(57)【要約】【課題】安価な光波長多重通信用モジュールおよびこれを用いた光波長多重通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光波長多重通信用モジュール１０は、それぞれ異なる波長の光を発する複数の面発光型半導体レーザ素子３０と、複数の面発光型半導体レーザ素子３０を位置決めして搭載する支持手段２０と、複数の面発光型半導体レーザ素子からの光を入射する光ファイバー６０と、光ファイバーを支持部材に固定する固定手段４０とを有する。面発光型半導体レーザ素子３０からのレーザ光を直接光ファイバーに取り込むようにしたので、レンズ等の光学部材を中間に配する必要がなくなり、部品点数を削減し、安価な光波長多重通信用モジュールを提供することが可能となる。【選択図】      図１
2005003847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長の光を発する複数の半導体レーザ素子と、
前記複数の半導体レーザ素子を搭載する支持手段と、
前記複数の半導体レーザ素子からの光を入射する光ファイバーと、
前記光ファイバーを前記支持部材に対して位置決めして固定する固定手段と、
を有する光波長多重通信用モジュール。
【請求項２】
前記複数の半導体レーザ素子は、複数のチップにより構成された面発光型半導体レーザ素子である、請求項１に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項３】
前記複数の面発光型半導体レーザ素子の発光点は、前記光ファイバーの光軸に対して近接するように配置されている、請求項２に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項４】
前記面発光型半導体レーザ素子は、レーザ光の発光点を規定するメサを基板上に含み、前記メサは前記基板上においてその中心からオフセットされた位置に形成されている、請求項２または３に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項５】
前記基板は矩形状を有し、前記メサは、前記矩形状の基板のコーナーにおいて交差する２側面から等しい距離だけオフセットされている、請求項４に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項６】
前記複数の面発光型半導体レーザ素子は、それぞれ異なる波長の光を発する、請求項２に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項７】
前記複数の面発光型半導体レーザ素子の発光点を内包する円の直径（ｄ１）は、前記光ファイバーのコアの直径（ｄ２）よりも小さい、請求項２ないし６いずれかに記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項８】
前記直径（ｄ２）は、前記直径（ｄ１）の少なくとも２倍以上である、請求項７に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光波長多重通信モジュールにおいて、前記面発光型半導体レーザ素子のメサから該メサの軸直方向の前記光ファイバーまでの距離Ｌは、次のように規定される；
【数１】
2005003847.tif 000005
ここで、θは、面発光型半導体レーザ素子から出射したレーザビームの広がり角とする。
【請求項１０】
前記支持手段は、複数の半導体レーザ素子を搭載するマウンタを含み、前記マウンタは複数の半導体レーザ素子を位置決めするための位置決め手段を含む、請求項１に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項１１】
前記位置決め手段は、マウンタの表面に形成される溝である、請求項１０に記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項１２】
前記複数の半導体レーザ素子と前記光ファイバーとの間に集光レンズが配される、請求項１ないし１１いずれかに記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項１３】
前記光ファイバーは、プラスチック光ファイバー（ＰＯＦ）である、請求項１ないし１２いずれかに記載の光波長多重通信用モジュール。
【請求項１４】
請求項１ないし１３いずれかに記載の光多重通信用モジュールと、
