(57)【要約】      （修正有）【課題】レーザ部やフィルタ部等のそれぞれの波長の相対関係を外部制御することなくほぼ一定に保つことができるチャープ制御半導体レーザを提供する。【解決手段】回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部１とレーザ部の信号光の出射側に設けられ、信号光の伝搬方向に対して回折格子の稜線が３０°〜６０°の角度の範囲で傾斜した回折格子を備えた傾斜回折格子部２と、その前方に波長フィルタ部３とを設ける。【選択図】図１
2014116352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部と
前記レーザ部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光の伝搬方向に対して回折格子の稜線が３０°〜６０°の角度の範囲で傾斜した回折格子を備えた傾斜回折格子部と、
前記傾斜回折格子部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光が導波する主導波路に対して回折格子の稜線が９０°の角度となる回折格子を備えた波長フィルタ部と
を有することを特徴とするチャープ制御半導体レーザ。
【請求項２】
前記レーザ部と前記傾斜回折格子部との間に光アイソレータを有することを特徴とする請求項１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
【請求項３】
前記傾斜回折格子部における反射率の波長依存性が、無変調時の発振波長に対して３５％以上１００％以下であり、且つ、レーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長に対して０％以上１０％以下となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチャープ制御半導体レーザ。 
【請求項４】
前記波長フィルタ部における透過率の波長依存性が、レーザの無変調時の発振波長に対して０％以上２５％以下であり、且つレーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長に対して７５％以上１００％以下となることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチャープ制御半導体レーザ。
【請求項５】
前記傾斜回折格子部において生じる回折光の導波する分岐導波路が前記主導波路に接続され、前記分岐導波路の前記主導波路から３μｍ以上離れた位置に光吸収層を備えた受光部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のチャープ制御半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャープ制御半導体レーザに関するものであり、例えば、光ファイバ伝送方式の光源として用いるチャープ制御半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット需要の爆発的な増加に伴い、光通信／光伝送において超高速化と大容量化への取り組みが活発化している。なかでも、４０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上の超高速光ファイバ伝送システム、或いは、データコム、例えば２５ギガビットをＷＤＭ（波長分割多重）で４波束ねた１００ギガビット・イーサネット（登録商標）向けに、２５Ｇｂｉｔ／ｓｅｃ以上の変調が可能な半導体レーザが求められている。
【０００３】
この光ファイバ伝送用の光源として直接変調型のレーザと外部変調型のレーザがある。このうち、直接変調型のレーザはコンパクトでローコストなデバイスとして有用である。しかしながら、光ファイバの伝送損失がもっとも小さく長距離伝送が可能な１．５５μｍ帯においては、直接変調時に発生する波長チャーピングと光ファイバの分散特性の影響により、伝送途中で信号波形が歪み、伝送距離が長くなるほど正常に受信できなくなる。なお、波長チャーピングとは、主に光パルスの立ち上がり部分及び立下り部分で生じる波長変動を意味する。
【０００４】
そこで、オンオフ変調信号に変調速度の半分のＤＣチャープ（ａｄｉａｂａｔｉｃ ｃｈｉｒｐ）を与え、オフ側の光信号をレーザの外部に設置したフィルタでカットすることで伝送距離を延伸したチャープ制御直接変調レーザが提案されている。
【０００５】
図５４は、従来のチャープ制御直接変調半導体レーザの説明図である。直接変調半導体レーザ１１１に１０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃの変調信号を印加する際に、変調速度の半分のＤＣチャープを与え、オフ側の光信号（“０”）をフィルタ１１２でカットする。その結果、オン側の光信号（“１”）は、波形の歪が少なくなって長距離伝送が可能になり、ここでは、ＳＳＭＦ（標準単一モードファイバ）１１３を用いて２００ｋｍの伝送を可能にしている。
【０００６】
なお、フォトダイオード１１４はハーフミラー１１６で反射された直接変調半導体レーザ１１１からの出力光を検出し、フォトダイオード１１５はフィルタ１１２で反射された反射光をハーフミラー１１６を介して検出している。このフォトダイオード１１４の検出出力とフォトダイオード１１５の検出出力の比が一定になるように直接変調半導体レーザ１１１を温度制御して、透過波長と反射波長の相対関係を安定化している。
【０００７】
なお、直接変調半導体レーザ１１１としては、ＤＦＢ（分布帰還型）半導体レーザや、活性ＤＦＢ領域と受動ＤＢＲ（分布ブラッグ反射器）領域を集積化したＤＲ（分布反射型）レーザが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１３９８８８号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍａｔｓｕｉ ｅｔ ａｌ.,ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ,ｖｏｌ.１８,ｎｏ.２,ｐｐ.３８５−３８７,２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このレーザモジュールはレーザ部とフィルタ部が屈折率の温度依存性が異なる材料で構成されているため、上述のように環境温度変化に対してレーザの発振波長とフィルタの透過波長の相対関係を常に一定に制御する必要がある。また、フィルタなどの部品を組み合わせているため光軸調整等のコストがかさむ上、直接変調半導体レーザのメリットであるコンパクト性を犠牲にすることになる。
【００１１】
また、同様のコンセプトを実現できるリング共振器を用いたチャープ制御半導体レーザも提案されており（例えば、特許文献１参照）、この提案では、レーザ部とフィルタ部をモノリシックに作製可能なため光軸調整不要でコンパクトである。
【００１２】
この場合も、回折格子を用いたレーザ部とリング共振器では温度変化に対する共振波長の変化率が異なるため、環境温度変化に対してレーザの発振波長とフィルタの透過波長の相対関係を常に一定に制御する必要がある。しかし、フィルタ透過後の遮断光強度変動しかモニタできないため、フィルタ入射前の信号光の変動が不明で、モニタ光の変動が発光部に起因する変動かフィルタ部分に起因する変動か区別することができないという問題がある。
【００１３】
したがって、チャープ制御半導体レーザの温度が変化してもレーザ部やフィルタ部等のそれぞれの波長の相対関係を外部制御することなくほぼ一定に保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
