(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０％以上の反射率を有する第１端面と、
第２端面と、
前記第１端面と前記第２端面との間に配置された波長選択部と、
前記第１端面と前記波長選択部との間に設けられた光吸収領域と、を備え、
前記光吸収領域は、ｐ型半導体とｎ型半導体で挟まれてなり、前記ｐ型半導体と前記ｎ型半導体とを共通に接続する導体を有することを特徴とする波長可変半導体レーザ。
【請求項２】
前記波長選択部は、
両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントが複数設けられてなり利得を有するＳＧ−ＤＦＢ、および、両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントがそのスペース部の長さを異ならせて複数設けられたＣＳＧ−ＤＢＲの組み合わせ、
あるいは２つの前記ＳＧ−ＤＦＢの組み合わせ、
あるいは両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントが複数設けられた２つのＳＧ−ＤＢＲと、その間に設けられた位相調整領域との組み合わせ、であることを特徴とする請求項１記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項３】
前記第１端面からの出力光強度は、前記第２端面からの出力光強度の１／１００以下であることを特徴とする請求項１または２記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１端面の反射率は２０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項５】
前記第１端面には、それぞれ前記波長可変半導体レーザの発振波長の１／４波長の光学的長さに相当する厚みを有する第１誘電体材料とそれよりも低い屈折率の第２誘電体材料の組を１つまたは複数有する誘電体多層膜が設けられてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項６】
前記第１端面はへき開面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項７】
前記へき開面には、樹脂が被着されてなることを特徴とする請求項６記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項８】
前記へき開面には、前記波長可変半導体レーザの発振波長の１０分の１以下の光学的長さに対応する厚みを有する誘電体が被着されてなることを特徴とする請求項６記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項９】
前記光吸収領域は、前記波長可変半導体レーザの発振波長よりも長波長側に吸収端波長を有する材料で構成されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項１０】
前記光吸収領域は、前記波長可変半導体レーザに利得を付与するための活性層と同じ材料によって構成されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項１１】
前記第２端面の反射率は、１．０％以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
波長多重通信（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の普及に伴い、様々な波長を得ることのできる波長可変半導体レーザの開発が行われている。波長可変半導体レーザは、その内部に波長選択部を備えている。また、その両端面には無反射（ＡＲ：Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）膜が形成されている。両端面にＡＲ膜を設けることにより、端面における反射を抑制している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０４８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体レーザを収容するパッケージの内部には、半導体レーザから出力された光が迷光となって存在する場合がある。一方、ＡＲ膜は外部から侵入する光に対しても無反射特性を有している。このため、波長可変半導体レーザにおいては、その両端に迷光が入射しないようにする必要がある。
【０００５】
特に、波長可変半導体レーザは、本質的に複数の発振波長が選択できる構造であるため、迷光が半導体レーザに入射すると、目的とする波長とは異なる波長で発振しやすい。このため、波長可変半導体レーザにとって、迷光対策を講じることは重要である。
