(57)【要約】【課題】本発明は、断熱チャープ量のばらつきを抑制することで伝送歩留りの低下を避ける光変調器付き半導体レーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】本願の発明に係る光変調器付き半導体レーザ装置は、分布帰還型半導体レーザ部と、該分布帰還型半導体レーザ部に接続された電界吸収型光変調器と、一端が該電界吸収型光変調器に接続され、他端を出射端面とする第１導波路部と、を備え、該第１導波路部は一次の回折格子を有することを特徴とする。【選択図】図１
2018067604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分布帰還型半導体レーザ部と、
前記分布帰還型半導体レーザ部に接続された電界吸収型光変調器と、
一端が前記電界吸収型光変調器に接続され、他端を出射端面とする第１導波路部と、を備え、
前記第１導波路部は一次の回折格子を有することを特徴とする光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記回折格子により帰還した光が前記分布帰還型半導体レーザ部の発振波長変動を抑制するように前記回折格子の位相が設定されたことを特徴とする請求項１に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記回折格子のストップバンドの中心は、前記分布帰還型半導体レーザ部の発振波長と一致したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記第１導波路部の長さと、前進波と後退波の結合係数の絶対値との積を０．０７より大きくしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記分布帰還型半導体レーザ部に設けられたレーザ電極と、前記電界吸収型光変調器に設けられた変調器電極とを接続する抵抗素子を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記分布帰還型半導体レーザ部と前記電界吸収型光変調器とを接続する半導体層に溝を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記分布帰還型半導体レーザ部と前記電界吸収型光変調器とを接続する半導体層の幅を、前記分布帰還型半導体レーザ部と前記電界吸収型光変調器の半導体層の幅より狭くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【請求項８】
少なくとも１つの前記出射端面の位相に対して断熱チャープ量が０となることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光変調器付き半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信システムで用いられる光変調器付き半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分布帰還型半導体レーザ部(ＤＦＢ−ＬＤ)と電界吸収型光変調器(ＥＡ)をモノリシック集積した光変調器付き半導体レーザ装置(ＥＭＬ)が実用化され、長距離光通信用光源として用いられている。従来のＥＭＬは、ＤＦＢ−ＬＤから出射された光がＥＡを通過して有限の反射率を持つ出射端面で反射した後、再びＤＦＢ−ＬＤの発振モードに結合する。この戻り光によるＤＦＢ−ＬＤの発振波長の変動は「断熱チャープ」と呼ばれている。
【０００３】
断熱チャープのチャープ量は反射率等によって決まるある幅を持って、ＤＦＢ−ＬＤから出射端面までの光路長で決まる端面位相に依存して変化する。半導体レーザ部の端面形成方法として一般的に用いられている劈開による方法では、この端面位相を制御することは困難である。そのため、ＥＭＬにおいては、断熱チャープ量が制御できないことに起因して伝送後波形の劣化が大きい素子が一定量存在し、伝送歩留りが低下していた。
【０００４】
ＥＭＬのコストを低減するためには、伝送歩留りの向上と伝送特性評価の簡略化が重要な課題である。特許文献１では、出射端面の反射率に応じて伝送歩留りおよびＳＭＳＲ歩留りを最大化する光結合係数κＬを見出し、総合的な歩留り向上を図ることが開示されている。
【０００５】
特許文献２は、ＥＡ変調時のＤＦＢ−ＬＤサイドモードの最大値と最小値の比率と、断熱チャープ量の間に相関があることを見出し、伝送特性評価を実施せずに装置を選別することで評価コストの低減を図るものである。特許文献３の図７には、ＤＦＢ−ＬＤとＥＡと２次の回折格子を集積した光変調器付き半導体レーザ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２０１２４号公報
【特許文献２】特開２００９−５９７９９号公報
【特許文献３】特開平１１−３０７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
劈開による端面形成ではその端面位相を制御することは技術的に困難である。そのため、反射率を伝送特性上問題とならないほど小さくすることも困難である。したがって、製造プロセス上断熱チャープを制御することができず、伝送歩留りの低下が避けられなかった。
