(57)【要約】【課題】光検出器と分布帰還レーザの光軸整列の容易化、周辺環境の影響による光検出器の誤作動の防止、光検出器と分布帰還レーザとの電気的絶縁性確保の容易化が図られた、光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールを提供する。【解決手段】 レーザによる光を発振するための格子２１２を有し、発振された光を第１及び第２の端子を通じて出力するための分布帰還レーザ２１０と、分布帰還レーザの第１の端子を通じて出力された第１の光を変調させるための電界吸収変調器２２０と、半導体基板２０１上に分布帰還レーザの第２の端子に対向するように形成されることにより、第２の端子を通じて出力された第２の光を検出するための光検出器２５０と、分布帰還レーザと光検出器との間に設けられることにより、第２の光の強度を減衰させ、分布帰還レーザ及び光検出器を電気的に絶縁させるための第１のインナーウィンドウ２６０ａと、を含む。【選択図】図２
2005183955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に単一集積された電界吸収型光変調モジュールであって、
レーザによる光を発振するための格子を有し、発振された光を前記モジュールの第１及び第２の端子を通じて出力するための分布帰還レーザと、
前記分布帰還レーザの第１の端子を通じて出力される第１の光を変調させるための電界吸収変調器と、
前記半導体基板上に前記分布帰還レーザの第２の端子に対向するように形成されることにより、前記第２の端子を通じて出力された第２の光を検出するための光検出器と、
前記分布帰還レーザと前記光検出器との間に配置されることにより、前記第２の光の強度を減衰させ、前記分布帰還レーザ及び光検出器を電気的に絶縁させるための第１のインナーウィンドウと、
を含むことを特徴とする光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項２】
前記分布帰還レーザと、前記光検出器と、前記電界吸収変調器と、を取り囲むように前記基板上に成長された絶縁層をさらに含み、
前記第１のインナーウィンドウは、ＩｎＰからなる前記絶縁層にＦｅが添加されることにより形成されること
を特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項３】
前記電界吸収変調器で変調された前記光が前記分布帰還レーザへ反射されることを防止するために、前記電界吸収変調器の一端に接するように前記基板の一側に形成され、入力された光を発散(diverge)させる第２のインナーウィンドウと、
それらの間にトレンチが形成された第１及び第２の電極と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項４】
前記モジュールは、
前記基板上に形成された下部クラッドと、
前記分布帰還レーザと、前記光検出器と、前記電界吸収変調器と、のそれぞれに一対一対応され相互に個別のバンドギャップを有し、前記下部クラッド上で連続するように形成された第１乃至第３の活性層と、
前記各第１乃至第３の活性層上に形成された上部クラッドと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項５】
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域から前記第２の端子を含む第２の領域への幅が次第に広くなるテーパー構造を有すること
を特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項６】
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域よりも前記第２の端子を含む第２の領域の幅が略階段状に広くなるステップ構造であること
を特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項７】
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域の幅が一定であり、前記第１の領域から延びた第２の領域の幅は、前記第２の端子まで次第に広くなるテーパー構造を有すること
を特徴とする請求項１に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項８】
前記半導体基板の下面に形成された共用電極と、
前記分布帰還レーザと、前記電界吸収変調器と、前記光検出器を駆動させるためのそれぞれの電極手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項９】
前記電極手段は、
