(57)【要約】      （修正有）【課題】  光通信用面発光レーザ光源において、その動作帯域を高めた場合でも信頼性の高い光源を提供する。【解決手段】  少なくとも帯域５Ｇbps以上の１つの信号を発信する光通信用光源において、その光出射部が少なくとも直径１００μmの範囲内に配置される複数の垂直共振型面発光レーザにより構成され、該光源の制御機構として、光出力をモニタする手段と、レーザの劣化を判断する手段と、駆動レーザを切り替える手段を具備しており、該面発光レーザを１つずつ順次切り替えて駆動する。【効果】  冗長性により高信頼光源が得られる。【選択図】  図４
2006278662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも帯域５Ｇbps（bit per second）以上の光通信に用いられるレーザ光を出射する光通信用光源において、
少なくとも直径１００μmの範囲内に集積化されて配置され、夫々に前記レーザ光を出射する垂直共振型の複数の面発光レーザと、
各前記面発光レーザのいずれかから出射された前記レーザ光の出力をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によるモニタ結果に基づいて各前記面発光レーザにおける劣化の状態を判定する判定手段と、
前記判定された劣化状態に基づいて、各前記面発光レーザを一つずつ順次切り替えて駆動する切替駆動手段と、
を備えることを特徴とする光通信用光源。
【請求項２】
少なくとも帯域５Ｇbps以上の光通信に用いられるレーザ光を出射する光通信用光源において、
少なくとも直径１００μmの範囲内に集積化されて配置され、夫々に前記レーザ光を出射する垂直共振型の複数の面発光レーザと、
各前記面発光レーザのいずれかから出射された前記レーザ光の出力をモニタするモニタ手段と、
前記モニタ手段によるモニタ結果に基づいて各前記面発光レーザにおける劣化の状態を判定する判定手段と、
前記判定された劣化状態に基づいて、各前記面発光レーザの少なくとも二つ以上を同時駆動させる切替駆動手段であって、当該駆動されている個々の面発光レーザの出力値を予め設定された値以下に抑制しながら且つ当該各出力値の総和を前記帯域の光通信が可能となる値以上に保持しつつ各前記面発光レーザを駆動する切替駆動手段と、
を備えることを特徴とする光通信用光源。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光通信用光源において、
前記モニタ手段が、各前記面発光レーザ全ての出力値をモニタ可能な受光面積を有し、且つ、当該各面発光レーザの光出射側と反対側に配置されていることを特徴とする光通信用光源。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光通信用光源において、
複数の前記面発光レーザの駆動電極が各々独立して形成されており、各前記駆動電極に夫々対応する通電経路上にヒューズ手段が夫々形成されていることを特徴とする光通信用光源。
【請求項５】
請求項４に記載の光通信用光源において、
前記ヒューズ手段が、金属の酸化還元作用を利用した電圧印加による可逆性スイッチにより形成されていることを特徴とする光通信用光源。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の光通信用光源において、
各前記面発光レーザが、第一導電型の基板上に、第一導電型のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層、活性層、第二導電型のＤＢＲ層が順次積層され、且つ電流狭窄部が前記第一導電型のＤＢＲ層又は前記第二導電型のＤＢＲ層のいずれか一方と前記活性層との間に配置されて構成されており、
当該電流狭窄部が、隣接した前記面発光レーザの間に形成されたトレンチの端面から、前記レーザ光の出射方向に対して垂直な方向へ酸化された酸化層で形成されており、
更に前記トレンチが、各前記面発光レーザ間の結晶欠陥増殖を遮断する素子分離構造を備えることを特徴とする光通信用光源。
【請求項７】
請求項６に記載の光通信用光源において、
