(57)【要約】【課題】  光フィードバックに敏感でない分布帰還型レーザを提供することによって、従来の技術に比べて全体光通信モジュールの製造コストを減少させる。【解決手段】  分布帰還型レーザは、階層的多分岐構造で連結された複数の導波路を備え、予め設定された波長を有する光の伝送媒体として使用されるガイド層と、前記ガイド層上に形成され、光を発振させるための活性層と、を含み、前記ガイド層内に進行する光が上位導波路から下位導波路に進行する時、予め設定された比率で分岐される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分布帰還型レーザにおいて、
出力端の導波路から階層的多分岐構造で分岐していく複数の分岐導波路を有し、予め設定された波長を有する光の伝送媒体として使用されるガイド層と、
前記ガイド層のいずれかの分岐導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、
前記出力端の導波路から前記分岐導波路へ向かって前記ガイド層内を光が進行する時、予め設定された比率で分岐されることを特徴とする分布帰還型レーザ。
【請求項２】
活性層を形成した分岐導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えている請求項１記載の分布帰還型レーザ。
【請求項３】
活性層及び格子は、ガイド層の最も分岐数の多い末端導波路の下に形成される請求項２記載の分布帰還型レーザ。
【請求項４】
半導体基板と、前記半導体基板とガイド層との間に介在する下部クラッド層と、前記ガイド層を囲むように活性層及び前記下部クラッド層上に形成される上部クラッド層と、を備えている請求項１記載の分布帰還型レーザ。
【請求項５】
上部クラッド層上に形成された上部電極と、半導体基板の反対側に形成された下部電極と、を備えている請求項４記載の分布帰還型レーザ。
【請求項６】
分布帰還型レーザにおいて、
出力端につながる最上位導波路に階層的分岐構造で連結された下位導波路を有し、予め設定された波長を有する光の伝送媒体になるガイド層と、
前記ガイド層の少なくとも一つの下位導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、
前記ガイド層の上位導波路から下位導波路へ向かって光が進行する時、予め設定された比率で分岐されることを特徴とする分布帰還型レーザ。
【請求項７】
活性層を形成した下位導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えている請求項６記載の分布帰還型レーザ。
【請求項８】
活性層及び格子は、ガイド層の最下位導波路に形成される請求項７記載の分布帰還型レーザ。
【請求項９】
分布帰還型レーザにおいて、
上位導波路から階層的Ｙ−構造で連結された下位導波路を有するガイド層と、
前記ガイド層の少なくとも一つの下位導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、
所定の波長を有する光が前記ガイド層内を前記階層的Ｙ−構造の分岐方向へ進行する時、予め設定された比率で分岐されることを特徴とする分布帰還型レーザ。
【請求項１０】
活性層を形成した下位導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えている請求項９記載の分布帰還型レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、特に、分布帰還型レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の分布帰還型レーザは、単一波長のスペクトル(spectrum)を有して動作するので、長距離高速伝送に適している。しかしながら、このような分布帰還型レーザは、ファブリーペロー(Fabry-Perot)レーザに比べて光フィードバック(optical feedback)に劣るという短所がある。従って、長距離伝送用分布帰還型レーザモジュールは、光フィードバックによるレーザの不安定性を防止するために光アイソレーター(optical isolator)を内蔵している。光アイソレーターは高価な装置であるので、このようなモジュールの値段のかなりの部分を占める。光フィードバックに敏感でない分布帰還型レーザが具現できるようになると、光アイソレーターが必要なくなるので、低価格のモジュールの製造が可能になる。通常、２．５Gbps以上の速度で動作する分布帰還型レーザモジュールは、光アイソレーターを内蔵している。この光アイソレーターは、一般的に第１及び第２偏光子(polarizer)及びこれら偏光子間に介在するファラデー回転子(Faraday rotator)から構成される。第２偏光子の偏光方向は、第１偏光子の偏光方向に対して時計方向に４５°だけ先立っている。つまり、光アイソレーターへ順方向に入力された光は、第１偏光子を通過した後、ファラデー回転子によって偏光方向が時計方向に４５°回転させられる。その偏光方向を回転させられた光は、第２偏光子を通過する。一方、光アイソレーターへ逆流してきた光は、第２偏光子によって偏光された後、ファラデー回転子によって偏光方向が時計方向に４５°回転させられる。この場合、順方向光の場合とは異なって、ファラデー回転子を通過した光は、第１偏光子の偏光方向と９０°を成すので、当該逆流光は、第１偏光子によって遮断される。