前記分布帰還レーザの駆動用の電流を印加するための第１の上部電極と、
前記電界吸収変調器の駆動用の電圧を印加するための第２の上部電極と、
前記光検出器の駆動用の電流を印加するための第３の上部電極と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の光検出器がモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュール。
【請求項１０】
半導体基板上に単一集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法であって、
レーザによる光を発振するための格子を有し、発振された光を前記モジュールの第１及び第２の端子を通じて出力するための分布帰還レーザを提供する過程と、
前記分布帰還レーザの第１の端子を通じて出力される第１の光を変調させるための電界吸収変調器を形成する過程と、
前記半導体基板上に前記分布帰還レーザの第２の端子に対向するように形成されることにより、前記第２の端子を通じて出力された第２の光を検出するための光検出器を形成する過程と、
前記分布帰還レーザと前記光検出器との間に配置されることにより、前記第２の光の強度を減衰させ、前記分布帰還レーザ及び光検出器を電気的に絶縁させるための第１のインナーウィンドウを形成する過程と、
を含むことを特徴とするモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記分布帰還レーザと、前記光検出器と、前記電界吸収変調器と、を取り囲むように前記基板上に成長された絶縁層を提供する過程をさらに含み、
前記第１のインナーウィンドウは、ＩｎＰからなる前記絶縁層に金属を加えることにより形成されること
を特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記金属は、Ｆｅを含むこと
を特徴とする請求項１１に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記電界吸収変調器で変調された前記光が前記分布帰還レーザへ反射されることを防止するために、前記電界吸収変調器の一端に接するように前記基板の一側に、入力光を発散(diverge)させる第２のインナーウィンドウを形成する過程と、
それらの間にトレンチを有する第１及び第２の電極を形成する過程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１４】
前記基板上に下部クラッドを形成する過程と、
前記分布帰還レーザと、前記光検出器と、前記電界吸収変調器と、のそれぞれに一対一対応され相互に個別のバンドギャップを有し、前記下部クラッド上に第１乃至第３の活性層を連続するように形成する過程と、
前記各第１乃至第３の活性層上に上部クラッドを形成する過程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１５】
前記分布帰還レーザを提供する過程では、
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域から前記第２の端子を含む第２の領域への幅が次第に広くなるテーパー構造を有するように形成されること
を特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記分布帰還レーザを提供する過程では、
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域よりも前記第２の端子を含む第２の領域の幅が略階段状に広くなるステップ構造を有するように形成されること
を特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１７】
前記分布帰還レーザを提供する過程では、
前記分布帰還レーザは、前記第１の端子を含む第１の領域の幅が一定であり、前記第１の領域から延びた第２の領域の幅は、前記第２の端子まで次第に広くなるテーパー構造を有するように形成されること
を特徴とする請求項１０に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記半導体基板の上面に共用電極を形成する過程と、
前記分布帰還レーザと前記電界吸収変調器と前記光検出器とを駆動させるための複数の電極手段を形成する過程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記電極手段は、
前記分布帰還レーザの駆動用の電流を印加するための第１の上部電極と、
前記電界吸収変調器の駆動用の電流を印加するための第２の上部電極と、
