【図３】実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。
【図４Ａ】実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ同軸型半導体光モジュール図である。
【図４Ｂ】実施形態1で示したＥＡ変調器集積レーザ同軸型半導体光モジュールのＥＡ変調器集積レーザ搭載部の拡大図である。
【図５Ａ】実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の製造段階で、光導波路エッチング工程後の状態の鳥瞰図である。
【図５Ｂ】実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。
【図５Ｃ】実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。
【図５Ｄ】実施形態２で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の、光導波路先端に位置する窓構造部分を拡大した断面図である。
【図６Ａ】実施形態３で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の鳥瞰図である。
【図６Ｂ】実施形態３で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。
【図７】実施形態４で示したＥＡ変調器集積レーザ素子の断面図である。
【図８Ａ】実施形態６で示した40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザの鳥瞰図である。
【図８Ｂ】実施形態６で示した40Gbit/s波長1.55μm帯ＥＡ変調器集積レーザの断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００  ｎ-ＩｎＰ半導体基板、１０１  レーザ部、１０２  ＥＡ変調器部、１０３  ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、１０４  ＩｎＧａＡｓＰ井戸層と障壁層からなるアンドープ歪量子井戸活性層、１０５  ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、１０６  アイソレーション溝、１０７  ｐ型InPクラッド層、１０８  ｐ型InGaAsP層、１０９  ｐ型InGaAs層、１１０  FeドープInP埋め込み層、１１１ａ  レーザ部パッシベーション膜、１１１ｂ  ＥＡ変調器部パッシベーション膜、１１２ａ  レーザ部p側電極、１１２ｂ  ＥＡ変調器部p側電極、１１３  n側電極、１１４  無反射コート、２０１  従来技術で作製したＥＡ変調器集積レーザ、２０２  チップキャリア、２０３  ペルチェ、２０４  サーミスタ、２０５  モニタフォトダイオード、２０６  光アイソレータ、２０７  ファイバー、２０８  レンズ、３０１  FeドープInP埋め込み層、４００  ＥＡ変調器集積レーザ、４０１  チップキャリア、４０２  レセプタクル部分、４０３  ＣＡＮステム、４０４  高周波信号端子、４０５  レーザ駆動端子、４０６  共通導体端子、４０７  フレキシブル基板、４０８  非球面レンズキャップ、５００  シリコン酸化膜マスク、５０１  RuドープInP埋め込み層、５０２  アイソレーション溝、５０３  ＥＡ変調器部、５０４  レーザ部、５０５  窓構造部、５０６  光導波路先端部、５０７  レーザー素子の素子端面、６０１  ｎ型InPバッファ層、６０２  ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、６０３  ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層、６０４  アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、６０５  ｐ型InGaAlAs拡散防止層、６０６  ＥＡ変調器部、６０７  アイソレーション溝、６０８  レーザ部、６０９  ｐ型InPクラッド層、６１０  ｐ型InGaAsP層、６１１  ｐ型InGaAs層、６１２  RuドープInP埋め込み層、７０１  ドーパントがCであるｐ型InGaAs層、８０１  ｎ型InPバッファ層、８０２  ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層、８０３  ＩｎＧａＡlＡｓ井戸層と障壁層からなるアンドープ量子井戸活性層、８０４  アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層、８０５  ｐ型InGaAlAs拡散防止層、８０６  ｐ型InPクラッド層、８０７  ｐ型InGaAsP層、８０８  ｐ型InGaAs層、８０９  RuドープInP埋め込み層、８１０  ポリイミド膜低容量化層、８１１  ＥＡ変調器部、８１２  アイソレーション溝、８１３  レーザ部。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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