【０００３】
以上のように、光フィードバックを遮断するために、従来技術による分布帰還型レーザモジュールは高価な光アイソレーターを備えなければならず、分布帰還型レーザモジュールの製造コストが高いという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のような従来の問題点を解決するために案出され、本発明の目的は、光フィードバックに敏感でない分布帰還型レーザを提供することによって、従来の技術に比べて光通信モジュールの全体的製造コストを減少させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明による分布帰還型レーザは、出力端の導波路から階層的多分岐構造で分岐していく複数の分岐導波路を有し、予め設定された波長を有する光の伝送媒体として使用されるガイド層と、このガイド層のいずれかの分岐導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、出力端の導波路から分岐導波路へ向かってガイド層内を光が進行する時、予め設定された比率で分岐されるようになっていることを特徴とする。この分布帰還型レーザは、活性層を形成した分岐導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えており、これら活性層及び格子は、ガイド層の最も分岐数の多い末端導波路の下に形成するのがよい。さらには、このような分布帰還型レーザは、半導体基板と、該半導体基板とガイド層との間に介在する下部クラッド層と、ガイド層を囲むように活性層及び下部クラッド層上に形成される上部クラッド層と、を備え、その上部クラッド層上に形成された上部電極と、半導体基板の反対側に形成された下部電極と、を備えるものである。
【０００６】
あるいは、本発明の分布帰還型レーザは、出力端につながる最上位導波路に階層的分岐構造で連結された下位導波路を有し、予め設定された波長を有する光の伝送媒体になるガイド層と、このガイド層の少なくとも一つの下位導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、ガイド層の上位導波路から下位導波路へ向かって光が進行する時、予め設定された比率で分岐されるようになっていることを特徴とする。この分布帰還型レーザも、活性層を形成した下位導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えており、これら活性層及び格子は、ガイド層の最下位導波路に形成するのがよい。
【０００７】
あるいはまた、本発明の分布帰還型レーザは、上位導波路から階層的Ｙ−構造で連結された下位導波路を有するガイド層と、このガイド層の少なくとも一つの下位導波路上に形成され、光を発振させるための活性層と、を備え、所定の波長を有する光がガイド層内をその階層的Ｙ−構造の分岐方向へ進行する時、予め設定された比率で分岐されるようになっていることを特徴とする。この分布帰還型レーザも、活性層を形成した下位導波路下に形成されて予め設定された周期を有する格子を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による分布帰還型半導体レーザは、階層的多分岐構造（階層的Ｙ−構造）のガイド層を備えることによって、光フィードバックに敏感でないという利点がある。さらに、この利点によって、モジュールの製造コストを減少させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明の好適な実施形態を示した分布帰還型半導体レーザの正面図であり、図２は、図１に示す分布帰還型半導体レーザをＡ−Ａ断面に沿って示す側断面図である。本例の分布帰還型半導体レーザは、半導体基板１１０、下部クラッド層(clad layer)１２０、上部クラッド層１６０、格子１３０、ガイド層(guide layer)１４０、活性層(active layer)１５０、上部電極１７０、及び下部電極１８０を有している。
【００１１】
下部クラッド層１２０は、半導体基板１１０上に形成され、上部クラッド層１６０とともに分布帰還型半導体レーザの内部で発生した光を閉じ込める機能をもつ。
【００１２】
格子１３０は、下部クラッド層１２０上の所定の領域に形成され、予め設定された周期を有する。分布帰還波長は、この格子周期によって決定される。
【００１３】
ガイド層１４０は、格子１３０及び下部クラッド層１２０上に形成され、分布帰還型半導体レーザの内部で発生した光の伝送媒体として機能する。図１に示すように、ガイド層１４０は、第１ないし第４導波路１４２，１４４，１４６，１４８からなる階層的多分岐構造(つまり、階層的Ｙ−構造)を有する。例えば、出力端の第１導波路１４２に逆流入力された光は、最上位導波路である第１導波路１４２から３回の分岐過程を経て最下位導波路である末端の第４導波路１４８に至る。この時、上位導波路から下位導波路に進行する光は、１０：１の比率で分岐され、下位導波路から上位導波路に進行する光は、１：１の比率で損失されずに進行する。そして格子１３０は、第４導波路１４８と下部クラッド層１２０との間に介在している。
【００１４】
活性層１５０は、ガイド層１４０上に形成され、多重量子井戸(multiple quantum well)構造を有し、印加された電流によって光を発振させる。
【００１５】
