(57)【要約】  半導体レーザ装置（５０）は、レーザ部（２１）と変調器部（２３）とを備えている。レーザ部（２１）は、半導体基板（１）に形成されかつレーザ部（２１）が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸した第一メサストライプ（２５）と、第一メサストライプ（２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（１）に形成された半絶縁性埋込層（７）と、半絶縁性埋込層（７）の表面に形成されたｎ型埋込層（８）と、ｎ型埋込層（８）及び第一メサストライプ（２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（９）と、を有する。変調器部（２３）は、半導体基板（１）に形成されかつ光軸の方向に延伸した第二メサストライプ（２５）と、第二メサストライプ（２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（１）に形成された半絶縁性埋込層（７）と、半絶縁性埋込層（７）及び第二メサストライプ（２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（９）と、を有する。
2019229799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第二メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第三メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記分離部の前記第三メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記吸収層、ｐ型クラッド層を有し、
前記吸収層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第四メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＩｎＰの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＡｌＩｎＡｓの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、光通信で利用される、電界吸収型変調器と半導体レーザが集積された半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋込型の電界吸収型（ＥＡ）変調器と半導体レーザが集積された半導体レーザ装置には、埋込層にＦｅ（鉄）がドープされた半絶縁性半導体層（Ｆｅ−ＩｎＰ層）を用いたものが開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。特許文献２の図３３（従来例）には、半導体レーザ部（領域Ｉ）、分離部（領域ＩＩ）、変調器部（領域ＩＩＩ）のメサ構造部の両脇にＦｅドープＩｎＰ半絶縁性半導体層（半絶縁性半導体層）及びｎ型ＩｎＰホールトラップ層（ｎ型埋込層）で埋め込まれており、かつｎ型ＩｎＰホールトラップ層の表面（ｎ型ＩｎＰ半導体基板と反対側の面）とメサ構造部の表面がｐ型ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）で覆われている半導体レーザ装置が開示されている。ｎ型ＩｎＰホールトラップ層は、ｐ型ＩｎＰクラッド層からＦｅドープＩｎＰ半絶縁性半導体層へのホール注入を防ぎ、レーザ効率を改善するために用いられている。【０００３】
特許文献１の第一例（図１）には、レーザ領域（レーザ部）のメサストライプの両側面がＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層（半絶縁性半導体層）で埋め込まれており、かつｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）の表面（ｎ−ＩｎＰ基板と反対側の面）とメサストライプの表面がｐ型のＩｎＰ層（ｐ型クラッド層）で覆われており、変調領域（変調器部）のメサストライプの両側面がＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層のみで埋め込まれている集積型光変調器（半導体レーザ装置）が開示されている。レーザ領域（レーザ部）のｎ型ＩｎＰバッファ層は、ｐ型のＩｎＰ層からＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層にホールの注入による光出力飽和を防止する、すなわちレーザ効率を改善するために用いられている。【０００４】
特許文献１の第二例（図２）には、レーザ領域（レーザ部）及び変調領域（変調器部）のメサストライプの両側面がＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層（半絶縁性半導体層）で埋め込まれており、かつメサストライプの表面及びメサストライプ近傍のＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層において、一部除去されたｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）とｐ型のＩｎＰ層（ｐ型クラッド層）で覆われている集積型光変調器（半導体レーザ装置）が開示されている。ｎ型ＩｎＰバッファ層とｐ型のＩｎＰ層の構造は、メサストライプの表面外周部とその外側のＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層の表面にｎ型ＩｎＰバッファ層が形成され、メサストライプの表面中央部及びｎ型ＩｎＰバッファ層の表面をｐ型のＩｎＰ層が覆っている構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１９２７８７号公報（図１、図２）
【特許文献２】特開平１０−３３５７５１号公報（図３３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の半導体レーザ装置に示された従来例は、メサ構造部の両脇をＦｅドープＩｎＰ半絶縁性半導体層（半絶縁性半導体層）で覆うと共に、ＦｅドープＩｎＰ半絶縁性半導体層の表面にｎ型ＩｎＰホールトラップ層（ｎ型埋込層）を覆うことによりレーザ効率改善を行っていた。しかし、変調器部のｎ型ＩｎＰホールトラップ層（ｎ型埋込層）は、その上部のｐ型ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）との界面で寄生容量が生じ、高周波特性が悪化してしまう問題があった。【０００７】
特許文献１の第一例の半導体レーザ装置（集積型光変調器）は、変調器部（変調器領域）にｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）が無い構造であるため、レーザ領域（レーザ部）において上部にｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）があっても装置全体のｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）とｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）との間の寄生容量は低減できる。しかし、レーザ領域（レーザ部）と変調領域（変調器部）との間に段差が形成されており、この段差による光損失が発生し、かつ、レーザ領域（レーザ部）のｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）が変調領域（変調器部）のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）より高い位置にあり、レーザ活性層から離れているため、レーザ領域（レーザ部）の電流ブロック効果が弱く、注入電流に対する光出力効率が悪い問題があった。【０００８】
