(57)【要約】【課題】狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイとより広いピッチの光ファイバとの結合をより容易な仕方で行なう。【解決手段】面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子と光ファイバとを一対一で結合する発光モジュールにおいて、前記発光モジュールは、前記面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子からの出射光を平行光にコリメートする、Ｓｉ単結晶を加工して形成したコリメート用レンズと、コリメート用レンズによってコリメートした平行光のうち前記面発光型半導体レーザアレイの最も隣接する面発光型半導体レーザ素子同士の光の一方を出射方向とは異なる第２の方向へと折り曲げるためにＳｉ単結晶を加工して形成した反射鏡とから構成され、各々の方向への光がそれぞれ光ファイバへ結合されるようになっている。【選択図】      図１
2004354426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．３〜１．５５μｍ帯の発振波長を有する複数の面発光型半導体レーザ素子がアレイ状に配列されている面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子と光ファイバとを一対一で結合する発光モジュールにおいて、前記発光モジュールは、前記面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子からの出射光を平行光にコリメートする、Ｓｉ単結晶を加工して形成したコリメート用レンズと、コリメート用レンズによってコリメートした平行光のうち前記面発光型半導体レーザアレイの最も隣接する面発光型半導体レーザ素子同士の光の一方を出射方向とは異なる第２の方向へと折り曲げるためにＳｉ単結晶を加工して形成した反射鏡とから構成され、各々の方向への光がそれぞれ光ファイバへ結合されるようになっていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の発光モジュールにおいて、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子間の距離が、前記光ファイバの直径よりも小さいことを特徴とする発光モジュール。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の発光モジュールにおいて、前記面発光型半導体レーザ素子は、活性層が、Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体で形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、コリメート用レンズ、および／または、反射鏡に、光ファイバとの結合のためのガイド構造が一体形成されていることを特徴とする光通信モジュール。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、反射鏡は、Ｓｉ基板を異方性エッチングすることで形成されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項６】
請求項５記載の発光モジュールにおいて、Ｓｉ基板は、（１００）から＜１１０＞方向に９．７度傾斜した傾斜基板であることを特徴とする発光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた光送受信モジュール。
【請求項８】
請求項７記載の光送受信モジュールを用いた光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光モジュールおよび光送受信モジュールおよび光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバによる光通信システムは、膨大な量のデータを高速かつ遠距離まで伝達することを可能としている。その光ファイバを用いた光通信技術は、シングルモードファイバを用いた遠距離伝送から、マルチモードファイバを用いた比較的短距離の伝送まで、さまざまな応用がなされている。
【０００３】
特に１．３μｍ帯以上の長波長帯で低損失となるフッ素添加ＰＯＦ（プラスチックファイバ）と１．３μｍ帯よりも長波長で発振する面発光型半導体レーザ素子との組み合わせは、ファイバが低コストであることと、面発光型半導体レーザが低コストを見こめるため、安価で小型の伝送用モジュールを達成できると考えられている。
【０００４】
さらに、ＰＯＦを並列に用いてチャンネル数を増やすことで伝送量を増やしたり、機器内のインターコネクションを光通信で行ない複数個所とデータのやり取りを行なう通信モジュールとしての応用が可能であると考えられる。
【０００５】
しかしながら、一般にＰＯＦファイバは、径が大きく２００μｍ程度はあるため、アライメントが容易であるという利点を有してはいるものの、逆にその径が太いためマルチチャンネルのために並列に実装しようとする場合に、そのピッチをある程度以下にはしにくいという現実がある。
【０００６】