開示する一観点からは、回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部と前記レーザ部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光の伝搬方向に対して回折格子の稜線が３０°〜６０°の角度の範囲で傾斜した回折格子を備えた傾斜回折格子部と、前記傾斜回折格子部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光が導波する主導波路に対して回折格子の稜線が９０°の角度となる回折格子を備えた波長フィルタ部とを有することを特徴とするチャープ制御半導体レーザが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
開示のチャープ制御半導体レーザによれば、レーザ部やフィルタ部等のそれぞれの波長の相対関係を外部制御することなくほぼ一定に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態のチャープ制御半導体レーザの説明図である。
【図２】本発明の実施の形態のチャープ制御半導体レーザの各部の特性の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の他のチャープ制御半導体レーザの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態の他のチャープ制御半導体レーザの各部の特性の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態のさらに他のチャープ制御半導体レーザの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態のさらに他のチャープ制御半導体レーザの各部の特性の説明図である。
【図７】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の途中までの説明図である。
【図８】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図７以降の途中までの説明図である。
【図９】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図８以降の途中までの説明図である。
【図１０】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図９以降の途中までの説明図である。
【図１１】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１０以降の途中までの説明図である。
【図１２】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１１以降の途中までの説明図である。
【図１３】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１２以降の途中までの説明図である。
【図１４】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１３以降の途中までの説明図である。
【図１５】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１４以降の途中までの説明図である。
【図１６】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１５以降の途中までの説明図である。
【図１７】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１６以降の途中までの説明図である。
【図１８】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１７以降の途中までの説明図である。
【図１９】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１８以降の途中までの説明図である。
【図２０】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図１９以降の途中までの説明図である。
【図２１】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２０以降の途中までの説明図である。
【図２２】本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２１以降の説明図である。
【図２３】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の途中までの説明図である。
【図２４】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２３以降の途中までの説明図である。
【図２５】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２４以降の途中までの説明図である。
【図２６】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２５以降の途中までの説明図である。
【図２７】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２６以降の途中までの説明図である。
【図２８】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２７以降の途中までの説明図である。
【図２９】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２８以降の途中までの説明図である。
【図３０】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図２９以降の途中までの説明図である。
【図３１】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３０以降の途中までの説明図である。
【図３２】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３１以降の途中までの説明図である。
【図３３】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３２以降の途中までの説明図である。
【図３４】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３３以降の途中までの説明図である。
【図３５】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３４以降の途中までの説明図である。
【図３６】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３５以降の途中までの説明図である。
【図３７】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３６以降の途中までの説明図である。
【図３８】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３７以降の途中までの説明図である。
【図３９】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３８以降の途中までの説明図である。
【図４０】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図３９以降の途中までの説明図である。