【０００６】
迷光対策のためには、パッケージ内部の部品配置を検討して、迷光が波長可変半導体レーザ自身あるいは他の光学素子に入射することを防止する必要がある。しかしながら、小型化されたパッケージでは十分な空間を確保することができないため、十分な迷光対策を講じることが困難である。また、迷光が波長可変半導体レーザに入射しない位置関係が確保できたとしても、それを実現するためには、高い組立精度が必要となり、コストが上昇してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、迷光対策された波長可変半導体レーザ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】
【０００８】
本発明に係る波長可変半導体レーザは、１０％以上の反射率を有する第１端面と、第２端面と、前記第１端面と前記第２端面との間に配置された波長選択部と、前記第１端面と前記波長選択部との間に設けられた光吸収領域と、を備え、前記光吸収領域は、ｐ型半導体とｎ型半導体で挟まれてなり、前記ｐ型半導体と前記ｎ型半導体とを共通に接続する導体を有することを特徴とするものである。本発明に係る波長可変半導体レーザによれば、迷光に対して耐性の高い半導体レーザを提供することができる。
【０００９】
前記波長選択部は、両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントが複数設けられてなり利得を有するＳＧ−ＤＦＢ、および、両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントがそのスペース部の長さを異ならせて複数設けられたＣＳＧ−ＤＢＲの組み合わせ、あるいは２つの前記ＳＧ−ＤＦＢの組み合わせ、あるいは両端が回折格子によって挟まれたスペース部と回折格子部とが連結されたセグメントが複数設けられた２つのＳＧ−ＤＢＲと、その間に設けられた位相調整領域との組み合わせ、としてもよい。
【００１０】
前記第１端面からの出力光強度は、前記第２端面からの出力光強度の１／１００以下としてもよい。前記第１端面の反射率は２０％以上としてもよい。前記第１端面には、それぞれ前記半導体レーザの発振波長の１／４波長の光学的長さに相当する厚みを有する第１誘電体材料とそれよりも低い屈折率の第２誘電体材料の組を１つまたは複数有する誘電体多層膜が設けられていてもよい。
【００１１】
前記第１端面はへき開面としてもよい。前記へき開面には、樹脂が被着されていてもよい。前記へき界面には、前記波長可変半導体レーザの発振波長の１０分の１以下の光学的長さに対応する厚みを有する誘電体が被着されていてもよい。前記光吸収領域は、前記波長可変半導体レーザの発振波長よりも長波長側に吸収端波長を有する材料で構成されていてもよい。前記光吸収領域は、前記波長可変半導体レーザに利得を付与するための活性層と同じ材料によって構成されていてもよい。前記第２端面の反射率は、１．０％以下としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、迷光対策のコスト上昇を抑制することのできる半導体レーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図２】リア側端面がへき開面である場合の半導体レーザを示す図である。
【図３】光吸収領域Ｃにおける光吸収によって生じた電力を外部に導出するための配線を示す図である。
【図４】光吸収層５の構造例について示す図である。
【図５】実施例２に係る半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図６】実施例３に係る半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図７】実施例４に係る半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【図８】実施例５に係る半導体レーザの全体構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る半導体レーザ１００の全体構成を示す模式的断面図である。図１に示すように、半導体レーザ１００は、ＳＧ−ＤＦＢ（Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）領域ＡとＣＳＧ−ＤＢＲ（Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｂと光吸収領域Ｃとを順に連結させた構造を有する。半導体レーザ１００において、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは波長選択部である。