また、特許文献１の第二例の半導体レーザ装置のように、変調器部にメサストライプを形成してｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）の一部を除去する構造では、特許文献２の半導体レーザ装置に示された従来例に比べて、変調器部におけるｎ型ＩｎＰバッファ層（ｎ型埋込層）とｐ型のＩｎＰ層（ｐ型クラッド層）との間の寄生容量は低減できるが、それでも大きな寄生容量として残っており、高周波特性の改善は不十分であった。【０００９】
本願明細書に開示される技術は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、変調部におけるメサストライプを埋める半絶縁性半導体層を含む埋込層とｐ型クラッド層との間の寄生容量が小さく或いはなく、レーザ部と変調器部の接続部での光損失が小さく、注入電流に対する光出力効率が高い半導体レーザ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置は、レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成されている。レーザ部は、半導体基板に形成されかつレーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、ｎ型埋込層及び第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。変調器部は、半導体基板に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層及び第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置は、変調器部のｐ型クラッド層が半絶縁性埋込層及び第二メサストライプの表面を覆っているので、変調部におけるメサストライプを埋める半絶縁性半導体層を含む埋込層とｐ型クラッド層との間の寄生容量を従来よりも小さくでき、光損失を小さくでき、光出力効率を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図である。
【図３】図１の半導体レーザ装置における分離部の断面図である。
【図４】図１の半導体レーザ装置における変調器部の断面図である。
【図５】実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図６】図５の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図である。
【図７】図５の半導体レーザ装置における分離部の断面図である。
【図８】図５の半導体レーザ装置における変調器部の断面図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１０】図９の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図である。
【図１１】図９の半導体レーザ装置における分離部の断面図である。
【図１２】図９の半導体レーザ装置における変調器部の断面図である。
【図１３】図９の半導体レーザ装置におけるスポットサイズ変換器部の断面図である。
【図１４】図９の半導体レーザ装置における他の分離部の断面図である。
【図１５】図９の半導体レーザ装置における他の変調器部の断面図である。
【図１６】図９の半導体レーザ装置における他のスポットサイズ変換器部の断面図である。
【図１７】実施の形態４に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１８】図１７の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。図２は図１の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図であり、図３は図１の半導体レーザ装置における分離部の断面図であり、図４は図１の半導体レーザ装置における変調器部の断面図である。実施の形態１に係る半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３を備えている。変調器部２３は、ｎ−ＩｎＰ基板（半導体基板）１にモノシリックに形成された電界吸収型（ＥＡ）変調器であり、半導体レーザ装置５０は電界吸収型（ＥＡ）変調器集積半導体レーザである。レーザ部２１は破線１９ａから破線１９ｂの間の領域に形成されており、分離部２２は破線１９ｂから破線１９ｃの間の領域に形成されており、変調器部２３は破線１９ｃから破線１９ｄの間の領域に形成されている。
【００１４】
レーザ部２１は、ｎ−ＩｎＰ基板１、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７、ｎ−ＩｎＰ埋込層８、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０、絶縁膜１１、カソード電極１２、第１アノード電極１３を備えている。変調器部２３は、ｎ−ＩｎＰ基板１、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、吸収層４、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０、絶縁膜１１、カソード電極１２、第２アノード電極１４を備えている。分離部２２は、レーザ部２１と変調器部２３とを分離する領域（分離領域、アイソレーション領域）の構造物である。分離部２２は、ｎ−ＩｎＰ基板１、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、吸収層４、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、絶縁膜１１、カソード電極１２を備えている。
【００１５】
活性層３は、ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸から構成されている。吸収層４は、ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸から構成されている。半絶縁性ＩｎＰ埋込層７は、Ｆｅがドープされた半絶縁性のＩｎＰ埋込層（Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層）である。Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋込層は、適宜、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層と略す。絶縁膜１１は、例えばＳｉＯ２の絶縁膜である。半絶縁性ＩｎＰ埋込層７は、適宜、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層７と表記する。レーザ部２１に、例えば幅１．５μｍ、層方向の厚さ２．５μｍのメサストライプ２５が形成されている。レーザ部２１のメサストライプ２５は、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５から構成されている。メサストライプ２５は、レーザ部２１が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである。メサストライプ２５は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３に連続的に形成されている。メサストライプ２５は連続的に形成されているが、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３におけるメサストライプ２５は、それぞれレーザ部メサストライプ、分離部メサストライプ、変調器部メサストライプと区別して記載する場合もある。レーザ部２１のメサストライプ２５は、レーザ部メサストライプ（第一メサストライプ）である。分離部２２のメサストライプ２５は分離部メサストライプ（第三メサストライプ）であり、変調器部２３のメサストライプ２５は変調器部メサストライプ（第二メサストライプ）である。分離部２２、変調器部２３に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、吸収層４、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６から構成されたメサストライプ２５が形成されている。分離部２２、変調器部２３のメサストライプ２５は、レーザ部２１と等しい幅１．５μｍ、厚さ２．５μｍのメサストライプである。メサストライプ２５の幅は、半導体レーザ装置５０の短手法方向（図３において横方向）の幅であり、レーザ光が伝搬する方向（活性層３、吸収層４が延伸する方向）に垂直な方向の幅である。メサストライプ２５の層方向の厚さは、メサストライプ２５の裏面（ｎ−ＩｎＰ基板１の一部で、かつ半絶縁性ＩｎＰ埋込層７の裏面を含む平面上の面）と表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）との段差であり、図２〜図４において縦方向の厚さである。