前記酸化層が、前記トレンチの端面及び前記面発光レーザの表面からエッチングにより形成された穴の端面から前記垂直な方向へ酸化された当該酸化層で形成されていることを特徴とする光通信用光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用光源に関し、特に、いわゆるメトロ・アクセス系光通信や光インターコネクション用に用いられる面型発光レーザ光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：VCSEL）は、端面型レーザに比べて、活性層体積が小さいため、低閾値電流で発振することができ、低消費電力特性を有している。また、製造コストが低い、製造の歩留りが高い、二次アレイ化が容易であるなど製造面でも多くの利点を有しており、メトロ・アクセス系用や光インターコネクション用光源として、近年活発に開発が進められている（なお、面発光レーザの構造及び特徴については、例えば、「面発光レーザの基礎と応用、共立出版、伊賀及び小山編著、第1、2章」を参照のこと）。
【０００３】
図１に、典型的な面発光レーザの構成図を示す。
【０００４】
当該面発光レーザは、下部電極１１１１、基板１０１１、下部反射鏡構造１０２１、下部クラッド層１０３１、発光層１０４１、上部クラッド層１０５１、ＡｌＡｓ層１０６１、酸化層１０６２、上部反射鏡構造１０７１及び上部電極１１０１が順次積層された構造となっている。
【０００５】
この構造において、電流狭窄構造はＡｌＡｓ層１０６１が一部酸化されることにより形成される。この酸化された領域は絶縁体となるため、ＡｌＡｓ層１０６１のうち酸化されていない領域とほぼ同程度の幅の活性層領域に集中的に電流を流すことができる。
【０００６】
図１の構造では、電流狭窄領域の幅により活性層体積が規定され、また横モードの制御がなされる。このとき、当該レーザの駆動（変調）帯域を上げるためには、素子の容量を低減する（すなわち、いわゆるＣＲ制限律速を緩和する）必要があり、上記電流狭窄領域における開口幅を狭くする必要がある。一般的には、変調帯域5Ｇbpsを得るためには、１５μm径程度以下の開口幅に狭小化する必要がある。
【０００７】
上記酸化狭窄構造を有した面発光レーザは、その製作の簡便さから多くの商用素子に適用されている。現状の商用素子は、イーサネット（登録商標）用の１〜２Ｇbps（bit per second）用や、ファイバチャネル用の４Ｇbps用素子が主流を占めているが、ブロードバンド或いは超高速コンピューティングの需要から、１０Ｇbpsを超える変調帯域を有する面発光レーザへの期待が大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、面発光レーザの変調帯域を拡張させるためには、酸化狭窄領域における開口径を狭小化する必要がある。
【０００９】
しかしながら、上記酸化狭窄開口径を狭くした場合、面発光レーザの信頼性が大幅に劣化することが知られている（より具体的には、例えば、B. M. Hawkins, et al., “Reliability of Various Size Oxide Aperture VCSELs”, Proceedings of 52nd Electronic Components and Technology Conference, 2002, pp.540-550等を参照）。これは、酸化層と半導体界面の歪み応力により発生した結晶欠陥が活性層へ増殖し、非発光領域を生成するためである（例えば、D. T. Mathes, et al., “Nanoscale Materials Characterization of Degradation in VCSELs”, Proceedings of SPIE, vol. 4994, pp.67-82等を参照）。
【００１０】
また、面発光レーザとして最も商用化がなされている、波長０．８５μm帯のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系活性層を用いる素子においては、その材料系の特性から、特に結晶欠陥（転位）の増殖の速度が速いことが知られており、素子の変調帯域を上記５Ｇbpsより高く拡張させるために酸化狭窄径を狭小化した場合、通信用の仕様に見合う信頼性を維持できなくなるという課題が生じる。
【００１１】
この点、上述のように、面発光レーザの信頼性は、その酸化狭窄構造に起因する結晶欠陥の増殖に大きく支配されており、デバイス単体での信頼性改善は、構造が最適化されたとしても限界がある。
【００１２】
そこで、面発光レーザ単体の信頼性改善が制限されるときに、複数のレーザを用いた冗長度を付加することにより、光源としての信頼性を数桁改善する方法がある。通常の端面レーザにおいて冗長度を付加した例は、例えば下記特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−１９６１８４号公報
【００１３】