前記光検出器の駆動用の電流を印加するための第３の上部電極と、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載のモノリシック集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用光源に関し、特に、分布帰還レーザを含む光変調モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信は、一般的な電気信号の転送と比較して、より多くの信号を同時に長距離伝送させ得るという、標準的な電気通信を超えた利点がある。前述したような光通信用光源としては、干渉性の光を出力することができるレーザが広く使用されている。特に、半導体レーザは、半導体製造工程によって製造されることで、その嵩みが小型化されることから、広く使用されている。
【０００３】
近年では、相異なる波長を有する複数の光信号を同時に送／受信することにより、光通信容量及び速度を向上させた波長分割多重（ＷＤＭ）方式の光通信が使用されている。この波長分割多重方式の光通信では、狭い発振線幅を有する光信号を生成することができる帰還レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ  Ｌａｓｅｒ）又は特定波長の光信号を選択的に出力することができる能動型光素子を、光源として使用する。
【０００４】
光通信の転送距離増加に必須的な狭い発振スペクトラムを有する分布帰還レーザ又は波長分割多重（ＷＤＭ）方式の光通信網で特定波長を選択する機能的な光素子は、基本的には回折格子を用いて波長フィルタリングを行っており、現在まで様々な形態の回折格子構造に関しての発表及び開発がなされて来た。
【０００５】
半導体光素子では、波長フィルタリングにより光素子として進行される光波の周期的な屈折率変化を感知し、ブラック波長（Ｂｒａｇｇ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）に該当する特定波長のみが反射されて利得領域に帰還されることにより、特定波長の光信号を発振させる。
【０００６】
しかしながら、従来の光源は、電気信号を光信号に変調させるための変調手段が別途にさらに必要となることから、製造工程及び不良率の増加や、これに伴う生産コストの上昇といった問題点があった。
【０００７】
前述したような問題を解決するための試みとして、電界吸収変調器などと分布帰還レーザを単一基板に集積させるモノリシック集積された半導体光素子を提供する技術が提案されている。
【０００８】
図１は、従来技術による電界吸収型光変調モジュールの構成を示す図である。図１を参照すると、従来技術による電界吸収型光変調モジュールは、分布帰還レーザ１１０と電界吸収変調器１２０とが集積された光変調器と、該光変調器の一端に対向するように設けられた光検出器１５０などを含む。
【０００９】
また、図１に示すように、光変調器は、基板１０１と、基板１０１上に形成された下部クラッド１０４と、下部クラッド１０４上に選択領域成長法又はバットジョイント方法により相互に異なるバンドギャップを有するように形成された第１及び第２の活性層１０５ａ，１０５ｂと、第１及び第２の活性層１０５ａ，１０５ｂ上に形成された上部クラッド１０６と、を含む。
【００１０】
下部クラッド１０４は、基板１０１上に形成されたバッファ層（Ｂｕｆｆｅｒ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）と、バッファ層上に形成されたｎ−ＩｎＰ層（図示せず）などを含む。
【００１１】
第１の活性層１０５ａは、分布帰還レーザ１１０の利得媒質であって、既設定された波長の光を生成する。また、分布帰還レーザ１１０は、下部クラッド１０４上に既設定された周期を有する格子を形成することにより、第１の活性層１０５ａから生成された光を発振させて電界吸収変調器１２０に出力する。
【００１２】
第２の活性層１０５ｂは、電界吸収変調器１２０の利得媒質であり、第１の活性層１０５ａから出力された光をその内部に進行させ、印加された電圧により光の吸収度が変化されることによって、光の強度を変調させる。
【００１３】
上部クラッド１０６は、第１及び第２の活性層１０５ａ，１０５ｂ上に形成されたＰ−ＩｎＰ層（図示せず）と、Ｐ−ＩｎＰ層上に形成された接触層（Ｃｏｎｔａｃｔ  ｌａｙｅｒ）（図示せず）などを含むことができる。
【００１４】
分布帰還レーザ１１０及び電界吸収変調器１２０は、第１及び第２の活性層１０５ａ，１０５ｂをそれぞれ含み、これらは基板１０１上で連続的に成長させられる。そして、電界吸収変調器１２０は、分布帰還レーザ１１０から出力された光を変調させて出力する。
【００１５】