【００１６】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、基板１上に、下クラッド層２、活性層３、上クラッド層６、コンタクト層７、および電極８が積層された構造を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、基板上１に、下クラッド層２、光導波層４、上クラッド層６、絶縁膜９、および複数のヒータ１０が積層された構造を有する。各ヒータ１０には、電源電極１１およびグランド電極１２が設けられている。光吸収領域Ｃは、基板１上に、下クラッド層２、光吸収層５、上クラッド層６、コンタクト層１３、および電極１４が積層された構造を有する。
【００１７】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂおよび光吸収領域Ｃにおいて、基板１、下クラッド層２、および上クラッド層６は、一体的に形成されている。活性層３，光導波層４，光吸収層５は、同一面上に形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ側の基板１、下クラッド層２、活性層３および上クラッド層６の端面には、ＡＲ膜１６が形成されており、これが半導体レーザ１００のフロント側端面となる。光吸収領域Ｃ側の基板１、下クラッド層２、光吸収層５、および上クラッド層６の端面には、反射膜１７が形成されており、これが半導体レーザ１００のリア側端面となる。
【００１８】
回折格子（コルゲーション）１８は、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの下クラッド層２に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡおよびＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂは、複数のセグメントにより構成される。ここでセグメントとは、回折格子１８が設けられている領域と回折格子１８が設けられていないスペース部とが１つずつ連続する領域のことをいう。回折格子１８は、下クラッド層２とは異なる屈折率の材料で構成されている。回折格子を構成する材料は、下クラッド層２がＩｎＰの場合、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３を用いることができる。
【００１９】
回折格子１８は、公知の２光束干渉露光法を使用したパターンニングにより形成することができる。回折格子１８の間に位置するスペース部は、回折格子１８のパターンをレジストに露光した後、スペース部に相当する位置に再度露光を施すことで実現できる。
【００２０】
また、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいては、少なくとも２つのセグメントの光学的長さは、互いに異なって形成されている。それにより、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。一方、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａにおける各セグメントの光学的長さは、実質的に互いに同一である。これらＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの組み合わせにより、バーニア効果を利用して、所望の波長で安定してレーザ発振させることができる。
【００２１】
基板１は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる結晶基板である。下クラッド層２はｎ型、上クラッド層６はｐ型であり、それぞれ例えばＩｎＰによって構成される。下クラッド層２と上クラッド層６は、活性層３，光導波層４，光吸収層５を上下で光閉込めしている。
【００２２】
活性層３は、利得を有する半導体により構成されている。活性層３は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばＧａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）からなる井戸層と、Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。
【００２３】
光導波層４は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３によって構成することができる。
【００２４】
光吸収層５は、波長可変半導体レーザ１００の発振波長に対して、吸収特性を有する材料が選択される。光吸収層５としては、その吸収端波長が例えば波長可変半導体レーザ１００の発振波長に対して長波長側に位置する材料を選択することができる。なお、波長可変半導体レーザ１００の発振波長のうち、もっとも長い発振波長よりも吸収端波長が長波長側に位置していることが好ましい。