前記光多重通信用モジュールの光ファイバーから伝送された多重化された光を受光する受光モジュールとを有する、光波長多重通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子を用いた光通信分野に使用される光合成装置に関し、特に、面発光型半導体レーザ素子を用いた光波長多重通信用モジュールおよびこれを用いた通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長の異なる光信号を合成あるいは多重化し、これを１本の光ファイバーにより伝送することで光伝送容量を増加する光波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信システムが開発されている。光波長多重化の光源には、アレイ化が容易な面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ  以下、ＶＣＳＥＬという）が適している。
【０００３】
従来の光波長多重通信用モジュールは、波長の異なる複数の面発光型半導体レーザ素子を金属ケース内にアレイ状に取り付け、各素子から発せられた波長の異なるレーザ光をコリメータレンズや集光レンズ等の光学部材を介して１本の光ファイバー内に合成させている。また、受光側のモジュールでは、光ファイバーからの光を各波長毎に分離し、分離された各波長の光信号を受光素子等で検知している。
【０００４】
例えば特許文献１は、光接続素子及び光接続装置に関するものであり、面型単色光源アレイ１０の発光部１１から発せられた光を、複数のレンズ部２１を含むレンズアレイ２０によりコリメートし、コリメートされた光をレンズ３０により合成し、光ファイバー４０へ入射させている。
【０００５】
また特許文献２は、波長多重光通信用の多波長半導体レーザアレイに関し、単一基板上に集積されるレーザの導波路部分の断面積を変えることにより発振波長を変化させ、これによって、多波長で発振する波長多重光通信用のレーザ光源を得るものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３４０５６５号（図１）
【特許文献２】
特開平６−９７５７８号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、面発光レーザを光源に用いた光波長多重通信には次のような課題がある。特許文献１では、面型単色光源アレイ１０からの光を光ファイバーへ合成するために、コリメートレンズ（レンズアレイ２０）および集光レンズ３０を必要とする。このため、２種のレンズの光軸アライメントが必要となり、各部品を非常に精度よく調整しなければならない。このことは、結果的に製造コストを増加させてしまう。
【０００８】
また、特許文献２は、導波路部分または共振器部分の断面積を変えることで発振波長を変化させるものであるが、この技術により、変化される波長の範囲は狭く、この範囲を大きくすることは困難であり、光波長多重通信用の光源への使用には制限がある。例えば、光波長多重には、ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）とＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）とがあり、前者は波長の間隔が狭く多数のレーザ素子を搭載した比較的高価な通信であるのに対し、後者は波長の間隔が広く４ないし８程度のレーザ素子を搭載した比較的安価な近距離向けの通信である。ＣＤＷＭの場合には、各波長の間隔が少なくとも２０ｎｍ程度を必要とするが、特許文献２に示すレーザ光源では、そのような波長の間隔を得ることが困難であり、ＣＤＷＭには不向きである。
【０００９】
本発明は、上記従来技術の課題を解決し、安価な光波長多重通信用モジュールおよびこれを用いた光波長多重通信システムを提供することを目的とする。
さらに本発明は、波長の異なる複数の面発光型半導体レーザ素子を光源に用い可能な限り光学部材を削減した光波長多重通信用モジュールを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光波長多重通信用モジュールは、複数の波長の光を発する複数の半導体レーザ素子と、複数の半導体レーザ素子を搭載する支持手段と、複数の半導体レーザ素子からの光を入射する光ファイバーと、光ファイバーを支持部材に対して位置決めして固定する固定手段とを有する。半導体レーザ素子からの光を直接光ファイバーに取り込むようにしたので、レンズ等の光学部材を中間に配する必要がなくなり、部品点数を削減することができ、アライメントは光ファイバーだけであるため、その調整が容易となり、これによって、安価な光波長多重通信用モジュールを提供することができる。
【００１１】