それに対して、面発光型半導体レーザ素子は、１素子あたりの大きさが直径数十μｍ以下のものが多く、電極部を考慮しても２００μｍ以下のピッチのアレイとして基板上に形成が可能である。一基板あたりの素子数が多いほど面発光型半導体レーザ素子のコストは低下するため、より狭ピッチでのアレイで製造することが望ましい。
【０００７】
よって、より望ましい狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイとＰＯＦファイバのピッチとは一致せず、ＰＯＦファイバと面発光型半導体レーザアレイとを結合するための光学的な機構が必要とされる。
【０００８】
このような結合を行なうための方法としては、例えば特許文献１に示されているような方法が知られている。この方法は、発光素子と光ファイバとの間の結合を、プリズムのような回折素子とフレネルレンズのような屈折素子との組み合わせで行なうものである。
【０００９】
しかしながら、このような回折素子とレンズの組み合わせを用いる場合、特に狭ピッチでプリズムを作らなければならないだけでなく、各素子とファイバとの位置に対応して１素子ごとに回折方向を変化させながら、精度を保証しなくてはならず、このような光学素子の作成は非常な困難を伴う。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１３３６１２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイとより広いピッチの光ファイバとの結合をより容易な仕方で行なうことの可能な発光モジュールおよび光送受信モジュールおよび光通信システムを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、１．３〜１．５５μｍ帯の発振波長を有する複数の面発光型半導体レーザ素子がアレイ状に配列されている面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子と光ファイバとを一対一で結合する発光モジュールにおいて、前記発光モジュールは、前記面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子からの出射光を平行光にコリメートする、Ｓｉ単結晶を加工して形成したコリメート用レンズと、コリメート用レンズによってコリメートした平行光のうち前記面発光型半導体レーザアレイの最も隣接する面発光型半導体レーザ素子同士の光の一方を出射方向とは異なる第２の方向へと折り曲げるためにＳｉ単結晶を加工して形成した反射鏡とから構成され、各々の方向への光がそれぞれ光ファイバへ結合されるようになっていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発光モジュールにおいて、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子間の距離が、前記光ファイバの直径よりも小さいことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の発光モジュールにおいて、前記面発光型半導体レーザ素子は、活性層が、Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、コリメート用レンズ、および／または、反射鏡に、光ファイバとの結合のためのガイド構造が一体形成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、反射鏡は、Ｓｉ基板を異方性エッチングすることで形成されていることを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の発光モジュールにおいて、Ｓｉ基板は、（１００）から＜１１０＞方向に９．７度傾斜した傾斜基板であることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた光送受信モジュールである。
【００１９】
また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の光送受信モジュールを用いた光通信システムである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、１．３〜１．５５μｍ帯の発振波長を有する複数の面発光型半導体レーザ素子がアレイ状に配列されている面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子と光ファイバとを一対一で結合する発光モジュールにおいて、前記発光モジュールは、前記面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子からの出射光を平行光にコリメートする、Ｓｉ単結晶を加工して形成したコリメート用レンズと、コリメート用レンズによってコリメートした平行光のうち前記面発光型半導体レーザアレイの最も隣接する面発光型半導体レーザ素子同士の光の一方を出射方向とは異なる第２の方向へと折り曲げるためにＳｉ単結晶を加工して形成した反射鏡とから構成され、各々の方向への光がそれぞれ光ファイバへ結合されるようになっていることを特徴としている。これにより、比較的狭ピッチの面発光半導体レーザアレイに対して光ファイバーを異なるピッチでも結合させることが可能となり、より集積度の高く低コストの面発光型半導体レーザアレイを用いて小型，低コストの発光モジュールを提供することができる。