【００１６】
レーザ部２１において、メサストライプ２５の両脇にｎ−ＩｎＰ基板１の側から厚さ２．５μｍのＦｅ−ＩｎＰ埋込層７と、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層７の表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）にｎ−ＩｎＰ埋込層８が形成されている。ｎ−ＩｎＰ埋込層８は、メサストライプ２５の隣接領域以外（破線４１ａから外側（図２において左側）、破線４１ｄから外側（図２において右側））において厚さが０．５μｍであり、メサストライプ２５の隣接領域（破線４１ａ〜破線４１ｂ間の領域、破線４１ｃ〜破線４１ｄ間の領域）においてメサストライプ２５の側に厚さが薄くなっている。ｎ−ＩｎＰ埋込層８のメサストライプ２５の隣接領域は、メサ隣接部２６である。活性層３の表面に積層された第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５の厚さは０．２μｍである。メサストライプ２５及びｎ−ＩｎＰ埋込層８の上部（表面）に、順次厚さ２μｍの第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０が形成されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１の側にはカソード電極１２が形成され、レーザ部２１の表面側にはメサストライプ２５の上部近傍に開口が開けられた絶縁膜１１と第１アノード電極１３が形成されている。活性層３の表面は、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７の表面よりもｎ−ＩｎＰ基板１の側に形成されている。
【００１７】
変調器部２３において、メサストライプ２５の両脇にｎ−ＩｎＰ基板１の側から厚さ２．５μｍのＦｅ−ＩｎＰ埋込層７が形成されている。吸収層４の表面に積層された第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６の厚さは、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５と等しい０．２μｍである。メサストライプ２５及びＦｅ−ＩｎＰ埋込層７の上部に、順次第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０が形成されている。第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９は、メサストライプ２５の表面からの厚さが２μｍである。また、ｎ−ＩｎＰ基板１の側にはカソード電極１２が形成され、変調器部２３の表面側にはメサストライプ２５の上部近傍に開口が開けられた絶縁膜１１と第２アノード電極１４が形成されている。吸収層４の表面は、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７の表面よりもｎ−ＩｎＰ基板１の側に形成されている。変調器部２３の長手方向（吸収層４が延伸する方向）の長さは２００μｍである。
【００１８】
分離部２２の構成は、変調器部２３の構成に対して、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０及び第２アノード電極１４が無く、絶縁膜１１に開口が開けられていないところが異なっており、他の部分は同じである。吸収層４の表面は、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７の表面よりもｎ−ＩｎＰ基板１の側に形成されている。図２において、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の表面３１と、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２を示した。図３、図４において、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２を示した。
【００１９】
実施の形態１の半導体レーザ装置５０の製造方法を説明する。ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で結晶成長し、活性層３の表面に回折格子（図示せず）を形成後、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５を結晶成長する。レーザ部２１にＳｉＯ２の第一マスクをパターニング形成し、ドライエッチングでレーザ部２１以外の活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５を除去する。次に、分離部２２と変調器部２３におけるｎ−ＩｎＰクラッド層２の表面に、吸収層４、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６を結晶成長する。ＳｉＯ２の第一マスクを除去し、メサストライプ２５の多層構造を形成する（多層構造形成手順）。ＳｉＯ２の第一マスクを除去後、メサストライプ２５を形成する領域にＳｉＯ２の第二マスクを形成し、ドライエッチングで第二マスクの領域外の積層構造、すなわちｎ−ＩｎＰ基板１の一部、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、吸収層４、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６を除去し、メサストライプ２５を形成する（メサストライプ形成手順）。
【００２０】
メサストライプ形成手順の後、ＳｉＯ２の第二マスクが残った状態で、形成したメサストライプ２５の両脇に、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層７、ｎ−ＩｎＰ埋込層８を結晶成長する。レーザ部２１にＳｉＯ２の第三マスクを新たに形成する。この状態で、ドライエッチングを行い、分離部２２と変調器部２３のｎ−ＩｎＰ埋込層８を除去する。２つのＳｉＯ２の第二マスク、第三マスクを除去すると、図２に示した形状のｎ−ＩｎＰ埋込層８が形成される。２つのＳｉＯ２の第二マスク、第三マスクを除去した後、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を結晶成長で形成する。分離部２２のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を除去した後、半導体レーザ装置５０の中間製造体の表面にＳｉＯ２の絶縁膜１１を形成する（埋込層及び上部層形成手順）。レーザ部２１と変調器部２３におけるメサストライプ２５の上部近傍に絶縁膜１１の開口を形成する。その後、半導体レーザ装置５０の表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）に第１アノード電極１３及び第２アノード電極１４と、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面（メサストライプ２５と対向する面と反対側の面）にカソード電極１２を形成する（電極形成手順）。