【０００８】
また、伝送特性は、断熱チャープに加えて、電圧印加時のＥＡの屈折率変動に起因したチャープであるダイナミックチャープにも依存し、ダイナミックチャープの量と伝送距離に応じて、伝送特性を最適化する一定の断熱チャープ量が存在する。従来技術においては、製造プロセス上断熱チャープ量を制御することが困難で、伝送歩留りが低下することが課題であった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、断熱チャープ量のばらつきを抑制できる光変調器付き半導体レーザ装置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】
【００１０】
本願の発明に係る光変調器付き半導体レーザ装置は、分布帰還型半導体レーザ部と、該分布帰還型半導体レーザ部に接続された電界吸収型光変調器と、一端が該電界吸収型光変調器に接続され、他端を出射端面とする第１導波路部と、を備え、該第１導波路部は一次の回折格子を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電界吸収型光変調器と出射端面の間に一次の回折格子を形成することで、断熱チャープ量のばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置の断面斜視図である。
【図２】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図３】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図４】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図５】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図６】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図７】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図８】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図９】光変調器付き半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】断熱チャープを示す図である。
【図１１】断熱チャープ量の端面位相依存性を示す図である。
【図１２】断熱チャープ量の端面位相依存性を示す図である。
【図１３】出射端面位相の変動に対する、反射強度および反射位相の変動を示す図である。
【図１４】強度反射率と反射位相のκＬ依存性を示す図である。
【図１５】反射位相の変動に対する、発振しきい値利得αＬとデチューニング係数δＬの変動を示す図である。
【図１６】反射位相の変動に対する、発振しきい値利得αＬとデチューニング係数δＬの変動を示す図である。
【図１７】図１５に反射強度および反射位相変動を重ね書きした図である。
【図１８】図１６に反射強度および反射位相変動を重ね書きした図である。
【図１９】出射端面位相の変動に対するαＬおよびδＬを示す図である。
【図２０】断熱チャープ変動を示す図である。
【図２１】実施の形態２に係る光変調器付き半導体レーザ装置の断面図である。
【図２２】第１変形例を示す断面図である。
【図２３】第２変形例の平面図である。
【図２４】断熱チャープ特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る光変調器付き半導体レーザ装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０の断面斜視図である。光変調器付き半導体レーザ装置１０は、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤに接続された電界吸収型光変調器ＥＡと、一端が電界吸収型光変調器ＥＡに接続された第１導波路部Ｗと、を備えている。分布帰還型半導体レーザ部ＬＤはレーザ電極Ｅ１を有し、電界吸収型光変調器ＥＡは変調器電極Ｅ２を有している。第１導波路部Ｗの他端が出射端面１１ａとなっている。
【００１５】
光変調器付き半導体レーザ装置１０は、ｎ−ＩｎＰ基板１２と、ｎ−ＩｎＰ基板１２の上に形成されたリッジ導波路Ｒと、そのリッジ導波路Ｒを埋め込むＦｅ−ＩｎＰ層１４と、Ｆｅ−ＩｎＰ層１４の上に形成されたｐ−ＩｎＰ層１６を備えている。リッジ導波路Ｒの左右に溝１８が形成されることで導波路はリッジ型となっている。
【００１６】
光が導波する方向はｙ方向である。断面１１ｂは、このｙ方向に平行な線で光変調器付き半導体レーザ装置１０を切断したときに表れる面である。断面１１ｂには、電界吸収型光変調器ＥＡと第１導波路部Ｗに光吸収層２０が形成され、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤにレーザ活性層２２が形成されたことが示されている。光吸収層２０とレーザ活性層２２の下に回折格子層２４が形成されている。回折格子層２４は、直線が並ぶことで構成された一次の回折格子である。回折格子層２４は第１導波路部Ｗに形成されているので、第１導波路部Ｗには一次の回折格子２４ａが設けられている。