【００２２】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態において、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子間の距離が、前記光ファイバの直径よりも小さいことを特徴としている。これにより、より集積度の高い低コストの面発光型半導体レーザアレイと光ファイバとを組み合わせることが可能になり、小型，低コストの発光モジュールを提供することができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、第１または第２の実施形態において、前記面発光型半導体レーザ素子は、活性層が、Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体で形成されていることを特徴としている。Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体は、Ｎ濃度が低い領域ではＮの添加量１％あたり約１５０ｍｅＶの割合で伝導帯準位が低くなるため、例えばＧａＡｓとの組み合わせで構成する量子井戸活性層においては、伝導帯のバンドギャップ不連続量が大きく、キャリアのオーバーフローが起きにくい構成を取りやすい。これによって、より集積度の高い面発光型半導体レーザアレイにおいても、熱干渉による特性の低下の少ない発光モジュールを提供することができる。
【００２４】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態は、第１乃至第３のいずれかの実施形態において、コリメート用レンズ、および／または、反射鏡に、光ファイバとの結合のためのガイド構造が一体形成されていることを特徴としている。これにより、より容易にアライメントを行なうことができ、安価で高性能の発光モジュールを提供することができる。
【００２５】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、第１乃至第４のいずれかの実施形態において、反射鏡は、Ｓｉ基板を異方性エッチングすることで形成されていることを特徴としている。これにより、比較的精度良く安価に反射鏡を加工することができ、安価な発光モジュールを提供することができる。
【００２６】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態は、第５の実施形態において、Ｓｉ基板は、（１００）から＜１１０＞方向に９．７度傾斜した傾斜基板であることを特徴としている。これにより、４５度の反射鏡をＳｉ異方性エッチングで容易に作製できるようになり、レーザ光の光路を９０度の折り返しのみで構成でき、反射鏡同士のアライメントが容易になり、かつ、より素子数の多い場合においても光路分割を行なってコリメートされた光を引き回すことが可能になり、より容易に小型で安価な発光モジュールを提供することができる。
【００２７】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態は、第１乃至第６のいずれかの実施形態の発光モジュールを用いた光送受信モジュールである。第１乃至第６のいずれかの実施形態の発光モジュールを用いることで、より高性能で安価，小型の光送受信モジュールを提供することができる。
【００２８】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態は、第７の実施形態の光送受信モジュールを用いた光通信システムである。第７の実施形態の光送受信モジュールを用いることで、より高性能で安価，小型の光通信システムを構成できる。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００３０】
（実施例１）
実施例１は、第１乃至第６の実施形態に対応する実施例である。
【００３１】
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は実施例１の発光モジュールを示す図である。なお、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図である。実施例１では、複数の面発光型半導体レーザ素子が一次元に配列された面発光型半導体レーザアレイを用いている。すなわち、面発光型半導体レーザアレイが一次元アレイとなっている。面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子は、そのメサ径がおよそ２０μｍ角であり、これがおよそ１００μｍピッチで並んで形成されている。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）では、各面発光型半導体レーザ素子のメサ形状だけが簡便に表わされており、電極は省略されているが、電極はそれぞれ基板の裏面とメサ上部に形成されており、電極に電流を注入することによってメサ上端から所定の波長のレーザ光が出射する構造になっている。