また、図１に示すように、光変調器は、分布帰還レーザ１１０を含む一端にコーティングされた高反射層１３０と、電界吸収変調器１２０を含む他端にコーティングされた無反射層１４０とを有しており、これにより、分布帰還レーザ１１０から発振された光を高反射層１３０で電界吸収変調器１２０に反射させる。
【００１６】
一方、光検出器１５０は、導波路型のフォトダイオードなどを使用することができ、高反射層１３０がコーティングされた光変調器の一端側に対向するように配置されることにより、高反射層１３０を透過した一部光の強度を分析して、光変調器の無反射層１４０から出力された光の強度をモニタリングすることができる。
【００１７】
しかしながら、従来の電界吸収光変調モジュールでは、分布帰還レーザ及び電界吸収変調器を含む光変調器と、分布帰還レーザから発振された光の強度をモニタリングするための光検出器とが、別途の基板上でそれぞれ形成されていたので、それぞれの素子を製作した後に光軸を整列させる必要が生じる、という問題があった。
【００１８】
これは、光軸整列工程を遂行する必要がある、ということであり、これにより電界吸収光変調モジュールの工程所要時間及び生産性の損失を誘発する要因となる。さらには、製作後の種々の要因によって光軸の整列が不足することも考えられ、その結果、正確な光信号の強度をモニタリングすることができないことが発生し得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、上述の問題点に鑑みて提案されたものであり、その技術的課題は、製造が容易であり、光検出器で検出して出す光の強度分布が周辺環境の影響により変化されない電界吸収光変調モジュール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述した技術的課題を達成すべく、本発明は、半導体基板上に単一集積された電界吸収型光変調モジュールであって、レーザによる光を発振するための格子を有し、発振された光を前記モジュールの第１及び第２の端子を通じて出力するための分布帰還レーザと、 前記分布帰還レーザの第１の端子を通じて出力される第１の光を変調させるための電界吸収変調器と、前記半導体基板上に前記分布帰還レーザの第２の端子に対向するように形成されることにより、前記第２の端子を通じて出力された第２の光を検出するための光検出器と、前記分布帰還レーザと前記光検出器との間に配置されることにより、前記第２の光の強度を減衰させ、前記分布帰還レーザ及び光検出器を電気的に絶縁させるための第１のインナーウィンドウと、を含む。
【００２１】
また、本発明は、半導体基板上に単一集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法であって、レーザによる光を発振するための格子を有し、発振された光を前記モジュールの第１及び第２の端子を通じて出力するための分布帰還レーザを提供する過程と、前記分布帰還レーザの第１の端子を通じて出力される第１の光を変調させるための電界吸収変調器を形成する過程と、前記半導体基板上に前記分布帰還レーザの第２の端子に対向するように形成されることにより、前記第２の端子を通じて出力された第２の光を検出するための光検出器を形成する過程と、前記分布帰還レーザと前記光検出器との間に配置されることにより、前記第２の光の強度を減衰させ、前記分布帰還レーザ及び光検出器を電気的に絶縁させるための第１のインナーウィンドウを形成する過程と、を含む。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による電界吸収型光変調モジュールは、分布帰還レーザから出力される光の強度をモニタリングするための光検出器を分布帰還レーザが形成された基板上にモノリシック集積することにより、光検出器と分布帰還レーザの光軸整列を容易に行うことが可能となり、周辺環境の影響による光検出器の誤作動を防止することができる利点がある。また、本発明による電界吸収型光変調モジュールは、光検出器と分布帰還レーザとの間にインナーウィンドウを形成することにより、光検出器と分布帰還レーザとの電気的絶縁性確保が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の望ましい実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の説明において、関連する公知の機能や構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼかすことができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