【００２５】
光吸収層５は、例えば、量子井戸構造で構成することが可能であり、例えばＧａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．２８Ｉｎ０．７２Ａｓ０．６１Ｐ０．３９（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造を有する。また、光吸収層５はバルク半導体であってよく、例えばＧａ０．４６Ｉｎ０．５４Ａｓ０．９８Ｐ０．０２からなる材料を選択することもできる。なお、光吸収層５は、活性層３と同じ材料で構成してもよく、その場合は、活性層３と光吸収層５とを同一工程で作製することができるから、製造工程が簡素化される。
【００２６】
コンタクト層７，１３は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶によって構成することができる。絶縁膜９は、ＳｉＮ，ＳｉＯ２等の絶縁体からなる保護膜である。ヒータ１０は、ＮｉＣｒ等で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ１０それぞれは、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。
【００２７】
電極８，１４、電源電極１１およびグランド電極１２は、金等の導電性材料からなる。基板１の下部には、裏面電極１５が形成されている。裏面電極１５は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂおよび光吸収領域Ｃにまたがって形成されている。
【００２８】
ＡＲ膜１６は、１．０％以下の反射率を有する端面膜であり、実質的にその端面が無反射となる特性を有する。ＡＲ膜は、さらに０．３％以下の反射率を有していることが好ましい。ＡＲ膜１６は、例えばＭｇＦ２およびＴｉＯＮからなる誘電体膜で構成することができる。
【００２９】
一方、反射膜１７は、ＡＲ膜１６と比較して有意の反射率を有しており、具体的には１０％以上の反射率を実現する端面膜である。なお、ここで反射率とは、半導体レーザ内部に対する反射率を指す。
【００３０】
反射膜１７は、例えば、それぞれ厚さが発振波長の１／４の光学的長さを有する高屈折率誘電体材料とそれよりも屈折率の低い低屈折率誘電体材料の組を単数あるいは複数設けることで実現できる。なお、この光学長の決定に用いる発振波長は、波長可変半導体レーザの場合、可変範囲のうち中央付近の発振波長を選択することが好ましい。例えば、２６０ｎｍのＳｉＯ２と１５０ｎｍのＴｉＯＮとを交互に3周期積層した多層膜を用いることができる。この場合、１．５μｍの発振波長帯で９０％程度の反射率を得ることができる。また、他の例として、２６０ｎｍのＳｉＯ２と１２０ｎｍのＳｉとが積層された２層膜を用いることができる。この場合、１．５μｍの発振波長帯で８０％程度の反射率を得ることができる。
【００３１】
なお、図２に示すように、半導体レーザ１００のリア側端面をへき開面で構成し、反射膜１７を設けない構造を採用することもできる。この場合、半導体レーザ１００のリア側端面は、１．５μｍの発振波長帯で３０％程度の反射率となる。半導体レーザ１００のリア端面をへき開面とすれば、反射膜１７を設ける工程が不用となり、コストが低減されるとともに、反射膜１７の製造バラツキによって歩留まりが低下することを防止できる。
【００３２】
また、半導体レーザ１００のリア側端面をへき開し、そこに樹脂をポッティングなどによって被着させることもできる。この場合、半導体レーザ１００のリア側端面は、１．５μｍの発振波長帯で１０％程度の反射率となる。樹脂ポッティングに用いる樹脂としては、シリコーン系樹脂を用いることができる。
【００３３】
また、他の手法として、リア側端面をへき開面し、そこにレーザの発振波長の１０分の１以下の光学長に相当する厚みを有する端面保護膜を設けることもできる。例えば、１．５μｍ帯の発振波長を有するレーザの場合、酸化シリコンを採用すると、１０分の１の光学長は１００ｎｍ程度となる。この場合、１０％以上の反射率を得ることができる。なお、この端面保護膜の厚みは、レーザの発振波長の２０分の１以下の厚みであることが、さらに好ましい。例えば、１．５μｍ帯の発振波長を有するレーザの場合、酸化シリコンを採用すると、２０分の１の光学長は５０ｎｍ程度となる。この場合、２０％以上の反射率を得ることができる。
【００３４】
続いて、半導体レーザ１００の動作について説明する。電極８に所定の駆動電流を注入するとともに、各ヒータ１０をそれぞれ所定の温度で発熱させる。また、半導体レーザ１００の温度を図示しない温度制御装置（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｏｌｅｒ）によって、所定の値に制御する。これにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂによって選択された波長により、レーザ発振がなされる。このレーザ光は、フロント側端面（ＳＧ−ＤＢＲ領域Ａ側）から外部に出力される。