図２は、上記特許文献１に開示されたレーザダイオードモジュールの構成例である。当該レーザダイオードモジュール２２０１は、レーザダイオード（ＬＤ）２２１１，２２１２及びフォトダイオード（ＰＤ）２２１３，２２１４が対で構成され、一方のＬＤ光出力をＰＤで常時モニタし、一方のＬＤの劣化を制御回路２２１５、切替回路２２１６及び電流加算回路２２１７を用いて検知し、その劣化が検出された時点で他方のＬＤへ切替を行う構成になっている。このとき、各ＬＤの出力はプリズム等の光学部品２２１８を用いて光ファイバ２１００のコア２１０１に結合できる形態となっている。
【００１４】
しかしながら、図２に示されるモジュール構成は、各単体部品をカンパッケージ内に実装した形態であり、実装の煩雑さ、部品点数の多さに課題がある。これらは、コストを上げる要因となり、低コストを要求されるメトロ・アクセス系光源には見合わない。また、信頼性に関しても、一冗長度付加の効果はあるが、ＬＤ２２１１及び２２１２が２個とも劣化した場合、寿命を迎えることになる。加えて、ＬＤ劣化時に過電流が流れた場合、制御回路２２１５、切替回路２２１６及び電流加算回路２２１７等に損傷を与え、モジュール全体が劣化する懸念がある。
【００１５】
そこで、本発明は上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題は、帯域５Ｇbps以上の広帯域の光通信において、信頼性が極めて高く且つ低コストの光源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも帯域５Ｇbps以上の光通信に用いられるレーザ光を出射する光通信用光源において、少なくとも直径１００μmの範囲内に集積化されて配置され、夫々に前記レーザ光を出射する垂直共振型の複数の面発光レーザと、各前記面発光レーザのいずれかから出射された前記レーザ光の出力をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によるモニタ結果に基づいて各前記面発光レーザにおける劣化の状態を判定する判定手段と、前記判定された劣化状態に基づいて、各前記面発光レーザを一つずつ順次切り替えて駆動する切替駆動手段と、を備える。
【００１７】
上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、少なくとも帯域５Ｇbps以上の光通信に用いられるレーザ光を出射する光通信用光源において、少なくとも直径１００μmの範囲内に集積化されて配置され、夫々に前記レーザ光を出射する垂直共振型の複数の面発光レーザと、各前記面発光レーザのいずれかから出射された前記レーザ光の出力をモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段によるモニタ結果に基づいて各前記面発光レーザにおける劣化の状態を判定する判定手段と、前記判定された劣化状態に基づいて、各前記面発光レーザの少なくとも二つ以上を同時駆動させる切替駆動手段であって、当該駆動されている個々の面発光レーザの出力値を予め設定された値以下に抑制しながら且つ当該各出力値の総和を前記帯域の光通信が可能となる値以上に保持しつつ各前記面発光レーザを駆動する切替駆動手段と、を備える。
【００１８】
上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光通信用光源において、前記モニタ手段が、各前記面発光レーザ全ての出力値をモニタ可能な受光面積を有し、且つ、当該各面発光レーザの光出射側と反対側に配置されて構成されている。
【００１９】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の光通信用光源において、複数の前記面発光レーザの駆動電極が各々独立して形成されており、各前記駆動電極に夫々対応する通電経路上にヒューズ手段が夫々形成されている。
【００２０】
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光通信用光源において、前記ヒューズ手段が、金属の酸化還元作用を利用した電圧印加による可逆性スイッチにより形成されている。
【００２１】
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の光通信用光源において、各前記面発光レーザが、第一導電型の基板上に、第一導電型のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層、活性層、第二導電型のＤＢＲ層が順次積層され、且つ電流狭窄部が前記第一導電型のＤＢＲ層又は前記第二導電型のＤＢＲ層のいずれか一方と前記活性層との間に配置されて構成されており、当該電流狭窄部が、隣接した前記面発光レーザの間に形成されたトレンチの端面から、前記レーザ光の出射方向に対して垂直な方向へ酸化された酸化層で形成されており、更に前記トレンチが、各前記面発光レーザ間の結晶欠陥増殖を遮断する素子分離構造を備える。
