【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、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素を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り、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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上とした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、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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を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り、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大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乃至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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上とした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、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素を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り、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乃至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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上とした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光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至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以上でそれを構成する材料層の屈折率が小大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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする光通信システム。
【請求項５】
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の第２の光ファイバーのケーブルと光学的にカップリングされ、光を受光する受光ユニットを組合せた光送受信システムにおいて、前記受光ユニットは、前記第２の光ファイバーのケーブルと光学的にカップリングされる第３の光ファイバーと、該第３の光ファイバーと光学的にカップリングされる受光素子よりなるとともに、前記第３の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする光通信システム。
【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、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素を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り、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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする。
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ー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。
【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】
また、従来、このようなレーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野における実用的な光通信システムが無かったことにより、これに使用される面発光型半導体レーザ素子チップ、もしくは当該チップを収容するモジュールパッケージから引き出される光ファイバーケーブルのファイバーケーブル長をどのようにすればよいのかという検討がされてこなかったが、本発明のようにこの長さを１ｍｍ以上とすることで当該パッケージのアセンブリ製作の生産性を著しく向上させることが可能となった。
さらに当該チップを収容するモジュールパッケージから引き出される光ファイバーに伝送用のファイバーケーブルを接続して光通信システムを構築する際にも、上記のようにこの光ファイバーの長さを１ｍｍ以上とすることでそれらの接続が容易にかつ確実に行えるようになり、信頼性の高い光通信システムが容易に構築できるようになった。
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、ファイバーケーブル長を１ｍｍ以上とすることで当該パッケージのアセンブリ製作の生産性を著しく向上させることが可能となった。
さらに、光ファイバーの長さを１ｍｍ以上とすることで、それらの接続が容易にかつ確実に行えるようになり、信頼性の高い光通信システムが容易に構築できるようになった。
請求項２は、レーザチップと、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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を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り、前記反射鏡を構成する材料層の屈折率が小大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乃至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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする。
請求項３は、レーザチップと、該レーザチップと光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと、該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至１．７μｍであり、光を発生する活性層の主たる元素を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り、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乃至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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【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光学的にカップリングされる第１の光ファイバーと該第１の光ファイバーと光学的にカップリングされる第２の光ファイバーのケーブルにより構成された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乃至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以上でそれを構成する材料層の屈折率が小大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、前記第１の光ファイバー長を１ｍｍ以上としたことを特徴とする。かかる発明によれば、請求項１と同様な作用効果を奏する。
【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、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の第２の光ファイバーのケーブルと光学的にカップリングされ、光を受光する受光ユニットを組合せた光送受信システムにおいて、前記受光ユニットは、前記第２の光ファイバーのケーブルと光学的にカップリングされる第３の光ファイバーと、該第３の光ファイバーと光学的にカップリングされる受光素子よりなるとともに、前記第３の光ファイバーは該長さを１ｍｍ以上としたことを特徴とする。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ー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、本発明のように半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫したり、あるい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、レーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において実用的な面発光型半導体レーザ素子チップが実現し、それを利用した光送受信システムが構築できるようになった。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１〜４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、ファイバーケーブル長を１ｍｍ以上とすることで当該パッケージのアセンブリ製作の生産性を著しく向上させることが可能となった。さらに、光ファイバーの長さを１ｍｍ以上とすることで、それらの接続が容易にかつ確実に行える。
また請求項５では、半導体分布ブラッグ反射鏡を工夫したり、あるい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、レーザ発振波長が１．１μｍ帯〜１．７μｍ帯の分野において実用的な面発光型半導体レーザ素子チップが実現し、それを利用した光送受信システムが構築できるようになった。また、ファイバーケーブル長を１ｍｍ以上とすることで当該パッケージのアセンブリ製作の生産性を著しく向上させることが可能となった。
さらに、光ファイバーの長さを１ｍｍ以上とすることで、それらの接続が容易にかつ確実に行えるようになり、信頼性の高い光通信システムが容易に構築できるようになった。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2002324940.tif 000001
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2002324940.tif 000002