【００３５】
一方、光吸収層５に入射したレーザ光は、そこで吸収され、さらに、半導体レーザ１００のリア側端面においては、１０％以上の反射率を有しているので、リア側端面に到達した光は、再度、光吸収層５に戻り、さらに吸収される。このため、リア側端面からの光出力を、実質的にゼロまたは非常に小さくすることができる。
【００３６】
このため、本実施例による半導体レーザ１００では、リア側端面から出力されるレーザ光に起因した迷光を抑制することができる。なお、効果的に迷光対策ができるためには、リア側の出力は、フロント側出力の１／１００以下に抑えることが好ましい。
【００３７】
また、本実施例による半導体レーザ１００のリア側端面は、１０％以上の反射率を有しているので、外部からリア側端面に入射する迷光に対してもその侵入が抑制される。なお、リア側端面の反射率は、２０％以上であることが好ましい。また、リア側端面から半導体レーザ１００に侵入した迷光は、光吸収層５で光吸収される。それにより、半導体レーザ１００の共振器部分、すなわち、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂへの迷光の到達が抑制される。
【００３８】
本実施例によれば、光吸収領域とリア側端面の１０％以上の反射率の組み合わせにより、リア側端面から出力されるレーザ光に起因した迷光が抑制されるとともに、且つリア側端面から入射する迷光に対して高い耐性を実現することができる。このため、半導体レーザ１００が収容されるパッケージ内部の部品配置の制約が抑制される。また、パッケージの組立に高い精度が要求されなくなるうえ、迷光対策のためにパッケージを大型化する必要がなくなる。以上のことから、本実施例によれば、コストを抑制しつつ迷光対策された半導体レーザ装置を提供することができる。
【００３９】
なお、光吸収層５によって吸収されたレーザ光は、電子正孔対（フォトキャリア）を生成する。フォトキャリアが光吸収層５に残留すると、光吸収層５の光吸収度を低下させてしまうため、これを解消する必要がある。
【００４０】
図３は、この光吸収によって生じたフォトキャリアを外部に導出するための構成を説明する図である。図３に示す例では、ボンディングワイヤ６０によって、電極１４とマウントキャリア５０上の金属パターン４０との間が共通に接続されている。金属パターン４０は、半導体レーザ１００の裏面電極１５と接続されていることから、光吸収層５を挟むｎ型半導体（下クラッド層２）の電位とｐ型半導体（上クラッド層６）の電位とが、ボンディングワイヤ６０によって半導体レーザ１００の外部で共通に接続（短絡）されることになる。このため、フォトキャリアは、半導体レーザ１００の外部に導出されて解消されることになる。
【００４１】
なお、半導体レーザ１００の基板１は金属パターン４０によってグランド電位に接続されている。このため電極１４は、金属パターン４０のほか、半導体レーザ１００を収容するパッケージ（図示せず）内に配置されたグランド電位の電極と接続することによっても、同様にフォトキャリアを解消することができる。
また、半導体レーザ１００の基板１がグランド電位に接続されていれば、半導体レーザ１００に設けられたヒータ１０のグランド電極１２と電極１４とを接続することによっても、同様にフォトキャリアを解消することができる。この場合、ヒータ１０のグランド電極１２と電極１４との間は、ボンディングワイヤのほか、半導体レーザ１００上に配線パターンを設けることによっても接続することができる。
【００４２】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、光吸収領域Ｃの光吸収層５の例について示す図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）においては、光吸収層５を上からみた平面図が示されている。
【００４３】
光吸収層５は、図４（ａ）に示すように、活性層３、光導波層４と同等の幅を構成するほか、図４（ｂ）に示すように、光導波層４側から徐々に幅が広がるように形成してもよい。この場合、リア側端面に向かうほど、光吸収層５における光吸収量が増加するので、リア側端面から入射する光の侵入を効果的に抑制することができる。また、図４（ｃ）に示すように、光吸収層５の幅を半導体レーザ１００の全幅にまで拡大してもよい。この場合、光吸収層５における光吸収量がさらに増加する。
【実施例２】
【００４４】