【００２２】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光通信用光源において、前記酸化層が、前記トレンチの端面及び前記面発光レーザの表面からエッチングにより形成された穴の端面から前記垂直な方向へ酸化された当該酸化層で形成されている。
【００２３】
そして、上述した夫々の構成により、本発明では、複数の面発行レーザを集積化された状態で備え、更にそれらの劣化状態に応じて切り替えて駆動するので、帯域５Ｇbps以上の広帯域の光通信において、信頼性が極めて高く且つ低コストの光源を提供できる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明によれば、複数の面発光レーザを一つずつ切り替えて駆動する形式、或いは当該複数の面発光レーザのうち二つ以上を同時に駆動させ、各レーザ出力を抑制する形式を採ること、また、それを可能とする素子形態、制御形態を内包していることにより、少なくとも帯域５Ｇbps以上の特性を持つ複数の面発光レーザからなる光通信用光源において、極めて高い信頼性を得ることができる。
【００２５】
更に、高密度集積時において、個々の面発光レーザ自身の信頼性を向上させる構造を有している点もその効果を増大させる意味を持つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
（Ｉ）第１の実施形態
図３を用いて本発明による光通信用光源の第１の実施形態を説明する。
【００２８】
まず、面発光レーザ単体の構成について図3（a）を用いて説明する。
【００２９】
この面発光レーザ１０は基板１上に第一ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層２、第一クラッド層３、活性層４、第二クラッド層５、酸化電流狭窄部形成層６、第二ＤＢＲ層７が順次積層された構造を有する。加えて、上部電極８が第二ＤＢＲ層７に電気的に接触し、また下部電極が第一ＤＢＲ層２に接触している。
【００３０】
次に、本発明の光通信光源に関し、面発光レーザ１０の集積の形態を図3（ｂ）の上面図を用いて説明する。この図３（ｂ）では、四つの面発光レーザ１０を直径５０μｍの範囲内に集積化した形態を採っているが、各面発光レーザ１０の光出射部が直径１００μｍの範囲内に配置されるのであれば、面発光レーザ１０の集積個数は制限がない。
【００３１】
具体的な構成としては、四つの面発光レーザ１０が中央部に配置され、上部電極８から引き出された上部電極パッド１１と、下部電極９から引き出された下部電極パッド１２と、が、四つの面発光レーザ１０を取り囲む形で配置されている。
【００３２】
更に、本発明の光通信用光源としてのレーザモジュール１８は、面発光レーザ１０を集積して配置した基板１３を、フレキ基板１５にフリップチップ実装して完成する。その実施例側面図を図４に示す。このとき、集積基板１３は、各面発光レーザ１０からのレーザ光がフレキ基板１５側になるように、バンプ電極１４を介して、フレキ基板１５上の配線と電気的に接触して配置される。
【００３３】
ここで、集積基板１３から出力されるレーザ光は、透明なフレキ基板１５を通過し、全てファイバ１６のコア１７に直接結合される。これにより、レンズ等の付加的な光学部品無しに光源を形成することができ、低コスト光源を実現できる。また、フレキ基板１５上には、制御回路１９、切替回路２０、及び電流加算回路２１等が形成されており、各面発光レーザ１０と電気的に結合される。
【００３４】
次に、図３（ａ）に示した面発光レーザ１０二つ分の製法につき、図５及び図６を用いて説明する。なお、以下の説明は、短波長レーザ装置の例であり、発振波長約０．８５μｍとなる材質を選択している。
【００３５】