【図４１】本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４０以降の説明図である。
【図４２】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の途中までの説明図である。
【図４３】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４２以降の途中までの説明図である。
【図４４】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４３以降の途中までの説明図である。
【図４５】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４４以降の途中までの説明図である。
【図４６】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４５以降の途中までの説明図である。
【図４７】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４６以降の途中までの説明図である。
【図４８】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４７以降の途中までの説明図である。
【図４９】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４８以降の途中までの説明図である。
【図５０】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図４９以降の途中までの説明図である。
【図５１】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図５０以降の途中までの説明図である。
【図５２】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図５１以降の途中までの説明図である。
【図５３】本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程の図５２以降の説明図である。
【図５４】従来のチャープ制御直接変調半導体レーザの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
ここで、図１乃至図４を参照して、本発明の実施の形態のチャープ制御半導体レーザを説明する。本発明の実施の形態のチャープ制御半導体レーザは、回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部１と、信号光の出射方向に対して回折格子の稜線が３０°〜６０°の角度の範囲で傾斜した回折格子を備えた傾斜回折格子部２を備えている。また、傾斜回折格子部２の信号光の出射側には、信号光が導波する主導波路に対して回折格子の稜線が９０°の角度となる回折格子を備えた波長フィルタ部３を備えている。
【００１８】
図１は、レーザ部１として、分布帰還型レーザの少なくとも信号光の出射側に分布ブラッグ反射器４を備えた分布反射型レーザを用いた場合の概念的平面図であり、ここでは、両側に分布ブラッグ反射器４，５を備えた例として示している。分布帰還型レーザの回折格子周期と分布ブラッグ反射器の回折格子周期は同じΛ０である。波長フィルタ部３の回折格子周期はΛ１であり、Λ１＞Λ０とする。また、傾斜回折格子部２の信号光の伝搬方向の回折格子周期Λ２は、Λ２＝Λ１・２１／２とする。
【００１９】
図２（ａ）は、波長フィルタ部３の透過特性図である。透過率がレーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して０％〜２５％となり、レーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して７５％〜１００％となるように、Λ１を設定する。
【００２０】
図２（ｂ）は傾斜回折格子部２における反射特性図である。無変調時の発振波長λｏｆｆに対して３５％〜１００％となり、レーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して０％以上１０％以下となるように、Λ２を設定する。
【００２１】
図２（ｃ）は、レーザ部１の前方に設けた分布ブラッグ反射器４の反射特性図である。無変調時の発振波長λｏｆｆ及びレーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対してほぼ同程度の７０％程度の反射率を有している。
【００２２】
図３は、レーザ部１として、分布帰還型レーザを用いた場合の概念的平面図であり、ここでは、傾斜回折格子部２との間に戻り光低減のために光アイソレータ６を設けた例を示している。なお、傾斜回折格子部２の反射率を大きくすれば、光アイソレータ６を設けなくともレーザ部１への戻り光を５％以下にすることは可能である。ここでも、分布帰還型レーザの回折格子周期はΛ０で、波長フィルタ部３の回折格子周期はΛ１であり、傾斜回折格子部２の信号光の伝搬方向の回折格子周期はΛ２であり、Λ１＞Λ０、Λ２＝Λ１・２１／２とする。
【００２３】
図４（ａ）は、波長フィルタ部３の透過特性図である。透過率がレーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して０％〜２５％となり、レーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して７５％〜１００％となるように、Λ１を設定する。
【００２４】
図４（ｂ）は傾斜回折格子部２における反射特性図である。無変調時の発振波長λｏｆｆに対して３５％〜１００％となり、レーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して０％以上１０％以下となるように、Λ２を設定する。
【００２５】
図５は、レーザ部１として、分布帰還型レーザを用いた場合の概念的平面図であり、ここでは、傾斜回折格子部２の反射率を大きくして、光アイソレータを設けなくともレーザ部１への戻り光を５％以下にするようにしたものである。ここでも、分布帰還型レーザの回折格子周期はΛ０で、波長フィルタ部３の回折格子周期はΛ１であり、傾斜回折格子部２の信号光の伝搬方向の回折格子周期はΛ２であり、Λ１＞Λ０、Λ２＝Λ１・２１／２とする。
【００２６】
図６（ａ）は、波長フィルタ部３の透過特性図である。透過率がレーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して０％〜２５％となり、レーザの無変調時の発振波長λｏｆｆに対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して７５％〜１００％となるように、Λ１を設定する。
【００２７】
図６（ｂ）は傾斜回折格子部２における反射特性図である。無変調時の発振波長λｏｆｆに対して７０％〜１００％となり、レーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長λｏｎに対して０％以上１０％以下となるように、Λ２を設定する。
【００２８】
また、図１、図３或いは図５に示すように、傾斜回折格子部２において生じる回折光の導波する分岐導波路７，８が主導波路に接続される。また、図１或いは図３に示すように、分岐導波路７，８の主導波路から３μｍ以上離れた位置に光吸収層を備えた受光部９，１０を設けることが望ましい。なお、３μｍ以下の距離に受光部９，１０を配置すると、主導波路を導波する信号光のエンべロープ部分を吸収する虞がある。
【００２９】
また、波長フィルタ部３及び傾斜回折格子部２には電流注入或いは電圧印加のための電極を設けることが望ましく、電流注入或いは電圧印加によって、波長フィルタ部３及び傾斜回折格子部２の屈折率を制御することができる。