図２は、本発明の第１の実施形態による単一集積された電界吸収型光変調モジュールの構成を示す。図２に示すように、本発明の第１の実施形態による単一集積された電界吸収型光変調モジュールは、光を発振させるための格子２１２を有する分布帰還レーザ２１０と、電界吸収変調器２２０と、第２の光を検出するための光検出器２５０と、分布帰還レーザ２１０と光検出器２５０との間に形成（配置）された第１のインナーウィンドウ２６０ａと、第２のインナーウィンドウ２６０ｂと、分布帰還レーザ２１０と電界吸収変調器２２０とを電気的に絶縁させるためのトレンチ２０２と、を含む。また、電界吸収型光変調モジュールの両端(both ends)それぞれには、無反射層２３０，２４０がコーティングされる。
【００２５】
分布帰還レーザ２１０は、入力されたレーザ光を発振させるための格子２１２と、第１の上部電極２１１とを含むことにより、第１及び第２の光を発振させ、発振された第１及び第２の光それぞれを第１及び第２の端子(end)を通じて出力する。分布帰還レーザ２１０は、半導体基板上に形成された下部クラッド２０４と、下部クラッド２０４上に形成された第１の活性層２０５ａと、第１の活性層２０５ａ上に形成された上部クラッド２０６と、を含むことにより、第１及び第２の光を導波させるための導波路の機能を有する。
【００２６】
図３及び図４のそれぞれは、図２に示された分布帰還レーザのみを示す平面図であり、図５は、図３と図４に示された分布帰還レーザの幅変化による第１の活性層の屈折率変化を示すためグラフである。図３及び図４を参照すると、分布帰還レーザ２１０は、第１の端子を含む第１の領域２１０ｂよりも第２の端子を含む第２の領域２１０ａの幅が略階段状に広くなるステップ構造（図３参照）を有するようにエッチングされるか、第１の端子を含む第１の領域２１０ｂから第２の端子を含む第２の領域２１０ａへの幅が次第に広くなるテーパー構造（図４参照）を有するようにエッチングされた構造とされる。なお、図４では、第１の端子を含む第１の領域２１０ｂの幅が一定であり、第１の領域２１０ｂから延びた第２の領域２１０ａの幅が第２の端子まで次第に広くなるテーパー構造としているが、第１の領域２１０ｂと第２の領域２１０ａの長さの比率等が図４の形態に限定されるものでないことは勿論である。
【００２７】
分布帰還レーザ２１０は、単一周期の格子よりも相異なる周期を有する複数の格子を含むほど、出力される光の収率が高くなる。このような相異なる周期を有する複数の格子を形成するための方法としては、後述する式１に表されるように相異なる周期を有する複数の格子を形成するか、或いは格子が形成された媒質の有効屈折率を変化させるなどの方法を使用することができる。
【００２８】
しかしながら、相異なる周期を有する格子を直接形成する方法には、フォトリソグラフィ又はホログラムフォトリソグラフィなどの方法などがあるが、それらの製造工程は複雑であり、また、１００ｎｍ〜２５０ｎｍの微細な周期を有する複数の格子を製作すること自体が非常に困難である。
【００２９】
反面、半導体基板２０１上に形成された分布帰還レーザ２１０の格子２１２は、第１の活性層２０５ａの有効屈折率を変化させることによって、格子２１２の周期を変化させることなく、相異なる周期を有する複数の格子が形成されたことと同一の特性を持たせことが可能となる。
【００３０】
【数１】
2005183955.tif 000003
【００３１】
上記式１において、λＢは、格子の中心波長を意味し、ｎｅｆｆは、格子が形成された媒質の屈折率を意味し、Λは格子の周期を意味する。
【００３２】
すなわち、格子２１２から発振される光の中心波長は、格子の周期又は格子２１２から発振された光が進行する媒質の屈折率により変化されることができる。
【００３３】
図５を参照すれば、第１の活性層２０５ａの屈折率は、分布帰還レーザ２１０の幅が広くなるほど大きくなることが分かる。すなわち、第１の活性層２０５ａの屈折率は、第１の領域２１０ｂと第２の領域２１０ａの幅を互いに異なる幅に形成することにより変化させ得る。
【００３４】
また、第２の領域２１０ａの幅を第１の領域２１０ｂの幅より広く形成することによって、分布帰還レーザ２１０の第２の端子に高反射層をコーティングさせることなく、格子２１２により発振された光を第１の端子に反射させることが可能となる。
【００３５】
【数２】
2005183955.tif 000004
【００３６】
式２は、分布帰還レーザ２１０の第２の端子と第１のインナーウィンドウ２６０ａとの境界で発生した反射率を示す式である。上記式２において、ｎ２は、第１の活性層２０５ａ及び第２の領域２１０ａの屈折率を示し、ｎＩｎＰは、第１のインナーウィンドウ２６０ａの屈折率を示す。
【００３７】