まず、図５（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｎ型半導体ミラー層）を複数積層した第一ＤＢＲ層２、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの第一クラッド層３、ノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ量子井戸とＧａＡｓ障壁層からなる活性層４、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓの第二クラッド層５、ｐ型ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ただし０＜ｘ＜１）の酸化電流狭窄部形成層６、ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層の一対を基本単位とするＤＢＲ（ｐ型半導体ミラー層）を複数積層した第二ＤＢＲ層７を、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法にて順次積層する（工程１）。もちろん、分子線エピタキシー成長（ＭＢＥ）法等、他の結晶成長方法を用いてもよい。
【００３６】
各々のＤＢＲ層２及び７では、高屈折率のＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓと低屈折率のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとのそれぞれの膜厚は、これら媒質内の各々の光路長が発振波長のほぼ１／４となるように設定してある。又は、Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの厚みとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓの厚みの合計の膜厚（ＤＢＲ層単位の膜厚）を、光路長が発振波長の１／２となるように設定してもよい。
【００３７】
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトレジスト２２−１を第二ＤＢＲ層７上へ塗布し、円形のレジストマスクを形成する（工程２）。ついで、ドライエッチングにより、第一のクラッド層３の表面が露出するまでエッチングを行い、直径約３０μｍの円柱状構造を形成する（工程３）。
【００３８】
そして、水蒸気雰囲気中の炉内において温度約４００℃で約１０分間加熱を行う（工程４）。これにより、図６（ａ）に示すように、電流狭窄部形成層６が円環状に選択的に酸化される。この酸化により、電流狭窄部形成層６の中心部には直径が約１０μｍの非酸化領域６−１が形成される。
【００３９】
電流狭窄部形成層６に形成された、酸化領域と非酸化領域６−１からなる構成を電流狭窄部という。電流狭窄部は、電流を非酸化領域６−１とほぼ同じ幅の活性層領域に集中して流すために設けている。
【００４０】
さらに図６（ｂ）に示すように、基板表面に、上部電極７形成のため、所定位置のフォトレジスト２２−２を形成する（工程５）。そして、図６（ｃ）に示すように、基板の円柱状構造を形成した面全面に電極８としてチタン（Ｔｉ）及び金（Ａｕ）を蒸着する（工程６）。その後、フォトレジスト２２−２を除去してリフトオフすることにより、図７（ａ）に示すように上部電極８が形成される（工程７）。
【００４１】
最後に、同様の工程を経て、図７（ｂ）に示すように、第一ＤＢＲ層２上へＡｕＧｅ（ゲルマニウム）合金を蒸着し、加熱してアロイ化させ、下部電極９を形成する（工程８）。
【００４２】
図５乃至図７では、二つの面発光レーザ１０が同一基板上で形成されていく様子を示したが、前述のように、集積する面発光レーザ１０の個数は、光出射部が直径１００μｍの範囲内に配置されるのであれば、その集積個数に制限はない。また、集積される面発光レーザ１０の個数によらず、図５乃至図７に示した構成で多数個の面発光レーザ１０を同時に形成できる。
【００４３】
以上の製法により得られた図３のレーザモジュール１８は、集積された複数の面発光レーザ１０を一つずつ順次切り替えて駆動される。このとき、面発光レーザ１０単体の信頼性は、前述のように結晶欠陥等の増殖によりある寿命を有するが、各面発光レーザ１０からの出力光を常時モニタし、その出力低下が予め設定されている閾値を下回った時点を制御回路１９において判断し、切替回路２０の作動により別の面発光レーザ１０を駆動する。この構成により、例えばｎ個の面発光レーザを集積した場合は、面発光レーザ１０単体の寿命のｎ乗倍の信頼性を得ることができる。
【００４４】
（II）第２の実施形態
本発明による光通信用光源の第２の実施形態を説明する。
【００４５】