好ましくは、複数の半導体レーザ素子は、複数のチップより構成された面発光型半導体レーザ素子である。複数のチップにより面発光型半導体レーザ素子を構成することで、個々のレーザ素子が発振する波長の間隔を柔軟に調整することができ、例えば、ＣＷＤＭのように波長間隔を２０ｎｍ以上必要とする多重通信であっても対応することができる。
【００１２】
複数の面発光型半導体レーザ素子の発光点は、光ファイバーの光軸に対して近接するように配置されている。例えば、面発光型半導体レーザ素子は、レーザ光の発光点を規定するメサを基板上に含み、前記メサは前記基板上においてその中心からコーナーに向けてオフセットされた位置に形成されている。例えば、基板は矩形状を有し、メサは、矩形状の基板のコーナーにおいて交差する２側面から等しい距離だけオフセットされている。基板の外形は矩形状に限るものではなく、先端が尖った三角形状であってもよい。このような発光点がオフセットされた複数のレーザ素子を、それらの発光点が互いに近接するように配列させることで、発光点のピッチもしくは間隔をよりより小さくすることができるため、そこから発光される複数のレーザ光を直接光ファイバー内に入射させることができる。好ましくは、コア径の大きなプラスチック光ファイバーを用いれば、光ファイバーのアライメントは容易である。
【００１３】
好ましくは、複数の面発光型半導体レーザ素子の発光点を内包する円の直径（ｄ１）は、前記光ファイバーのコアの直径（ｄ２）よりも小さい。好ましくは直径（ｄ２）は、前記直径（ｄ１）の少なくとも２倍以上である。レーザ素子の発光点を内包する円の直径（ｄ１）は、発光点の対角線によって近似することができる。直径（ｄ１）に対して直径（ｄ２）を２倍以上にすることで、面発光型半導体レーザ素子からのレーザ光を、容易なアライメントにより直接光ファイバーに取り込むことができる。
【００１４】
好ましくは、光ファイバーは、面発光型半導体レーザ素子のメサからそのメサの軸方向におおよそ１００ミクロン程度離間されている。両者の距離をＬとすると、好ましくは次式の関係を満足する。
【数２】
2005003847.tif 000003
ここで、θは、面発光型半導体レーザ素子のレーザビームの広がり角である。このような位置関係に光ファイバーを位置決めすることで、レンズ等を介在させることなくレーザ光を直接ファイバー内に取り込めることができる。他方、光ファイバーをレーザ素子から比較的話して位置決めする場合には、レーザ素子と光ファイバーとの間に単一の球レンズ等を介在させても良い。
【００１５】
支持手段は、好ましくは半導体レーザ素子を搭載するマウンタを含み、前記マウンタは半導体レーザ素子を位置決めするための位置決め手段を含む。好ましくは位置決め手段は、マウンタの表面に形成される溝であり、この溝に対してレーザ素子の外形を合わせることで、レーザ素子の位置決めを精度良く行うことができる。支持手段はさらに、マウンタを搭載する金属ステム等の支持部材を含むものでもよい。また、固定手段は、金属ステム等の支持部材に取り付け可能な筐体等を用いることができ、筐体は、好ましくは光ファイバーを位置決めして固定することが可能な種々の部材を含む。
【００１６】
本発明に係る光波長多重通信システムは、上記した光多重通信用モジュールと、光多重通信用モジュールの光ファイバーから伝送された多重化された光を受光する受光モジュールとを有するものである。好ましくは、受光モジュールは、伝送された光を波長毎に分離し、それらを受光する受光素子を含む。光ファイバーは、比較的コアの大きい安価なプラスチック光ファイバーを用いることが望ましい。このような光波長多重モジュールを利用した光波長多重通信システムにより経済的な光通信ができ、かつ、光伝送容量の増加にも低コストにて対応することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る光波長多重通信用モジュールの構成を示す断面図である。光波長多重通信用モジュール（以下、モジュールという）１０は、円盤状の金属ステム２０と、金属ステム２０上にマウンタ（図示省略）を介して位置決め固定される複数の面発光型半導体レーザ素子３０（以下、ＶＣＳＥＬという）と、金属ステム２０に固定される円筒状の筐体４０と、筐体４０に取り付けられアジャスター６６を保持するホルダ５０と、アジャスター６６に取り付けられる光ファイバー６０とを有している。
【００１８】