【００３０】
レーザ部１が分布ブラッグ反射器を有するレーザであるか、或いは、レーザ部１が分布ブラッグ反射器を有しないレーザであって、レーザ部１に設けた回折格子が位相シフト領域を有する回折格子の場合には、レーザ部１の出射側と反対側の端面と、波長フィルタ部３の出射側の端面に無反射コート膜を設けることが望ましい。
【００３１】
また、レーザ部１が分布ブラッグ反射器を有しないレーザであって、レーザ部１に設けた回折格子が周期が均一な回折格子の場合には、レーザ部１の出射側と反対側の端面に反射率が４０％以上１００％以下の高反射コート膜を設けることによって光出力を増大させることが可能になる。なお、波長フィルタ部３の出射側の端面には無反射コート膜を設けることが望ましい。
【００３２】
本発明の実施の形態においては、レーザ部１、傾斜回折格子部２及び波長フィルタ部３をほぼ同じ材料系でモノリシックに形成しているので、温度が変化してもレーザ部１や波長フィルタ部３等のそれぞれの波長の相対関係をほぼ一定に保つことができる。その結果、チャープ制御半導体レーザ（ＣＭＬ）としても動作が可能になる。
【００３３】
また、受光部９，１０を設けた場合には、２つの受光部９，１０で受信する信号を制御信号として用いることにより、更なる精密な波長制御や光出力モニタが可能になる。また、波長フィルタ部３へ入射前の信号光の変動と波長フィルタ部３を経由した信号光の変動の両方を同時にモニタ可能なため、レーザ部１に起因する変動と波長フィルタ部３に起因する変動を区別することが可能となり、フィードバック制御をより精密に行なえる。
【００３４】
以上の構成を用いることで従来の直接変調レーザモジュールとほぼ同じフォームファクターが実現でき、チャープ・マネジメント直接変調レーザのコストダウンと小型化が可能となる。
【実施例１】
【００３５】
次に、図７乃至及び図２２を参照して、本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザの製造工程を説明する。図７に示すように、まず、ｎ型ＩｎＰ基板３１の表面に電子ビームレジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製商品型番）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子マスク３２１，３２２，３２３を形成する。
【００３６】
ここで、ＤＲレーザ部となる回折格子マスク３２１の回折格子周期は２３９．４０８ｎｍで、領域長は２２５μｍとする。波長フィルタ兼アイソレータ部となる斜め４５°の回折格子マスク３２２の回折格子周期は３３９．７１０ｎｍで、領域長は１００μｍとする。波長フィルタ部となる回折格子マスク３２３の回折格子周期は２３９．２８４ｎｍで、領域長は４５０μｍであり、その領域の中央とそこから両側に１５０μｍ離れた位置にπラジアン（λ／４）の位相シフトを配置する。
【００３７】
次いで、図８示すように、このレジスト回折格子３２１，３２２，３２３をマスクとしてエタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板３１の表面に回折格子パターン３３１，（３３２），３３２を転写する。このときの回折格子の深さは１２０ｎｍである。
【００３８】
次いで、図９に示すように、回折格子マスク３２１，３２２，３２３を剥離する。次いで、図１０に示すように、全面に、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いてｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層３４、ｎ型ＩｎＰ層３５、量子井戸活性層３６及びｐ型ＩｎＰクラッド層３７を積層する。
【００３９】
ｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層３４は、組成波長が１.２５μｍで厚さを１６０ｎｍとし、ｎ型ＩｎＰ層３５の厚さは２０ｎｍとし、ｐ型ＩｎＰクラッド層３７の厚さは２００ｎｍとする。また、量子井戸活性層３６は、厚さが６ｎｍで圧縮歪量が１．２％のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ井戸層と、組成波長が１.２５μｍで厚さが１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓバリア層を交互に積層して形成する。アンドープＡｌＧａＩｎＡｓ井戸層の層数は１２層であり、発光波長は１５５０ｎｍである。
【００４０】
また、この量子井戸活性層３６は波長組成が１．１５μｍで、厚さが２０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ-ＳＣＨ（光閉込層）で挟まれている。次いで、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて 全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜３８を堆積する。
【００４１】
次いで、図１１に示すようにフォトリソグラフィを用いて、ＤＲレーザの活性領域となる長さが７５μｍの領域を覆うようにＳｉＯ２膜３８をエッチングしてＳｉＯ２マスク３９を形成する。次いで、図１２に示すように、ＳｉＯ２マスク３９をエッチングマスクとして、ｐ型ＩｎＰクラッド層３７からｎ型ＩｎＰ層３５の表面までエッチングする。
【００４２】
次いで、図１３に示すように、ＳｉＯ２マスク３９を選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、組成波長１．３５μｍ、厚さ２１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ層４０及び厚さ２００ｎｍでＺｎドープのｐ型ＩｎＰ層４１を順次成長する。このとき、選択成長効果によってＳｉＯ２マスク３９の上には成長せずエッチングによって除去された部分にのみ成長する。次いで、図１４に示すように、ＳｉＯ２マスク３９を剥離したのち、再びＣＶＤ法を用いて、全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜４２を堆積する。
【００４３】
次いで、図１５に示すように、フォトリソグラフィを用いて、ＳｉＯ２膜４２の表面に受光素子を形成する領域の真上に６０μｍ角の穴４３１，４３２を形成する。次いで、図１６に示すように、穴４３１，４３２を形成したＳｉＯ２膜４２をエッチングマスクとしてｎ型ＩｎＰ層３５に達するまでエッチングして穴４４１，４４２を形成する。
【００４４】
次いで、図１７に示すように、ＳｉＯ２膜４２を選択成長マスクとして、ＭＯＶＥＰ法により穴４４１，４４２の中に厚さ２１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓ層４５１，４５２及び厚さ２００ｎｍのＺｎドープｐ型ＩｎＰ層４６１，４６２を順次成長する。
【００４５】
次いで、図１８に示すように、ＳｉＯ２膜４２を剥離したのち、再び、ＭＯＶＰＥ法を用いて、全面に厚さが２．５μｍのＺｎドープのｐ型ＩｎＰクラッド層４７、厚さが３００ｎｍのＺｎドープのｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層４８を順次成長させる。次いで、ＣＶＤ法を用いて全面に厚さが４００ｎｍのＳｉＯ２膜４９を堆積する。
【００４６】
次いで、図１９に示すように、フォトリソグラフィにより、幅１．５μｍの十字型のＳｉＯ２マスク５０を形成する。この十字型のＳｉＯ２マスク５０は、その十字の交点が４５°傾斜した回折格子３３２の直上になり、横に延びた腕の部分が受光層となるアンドープＧａＩｎＡｓ層４５１，４５２の真上に位置するように形成する。
