(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザ素子を有する半導体レーザアレイと、
半導体からなり、前記複数の半導体レーザ素子に接続された入力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数の導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された出力側スラブ導波路と、を有する半導体アレイ導波路回折格子と、
が同一基板上にモノリシックに集積され、前記半導体レーザ素子で発振されたレーザ光を出力端面から出力する半導体光集積素子を備え、
前記半導体光集積素子の前記出力端面は、前記出力側スラブ導波路の出力端を含んで構成されることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記出力側スラブ導波路の出力端には、前記出力側スラブ導波路の他の部分よりも前記出力スラブ導波路の積層方向に関する光閉じ込めが弱い端面窓構造部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記端面窓構造部の半導体上面の高さは、前記半導体アレイ導波路回折格子の半導体上面の高さに比べ、高いことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記出力端面からの出射光は、前記スラブ導波路の積層面方向に関して、前記出力端面に対する垂直方向から傾いて出射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記出力側スラブ導波路もしくは前記端面窓構造部が設けられた領域に、前記半導体アレイ導波路回折格子が出射する隣接回折光を除去する構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記隣接回折光を除去する構造は、前記出力側スラブ導波路のコア層よりも深く、下部クラッド層まで到達する溝であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記出力端面から出力された前記レーザ光を集光する第１レンズと、
前記第１レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記出力端面から出力された前記レーザ光を集光する第１レンズと、
前記第１レンズにより集光された前記レーザ光を入力される導波路型光機能素子と、
前記導波路型光機能素子から出力された前記レーザ光を集光する第２レンズと、
前記第２レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記出力端面から出力された前記レーザ光をコリメートする第１レンズと、
前記第１レンズによりコリメートされた前記レーザ光を入力され、波長を検出する波長モニタと、
前記波長モニタを通過した前記レーザ光を集光する第２レンズと、
前記第２レンズにより集光された前記レーザ光を入力される導波路型光機能素子と、
前記導波路型光機能素子から出力された前記レーザ光を集光する第３レンズと、
前記第３レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記導波路型光機能素子は、前記レーザ光を増幅して出力する半導体光増幅器を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記半導体レーザ素子は、分布帰還型レーザ、分布反射型レーザ、または分布ブラッグ反射型レーザのいずれか１つであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つ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】
本発明は、半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえばＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信用の波長可変光源として、集積型の波長可変レーザ素子が開示されている（たとえば特許文献１、２参照）。特許文献１に開示される波長可変レーザ素子は、互いにレーザ発振波長が異なる複数の分布帰還型（ＤＦＢ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）の半導体レーザ素子からなる半導体レーザアレイと、多モード干渉型（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）の光合流器と、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）とを一つの基板上に集積したものである。【０００３】
このように半導体レーザアレイに接続される光合流器が、波長選択性の無いものであったとすると、この素子の出力光強度は、半導体レーザアレイの出力光強度に対して半導体レーザ素子の本数分の１以下になり、損失が大きいという問題がある。【０００４】
そこで、この損失を低減して素子の出力効率を高めるため、光合流器として半導体からなるアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いた波長可変レーザ素子が開示されている（たとえば特許文献３参照）。ＡＷＧは、入力側スラブ導波路とアレイ導波路と出力側スラブ導波路とを有し、出力側スラブ導波路に接続して出力導波路が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３１７６９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１０３７６６号公報