図５は、実施例２に係る半導体レーザ１０１の全体構成を示す模式的断面図である。半導体レーザ１０１は、図５に示すように、図１の半導体レーザ１００にさらにＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）領域Ｄを備えた構造であり、ＳＯＡ領域Ｄ以外の部分については、実施例１の半導体レーザ１００の構成と同じである。ＳＯＡ領域Ｄは、レーザ光を増幅する光増幅器として機能する。
【００４５】
ＳＯＡ領域Ｄは、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａに連結されている。ＳＯＡ領域Ｄは、基板１上に、n型の下クラッド層２、光増幅層１９、p型の上クラッド層６、p型のコンタクト層２０、および電極２１が積層された構造を有する。なお、実施例１における絶縁膜９は、本実施例においては、電極８と電極２１との間にも形成されている。
【００４６】
光増幅層１９は、電極２１からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばＧａ０．３５Ｉｎ０．６５Ａｓ０．９９Ｐ０．０１（厚さ５ｎｍ）の井戸層とＧａ０．１５Ｉｎ０．８５Ａｓ０．３２Ｐ０．６８（厚さ１０ｎｍ）の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばＧａ０．４４Ｉｎ０．５６Ａｓ０．９５Ｐ０．０５からなるバルク半導体を採用することもできる。コンタクト層２０は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶からなる。なお、光増幅層１９と活性層３とを同じ材料で構成することもできる。この場合、光増幅層１９と活性層３とを同一工程で作製することができるため、製造工程が簡素化される。
【００４７】
本実施例において、ＡＲ膜１６は、半導体レーザ１０１のフロント側端面である、ＳＯＡ領域Ｄの端面に形成されている。また、光吸収領域Ｃ側の端面であるリア側端面は、実施例１と同様１０％以上の反射率が付与されている。この反射率の付与についても実施例１と同様、多層構造の反射膜を形成したり、へき開面で構成したり、樹脂被着あるいは保護膜被着などの手法が採用できる。
【００４８】
本実施例による半導体レーザ１０１についても、実施例１と同様、電極１４は基板１側の電位と共通に接続し、フォトキャリアを効率よく解消する構成を採用することができる。
【００４９】
本実施例の半導体レーザ１０１は、実施例１の半導体レーザ１００に比べ、ＳＯＡ領域Ｄが設けられたことにより、大きな光出力を行うことができる。また、実施例１と同様、光吸収領域Ｃを設けるとともにリア側端面に１０％以上の反射率が付与されたことにより、迷光に対して耐性の高い半導体レーザを得ることができる。
【実施例３】
【００５０】
図６は、実施例３に係る半導体レーザ１０２の全体構成を示す模式的断面図である。半導体レーザ１０２は、図５で説明したＳＯＡ領域Ｄに加え、さらに光変調領域Ｅを設けた構造である。光変調領域Ｅは、レーザ光を変調する光変調器として機能する部分であり、本実施例ではマッハツェンダ型光変調器の構成を採用している。したがって、光変調領域Ｅでは、ＳＯＡ領域Ｄから出力されたレーザ光を、２つの光導波路（アーム）に分配し、それぞれの位相関係を変調し、その後再び合成して出力する構成を有している。送信信号は、この位相関係の変調信号として入力される。
【００５１】
光変調領域Ｅは、ＳＯＡ領域Ｄに連結されている。光変調領域Ｅは、基板１上に、ｎ型の下クラッド層２、ＭＺ導波路部２２、ｐ型の上クラッド層６、ｐ型のコンタクト層２３、および変調電極２４が積層された構造を有する。ＭＺ導波路部２２は、アームを構成する導波路領域２２１と、位相変調を行うための変調領域２２２とが連結された構造を有する。導波路領域２２１は、例えばＧａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３からなる導波層である。変調領域２２２は、例えば互いに組成の異なる井戸層Ｇａ０．２８Ｉｎ０．７２Ａｓ０．８５Ｐ０．１５（厚さ５ｎｍ）と障壁層ＩｎＰ（厚さ１０ｎｍ）が積層された構造を有する。コンタクト層２３は、例えばｐ型Ｇａ０．４７Ｉｎ０．５３Ａｓ結晶からなる。
【００５２】
また、本実施例においては、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａは、単純に活性層３を配置するのではなく、活性層３と屈折率可変領域３１とが交互に複数配置された構造を有している。また、コンタクト層７は、活性層３に対応する部分と屈折率可変領域３１に対応する部分とで分離して形成されている。また、活性層に駆動電流を注入するための電極８とは独立して、屈折率可変領域の屈折率を制御するための制御電流を注入する電極８１が設けられている。
【００５３】