【００２１】
実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、変調器部２３及び分離部２２がｎ−ＩｎＰ埋込層８の無い構造である。このため、実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、特許文献２に示された従来例（従来例１）と異なり、変調器部２３及び分離部２２においてｎ−ＩｎＰ埋込層８と第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９との間で発生する寄生容量がないため、変調器部２３の高周波特性は良好である。また、実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、メサストライプ２５の表面に形成された第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の厚さが、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３の間で大きく変化しないため、特許文献１の第一例（従来例２）と異なり、段差に起因した損失は発生しない。
【００２２】
また、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０での光吸収及び光分布形状の乱れを防ぐために、活性層３及び吸収層４の上部のｐ−ＩｎＰクラッド層（第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）は、光分布程度以上に厚くする必要がある。実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２のｎ−ＩｎＰ基板１からの位置が、レーザ部２１のｎ−ＩｎＰ埋込層８の表面３１のｎ−ＩｎＰ基板１からの位置よりも高くなっている。ｎ−ＩｎＰ埋込層８の表面３１から第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２の層方向距離ｄ１は、メサストライプ２５の上部におる第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の層厚と同じ２μｍである。なお、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２の形状はｎ−ＩｎＰ埋込層８及びメサストライプ２５の表面形状に応じて、メサストライプ２５の表面部分において窪んだ形状（低くなった形状）になるが、図１、図２において平面で簡略化して記載した。また、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の上層のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０、第１アノード電極１３も、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９と同様に図１、図２において平面で簡略化して記載した。また、ｎ−ＩｎＰ埋込層８が形成されない分離部２２、変調器部２３の第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２の長手方向の形状は、分離部２２、変調器部２３においてｎ−ＩｎＰ埋込層８が存在しない構造に伴ってレーザ部２１に対して窪んだ形状（低くなった形状）になるが、図１において平面で簡略化して記載した。なお、実施の形態２以降の図においても、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２の形状、その上部のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０等の形状も平面で簡略化して記載した。
【００２３】
実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３のメサストライプ２５の上部におる第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の層厚、すなわち層方向距離ｄ１が２μｍと厚いため、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０での光吸収及び光分布形状の乱れが発生しない。同時に、実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１において、活性層３とｎ−ＩｎＰ埋込層８までの層方向距離ｄ２が近いため、ｎ−ＩｎＰ埋込層８に相当するｎ型ＩｎＰバッファ層がレーザ活性層から離れている従来例２と異なり、ｎ−ＩｎＰ埋込層８による電流ブロック効果が大きく、レーザ部２１への注入電流に対する光出力効率を向上させることができる。例示したように、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６の厚さが０．２μｍであり、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の厚さが０．５μｍなので、図２〜図４の層方向距離ｄ２は０．２μｍである。
【００２４】
前述した特許文献１の第二例の半導体レーザ装置（従来例３）は、変調器部にメサストライプを形成しｎ−ＩｎＰ埋込層８に相当するｎ型ＩｎＰバッファ層の一部を除去する構造である。より具体的にはメサストライプの表面外周部とその外側の半絶縁性ＩｎＰ埋込層７に相当するＦｅドープＩｎＰ高抵抗ブロック層の表面にｎ型ＩｎＰバッファ層が形成され、メサストライプの表面中央部及びｎ型ＩｎＰバッファ層の表面を第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９に相当するｐ型のＩｎＰ層が覆っている構造である。従来例３では、ｎ−ＩｎＰ埋込層８に相当するｎ型ＩｎＰバッファ層と第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９に相当するｐ型のＩｎＰ層との間の寄生容量低減のためにメサ幅を狭くすると、光損失が発生し、光分布形状が悪化する問題があった。これに対して、実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、変調器部２３及び分離部２２がｎ−ＩｎＰ埋込層８が無い構造であり、変調器部２３及び分離部２２においてｎ−ＩｎＰ埋込層８と第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９との間で発生する寄生容量がないため、従来例３と異なりメサストライプ２５の幅を寄生容量低減の為に小さくする必要がなく、光損失が発生せず、良好な光分布形状を実現することができる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１と変調器部２３が同一の半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半導体レーザ装置である。レーザ部２１は、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成されかつレーザ部２１が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層３を含む第一メサストライプ（メサストライプ２５）と、第一メサストライプ（メサストライプ２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）と、半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）の表面に形成されたｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）と、ｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）及び第一メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）と、を有する。