【００３２】
また、各面発光型半導体レーザ素子は、活性層が１．３μｍ帯で発振するＧａＩｎＮＡｓで形成されている。ＧａＩｎＮＡｓは、同じ１．３μｍ帯で発振するＧａＩｎＡｓＰと比較して、伝導帯バンドのバンドギャップ不連続量を大きく取れる構成で量子井戸構造を形成可能なため、高温動作時のキャリアオーバフローによる特性の低下が少ないことが知られている。そのため、狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイのように素子間の熱干渉が懸念されるような場合や、高密度の実装により冷却機構を設置するのが困難な場合にも、より安定で良好な特性の動作を行なうことができると考えられる。Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体は、Ｎ濃度が低い領域ではＮの添加量１％あたり約１５０ｍｅＶの割合で伝導帯準位が低くなることが知られており、例えばＧａＡｓとの組み合わせで構成する量子井戸活性層においては、伝導帯のバンドギャップ不連続量が大きく、キャリアのオーバーフローが起きにくい構成を取りやすい。この場合、活性層としては、ＧａＩｎＮＡｓに限らず、ＧａＩｎＮＡｓＳｂやＧａＩｎＮＡｓＰのようにＮとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体を用いた場合でも同等の効果が見込める。
【００３３】
面発光型半導体レーザ素子は、例えば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によるエピタキシャル成長で、その積層構造を作製することができる。すなわち、原料（ＩＩＩ族有機金属材料，Ｖ族原料，ドーパント等）を所定の圧力（例えば１００ｔｏｒｒ）に保った反応管内にＨ２キャリアガスによって導入し、基板上で例えば熱によって分解することで、基板上に所定の半導体結晶をエピタキシャル成長して、積層構造を形成することができる。この例では、面発光型半導体レーザ素子をＭＯＣＶＤ法により結晶成長するとしたが、ＭＯＣＶＤ法以外の方法、例えばＭＢＥ法などによっても、その積層構造を作製することが可能である。その後、積層構造を、素子分離が必要な深さまで柱状にエッチングして、メサ構造を形成する。ここで、メサは、例えばポリイミドなどで保護されており、メサ上部に開口部が設けられ、光出射部と電極が形成されており、面発光型半導体レーザとして構成されている。
【００３４】
また、図１（ｂ）を参照すると、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子の上部には、各面発光型半導体レーザ素子からの出射光（レーザ光）をおおむね平行光へとコリメートするためのマイクロレンズを形成したＳｉ単結晶基板が配置されている。ここで、Ｓｉ単結晶基板上にマイクロレンズを高精度に形成する方法は、多数提案されている。例えば、Ｓｉ基板にＥＢレジストを塗布後、ＥＢ露光機構で露光量を制御しながら露光して現像し、ＥＢレジストをレンズ形状に加工後、選択比がレジストとＳｉで１：１となるような条件で垂直方向にドライエッチングする方法などで、マイクロレンズを加工することができる。Ｓｉは、光通信に用いられる１．３〜１．５５μｍ帯の光に対してほぼ透明であり、かつ屈折率も高い。さらには、上記のようにマイクロレンズの形状を加工する技術も充実しているため、１．３μｍ帯のレーザ光をコリメートするレンズとしては好適である。エッチングでさまざまな形状を同じに形成することも難しくなく、例えば位置決めのための凹凸を同時に形成しておけばアライメントを容易にすることも可能である。この実施例１では、マイクロレンズを形成したＳｉ単結晶基板の裏面に凹みを設けてレーザ素子とコリメート用レンズとを組み合わせた時に距離が一定になるように作製されている。
【００３５】
ところで、この実施例１では、面発光型半導体レーザアレイの一部の面発光型半導体レーザ素子からのレーザ光（コリメートされたレーザ光）は、反射鏡によってこのレーザ光の出射方向とは異なる方向へと向きが変えられている。この反射鏡は、Ｓｉ単結晶基板を異方性エッチングして作られている。ここで、反射鏡部分は、Ｓｉ基板を異方性エッチングによりエッチングして現れる（１１１）面を利用している。また、この反射鏡が形成されたＳｉ基板上には、さらにＶ字型の溝が異方性エッチングで形成されており、このＶ字型の溝は、レーザ光と結合する光ファイバをアライメントする際にガイドとして機能するようになっている（すなわち、ガイド構造としての機能を有している）。図２（ａ），（ｂ）には、反射鏡が形成された上記Ｓｉ基板の平面図，側面図が示されている。
【００３６】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、このＳｉ基板を用いた反射鏡の形成方法を説明するための図である。図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）を参照すると、まず、Ｓｉ（１００）基板を準備し、各辺の方向が基板表面の＜１１０＞方向に平行な矩形を面発光型半導体レーザ素子の出射光の向きを変えたい素子のピッチに合わせてエッチングのマスクを形成する（図３（ａ））。ここで、異方性エッチングのマスクとしては、Ｔａ２Ｏ５やＳｉ３Ｎ４などの誘電体膜が好適である。これらのマスクは、Ｓｉ基板上に誘電体膜を成膜後、フォトリソグラフィーを用いてパターンニングしドライエッチング等で不要な部分を除去することで、容易に作ることができる。