第１のインナーウィンドウ２６０ａの屈折率が３．１７である場合に、図５に示された第１の導波路の幅変化により変化された屈折率を代入してみると、第１のインナーウィンドウ２６０ａと分布帰還レーザ２１０の第２の端子との境界での反射率は、０．００１％未満であることが分かる。
【００３８】
すなわち、分布帰還レーザ２１０は、第１の領域２１０ｂ及び第２の領域２１０ａの幅を相互に異なるように形成することにより、高反射層を形成せずとも、前述した高反射層が形成されたことと同一の特性を示す。また、分布帰還レーザ２１０から生成された光の内、第２の端子を通過した第２の光は、光検出器２５０により検出される。
【００３９】
電界吸収変調器２２０は、半導体基板２０１上で分布帰還レーザ２１０の第１の端子に対向するように成長される。この変調器２２０は、該電界吸収変調器を駆動させるための第２の上部電極２２１を有する。また、電界吸収変調器２２０は、半導体基板２０１上に形成された下部クラッド２０４と、下部クラッド２０４上に形成された第２の活性層２０５ｃと、第２の活性層２０５ｃ上に形成された上部クラッド２０６と、を含む。
【００４０】
第２の活性層２０５ｃは、第２の上部電極２２１に印加される電圧に応じてその吸収度が変わる特性を有する。電界吸収変調器２２０は、分布帰還レーザ２１０から発振された光の強度を変調させるために、低電圧でその吸収度が小さく、高電圧でその吸収度が大きい特性を有する。このため、電界吸収変調器２２０は、その吸収端波長（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｅｄｇｅ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）を低電圧で第１の光の波長よりも小さくなるようにする。
【００４１】
光検出器２５０は、半導体基板２０１上で分布帰還レーザ２１０の第２の端子に対向するように成長され、また、該光検出器２５０に駆動電圧を印加するための第３の上部電極２５２を含む。
【００４２】
さらに、光検出器２５０は、半導体基板２０１上に形成された下部クラッド２０４と、下部クラッド２０４上に形成された第３の活性層２０５ｂと、第３の活性層２０５ｂ上に形成された上部クラッド２０６と、を含む。この光検出器２５０は、分布帰還レーザ２１０の第２の端子から出力された第２の光の出力パワーを検出し、その結果、第１の光の出力パワーをモニタリングすることができる。
【００４３】
すなわち、光検出器２５０は、分布帰還レーザ２１０と共に半導体基板２０１上に集積されることにより、光軸整列による歪みの虞がなく、これによる製品の偏差(drift)分布を最小化させることができる、などの利点がある。
【００４４】
第１のインナーウィンドウ２６０ａは、分布帰還レーザ２１０と光検出器２５０との間に設けられることにより、第２の光の強度を減衰させ、分布帰還レーザ２１０と光検出器２５０とを電気的に絶縁させる。この第１のインナーウィンドウ２６０ａは、分布帰還レーザ２１０と光検出器２５０の間の半導体基板２０１の表面まで相互離隔されるようにエッチングされた劈開面において成長された絶縁層に、Ｆｅなどの物質をドーピングさせることにより形成することができる。
【００４５】
図６は、図２に示された分布帰還レーザから出力される第１及び第２の光の出力効率を比較して示したグラフであり、図７は、図２に示された第１のインナーウィンドウの長さによる第２の光の光検出器２５０への光結合効率を示すグラフである。図６を参照すると、図６のｘ軸に表示されたｋＬは、分布帰還レーザ２１０の格子構造についての結合係数ｋとレーザ長さＬとの積により算出される、格子による光の帰還程度を示す値である。さらに、第１の上部電極２１１を通じた駆動電流の増加分についての第１及び第２の光の出力パワーが増加する比率を、それぞれ第１及び第２の光の出力効率と称する。また、この図面において、黒い円の「−●−」は第２の光の出力パワーを、黒い正方形「−■−」は第１の光の出力パワーを、それぞれ意味する。
【００４６】
分布帰還レーザ２１０では、ｋＬが３〜４の間の範囲である場合に、発振スレッショルド（閾値）電流及び外部反射依存性などの種々の動作特性を最適化することができる。この場合に、図６のグラフでは、分布帰還レーザ２１０の第２の端子から出力される第２の光の出力パワーは、第１の端子から出力される第１の光の出力パワーに対して２０〜３０％の間の比率を有することが分かる。
【００４７】
例えば、一般的な分布帰還レーザは、１０ｍＷ以上の出力パワーを有する第１の光を必要とし、この場合に光検出器から検出される第２の光は、２ｍＡ以下の電流を維持しなければならない。故に、この場合に第１のインナーウィンドウ２６０ａは、第２の光の出力パワーを５ｄＢ以上減衰させる必要がある。
【００４８】