【００４７】
次いで、図２０に示すように、ＳｉＯ２マスク５０をエッチングマスクとしてドライエッチングによりｎ型ＩｎＰ基板３１を０.７μｍ掘り込んだ深さまでエッチングして十字状のメサを形成する。
【００４８】
次いで、図２１に示すように、ＳｉＯ２マスク５０を選択成長マスクとしてＭＯＶＰＥ法により、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層５１を成長させて、十字状のメサを埋め込む。
【００４９】
次いで、図２２に示すように、ＳｉＯ２マスク５０をフッ酸で除去する。次いで、領域長２２５μｍのＤＲレーザ部の活性領域となる部分、４５°斜め回折格子フィルタの部分、波長フィルタ部分、２個の受光素子となる部分以外のｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層４８を通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて除去する。
【００５０】
次いで、全面にＳｉＯ２膜からなるパッシベーション膜５２を形成し、先ほどの手順で残したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層４８の部分のみに窓を開けるように通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いてパッシベーション膜５２を選択的に除去する。
【００５１】
次いで、パッシベーション膜５２から露出したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層４８にｐ側電極５３１，５３２，５３３，５３４，５３５を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基板３１の裏面にｎ側電極５４を形成する。 次いで、ＤＲレーザ部の露出端面及び波長フィルタ部の露出端面に無反射コート膜５５１，５５２を形成することで本発明の実施例１のチャープ制御半導体レーザが完成する。
【００５２】
この実施例１のチャープ制御半導体レーザにおいては、波長フィルタ部の透過特性、４５°回折格子フィルタ部の透過特性、ＤＲレーザ部の前側ＤＢＲの反射特性は、上述の図２（ａ）に示したような特性となる。したがって、無変調時に１５５０ｎｍで発振するＤＲレーザ部を４０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃで直接変調すると、出力端において波長１５５０ｎｍのオフレベルの信号光は１０％以下しか出力されず、波長１５４９．８４ｎｍのオンレベルの信号光はほとんどカットされずに出力される。これによりＣＭＬ動作が実現されるため、長距離伝送が可能となる。なお、変調時には変調速度の半分のＤＣチャープ（ａｄｉａｂａｔｉｃ ｃｈｉｒｐ）を与えるような駆動条件を用いてレーザを動作させる。
【００５３】
また、２つの受光素子の一方にはＤＲレーザ部からのオフレベルの信号光の一部が導かれ、もう一方には波長フィルタ部から反射された光の一部が導かれる。したがって、２つの受光素子から出力される電気信号の変動を検知することで、ＤＲレーザ部と波長フィルタ部の間の相対的な波長変動を検知できる。その結果に基づいて、波長フィルタ部に装荷した電極５３３に電流注入或いは逆バイアスの印加によって波長フィルタ部の波長特性をチューニングすることで、ＤＲレーザ部と波長フィルタ部の相対的波長関係を一定に保つことが可能となる。
【実施例２】
【００５４】
次に、図２３乃至図４１を参照して、本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザの製造工程を説明する。図２３に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板６１の表面に電子ビームレジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製商品型番）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子マスク６２１，６２２，６２３を形成する。
【００５５】
ここで、ＤＦＢレーザ部となる回折格子マスク６２１の回折格子周期は２３９．５９３ｎｍで、領域長は１５０μｍであり、領域の中央にはπラジアン（λ／４）の位相シフトが配置されている。波長フィルタ兼ディテクタへの光分岐ミラーとなる斜め４５°の回折格子マスク６２２の回折格子周期は３３９．７１０ｎｍで、領域長は１００μｍである。波長フィルタ部となる回折格子マスク６２３の回折格子周期は２３９．５０８ｎｍ で、領域長は３００μｍであり、その領域の中央とそこから両側に１００μｍ離れた位置にπラジアンの位相シフトが配置されている。
【００５６】
次いで、図２４に示すように、回折格子マスク６２１，６２２，６２３をエッチングマスクとして、エタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチングを用いて、ｎ型ＩｎＰ基板６１の表面に回折格子パターン６３１，（６３２），６３３を転写する。このときの回折格子の深さは１２０ｎｍである。
【００５７】
次いで、図２５に示すように、回折格子マスク６２１，６２２，６２３を剥離する。次いで、図２６に示すように、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層６４、ｎ型ＩｎＰ層６５、量子井戸活性層６６及びｐ型ＩｎＰクラッド層６７を積層する。
【００５８】
ｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層６４は、組成波長が１.２５μｍで厚さを１６０ｎｍとし、ｎ型ＩｎＰ層６５の厚さは２０ｎｍとし、ｐ型ＩｎＰクラッド層６７の厚さは２００ｎｍとする。また、量子井戸活性層６６は、厚さが４．２ｎｍで圧縮歪量が１．２％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ井戸層と、組成波長が１.２５μｍで厚さが１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層を交互に積層して形成する。アンドープＧａＩｎＡｓＰ井戸層の層数は１５層であり、発光波長は１５５０ｎｍである。
【００５９】
また、この量子井戸活性層６６は波長組成が１．１５μｍで、厚さが２０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ-ＳＣＨ（光閉込層）で挟まれている。次いで、通常のＣＶＤ法を用いて 全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜６８を堆積する。
【００６０】
次いで、図２７に示すようにフォトリソグラフィを用いて、ＤＦＢレーザの活性領域となる長さが１５０μｍの領域を覆うようにＳｉＯ２膜６８をエッチングしてＳｉＯ２マスク６９を形成する。次いで、図２８に示すように、ＳｉＯ２マスク６９をエッチングマスクとして、ｐ型ＩｎＰクラッド層６７からｎ型ＩｎＰ層６５表面までエッチングする。
【００６１】
次いで、図２９に示すように、ＳｉＯ２マスク６９を選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、厚さ２１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓ層７０及び厚さ２００ｎｍでＺｎドープのｐ型ＩｎＰ層７１を順次成長する。このとき、選択成長効果によってＳｉＯ２マスク６９の上には成長せずエッチングによって除去された部分にのみ成長する。
【００６２】