金属ステム２０には、複数のリードピン２２が接続され、各リードピン２２は貫通孔を介して金属ステム２０の表面においてその一端を露出させている。露出された部分は、対応するＶＣＳＥＬ３０ｎ（ｎ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・）の電極端子とボンディングワイヤにより接続されている。金属ステム２０の円周方向に形成されたフランジ部分２４には、支持部材４２を介して筐体４０が接続される。支持部材４２は、筐体４０と同心円状の円筒形状を有し、その端部には円形状の開口４４が形成されている。開口４４には、アジャスター６６の一端が挿入されそこに位置決めされる。筐体４０の端部には、円形状の開口４６が形成され、この開口４６を覆うようにホルダ５０が固定される。ホルダ５０は、その中央に円形状の開口５２を有し、開口５２の中心は好ましくは支持部材４２の開口４４の中心に一致される。ホルダ５０の位置を調整することで、光ファイバー６０の光軸と垂直方向の位置決めを行うことができる。
【００１９】
アジャスター６６は、ホルダ５０の開口５２および支持部材４２の開口４４内において摺動可能に保持されている。アジャスター６６には、光ファイバー６０を保持するための貫通孔が形成され、その貫通孔は径の大きな開口と径の小さな開口が連結されている。径の大きな開口にフェルール６４が挿入され、フェルール６４には、径の小さな開口と整合する孔が形成されている。光ファイバー６０は、アジャスター６６の径の小さな開口から挿入され、そのファイバー芯線６２がフェルール６４によって支持され、かつフェルール６４から突出している。アジャスター６６は、その軸方向（図面で左右方向）に摺動することが可能であるとともに、その端部は支持部材４２によって半径方向に微動させることが可能である。これにより、ファイバー芯線６２は、その光軸がＶＣＳＥＬ３０ｎの中央に整合し、かつ、ＶＣＳＥＬ３０ｎから一定距離となるように位置決めされる。光ファイバー６０は、好ましくはコア径が大きく、安価なプラスチック光ファイバー（ＰＯＦ：ｐｌａｓｔｉｃ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒ）が用いられる。
【００２０】
図２は、筐体を取り外した状態での金属ステムの平面図である。本実施の形態のモジュール１０は、４つのＶＣＳＥＬ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを搭載し、各ＶＣＳＥＬは、それぞれ７８０、８００、８２０、８４０ｎｍの波長のレーザ光を発光する。金属ステム２０の表面には、上述したようにリードピンの端面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが露出され、これらが各ＶＣＳＥＬ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのｐ側電極パッドとボンディングワイヤ３２によって電気的に接続されている。
【００２１】
図３に、ＶＣＳＥＬとマウンタとの関係を示し、図４にウエハーの平面図を示す。図４（ａ）に示すように、半導体ウエハー７０には、複数のＶＣＳＥＬが形成される。半導体ウエハー７０をスクライブライン７２に沿ってダイシングすることで、図４（ｂ）に示すような矩形状または正方形状の個々のチップ３０ｎが形成される。本発明において特徴的なことは、ＶＣＳＥＬの発光点であるメサ（またはポスト）３４ｎ（ｎ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ・・・）の位置が、チップのセンターＣから１つのコーナーに向けてオフセットされている点である。メサ３４ｎの中心からコーナーを形成する２つの交差する側面まで距離（ｘ、ｙ）はそれぞれ等しい。本例では、チップ３０ｎの１辺はおおよそ６００μｍであり、側面からメサ３４ｎの中心までの距離は、ｘ＝２０μｍ、ｙ＝２０μｍである。なお、メサ３４ｎの外径は、一般に円筒状であるが、これ以外にも角柱状であってもよい。
【００２２】
マウンタに搭載される４つのＶＣＳＥＬは、図３（ａ）に示すように、それぞれのメサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄが、互いに近接されるように配向される。言い換えれば、ＶＣＳＥＬの発光点である各メサが、光ファイバーの光軸に対して接近するように配置される。本発明の場合、メサ３４ｎは一つのコーナーに向けてオフセットされているため、従来のようにチップの中央にメサを形成しているＶＣＳＥＬと対比して、各ＶＣＳＥＬから発光点の範囲を小さなスポット径内におさめることができる。また、各ＶＣＳＥＬには、メサ底部にｐ側電極３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが形成され、ｎ側電極は基板裏面側に形成されている。
【００２３】