【００３７】
次いで、誘電体のマスクを付けた状態で、Ｓｉ基板を異方性エッチングでエッチングする。エッチャントとしては、この実施例１の場合、約１５ｗｔ％濃度のＫＯＨ水溶液を８０℃程度に加熱したものを用いた。エッチャントとしては、その他に、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）などを用いることも可能である。このエッチャントを用いてエッチングを行なうと、Ｓｉ基板は面方位により著しく異なるエッチング速度比を示し、特にエッチング速度の遅い（１１１）面が誘電体のマスクで形成した矩形を上辺とした斜面として現れる（図３（ｂ））。
【００３８】
一般に、異方性エッチングの際に現れる（１１１）面は、エッチング条件を調整することで比較的ミラーに近い表面性が得られやすく、反射鏡としての利用がしやすい。
【００３９】
そして、その後、全体に誘電体膜を形成し、しかる後、図３（ｃ）のようにパターンニングして誘電体膜のマスクを形成し、さらに異方性エッチングを行なうことで、最終的に図３（ｄ）のように光ファイバのガイド用の溝（ガイド構造）を形成することができる。このように形状が完成した後に（１１１）面をミラーとして利用するため、表面にＡｕ膜を蒸着あるいはスパッタリングなどして、反射鏡を形成したＳｉ基板が完成する。反射用の金属膜としては、Ａｕ以外にＡｌやＰｔなど所定の波長で反射を取れる材料であれば何を用いても良く、さらには、金属以外の材料でも良い。
【００４０】
このようにして作られた反射鏡を含むＳｉ基板は、面発光型半導体レーザアレイの一次元に配列された各面発光型半導体レーザ素子からの各レーザ光（コリメートされた各レーザ光）に対して、光ファイバと反射鏡が所定の位置に来るように配置される。反射鏡のない部分に対応した面発光型半導体レーザ素子からのレーザ光は光ファイバへと直接に結合されることになり、また、反射鏡のある部分に対応した面発光型半導体レーザ素子からのレーザ光は、反射鏡で反射され、方向が変化する。
【００４１】
Ｓｉ（１１１）面（ミラー面）は、（１００）面に対して５４．７度の傾きを有しており、この反射鏡に基板の＜１１０＞方向から入射した光は、入射方向に対して７０．６度の角度で反射される。
【００４２】
これに対して、さらに同様の反射鏡を形成したＳｉ基板を用いると、図１（ｃ）のように出射方向にアライメントした光ファイバに結合させることが可能になる。
【００４３】
なお、ここで、反射鏡が（１１１）面であるため、Ｓｉ（１００）ウエハ表面に対して５４．７度の角度を有しているが、用いるウエハを表面がＳｉ（１００）から＜１１０＞方向に９．７度傾けてある傾斜基板を用いることで（第６の実施形態）、反射鏡の角度を４５度にし、レーザ光の反射角度を９０度にすることができる。このようにした場合は、よりアライメントを容易に行なうことが可能になり、光路の設計も簡便で済むため、より容易に小型の発光モジュールを提供することができる。
【００４４】
このように異方性エッチングで現れる結晶面はその角度が材料の結晶によって一意に決まるので、高精度に角度を規定してミラーを作るのにきわめて好適な方法である。
【００４５】
以上のような構成を用いると、比較的狭ピッチの１．３μｍ帯から１．５５μｍ帯で発振する面発光型半導体レーザアレイと、Ｓｉ基板に形成されたマイクロレンズと、Ｓｉ基板に形成された反射鏡とを組み合わせ、レーザ光を複数の方向に分割できたことで、よりピッチが広い状態の光ファイバとの結合を良好に行なうことが可能になり、低コストで小型の発光モジュールを提供することができる。
【００４６】
また、この構成により光ファイバの直径よりも狭いピッチの面発光型半導体レーザアレイを用いた場合でも、光ファイバとの結合が可能となり、ＰＯＦのような比較的太いファイバと高密度に形成され低コストに作ることが可能な面発光型半導体レーザアレイとを組み合わせて用いることが可能になり、より低コストで、小型の発光モジュールを提供できる。
【００４７】
すなわち、この実施例１では、図１（ａ）に示すように、一次元に配列された面発光型半導体レーザ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうち、素子１ａ，１ｃからのレーザ光については、これを直接、素子１ａ，１ｃの真上に配置されている光ファイバ２ａ，２ｃに入射させる一方、素子１ｂ，１ｄからのレーザ光については、図１（ｃ）に示すような仕方で、２つの反射鏡によって２回反射させて、素子１ｂ，１ｄからずらして配置されている光ファイバ２ｂ，２ｄに素子１ｂ，１ｄからの出射方向を維持したまま入射させることができる。これにより、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子間のピッチが例えば１本の光ファイバの直径よりも狭い場合でも、より容易な仕方で面発光型半導体レーザアレイと光ファイバとの結合を行なうことが可能となる（狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイとより広いピッチの光ファイバとの結合をより容易な仕方で行なうことが可能となる）。