次いで、図３０に示すように、ＳｉＯ２マスク６９を剥離したのち、再び、ＣＶＤ法を用いて、全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜７２を堆積する。次いで、フォトリソグラフィを用いて、ＳｉＯ２膜７２の表面に光アイソレータを形成する部分に、長さ７５μｍ、幅３μｍの穴７３を形成する。
【００６３】
次いで、図３１に示すように、穴７３を形成したＳｉＯ２膜７２をエッチングマスクとしてドライエッチングにより、アンドープＧａＩｎＡｓ層７０の側面が４５°になるようにｎ型ＩｎＰ基板６１に達するまでエッチングして傾斜穴７４を形成する。次いで、図３２に示すように、ＳｉＯ２膜７２を選択成長マスクとして、ＭＯＶＥＰ法により傾斜穴７４の中に厚さ４１０ｎｍのアンドープＩｎＰ層７５を成長させる。
【００６４】
次いで、図３３に示すように、ＳｉＯ２膜７２を剥離したのち、再び、ＣＶＤ法を用いて、全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜７６を堆積する。次いで、図３４に示すように、ＳｉＯ２膜７６にフォトリソグラフィを用いて、ＤＦＢレーザ部、光アイソレータ部、２つの受光素子部を保護するＳｉＯ２マスク７７を形成する
【００６５】
次いで、図３５に示すように、ＳｉＯ２マスク７７をエッチングマスクとして、ｎ型ＩｎＰ基板６１が露出するまでエッチングする。次いで、図３６に示すように、ＳｉＯ２マスク７７を選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、組成波長１．３５μｍ、厚さ２１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層７８及び厚さ２００ｎｍでＺｎドープのｐ型ＩｎＰ層７９を順次成長する。
【００６６】
次いで、図３７に示すように、ＳｉＯ２マスク７７を剥離したのち、ＭＯＶＰＥ法を用いて，全面に厚さが２．５μｍのＺｎドープのｐ型ＩｎＰクラッド層８０、厚さが３００ｎｍのＺｎドープのｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層８１を順次成長させる。次いで、ＣＶＤ法を用いて全面に厚さが４００ｎｍのＳｉＯ２膜８２を堆積する。
【００６７】
次いで、図３８に示すように、フォトリソグラフィにより、幅１．５μｍの十字型のＳｉＯ２マスク８３を形成する。この十字型のＳｉＯ２マスク８３は、その十字の交点が４５°傾斜した回折格子６３２の直上になり、横に延びた腕の部分が受光層となるアンドープアンドープＧａＩｎＡｓ層７０の真上に位置するように形成する。
【００６８】
次いで、図３９に示すように、ＳｉＯ２マスク８３をエッチングマスクとしてドライエッチングによりｎ型ＩｎＰ基板６１を０.７μｍ掘り込んだ深さまでエッチングして十字状のメサを形成する。
【００６９】
次いで、図４０に示すように、ＳｉＯ２マスク８３を選択成長マスクとしてＭＯＶＰＥ法により、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層８４を成長させて、十字状のメサを埋め込む。
【００７０】
次いで、図４１に示すように、ＳｉＯ２マスク８３をフッ酸で除去する。次いで、領域長１５０μｍのＤＦＢレーザ部、４５°斜め回折格子フィルタの部分、波長フィルタ部分、２個の受光素子となる部分以外のｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層８１を通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて除去する。
【００７１】
次いで、全面にＳｉＯ２膜からなるパッシベーション膜８５を形成し、先ほどの手順で残したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層８１の部分のみに窓を開けるように通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いてパッシベーション膜８５を選択的に除去する。
【００７２】
次いで、パッシベーション膜８５から露出したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層８１にｐ側電極８６１，８６２，８６３，８６４，８６５を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基板６１の裏面にｎ側電極８７を形成する。 次いで、ＤＦＢレーザ部の露出端面及び波長フィルタ部の露出端面に無反射コート膜８８１，８８２を形成することで本発明の実施例２のチャープ制御半導体レーザが完成する。
【００７３】
この実施例２のチャープ制御半導体レーザにおいては、波長フィルタの透過特性、４５°回折格子フィルタの透過特性が図４に示すような特性となる。したがって、無変調時に１５５０ｎｍで発振するＤＦＢレーザ部を４０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃで直接変調すると、出力端において波長１５５０ｎｍのオフレベルの信号光は１０％以下しか出力されない。一方、波長１５４９．８４ｎｍのオンレベルの信号光はほとんどカットされずに出力される。これによりＣＭＬ動作が実現されるため、長距離伝送が可能となる。なお、変調時には変調速度の半分のＤＣチャープ（ａｄｉａｂａｔｉｃ ｃｈｉｒｐ）を与えるような駆動条件を用いてレーザを動作させる。
【００７４】
また、２つの受光素子の一方にはＤＦＢレーザ部からのオフレベルの信号光の一部が、もう一方には波長フィルタ部から反射された光の一部が導かれる。したがって、２つの受光素子から出力される電気信号の変動を検知することで、ＤＦＢレーザ部と波長フィルタ部の間の相対的な波長変動を検知できる。
【００７５】
検出結果に基づいて、波長フィルタ部に装荷した電極８６３に電流注入、或いは逆バイアスの印加によって波長フィルタ部の波長特性をチューニングすることで、ＤＦＢレーザ部と波長フィルタ部の相対的波長関係を一定に保つことが可能となる。なお、この実施例の場合には光アイソレータを用いているので、このチャープ制御半導体レーザを用いた光モジュール等の内部にはチャープ制御半導体レーザに磁場を印加する永久磁石等を用いる必要がある。
【実施例３】
【００７６】
次に、図４２乃至図５３を参照して、本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザの製造工程を説明する。まず、図４２に示すように、まず、ｎ型ＩｎＰ基板９１の表面に電子ビームレジスト（ＺＥＰ５２０：日本ゼオン製商品型番）を塗布し、電子ビーム露光法により回折格子マスク９２１，９２２，９２３を形成する。
【００７７】
ここで、ＤＦＢレーザの部分となる回折格子マスク９２１の回折格子周期は２３９．５９３ｎｍで、領域長は１５０μｍで、中央にはπラジアンの位相シフトを配置する。波長フィルタとアイソレータの部分となる斜め４５°の回折格子マスク９２２の回折格子周期は３３９．７１０ｎｍで、領域長は１５０μｍとする。波長フィルタの部分となる回折格子マスク９２３の回折格子周期は２３９．５０８ｎｍで、領域長は３００μｍであり、その領域の中央とそこから両側に１００μｍ離れた位置にπラジアンの位相シフトを配置する。
【００７８】
次いで、図４３に示すように、このレジスト回折格子９２１，９２２，９２３をマスクとしてエタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチングを用いて、ｎ型ＩｎＰ基板９１の表面に回折格子パターン９３１，（９３２），９３２を転写する。このときの回折格子の深さは１２０ｎｍである。
【００７９】