【００１７】
光変調器付き半導体レーザ装置１０の駆動時には、レーザ電極Ｅ１からレーザ活性層２２に電流を注入してレーザ光を発振させ、変調器電極Ｅ２から光吸収層２０に電圧を印加し吸収係数を変調することで光吸収層２０を導波する光を変調する。
【００１８】
図２〜図９を参照しつつ光変調器付き半導体レーザ装置１０の製造方法を説明する。図２〜図６は図１の断面１１ｂに対応する面を示し、図７〜９は図１の出射端面１１ａに対応する面を示す。まず、図２に示されるように、ｎ−ＩｎＰ基板１２の上に回折格子となる層２４ＡをＭＯＣＶＤ法により結晶成長する。層２４Ａの材料は、例えばＩｎＧａＡｓＰ又はＩｎＧａＡｌＡｓなどであるが、ＩｎＰとの屈折率差を任意に制御できるものであれば特に限定されない。
【００１９】
次に、電子線露光およびエッチング法により、層２４Ａから回折格子層２４を形成する。図３には、回折格子層２４が示されている。分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの回折格子２４ｂは一次の回折格子であり、その光学的な周期は所望のレーザ発振波長λのおよそ１／２であり、単一波長発振を得るためλ／４の回折格子位相シフトを設ける。第１導波路部Ｗの一次の回折格子２４ａの周期は回折格子２４ｂの周期と同一でよい。一次の回折格子２４ａの位相は断熱チャープ量の絶対値を調整するため、後述する適切な回折格子位相に設定する。
【００２０】
次いで、図４に示すように、活性層２２ＡをＭＯＣＶＤ法によって結晶成長する。次いで、図５に示すように、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤ以外の活性層２２Ａを露光工程とエッチング工程で除去する。次いで、図６に示すように、光吸収層２０をＭＯＣＶＤ法によりバットジョイント成長する。さらに、ｐ−ＩｎＰ層１６も形成する。
【００２１】
レーザ活性層２２と光吸収層２０には、例えばＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓなど、ＩｎＰと格子整合し１．３μｍ帯から１．５μｍ帯の光通信波長帯に利得あるいは吸収をもつ材料を用いる。レーザ活性層２２と光吸収層２０層は単層でも多重量子井戸層でもよい。
【００２２】
次いで、露光工程とエッチング工程により、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡをリッジ導波路Ｒに加工する。図７にはリッジ導波路Ｒが示されている。リッジ導波路Ｒの上にはエッチングで用いたエッチングマスク５２がある。
【００２３】
次いで、電流ブロック層となるＦｅ−ＩｎＰ層１４をＭＯＣＶＤ法で形成し、Ｆｅ−ＩｎＰ層１４でリッジ導波路Ｒを埋め込む。次いで、図７のエッチングマスク５２を除去し、ｐ−ＩｎＰ１６を成長する。こうして、図８の構造が完成する。ここでは、リッジ導波路ＲをＦｅ−ＩｎＰ層１４で埋め込んでいるが、Ｆｅ−ＩｎＰ層１４で埋め込まずに直接絶縁膜を製膜して導波路としてもよい。また、リッジ導波路Ｒを形成する際のエッチングをレーザ活性層２２と光吸収層２０の上で停止して、幅の広いレーザ活性層２２と光吸収層２０を有するリッジ導波路としてもよい。
【００２４】
次いで、図９に示すように、露光工程とエッチング工程によって溝１８を形成する。溝１８は、ｐ−ＩｎＰ１６から基板１２にまで達する。そして、製膜工程、露光工程およびエッチング工程により、絶縁膜３０、レーザ電極Ｅ１および変調器電極Ｅ２を形成することで図１に示す光変調器付き半導体レーザ装置１０が完成する。
【００２５】
ところで、ＥＭＬの動作は“ＩＥＥ Ｐｒｏｃ.−Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ.,Ｖｏｌ.１４１,Ｎｏ.２,ｐ.８９,１９９４”に開示される以下の結合波方程式とキャリアレート方程式でモデル化し記述できる。
【００２６】
【数１】
2018067604.tif 000003
2018067604.tif 000004
2018067604.tif 000005
【００２７】
ここで、ｚは装置の導波方向の座標、Ｆ、Ｒは前進波、後退波の複素電界振幅、νｇは群速度、αは電界振幅に対する吸収または利得係数、δは各部の屈折率変化に伴う周波数変化、κＲＦ、κＦＲはそれぞれの光結合係数で、屈折率結合の場合はκＲＦ＝κ*ＦＲである。Ｇは自然放出光の電界振幅である。Ｎはキャリア密度、ηは活性層への電流注入効率、Ｊは電流密度、ｑは素電荷、ｄはレーザ活性層の厚さ、τはキャリア寿命であり、ここで自然放出又は価電子帯間吸収、オージェ再結合によるキャリア損失を導入する。ｇ´は微分利得、Γは活性層への光閉込係数、Ｎ０は透明キャリア密度、εは非線形利得係数、Ｐは前進波と後退波を合わせたフォトン密度である。αはレーザ活性層２２に対してはキャリア密度に依存するように、光吸収層２０に対しては印加電圧に依存するように設定する。δについても同様である。
【００２８】
以上のモデルに基づいて、出射端面側に回折格子を持たない１．５μｍ帯の従来型ＥＭＬを１０ＧｂｐｓでＮＲＺ駆動した際の出力及び波長変動の時間発展を計算すると、図１０の結果が得られる。ここで、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤがλ／４シフトを持ち、後端面と出射端面の強度反射率をそれぞれ９０％、０．５％、単一縦モードとなるようにレーザ後端面の回折格子位相を選んでいる。