【００４８】
また、Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体であるＧａＩｎＮＡｓ（温度特性の優れた半導体材料）を面発光型半導体レーザの活性層の材料として用いることにより、より狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイにおいても、熱による特性の低下を最小に抑えることができ、特別な冷却装置を省くことが可能であるため、より低コストで、小型，高性能な発光モジュールを提供できる。
【００４９】
さらに、反射鏡に異方性エッチングを用いて光ファイバとの結合のためのガイド構造が一体形成されているので、アライメントが容易になり、コストを低減できる。
【００５０】
そして、Ｓｉの異方性エッチングを用いることで容易に高精度で表面性のよい反射鏡を得ることが可能になり、安価で高性能な発光モジュールを提供することが可能になる。
【００５１】
（実施例２）
実施例２は実施例１の変形例である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は実施例２の発光モジュールを示す図である。なお、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は側面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＸの部分を下面方向から見た図である。図４（ａ），（ｂ）を参照すると、実施例２では、面発光型半導体レーザアレイが二次元アレイとなっている。そして、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子上には、対応するマイクロレンズが形成されたＳｉ基板が配置されている。ここで、マイクロレンズは、レーザ光を平行光にコリメートする機能を有している。また、マイクロレンズが形成されたＳｉ基板の上部には、図４（ｃ）に示すように、反射鏡と貫通口をＳｉの異方性エッチングで形成したＳｉ基板が配置されており、マイクロレンズでコリメートされたレーザ光は、貫通口をそのまま通過して光ファイバに結合する光と、反射鏡で折り返された後に貫通口を通じて光ファイバと結合する光とに、光路が分割される。また、貫通口は、Ｓｉ表面でのレーザ光の反射や結晶内部での吸収が無視できる場合には設けなくてもよい場合もある。その場合は、より作製コストを低下できて、好ましい。
【００５２】
このような光路の分割を行なうことで、より高密度に作られた二次元の面発光型半導体レーザアレイに対して光ファイバ（例えば、直径が大きな光ファイバ、あるいは、広いピッチの光ファイバ）を結合することが可能になり、より小型の発光モジュールを提供できる。
【００５３】
（実施例３）
実施例３は第６の実施形態に基づく実施例である。図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は実施例３の発光モジュールを示す図である。なお、図５（ａ）は上面図、図５（ｂ）は側面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）のＸの部分（Ｓｉ基板）の結晶軸を示す図、図５（ｄ）は図５（ｂ）のＸの部分を下面方向から見た図である。実施例３の発光モジュールは、基本構成は実施例２の発光モジュールと基本的に同一であり、動作も同一であるが、反射鏡を形成するミラーを９．７度傾けたＳｉ（１００）基板を用いていることが特徴である。図５（ｂ）のように、４５度のミラーを形成することにより、レーザーの光路は９０度の反射のみで光ファイバと結合されるため、ミラー間のアライメントが容易であり、より素子数の多い場合においても光路分割を行なってコリメートされた光を引き回すことが可能になり、光ファイバと面発光型半導体レーザアレイとの結合を行なうことができる。かつ、光路の設計も簡便で済むため、より容易に小型の発光モジュールを提供できる。
【００５４】
（実施例４）
実施例４は第７の実施形態に基づく実施例である。図６は実施例４の光送受信モジュールを示す図である。実施例４では、実施例１の発光モジュールと受光素子との組み合わせにより、通信モジュールを構成している。この実施例４では、安価で小型，高性能の発光モジュールを用いて光通信モジュール（光送受信モジュール）を構成しているので、より安価で小型，高性能の光通信モジュールを提供することができる。
【００５５】
（実施例５）