該光源の構造及び製造方法は、図３乃至図７を用いて説明した内容と同一である。第１の実施形態との相違点は、各面発光レーザ１０の駆動方法である。第２の実施形態では、集積された面発光レーザ１０は、少なくとも二つ以上を同時に駆動させる。複数の面発光レーザ１０からの出力光の総和は、一つのモニタで常時監視され、該出力光の総和が一定を保つように制御回路１９からフィードバック信号を出し、各面発光レーザ１０へ供給される駆動電流を制御する。
【００４６】
この第２の実施形態では、複数の面発光レーザ１０の出力光の総和が、所定の光強度を有すれば良く、言い換えれば、各面発光レーザ１０の出力は、面発光レーザ１０単体の場合より、集積数だけ小さくすることができる。よって、構成する面発光レーザ１０単体の寿命は大幅に改善できる。
【００４７】
また、構成する面発光レーザ１０の一個が偶発劣化で発光不能になったとしても、残りの複数個の面発光レーザ１０の出力を僅かに増加させれば補完可能であり、レーザモジュール全体の信頼性は極めて高くなる。
【００４８】
更に、同時に駆動する複数個の面発光レーザ１０をＡ群とすると、集積可能数によっては、Ｂ群、Ｃ群等他の面発光レーザ１０の群を形成することが可能であり、各群を冗長度と捉えると、第１の実施形態で説明した効果が、該群間で同様に適用できる。
【００４９】
（III）第３の実施形態
図８を用いて本発明によるレーザモジュールの第３の実施形態を説明する。図８は、当該レーザモジュール１８の断面図である。配置された複数の面発光レーザ１０全ての光出力（出射側反対側の漏れ光出力を検知）をモニタできるように、対応する受光面積径を持つフォトダイオード（ＰＤ）３０１が、各面発光レーザ１０の裏面側に配置されている。
【００５０】
このモニタ用のフォトダイオード３０１により、第１の実施形態では、駆動する一つの面発光レーザ１０の出力を検知し、また第２の実施形態では、駆動する複数の面発光レーザ１０の出力の総和を検知し、各光出力の低下を検知した場合、前者においては、切替回路２０で駆動対象の面発光レーザ１０を切替え、また、後者においては、光出力が一定となるように、制御回路１９から各面発光レーザ１０の駆動電流を制御する。
【００５１】
（IV）第４の実施形態
図９を用いて本発明によるレーザモジュールの第４の実施形態を説明する。図９は、当該レーザモジュールにおいて、各面発光レーザ１０への電流経路にヒューズ部３０２を具備した四素子集積構成の上面図である。各面発光レーザ１０の上部電極８への配線の一部がヒューズ機能を有する材料でヒューズ部３０２が形成されており、ある電流以上の値が流れると断線する構成になっている。
【００５２】
上述したように、面発光レーザ１０の劣化は、上記結晶欠陥が活性層に増殖して発光効率が低下することに起因する。この結果、故障の形態として、素子が断線する場合と短絡する場合が存在する。第１の実施形態で説明したように、駆動される面発光レーザ１０の発光効率の低下は、モニタで常時検知され、ある閾値で駆動対象の面発光レーザ１０が切り替えられる。しかしながら、突発劣化で瞬時に上記短絡モードになった場合、或いは第２の実施形態のように複数の面発光レーザ１０を同時に駆動させている場合、過電流通電により、他の素子の破壊、或いは電流値低下等により、全ての素子特性に影響を及ぼす可能性がある。
【００５３】
上記図９の構成によれば、一つの面発光レーザ１０が劣化、短絡した場合でも、その通電経路をヒューズ部３０２により断線させることができるので、他の素子への特性劣化の伝搬を遮断することができる。よって、個々の面発光レーザ１０固有の信頼性を維持でき、加えて、第１及び第２の実施形態で説明した作用により、レーザモジュールの高信頼性を達成することができる。
【００５４】
本実施の形態においては、図３を用いて説明した第１の実施形態と同様のプロセス工程により、図９の構成を得ることができる。ここで、その相違点は、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図７（ａ）における上部電極８の形成を二回繰り返し、該通電用電極とヒューズ部３０２とを分けて形成する点にある。このヒューズ部３０２の材料は、例えばＡｌで形成される（線幅により断線電流値を規定）が、ヒューズ機能を有する材料であれば、いずれも適用可能である。
【００５５】
（Ｖ）第５の実施形態
図１０及び図１１を用いて本発明によるレーザモジュールの第５の実施形態を説明する。図９で示した第４の実施形態との違いは、図１０のように、ヒューズ部３０２が各面発光レーザ１０−１の上部に一括して形成されている点、及び該構成が金属の酸化還元作用を利用した、電圧印加による可逆性スイッチである点である。
【００５６】