【特許文献３】特開２００８−２８２９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＡＷＧにおいて、作製誤差が生じた場合には、ＡＷＧの出射位置がずれ、ＡＷＧと出力導波路との結合損失が増大し、素子の出力が著しく低下する。すなわち、出力側スラブ導波路に接続された出力導波路を有する波長可変レーザ素子では、作製誤差に対するトレランスが低いという課題があった。特に、半導体レーザ素子で用いられる半導体材料は、石英ガラスをベースとした材料に比べて屈折率が大幅に高いので、作製誤差に対するトレランスは、石英ガラスをベースとしたＡＷＧよりも、半導体材料をベースにしたＡＷＧの方が大幅に低く、より大きな課題があった。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、複数の半導体レーザ素子を有する半導体レーザアレイと、半導体からなり、前記複数の半導体レーザ素子に接続された入力側スラブ導波路と、前記入力側スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数の導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された出力側スラブ導波路と、を有する半導体アレイ導波路回折格子と、が同一基板上にモノリシックに集積され、前記半導体レーザ素子で発振されたレーザ光を出力端面から出力する半導体光集積素子を備え、前記半導体光集積素子の前記出力端面は、前記出力側スラブ導波路の出力端を含んで構成されることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力側スラブ導波路の出力端には、前記出力側スラブ導波路の他の部分よりも前記出力スラブ導波路の積層方向に関する光閉じ込めが弱い端面窓構造部を有することを特徴とする。【００１０】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記端面窓構造部の半導体上面の高さは、前記半導体アレイ導波路回折格子の半導体上面の高さに比べ、高いことを特徴とする。【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力端面からの出射光は、前記スラブ導波路の積層面方向に関して、前記出力端面に対する垂直方向から傾いて出射されることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力側スラブ導波路もしくは前記端面窓構造部が設けられた領域に、前記半導体アレイ導波路回折格子が出射する隣接回折光を除去する構造を有することを特徴とする。【００１３】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記隣接回折光を除去する構造は、前記出力側スラブ導波路のコア層よりも深く、下部クラッド層まで到達する溝であることを特徴とする。【００１４】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力端面から出力された前記レーザ光を集光する第１レンズと、前記第１レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする。【００１５】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力端面から出力された前記レーザ光を集光する第１レンズと、前記第１レンズにより集光された前記レーザ光を入力される導波路型光機能素子と、前記導波路型光機能素子から出力された前記レーザ光を集光する第２レンズと、前記第２レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする。【００１６】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記出力端面から出力された前記レーザ光をコリメートする第１レンズと、前記第１レンズによりコリメートされた前記レーザ光を入力され、波長を検出する波長モニタと、前記波長モニタを通過した前記レーザ光を集光する第２レンズと、前記第２レンズにより集光された前記レーザ光を入力される導波路型光機能素子と、前記導波路型光機能素子から出力された前記レーザ光を集光する第３レンズと、前記第３レンズが集光した前記レーザ光を結合され、当該半導体レーザ装置の外部に導波して出力する光ファイバと、を備えることを特徴とする。【００１７】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記導波路型光機能素子は、前記レーザ光を増幅して出力する半導体光増幅器を備えることを特徴とする。【００１８】
また、本発明の一態様に係る半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子は、分布帰還型レーザ、分布反射型レーザ、または分布ブラッグ反射型レーザのいずれか１つであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の上面模式図を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体レーザ装置の半導体光集積素子を拡大した図である。
【図３】図３は、導波路に垂直な面におけるＤＦＢレーザの断面模式図である。
【図４】図４は、導波路に垂直な面におけるＡＷＧの断面模式図である。
【図５】図５は、導波路に垂直な面における端面窓構造部の断面模式図である。
【図６】図６は、出射端面から傾いた方向に出射光を出射する出射側スラブ導波路の例を示す図である。
【図７】図７は、実施例１に係る半導体レーザ装置と比較例１に係る半導体レーザ装置との出力特性を比較した様子を表す図である。
【図８】図８は、実施例１に係る半導体レーザ装置の積層面方向における出力光強度の分布を表す図である。
【図９】図９は、実施例１に係る半導体レーザ装置の積層方向における出力光強度の分布を表す図である。
【図１０】図１０は、隣接回折光を除去する構造の例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置の上面模式図を示す図である。
【図１２】図１２は、導波路に垂直な面におけるＳＯＡの断面模式図である。
【図１３】図１３は、実施例２に係る半導体レーザ装置と比較例２に係る半導体レーザ装置との出力特性を比較した様子を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図面を参照して本発明に係る半導体レーザ装置の実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２２】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ装置の上面模式図を示す図である。図１に示すように、半導体レーザ装置１００は、ＴＥＣ（ＴｈｅｒｍｏＥｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ：熱電冷却素子）１１０上に載置された半導体光集積素子１２０を備える。半導体光集積素子１２０には、半導体レーザアレイとしてのＤＦＢレーザアレイ１３０と半導体アレイ導波路回折格子としてのＡＷＧ１４０とが集積されている。さらに、半導体レーザ装置１００は、光検出器１５０と、第１レンズとしてのレンズ１６０と、光ファイバ１７０とを備える。
【００２３】
ＴＥＣ１１０は、たとえばペルチェ素子であって、載置された半導体光集積素子１２０の温度を制御して所定の温度にする。