変調器部２３は、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層４を含む第二メサストライプ（メサストライプ２５）と、第二メサストライプ（メサストライプ２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）と、半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）及び第二メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）と、を有する。実施の形態１の半導体レーザ装置５０は、このような構成により、変調器部２３のｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）が半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）及び第二メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆っているので、変調器部２３におけるメサストライプ２５を埋める半絶縁性半導体層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）を含む埋込層及びメサストライプの隣接領域とｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）との間にｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）による寄生容量が形成されず、光損失を小さくでき、光出力効率を高くできる。
【００２６】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。図６は図５の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図であり、図７は図５の半導体レーザ装置における分離部の断面図であり、図８は図５の半導体レーザ装置における変調器部の断面図である。実施の形態２の半導体レーザ装置５０は、分離部２２、変調器部２３のメサストライプ２５の隣接領域（破線４２ａ〜破線４２ｂ間の領域、破線４２ｃ〜破線４２ｄ間の領域）において、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の一部が残っている点で、実施の形態１の半導体レーザ装置５０とは異なる。他の構成は、実施の形態１の半導体レーザ装置５０と同じである。
【００２７】
分離部２２、変調器部２３のメサストライプ２５の隣接領域において、残っているｎ−ＩｎＰ埋込層８の幅（半導体レーザ装置５０の短手法方向の幅）はいずれも例えば０．２μｍである。メサストライプ２５の幅は１．５μｍであり、図７、図８においてｎ−ＩｎＰ埋込層８の幅がメサストライプ２５の幅の２／１５である例を示した。また、図７、図８においてｎ−ＩｎＰ埋込層８は図６のｎ−ＩｎＰ埋込層８のメサ隣接部２６の一部の領域が残っている例を示した。分離部２２、変調器部２３において、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）は、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９で覆われている。
【００２８】
実施の形態２の半導体レーザ装置５０の製造方法を説明する。ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３をＭＯＣＶＤ法で結晶成長し、活性層３の表面に回折格子（図示せず）を形成後、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５を結晶成長する。レーザ部２１にＳｉＯ２の第一マスクをパターニング形成し、ドライエッチングでレーザ部２１以外の活性層３、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５を除去する。次に、分離部２２と変調器部２３におけるｎ−ＩｎＰクラッド層２の表面に、吸収層４、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６を結晶成長する。ＳｉＯ２の第一マスクを除去し、メサストライプ２５の多層構造を形成する（多層構造形成手順）。ＳｉＯ２の第一マスクを除去後、メサストライプ２５を形成する領域に幅１．５μｍのＳｉＯ２の第二マスクを形成し、ドライエッチングで第二マスクの領域外の積層構造、すなわちｎ−ＩｎＰ基板１の一部、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、活性層３、吸収層４、第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６を除去し、メサストライプ２５を形成する（メサストライプ形成手順）。
【００２９】
メサストライプ形成手順の後、ＳｉＯ２の第二マスクが残った状態で、形成したメサストライプ２５の両脇に、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層７、ｎ−ＩｎＰ埋込層８を結晶成長する。レーザ部２１にＳｉＯ２の第三マスクを新たに形成する。まず、ＳｉＯ２の第二マスクを除去後、ＳｉＯ２を全面に成膜する。なお、ＳｉＯ２の第二マスクを除去すると、ｎ−ＩｎＰ埋込層８のメサストライプ２５側が薄くなった図６に示した形状のｎ−ＩｎＰ埋込層８が形成される。レーザ部２１では全面のＳｉＯ２を残し、分離部２２と変調器部２３ではメサストライプ２５を中心にして１．９μｍ幅のストライプ状にＳｉＯ２を残して、ＳｉＯ２の第三マスクを形成する。その後、ドライエッチングを行い、分離部２２と変調器部２３における第三マスクで覆われていない領域のｎ−ＩｎＰ埋込層８を除去する。これにより、ｎ−ＩｎＰ埋込層８がレーザ部２１において全面に残り、分離部２２及び変調器部２３においてメサストライプ２５の隣接領域にｎ−ＩｎＰ埋込層８が片側０．２μｍ幅で残る。ＳｉＯ２の第三マスクを除去した後、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を結晶成長で形成する。分離部２２のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を除去した後、半導体レーザ装置５０の中間製造体の表面にＳｉＯ２の絶縁膜１１を形成する（埋込層及び上部層形成手順）。レーザ部２１と変調器部２３におけるメサストライプ２５の上部近傍に絶縁膜１１の開口を形成する。その後、半導体レーザ装置５０の表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）に第１アノード電極１３及び第２アノード電極１４と、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面（メサストライプ２５と対向する面と反対側の面）にカソード電極１２を形成する（電極形成手順）。
【００３０】