【００２９】
図１０から、吸収層変調時の屈折率変動に伴う波長変動であるダイナミックチャープが１．５ＧＨｚ程度、吸収層を経て出射端面で反射した光によるレーザ変調に伴う波長変動である断熱チャープが−２．５ＧＨｚ程度であることが確認できる。この断熱チャープ量は、分布帰還型半導体レーザ部の回折格子に対する出射端面の位相によって変動し、その端面位相依存性を図１１に示す。縦軸が断熱チャープ量である。この例では、出射端面位相に依存した断熱チャープの最大値と最小値の差はおよそ４ＧＨｚ程度である。
【００３０】
これに対し、本発明の実施の形態１に係るＥＭＬは、出射端面１１ａ側に一次の回折格子２４ａを持つので、従来例と比較して出射端面位相の変動に対する断熱チャープ量の変動が抑制される。図１２に、本発明の実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０の断熱チャープ量の端面位相依存性を示す。ここでは、第１導波路部Ｗに結合係数κ＝３０[ｃｍ−１]の一次の回折格子２４ａを１００μｍ挿入し、その回折格子と分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの回折格子２４ｂの位相を変えて計算している。図１２に示す通り、出射端面１１ａ側に一次の回折格子２４ａを挿入することで断熱チャープの最大値と最小値の差はおよそ２ＧＨｚ程度にまで低下できる。さらに一次の回折格子２４ａの位相を適切に選べば、図１２において菱形のプロットで示すように、断熱チャープを０付近で変動させることができる。少なくとも１つの「出射端面１１ａの位相」に対して断熱チャープ量が０となることが好ましい。
【００３１】
ここでは出射端面１１ａ側の一次の回折格子２４ａの周期は分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの回折格子２４ｂの周期と同一にしている。しかし、一次の回折格子２４ａのストップバンドの中心が分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの発振波長と一致するように、一次の回折格子２４ａの光学的な周期を調整するとより効果的である。さらに、一次の回折格子２４ａの結合係数を大きくしたり、一次の回折格子２４ａを挿入する領域を長くしたりすることで、出射端面位相の影響をさらに抑制することが可能である。実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０によれば、出射端面１１ａからの反射光の影響を抑制するだけでなく、光変調器付き半導体レーザ装置１０の外から反射して戻ってくる光によるレーザの発振波長への影響を抑制することも期待できる。
【００３２】
本発明の実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０の作用効果をより一般化して説明する。まず、出射端面１１ａに一次の回折格子２４ａを設けた構造における振幅反射率ρｒは下記の式から算出される。
【００３３】
【数２】
2018067604.tif 000006
【００３４】
ここで、ｒは出射端面１１ａの振幅反射率、Ｌは一次の回折格子２４ａを持つ導波路の長さであり第１導波路部Ｗの共振器方向の長さと等しい。δはデチューニング係数で導波光の波数と一次の回折格子２４ａの波数の差、κ＋、κ−は前進波および後退波の結合係数であり、屈折率結合の場合κ＋、κ−はお互いの複素共役となる。後の議論ではその絶対値をκとして用いる。
【００３５】
図１３はκＬ＝０、κＬ＝０．３における反射強度および反射位相の変動を、出射端面位相の変動に対して計算した結果を示す図である。ここで、出射端面の反射強度は０．５％、δ＝０である。κＬ＝０のとき、すなわち一次の回折格子２４ａを持たない端面反射のみの場合は、当然ながら反射強度は変化せず端面位相がそのまま反射位相となる。それに対して一次の回折格子２４ａを持つ構造では、反射強度と反射位相のどちらも変動することとなり、一次の回折格子２４ａがない構造と比較して反射位相の変動が抑制される。反射強度と反射位相の変動幅はκＬに依存しており、それらの最大値と最小値のκＬ依存性を図１４に示す。
【００３６】
図１４に示す通り、κＬが概ね０．０７より大きくなると、位相変動が抑制され、強度反射率の変動は大きくなっていく。図１４の強度反射率とは、図１３の反射強度と同じ意味である。強度反射率と反射位相は、出射端面１１ａの反射率とδによって変化するが、一般に一定以上のκＬで位相変動が抑制される。したがって、Ｌとκとの積を０．０７より大きくすることが好ましい。
【００３７】
次に、λ／４シフトを１つ持つＤＦＢ−ＬＤの前端面の反射光強度および反射位相に対して、発振しきい値利得αＬとデチューニング係数δＬを図示すると図１５、１６のようになる。ここで、後端面反射率は９０％、反射位相は０、位相シフトは後端面から０．３Ｌの位置に挿入し、発振モードはδの絶対値が最も０に近いモードをとっている。ここでの計算はＤＦＢ−ＬＤのしきい値における発振モード解析の手法を用いており、例えば次の文献が詳しい。