したがって、第１のインナーウィンドウ２６０ａは、ｋＬが３〜４の値である場合に、分布帰還レーザ２１０と光検出器２５０との離隔間隔を調節することによって、第１の端子から出力される第１の光の出力パワーが１０ｍＷ以上であるとき光検出器２５０で２ｍＡ以下の電流が生ずるように、第２の端子から出力される第２の光の出力パワーが光検出器２５０に結合される量を減衰させることができる。
【００４９】
図７を参照すると、第１のインナーウィンドウ２６０ａの長さが３０μｍである場合は、１０ｄＢ程度の光減衰効果が示され、この場合に光検出器２５０で検出される第２の光についての電流は、２００μＡ〜１ｍＡの値を有することになり、前述した２ｍＡ以下の電流という条件を満たすことが分かる。
【００５０】
第２のインナーウィンドウ２６０ｂは、基板２０１の一側に、かつ電界吸収変調器２２０の一端部に接するように配置され、第２の活性層２０５ｃから入力された光を発散(diverge)させることにより、第１の光が電界吸収変調器２２０を経て分布帰還レーザ２１１へ反射（すなわち逆方向に進行）することを防止する。
【００５１】
無反射層２３０，２４０は、電界吸収型光変調モジュールの両端にコーティングされることにより、第２のインナーウィンドウ２６０ｂと共に電界吸収型光変調モジュールの両端から反射される光を最小化させる。
【００５２】
トレンチ２０２は、第１の上部電極２１１と第２の上部電極２２１とを相互に絶縁させるために、第１の上部及び第２の下部電極２１１，２１２の間の上部クラッド２０６に形成される。
【００５３】
すなわち、電界吸収型光変調モジュールは、上部及び下部クラッド２０６，２０４を半導体基板２０１上に形成し、選択領域成長或いはバットジョイント方法などによって相異なるバンドギャップを有する活性層２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃを下部クラッド２０４上で連続するように(successively)成長させることにより、分布帰還レーザ２１０と、光検出器２５０と、電界吸収変調器２２０などを集積させ得る。
【００５４】
また、分布帰還レーザ２１０は、半導体基板２０１の長さに沿ってその幅を相異なってエッチングさせることにより、格子２１２の周期を変化させなくても、変化させた場合と同一の動作特性を得ることができる。さらに、その幅の変化による屈折率変化は、第２の端子に高反射層を形成しない場合でも、高反射層を形成した場合と近似した動作特性を得ることができる。
【００５５】
第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃのバンドギャップは、その必要に応じて多様に形成可能であるが、電界吸収変調器２２０のエネルギーバンドギャップが最も大きく、分布帰還型レーザ２１０のエネルギーバンドギャップを最も少なく形成することもできる。
【００５６】
図８乃至図１２は、本発明の第２の実施形態による単一集積された電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。以下、図８乃至図１２を参照して電界吸収型光変調のモジュールの製造過程を説明するものであり、この製造過程は下記の工程を含む。
【００５７】
半導体基板２０１は、ｎ−ＩｎＰなどを使用して作ることができ、また、半導体基板２０１の底面（下面）には、共用電極(common electrode)２０３が形成される。半導体基板２０１上（上面）には下部クラッド２０４が形成され、この下部クラッド２０４は、半導体基板２０１上で成長されたバッファ層２０４ａと、バッファ層２０４ａ上に形成されたｎ−ＩｎＰ層２０４ｂと、を含む。
【００５８】
下部クラッド２０４上に、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｇｒａｐｈｙ）工程を用いて、格子パターンを有するフォトレジスト層（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  ｌａｙｅｒ）を形成し、この後に、下部クラッド２０４をエッチングさせて格子（ｄｉｆｆｒａｔｉｏｎ  ｇｒａｔｉｎｇ）２１２を形成する。図８に示すように、格子上に該格子とは屈折率が相違した物質３０１を成長させた後に、前述した構造上の一領域（分布帰還型レーザが形成される領域）上にのみフォトレジスト層３０２を形成した後に、それ以外の領域の格子構造をエッチングして除去させることによって、下部クラッド２０４上の一部分にのみ格子が形成される。
【００５９】