次いで、図４４に示すように、回折格子マスク９２１，９２２，９２３を剥離する。次いで、図４５に示すように、全面に、ＭＯＶＰＥ法を用いてｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層９４、ｎ型ＩｎＰ層９５、量子井戸活性層９６及びｐ型ＩｎＰクラッド層９７を積層する。
【００８０】
ｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層９４は、組成波長が１.２５μｍで厚さを１６０ｎｍとし、ｎ型ＩｎＰ層９５の厚さは２０ｎｍとし、ｐ型ＩｎＰクラッド層９７の厚さは２００ｎｍとする。また、量子井戸活性層９６は、厚さが４．２ｎｍで圧縮歪量が１．２％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ井戸層と、組成波長が１.２５μｍで厚さが１０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓバリア層を交互に積層して形成する。アンドープＧａＩｎＡｓＰ井戸層の層数は１５層であり、発光波長は１５５０ｎｍである。
【００８１】
また、この量子井戸活性層９６は波長組成が１．１５μｍで、厚さが２０ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ-ＳＣＨ（光閉込層）で挟まれている。次いで、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて 全面に厚さが３００ｎｍのＳｉＯ２膜９８を堆積する。
【００８２】
次いで、図４６に示すようにフォトリソグラフィを用いて、ＤＦＢレーザの活性領域となる長さが１５０μｍの領域を覆うようにＳｉＯ２膜９８をエッチングしてＳｉＯ２マスク９９を形成する。次いで、図４７に示すように、ＳｉＯ２マスク９９をエッチングマスクとして、ｐ型ＩｎＰクラッド層９７からｎ型ＩｎＰ層９５表面までエッチングする。
【００８３】
次いで、図４８に示すように、ＳｉＯ２マスク９９を選択成長マスクとして、ＭＯＶＰＥ法により、組成波長１．３５μｍ、厚さ２１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１００及び厚さ２００ｎｍでＺｎドープのｐ型ＩｎＰ層１０１を順次成長する。
【００８４】
次いで、図４９に示すように、ＳｉＯ２マスク９９を剥離したのち、再び、ＭＯＶＰＥ法を用いて，全面に厚さが２．５μｍのＺｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層１０２、厚さが３００ｎｍのＺｎドープのｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１０３を順次成長させる。次いで、ＣＶＤ法を用いて全面に厚さが４００ｎｍのＳｉＯ２膜１０４を堆積する。
【００８５】
次いで、図５０に示すように、フォトリソグラフィにより、レーザの共振器方向の幅が１．５μｍで、それと直交する方向の幅が１５０μｍの十字型のＳｉＯ２マスク１０５を形成する。この十字型のＳｉＯ２マスク１０５は、その十字の交点が４５°傾斜した回折格子９３２の直上になる。
【００８６】
次いで、図５１に示すように、ＳｉＯ２マスク１０５をエッチングマスクとしてドライエッチングによりｎ型ＩｎＰ基板９１を０.７μｍ掘り込んだ深さまでエッチングして十字状のメサを形成する。次いで、図５２に示すように、ＳｉＯ２マスク１０５を選択成長マスクとしてＭＯＶＰＥ法により、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層１０６を成長させて、十字状のメサを埋め込む。
【００８７】
次いで、図５３に示すように、ＳｉＯ２マスク１０５をフッ酸で除去する。次いで、領域長１５０μｍのＤＦＢレーザ部の活性領域となる部分、４５°斜め回折格子フィルタの部分、前端面の波長フィルタ部分となる部分以外のｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１０３を通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて除去する。
【００８８】
次いで、全面にＳｉＯ２膜からなるパッシベーション膜１０７を形成し、先ほどの手順で残したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１０３の部分のみに窓を開けるように通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いてパッシベーション膜１０７を選択的に除去する。
【００８９】
次いで、パッシベーション膜１０７から露出したｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１０３にｐ側電極１０８１，１０８２，１０８３を形成するとともに、ｎ型ＩｎＰ基板９１の裏面にｎ側電極１０９を形成する。 次いで、ＤＦＢレーザ部の露出端面及び波長フィルタ部の露出端面に無反射コート膜１１０１，１１０２を形成することで本発明の実施例３のチャープ制御半導体レーザが完成する。
【００９０】
この実施例３のチャープ制御半導体レーザにおいては、波長フィルタの透過特性、４５°回折格子フィルタの透過特性は図６に示すような特性となる。したがって、無変調時に１５５０ｎｍで発振するＤＦＢレーザ部を４０Ｇｂｉｔ／ｓｅｃで直接変調すると、出力端において波長１５５０ｎｍのオフレベルの信号光は１０％以下しか出力されない。一方、波長１５４９．８４ｎｍのオンレベルの信号光はほとんどカットされずに出力される。これによりＣＭＬ動作が実現されるため、長距離伝送が可能となる。なお、変調時には変調速度の半分のＤＣチャープ（ａｄｉａｂａｔｉｃ ｃｈｉｒｐ）を与えるような駆動条件を用いてレーザを動作させる。
【００９１】
なお、上記の実施例１は量子井戸活性層をＡｌＧａＩｎＡｓ系で構成し、実施例２ではＧａＩｎＡｓＰ系で構成し、実施例３では ＧａＩｎＡｓＰ系井戸層とＡｌＧａＩｎＡｓ系バリア層で構成しているが、互いに異なった量子井戸活性層を用いても良い。さらに、活性領域は量子井戸構造に限られるものではなく、バルク半導体を用いても良い。
【００９２】
また、ペルチェ素子などによって素子温度が一定に保たれるような使用環境に対しては２つの受光素子部分がなくても各領域の相対的な波長関係は保たれるため、この素子の動作に問題ないことは明白である。
【００９３】
また、実施例２及び実施例３においてはＤＦＢレーザを用いているが、実施例１と同様に、ＤＲレーザを用いても同様の効果が得られるとは明白である。また、実施例１においては回折格子に位相シフトのない構造を用いているが、任意の量の位相シフトを任意の位置に配置する設計自由度があることは明白である。
【００９４】
また、実施例２においては回折格子に値がπラジアンの位相シフトを有する構造を用いているが、位相シフトの量や位置に設計自由度があることは明白である。さらに、位相シフトがない構造にしても後ろ端面側に高反射膜を設置すれば単一モードで発振させることが可能であることも明白である。
【００９５】
また、ＤＲレーザ、ＤＦＢレーザの活性領域や分布反射鏡の長さは実施例に記載の数値に縛られるものでは無く、要求される素子特性に対して設計自由度があるのも明白である。また、回折格子周期の、光導波方向に沿ったそれぞれの機能部分における違いについても実施例に記載の数値に縛られるものではない。
【００９６】
さらに、波長フィルタ部には３個の位相シフトを導入した構造を用いているが、位相シフトの位置や値、その有無に関しても素子設計次第では自由度があることは明白である。４５°回折格子についても、その角度は４５°に限られるものではなく、３０°から６０°の範囲に設定され、受光素子による制御が必要な場合には該回折格子によって回折される光を導波する導波路が回折角の方向に作り付けられていれば良い。
