(57)【要約】【課題】チップサイズを小さくし、電気的アイソレーションを十分に得ることができ、各チャンネル間で光出力が均一となる光半導体装置を得る。【解決手段】レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力光を合波器４が合波する。光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力光を合波器４にそれぞれ導く。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、合波器４、及び光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは基板７に集積されている。基板７は長辺と短辺を有する。レーザ部１ａ，１ｂは、長辺と平行な第１の直線上に配置されている。レーザ部１ｃ，１ｄは、第１の直線とは異なり長辺と平行な第２の直線上に配置されている。【選択図】図１
2015173223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２、第３、及び第４のレーザ部と、
前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の出力光を合波する合波器と、
前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の出力光を前記合波器にそれぞれ導く第１、第２、第３、及び第４の光導波路と、
前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部、前記合波器、及び前記第１、第２、第３、及び第４の光導波路が集積された基板とを備え、
前記基板は長辺と短辺を有し、
前記第１及び第２のレーザ部は、前記長辺と平行な第１の直線上に配置され、
前記第３及び第４のレーザ部は、前記第１の直線とは異なり前記長辺と平行な第２の直線上に配置されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記第１、第２、第３、及び第４の光導波路のうち導波路長が長いものほど曲率半径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の出力光をそれぞれ変調する第１、第２、第３、及び第４の電界吸収型光変調器と、
第１、第２、第３、及び第４の終端抵抗と、
第１、第２、第３、及び第４の電界吸収型光変調器をそれぞれ前記第１、第２、第３、及び第４の終端抵抗に接続する第１、第２、第３、及び第４のワイヤとを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記長辺に沿った方向において前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の位置は互いにずれていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記合波器は、前記第１、第２、第３、及び第４の光導波路に接続された第１、第２、第３、及び第４のポートを有し、
前記第１、第２、第３、及び第４の光導波路のうち光損失の大きいものに対応するポートほど前記合波器の合波比が大きいことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ通信の送信用光源として用いられる光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
４つのレーザ部からの光を合波器で合波する従来の光半導体装置では、４つのレーザ部は並置（４ｘ１配列）されている（例えば、非特許文献１参照）。また、レーザ間の熱的・電気的な干渉を改善するため、複数のレーザ部を共振器軸方向に平行に向け、かつ共振器軸方向に互いにずらして一つの半導体基板上に配置した光半導体装置も提案されている（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】特開昭６３−０１０５８２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＮＴＴ技術ジャーナル  ２０１２．１０  「超高速イーサネット用変調器集積光源」の図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
４つのレーザ部を並置するとチップサイズが大きくなる（例えば５．２ｍｍ２）。また、４つのレーザ部への配線が近接するため電気的アイソレーションが十分得られない。特に、電界吸収型光変調器と集積された半導体レーザを用いる場合、直接変調のＤＦＢレーザアレイとは異なり、レーザ部をワイヤにより終端抵抗に接続する必要があるため、レーザ部間のワイヤが近接し、接触不良を起こす可能性がある。
【０００６】
また、中央寄りのレーザ部を合波器に接続する光導波路と比較して、外側寄りのレーザ部を合波器に接続する光導波路は長く、曲率半径が小さい。このため、曲がり導波路損失が大きくなり、４つのレーザ部に対応するチャンネル間で光出力がアンバランスとなる。
【０００７】
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、その目的はチップサイズを小さくし、電気的アイソレーションを十分に得ることができ、各チャンネル間で光出力が均一となる光半導体装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光半導体装置は、第１、第２、第３、及び第４のレーザ部と、前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の出力光を合波する合波器と、前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部の出力光を前記合波器にそれぞれ導く第１、第２、第３、及び第４の光導波路と、前記第１、第２、第３、及び第４のレーザ部、前記合波器、及び前記第１、第２、第３、及び第４の光導波路が集積された基板とを備え、前記基板は長辺と短辺を有し、前記第１及び第２のレーザ部は、前記長辺と平行な第１の直線上に配置され、前記第３及び第４のレーザ部は、前記第１の直線とは異なり前記長辺と平行な第２の直線上に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、第１及び第２のレーザ部は、前記長辺と平行な第１の直線上に配置され、前記第３及び第４のレーザ部は、前記第１の直線とは異なり前記長辺と平行な第２の直線上に配置されている。このように４つのレーザ部が２ｘ２の形態に配列されることで従来の４ｘ１配列と比べてチップの横幅が半分以下でよくなり、チップサイズを小さくすることができる。また、レーザ部を互いに離間させることができるため（約１ｍｍ離間）、電気的アイソレーションを十分に得ることができ、電気的クロストークを低減することができる。さらに、４つのレーザ部を２ｘ２の形態に配列することにより各チャンネル間で光出力が均一となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光半導体装置をサブマウントに実装した状態を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光半導体装置をサブマウントに実装した状態を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る合波器を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態に係る光半導体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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す平面図である。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは互いに波長の異なるλ／４シフト型ＤＦＢ（Distributed Feedback）半導体レーザである。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは埋め込みヘテロ型構造であり、それ以外の部分は埋め込み型構造でもよく、ハイメサ型構造でもよい。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ構造又はＡｌＧａＩｎＡｓ−ＭＱＷ構造を有し、ＭＯＣＶＤ法により形成される。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの回折格子は、ｐ型クラッド内又はｎ型クラッド層内の何れかに形成した埋め込み回折格子である。この回折格子の描画にはＥＢ直描法が使用できる。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの埋め込み構造はｐ／ｎ／ｐ埋め込み構造又はｐ／Ｆｅ−ＩｎＰ埋め込み構造である。なお、レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはローメサ型でもよい。モニタフォトダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの活性層と一体形成されている。