【００２４】
半導体光集積素子１２０は、ＤＦＢレーザアレイ１３０とＡＷＧ１４０とを同一基板上にモノリシックに集積した半導体光集積素子である。
【００２５】
（平面構造）
図２は、図１に示す半導体レーザ装置の半導体光集積素子を拡大した図である。なお、図２に示される上面模式図は、簡単化のために、導波路のみを示し、電極などのパターンは省略してある。
【００２６】
図２に示すように、本実施の形態１に係る半導体光集積素子１２０は、ＤＦＢレーザアレイ１３０と、ＡＷＧ１４０と、半導体光集積素子１２０の出力端面１２０ａを含んで構成される端面窓構造部１８０とを備える。半導体光集積素子１２０は、ＤＦＢレーザアレイ１３０で発振されたレーザ光ＬをＡＷＧ１４０および端面窓構造部１８０を介して出力端面１２０ａから出力する。また、半導体光集積素子１２０は、埋め込み型導波路部１２１とメサ型導波路部１２２と埋め込み型導波路部１２３を備えている。埋め込み型導波路部１２１、埋め込み型導波路部１２３は、導波路コア層の両側近傍に半導体クラッド材料が埋め込まれた導波路構造を有する領域であり、メサ型導波路部１２２は、導波路コア層および上部クラッド層を少なくとも含む半導体層がメサ状に突出した導波路構造を有する領域である。なお、本実施の形態１のメサ型導波路部１２２における導波路は、導波路コア層を少なくとも含む半導体層までがメサ状に突出したハイメサ型導波路である。
【００２７】
ＤＦＢレーザアレイ１３０は、発振波長の異なる複数のＤＦＢレーザ１３０ａを有する。ＤＦＢレーザアレイ１３０が有するＤＦＢレーザ１３０ａの数は、たとえば１２であるがこれに限られない。複数のＤＦＢレーザ１３０ａは、たとえば１．５５μｍ波長帯（１５２５ｎｍ〜１６１０ｎｍ）において発振波長が各々３．５ｎｍずつ異なるように設計されている。ただし、ＤＦＢレーザアレイ１３０の発振波長帯はこれに限られず、たとえば他の通信波長帯であってよい。また、各ＤＦＢレーザ１３０ａの温度を変更することによって、各ＤＦＢレーザ１３０ａの発振波長が変化する。したがって、ＤＦＢレーザアレイ１３０は、複数のＤＦＢレーザ１３０ａのうち１つを選択することによって粗調を行い、温度変更によって微調を行い、全体として、連続的な波長範囲での発振を行う波長可変光源として動作する。各ＤＦＢレーザ１３０ａから出射されたレーザ光Ｌは、各ＤＦＢレーザ１３０ａに接続された導波路に導入され、各導波路の間隔が５μｍとされて、ＡＷＧ１４０へ出力される。
【００２８】
ＡＷＧ１４０は、半導体からなる半導体アレイ導波路回折格子であって、ＤＦＢレーザアレイ１３０に接続された入力側スラブ導波路１４１と、入力側スラブ導波路１４１に接続されたアレイ導波路１４２と、アレイ導波路１４２に接続された出力側スラブ導波路１４３とを備えている。
【００２９】
入力側スラブ導波路１４１および出力側スラブ導波路１４３は、積層面方向の光の閉じ込め構造を有さない導波路であり、入力側スラブ導波路１４１および出力側スラブ導波路１４３に入出力された導波光は積層面方向に発散する。ＡＷＧ１４０において、入力側スラブ導波路１４１に入射された光は、入力側スラブ導波路１４１内で積層面方向にビームとして広がりながら伝播し、アレイ導波路１４２に結合する。アレイ導波路１４２から出射された光は、ふたたび出力側スラブ導波路１４３でビームとして集光し、出力側スラブ導波路１４３の出力端１４３ａから出力される。したがって、ＡＷＧ１４０の入力側スラブ導波路１４１および出力側スラブ導波路１４３は、特段の積層面方向の閉じ込めを必要としない。
【００３０】
アレイ導波路１４２は、互いに長さが異なり並列に配列された複数の導波路からなり、波長に依存した光路長差が設けられている。したがって、この波長に依存した光路長差に対応する入力側スラブ導波路１４１の位置に、複数のＤＦＢレーザ１３０ａから出射された異なる発振波長の導波光を入力すると、出力側スラブ導波路１４３では、同一の光線に結合されることになる。
【００３１】
具体的には、アレイ導波路１４２は、幅２μｍの互いに３．５μｍ間隔で並べられた４０本の導波路からなり、焦点距離が４８０μｍとなるように構成されている。ここで、アレイ導波路１４２の透過波長は、各ＤＦＢレーザ１３０ａの発振波長に一致するように設計されている。したがって、各ＤＦＢレーザ１３０ａから出射されたレーザ光Ｌは、ＡＷＧ１４０の波長選択機能によって、いずれも半導体光集積素子１２０の出力端面１２０ａのほぼ同じ位置に集光される。
【００３２】
なお、ＴＥＣ１１０全体の温度を変更した場合、ＤＦＢレーザアレイ１３０の発振波長が変わるとともにＡＷＧ１４０の透過波長も実質的に同じだけ変わるので、出力端面１２０ａにおける集光位置は変化しない。
【００３３】
端面窓構造部１８０は、出力側スラブ導波路１４３と出力端面１２０ａとの間に形成され、積層面方向の光閉じ込め構造を有さず、かつ出力側スラブ導波路１４３よりも積層方向（図２中紙面垂直方向）の光閉じ込めが弱い構成となっている。具体的には、出力端面１２０ａ付近の導波路コア層を除去することによって形成されている。窓構造を用いることで、チップのへき開時に、ＡＷＧ１４０の積層面方向のビームの焦点位置からへき開位置がずれ、レンズ系で結合させた際に、積層面方向と積層方向とで非点収差が生じることを避けることができる。さらに、出力端面１２０ａには反射率を低減するため、低反射コートが施されるが、端面窓構造部１８０を設けることによって、反射率をさらに低減することができる。なお、端面窓構造部１８０の光導波方向における長さは、へき開の位置ずれの観点から１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。そして、端面窓構造部１８０は、ビームが集光される位置から窓構造が始まるように構成されている。
【００３４】
なお、半導体光集積素子１２０は、端面窓構造部１８０を有さない構成であってもよい。この場合、半導体光集積素子１２０の出力端面１２０ａは、出力側スラブ導波路１４３の出力端１４３ａを含んで構成される。すなわち、半導体光集積素子１２０の出力するレーザ光Ｌは、出力側スラブ導波路１４３の出力端１４３ａから直接出力される。
【００３５】
（断面構造）
図３〜図５は、導波路に垂直な面におけるそれぞれＤＦＢレーザ１３０ａ、アレイ導波路１４２、および端面窓構造部１８０の断面模式図である。
【００３６】
（断面構造：ＤＦＢレーザ）
図３に示すように、ＤＦＢレーザ１３０ａは、基板１０１上に、下部クラッド層１０２、導波路コア層１０３ａ、および上部クラッド層１０４を順次積層した構造を有している。基板１０１の材料はＩｎＰであり、下部クラッド層１０２の材料はｎ−ＩｎＰである。なお、基板１０１の材料は、ｎ−ＩｎＰとしてもよい。また、高周波特性を重視する場合には、ｎ側電極を下部クラッド層１０２に設けて、基板１０１の材料を半絶縁ＩｎＰとしてもよい。