マウンタ８０は、２×２のＶＣＳＥＬをアレイ状に配置する。マウンタ８０は、矩形状を有し、その表面にはＡｕ等の金属がメッキまたは蒸着され、この部分にＶＣＳＥＬの基板裏面のｎ側電極が接続される。マウンタ８０は、ＶＣＳＥＬの基板と熱膨張係数が近い材質であることが望ましく、例えばＶＣＳＥＬがＧａＡｓ基板である場合には、ＡｌＯやＡＩＮ等のセラミックを用いることができる。また、金属ステム２０は接地電位に接続されるため、マウンタ８０の表面を金属ステム２０にワイヤボンディングすることによりＶＣＳＥＬのｎ側電極を金属ステム２０と同電位にすることが可能である。これとは別に、予めマウンタ８０の表面と裏面とが同電位になるような金属コーティング等をすることによりワイヤボンディング工程をなくすことも可能である。
【００２４】
マウンタ８０の表面には、２×２のＶＣＳＥＬを位置決めするために水平、垂直方向の溝８１、８２、８３、８４が形成されている。各溝８１、８２、８３、８４は、マウンタ８０の側面に平行であり、側面からの距離は、ちょうどＶＣＳＥＬの一辺の長さに等しい。つまり、溝８１と溝８３によって包囲される領域８６ａ内にＶＣＳＥＬ３０ａが位置決めされ、溝８１と溝８４によって包囲される領域８６ｂ内にＶＣＳＥＬ３０ｂが位置決めされ、溝８２と溝８４によって包囲される領域８６ｃ内にＶＣＳＥＬ３０ｃが位置決めされ、溝８２と溝８３によって包囲される領域８６ｄ内にＶＣＳＥＬ３０ｄが位置決めされる。好ましくは、マウンタ８０の中心を通過する十字方向に走る十字溝８５が形成される。十字溝８５は、マウンタ８０を金属ステム２０上に位置決めするときに用いられ、十字溝８５の延長線上にリードピン２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが位置される。これにより、マウンタ８０の中心Ｃ１が好ましくは光ファイバー６０の光軸に一致される。
【００２５】
溝８１と溝８２の間隔は１０μｍ、溝８３と溝８４の間隔は１０μｍであり、マウンタ８０上にＶＣＳＥＬ３０ｎを搭載したとき、各ＶＣＳＥＬのメサ（発光点）は、５０μｍの間隔で位置決めされることとなる。各ＶＣＳＥＬ３０ｎは、マウンタ８０に銀ペーストを塗布しこれをアニールすることでマウンタ８０に固定される。
【００２６】
再び図１に戻り、光ファイバー６０またはファイバー芯線６２の中心または光軸は、メサ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの中心（マウンタ８０の中心Ｃ１）にアライメントされる。上記したように、各ＶＣＳＥＬのメサのピッチは５０μｍであり、これを内包する円の直径をｄ１（ｄ１はメサの間隔もしくはピッチに近似してもよく、その場合、ｄ１≒５０μｍ）としたとき、ファイバー芯線６２の直径（ｄ２）は、好ましくは、直径ｄ１の少なくとも２倍以上である。本例では、ファイバー芯線６２の直径（ｄ２）は、１２５〜５００μｍであり、約２＜ｄ２／ｄ１＜１０である。
【００２７】
光ファイバー６０の端面からＶＣＳＥＬまでの光軸上の距離Ｌは、おおよそ１００μｍ程度離間されている。距離Ｌは、好ましくは次式を満足させるものとすることができる。
【数３】
2005003847.tif 000004
ここで、θは、ＶＣＳＥＬからのレーザビームの広がり角である。
【００２８】
以上のような関係を満足させることで、光ファイバー６０のアライメントを容易に行うことができ、かつ、ファイバー芯線６２をＶＣＳＥＬに近接させることで、各ＶＣＳＥＬから発光されたレーザ光を、レンズ等の光学部材を介在させること無く、直接に光ファイバー６０に取り込み、レーザ光の波長合成を行うことが可能となる。これにより、部品点数を削減し、レンズ等の位置合わせ等の工数を不要とし、その結果、安価なモジュールを提供することができる。
【００２９】
上記実施の態様では、ＶＣＳＥＬのメサを中央からオフセットさせたものを好適なものとして例示したが、必ずしもメサがオフセットされたものに限るものではない。ＶＣＳＥＬのサイズが小さくなれば、図５（ａ）に示すようにメサ３４ｎがチップの中央に形成されていても、図５（ｂ）に示すように各ＶＣＳＥＬ３０ｎをマウンタ上に配置させたとき、メサ（発光点）のピッチあるいは間隔を所望の大きさにすることができ、この場合には第１の実施態様（図１）と同じように、レンズ等の光学部材を介在させることなく、レーザ光を直接光ファイバーに取り込むことが可能である。
【００３０】