上部クラッド層１６０は、活性層１５０及び下部クラッド層１２０上に形成され、上部電極１７０は、上部クラッド層１６０上に形成される。上部電極１７０は、第４導波路１４８と整列させてある。
【００１６】
図３Ａ及び図３Ｂは、図１に示すガイド層１４０の光入出力特性を説明するための図である。図３Ａを参照すると、第４導波路１４８から生成された光（出力光）は、第３→第２→第１導波路１４６，１４４，１４２を順次に通過した後、出力端から外部に出力される。この時、光は下位（分岐）導波路から上位（幹）導波路に損失されずに進行するので、第４導波路１４８から生成された光は、損失なく外部に出力される。一方、図３Ｂを参照すると、外部から第１導波路１４２に入力された光（逆流光）は、第２及び第３導波路１４４，１４６を順次に分岐して通過した後、第４導波路１４８に入力される。この時、光が上位導波路から下位導波路に進行する場合の分岐比が１０：１であるので、初期パワーの０．１％に該当する光しか第４導波路１４８には入力されない。つまり、フィードバックされる光の量を極小化することによって、 分布帰還型半導体レーザが光のフィードバックによって影響を受けなくなることが分かる。
【００１７】
図４〜図８は、図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造過程を説明するための図である。
【００１８】
図４を参照すると、ｎ型ＩｎＰ材質の下部クラッド層１２０がｎ型ＩｎＰ材質の半導体基板１１０の表面上に形成され、そして、予め設定された周期を有する格子１３０が下部クラッド層１２０上に形成される。この時、格子１３０を形成する方法としてフォトリソグラフィ(photolithography)工程を利用することができる。つまり、下部クラッド層１２０上にフォトレジスト層(photoresist layer)(図示せず)を形成した後、予め設定された周期を有するように位相マスク(phase mask)(図示せず)を利用してフォトレジスト層の露光を行う。その後、フォトレジスト層を現像することによって格子のパターンを有するフォトレジストマスク(図示せず)が形成される。それから、フォトレジストマスクを利用したエッチング工程を通じて、格子１３０が下部クラッド層１２０上に形成される。
【００１９】
図５を参照すると、エッチング工程を利用して、格子１３０の予め設定された領域は残し、残りの部分は除去する。
【００２０】
図６を参照すると、格子１３０及び下部クラッド層１２０上にＩｎＧａＡｓＰ材質のガイド層１４０を形成した後、ガイド層１４０上にＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ材質の活性層１５０を形成する。
【００２１】
図７を参照すると、メサエッチング工程(mesa etching process)を利用して、図１に示すようにガイド層１４０が第１ないし第４導波路１４２，１４４，１４６，１４８からなる階層的多分岐構造を有するように、ガイド層１４０及び活性層１５０を部分エッチングする。
【００２２】
図８を参照すると、ガイド層１４０及び活性層１５０を完全に囲むように下部クラッド層１２０及び活性層１５０上にｐ型ＩｎＰ材質の上部クラッド層１６０が形成される。
【００２３】
その後、上部クラッド層１６０上に電気的に隔離したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ系材質の上部電極１７０が形成される。さらに、半導体基板１１０の裏面面上にＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ材質の下部電極１８０が形成される。このような過程を経た結果物が図２に示されている。
【００２４】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前述の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による分布帰還型半導体レーザの実施形態を示した正面図。
【図２】図１に示す分布帰還型半導体レーザをＡ−Ａ断面に沿って示す側断面図。
【図３】図１に示すガイド層の光入出力特性を説明するための図。
【図４】図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造方法を説明するための図。
【図５】図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造方法を説明するための図。
【図６】図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造方法を説明するための図。
【図７】図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造方法を説明するための図。
【図８】図１に示す分布帰還型半導体レーザの製造方法を説明するための図。
【符号の説明】
【００２６】
１１０  基板
１２０  下部クラッド層
１３０  格子
１４０  ガイド層
１４２，１４４，１４６，１４８  第１，第２，第３，第４導波路（上位→下位導波路）
１５０  活性層
１６０  上部クラッド層
１７０  上部電極
１８０  下部電極
【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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