分布帰還型レーザ、電界吸収変調器及び光検出器などの第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂのそれぞれは、選択成長法或いはバットジョイント法などの方法により同時に成長される。第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂは、それぞれＩｎＧａＡｓＰなどの材質で作ることができ、多重量子井戸構造（multi-quantum well structure) を有する。また、第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂは、その必要に応じて、予め設定されたエネルギーバンドギャップ（ｅｎｅｒｇｙ  ｂａｎｄｇａｐ）を有するように成長される。
【００６０】
さらに、第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂ上に、上部クラッド２０６が形成される。この上部クラッド２０６は、第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂ上に成長されたｐ−ＩｎＰ層２０６ｂと、このｐ−ＩｎＰ層２０６ｂ上に成長されたコンタクト層２０６ａと、を含む。
【００６１】
半導体基板２０１上に成長された第１乃至第３の活性層２０５ａ，２０５ｃ，２０５ｂを含む下部クラッド２０４から上部クラッド２０６までの層は、フォトリソグラフィ工程などの方法を用いて、メサ構造の導波路としてエッチングされる。
【００６２】
前述した各導波路をエッチングする過程では、各導波路の間の境界領域と、これらと離隔されている電界吸収型光変調モジュールの一端に設けられた導波路の一端部と、を同時にエッチングさせ、また、エッチングされた領域内にＩｎＰ材質を有する絶縁層３１０を成長させる。この絶縁層３１０は、上述した分布帰還レーザと、光検出器と、電界吸収変調器と、を取り囲むように、基板２０１上に成長される（図１１，図１２参照）。各導波路の間の境界領域に成長された絶縁層３１０と、電界吸収型光変調モジュールの一端に成長された絶縁層３１０には、Ｆｅなどの金属をドーピングすることにより、第１のインナーウィンドウ２６０ａ及び第２のインナーウィンドウ２６０ｂのそれぞれを形成する。
【００６３】
接触層２０６ａの上面には、第１乃至第３の上部電極２１１，２２１，２５１が、それぞれ相互に独立して形成される。
【００６４】
第１の上部電極２１１と第２の上部電極２２１との間に露出された上部接触層２０６ａ及びｐ−ＩｎＰ層２０６ｂの一部分をエッチングさせたトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）を形成することにより、第１の上部電極２１１と第２の上部電極２２１との間に１０ｋΩ以上の絶縁抵抗を実現する。このような工程を通じて、分布帰還型レーザ、電界吸収変調器、及び光検出器は、半導体基板２０１上に集積される。さらに、電界吸収型光変調モジュールの両端に誘電体材質の無反射層（図示せず）をコーティングすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来技術による電界吸収型光変調モジュールの構成を示す図面である。
【図２】本発明の一実施形態による単一集積された電界吸収型光変調モジュールの構成を示す図面である。
【図３】図２に示された分布帰還レーザの一例を説明するための図であり、ステップドメサ（stepped mesa）構造とした場合の平面図である。
【図４】図２に示された分布帰還レーザの一例を説明するための図であり、テーパー構造とした場合の平面図である。
【図５】図３と図４に示された分布帰還レーザの幅変化による屈折率変化を示すグラフである。
【図６】図２に示された分布帰還レーザから出力される第１及び第２の光のパワーを比較したグラフである。
【図７】図２に示された第１のインナーウィンドウの長さによる光結合効率を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態による電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による電界吸収型光変調モジュールの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
２０２    トレンチ
２０４    下部クラッド
２０５ａ    第１の活性層
２０６    上部クラッド
２１０    分布帰還レーザ
２１１    第１の上部電極
２１２    格子
２２０    電界吸収変調器
２３０，２４０    無反射層
２５０    光検出器
２６０ａ    第１のインナーウィンドウ
２６０ｂ    第２のインナーウィンドウ
【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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