屈折率可変領域３１は、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの各セグメントの屈折率を制御するためのものである。本実施例では、１つの屈折率可変領域３１が、隣接する２つのセグメントの境界付近に配置されており、両方のセグメントの屈折率を制御できるように構成されている。すなわち、隣接する２つのセグメントの特性を１つの屈折率制御領域３１で制御するので、本実施例では、セグメント総数の半数（あるいは半数＋１）の屈折率制御領域３１を配置するだけでよい。
【００５４】
屈折率制御領域３１は、活性層３とは異なる材料で構成されているので、活性層３と屈折率制御領域３１とはバットジョイント（Ｂｕｔｔ−ｊｏｉｎｔ）により光結合されることになる。バットジョイントの部分は屈折率が異なる材料同士の結合であることから、散乱などが生じて不連続状態になりやすい。本実施例では、屈折率制御領域３１の数が少ないことから、この不連続状態が抑制できる。
【００５５】
屈折率可変領域３１の屈折率は、電極８１に入力する電流値で制御することができ、これにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの波長特性のピーク波長を制御することができる。なお、コンタクト層７の電極８と電極８１との間には絶縁膜９が設けられている。屈折率可変領域３１は、例えばＧａ０．２８Ｉｎ０．７２Ａｓ０．６１Ｐ０．３９で構成することができる。
【００５６】
本実施例において、ＡＲ膜１６は、半導体レーザ１０２のフロント側端面である、光変調領域Ｅの端面に形成されている。また、光吸収領域Ｃ側の端面であるリア側端面は、実施例１と同様１０％以上の反射率が付与されている。この反射率の付与については、実施例１と同様、多層構造の反射膜を形成したり、へき開面で構成したり、樹脂被着あるいは保護膜被着などの手法が採用できる。
【００５７】
本実施例による半導体レーザ１０２についても、実施例１と同様、電極１４は基板１側の電位と共通に接続し、フォトキャリアを効率よく解消する構成を採用することができる。
【００５８】
続いて、本実施例における半導体レーザ１０２の動作について説明する。電極８に所定の駆動電流を注入するとともに、各ヒータ１０をそれぞれ所定の温度で発熱させる。また、電極８１にも屈折率可変領域３１の屈折率を所定の値にするための電流が注入される。これにより、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂによって選択された波長により、レーザ発振がなされる。実施例１では、ＳＧ−ＤＦＢ領域Ａの波長特性は、温度制御装置の温度によって制御されていたが、本実施例では、電極８１に対する注入電流によって、これを制御している点が異なる。
【００５９】
レーザ光は、ＳＯＡ領域Ｄによって光増幅された後、光変調領域Ｅによって光変調される。電極２４には、変調信号が入力され、それに応じて２つのアーム間の位相関係が変調される。それらアームを導波した光が再び合成されることで、それら位相関係により、光出力の変調が行われる。このような変調の原理はよく知られたマッハツェンダ型光変調器のものである。
【００６０】
本実施例においても、光吸収領域Ｃを設けるとともにリア側端面に１０％以上の反射率が付与されたことにより、迷光に対して耐性の高い半導体レーザを得ることができる。
【実施例４】
【００６１】
図７は、実施例４に係る半導体レーザ１０３の全体構成を示す模式的断面図である。半導体レーザ１０３は、図６の半導体レーザ１０２において、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂに代えてＳＧ−ＤＦＢ領域Ｆを備えた構造を有している。
【００６２】
ＳＧ−ＤＦＢ領域Ｆは、図６のＳＧ−ＤＦＢ領域Ａと同じく、利得を有するとともに、その波長特性を可変することができる。本実施例のＳＧ−ＤＦＢ領域Ｆは、本実施例のＳＧ−ＤＦＢ領域Ａとはスペース部の長さが異なって形成されているため、固有の波長特性は相互に異なっている。本実施例では、ＳＧ−ＤＦＢ領域ＡとＳＧ−ＤＦＢ領域Ｆの波長特性の違いを利用して、バーニア効果により、所望の発振波長を選択するものである。その他の構成は、図６の半導体レーザ１０２と同様である。
【００６３】
本実施例において、ＡＲ膜１６は、半導体レーザ１０３のフロント側端面である、光変調領域Ｅの端面に形成されている。また、光吸収領域Ｃ側の端面であるリア側端面は、実施例１と同様１０％以上の反射率が付与されている。この反射率の付与については、実施例１と同様、多層構造の反射膜を形成したり、へき開面で構成したり、樹脂被着あるいは保護膜被着などの手法が採用できる。
【００６４】
本実施例による半導体レーザ１０３についても、実施例１と同様、電極１４は基板１側の電位と共通に接続し、フォトキャリアを効率よく解消する構成を採用することができる。本実施例においても、光吸収領域Ｃを設けるとともにリア側端面に１０％以上の反射率が付与されたことにより、迷光に対して耐性の高い半導体レーザを得ることができる。