この可逆性スイッチの構成、特性について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）はその構成図である。例えば、Ｃｕ、Ｃｕ２Ｓ及びＴｉの金属多層構造からなる。初期状態において、通電経路が形成された状態にしておく。この経路形成は、金属ＣｕをＣｕ＋としてＣｕ２Ｓ内に溶け込ませ、金属Ti表面で還元反応を生じさせることにより、Ｃｕ２Ｓ内のＣｕ＋を金属Ｃｕとして析出させることにより、金属架橋を形成し実現できる。この通電状態での使用において、面発光レーザ１０の突発劣化が生じた場合、該スイッチに印加される電圧が急上昇し、スイッチはＯＦＦ状態となる。これは、上記と逆現象（酸化）により、金属架橋が消滅するために生じる。電圧印加時のスイッチの動作特性の例を図１１（ｂ）に示す。
【００５７】
上記可逆性スイッチの構成材料は、Ｃｕ、Ｃｕ２Ｓ及びＴｉの金属多層構造を用いた説明したが、同様の効果を持つ材料であれば、いずれも適用可能である。
【００５８】
（VI）第６の実施形態
図１２を用いて本発明によるレーザモジュールの第６及び第７の実施形態を説明する。当該光源が複数の面発光レーザ１０から構成されることが基本構成であるが、その光出射部を少なくとも直径１００μｍ以内の範囲に配置し、且つ、面発光レーザ１０の集積数をできるだけ多く採ると、隣接する素子間が狭くなり、その構成上及び素子特性上で新たなる課題が生じる。それを回避する構成が、第６の実施形態である。
【００５９】
すなわち、第５の実施形態までは、面発光レーザ１０は円筒状に形成された構造であったが、この構造では、活性層で発生した熱が空気に伝わりにくく、円筒構造内に蓄えられる傾向がある。これにより、素子内部の温度が高くなり、結晶欠陥の増殖を促進するように働く。
【００６０】
そこで、図１２は、四つの面発光レーザ１０を集積化した時の上面図である。上記円筒構造に代えていわゆるプレーナ構造とし、酸化狭窄層を形成するために、トレンチ（溝）３０４を形成して、その端面から水平方向（図１２紙面方向）に酸化が可能な構造となっている。このトレンチ以外の部分は水平方向に半導体層が連続しているため、この部分を通じて熱が拡散され、面発光レーザ１０の活性層温度を低減することができる。これにより、素子の信頼性を向上させることができる。また、隣接する素子間では、トレンチ３０４が共用されている。このことは以下の二点の効果がある。一つは、酸化層と半導体界面の面積低減である。この間の応力歪みが結晶欠陥導入の主因の一つであり、トレンチ３０４の数の低減は、上記面積低減の効果を持つ。もう一つは、省スペース化により、面発光レーザの集積数を多くできる点である。
【００６１】
また、第６の実施形態では、各トレンチ３０４の長さが、面発光レーザの発光径より長く、素子分離構造として機能することを特長とする。この素子分離構造とは、一つの発光径３０３から発生する熱が隣接の発光径３０３と直線で結ばれることを遮断し、熱的クロストークの発生を抑える効果を持つ。これにより、第２の実施形態のように、複数の面発光レーザ１０を同時に駆動し、且つ、高密度に各面発光レーザ１０が配置された場合でも、熱干渉を遮断できるため、面発光レーザ１０としての信頼性を高く保つことができる。
【００６２】
（VII）第７の実施形態
図１３を用いて本発明によるレーザモジュールの第７の実施形態を説明する。図１２との相違点は、隣接する素子間のトレンチ３０４以外は、面発光レーザの発光部３０３の外周に配置された複数の穴３０５を酸化のために形成している点である。前述のように、面発光レーザ１０の活性層で発生する熱は、隣接する面発光レーザ１０からの熱と干渉しないこと、且つ、発生熱を速やかに拡散させることが、素子信頼性の点から重要である。隣接素子間を共用トレンチ３０４とする利点は前述したが、それ以外は、熱放散を促進する上で、できる限りプレーナ構造の方が望ましい。よって、上記穴３０５を配置することのより、その要請を可能としている。
【００６３】
以上、第１乃至第７の実施形態の説明を行った。しかし、本発明は、これら各実施形態に具体的に示した構成、方法に限定されるものではなく、発明の趣旨に沿うものであれば種々のバリエーションが考えられる。例えば、前述の実施例においては、活性層の材料としてノンドープＧａＡｓやノンドープＡｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓを用いたが、本発明は、これらに限られず、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓを用いて近赤外用の光通信用光源を構成することもできるし、また、ＩｎＧａＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどの可視光源にも適用できる。
