【手続補正書】
【提出日】平成16年10月28日(2004.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層の厚さを、５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さであって、前記半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率変化が急激に大きくならない範囲とした反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする光通信システム。
【請求項２】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする光通信システム。
【請求項３】
レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする光通信システム。
【請求項４】
レーザチップと該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上でそれを構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射鏡の間に主たる組成がＧａｘＩｎ１−ｘＰｙＡｓ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする光通信システム。
【請求項５】
前記半導体レーザと光ファイバまたは光導波路は当接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記光ファイバまたは光導波路は、放熱部をもち、該放熱部は、前記半導体レーザ素子チップに当接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記光ファイバまたは光導波路と、前記半導体レーザ素子は、複数個設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光通信システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】    【課題を解決するための手段】  本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層の厚さを、５ｎｍ〜５０ｎｍの厚さであって、前記半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率変化が急激に大きくならない範囲とした反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】  コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができる面発光型半導体レーザおよびそれを用いた通信システムが存在しなかったが、本発明のように半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。  また、従来端面発光型レーザを用いた場合に比べ、本発明のような動作電圧、発振閾値電流等を低くできる面発光型半導体レーザを用いることで、低消費電力な光通信システムを実現でき、さらに、従来の端面発光型半導体レーザの場合には、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の間にレンズ光学系を挿入する必要があったが、本発明のような半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  かかる発明によれば、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。  また、動作電圧、発振閾値電流等を低くできる面発光型半導体レーザを用いることで、低消費電力な光通信システムを実現でき、さらに、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  請求項２は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする。  請求項３は、レーザチップと、該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは、発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、若しくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上で該反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とし、かつ前記屈折率が小と大の材料層の間に該屈折率が小と大の間の値をとるＡｌｚＧａ１−ｚＡｓ（０≦ｙ＜ｚ＜ｘ≦１）よりなるヘテロスパイク緩衝層を２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さに設けた反射鏡であるような面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  請求項４は、レーザチップと該レーザチップと接続される光通信システムにおいて、前記レーザチップは発振波長が１．１μｍ〜１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素がＧａ、Ｉｎ、Ｎ、Ａｓからなる層、もしくはＧａ、Ｉｎ、Ａｓよりなる層とし、レーザ光を得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素子チップであって、前記反射鏡は反射波長が１．１μｍ以上でそれを構成する材料層の屈折率が小大と異なる値に周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡であるとともに、前記屈折率が小の材料層はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０＜ｘ≦１）とし、前記屈折率が大の材料層はＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ＜ｘ≦１）とした反射鏡であり、前記活性層と前記反射鏡の間に主たる組成がＧａｘＩｎ１−ｘＰｙＡｓ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ≦１）層よりなる非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップを発光光源としたものであり、光ファイバまたは光導波路のコア径Ｘ、半導体レーザの開口径ｄ、半導体レーザの光放射角θとすると、半導体レーザから光ファイバまたは光導波路端までの光路長ｌがｄ＋２ｌｔａｎ（θ／２）≦Ｘを満たすことを特徴とする。  コンピュータ・ネットワーク、長距離大容量通信の幹線系など光ファイバ通信が期待されているレーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において、安定して使用できる長波長帯面発光半導体レーザおよびそれを用いた通信システムが存在しなかったが、本発明のように、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。  さらに、従来端面発光型半導体レーザの場合には、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の間にレンズ光学系を挿入する必要があったが、本発明のような半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  かかる発明によれば、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。  また、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】  請求項５は、前記半導体レーザと光ファイバまたは光導波路は当接していることも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によれば、このような光通信システムにおいて、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路は当接していることによって、レンズ光学系を必要としないため部品点数が少なく、光軸と直交する方向のアライメントマージンも増加するため低コストで、光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  請求項６は、前記光ファイバまたは光導波路は、放熱部をもち、該放熱部は、前記半導体レーザ素子チップに当接していることも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によれば、このような光ファイバまたは光導波路は、放熱部をもち、該放熱部は、前記半導体レーザ素子チップに当接していることによって、半導体レーザ発信により発生した熱を基板側からだけでなく、発光面側からも放熱できるため、より安定した光通信システムを実現できた。  請求項７は、前記光ファイバまたは光導波路と、前記半導体レーザ素子は、複数個設けられていることも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によれば、このような光ファイバまたは光導波路と面発光型半導体レーザ素子を複数用いることによって、並列信号処理を行えるため、より大容量の光通信システムを実現できた。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】    【発明の効果】  以上記載のごとく請求項１〜３の発明によれば、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫することにより、動作電圧、発振閾値電流等を低くでき、レーザ素子の発熱も少なく安定した発振ができ、また低コストで実用的な光通信システムが実現できた。また、動作電圧、発振閾値電流等を低くできる面発光型半導体レーザを用いることで、低消費電力な光通信システムを実現でき、さらに、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  また請求項４では、非発光再結合防止層を設けてなる面発光型半導体レーザ素子チップとすることにより安定した発振が可能となり、これを発光光源とした実用的な光通信システムが実現できた。また、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路の位置関係にすることで、レンズを用いる必要がないため部品点数が少なく、光軸方向に関してアライメントが緩やかで光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  また請求項５では、このような光通信システムにおいて、半導体レーザと光ファイバまたは光導波路は当接していることによって、レンズ光学系を必要としないため部品点数が少なく、光軸と直交する方向のアライメントマージンも増加するため低コストで、光ファイバまたは光導波路と良好な光学的結合効率を実現できた。  また請求項６では、このような光ファイバまたは光導波路は、放熱部をもち、該放熱部は、前記半導体レーザ素子チップに当接していることによって、半導体レーザ発信により発生した熱を基板側からだけでなく、発光面側からも放熱できるため、より安定した光通信システムを実現できた。  また請求項７では、このような光ファイバまたは光導波路と面発光型半導体レーザ素子を複数用いることによって、並列信号処理を行えるため、より大容量の光通信システムを実現できた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2002324945.tif 000001
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2002324945.tif 000002