【００１３】
レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力光をそれぞれ電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが変調し、それらを合波器４が合波する。電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはＡｌＧａＩｎＡｓ−ＭＱＷ構造又はＩｎＧａＡｓＰ−ＭＱＷ構造を有し、ＭＯＣＶＤ法により形成される。合波器４と光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、ＩｎＧａＡｓＰのコア層をＩｎＰのクラッド層で挟んだハイメサ型又は埋め込み型構造である。
【００１４】
光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄがレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの出力光を合波器４にそれぞれ導く。合波器４は１つに合波した光を出射用光導波路６に出力する。合波器４は、４ｘ１の形態のＭＭＩ（多モード干渉型）カプラである。
【００１５】
これらのレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、モニタフォトダイオード２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、合波器４、光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、及び出射用光導波路６は基板７にモノリシック集積されている。基板７はｎ型ＩｎＰ基板又はＦｅ−ＩｎＰ基板である。単一の基板７上にレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを集積する方法として、バットジョイント法又は選択成長法を用いることができる。
【００１６】
基板７は長辺と短辺を有する。レーザ部１ａ，１ｂは、長辺と平行な第１の直線上に配置されている。レーザ部１ｃ，１ｄは、第１の直線とは異なり長辺と平行な第２の直線上に配置されている。また、光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち導波路長が長いものほど曲率半径が大きい。
【００１７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置をサブマウントに実装した状態を示す平面図である。サブマウント８上に入力端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄと終端抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが設けられている。終端抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄはＧＮＤに接続されている。ワイヤ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをそれぞれ入力端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに接続する。ワイヤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄをそれぞれ終端抵抗１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに接続する。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態では、レーザ部１ａ，１ｂは長辺と平行な第１の直線上に配置され、レーザ部１ｃ，１ｄは第１の直線とは異なり長辺と平行な第２の直線上に配置されている。このように４つのレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが２ｘ２の形態に配列されることで従来の４ｘ１配列と比べてチップの横幅が半分以下でよくなり、チップサイズを小さくすることができる。また、レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを互いに離間させることができるため（約１ｍｍ離間）、電気的アイソレーションを十分に得ることができ、電気的クロストークを低減することができる。さらに、レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを２ｘ２の形態に配列することにより各チャンネル間で光出力が均一となる。また、近接するワイヤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが互いに接触するのを容易に防ぐことができる。
【００１９】
また、光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち導波路長が長いものほど曲率半径が大きいため、光導波路の曲がり損失が小さくなる。従って、導波路長の長い光導波路５ａ，５ｃと導波路長の短い光導波路５ｂ，５ｄとの間の導波路損失差が小さくなる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す平面図である。図４は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置をサブマウントに実装した状態を示す平面図である。レーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは平行四辺形状に配置されている。従って、長辺に沿った方向においてレーザ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ及び電界吸収型光変調器３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの位置は互いにずれている。これにより、近接するワイヤ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが互いに接触するのを更に容易に防ぐことができる。
【００２１】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る合波器を示す平面図である。合波器４は、光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに接続された第１、第２、第３、及び第４のポートを有する。合波器４の幅をＷとしたとき、Ｗ／８、３／８Ｗ、５／８Ｗ、７／８Ｗの位置において、合波器４の内部の伝播モードの光強度が極大となる。そこで、４つのポートの位置を光強度が極大となる位置から左右にずらして、光導波路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのうち光損失の大きいものに対応するポートほど合波器４の合波比が大きくなるようにする。これにより、合波器４により合波された各ポートの光は一様になる。
【符号の説明】
【００２２】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  レーザ部、４  合波器、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  光導波路、７  基板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  終端抵抗、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ  ワイヤ
【図１】
2015173223.tif 000003
【図２】
2015173223.tif 000004
【図３】
2015173223.tif 000005
【図４】
2015173223.tif 000006
【図５】
2015173223.tif 000007