【００３７】
導波路コア層１０３ａは、電流注入によって発光するＧａＩｎＡｓＰを材料とした多重量子井戸構造の活性層として構成されている。また、導波路コア層１０３ａの上面には不図示の回折格子層が設けられている。導波路コア層１０３ａの厚さはＳＣＨ層を含めて１５０ｎｍであり、幅は１．７μｍである。
【００３８】
ＤＦＢレーザ１３０ａの導波路コア層１０３ａは、導波路コア層１０３ａの両側近傍に下部埋め込みクラッド層１０６および上部埋め込みクラッド層１０７が埋め込まれた構造を有している。下部埋め込みクラッド層１０６および上部埋め込みクラッド層１０７の材料は、それぞれｐ−ＩｎＰおよびｎ−ＩｎＰである。下部埋め込みクラッド層１０６および上部埋め込みクラッド層１０７は電流ブロッキング層として機能し、導波路コア層１０３ａに注入される電流の注入効率を高めている。
【００３９】
上部クラッド層１０４の材料はｐ−ＩｎＰであり、内部には、上部クラッド層１０４とはエッチング耐性が異なるエッチング停止層１０５が積層面に平行に挿入されている。なお、製造方法によっては、このエッチング停止層１０５を省略することも可能である。上部クラッド層１０４の厚さはエッチング停止層１０５も含めて４．５μｍである。なお、エッチング停止層１０５を挿入する場合のエッチング停止層１０５の厚さは、たとえば１０ｎｍである。
【００４０】
上部クラッド層１０４上には、ｐ−ＧａＩｎＡｓからなるコンタクト層１０８が設けられており、ｐ側電極１０９ａと接触している。また、ＤＦＢレーザ１３０ａの上面および側面には、ＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜１９１が適切に形成されており、隣接するＤＦＢレーザ１３０ａの各々が電気的に分離されている。さらにｐ側電極１０９ａは、ボンディングワイヤ等の配線１９２ａに接触している。
【００４１】
（断面構造：アレイ導波路）
図４に示すように、アレイ導波路１４２は、基板１０１上に、下部クラッド層１０２、導波路コア層１０３ｂ、および上部クラッド層１０４を順次積層した構造を有している。なお、基板１０１、下部クラッド層１０２、および上部クラッド層１０４の材料は、ＤＦＢレーザ１３０ａと同一である。
【００４２】
導波路コア層１０３ｂは、ＧａＩｎＡｓＰを材料としたバルク構造で構成されている。導波路コア層１０３ｂの厚さは２００ｎｍであり、幅は２．０μｍである。上部クラッド層１０４の厚さは２．３μｍである。
【００４３】
上部クラッド層１０４上には、エッチング停止層１０５が設けられているが、このエッチング停止層１０５を除去されても構わない。また、ＡＷＧ１４０の上面には、ＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜１９１が適切に形成されている。
【００４４】
（断面構造：端面窓構造部）
図５に示すように、端面窓構造部１８０は、基板１０１上に、下部クラッド層１０２、下部埋め込みクラッド層１０６、上部埋め込みクラッド層１０７、エッチング停止層１０５を挿入された上部クラッド層１０４、およびコンタクト層１０８を順次積層した構造を有している。なお、基板１０１、下部クラッド層１０２、下部埋め込みクラッド層１０６、上部埋め込みクラッド層１０７、上部クラッド層１０４、エッチング停止層１０５、およびコンタクト層１０８の材料は、ＤＦＢレーザ１３０ａと同一である。
【００４５】
図５からわかるように、端面窓構造部１８０では、導波路コア層が存在せず、その代わりに、下部埋め込みクラッド層１０６および上部埋め込みクラッド層１０７が下部クラッド層１０２と上部クラッド層１０４との間を充たしている。また、端面窓構造部１８０の上面には、ＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜１９１が形成されている。なお、図４と図５とを比較しても解るように、半導体光集積素子１２０では、端面窓構造部１８０の半導体上面の高さは、アレイ導波路１４２の半導体上面の高さよりも高い。端面窓構造部１８０では、積層方向の光閉じ込めが弱いので、積層方向に光が回折する。そして、回折光が端面窓構造部の半導体上面で反射されると、ビーム形状が乱れる。これを回避する為、端面窓構造部１８０の半導体上面が、アレイ導波路１４２の半導体上面の高さよりも高くすることが好ましい。
【００４６】
図２に示した半導体光集積素子１２０では、出力端面１４３ａからの出射光は、スラブ導波路１４３の積層面方向に関して、出力端面１４３ａに対して垂直方向に出射される。出射端面での反射光をより効率的に防ぐために、図６に示す半導体光集積素子１２０ｃのように、ＡＷＧ１４０ａを出力端面１４３ａに対して傾けて配置することで、出力端面１４３ａからの出射光が、スラブ導波路１４３ｂの積層面方向に関して、出射端面１４３ａに対する垂直方向から傾いて出射されるように構成してもよい。
【００４７】
以上で説明した断面構造からわかるとおり、ＤＦＢレーザ１３０ａは埋め込み型の導波路構造にすることによって、導波路脇での表面再結合速度が小さいという利点を享受することができる。また、ＡＷＧ１４０はハイメサ型の導波路構造によって、小さい曲率半径と密集した導波路間隔が可能になり、著しい小型化が可能となっている。
【００４８】
図１に戻り、光検出器１５０は、ＤＦＢレーザアレイ１３０の出力端面１２０ａと反対側の面から出力された光を検出し、検出した光の強度に応じた電気信号を出力する。光検出器１５０は、光検出機能を備えれば特に限定されないが、たとえばフォトダイオードを備えるものであってよい。
【００４９】
レンズ１６０は、出力端面１２０ａから出力された半導体光集積素子１２０が出力するレーザ光Ｌを集光する。レンズ１６０は、入射されるレーザ光Ｌに対する積層面方向および積層方向の角度、積層面方向、積層方向、レーザ光Ｌの伝搬方向の位置を調整することにより、半導体光集積素子１２０が出力するレーザ光Ｌを低損失で光ファイバ１７０に結合することができる。
【００５０】
光ファイバ１７０は、レンズ１６０が集光したレーザ光Ｌを結合され、半導体レーザ装置１００の外部に導波して出力する。
【００５１】
つぎに、半導体レーザ装置１００の動作について説明する。まず、所望の波長に応じてＤＦＢレーザアレイ１３０の複数のＤＦＢレーザ１３０ａのうち、いずれか１つのＤＦＢレーザ１３０ａが選択される。そして、選択されたＤＦＢレーザ１３０ａが所望の波長のレーザ光Ｌを出力するために、ＴＥＣ１１０が所定の温度にされる。つぎに、選択されたＤＦＢレーザ１３０ａに電流を注入して所望の波長のレーザ光Ｌを出力させる。
【００５２】