実施の形態２の半導体レーザ装置５０では、変調器部２３及び分離部２２において、ｎ−ＩｎＰ埋込層８が片側０．２μｍと狭い領域で残っている。従って、従来例１のようなｎ−ＩｎＰ埋込層８が広く残っている構造に比べ、ｎ−ＩｎＰ埋込層８と第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の界面で生じる寄生容量を大幅に低減できる。そのため、実施の形態２の半導体レーザ装置５０は、良好な高周波特性が得られ、１０Ｇｂ／ｓ程度の変調に対して十分良好な品質の変調波形を実現できる。前述したように、特許文献１の第二例（従来例３）では、変調器部及び分離部にメサストライプを形成し、ｎ−ＩｎＰ埋込層の幅を狭くする方法が示されている。しかし、この方法では、例えば、メサストライプの幅により幅が決定されるｎ−ＩｎＰ埋込層を片側０．２μｍ程度に狭くすると、ｎ−ＩｎＰ埋込層が除去されるメサストライプの幅がｎ−ＩｎＰ埋込層の幅に応じて狭くなる。従来例３の方法では、メサストライプの幅が光分布よりも狭くなるため、光損失及び光分布形状の悪化が生じる。これに対して、実施の形態２の半導体レーザ装置５０では、変調器部２３及び分離部２２のｎ−ＩｎＰ埋込層８は第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９で覆われており、屈折率の大きな変化がないため、光損失及び光分布形状の悪化は生じない。つまり、実施の形態２の半導体レーザ装置５０は、変調器部２３及び分離部２２において高周波特性を向上するためのｎ−ＩｎＰ埋込層８の狭幅化を、光損失及び光分布形状悪化の発生なく実現できる。
【００３１】
以上のように、実施の形態２の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１と変調器部２３が同一の半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半導体レーザ装置である。レーザ部２１は、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成されかつレーザ部２１が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層３を含む第一メサストライプ（メサストライプ２５）と、第一メサストライプ（メサストライプ２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）と、半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）の表面に形成されたｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）と、ｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）及び第一メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）と、を有する。変調器部２３は、半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層４を含む第二メサストライプ（メサストライプ２５）と、第二メサストライプ（メサストライプ２５）の両側面に接して配置されかつ半導体基板（ｎ−ＩｎＰ基板１）に形成された半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）と、半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）の表面に形成されかつ第二メサストライプ（メサストライプ２５）の隣接領域に配置されたｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）と、半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）、ｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）、及び第二メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆うｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）と、を有する。実施の形態２の半導体レーザ装置５０は、このような構成により、変調器部２３のｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）が半絶縁性埋込層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）、ｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）、及び第二メサストライプ（メサストライプ２５）の表面を覆っているので、変調器部２３におけるメサストライプ２５を埋める半絶縁性半導体層（半絶縁性ＩｎＰ埋込層７）を含む埋込層とｐ型クラッド層（第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９）との間のｎ型埋込層（ｎ−ＩｎＰ埋込層８）による寄生容量を従来よりも小さくでき、光損失を小さくでき、光出力効率を高くできる。
【００３２】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る半導体レーザ装置を示す斜視図である。図１０は図９の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図であり、図１１は図９の半導体レーザ装置における分離部の断面図である。図１２は図９の半導体レーザ装置における変調器部の断面図であり、図１３は図９の半導体レーザ装置におけるスポットサイズ変換器部の断面図である。実施の形態３の半導体レーザ装置５０は、変調器部２３のレーザ光の伝搬方向下流側にスポットサイズ変換器部２４を備える点で、実施の形態１又は実施の形態２の半導体レーザ装置５０とは異なる。スポットサイズ変換器部２４は破線１９ｄから破線１９ｅの間の領域に形成されている。他の構成は、実施の形態１又は実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じである。図１１、図１２では、それぞれ実施の形態１の分離部２２、変調器部２３と同じ構造の例を示した。なお、実施の形態２の分離部２２、変調器部２３と同じ構造を有する実施の形態３に係る他の半導体レーザ装置の例は後述する。スポットサイズ変換器部は、適宜、ＳＳＣ部と略して表記する。
【００３３】
ＳＳＣ部２４は、ｎ−ＩｎＰ基板１の一部、ｎ−ＩｎＰクラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰの導波層１５、第４のｐ−ＩｎＰクラッド層１６から構成された、厚さ２．５μｍのメサストライプ２５が形成されている。メサストライプ２５は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３、スポットサイズ変換器部２４に連続的に形成されている。メサストライプ２５は連続的に形成されているが、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３、スポットサイズ変換器部２４におけるメサストライプ２５は、それぞれレーザ部メサストライプ（第一メサストライプ）、分離部メサストライプ（第三メサストライプ）、変調器部メサストライプ（第二メサストライプ）、スポットサイズ変換器部メサストライプ（ＳＳＣ部メサストライプ）と区別して記載する場合もある。スポットサイズ変換器部２４のメサストライプ２５は、スポットサイズ変換器部メサストライプ（ＳＳＣ部メサストライプ、（第四メサストライプ）である。ＳＳＣ部２４において、メサストライプ２５の両脇に厚さ２．５μｍのＦｅ−ＩｎＰ埋込層７が形成されている。第４のｐ−ＩｎＰクラッド層１６の厚さは０．２μｍである。メサストライプ２５及びＦｅ−ＩｎＰ埋込層７の上部（表面）に第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９が形成されている。第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９は、メサストライプ２５の表面からの厚さが２μｍである。また、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９の表面３２にはＳｉＯ２の絶縁膜１１が形成されている。ＳＳＣ部２４の長手方向（導波層１５が延伸する方向）の長さは１００μｍである。また、ＳＳＣ部２４のメサストライプ２５は、変調器部２３との境界では幅１．５μｍだが、ＳＳＣ部２４の長手方向（レーザ光の伝搬方向）の端面側に行くに従いテーパー状にメサストライプ２５の幅を狭くし、半導体レーザ装置５０の端面（破線１９ｅで示した端面）では幅０．５μｍである。導波層１５の表面は、半絶縁性ＩｎＰ埋込層７の表面よりもｎ−ＩｎＰ基板１の側に形成されている。