【００９７】
また、上記の各実施例では ｎ型半導体基板を用いているが、ｐ型半導体基板を用いても良いものであり、その場合には、基板上に成長する各半導体層の導電型を逆にすれば良い。また、半絶縁性の基板上に作製しても良いし、さらには、例えば、シリコン基板の上に貼り合わせの方法で作製しても同様の効果が得られることは明白である。
【００９８】
また、埋め込み構造に関しても実施例ではＦｅドープの半絶縁性材料を用いた電流狭窄埋め込み構造を用いているが、ｐｎｐｎ サイリスタ構造の電流狭窄構造を適用しても良い。さらに、本実施例では埋め込み型の導波路の例を示しているが、リッジ型導波路など、他の導波路構造のレーザにも適用可能であることは明白である。
【００９９】
また、上記の各実施例においては回折格子の構造に関しても表面回折格子構造を採用しているが、埋め込み型の回折格子構造を適用しても良い。また、上記の各実施例では活性層に対して基板側に回折格子構造を装荷しているが、基板と反対側の成長層側に回折格子を装荷しても同様の効果が得られることは明白である。
【０１００】
また、上記の各実施例においては素子全体の回折格子の結合係数の値は同じとしているが、素子設計によっては異なっていても何ら構わない。また、上記の各実施例においては回折格子の山谷比が５０％の構造を示しているが、素子の設計によってはその山谷比が変化していても良い。
【０１０１】
ここで、実施例１乃至実施例３を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。
（付記１）回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部と前記レーザ部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光の導波方向に対して回折格子の稜線が３０°〜６０°の角度の範囲で傾斜した回折格子を備えた傾斜回折格子部と、前記傾斜回折格子部の信号光の出射側に設けられ、前記信号光が導波する主導波路に対して回折格子の稜線が９０°の角度となる回折格子を備えた波長フィルタ部とを有することを特徴とするチャープ制御半導体レーザ。
（付記２）前記回折格子を装荷した活性領域を備えたレーザ部が、分布帰還型レーザ、或いは、分布帰還型レーザの少なくとも前記信号光の出射側に分布ブラッグ反射器を備えた分布反射型レーザのいずれかからなることを特徴とする付記１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記３）前記レーザ部と前記傾斜回折格子部との間に光アイソレータを有することを特徴とする付記１または付記２に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記４）前記傾斜回折格子部における反射率の波長依存性が、無変調時の発振波長に対して３５％以上１００％以下であり、且つ、レーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長に対して０％以上１０％以下となることを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。 
（付記５）前記波長フィルタ部における透過率の波長依存性が、レーザの無変調時の発振波長に対して０％以上２５％以下であり、且つレーザの無変調時の発振波長に対して変調周波数の半分に相当する波長だけ短波長の波長に対して７５％以上１００％以下となることを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記６）前記波長フィルタ部における波長に対する透過率が、レーザの無変調時の発振波長に対して０％以上２０％以下であることを特徴とする付記５に記載されたチャープ制御半導体レーザ。
（付記７）前記傾斜回折格子部において生じる回折光の導波する分岐導波路が前記主導波路に接続され、前記分岐導波路の前記主導波路から３μｍ以上離れた位置に光吸収層を備えた受光部を有することを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記８）前記波長フィルタ部及び前記傾斜回折格子部の少なくとも一方に、電流注入或いは電圧印加のための電極を有することを特徴とする付記１乃至付記７のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記９）前記レーザ部に設けた回折格子が位相シフト領域を有する回折格子であり、前記レーザ部の前記信号光の出射側と反対側の端面と、前記波長フィルタ部の出射側の端面に無反射コート膜を有することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
（付記１０）前記レーザ部に設けた回折格子が周期が均一な回折格子であり、前記波長フィルタ部の出射側の端面に無反射コート膜を有するとともに、前記レーザ部の前記信号光の出射側と反対側の端面に反射率が４０％以上１００％以下の高反射コート膜を有することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれか１に記載のチャープ制御半導体レーザ。
【符号の説明】
【０１０２】
１  レーザ部
２  傾斜回折格子部
３  波長フィルタ部
４，５  分布ブラッグ反射器
６  光アイソレータ
７，８  分岐導波路
９，１０  受光部
３１、６１，９１  ｎ型ＩｎＰ基板
３２１，３２２，３２３，６２１，６２２，６２３，９２１，９２２，９２３  回折格子マスク
３３１，３３２，３３３，６３１，６３２，６３３，９３１，９３２，９３３  回折格子パターン
３４，６４，９４  ｎ型ＧａＩｎＡｓＰガイド層
３５，６５，９５  ｎ型ＩｎＰ層
３６，６６，９６  量子井戸活性層
３７，６７，９７  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３８，６８，９８  ＳｉＯ２膜
３９，６９，９９  ＳｉＯ２マスク
４０，１００  アンドープＡｌＧａＩｎＡｓ層
４１，１０１  ｐ型ＩｎＰ層
４２  ＳｉＯ２膜
４３１，４３２  穴
４４１，４４２  穴
４５１，４５２  アンドープＧａＩｎＡｓ層
４６１，４６２  ｐ型ＩｎＰ層
４７，８０，１０２  ｐ型ＩｎＰクラッド層
４８，８１，１０３  ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層
４９，８２，１０４  ＳｉＯ２膜
５０，８３，１０５  ＳｉＯ２マスク
５１，８４，１０６  Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層
５２，８５，１０７  パッシベーション膜
５３１，５３２，５３３，５３４，５３５，８６１，８６２，８６３，８６４，８６５，１０８１，１０８２，１０８３  ｐ側電極
５４，８７，１０９  ｎ側電極
５５１，５５２，８８１，８８２，１１０１，１１０２  無反射コート膜
７０  アンドープＧａＩｎＡｓ層
７１  ｐ型ＩｎＰ層
７２  ＳｉＯ２膜
７３  穴
７４  傾斜穴
７５  アンドープＩｎＰ層
７６  ＳｉＯ２膜
７７  ＳｉＯ２マスク
７８  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
７９  ｐ型ＩｎＰ層
１１１  直接変調半導体レーザ
１１２  フィルタ
１１３  ＳＳＭＦ
１１４，１１５  フォトダイオード
１１６  ハーフミラー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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