【実施例５】
【００６５】
図８は、実施例５に係る半導体レーザ１０４の全体構成を示す模式的断面図である。図８に示すように、半導体レーザ１０４は、図７の半導体レーザ１０３におけるＳＧ−ＤＦＢ領域Ａ，Ｆに代えて２つのＳＧ−ＤＢＲ（Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）領域Ｇ，Ｈ、ＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈの間に設けられた利得領域Ｉ、および位相調整（ＰＳ：Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔｅｒ）領域Ｊを備えた構造を有する。
【００６６】
ＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈは、回折格子とスペース部で構成されたセグメントが複数設けられたものである。セグメントの構成について見れば、基本的には、図１のＣＳＧ−ＤＢＲ領域Ｂにおいて、スペース部の長さが全て等しい構成と見なすことができる。本実施例のＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈ同士は、互いに内在するスペース部の長さが異なっているため、固有の波長特性は異なっている。また、本実施例のＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈの波長特性は、電流を注入することで制御される。このために、本実施例ではＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈには、コンタクト層４３，４４および電極４５，４６がそれぞれ設けられている。
【００６７】
利得領域Ｉは、基板１上に、下クラッド層２、利得層２５、上クラッド層６、コンタクト層２６、および電極２７が積層された構造を有する。利得層２５は、例えば互いに組成の異なる井戸層Ｇａ０．３２Ｉｎ０．６８Ａｓ０．９２Ｐ０．０８（厚さ５ｎｍ）と障壁層Ｇａ０．２２Ｉｎ０．７８Ａｓ０．４７Ｐ０．５３（厚さ１０ｎｍ）が積層された構造を有する。コンタクト層２６は、例えばＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる。
【００６８】
ＰＳ領域Ｊは、基板１上に、下クラッド層２、導波路コア２８、上クラッド層６、コンタクト層２９、および電極３０が積層された構造を有する。導波路コア２８は、例えばバルクであり、例えばＧａ０．２８Ｉｎ０．７２Ａｓ０．６１Ｐ０．３９からなる導波層である。コンタクト層２９は、例えばＩｎＧａＡｓＰ結晶からなる。
【００６９】
本実施例においては、電極２７に所定の駆動電流を注入するとともに、ＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，Ｈに電流を注入してその屈折率を所定値に定める。また、ＰＳ領域Ｊにも電流を注入することで、位相制御を行う。これにより、ＳＧ−ＤＢＲ領域Ｇ，ＨおよびＰＳ領域Ｊの特性で決まる波長により、レーザ発振が行われる。レーザ光は、ＳＯＡ領域Ｄによって光増幅され、光変調領域Ｅによって光変調された後、フロント端面から出力される。
【００７０】
本実施例においても、ＡＲ膜１６は、半導体レーザ１０４のフロント側端面である、光変調領域Ｅの端面に形成されている。また、光吸収領域Ｃ側の端面であるリア側端面は、実施例１と同様１０％以上の反射率が付与されている。この反射率の付与については、実施例１と同様、多層構造の反射膜を形成したり、へき開面で構成したり、樹脂被着あるいは保護膜被着などの手法が採用できる。
【００７１】
本実施例による半導体レーザ１０３についても、実施例１と同様、電極１４は基板１側の電位と共通に接続し、フォトキャリアを効率よく解消する構成を採用することができる。本実施例においても、光吸収領域Ｃを設けるとともにリア側端面に１０％以上の反射率が付与されたことにより、迷光に対して耐性の高い半導体レーザを得ることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  基板
２  下クラッド層
３  活性層
４  光導波層
５  光吸収層
６  上クラッド層
７  コンタクト層
８，１４  電極
１０  ヒータ
１１  電源電極
１２  グランド電極
１３  コンタクト層
１５  裏面電極
１６  ＡＲ膜
１７  ＨＲ膜
１８  回折格子
１００  半導体レーザ
【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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