ＤＦＢレーザアレイ１３０から出力されたレーザ光Ｌは、ＡＷＧ１４０の入力側スラブ導波路１４１に入射される。入射された光は、入力側スラブ導波路１４１内で積層面方向にビームとして広がりながら伝播し、アレイ導波路１４２に結合する。結合した光は、アレイ導波路１４２を伝搬し、出力側スラブ導波路１４３でふたたびビームとして集光する。このとき、各ＤＦＢレーザ１３０ａから出射される波長の異なる光は、ＡＷＧ１４０の波長選択機能によっていずれも出力側スラブ導波路１４３の同じ位置に集光される。出力側スラブ導波路１４３に集光された光は、端面窓構造部１８０に入射され、積層面方向の光閉じ込めを受けずに出力端面１２０ａから半導体光集積素子１２０の外部に出力される。この半導体光集積素子１２０が出力するレーザ光Ｌは、レンズ１６０により集光されて光ファイバ１７０に結合され、光ファイバ１７０から半導体レーザ装置１００の外部に出力される。
【００５３】
ここで、ＤＦＢレーザアレイ１３０に接続される光合流器が、波長選択性のないものであったとすると、半導体光集積素子１２０の出力光強度は、ＤＦＢレーザアレイ１３０の出力光強度に対してＤＦＢレーザの本数分の１以下になってしまう。たとえば、ＤＦＢレーザアレイ１３０のＤＦＢレーザの数が８であるとすると、ＤＦＢレーザアレイ１３０の出力光強度に対する半導体光集積素子１２０の出力光強度は１／８以下（１２．５％以下）となる。一方、半導体光集積素子１２０では、複数のＤＦＢレーザアレイ１３０に接続される光合流器として、各々異なるＤＦＢレーザ１３０ａの波長ごとに高効率で透過するＡＷＧ１４０を用いている。その結果、半導体レーザ装置１００は、半導体光集積素子１２０の出力光強度の低下が抑制され、出力効率が高い半導体レーザ装置である。
【００５４】
また、ＡＷＧ１４０の出力側スラブ導波路に出力導波路が接続されている構成の場合、作成誤差に対するトレランスが低いという課題があった。たとえば、作製誤差として、導波路の幅が４００ｎｍ、導波路コア層の厚さが２３ｎｍ、コアの組成が波長に換算して４２ｎｍ、それぞれ所望の値からずれたとすると、出力側スラブ導波路の出射位置は積層面方向に５μｍずれると試算できる。このとき、出力側スラブ導波路と幅２μｍ程度の出力導波路との結合損失が著しく大きくなることは明らかである。
【００５５】
一方で、本実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００は、出力導波路を有さず、出力側スラブ導波路１４３からの出力位置のずれをレンズ１６０で補償する構成である。上述した作製誤差による出力されるレーザ光Ｌの積層面方向における５μｍの位置ずれは、レンズ１６０の積層面方向の角度を１．９°調整することに相当し、レンズ１６０で十分補償することができる。このように、半導体レーザ装置１００は、出力導波路を有さないＡＷＧ１４０を集積した半導体光集積素子１２０とレンズ１６０とを組み合わせることにより、十分な調芯トレランスをもって高い結合効率を得ることができる。したがって、半導体レーザ装置１００は、作製誤差に対するトレランスが高い半導体レーザ装置である。
【００５６】
また、従来の導波路同士の接合、すなわち出力側スラブ導波路と出力導波路とを接合する場合には、レーザ光Ｌの伝搬方向の調芯を行う際に、半導体光集積素子の出力端面の僅かでも内側にＡＷＧの集光位置があった場合には、導波路同士がぶつかり壊れてしまう場合があった。このため、少し隙間ができる程度にしか調芯固定することができず接続損失が大きいという課題があった。特に、半導体導波路を用いる場合、半導体導波路の出力端から出力されるレーザ光Ｌの発散角度が大きいので、少しの隙間により致命的な結合損失が生じる場合がある。一方で、半導体レーザ装置１００のように、レンズ調芯の場合には、レンズ１６０をレーザ光Ｌの伝搬方向に０よりプラス側にもマイナス側にも移動させながら調芯することができる。このように、半導体レーザ装置１００では、レンズ調芯を行うことにより、調芯が容易であり、かつ接続損失を小さくすることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態１では、入力側スラブ導波路１４１と出力側スラブ導波路１４３とが同じ向きである。この場合、埋め込み型導波路部１２１および埋め込み型導波路部１２３とメサ型導波路部１２２とのパターン位置に作製上の理由で設計値からずれがあった場合でも、ＡＷＧ１４０による集光の位置は変わらない。さらに、出力側スラブ導波路１４３側に出力導波路を設けずに直接出力端面１２０ａから出力する構成であるので、そもそも集光位置のずれは出力効率の低下の要因とならない。このため、作製時のパターンずれはかなりの度合いで許容され、数μｍのずれがあった場合でも半導体レーザ装置１００の出力特性は悪化しない。つまり、従来の埋め込み型導波路部とメサ型導波路部との接続方法では損失の増加が許容できないようなパターンずれがある製法を用いたとしても、本実施の形態１の半導体レーザ装置１００では過剰な損失を生じないように作製することができる。以上説明したように、半導体レーザ装置１００は、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置である。
【００５８】
（製造方法）
つぎに、本実施の形態１の半導体光集積素子１２０の製造方法を説明する。まず、基板１０１上にＭＯＣＶＤ法により下部クラッド層１０２、ＤＦＢレーザ１３０ａの導波路コア層１０３ａ、上部クラッド層１０４の一部、および回折格子層を順次積層する。導波路コア層１０３ａは、ＧａＩｎＡｓＰを材料とした多重量子井戸構造であり、回折格子層はＧａＩｎＡｓからなる。
【００５９】
つぎに、ＳｉＮｘ膜を全面に堆積した後、ＤＦＢレーザ１３０ａに形成する回折格子層の周期的な回折格子のパターンにあわせてＳｉＮｘ膜をパターニングする。そして、ＳｉＮｘ膜をマスクとしてエッチングする。これにより、回折格子層に回折格子構造が形成される。その後、全面のＳｉＮｘ膜を除去した後に、ＭＯＣＶＤ法による回折格子埋め込み成長によって上部クラッド層１０４を積層する。
【００６０】
再度ＳｉＮｘ膜を全面に堆積した後、ＤＦＢレーザ１３０ａに対応した部分にやや幅広のパターンになるようにパターニングを施す。そして、ＳｉＮｘ膜をマスクとしてエッチングしてＡＷＧを形成する領域の導波路コア層を除去して下部クラッド層１０２を露出する。続いてＳｉＮｘ膜のマスクをそのまま選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、ＡＷＧ１４０の導波路コア層１０３ｂおよび上部クラッド層１０４を積層する。
【００６１】
つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを除去した後、新たにＳｉＮｘ膜を堆積し、ＤＦＢレーザ１３０ａ、および各接続部の導波路に対応するパターンになるようにパターニングを施す。このとき、後にハイメサ型導波路を形成するＡＷＧ１４０およびその近傍の接続部の導波路では、導波路コア層の幅よりも幅広にパターニングしておく。また、端面窓構造部１８０となる部分はパターンを除去しておく。
【００６２】
そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとしてエッチングして、ＤＦＢレーザ１３０ａおよび各接続部の導波路に対応するメサ構造を形成するとともに、下部クラッド層１０２を露出させる。つぎに、このＳｉＮｘ膜のマスクを選択成長のマスクとして、ＭＯＣＶＤ法を用いて、露出した下部クラッド層１０２の上に、下部埋め込みクラッド層１０６および上部埋め込みクラッド層１０７を積層する。
【００６３】
つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを除去した後、ＭＯＣＶＤ法を用いて、全面に上部クラッド層１０４、厚さ１０ｎｍのエッチング停止層１０５、上部クラッド層１０４、コンタクト層１０８を順次積層する。
【００６４】
その後、ハイメサ型導波路を形成する領域以外を覆うようにパターニングを行い、そのパターンをマスクとして、硫酸と過酸化水素を含むエッチャントによりｐ−ＧａＩｎＡｓからなるコンタクト層１０８を除去し、さらに塩酸系のエッチャントによるウェットエッチングでエッチング停止層１０５までの上部クラッド層１０４を除去する。
【００６５】
つぎに、全面にＳｉＮｘ膜を堆積し、ハイメサ型導波路の両側に相当する部分に開口ができるようにパターニングを施す。このとき、ＤＦＢレーザ１３０ａの領域の周辺はＳｉＮｘ膜で覆われている状態にし、ＤＦＢレーザ１３０ａの左右のトレンチ領域には開口ができるようにする。
【００６６】
そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとして、ドライエッチングにより、エッチング停止層１０５、上部クラッド層１０４、導波路コア層、および下部クラッド層１０２の一部をエッチングしてメサ構造を形成する。
【００６７】
ここでは、ハイメサ構造の脇の下部クラッド層１０２のエッチング深さが設計値に一致するようにエッチングを行う。このとき、ＤＦＢレーザ１３０ａを電気的に分離するトレンチでは、少なくともコンタクト層１０８、上部クラッド層１０４からエッチング停止層１０５に達するまでエッチングする。さらに、トレンチ以外の部分を覆い、塩酸系のウェットエッチングによってこのトレンチのエッチング深さを深くする。
【００６８】
その後、公知の方法により、各部分にパシベーション膜１９１を形成し、その開口部に電流注入のためのｐ側電極１０９ａなどを形成する。表面の加工が終了した後に、基板１０１を研磨して所望の厚さにし、裏面に電極を形成する。
【００６９】
さらに、基板へき開によって端面形成し、端面コーティングや素子分離を行って半導体光集積素子１２０の製造方法が完了する。
【００７０】
なお、以上説明した製造方法では、上部クラッド層１０４を全面に積層して後にメサ型導波路部の領域をエッチングする方法を採用したが、選択成長などを用いる他の製造方法で製造することもできる。
【００７１】
（実施例１）
つぎに、実施例１として、実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００を作製し、その出力特性を比較例１と比較した。比較例１に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ装置１００のＡＷＧ１４０をＭＭＩに置き換えた構造を有し、その他の構成は半導体レーザ装置１００と同一である。
【００７２】
図７は、実施例１に係る半導体レーザ装置と比較例１に係る半導体レーザ装置との出力特性を比較した様子を表す図である。図７は、ＤＦＢレーザへの注入電流に対する半導体光集積素子の出力光強度を表す図である。また、図７は、実施例１および比較例１において、ＤＦＢレーザアレイが有する１２のＤＦＢレーザのうち最も長波長、最も短波長および中央付近の波長の３つのＤＦＢレーザについての出力光強度を表す。
【００７３】
図７に示すとおり、いずれのＤＦＢレーザにおいても実施例１のＤＦＢレーザ１３０ａの出力光強度が比較例１のＤＦＢレーザの出力光強度に対して４倍程度高い結果となった。これは、実施例１において、ＭＭＩをＡＷＧ１４０に置き換えたことにより、光結合器による結合損失が改善したことによる。すなわち、半導体レーザ装置１００は、出力効率が高く高出力な半導体レーザ装置であることが示された。
【００７４】
つぎに、実施例１に係る半導体レーザ装置１００の半導体光集積素子１２０の出力端面１２０ａにおける積層面方向、積層方向の出力光強度を測定した。図８は、実施例１に係る半導体レーザ装置の積層面方向における出力光強度の分布を表す図である。図８において、中央のピークはＡＷＧ１４０の０次の回折光の出力位置であり、左右のピークはＡＷＧ１４０の±１次の回折光の出力位置である。図８に破線で示した０次の回折光の半値全幅は、３．３μｍである。
【００７５】
上述したように作製誤差により、この０次のピークは積層面方向（図８における左右方向）に５μｍ程度ずれる場合がある。そのため、この出力光を出力導波路に低損失で結合することは極めて困難であることがわかる。さらに図８から、この出力光を出力導波路に接続する場合には、出力光が積層面方向に１μｍ程度ずれることにより大きな結合損失が生じることがわかる。一方で、半導体レーザ装置１００においては、作製誤差による積層面方向のずれをレンズ１６０により補償するので結合損失の増大が防止される。したがって、半導体レーザ装置１００は、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置である。
【００７６】
図９は、実施例１に係る半導体レーザ装置の積層方向における出力光強度の分布を表す図である。図９に示すように、積層方向においての出力光強度は、中央に１つのピークを有する。図９に破線で示したこのピークの半値全幅は、２．３μｍである。図８、図９からわかるように、積層面方向、積層方向ともに良好な単峰のビームプロファイルが得られており、レンズを用いてファイバや導波路などと結合させる際に、高い結合効率が得られる。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態１に係る半導体レーザ装置１００は、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置である。
【００７８】