Ｈ.Ｇｈａｆｏｕｒｉ−Ｓｈｉｒａｚ, Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｆｉｌｔｅｒｓ. Ｅｎｇｌａｎｄ：Ｗｉｌｅｙ, ２００３
【００３８】
図１７、１８は、それぞれ図１５、１６上に図１３で示した反射強度および反射位相変動を重ね書きした図である。出射側に回折格子がない場合、反射強度は０．００５、反射位相は０〜２πの時のαＬおよびδＬが発振モードとなる。一方で、出射側に回折格子を設けた場合、図中の反射位相２π付近に示した楕円の軌跡上のαＬおよびδＬが発振モードとなる。ここで、反射位相変動の中心値は、ＤＦＢ−ＬＤと出射側回折格子間の光路長を調整することで任意に設計することが可能であるため、後に議論するチャープ量およびチャープ変動が小さくなるように選んでいる。それぞれの構造において、出射端面位相が０〜２πで変動した際のαＬおよびδＬを図１９に示す。αＬ、δＬともに、出射側の一次の回折格子２４ａがある構造の方が変動が小さくなっていることが分かる。
【００３９】
図１９で示したαＬおよびδＬは、光変調器にバイアスを印加せず出射端面および回折格子からの反射戻り光があるときの発振モードを示している。これに対して、ＥＡにバイアスを印加してＤＦＢ−ＬＤからの出射光および反射光を消光することは、図１５、１６において反射光強度が０であることに相当し、それらのαＬおよびδＬの差分が断熱チャープの要因となる。
【００４０】
このαＬおよびδＬの差分に加え、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの共振器長と線幅増大係数などを設定して、反射戻り光による断熱チャープ量を算出すると、図２０に示す断熱チャープ変動が得られる。ここで共振器長は５００μｍ、線幅増大係数は５．０、導波路の等価屈折率は３．２とした。図２０に示す通り、一次の回折格子２４ａを設けることにより断熱チャープ変動が−２．１〜２．５に抑制されていることが分かる。上記の効果は、各パラメータがある特定の範囲のときにのみ得られるものではなく、与えられたＥＭＬに対して、出射側に挿入する一次の回折格子２４ａの結合係数、一次の回折格子２４ａが形成される領域の長さ、およびＤＦＢ−ＬＤに対する位相を適切に設計することで、現実的なＥＭＬに対してチャープを抑制できる構造を見出すことができる。
【００４１】
以下は具体的な計算手順である。
１、設計値または実測値から活性層の線幅増大係数を設定する。
２、ＤＦＢ−ＬＤのκＬ等のパラメータを設定し、反射光強度と位相に対してαＬとδＬを計算する。
３、上記のα、δ、Ｌ、および線幅増大係数から、反射光強度と位相に対するチャープ量を見積もる。
４、チャープが抑制される反射光強度／位相の軌跡を描くように一次の回折格子２４ａのκＬと位相を決定する。
【００４２】
本発明の実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０は、出射端面１１ａの位相が制御できないために生じる断熱チャープ量の製造バラツキを補償するため、電界吸収型光変調器ＥＡと出射端面１１ａの間に一次の回折格子２４ａを設ける。そして、一次の回折格子２４ａにより帰還した光が分布帰還型半導体レーザ部ＬＤの発振波長変動を抑制するように一次の回折格子２４ａの位相を設定する。すなわち、断熱チャープ量を伝送特性が最適化される値に制御することで伝送歩留りを改善することができる。断熱チャープ量を制御してそのばらつきを低減できるので、評価コストの大きい断熱チャープ量評価と伝送特性評価を省略することもできる。また、断熱チャープ量のばらつきを抑制できるので、伝送後の波形歪みが少なく伝送距離を長くできる装置を歩留り良く得ることができる。
【００４３】
本発明の実施の形態１に係る光変調器付き半導体レーザ装置１０は、第１導波路部Ｗに一次の回折格子２４ａを設けることを特徴とするので、この特徴を失わない範囲で様々な変形が可能である。したがって、光変調器付き半導体レーザ装置１０の材料、構造及び製造方法については実施の形態１で言及した内容に限定されない。以下の実施の形態に係る光変調器付き半導体レーザ装置でも同様である。なお、以下の実施の形態に係る光変調器付き半導体レーザ装置は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００４４】
実施の形態２．
実施の形態２に係る光変調器付き半導体レーザ装置は、出射端面からの反射光による断熱チャープを制御する手段として、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間の電気抵抗を調整するものである。
【００４５】
実施の形態１では、レーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２を接続しているｐ−ＩｎＰ層１６の厚さは例えば２．０μｍであり、長さは例えば５０μｍであり、幅は例えば５．０μｍであり、アクセプタ濃度は１Ｅ＋１８[ｃｍ−３]である。この場合、レーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２の間の抵抗はおよそ２ｋΩ程度である。
【００４６】