次に本発明の第２の実施の形態に係るモジュールを図６に示す。図６において、図１と同一構成については同一参照番号を付してある。第２の実施の形態のモジュール１００は、第１の実施の形態のときと異なり、ＶＣＳＥＬ３０ｎと光ファイバー６０との間に単一の球レンズ１１０が介在されている。球レンズ１１０は、その光軸が各ＶＣＳＥＬの各メサの中心Ｃ１に一致するように、支持部材４２の開口４４内に位置決め固定される。また、アジャスター６６は、ＶＣＳＥＬから遠ざかる方向または近くづく方向に摺動され、上記第１の実施態様と同様に、ホルダ５０を使って光ファイバー６０をその光軸と垂直方向に位置決めをすることも可能である。各メサ３４ｎから発せられた複数波長のレーザ光は、球レンズ１１０によって集光され、ファイバー芯線６２内に取り込まれる。球レンズ１１０を用いることで、部品点数は一つ増加するが、その代わりに、球レンズ１１０によってレーザ光を集光するため、アジャスター６６あるいはファイバー芯線６２の取り付け精度を第１の実施の態様よりも緩和することができる。ここでは球レンズ１１０用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いるものであっても良い。第２の実施の態様においても、ＶＣＳＥＬ３０ｎのメサ３４ｎは、チップの中央に形成されていても良いし、コーナーにオフセットされていても良い。
【００３１】
次に、ＶＣＳＥＬの構成について説明する。ＶＣＳＥＬ３０ｎは、例えば図７に示すように構成される。すなわち、ｎ型のＧａＡｓ基板２００上に、ｎ型のバッファ層２０２、ｎ型の下部ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：分布ブラック型反射鏡）２０３、アンドープの下部スペーサ層２０４とアンドープの量子井戸活性層２０５とアンドープの上部スペーサ層２０６とを含む活性領域２０７、ｐ型の上部ＤＢＲ２０８、及びｐ型のコンタクト層２０９が順次積層される。これら半導体層を異方性エッチングすることでメサ２０１が形成され、メサ２０１の側壁および上面は層間絶縁膜２１２によって覆われる。コンタクト層２０９上において層間絶縁膜２１２には開口が形成され、その開口を介してｐ側電極層２１３が形成されコンタクト層２０９とオーミック接続される。ｐ側電極層２１３の中央には、レーザ光を出射するためのレーザ出射窓２１１が形成される。ｐ側電極２１３は、メサ底部に形成された電極パッド（図中省略）まで延在されている。また、上部ＤＢＲ２０８の最下層には、ｐ型のＡｌＡｓ層２１０が挿入され、ＡｌＡｓ層２１０はメサ２０１の側面から一部が酸化された酸化領域によって囲まれた円形状の開口２２１を有し、これによって光閉じ込めおよび電流狭窄を行う。基板１の裏面にはｎ側電極２１４が形成される。
【００３２】
下部ＤＢＲ２０３は、ｎ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層との複数層積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に４０．５周期で積層してある。ｎ型不純物であるシリコンをドーピングした後のキャリア濃度は３×１０１８ｃｍ−３である。
【００３３】
活性領域２０７の下部スペーサ層２０４は、アンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層であり、量子井戸活性層２０５は、アンドープＡｌ０．１１Ｇａ０．８９Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ障壁層を含む。上部スペーサ層２０６は、アンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ層である。
【００３４】
上部ＤＢＲ２０８は、ｐ型のＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型のＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層との積層体で、各層の厚さはλ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）であり、これらを交互に３０周期積層してある。ｐ型不純物であるカーボンをドーピングした後のキャリア濃度は３×１０１８ｃｍ−３である。
【００３５】
ｐ型のコンタクト層２０９はＧａＡｓ層で、膜厚２０ｎｍ、カーボン濃度は１×１０２０ｃｍ−３である。ｐ側電極２１３は、Ｔｉ／Ａｕの積層膜である。
【００３６】
第１および第２の実施の態様では、波長が２０ｎｍずつ異なる７８０、８００、８２０、８４０ｎｍの４つのＶＣＳＥＬ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを用いる。各ＶＣＳＥＬの発振波長を変えるには、量子井戸活性層２０５の材料、例えば、ＡｌとＧａの比を適宜調整することで、上記のような異なる発振波長を得ることができる。さらに、下部ＤＢＲ２０３および上部ＤＢＲ２０８の各層は、波長に対応する膜厚（λ／４ｎｒ）を選択される。
【００３７】