なお、図８に示したように、最も光強度の強いメインの回折光である０次の回折光には、隣接した±１次の回折光が存在する。この回折光は、そのまま半導体光集積素子１２０の外部に出射されると迷光となり、半導体レーザ装置１００の特性の劣化につながる場合がある。この場合は、図１０に示すように、出力側スラブ導波路１４３が設けられた領域１４３ｃに、隣接回折光を除去する構造１４３ｂを設けることで迷光となることを防止することができる。ここで、出力側スラブ導波路１４３は、領域１４３ｃにおいて明確な外縁を持たず、領域１４３ｃにおいて物理的に同一な構造を有している。したがって、隣接回折光を除去する構造１４３ｂは、領域１４３ｃのうち、０次の回折光を阻害することなく、隣接回折光を除去し得る位置に設ければよい。隣接回折光を除去する構造１４３ｂは、出力側スラブ導波路１４３のコアよりも深く、下部クラッド層まで到達する溝または穴とすることできる。また、隣接回折光を吸収することができる吸収層でもよい。さらに、出力側スラブ導波路１４３が設けられた領域１４３ｃではなく、端面窓構造部１８０が設けられた領域に隣接回折光を除去する構造１４３ｂを設けてもよい。
【００７９】
［実施の形態２］
つぎに、本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装置について説明する。図１１は、実施の形態２に係る半導体レーザ装置の上面模式図を示す図である。図１１に示すように、本実施の形態２に係る半導体レーザ装置２００は、筐体Ｈ上に収容されたＴＥＣ２１０とＴＥＣ２２０とを備える。ＴＥＣ２１０上には、半導体光集積素子２３０が載置されている。そして、半導体光集積素子２３０には、ＤＦＢレーザアレイ２４０とＡＷＧ２５０とが集積されている。さらに、半導体レーザ装置２００は、第１レンズとしてのレンズ２６０と、波長モニタ２７０と、第２レンズとしてのレンズ２８０と、ＴＥＣ２２０上に載置された半導体光増幅器としてのＳＯＡ２９０と、第３レンズとしてのレンズ３００と、光ファイバ３１０とを備える。ＴＥＣ２１０、ＴＥＣ２２０、半導体光集積素子２３０、レンズ３００、光ファイバ３１０は、実施の形態１と同一の構成であってよいので説明を省略する。
【００８０】
レンズ２６０は、レンズ３００より半導体光集積素子２３０側に配置され、半導体光集積素子２３０の出力端面から出力されたレーザ光Ｌをコリメートして略平行光とする。
【００８１】
波長モニタ２７０は、レンズ２６０によりコリメートされたレーザ光Ｌを入力され、波長を検出する。検出した波長をモニタしながらＤＦＢレーザアレイ２４０の駆動条件を変更することにより、半導体レーザ装置２００が出力するレーザ光Ｌを所望の波長をとすることができる。
【００８２】
レンズ２８０は、レンズ３００より半導体光集積素子２３０側に配置され、波長モニタ２７０を通過して入力された半導体光集積素子２３０が出力するレーザ光Ｌを集光する。レンズ２８０は、半導体光集積素子２３０が出力するレーザ光Ｌを低損失でＳＯＡ２９０に結合する。
【００８３】
ＳＯＡ２９０は、レンズ２８０により集光されたレーザ光Ｌを入力され、そのレーザ光Ｌを注入された電流に応じて増幅して出力する導波路型光機能素子である。
【００８４】
なお、レンズ２６０および波長モニタ２７０と、レンズ２８０およびＳＯＡ２９０とは、どちらが半導体光集積素子２３０側に配置されていてもよい。
【００８５】
（断面構造：ＳＯＡ）
図１２は、導波路に垂直な面におけるＳＯＡの断面模式図である。図１２に示すように、ＳＯＡ２９０は、基板２０１上に、下部クラッド層２０２、導波路コア層２０３ｄ、および上部クラッド層２０４を順次積層した構造を有している。なお、基板２０１、下部クラッド層２０２、および上部クラッド層２０４の材料は、ＤＦＢレーザ１３０ａと同一である。
【００８６】
導波路コア層２０３ｄは、電流注入によって発光するＧａＩｎＡｓＰを材料とした多重量子井戸構造で構成されている。導波路コア層２０３ｄの厚さはＳＣＨ層を含めて１５０ｎｍであり、幅は１．７μｍである。
【００８７】
上部クラッド層２０４の内部に、上部クラッド層２０４とはエッチング耐性が異なるエッチング停止層２０５が挿入されている。実施の形態１と同様に、製造法によっては、このエッチング停止層２０５を省略することも可能である。上部クラッド層２０４の厚さはエッチング停止層２０５も含めて４．５μｍである。なお、エッチング停止層２０５を挿入する場合のエッチング停止層２０５の厚さは、たとえば１０ｎｍである。
【００８８】
ＳＯＡ２９０の導波路コア層２０３ｄは、ＤＦＢレーザ１３０ａの導波路コア層１０３ａの両側近傍に下部埋め込みクラッド層２０６および上部埋め込みクラッド層２０７が埋め込まれた導波路構造を有している。下部埋め込みクラッド層２０６および上部埋め込みクラッド層２０７の材料は、それぞれｐ−ＩｎＰおよびｎ−ＩｎＰである。下部埋め込みクラッド層２０６および上部埋め込みクラッド層２０７は電流ブロッキング層として機能し、導波路コア層２０３ｄに注入される電流の注入効率を高めている。
【００８９】
上部クラッド層２０４上には、ｐ−ＧａＩｎＡｓからなるコンタクト層２０８が設けられており、ｐ側電極２０９ｄと接触している。また、ＳＯＡ２９０の上面には、ＳｉＮｘを材料としたパシベーション膜２９１が適切に形成されている。さらにｐ側電極２０９ｄは、ボンディングワイヤ等の配線２９２ｄに接触している。
【００９０】
つぎに、半導体レーザ装置２００の動作について説明する。まず、所望の波長に応じてＤＦＢレーザアレイ２４０の複数のＤＦＢレーザのうち、いずれか１つのＤＦＢレーザが選択される。そして、選択されたＤＦＢレーザが所望の波長のレーザ光Ｌを出力するために、ＴＥＣ２１０が所定の温度にされる。また、所望の波長においてＳＯＡ２９０が好適な増幅効率となるようにＴＥＣ２２０が所定の温度にされる。つぎに、選択されたＤＦＢレーザに電流を注入して所望の波長のレーザ光Ｌを出力させる。また、ＳＯＡ２９０にも所定の電流が注入される。
【００９１】
ＤＦＢレーザアレイ２４０から出力されたレーザ光Ｌは、ＡＷＧ２５０の入力側スラブ導波路に入射される。ＡＷＧ２５０に入射された光は、出力側スラブ導波路の所定の位置から出力され、端面窓構造部を介して、積層面方向の光閉じ込めを受けずに半導体光集積素子２３０の出力端面から出力される。
【００９２】
この半導体光集積素子２３０の出力光は、レンズ２６０によりコリメートされて、波長モニタ２７０に入力される。波長モニタ２７０は、入力されたレーザ光Ｌの波長を検出する。検出したレーザ光Ｌの波長に基づいて、ＤＦＢレーザアレイ２４０の駆動条件、ＴＥＣ２１０およびＴＥＣ２２０の温度をフィードバック制御することにより、レーザ光Ｌを所定の波長とすることができる。
【００９３】