【００３４】
実施の形態３の半導体レーザ装置５０のメサストライプ２５について説明する。レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３におけるメサストライプ２５、すなわち破線１９ａから破線１９ｄまでのメサストライプ２５は、厚さが２．５μｍであり、幅が１．５μｍである。ＳＳＣ部２４のメサストライプ２５、すなわち破線１９ｄから破線１９ｅまでのメサストライプ２５は、厚さが２．５μｍであり、幅が１．５μｍから０．５μｍに変化している。ＳＳＣ部２４のメサストライプ２５は、テーパー状の表面形状を有している。レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３、ＳＳＣ部２４のｎ−ＩｎＰクラッド層２の厚さは、同じ厚さである。レーザ部２１の第１のｐ−ＩｎＰクラッド層５、分離部２２及び変調器部２３の第２のｐ−ＩｎＰクラッド層６、ＳＳＣ部２４の第４のｐ−ＩｎＰクラッド層１６の厚さは、それぞれ０．２μｍである。レーザ部２１の活性層３、分離部２２及び変調器部２３の吸収層４、ＳＳＣ部２４の導波層１５の厚さは、同じ厚さである。
【００３５】
実施の形態３の半導体レーザ装置５０は、導波層１５がレーザ光の光軸（伝搬方向の軸）に対してテーパー状に狭くなるＳＳＣ部２４を備えることで、レーザ部２１のレーザ光（出射光）における近視野像（ＮＦＰ）のスポットサイズが広くでき、かつ遠視野像（ＦＦＰ）のビーム広がり角を狭くできる。これにより、実施の形態３の半導体レーザ装置５０を用いた光モジュール製品、或いは、光トランシーバー製品において、低倍率のレンズを使用できる。図９〜図１３に示した実施の形態３の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３の構造が実施の形態１の半導体レーザ装置５０と同じなので、実施の形態１の半導体レーザ装置５０と同じ効果を奏する。
【００３６】
前述したように、実施の形態２の分離部２２、変調器部２３と同じ構造を有する実施の形態３に係る他の半導体レーザ装置を説明する。実施の形態３に係る他の半導体レーザ装置５０の斜視図、レーザ部２１の断面図は、それぞれ図９、図１０と同じである。図１４は図９の半導体レーザ装置における他の分離部の断面図であり、図１５は図９の半導体レーザ装置における他の変調器部の断面図であり、図１６は図９の半導体レーザ装置における他のスポットサイズ変換器部の断面図である。実施の形態３に係る他の半導体レーザ装置５０におけるレーザ部２１、分離部２２、変調器部２３の構造は、実施の形態２と同じである。
【００３７】
図１６に示した実施の形態３に係る他の半導体レーザ装置５０におけるスポットサイズ変換器部２４は、メサストライプ２５の隣接領域（破線４２ａ〜破線４２ｂ間の領域、破線４２ｃ〜破線４２ｄ間の領域）において、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の一部が残っている点で、図１３に示したスポットサイズ変換器部２４とは異なる。分離部２２、変調器部２３、スポットサイズ変換器部２４のメサストライプ２５の隣接領域において、残っているｎ−ＩｎＰ埋込層８の幅（半導体レーザ装置５０の短手法方向の幅）はいずれも例えば０．２μｍである。スポットサイズ変換器部２４のメサストライプ２５は、幅が１．５μｍから０．５μｍに変化しているテーパー状の表面形状を有している。スポットサイズ変換器部２４において、分離部２２、変調器部２３と同様に、ｎ−ＩｎＰ埋込層８の表面（ｎ−ＩｎＰ基板１と反対側の面）は、第３のｐ−ＩｎＰクラッド層９で覆われている。
【００３８】
実施の形態３の他の半導体レーザ装置５０は、導波層１５がレーザ光の光軸（伝搬方向の軸）に対してテーパー状に狭くなるＳＳＣ部２４を備えることで、レーザ部２１のレーザ光（出射光）における近視野像（ＮＦＰ）のスポットサイズが広くでき、かつ遠視野像（ＦＦＰ）のビーム広がり角を狭くできる。これにより、実施の形態３の他の半導体レーザ装置５０を用いた光モジュール製品、或いは、光トランシーバー製品において、低倍率のレンズを使用できる。なお、スポットサイズ変換器部２４の導波層１５は、幅がレーザ光の光軸（伝搬方向の軸）に対してテーパー状に狭くなる例を示した。しかし、スポットサイズ変換器部２４の導波層１５は、層厚がレーザ光の光軸（伝搬方向の軸）に対してテーパー状に薄くなっていてもよい。この場合にも、実施の形態３の他の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１のレーザ光（出射光）における近視野像（ＮＦＰ）のスポットサイズが広くでき、かつ遠視野像（ＦＦＰ）のビーム広がり角を狭くできる。図９、図１０、図１４〜図１６に示した実施の形態３の他の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３の構造が実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じなので、実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じ効果を奏する。
【００３９】
実施の形態４．
図１７は実施の形態４に係る半導体レーザ装置を示す斜視図であり、図１８は図１７の半導体レーザ装置におけるレーザ部の断面図である。実施の形態４の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１においてｎ型埋込層がｎ−ＡｌＩｎＡｓ埋込層１７である点で、実施の形態１、２の半導体レーザ装置５０とは異なる。他の構成は、実施の形態１又は実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じである。
【００４０】
実施の形態４の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１にｎ−ＡｌＩｎＡｓ埋込層１７を用いることで、レーザ部２１の電流ブロック効果が向上する。実施の形態４の半導体レーザ装置５０は、レーザ部２１、分離部２２、変調器部２３の構造が実施の形態１又は実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じなので、実施の形態１又は実施の形態２の半導体レーザ装置５０と同じ効果を奏する。
【００４１】
なお、実施の形態３の半導体レーザ装置５０についても、レーザ部２１においてｎ−ＩｎＰ埋込層８をｎ−ＡｌＩｎＡｓ埋込層１７に替えることで、レーザ部２１の電流ブロック効果が向上可能である。
【００４２】
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１…ｎ−ＩｎＰ基板（半導体基板）、２…ｎ−ＩｎＰクラッド層（ｎ型クラッド層）、３…活性層、４…吸収層、５…第１のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）、６…第２のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）、７…半絶縁性ＩｎＰ埋込層（半絶縁性埋込層）、８…ｎ−ＩｎＰ埋込層（ｎ型埋込層）、９…第３のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）、１５…導波層、１６…第４のｐ−ＩｎＰクラッド層（ｐ型クラッド層）、１７…ｎ−ＡｌＩｎＡｓ埋込層（ｎ型埋込層）、２１…レーザ部、２２…分離部、２３…変調器部、２４…スポットサイズ変換器部、２５…メサストライプ（第一メサストライプ、第二メサストライプ、第三メサストライプ、第四メサストライプ）、５０…半導体レーザ装置