実施例５は第８の実施形態に基づく実施例である。図７は実施例５の光通信システムを示す図である。実施例５の光通信システムには、実施例４の光通信モジュール（光送受信モジュール）が用いられている。実施例４の光通信モジュールは、高密度に実装された並列に伝送を行なえる光通信モジュールであるため、１対１の光通信の場合だけでなく、異なる複数の通信ポイントに対してそれぞれ信号を並列に送ることができる。このような安価で小型，高性能の光通信モジュールを用いることで、より好適な光通信システムを提供することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１記載の発明によれば、１．３〜１．５５μｍ帯の発振波長を有する複数の面発光型半導体レーザ素子がアレイ状に配列されている面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子と光ファイバとが一対一で結合されている発光モジュールにおいて、前記発光モジュールは、前記面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子からの出射光を平行光にコリメートする、Ｓｉ単結晶を加工して形成したコリメート用レンズと、コリメートした平行光のうち前記面発光型半導体レーザアレイの最も隣接する面発光型半導体レーザ素子同士の光の一方を出射方向とは異なる第２の方向へと折り曲げるためにＳｉ単結晶を加工して形成した反射鏡とから構成され、各々の方向への光がそれぞれ光ファイバへ結合されるようになっており、レーザ光を複数の方向に分割できたことで、よりピッチが広い状態の光ファイバとの結合を良好に行なうことが可能になり、低コストで小型の発光モジュールを提供することができる。
【００５７】
また、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発光モジュールにおいて、面発光型半導体レーザアレイの各面発光型半導体レーザ素子間の距離が、前記光ファイバの直径よりも小さいことにより、光ファイバの直径よりも狭いピッチの面発光型半導体レーザアレイを用いた場合でも、光ファイバとの結合が可能であり、ＰＯＦのような比較的太いファイバと高密度に形成され低コストに作ることが可能な面発光型半導体レーザアレイとを組み合わせて用いることが可能になり、より低コストで、小型の発光モジュールを提供できる。
【００５８】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発光モジュールにおいて、前記面発光型半導体レーザ素子は、活性層が、Ｎとその他のＶ族を含むＩＩＩ−Ｖ族混晶半導体で形成されているので、より狭ピッチの面発光型半導体レーザアレイにおいても、熱による特性の低下を最小に抑えることができ、特別な冷却装置を省くことが可能であるため、より低コストで、小型，高性能な発光モジュールを提供できる。
【００５９】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、コリメート用レンズ、および／または、反射鏡に、光ファイバとの結合のためのガイド構造が一体形成されているので、アライメントが容易になり、コストを低減できる。
【００６０】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュールにおいて、反射鏡は、Ｓｉ基板を異方性エッチングすることで形成されているので、容易に高精度で表面性の良い反射鏡を得ることが可能になり、安価で高性能な発光モジュールを提供することができる。
【００６１】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発光モジュールにおいて、Ｓｉ基板は、（１００）から＜１１０＞方向に９．７度傾斜した傾斜基板であるので、４５度の反射鏡をＳｉ異方性エッチングで容易に作製できるようになり、レーザ光の光路を９０度の折り返しのみで構成でき、反射鏡同士のアライメントが容易になり、かつより素子数の多い場合においても光路分割を行なってコリメートされた光を引き回すことが可能になり、より容易に小型で安価な発光モジュールを提供できる。
【００６２】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光モジュールを用いた光送受信モジュールであるので、より安価で小型，高性能の光通信モジュールを得ることができる。
【００６３】
また、請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の光送受信モジュールを用いた光通信システムであるので、安価で小型，高性能の光通信モジュールを用いることで、光通信システムをより好適に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の発光モジュールを示す図である。
【図２】反射鏡が形成されたＳｉ基板を示す図である。
【図３】Ｓｉ基板を用いた反射鏡の形成方法を説明するための図である。
【図４】実施例２の発光モジュールを示す図である。
【図５】実施例３の発光モジュールを示す図である。
【図６】実施例４の光送受信モジュールを示す図である。
【図７】実施例５の光通信システムを示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ          面発光型半導体レーザ素子
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ          光ファイバ
【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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