波長モニタ２７０を通過してレンズ２８０に入力されたレーザ光Ｌは、レンズ２８０により集光されてＳＯＡ２９０に入射される。ＳＯＡ２９０は、注入された電流に応じて入射されたレーザ光Ｌを増幅して出力する。ＳＯＡ２９０から出力されたレーザ光Ｌは、レンズ３００により光ファイバ３１０に結合され、光ファイバ３１０から半導体レーザ装置２００の外部に出力される。
【００９４】
ここで、本実施の形態２に係る半導体レーザ装置２００は、出力導波路を有さず、出力側スラブ導波路からの出力位置のずれをレンズ２６０、レンズ２８０、レンズ３００で補償する構成である。そのため、半導体レーザ装置２００における作製誤差による出力されるレーザ光Ｌの位置ずれは、レンズ２６０、レンズ２８０、レンズ３００で十分補償することができる。さらに、半導体光集積素子２３０と、ＳＯＡ２９０のビームスポットサイズをあわせて、低い像倍率となるように設計することで、各レンズの光軸方向の位置決めについても高いトレランスが得られる。このように、半導体レーザ装置２００は、出力導波路を有さないＡＷＧ２５０を集積した半導体光集積素子２３０とレンズ２６０、レンズ２８０、レンズ３００とを組み合わせることにより、十分な調芯トレランスをもって高い結合効率を得ることができる。したがって、半導体レーザ装置２００は、作製誤差に対するトレランスが高い半導体レーザ装置である。
なお、本実施の形態２に係る半導体レーザ装置２００において、波長モニタ２７０を備えず、レンズ２６０によりコリメートされた出力光を直接レンズ２８０に入力する構成とすることもできる。また、波長モニタ２７０とＳＯＡ２９０の位置を入れ替え、半導体光集積素子２３０、レンズ２６０、レンズ２８０、ＳＯＡ２９０、ＳＯＡ２９０の出力光をコリメートするためのもう１つのレンズ２６０、波長モニタ２７０、レンズ３００の順で配置してもよい。
【００９５】
（実施例２）
つぎに、実施例２および比較例２として、実施例１および比較例１の半導体レーザ装置がさらにＳＯＡを備える場合の出力光強度を測定した。比較例２に係る半導体レーザ装置は、半導体レーザ装置２００のＡＷＧ２５０をＭＭＩに置き換えた構造を有し、その他の構成は半導体レーザ装置２００と同一である。
【００９６】
図１３は、実施例２に係る半導体レーザ装置と比較例２に係る半導体レーザ装置との出力特性を比較した様子を表す図である。図１３は、ＳＯＡ２９０への注入電流に対する半導体レーザ装置の出力光強度を表す図である。なお、ＤＦＢレーザへの注入電流は一定とした。また、図１３は、実施例２および比較例２において、ＤＦＢレーザアレイが有する１２のＤＦＢレーザのうち最も長波長、最も短波長および中央付近の波長の３つのＤＦＢレーザについての出力光強度を表す。
【００９７】
図１３に示すとおり、いずれのＤＦＢレーザにおいても実施例２のＳＯＡ２９０からの出力光強度が比較例２のＳＯＡからの出力光強度より１．７倍程度高い結果となった。これは、実施例２において、ＭＭＩをＡＷＧ２５０に置き換えたことにより、光結合器による結合損失が改善したことにより、ＳＯＡ２９０への入力光強度が上がったことによる。すなわち、半導体レーザ装置２００は、出力効率が高く半導体レーザ装置であることが示された。
【００９８】
したがって、本実施の形態２に係る半導体レーザ装置２００は、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置である。
【００９９】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、作製誤差に対するトレランスが高く、かつ出力効率が高い半導体レーザ装置を提供することができる。
【０１００】
なお、上記実施の形態において、複数のＤＦＢレーザは互いに発振波長が異なるものとして説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のＤＦＢレーザが同一の波長で発振し、単一波長で高出力な発振をする半導体レーザ装置を構成することができる。また、ＤＦＢレーザは、変調電流を供給されることにより変調された信号光を出力する構成であってよく、一定の電流を供給される構成であってもよい。
【０１０１】
また、上記実施の形態では、半導体レーザ素子をＤＦＢレーザとして説明したが、本発明はこれに限られない。半導体レーザ素子は、たとえば、分布反射型（ＤＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザ、または分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）レーザであってもよい。
【０１０２】
また、上記実施の形態により説明した半導体光集積素子を用いて、２以上のレンズを有するモジュールを組む場合には、半導体光集積素子の出力端面と出力端面に隣接して配置されるレンズとの最適調芯位置への合わせは、他のレンズに結合させる導波路（光ファイバやＳＳＣ付きＳＯＡ）との兼ね合いで決まる。適切な設計を行えば、ビームスポットサイズが大きいところで調芯作業を行うようにでき、組み立てが容易な構成とすることができる。
【０１０３】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、本発明に係る半導体レーザ装置は、一つの基板上に複数の素子を集積する半導体光集積素子の技術に有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、２００  半導体レーザ装置
１０１、２０１  基板
１０２、２０２  下部クラッド層
１０３ａ、１０３ｂ、２０３ｄ  導波路コア層
１０４、２０４  上部クラッド層
１０５、２０５  エッチング停止層
１０６、２０６  下部埋め込みクラッド層
１０７、２０７  上部埋め込みクラッド層
１０８、２０８  コンタクト層
１０９ａ、２０９ｄ  ｐ側電極
１１０、２１０、２２０  ＴＥＣ
１２０、１２０ｃ、２３０  半導体光集積素子
１２０ａ  出力端面
１２１、１２３  埋め込み型導波路部
１２２  メサ型導波路部
１３０、２４０  ＤＦＢレーザアレイ
１３０ａ  ＤＦＢレーザ
１４０、１４０ａ、２５０  ＡＷＧ
１４１  入力側スラブ導波路
１４２  アレイ導波路
１４３  出力側スラブ導波路
１４３ａ  出力端
１４３ｂ  隣接回折光を除去する構造
１４３ｃ  領域
１５０  光検出器
１６０、２６０、２８０、３００  レンズ
１７０、３１０  光ファイバ
１８０  端面窓構造部
１９１、２９１  パシベーション膜
１９２ａ、２９２ｄ  配線
２７０  波長モニタ
２９０  ＳＯＡ
Ｈ  筐体
Ｌ  レーザ光
【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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