【図１】
2019229799.tif 000003
【図２】
2019229799.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月25日(2018.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記第一メサストライプの表面及び側面に接触することなく前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第二メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第三メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記分離部の前記第三メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記吸収層、ｐ型クラッド層を有し、
前記吸収層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第四メサストライプの隣接領域に配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＩｎＰの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＡｌＩｎＡｓの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置は、レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成されている。レーザ部は、半導体基板に形成されかつレーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、第一メサストライプの表面及び側面に接触することなく半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、ｎ型埋込層及び第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。変調器部は、半導体基板に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層及び第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月12日(2019.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第三メサストライプの隣接領域のみに配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成された半導体レーザ装置であって、
前記レーザ部は、前記半導体基板に形成されかつ前記レーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、前記第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、前記ｎ型埋込層及び前記第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有し、
前記変調器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、前記第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第二メサストライプの隣接領域のみに配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記レーザ部と前記変調器部との間に形成された分離部を備え、
前記分離部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、前記第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第三メサストライプの隣接領域のみに配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ部の前記第一メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記活性層、ｐ型クラッド層を有し、
前記活性層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記分離部の前記第三メサストライプは、前記半導体基板に順次積層されたｎ型クラッド層、前記吸収層、ｐ型クラッド層を有し、
前記吸収層の表面は、前記半絶縁性埋込層の表面よりも前記半導体基板側に形成されていることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記変調器部の前記レーザ部と反対側に、前記レーザ光の前記光軸に沿って導波層の幅或いは層厚が変化しているスポットサイズ変換器部を備え、
前記スポットサイズ変換器部は、前記半導体基板に形成されかつ前記光軸の方向に延伸したメサである前記導波層を含む第四メサストライプと、前記第四メサストライプの両側面に接して配置されかつ前記半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、前記半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ前記第四メサストライプの隣接領域のみに配置されたｎ型埋込層と、前記半絶縁性埋込層、前記ｎ型埋込層、及び前記第四メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＩｎＰの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記レーザ部の前記ｎ型埋込層がｎ型のＡｌＩｎＡｓの埋込層であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本願明細書に開示される一例の半導体レーザ装置は、レーザ部と変調器部が同一の半導体基板に形成されている。レーザ部は、半導体基板に形成されかつレーザ部が出射するレーザ光の光軸の方向に延伸したメサである活性層を含む第一メサストライプと、第一メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層の表面に形成されたｎ型埋込層と、ｎ型埋込層及び第一メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。変調器部は、半導体基板に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第二メサストライプと、第二メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層及び第二メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。さらに、レーザ部と変調器部との間に形成された分離部を備え、分離部は、半導体基板に形成されかつ光軸の方向に延伸したメサである吸収層を含む第三メサストライプと、第三メサストライプの両側面に接して配置されかつ半導体基板に形成された半絶縁性埋込層と、半絶縁性埋込層の表面に形成されかつ第三メサストライプの隣接領域のみに配置されたｎ型埋込層と、半絶縁性埋込層、ｎ型埋込層、及び第三メサストライプの表面を覆うｐ型クラッド層と、を有する。
【国際調査報告】
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2019229799.tif 000022
2019229799.tif 000023
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