第１および第２の実施の態様では、波長の異なる４つのＶＣＳＥＬを用いる例を示したが、これ以外のＶＣＳＥＬ数であってもよい。例えば図８（ａ）は、２つのＶＣＳＥＬ３０ａ、３０ｂをマウンタに実装する例を示し、図８（ｂ）は、８つのＶＣＳＥＬ３０ａ〜３０ｈを実装する例を示している。好ましくは、ＶＣＳＥＬの発光点（メサ）が互いに近接するように各ＶＣＳＥＬを配置する。
【００３８】
また、マウンタに実装されるＶＣＳＥＬ数と、多重化される波長の数は必ずしも一致しなくとも良い。例えば、マウンタに４つのＶＣＳＥＬを実装している場合に、その内の２つのＶＣＳＥＬのみを駆動することで、所望の２つの波長を多重化することも可能である。さらに、モジュールに実装されるＶＣＳＥＬの波長がすべて異なる例について説明したが、これに限らず、いくつかのＶＣＳＥＬの波長が重複するものを用いても良い。さらに、ＶＣＳＥＬの波長を異ならせる以外に、レーザ光の偏光方向、ビーム広がり角度、あるいはスポット径などの光学的特性が異なるＶＣＳＥＬをモジュール内に含めても良い。
【００３９】
次に、第１の実施の形態に係るモジュールを用いた光波長多重通信システムの例を図９に示す。図１に示すモジュール１０によって波長多重された光は、光ファイバー６０を介して受光側のモジュール３００に伝送される。受光側のモジュール３００は、コリメータレンズ３１０と、波長分離器３２０と、フォトダイオード３３０とを有する。光ファイバー６０の多重化された光は、コリメータレンズ３１０により平行光線に変換され、これが波長分離器３２０に入射される。波長分離器３２０は、ミラーコート３２２とダイクロィックフィルター３２４を組み合わせ、多重化された波長をそれぞれ分離する。分離された光は、フォトダイオード３３０によって受光され、ここで電気信号に変換される。
【００４０】
本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体レーザ素子からの光を直接光ファイバーに取り込むことを可能にしたので、従来よりも安価な光波長多重通信用モジュールを提供することができる。また、このようなモジュールを利用した光波長多重通信システムにより経済的な光通信を可能とし、かつ、光伝送容量の増加にも低コストにて対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係るモジュールの構成を示す断面図である。
【図２】図２はモジュールから筐体を取り外したときの金属ステム上にＶＣＳＥＬの実装状態を示す平面図である。
【図３】図３（ａ）は各ＶＣＳＥＬの配向を示し、図３（ｂ）はマウンタの平面図である。
【図４】図４は半導体ウエハー上に形成されるＶＣＳＥＬを示す図である。
【図５】図５は第１の実施の態様において適用可能な他のＶＣＳＥＬの構成を示す図である。
【図６】図６は本発明の第２の実施の形態に係るモジュールの構成を示す断面図である。
【図７】図７はＶＣＳＥＬの一構成例を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は２つのＶＣＳＥＬを実装する例を示し、図８（ｂ）は８つのＶＣＳＥＬを実装する例を示す。
【図９】図９は光波長多重通信システムに用いられる受光側のモジュールを示し、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は平面的な模式図である。
【符号の説明】
１０、１００    モジュール        ２０    金属ステム
２２    リードピン                ２４    フランジ部
３０ｎ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ    ＶＣＳＥＬ
３２    ボンディングワイヤ        ３４ｎ  メサ（発光点）
４０    筐体                      ４２    支持部材
４４、４６    開口                ５０    ホルダ
６０    光ファイバー              ６２    ファイバー芯線
６４    フェルール                ６６    アジャスター
７０    ウエハー                  ８０    マウンタ
８１、８２、８３、８４    溝      ８５    十字溝
８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ    位置決め領域
【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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