図２１は、実施の形態２に係る光変調器付き半導体レーザ装置の、図１の断面１１ｂに対応する断面を示す図である。実施の形態２では、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤに設けられたレーザ電極Ｅ１と、電界吸収型光変調器ＥＡに設けられた変調器電極Ｅ２とを接続する抵抗素子６０を設けた。抵抗素子６０を設けることで、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間の抵抗を低減させる。低減量は抵抗素子６０の抵抗値を選択することで任意に設定できる。
【００４７】
分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡは抵抗素子６０を介して電気的に結合しているため、電界吸収型光変調器ＥＡを変調する電圧を印加すると同時に分布帰還型半導体レーザ部ＬＤに注入している電流も変調される。そのため、実際には分布帰還型半導体レーザ部ＬＤは定電流駆動ではなく、直接変調のＬＤと同様の波長変動を生じることとなる。
【００４８】
分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間の抵抗値が２ｋΩで電界吸収型光変調器ＥＡに印加する電圧の変調幅が１．５Ｖの場合、０．７５ｍＡの電流変調が加わり、図１２で示した断熱チャープ特性が得られる。これに対して分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間の抵抗値を０．５ｋΩとした場合、その断熱チャープ特性は図２４のようになる。図１２と図２４を比較すると、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間の抵抗値を変更すると、断熱チャープの絶対値がシフトするが、出射端面位相の変化に対する断熱チャープの変動幅はほとんど変化しないことが分かる。これを利用して、伝送特性が最適化される断熱チャープ量を実現することが可能である。
【００４９】
図２２は、実施の形態２に係る光変調器付き半導体レーザ装置の第１変形例を示す断面図である。第１変形例では、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間にあるクラッド層であるｐ−ＩｎＰ層１６に溝６０ａを形成する。これにより、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間において、ｐ−ＩｎＰ層１６を薄くした。このように、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間においてｐ−ＩｎＰ層１６の厚さを調整することで、レーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２の間の抵抗値を調整することができる。なお、ｐ−ＩｎＰ層１６に限らず、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡとを接続する半導体層に溝を設けることで上述の効果を得ることができる。
【００５０】
図２３は、実施の形態２に係る光変調器付き半導体レーザ装置の第２変形例の平面図である。第２変形例では、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの間にある溝１８、７０の幅を、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡにおける溝１８、７０の幅より大きくした。言いかえれば、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡとを接続する半導体層の幅を、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡの半導体層の幅より狭くした。図２３には、分布帰還型半導体レーザ部ＬＤと電界吸収型光変調器ＥＡとを接続するｐ−ＩｎＰ層１６の一部は幅が狭い幅狭部１６Ａを有することが開示されている。これにより、レーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２の間の抵抗値を調整する。
【００５１】
さらに、ｐ−ＩｎＰ１６のアクセプタ濃度を変更することでもレーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２の間の抵抗値を調整することが可能である。実施の形態１で説明したように一次の回折格子２４ａを設けて断熱チャープ量のばらつきを抑制しつつ、本実施の形態で説明したようにレーザ電極Ｅ１と変調器電極Ｅ２の間の抵抗値を調整すれば伝送特性が最適化される断熱チャープ量を実現することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  光変調器付き半導体レーザ装置、  １１ａ  出射端面、  １８  溝、  ２４ａ  一次の回折格子、  ６０  抵抗素子、  ６０ａ  溝、  Ｅ１  レーザ電極、  Ｅ２  変調器電極、  ＥＡ  電界吸収型光変調器、  ＬＤ  分布帰還型半導体レーザ部
【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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