【００６４】
また、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰや、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＡｓＳｂ等を用いて長波帯光源を構成することもでき、さらには、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等を用いて青色または紫外線用光源を構成することができる。
【００６５】
また、これらの活性層の材料に応じて、ＤＢＲ層含めたその他の層の材料・組成や、ＤＢＲ層の周期数を含めたそれぞれの層の厚みを適宜選択、設定できることはいうまでもない。
【００６６】
第１乃至第７の実施形態における本発明のレーザモジュールでは、電流狭窄部の酸化領域はアルミニウム（Ａｌ）が酸化する構成となっているが、Ａｌに限るものではなく、酸化した場合に非酸化領域に比べ電気抵抗が大幅に増大（絶縁体となれば望ましい）し、かつ高次横モード光の発振を低減することができる物質であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来の面発光レーザの断面図である。
【図２】従来のレーザダイオードモジュールの断面図である。
【図３】本発明の第１及び第２の実施形態であるレーザモジュールの面発光レーザ単体の断面図（ａ）、面発光レーザ４素子を集積した形態の上面図（ｂ）である。
【図４】本発明の第１及び第２の実施形態であるレーザモジュールの断面図である。
【図５】本発明の第１及び第２の実施の形態における面発光レーザ部分の製造工程を示す模式図（Ｉ）である。
【図６】本発明の第１及び第２の実施の形態における面発光レーザ部分の製造工程を示す模式図（II）である。
【図７】本発明の第１及び第２の実施の形態における面発光レーザ部分の製造工程を示す模式図（III）である。
【図８】本発明の第３の実施形態であるレーザモジュールの断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態である集積型面発光素子の部位の上面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態であるレーザモジュールの面発光レーザ単体の断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態であるレーザモジュールの面発光レーザにおける可逆性スイッチの断面図（ａ）、及び可逆性スイッチの動作を説明する図（ｂ）である。
【図１２】本発明の第６の実施形態であるレーザモジュールの面発光レーザを集積した形態の上面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態であるレーザモジュールの面発光レーザを集積した形態の上面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１０１１    基板
２    第一ＤＢＲ層
３    第一クラッド層
４    活性層
５    第２クラッド層
６    酸化電流狭窄部形成層（電流狭窄層）
６−１  非酸化領域
７    第二ＤＢＲ層
８、１１０１    上部電極
９、１１１１    下部電極
１０    面発光レーザ（単体）
１１    上部電極パッド
１２    下部電極パッド
１３    集積面発光レーザ
１４    バンプ電極
１５    フレキ基板
１６、２１００    光ファイバ
１７、２１０１    コア
１８、２２０１    レーザモジュール
１９、２２１５    制御回路
２０、２２１６    切替回路
２２−１、２２−２    フォトレジスト
３０１    モニタ（ＰＤ）
３０２    ヒューズ部
３０３    面発光レーザの発光径
３０４    トレンチ
３０５    穴
１０２１    下部反射鏡構造
１０３１    下部クラッド層
１０４１    発光層
１０５１    上部クラッド層
１０６１    ＡｌＡｓ層
１０６２    酸化層
１０７１    上部反射鏡構造
２２１１、２２１２    ＬＤ
２２１３、２２１４    ＰＤ
２２１７    電流加算回路
２２１８    光学部品
【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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